CN112331442B - 充磁装置、充磁设备、充磁方法及永磁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充磁装置、充磁设备、充磁方法及永磁体，充磁装置包括依次设置的加热件、第一磁场件及第二磁场件，第一磁场件与第二磁场件中的一者为恒流磁场，另一者为脉冲磁场，待充磁件能够在加热件加热后，依次通过第一磁场件及第二磁场件充磁。本发明提供的充磁装置能够对待充磁件加热后充磁，加热能够降低待充磁件的磁晶各向异性场，降低待充磁件达到充磁饱和所需的磁场强度，从而可实现在磁场强度较低的条件下，实现高矫顽力磁体的饱和充磁；此外，本发明提供的充磁装置降低了对充磁时配套器件的性能要求，并且能够减少能源的消耗，从而降低了充磁成本。

Description

充磁装置、充磁设备、充磁方法及永磁体

技术领域

本发明涉及永磁体充磁技术领域，特别是涉及一种充磁装置、充磁设备、充磁方法及永磁体。

背景技术

充磁原理包括脉冲充磁和恒流充磁，脉冲充磁是在线圈中通过瞬间的脉冲大电流，在线圈中产生短暂的超强磁场，从而将位于脉冲磁场中的永磁体充磁，适用于矫顽力较高的磁体；恒流充磁是在线圈中通过稳恒电流产生稳恒磁场，从而将位于恒流磁场中的永磁体充磁，适用于矫顽力较低的磁体。

高矫顽力的磁体在充磁过程中，需要尽可能大的提高充磁电流，从而产生足够强的充磁磁场，将磁体充磁至饱和，从而使得磁体获得最大磁性能，充分发挥高矫顽力磁体的优异特性。然而，提高充磁电流会导致充磁成本大大增加，并且对充磁时的配套器件性能要求更高，如对电容器耐受冲击电流的性能要求提高，还会增加能源的损耗，造成资源浪费。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种充磁装置、充磁设备、充磁方法及永磁体。

本发明提供一种充磁装置，包括依次设置的加热件、第一磁场件及第二磁场件，所述第一磁场件与所述第二磁场件中的一者为恒流磁场，另一者为脉冲磁场，待充磁件能够在所述加热件加热后，依次通过所述第一磁场件及所述第二磁场件充磁。

在本发明的一个实施例中，所述加热件内开设有加热通道，所述第一磁场件内开设有第一充磁通道，所述第二磁场件内开设有第二充磁通道，所述加热通道、第一充磁通道及第二充磁通道相互连通并形成充磁通路。

在本发明的一个实施例中，所述充磁装置还包括充磁安装件，待充磁件能够可拆卸地安装于所述充磁安装件，所述充磁安装件位于所述充磁通路内，并能够带动所述待充磁件在所述充磁通路内移动。

在本发明的一个实施例中，所述充磁装置还包括推杆组件，所述推杆组件连接于所述充磁安装件，并能够带动所述充磁安装件运动。

在本发明的一个实施例中，所述推杆组件包括驱动件，所述驱动件连接于所述充磁安装件，且所述充磁安装件能够在所述驱动件的驱动下伸缩。

在本发明的一个实施例中，所述充磁装置还包括安装件，所述安装件设有内螺纹，所述充磁安装件设置有外螺纹，所述安装件能够与所述充磁安装件螺纹配合，并将所述待充磁件固定在所述充磁安装件上。

在本发明的一个实施例中，所述充磁安装件包括安装部，所述安装部用于固定所述待充磁件；所述充磁装置还包括冷却件，所述冷却件位于所述安装部内并能够对所述待充磁件降温。

在本发明的一个实施例中，所述冷却件为U型，所述冷却件内设有冷却通道，所述冷却件的两端分别为进口与出口；所述冷却件相对靠近U型弯折部的一侧位于所述安装部内。

在本发明的一个实施例中，所述充磁安装件还包括安装部，所述充磁装置还包括安装件，所述安装件与所述安装部螺纹可拆卸配合，且所述安装件能够将所述待充磁件固定在所述安装部上。

