CN111354529B - 一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置 - Google Patents

一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于磁体充磁领域，具体涉及一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置，方法包括：在充磁线圈的一个和/或两个截面一侧分别设置导电板，当向充磁线圈通入电流以产生强弱变化的第一磁场时，第一磁场使得各导电板产生涡流以产生第二磁场；在每个导电板与充磁线圈之间设置待充磁的整体辐射环磁铁，第一磁场和该导电板产生的第二磁场叠加对辐射环磁体充磁。本发明对辐射环磁体进行整体充磁，解决了传统方法中单个磁体间误差较大，辐射环磁体难以拼接的问题，提高了辐射环磁体的精度，改善了辐射环磁体的使用效果，另外只采用单个充磁线圈可对两个辐射环磁体进行充磁，能量利用率高，充磁效率较高，可以大幅提高产能。

Description

一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置
技术领域
本发明属于磁体充磁领域，更具体地，涉及一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置。
背景技术
随着磁力的广泛应用，辐射环磁体越来越受到重视，其被应用到磁预应力轴承、全永磁悬浮水平式电机、磁悬浮高速离心机等装置上。目前市面上所采用的辐射环磁体通常是采用多块磁体充磁之后拼接而成。现有的拼接辐射环磁体和辐射环磁体充磁技术都有较大的不足。对于拼接而成的辐射环磁体而言，其主要存在以下问题：
(1)充磁之后进行拼接时，由于磁体之间存在斥力，磁体难以拼接，严重情况下磁体会因为相互之间的斥力而弹射出模具，导致伤人事故的发生或者磁体的损坏。
(2)由于加工存在误差，多块磁体之间存在加工误差，无法保证其完全一致，同时拼接过程中也会存在误差，这两方面带来的误差都会导致辐射环磁体的精度达不到要求，从而影响磁体的使用效果。
现有的磁体充磁技术由电源系统、两个充磁线圈以及待充磁磁体构成，磁体放置在两个充磁线圈中间，放电时线圈产生的轴向磁场被抵消，采用径向磁场对磁体进行充磁。对于该技术而言，其主要存在以下问题：
(1)该充磁技术每次只能对单个磁体进行充磁，充磁的效率较低。
(2)该充磁技术需要使用两个线圈来对磁体进行充磁，需要的能量较多，能量利用率较低，并且双线圈也会导致整个充磁技术的成本增加。
上述问题影响了辐射环磁体的使用效果。
发明内容
本发明提供一种辐射环磁体充磁方法及充磁装置，用以解决现有对辐射环磁体充磁存在的充磁效率低的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种辐射环磁体充磁方法，包括：
在充磁线圈的一个和/或两个截面一侧分别设置导电板，当向所述充磁线圈通入电流以产生强弱变化的第一磁场时，所述第一磁场使得各所述导电板产生涡流以产生第二磁场；
在每个所述导电板与所述充磁线圈之间设置待充磁的整体辐射环磁铁，所述第一磁场和该导电板产生的所述第二磁场叠加对所述辐射环磁体充磁。
本发明的有益效果是：本发明方法对辐射环磁体进行整体充磁，解决了传统方法中单个磁体间误差较大，辐射环磁体难以拼接的问题，提高了辐射环磁体的精度，改善了辐射环磁体的使用效果。其次，本方法只采用单个充磁线圈来对辐射环磁体进行充磁，相较于传统的双线圈充磁技术来说，能量利用率高。由于只采用了单线圈，设备成本较低，经济效益较高。同时，单次可对两个整体辐射环磁体进行充磁，而传统的充磁方法单次只能对单个辐射环磁体进行充磁，相较而言，本发明方法充磁效率较高，可以大幅提高产能。
