CN114496462B - 一种永磁磁环组件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁磁环组件及其制备方法，属于永磁磁环技术领域，解决了现有永磁磁环的辐射多级磁环受限于充磁技术，磁环上磁极数量有限，难以提供高分辨率的磁场波形；永磁磁环属于脆性材料，加工难度大，无法通过单极充磁与磁环复杂加工的形式获得高质量的磁场波形的问题。永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环，外圆环作为导磁环；永磁环的外径面与导磁环的内径面相接；永磁环的内径面沿圆周方向为同一极性；导磁环包括多个周期性排列的磁场波形调整区，磁场波形调整区由导磁环上加工去除掉一部分材料形成的空陷区与导磁环本体共同构成。本发明的永磁磁环组件可提供丰富多样的磁场波形，大大提升波形的分辨率，且加工简单。

Description

一种永磁磁环组件及其制备方法

技术领域

本发明属于永磁磁环技术领域，尤其涉及一种永磁磁环组件及其制备方法。

背景技术

永磁磁环常用在航空航天导航定位系统、精密机床控制系统等高科技控制器的核心部位中，具有不可替代的作用。永磁磁环使用时一般采用辐射多极充磁，磁头传感器布置在磁环外圆面一定距离处。磁环旋转时，通过测量由于磁环与传感器相对位置发生变化时磁环不同位置气隙磁密的波形变化，换算出与波形变化及波形数量相关的角位移大小、角速度等信号。磁场波形的好坏、分布角周期，直接决定着测试的精度和分辨率。

如图1所示，现有的磁环是采用辐射多极的方式进行充磁，在磁环的圆周面上形成多对的N/S极，磁信号来源于磁环圆周面上间隔分布的N极和S极，当磁环或磁头转动时，传感器通过读取N/S极磁场信号的变化，来输出相应的信号。这种磁极分布结构存在如下缺点：一是，随着磁极个数增加，磁力线在相邻磁极之间形成闭合回路的比例大幅增加，致使磁场作用距离减小，磁头接收到的磁信号衰减，使得磁传感器的输出信号质量降低，而磁环上磁极的数量对磁传感器的分辨率具有重要影响。二是，由于充磁技术的局限性，一般，磁环上N极和S极之间难以避免的存在一个无磁区，无磁区均匀性、宽度、形状直接决定磁信号的均匀性、宽度和形状，进而决定磁传感器的输出信号质量。因此，采用辐射多极磁环，在现有技术下，相邻磁极间的距离一般不小于2mm。以直径为30mm的磁环为例，周长为94.2mm，使用辐射充磁，最多只能有47个磁极。要增加辐射多极磁环的极数以获得更高的分辨率，就不得不将磁环的直径做大，致使整体测试单元体积变大，成本变高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种永磁磁环组件及其制备方法，至少能够解决以下技术问题：(1)现有的永磁磁环上存在磁力线闭合及无磁区，导致波形信号质量差；(2)现有的永磁磁环加工难度大，难以精密加工。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种永磁磁环组件，永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环，外圆环作为导磁环；永磁环的外径面与导磁环的内径面相接；永磁环的内径面沿圆周方向为同一极性；导磁环包括多个周期性排列的磁场波形调整区。