在本发明的一个实施例中，所述充磁装置还包括壳体，所述加热件、所述第一磁场件及所述第二磁场件均安装于所述壳体，所述第一磁场件与所述第二磁场件之间具有间隙，所述待充磁件能够通过所述间隙安装于所述充磁安装件上。

在本发明的一个实施例中，所述第一磁场件为脉冲磁场，所述第二磁场件为恒流磁场。

本发明还提供一种充磁设备，包括充磁装置、第一磁场源及第二磁场源，所述充磁装置为上述的充磁装置，所述第一磁场源连接于所述第一磁场件并使得所述第一磁场件形成磁场，所述第二磁场源连接于所述第二磁场件并使得所述第二磁场件形成磁场。

本发明还提供一种充磁方法，包括以下步骤：

将待充磁件置入充磁装置；

将加热件加热到第一预设温度，通过加热件加热待充磁件；

将加热后的待充磁件置入第一磁场件进行第一次充磁；

将第一次充磁后的待充磁件置入第二磁场件进行第二次充磁并得到永磁体。

在本发明的一个实施例中，所述充磁装置还包括冷却件，所述冷却件能够对所述待充磁件降温，所述将第一次充磁后的待充磁件置入第二磁场件进行第二次充磁并得到永磁体的步骤包括：

将第一次充磁后的待充磁件置入第二磁场件进行第二次充磁，并通过冷却件对待充磁件降温至第二预设温度，得到永磁体。

本发明还提供一种永磁体，其特征在于，所述永磁体通过上述的充磁方法制得。

本发明提供的充磁装置能够对待充磁件加热后充磁，加热能够降低待充磁件的磁晶各向异性场，降低待充磁件达到充磁饱和所需的磁场强度，从而可实现在磁场强度较低的条件下，实现高矫顽力磁体的饱和充磁；此外，本发明提供的充磁装置降低了对充磁时配套器件的性能要求，并且能够减少能源的消耗，从而降低了充磁成本。

本发明提供的充磁设备在第一磁场源和第二磁场源，在磁场强度较低的条件下依然能够实现对高矫顽力磁体的饱和充磁，减少了磁体的生产成本。

本发明提供的充磁方法能够生产具有辐射或多个磁极的磁性件，并且充磁工序简单高效，制备的磁性件磁力充足。

本发明提供的永磁体制作成本低，磁力充足。

附图说明

图1为本发明一个实施方式中充磁装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施方式中充磁安装件的结构示意图。

100、充磁装置；101、充磁通路；10、壳体；11、间隙；20、加热件；21、加热通道；30、第一磁场件；31、第一充磁通道；40、第二磁场件；41、第二充磁通道；50、充磁安装件；51、固定部；52、安装部；53、长杆部；60、安装件；70、推杆组件；71、驱动件；80、冷却件；200、待充磁件；210、第一磁场源接口；220、第二磁场源接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“连接于”另一个组件，它可以直接连接于另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

随着社会发展和技术进步，辐射取向或多极取向的高矫顽力磁体在电机中的应用越来越广泛。然而，目前辐射取向或多极取向的高矫顽力磁体的充磁的成本较高，不利于辐射取向或多极取向的高矫顽力磁体的广泛使用。

传统的充磁原理包括脉冲充磁和恒流充磁，脉冲充磁是在线圈中通过瞬间的脉冲大电流，在线圈中产生短暂的超强磁场，从而将位于脉冲磁场中的永磁体充磁，适用于矫顽力较高的磁体；恒流充磁是在线圈中通过稳恒电流产生稳恒磁场，从而将位于恒流磁场中的永磁体充磁，适用于矫顽力较低的磁体。

为了使得高矫顽力磁体具有较大的磁性性能，必然会对充磁电源及充磁夹具的性能提出更高的要求。通常对高矫顽力充磁需要配合高强度的磁场源使用，并且充磁时需要耐受冲击电流性能较高的电容器。这样的充磁方式会导致充磁成本大大增加，并且还会增加能源的损耗，造成资源浪费。