上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，根据所述辐射环磁体的尺寸，调整所述导电板和所述充磁线圈的尺寸以及所述导电板与其对应的所述充磁线圈截面的距离，使得所述第一磁场和所述第二磁场产生的轴向磁场分量抵消，而径向磁场分量叠加以对所述辐射环磁体充磁。
本发明的进一步有益效果是：辐射环磁体过大或者过小都会导致穿过磁体的磁场过少，影响磁体的充磁效果；另外，导电板过大会导致成本增加而过小会导致无法感应出足够的磁场来对磁体充磁。因此，根据实际需要，调整导电板与充磁线圈截面的距离以及导电板和充磁线圈截面相对待充磁的辐射环磁体的截面大小，以使得所述第一磁场和所述第二磁场产生的轴向磁场分量抵消，径向磁场分量充分尽可能多的叠加以对所述辐射环磁体充磁，最大限度提高能量利用率。
进一步，所述电流的波形为非振荡式波形。
进一步，在对所述辐射环磁体充磁过程中，分别将所述充磁线圈、所述导电板和所述辐射环磁体固定。
本发明的进一步有益效果是：固定各元件，以防在充磁过程中受力发生位移，影响充磁效果。
进一步，所述辐射环磁体为一体化制作的辐射环磁体。
本发明的进一步有益效果是：一体化制作，方便快捷。
本发明还提供一种辐射环磁体充磁装置，包括：充磁线圈，导电板，以及待充磁的一体化制作的整体辐射环磁体；
其中，在所述充磁线圈的一个和/或两个截面一侧分别设置导电板，当向充磁线圈通非振荡式波形的电流并产生强弱变化的第一磁场时，所述第一磁场使得各导电板产生涡流进而产生第二磁场；所述辐射环磁铁设置在每个导电板和所述充磁线圈之间，使得所述第一磁场和该导电板产生的所述第二磁场叠加对所述辐射环磁体充磁。
本发明的有益效果是：本发明装置对辐射环磁体进行整体充磁，解决了传统方法中单个磁体间误差较大，辐射环磁体难以拼接的问题，提高了辐射环磁体的精度，改善了辐射环磁体的使用效果。其次，本装置只采用单个充磁线圈来对辐射环磁体进行充磁，相较于传统的双线圈充磁技术来说，能量利用率高。由于只采用了单线圈，设备成本较低，经济效益较高。同时，单次可对两个整体辐射环磁体进行充磁，而传统的充磁方法单次只能对单个辐射环磁体进行充磁，相较而言，本发明装置充磁效率较高，可以大幅提高产能。
进一步，所述充磁线圈每个截面一侧对应的导电板、辐射环磁体均与该截面平行间隔设置。
本发明的进一步有益效果是：平行设置，保证径向磁场分量尽可能用于对磁体充磁。
进一步，所述导电板为铜板。
本发明的进一步有益效果是：铜板导电率高，保证能量利用率。
进一步，还包括充电电源、电容器组、开关、导线和续流回路，所述充电电源用于对所述电容器组进行充电，所述续流回路用于调节向所述充磁线圈输入的电流波形，所述电容器组通过所述开关、所述导线与所述充磁线圈的两个出口引线相连接，通过闭合所述开关可对所述充磁线圈放电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种辐射环磁体充磁方法流程图；
图2为现有辐射环磁体与本发明实施例提供的辐射环磁体的结构对比图；
图3为本发明实施例提供的一种辐射环磁体充磁装置三维示意图；
图4为本发明实施例提供的一种辐射环磁体充磁装置剖面示意图；
图5为本发明实施例提供的电流波形图；
图6为本发明实施例提供的整体辐射环磁体充磁过程的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一
一种辐射环磁体充磁方法100，如图1所示，包括：
步骤110、在充磁线圈的一个和/或两个截面一侧分别设置导电板，当向所述充磁线圈通入电流以产生强弱变化的第一磁场时，所述第一磁场使得各所述导电板产生涡流以产生第二磁场；
步骤120、在每个所述导电板与所述充磁线圈之间设置待充磁的整体辐射环磁铁，所述第一磁场和该导电板产生的所述第二磁场叠加对所述辐射环磁体充磁。