进一步的，磁场波形调整区通过在导磁环的外径面或/和内径面加工峰谷结构形成。

进一步的，磁场波形调整区是由导磁环上去除掉一部分材料形成的空陷区与导磁环本体共同构成。

进一步的，导磁环的上的空陷区分布在外径面或/和内径面。

进一步的，空陷区的形状为梯形槽、三角形槽、矩形槽、楔形槽、圆形槽、方槽、圆弧槽、波形槽或倒“凸”字形槽中的一种或几种的组合。

进一步的，永磁环的材料为永磁材料。

进一步的，永磁环的材料为钐钴永磁材料、钕铁硼永磁材料、铝镍钴永磁材料或永磁铁氧体。

进一步的，导磁环的材料为软磁材料；

优选的，软磁材料为坡莫合金，硅钢，电工纯铁，软磁碳钢或软磁铁氧体。

进一步的，导磁环的内径面与永磁环的外径面紧贴。

进一步的，导磁环的内径为R1，导磁环的外径为R2，导磁环的轴向长度为D，D与壁厚R2-R1的比值为0.1～10。

进一步的，导磁环上的空陷区的深度为h，h与壁厚R2-R1的比值为0.01～0.99。

本发明还提供了一种永磁磁环组件的制备方法，用于制备上述的永磁磁环组件，包括以下步骤：

步骤1、制备中性状态或充磁状态的永磁环；

步骤2、制备导磁环，并在导磁环的内径面或/和外径面加工空陷区；

步骤3、将永磁环和导磁环进行组装连接得到装配好的组合件，其中永磁环的外径紧贴导磁环的内径，若永磁环为中性状态，则需要步骤4进行充磁，若永磁环为充磁状态，则得到最终的永磁磁环组件；

步骤4、将装配好的组合件进行整体充磁，得到最终永磁磁环组件。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明的永磁磁环组件的导磁环可以起到两种作用：1.将永磁环产生的空间磁场进一步强化；2.对单极充磁的永磁环沿圆周方向均匀的磁场进行波幅调制，形成具有一定周期结构的波形磁场分布。永磁环的内径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的外径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的内径面与外径面的极性相反，即从内到外极性为N-S或者S-N，因此，充磁方式为内外单极充磁，充磁方式简单可行；另外，本发明提供的永磁磁环组件的磁力线不会发生闭合现象，因为在导磁环的外径面(即导磁环的外壁)上仅有单一磁极，不会形成闭合磁路，将大大提高磁场信号的质量；并且，由于导磁环的材料加工工艺十分成熟，可以按照导磁材料能承受的极限进行加工磁场波形调整区，这与现有技术相比，能极大地提高波形数量。

b)本发明的永磁磁环组件的永磁环外径面(即永磁环的外壁)不再作为工作面，因而其精度无需太高；导磁环采用的软磁材料比较容易加工，其加工成各种复杂形状的工艺也相当成熟和可靠，磁场波形调整区由导磁环上去除掉一部分材料形成的空陷区与导磁环本体共同构成实现磁场波形调整功能，磁场波形调整区的精度可以通过机械加工的手段较为轻松的实现高精度控制；因而采用这种组合的方式，能大大提高产品的合格率同时提升磁场波形的精度。

c)本发明的永磁磁环组件由于采用内外圆单极充磁的形式，解决了传统多极磁环难以饱和充磁的难题，因而本发明的永磁磁环组件可以最大程度的发挥永磁材料的磁性能，同时提供更强的磁场信号，满足器件小型化的应用需求。

d)波形的分辨率是由磁场波形信号波峰和波谷的数量决定的。传统的多极充磁，当N/S极数量增加到一定程度后，无磁区间的比例会越来越大，导致磁场信号会变的十分模糊。本发明通过单极充磁+导磁环开槽的形式，可以大大增加磁场信号波峰和波谷的数量；单极充磁可保证磁场信号足够强，而导磁环上开槽具有多种多样的组合形式，可提供丰富多样的磁场波形，大大提升波形的分辨率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为传统的辐射多极磁环的结构示意图；

图2为传统磁环磁场的波形图；

图3为本发明的永磁磁环组件的结构示意图；

图4为本发明的实施例1的磁场波形调整区采用的形式；

图5为本发明的实施例1的径向磁场分布测试结果图；

图6为本发明的实施例2的磁场波形调整区的局部示意图；

图7为本发明的实施例2的径向磁场分布测试结果图；

图8为本发明的实施例3的磁场波形调整区的局部示意图；

图9为本发明的实施例3的径向磁场分布测试结果图。

附图标记：

1-永磁环，2-导磁环，3-空陷区。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

采用辐射多极磁环，在现有技术下，相邻磁极间的距离一般不小于2mm。以直径为30mm的磁环为例，周长为94.2mm，使用辐射充磁，最多只能有47个磁极。要增加辐射多极磁环的极数以获得更高的分辨率，就不得不将磁环的直径做大，致使整体测试单元体积变大，成本变高。