请参阅图1，图1为本发明一个实施方式中充磁装置100的结构示意图。

本发明提供一种充磁装置100，其用于为待充磁件200充磁。本实施方式中，充磁装置100用于给矫顽力高的、辐射取向或多极取向的稀土永磁体充磁。可以理解，在其他实施方式中，充磁装置100还可以用于给其他矫顽力高的磁体充磁，或者给矫顽力较低的磁体充磁。

充磁装置100包括壳体10，壳体10内依次设置有加热件20、第一磁场件30及第二磁场件40，第一磁场件30与第二磁场件40中的一者为恒流磁场，另一者为脉冲磁场，待充磁件200能够在加热件20加热后，依次通过第一磁场件30及第二磁场件40充磁。

本发明的实施例中，以第一磁场件30为脉冲磁场，第二磁场件40为恒流磁场为例进行说明，可以理解，根据不同需求，也可以将第一磁场件30设为恒流磁场，第二磁场件40设为脉冲磁场。还可以将第一磁场件30与第二磁场件40均设置成可以切换脉冲磁场模式与恒流磁场模式的形式，根据实际需要设定第一磁场件30与第二磁场件40的磁场模式。

本发明提供的充磁装置100的充磁过程为：通过加热件20将待充磁件200直接或间接地加热到第一预设温度，该第一预设温度一般低于待充磁件200的居里温度；通过第一磁场件30对待充磁件200进行第一次充磁，使得加热后的待充磁件200达到磁力饱和；然后通过第二磁场件40对待充磁件200进行第二次充磁，随着待充磁件200温度的降低，待充磁件200的饱和极限值变大，通过第二次充磁得到常温下高矫顽力磁力饱和的永磁体。

本发明提供的充磁装置100对待充磁件200加热后充磁，加热能够降低待充磁件200的磁晶各向异性场，降低待充磁件200达到充磁饱和所需的磁场强度，从而可实现在磁场强度较低的条件下，实现高矫顽力磁体的饱和充磁；此外，本发明提供的充磁装置100降低了对充磁时配套器件的性能要求，并且能够减少能源的消耗，从而降低了充磁成本。

壳体10为中空结构，用于承载充磁装置100中的各个部件。在本实施方式中，壳体10为长方体形中空管状结构，并且壳体10优选为能够屏蔽磁场的材质。长方体形的壳体10便于内部加热件20、第一磁场件30以及第二磁场件40的定位及安装，壳体10为能够屏蔽磁场的材质能够避免充磁装置100在使用过程中收到外部电场或磁场的影响，从而保证较好的充磁效果。可以理解，壳体10也可以为其他常见的形状，并且壳体10不必一定是能够屏蔽磁场的材质，也可以是常见的塑料、金属等材质。

在其他实施方式中，根据实际的使用场景，也可以不设置壳体10，直接将充磁装置100中的各部件固定在其他位置，或者用安装支架等结构代替壳体10固定充磁装置100中的部件，只要能够实现加热后二次充磁的功能即可。

加热件20、第一磁场件30及第二磁场件40均固定设置在壳体10内部，加热件20内开设有加热通道21，第一磁场件30内开设有第一充磁通道31，第二磁场件40内开设有第二充磁通道41，加热通道21、第一充磁通道31及第二充磁通道41相互连通并形成充磁通路101。如此设置，待充磁件200能够在加热通道21内加热后，进入第一充磁通道31内进行第一次充磁，然后进入第二充磁通道41内进行第二次充磁，充磁路径简单且无往复道路，避免了第一充磁通道31与第二充磁通道41的充磁效果相互影响。

可以理解，在其他实施方式中，根据实际充磁需要，还可以继续依次设置第三磁场件、第四磁场件，以实现更加复杂的充磁需求，在此不一一列举。

为了便于待充磁件200的固定，在其中一个实施方式中，充磁装置100还包括充磁安装件50，待充磁件200能够可拆卸地安装于充磁安装件50，充磁安装件50位于充磁通路101内，并能够带动待充磁件200在充磁通路101内移动。如此设置，待充磁件200能够便捷地从充磁安装件50上拆卸和更换，并且待充磁件200能够在充磁安装件50的带动下在充磁通路101内移动，充磁流程更加快速便捷。