目前市面上所采用的辐射环磁体通常是采用多块磁体充磁之后拼接而成，如图2中左图所示。本实施例采用整体辐射环磁体，可一体化制作，如图2中的右图所示，来替代多个单块磁体拼接而成的辐射环磁体，同时将单个充磁线圈放置在中部，充磁线圈上部和下部同时放上导电板，充磁线圈与导电板之间放上需要充磁的整体辐射环磁体，利用线圈产生的径向磁场以及导体板上涡流产生的磁场对整体辐射环磁体进行充磁。其中，充磁线圈和导电板感应涡流所产生的磁场存在径向分量方向与整体辐射环磁体放置的方向平行，以对磁体充磁。
辐射环磁体过大或者过小都会导致穿过磁体的磁场过少，影响磁体的充磁效果。导电板过大会导致成本增加而过小会导致无法感应出足够的磁场来对磁体充磁。因此，根据实际需要，调整导电板与充磁线圈截面的距离以及导电板和充磁线圈截面相对辐射环磁体的截面大小，以使得所述第一磁场和所述第二磁场产生的轴向磁场分量抵消，径向磁场分量充分尽可能多的叠加以对所述辐射环磁体充磁，最大限度提高能量利用率。
本实施例对辐射环磁体进行整体充磁，解决了传统方法中单个磁体间误差较大，辐射环磁体难以拼接的问题，提高了辐射环磁体的精度，改善了辐射环磁体的使用效果。其次，本实施例方法只采用单个充磁线圈来对辐射环磁体进行充磁，相较于传统的双线圈充磁技术来说，能量利用率高。由于只采用了单线圈，设备成本较低，经济效益较高。同时，单次可对两个整体辐射环磁体进行充磁，而传统的充磁方法单次只能对单个辐射环磁体进行充磁，相较而言，本实施例方法充磁效率较高，可以大幅提高产能。
优选的，充磁线圈中的电流为非振荡式波形，方向不发生变化。
优选的，在对辐射环磁体充磁过程中，分别将充磁线圈、导电板和所述辐射环磁体固定，以防在充磁过程中受力发生位移，影响充磁效果。
优选的，辐射环磁体为一体化制作的辐射环磁体。一体化制作，方便快捷。
为了更好的说明本发明，结合图3所示，现对充磁方法做如下举例说明，：
步骤一：将待充磁的整体辐射环磁体置于充磁线圈1与导电板2(如图中导电板2-1和导电板2-2)之间，并使用固定装置将整体辐射环磁体3固定，以防止整体辐射环磁体在充磁过程中受力导致位置发生改变。
步骤二：电源系统4包括由充电机、电容器组4-1、开关4-2以及续流回路4-3组成，充电机用于对电容器组进行充电，续流回路用于调节电流波形，电容器组通过开关、导线与充磁线圈的两个出口引线鼻子相连接，通过闭合开关可对充磁线圈放电，在整体辐射环磁体区域产生脉冲磁场；
步骤三：电容器组对充磁线圈进行放电，产生的脉冲电流会导致空间磁场发生变化，该变化的磁场会在导电板中感应出涡流，导电板中感应出的涡流又会感应出磁场，该过程发生的所需的时间极短，通常可以认为与步骤二充磁线圈产生的磁场同时发生。在线圈放电电流的上升沿时，此时导电板中涡流方向与线圈中的电流方向相反，线圈电流感应出的磁场与导电板中涡流感应出的磁场的径向分量方向相同，导电板感应涡流产生的磁场与步骤二中产生的磁场二者相互叠加，共同对整体辐射环磁体进行充磁。在线圈放电电流的下降沿时，此时导电板中涡流方向与线圈中的电流方向相同，线圈电流感应出的磁场与导电板中涡流感应出的磁场的径向分量方向相反，会抵消部分径向分量，但由于电流下降沿较长，电流变化率较小，感应出的涡流较小，该涡流产生的磁场也比较小，所以抵消的部分径向分量也较小，对整体的充磁效果影响不大。
步骤四：重复步骤二、三可对整体辐射环磁体进行重复充磁。
实施例二
一种辐射环磁体充磁装置，如如图3和图4所示，包括：充磁线圈1，导电板2，以及待充磁的一体化制作的整体辐射环磁体3。
将充磁线圈1安装在固定装置上上。将上部导电板2-1置于充磁线圈1的上部，下部导电板2-2置于充磁线圈1的下部，并采用固定装置将其固定，以防在充磁过程中受力发生位移。
将需要充磁的整体辐射环磁体3分别放置在充磁线圈1与上部导电板2-1、下部导电板2-2之间，并采用固定装置将其固定，以防止整体辐射环磁体3在充磁过程中受力导致位置发生改变。充磁线圈1每个截面一侧对应的导电板、辐射环磁体均与该截面平行间隔设置。
将充磁线圈1接入由充电机、电容器4-1、开关4-2和续流回路4-3组成的电源系统4，其中续流回路4-3的主要目的是为了在板件中产生一个非振荡波形的电流，如图5所示。