发明人经过深入研究发现：为了从根本上解决辐射多极充磁的局限性，一个有效的途径就是单极充磁：即在整个圆环的内径面都是同一种极性，或者都是N极，或者都是S极。磁场波形的形成则可以通过调整磁环的几何形状来形成。但永磁磁环一般都是脆性材料，容易开裂，加工比较困难，加工成品率低。因此，迫切需要发明一种具有高分辨率，且能提供多种磁场波形的永磁磁环组件。

本发明提供了一种永磁磁环组件，如图3所示，永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环1，外圆环作为导磁环2；永磁环1的外径面(即外壁)与所述导磁环2的内径面(即内壁)相接；永磁环1的内径面沿圆周方向为同一极性，相应的，永磁环1的外径面沿圆周方向为同一极性，永磁环1的内径面与外径面的极性相反；导磁环2包括多个周期性排列的磁场波形调整区，磁场波形调整区是由导磁环上加工去除掉一部分材料形成的空陷区3与导磁环本体材料共同构成的。

具体的，导磁环2的外径面或/和内径面设有多个空陷区3，空陷区3和导磁环本体共同作为磁场波形调整区。

传统的辐射多极磁环随着磁环磁极对数的增多，充磁十分困难，因为在有限的空间内，留给充磁线圈布线的空间越来越小，线圈匝数越少，即使可以充磁，也难以获得较强的磁场。与现有技术相比，本发明提供的永磁磁环组件的导磁环可以导出极性并起到磁场增强作用，永磁环的内径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的外径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的内径面与外径面的极性相反，即从内到外极性为N-S或者S-N，因此，充磁方式为内外单极充磁，充磁方式简单可行；另外，本发明提供的永磁磁环组件的磁力线不会发生闭合现象，因为在导磁环的外径面上仅有单一磁极，不会形成闭合磁路，将大大提高磁场信号的质量。

具体的，空陷区3的形状可以为梯形槽、三角形槽、矩形槽、楔形槽、圆形槽、方槽、圆弧槽、波形槽或倒“凸”字形槽等中的一种或几种的组合。

具体的，为了保证永磁环1充磁磁化后，难以退磁，永磁环1的材料为永磁材料。示例性的，永磁环1的材料可以为钕铁硼永磁材料，钐钴永磁材料，铝镍钴永磁材料或永磁铁氧体等。

具体的，为了保证导磁环2具有良好的导磁性能、磁性增强作用和加工性能，导磁环2的材料为软磁材料；示例性的，导磁环2的材料可以为坡莫合金，硅钢，电工纯铁，软磁碳钢或软磁铁氧体等材料。

具体的，导磁环2的内径面与永磁环1的外径面紧贴。

具体的，导磁环2的内径为R1，外径为R2，导磁环2的轴向长度为D，控制D与壁厚R2-R1的比值为0.1～10。

具体的，导磁环上的空陷区的深度为h，控制深度h与壁厚R2-R1的比值范围是0.01～0.99，优选为0.2～0.8。

另一方面，本发明还提供了一种上述永磁磁环组件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备中性状态或充磁状态的永磁环；

步骤2、制备导磁环，并在导磁环的内径面或/和外径面加工空陷区；

步骤3、将永磁环和导磁环进行组装连接得到装配好的组合件，其中永磁环的外径紧贴导磁环的内径，若永磁环为中性状态，则需要步骤4进行充磁，若永磁环为充磁状态，则得到最终的永磁磁环组件；