可以理解，在其他实施方式中，待充磁件200也可以在其他外部元件的带动下移动，并非一定需要设置充磁安装件50来带动待充磁件200运动。

为了延长充磁安装件50的使用寿命，充磁安装件50为耐高温件。

进一步的，为了使得充磁安装件60的运动更加便捷，充磁装置100还包括推杆组件70，推杆组件70连接于充磁安装件50，并能够带动充磁安装件50运动。

具体的，在其中一个实施方式中，充磁安装件50能够伸缩，推杆组件70包括驱动件71(图未示)，驱动件71连接于充磁安装件60，且充磁安装件50能够在驱动件71的驱动下伸缩。如此设置，能够提高充磁安装件50在移动时的精度，从而提高充磁精度。

在其他实施方式中，也可以是充磁安装件50为固定长度，推杆组件70包括驱动件71(图未示)和伸缩件(图未示)，充磁安装件50固定连接于伸缩件，驱动件71能够驱动伸缩件伸缩，伸缩件带动充磁安装件50移动。

可以理解，还可以通过在充磁通路101内设置轨道，充磁安装件50通过轨道在充磁通路101内滑动的方式进行加热和充磁，只要能够实现充磁安装件50的移动即可。

更进一步的，充磁装置100还包括安装件60，安装件60设有内螺纹，充磁安装件50设置有外螺纹，安装件60能够与充磁安装件50螺纹配合，并将待充磁件200固定在充磁安装件60上。如此设置，待充磁件200能够通过安装件60固定安装在充磁安装件50上，并且能够固定不同型号的待充磁件200，拆卸安装简便。当然，安装件60也可以通过卡扣配合等其他可拆卸安装的方式将待充磁件200固定在充磁安装件50上，在此不做限定。

在本实施方式中，待充磁件200为环形，并且待充磁件200能够套设并固定安装于充磁安装件50。可以理解，在其他实施方式中，待充磁件200也可以为其他常见的磁性件的形状，如U字形等，此时本领域技术人员只需对安装件60与充磁安装件60做相应的结构调整即可固定待充磁件200，无需付出创造性劳动。

具体而言，充磁安装件50包括固定部51、安装部52及长杆部53，固定部51用于配合安装件60，安装部52用于供待充磁件200安装，长杆部53用于提供充磁安装件50所需的长度。在本实施方式中，固定部51开设有外螺纹，安装件60开设有内螺纹，安装件60与固定部51配合能够安装不同型号的待充磁件200。

在其中一个实施方式中，充磁装置100还包括冷却件80，冷却件80位于安装部52内并能够对待充磁件200降温。如此设置，能够加速待充磁件200在第二磁场件40中的降温速度，加快永磁体的生产速度。可以理解，充磁装置100中也可以不设冷却件80，通过自然冷却或降低环境温度使得待充磁件200进行冷却。

具体的，为了达到较好的降温效果，冷却件80为U型，冷却件80内设有冷却通道，冷却件80的两端分别为进口与出口；冷却件80相对靠近U型弯折部的一侧位于安装部52内。当然，冷却件80也可以采用其他形状，如波浪形、直线型等等，在此不做限定。

进一步的，冷却件80中通入冷却水进行冷却。

在其中一个实施方式中，第一磁场件30与第二磁场件40之间具有间隙11，待充磁件200能够通过间隙11安装于充磁安装件50上。如此设置，不仅便于操作人员更换待充磁件200，还可以将第一磁场件30与第二磁场件40分隔，防止第一磁场件30与第二磁场件40之间的磁场相互干扰。