如图4、图6所示，电容器4-1向充磁线圈1进行放电，产生的脉冲电流会导致充磁线圈1产生的磁场6发生变化，该变化的磁场会在下部导电板2-2中感应出涡流7，下部导电板2-2中感应出的涡流又会感应出磁场8，该过程发生的所需的时间极短，通常可以认为与充磁线圈1产生的磁场6同时发生。上部导体板2-1产生的磁场同理。通过改变充磁线圈中的电流方向，可以改变辐射环磁体内外的磁极，如图6的右图。
充磁线圈1产生的磁场6与导体板中涡流感应出来的磁场8叠加，如图6所示，轴向分量磁场相互抵消，径向分量磁场叠加，利用径向磁场完成对辐射环磁体的充磁。例如，如图6的左图所示，在图5电流上升沿时，此时导电板中涡流7方向与线圈中的电流方向相反，线圈电流感应出的磁场6与导电板中涡流感应出的磁8的径向分量方向相同，二者相互叠加，共同对整体辐射环磁体进行充磁。在图5电流下降沿时，此时导电板中涡流7方向与线圈中的电流方向相同，此时线圈电流感应出的磁场6与导电板中涡流感应出的磁场8的径向分量方向相反，会抵消部分径向分量，但由于电流下降沿较长，电流变化率较小，导电板中涡流7较小，该涡流产生的磁场也比较小，所以抵消的部分径向分量也较小，对整体的充磁效果影响不大，二者相互叠加，共同对整体辐射环磁体进行充磁。
上述电源系统对充磁线圈进行放电，相关放电参数(电压、脉宽)均可调整。例如，可以通过调节加载在充磁线圈上电压的大小来调节充磁磁场的强度，进而调节辐射环磁体充磁的强弱。
优选的，导电板选择导电率较高的铜板，保证能量利用率。
相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种辐射环磁体充磁方法，其特征在于，包括：
在充磁线圈的两个截面侧沿轴向分别设置导电板，当向所述充磁线圈通入电流以产生强弱变化的第一磁场时，所述第一磁场使得各所述导电板产生涡流以产生第二磁场；
在每个所述导电板与所述充磁线圈之间设置待充磁的整体辐射环磁体，所述第一磁场和该导电板产生的所述第二磁场叠加对所述辐射环磁体充磁；
根据所述辐射环磁体的尺寸，调整所述导电板和所述充磁线圈的尺寸以及所述导电板与其对应的所述充磁线圈截面的距离，使得所述第一磁场和所述第二磁场产生的轴向磁场分量抵消，而径向磁场分量叠加以对所述辐射环磁体充磁。
2.根据权利要求1所述的一种辐射环磁体充磁方法，其特征在于，所述电流的波形为非振荡式波形。
3.根据权利要求1所述的一种辐射环磁体充磁方法，其特征在于，在对所述辐射环磁体充磁过程中，分别将所述充磁线圈、所述导电板和所述辐射环磁体固定。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种辐射环磁体充磁方法，其特征在于，所述辐射环磁体为一体化制作的辐射环磁体。
5.一种辐射环磁体充磁装置，其特征在于，包括：充磁线圈，导电板，以及待充磁的一体化制作的整体辐射环磁体；
其中，在所述充磁线圈的两个截面侧沿轴向分别设置导电板，当向充磁线圈通非振荡式波形的电流并产生强弱变化的第一磁场时，所述第一磁场使得各导电板产生涡流进而产生第二磁场；所述辐射环磁体设置在每个导电板和所述充磁线圈之间，使得所述第一磁场和该导电板产生的所述第二磁场叠加对所述辐射环磁体充磁；
所述充磁线圈每个截面一侧对应的导电板、辐射环磁体均与该截面平行间隔设置。
6.根据权利要求5所述的一种辐射环磁体充磁装置，其特征在于，所述导电板为铜板。
7.根据权利要求5至6任一项所述的一种辐射环磁体充磁装置，其特征在于，还包括充电电源、电容器组、开关、导线和续流回路，所述充电电源用于对所述电容器组进行充电，所述续流回路用于调节向所述充磁线圈输入的电流波形，所述电容器组通过所述开关、所述导线与所述充磁线圈的两个出口引线相连接，通过闭合所述开关可对所述充磁线圈放电。
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