步骤4、将装配好的组合件进行整体充磁，得到最终永磁磁环组件。

具体的，上述步骤1中，永磁环毛坯先进行内径面和外径面的磨加工。待内径面和外径面的尺寸加工到位后，再通过线切割或切片机加工端面，必要时再对端面进行磨加工。永磁环的尺寸加工完成后，进行表面清洗和防锈处理。根据实际需要确定永磁环是否需要单独充磁。

具体的，上述步骤2中，示例性的，导磁环的Bs为1.2～2T，Hc＜100Oe。首先对导磁环毛坯料进行内径面、外径面、端面加工，确保导磁环与永磁环的尺寸满足装配要求，其次以内经面作为基准，通过加工中心或者线切割或者激光切割等技术加工空陷区。

具体的，上述步骤4中，得到的永磁磁环组件的输出波形图中，径向磁场B极值的均匀性优于80％，波形信号位置或角度的均匀性优于95％。

与现有技术相比，本发明的永磁磁环组件的导磁环可以导出极性并起到磁场增强作用，永磁环的内径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的外径面沿圆周方向为同一极性，永磁环的内径面与外径面的极性相反，即从内到外极性为N-S或者S-N，因此，充磁方式为内外单极充磁，充磁方式简单可行；另外，本发明提供的永磁磁环组件的磁力线不会发生闭合现象，因为在导磁环的外圆面(即导磁环的外壁)上仅有单一磁极，不会形成闭合磁路，将大大提高磁场信号的质量；并且，由于导磁环的材料加工工艺十分成熟，可以按照导磁材料能承受的极限进行加工磁场波形调整区，这与现有技术相比，能极大地提高波形数量。

本发明的永磁磁环组件的永磁环的外径面(即永磁环的外壁)不再作为工作面，因而其精度无需太高；导磁环采用的软磁材料比较容易加工，其加工成各种复杂形状的工艺也相当成熟和可靠，磁场波形调整区由导磁环上去除掉一部分材料形成的空陷区与导磁环本体共同构成实现磁场波形调整功能；磁场波形调整区的精度可以通过机械加工的手段较为轻松的实现高精度控制；因而采用这种组合的方式，能大大提高产品的合格率同时提升磁场波形的精度。

本发明的永磁磁环组件由于采用内外圆单极充磁的形式，解决了传统多极磁环难以饱和充磁的难题，因而本发明的永磁磁环组件可以最大程度的发挥永磁材料的磁性能，同时提供更强的磁场信号，满足器件小型化的应用需求。

波形的分辨率是由磁场信号波形信号波峰和波谷的数量决定的。传统的多极充磁，当N/S极数量增加到一定程度后，无磁区间的比例会越来越大，导致磁场信号会变的十分模糊。本发明通过单极充磁+导磁环开槽的形式，可以大大增加磁场信号波峰和波谷的数量；单极充磁可保证磁场信号足够强，而导磁环上开槽具有多种多样的组合形式，可提供丰富多样的磁场波形，大大提升波形的分辨率。

实施例1

本实施例提供了一种永磁磁环组件，永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环1，外圆环作为导磁环2；永磁环1的外径面与导磁环2的内径面相接；永磁环1的内径面为同一极性N极，导磁环2的外径面为同一极性S极；导磁环2的外径面上设置多个梯形凹槽空陷区3，梯形凹槽空陷区3和导磁环本体作为磁场波形调整区。

具体的，永磁环1的外径为

内径为

厚度为

永磁环1的材料为钕铁硼永磁材料。

具体的，导磁环2的外径为

内径为

厚度为

磁场波形调整区采用图4所示的形式，空陷区3的形状为梯形凹槽，凹槽夹角θ＝90°，凹槽深度h＝1.5mm，底边宽度w＝3mm，空陷区的数量N＝20。

本实施例中的永磁磁环组件的制备方法包括如下步骤：

(1)制备永磁环：采用速凝甩带、氢破、气流磨、取向成型、等静压、烧结、回火的工艺制备钕铁硼永磁环的毛坯；其中，气流磨制备的粉末平均粒度约为3.8μm，取向成型时采用辐射取向的方式，取向磁场强度的大小为1.8T，等静压的压力200MPa，烧结温度为1050℃，烧结时间为4h，回火温度为480℃，回火时间为5h。