本发明还提供一种充磁设备，包括充磁装置100、第一磁场源(图未示)及第二磁场源(图未示)，充磁装置100为上述的充磁装置100，第一磁场源连接于第一磁场件30并使得第一磁场件30形成磁场，第二磁场源连接于第二磁场件40并使得第二磁场件40形成磁场。

具体的，第一磁场源通过第一磁场源接口210与第一磁场件30相连，第二磁场源通过第二磁场源接口220与第二磁场件40连通。

本发明中充磁设备的充磁过程为：通过第一磁场件30与第二磁场件40之间的间隙11，将待充磁件200安装至充磁安装件60，利用推杆组件70将待充磁件200升至加热体的加热通道21中；在待充磁件200加热过程中，第一磁场源开始充电，待充磁件200温度达到第一预设温度后，充磁安装件60带动待充磁件200运动至第一充磁通道31进行脉冲充磁，此时由于待充磁件200处于较高温度，所需外磁场远低于室温条件下所需充磁磁场，或相同磁场条件下，可以使得待充磁件200完全充磁饱和；待充磁件200在第一磁场件30中充磁至高温下饱和后，充磁安装件60带动待充磁件200运动至第二充磁通道41进行充磁，第二磁场件40为稳恒磁场源且充磁绕组线圈与第一磁场件30相同，待充磁件200在第二磁场中处于稳恒磁场后，向充磁安装件60内的冷却件80中通入冷却水，使待充磁件200逐渐冷却至室温后，推杆组件70将充磁安装件60上升至第一磁场件30与第二磁场件40之间的间隙11中取出。

本发明提供的充磁设备在第一磁场源和第二磁场源，在磁场强度较低的条件下依然能够实现对高矫顽力磁体的饱和充磁，减少了磁体的生产成本。

本发明还提供一种充磁方法，包括以下步骤：

步骤S1、将待充磁件200置入充磁装置100；

步骤S2、将加热件20加热到第一预设温度，通过加热件20加热待充磁件200；

步骤S3、将加热后的待充磁件200置入第一磁场件30进行第一次充磁；

步骤S4、将待充磁件200置入第二磁场件40进行第二次充磁并得到永磁体。

本发明提供的充磁方法能够生产具有辐射或多个磁极的磁性件，并且充磁工序简单高效，制备的磁性件磁力充足。

需要说明的是，本发明提供的充磁方法可以基于上述的充磁装置或充磁设备使用，也可以另设其他设备使用。

具体的，加热件20加热的与第一预设温度为200℃～500℃，根据不同的永磁体材质，设置不同的第一预设温度。例如钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体可加热至200℃即可，钐钴(Sm-Co)永磁体则需加热至500℃左右。加热方式可选但不限于感应加热，电阻加热。

进一步的，当充磁装置100设有冷却件80时，步骤S4包括：

步骤S41、将第一次充磁后的待充磁件200置入第二磁场件40进行第二次充磁，并通过冷却件80对待充磁件200降温至第二预设温度，得到永磁体。

在本发明中，为了保证永磁体在室温下使用时具有优异的性能，第二预设温度优选为室温。可以理解，在其他实施方式中，也可以根据实际需要设定第二预设温度的高低，在此不做限定。

此时，充磁方法包括：

步骤S1、将待充磁件200置入充磁装置100；

步骤S2、将加热件20加热到第一预设温度，通过加热件20加热待充磁件200；

步骤S3、将加热后的待充磁件200置入第一磁场件30进行第一次充磁；

步骤S41、将第一次充磁后的待充磁件200置入第二磁场件40进行第二次充磁，并通过冷却件80对待充磁件200降温至第二预设温度，得到永磁体。

本发明还提供一种永磁体，其特征在于，永磁体通过上述的充磁方法制得。

作为优选，本发明中的永磁体为辐射取向或多极取向稀土永磁整体环，可应用于电机、电器、仪表仪器、医疗器械、传感器等设备中。

永磁整体环相对于永磁拼接环而言具有无振动、高转速等独特优势，并且避免了拼接引起的漏磁现象，在社会生活、国防军工等方面的应用越来越广泛。

本发明提供的永磁体制作成本低，磁力充足。

以上实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种充磁装置，其特征在于，包括依次设置的加热件（20）、第一磁场件（30）及第二磁场件（40），待充磁件（200）能够在所述加热件（20）加热后，依次通过所述第一磁场件（30）及所述第二磁场件（40）充磁；