经过测试，钕铁硼永磁材料的Br＝13.2kGs，Hcj＝20kOe，(BH)max＝42MGOe。

然后将永磁环的毛坯的外径磨加工成

内径磨加工成

厚度切割为

(2)加工导磁环：

选用具有良好加工性和软磁特性的1J50坡莫合金作为导磁环的材料，其中1J50坡莫合金的Bs＝1.50T，Hc＝15Oe；

首先将1J50坡莫合金材料加工成内径

外径

厚度

的圆环，然后在外径面上开梯形凹槽形成空陷区，凹槽夹角θ＝90°，凹槽深度h＝1.5mm，底边宽度w＝3mm；空陷区的数量N＝20。

(3)装配：在永磁环的外径面和导磁环的内径面均匀涂抹环氧树脂胶，然后将永磁环放入导磁环中，清理多余的残胶，使用夹具使两个磁环同心并保持不发生移动，最后在烘箱中100℃下进行固化2h。

(4)单极充磁：将粘结好的永磁磁环组件放入专用的充磁夹具中，调节充磁机的电压和电流参数，对永磁磁环组件进行充磁。充磁完成后，永磁磁环组件中永磁环的内径面为N极，导磁环的外径面为S极。

对本实施例的永磁磁环组件进行磁场波形测量：使用表磁测试仪器对永磁磁环组件外壁一周的气隙磁场进行测试，径向磁场分布测试结果如图5所示。从图5中可以看出，本实施例的波形图为单极波形，圆周方向各个位置均没有无磁区的出现，获得了20对峰谷磁场波形。波峰最大磁场信号值约为300～310mT，波谷最小磁场信号值为150mT，磁场波动的均匀性实现了优于90％以上。

实施例2

本实施例提供了一种永磁磁环组件，永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环1，外圆环作为导磁环2；永磁环1的外壁与导磁环2的内壁相接；永磁环1的内径面为同一极性S极，导磁环2的外径面为N极；导磁环2的外壁上设置多个倒“凸”字形凹槽，倒“凸”字形凹槽作为空陷区3。

具体的，永磁环1的外径为

内径为

厚度为

永磁环1的材料为钐钴永磁材料。

具体的，导磁环2的外径为

内径为

厚度为

如图6所示为空陷区3的局部示意图，空陷区3的形状为倒“凸”字形凹槽，凹槽夹角θ＝90°，其中大凹槽深度h＝1.5mm，底边宽度w＝3mm，小凹槽深度0.5mm，底边宽度1mm；空陷区的数量N＝20。

本实施例中的永磁磁环组件的制备方法包括如下步骤：

(1)制备钐钴永磁环：按照一定的比例配比Sm、Co、Cu、Fe、Zr等元素，经过熔炼-制粉-取向成型-等静压-烧结固溶-时效处理等工艺制备钐钴毛坯环，其中合金粉末的粒度为4.5μm，压制后得到的生坯在1220℃下烧结1h，然后冷却到1180℃进行5h固溶处理，并快速风冷至室温；然后升温至850℃，保温20h后，控温冷却到400℃保温5h，并风冷至室温。

经过测试永磁材料的Br＝10.2kGs，Hcj＝35kOe，(BH)max＝24MGOe。然后将永磁环毛坯的外径磨加工成

内径磨加工成

厚度切割为

(2)加工导磁环：

选用具有良好加工性和软磁特性的电工纯铁DT4作为导磁环材料，其中电工纯铁DT4的Bs＝1.8T，Hc＝35Oe。

首先将DT4电工纯铁加工成内径

外径

厚度

的圆环，然后在外径面上开倒“凸”字形凹槽形成空陷区，凹槽夹角θ＝90°，其中大凹槽深度h＝1.5mm，底边宽度w＝3mm，小凹槽深度0.5mm，底边宽度1mm。空陷区的总数量N＝20。

(3)装配：先将导磁环进行加热至200℃，导磁环受热后膨胀，内孔尺寸变大，然后将钐钴永磁环滑配装入导磁环内，保证两者的同心度和高度偏差在0.05mm以内；待导磁环冷却收缩后，实现导磁环和永磁环的紧配合，得到组合件。

(4)单极充磁：将组合件放入专用的充磁夹具中，调节充磁机的电压和电流参数，对组合件进行充磁。充磁完成后，永磁磁环组件的永磁环的内壁为S极，外壁为N极。

对本实施例的永磁磁环组件进行磁场波形测量：使用表磁测试仪器对永磁磁环组件外壁一周的气隙磁场进行测试，径向磁场分布测试结果如图7所示。从图7中可以看出，本实施例的波形信息更加丰富，波峰和波谷的数量较实施例1中的单槽形式增加了一倍，获得了40对峰谷磁场波形。大波峰的磁场信号值为260mT左右，高波谷为170mT左右，低波谷为120mT左右，波形的磁场变化幅度极小，两种磁场信号的均匀性都实现了优于90％以上。

按上述步骤1制备尺寸和性能完全相同的永磁环1，永磁环1的外径为46mm，外圆周长约为144mm，采用辐射多极的方式进行充磁，因为相邻磁极之间的距离不小于2mm，因此最多只能布置72个磁极，即36对磁极。另外由于钐钴永磁的矫顽力较大，辐射多极磁环饱和充磁需要较大的充磁电流，对充磁线圈生产制作要求很高。

本实施例采用沿着外径面圆周方向布置20个倒“凸”字形凹槽，获得了40对峰谷磁场波形；而现有多极辐射环最多能布置36对磁极，而只能获得36对峰谷磁场波形，因此本实施例的磁场信号波形的分辨率优于现有技术。

实施例3

本实施例提供了一种永磁磁环组件，永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；内圆环作为永磁环1，外圆环作为导磁环2；永磁环1的外壁与导磁环2的内壁相接；永磁环1的内径面为同一极性S极，导磁环2的外径面为N极；导磁环2的外径面和内径面均加工梯形凹槽，外径面和内径面上的梯形凹槽均作为磁场波形调整区空陷区3；外径面和内径面上的梯形凹槽空陷区交错分布。

具体的，永磁环1的外径为

内径为

厚度为

永磁环1的材料为钐钴永磁材料。

具体的，导磁环2的外径为

内径为

厚度为

如图8所示为空陷区3的结构示意图，在导磁环2的外径面和内径面加工空陷区，峰部和谷部交替排布。在导磁环外径面上的空陷区尺寸参数是：凹槽夹角θ1＝90°，凹槽深度h1＝1.5mm，底边宽度w1＝3mm；在导磁环内径面上的空陷区尺寸参数是：凹槽夹角θ2＝120°，凹槽深度h2＝1.3mm，底边宽度w2＝1.5mm；空陷区的总数量N＝40。导磁环2的外径面的磁场波形调整区的空陷区3与导磁环2的内径面的磁场波形调整区的空陷区3位置交替分布，即磁环2的内径面的磁场波形调整区的空陷区3对应于导磁环2的外径面的磁场波形调整区的峰部区域，导磁环2的内径面的磁场波形调整区的峰部区域对应于导磁环2的外径面的磁场波形调整区的谷部区域。

本实施例的永磁磁环组件的制备方法与实施例2的相似，在此不再赘述。

对本实施例的永磁磁环组件进行磁场波形测量：使用表磁测试仪器对永磁磁环组件外壁一周的气隙磁场进行测试，径向磁场分布测试结果如图9所示。从图9中可以看出，本实施例的波形信息更加丰富，波峰和波谷的数量较实施例1中的单槽形式增加了一倍，获得了40对波峰和波谷信号。波形的磁场变化幅度极小，两种磁场信号的均匀性都实现了优于90％以上。