其中，所述第一磁场件（30）为脉冲磁场，所述第二磁场件（40）为恒流磁场；所述加热件（20）内开设有加热通道（21），所述第一磁场件（30）内开设有第一充磁通道（31），所述第二磁场件（40）内开设有第二充磁通道（41），所述加热通道（21）、第一充磁通道（31）及第二充磁通道（41）相互连通并形成充磁通路（101）；

所述充磁装置（100）还包括充磁安装件（50），待充磁件（200）能够可拆卸地安装于所述充磁安装件（50），所述充磁安装件（50）位于所述充磁通路（101）内，并能够带动所述待充磁件（200）在所述充磁通路（101）内移动；

所述充磁装置（100）还包括推杆组件（70），所述推杆组件（70）连接于所述充磁安装件（50），并能够带动所述充磁安装件（50）运动；

所述推杆组件（70）包括驱动件（71），所述驱动件（71）连接于所述充磁安装件（50），且所述充磁安装件（50）能够在所述驱动件（71）的驱动下伸缩；

所述充磁装置（100）还包括安装件（60），所述安装件（60）设有内螺纹，所述充磁安装件（50）设置有外螺纹，所述安装件（60）能够与所述充磁安装件（50）螺纹配合，并将所述待充磁件（200）固定在所述充磁安装件（50）上；

所述充磁安装件（50）包括安装部（52），所述安装部（52）用于固定所述待充磁件（200）；所述充磁装置（100）还包括冷却件（80），所述冷却件（80）位于所述安装部（52）内并能够对所述待充磁件（200）降温；

所述冷却件（80）为U型，所述冷却件（80）内设有冷却通道，所述冷却件（80）的两端分别为进口与出口；所述冷却件（80）相对靠近U型弯折部的一侧位于所述安装部（52）内；

所述充磁安装件（50）还包括安装部（52），所述充磁装置（100）还包括安装件（60），所述安装件（60）与所述安装部（52）螺纹可拆卸配合，且所述安装件（60）能够将所述待充磁件（200）固定在所述安装部（52）上；

所述充磁装置（100）还包括壳体（10），所述加热件（20）、所述第一磁场件（30）及所述第二磁场件（40）均安装于所述壳体（10），所述第一磁场件（30）与所述第二磁场件（40）之间具有间隙（11），所述待充磁件（200）能够通过所述间隙（11）安装于所述充磁安装件（50）上。

2.一种充磁设备，其特征在于，包括充磁装置（100）、第一磁场源及第二磁场源，所述充磁装置（100）为权利要求1所述的充磁装置（100），所述第一磁场源连接于所述第一磁场件（30）并使得所述第一磁场件（30）形成磁场，所述第二磁场源连接于所述第二磁场件（40）并使得所述第二磁场件（40）形成磁场。

3.一种充磁方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待充磁件（200）置入充磁装置（100），所述充磁装置（100）为权利要求1所述的充磁装置（100）；

将加热件（20）加热到第一预设温度，通过加热件（20）加热待充磁件（200）；

将加热后的待充磁件（200）置入第一磁场件（30）进行第一次充磁；

将第一次充磁后的待充磁件（200）置入第二磁场件（40）进行第二次充磁并得到永磁体。

4.根据权利要求3所述的充磁方法，其特征在于，所述将第一次充磁后的待充磁件（200）置入第二磁场件（40）进行第二次充磁并得到永磁体的步骤包括：

将第一次充磁后的待充磁件（200）置入第二磁场件（40）进行第二次充磁，并通过冷却件（80）对待充磁件（200）降温至第二预设温度，得到永磁体。

5.一种永磁体，其特征在于，所述永磁体通过如权利要求3~4任意一项所述的充磁方法制得。

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