同样的，同尺寸下现有的辐射多极磁环最多只能获得36对峰谷磁场波形。

本实施例通过在导磁环的内径面和外径面同时设置空陷区的方式，较为容易的实现了40对峰谷磁场波形，且在外径面和内径面仍有较多空间可以进行进一步的加工各种形状的空陷区，事实上，当导磁环采用钢、铁等材料制备时，现有的加工技术可以很容易在本实施例所示环的同尺寸下，根据需要加工出比本实施例多几倍、几十倍数量的空陷区，从而获得更多的波峰、波谷信号，大大提高分辨率。与现有辐射多极磁环输出的磁场波形相比，具有分辨率高且容易生产和加工的显著优点。

通过上述三个实施例可以看出，本发明提供的永磁磁环组件的磁场信号波形质量和分辨率很高。本发明通过在导磁环上设置空陷区，通过空陷区与导磁环本体共同实现磁场波形的调整，不仅工艺上简单可行，而且还可以提供更加丰富的波形信号。通过磁环内外单级充磁的方式，大大简化充磁线圈的生产难度，并解决了传统辐射多极磁环存在无磁区和难以饱和磁化的问题。

具体的，本发明通过变形和组合的方式，可以进行多种开槽形成空陷区，例如楔形槽、圆形槽、方槽、圆弧槽和波形槽等等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种永磁磁环组件，其特征在于，所述永磁磁环组件包括内圆环和外圆环；所述内圆环作为永磁环(1)，所述外圆环作为导磁环(2)；所述永磁环(1)的外径面与所述导磁环(2)的内径面相接；所述永磁环(1)的内径面沿圆周方向为同一极性；所述导磁环(2)包括多个周期性排列的磁场波形调整区；

所述导磁环(2)的材料为金属软磁材料；

所述永磁磁环组件的永磁环(1)的外径面不再作为工作面；

所述磁场波形调整区是由导磁环(2)上去除掉一部分材料形成的空陷区(3)与导磁环(2)本体共同构成；

所述空陷区(3)的形状为梯形槽、三角形槽、矩形槽、楔形槽、圆形槽、方槽、圆弧槽、波形槽或倒“凸”字形槽中的一种或几种的组合。

2.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述导磁环(2)上的空陷区(3)分布在外径面或/和内径面。

3.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述永磁环(1)的材料为永磁材料。

4.根据权利要求3所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述永磁环(1)的材料为钐钴永磁材料、钕铁硼永磁材料、铝镍钴永磁材料或永磁铁氧体。

5.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述金属软磁材料为坡莫合金，硅钢，电工纯铁，软磁碳钢或软磁铁氧体。

6.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述导磁环(2)的内径面与所述永磁环(1)的外径面紧贴。

7.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述导磁环(2)的内径为R1，所述导磁环(2)的外径为R2，所述导磁环(2)的轴向长度为D，所述D与壁厚R2-R1的比值为0.1～10。

8.根据权利要求1所述的永磁磁环组件，其特征在于，所述导磁环(2)上的空陷区(3)的深度为h，所述h与壁厚R2-R1的比值为0.01～0.99。

9.一种永磁磁环组件的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-8任一项所述的永磁磁环组件，包括以下步骤：

步骤1、制备中性状态或充磁状态的永磁环；

步骤2、制备导磁环，并在导磁环的内径面或/和外径面加工空陷区；

步骤3、将永磁环和导磁环进行组装连接得到装配好的组合件，其中永磁环的外径紧贴导磁环的内径，若永磁环为中性状态，则需要步骤4进行充磁，若永磁环为充磁状态，则得到最终的永磁磁环组件；

步骤4、将装配好的组合件进行整体充磁，得到最终永磁磁环组件。

Images