CN116259476A - 一种提高磁铁耐温性的方法及磁组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于永磁材料技术领域，具体涉及一种提高磁铁耐温性的方法及磁组件；其中，提高磁铁耐温性的方法包括以下步骤：将多个磁铁按规律排列设置形成磁铁组件，且使所述磁铁组件中所有的所述磁铁的工作面处于同一平面；将所述磁铁组件中相邻的两个所述磁铁的工作面的磁极相反设置。该方法将多个磁铁组成磁铁组件，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

Description

一种提高磁铁耐温性的方法及磁组件

技术领域

本发明属于永磁材料技术领域，具体涉及一种提高磁铁耐温性的方法及磁组件。

背景技术

稀土永磁材料由于其磁性能远高于其他永磁材料的磁性能，因而广泛应用于各领域中，使其成为产值最大以及最具有市场前景的磁性材料；而以消费电子为代表的轻薄精细化的应用趋势，会大量生产并使用扁平状的轻薄型的磁铁。

由于受到消费电子的应用空间的限制以及整体磁性的要求，消费电子中的磁铁普遍设置为扁平状的轻薄型高磁能积的磁铁，而为了满足永磁材料的耐高温要求，生产厂家普遍采用N52SH、N50SH甚至N50UH为材料，这类材料的磁能积较高，为提高磁铁的内禀矫顽力以满足其耐高温要求，在磁铁的生产过程中会在永磁材料中加入重稀土铽或者镝；

但是，铽和镝的矿产储备稀少，尤其是铽，其价格远高于镨钕，即使微量添加，成本也很高昂，导致耐温性良好的磁铁的成本居高不下。因此，发明一种能够减少重稀土用量且保证磁铁具有良好的耐温性的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种提高磁铁耐温性的方法，以解决现有技术的磁铁的生产过中，在永磁材料中加入重稀土以满足其耐高温要求，导致磁铁的生产成本增加的技术问题。

本发明通过以下技术方案具体实现：

一种提高磁铁耐温性的方法，该方法包括以下步骤：

将多个磁铁按规律排列设置形成磁铁组件，且使所述磁铁组件中所有的所述磁铁的工作面处于同一平面；

将所述磁铁组件中相邻的两个所述磁铁的工作面的磁极相反设置。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，在所述磁铁组件的背侧设置导磁片。

综上所述，本发明提供的提高磁铁耐温性的方法具有以下技术效果：

该方法将多个磁铁组成磁铁组件，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

此外，本发明还提供一种磁组件，其包括磁铁组件；

所述磁铁组件包括至少两个磁铁，所有的所述磁铁按规律排列设置，所有的所述磁铁的工作面位于同一平面，且相邻的两个所述磁铁的工作面的磁极相反。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，所述磁铁组件包括磁块A和磁块B；

所述磁块A为环形磁铁，所述磁块B为圆形磁铁，且所述磁块A的内径与所述磁块B的直径相匹配，所述磁块B卡设在所述磁块A的内部，且所述磁块A所在的平面与所述磁块B所在的平面重合。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，所述磁铁组件还包括磁块C；

所述磁块C为环形磁铁，所述磁块C内径与所述磁块A的外径相匹配，所述磁块C套设在所述磁块A的外部，且所述磁块C所在的平面与所述磁块A所在的平面重合。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，所述磁块A、所述磁块B和所述磁块C的厚度相等。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，所述磁铁组件包括多个磁块A，所述磁块A为矩形磁铁，所有的所述磁块A按阵列方式排布设置，且所有的所述磁块A所在的平面重合。

为了更好的实现本发明，在上述结构中作进一步的优化，该磁组件还包括导磁片，所述导磁片的形状与所述磁铁组件的形状相匹配，所述导磁片设置在所述磁铁组件的底面。

综上所述，本发明提供的磁组件具有以下技术效果：

该磁组件中的磁铁组件由多个磁铁按规律排列设置，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例二中记载的两个磁铁组成的磁组件的结构示意图；

图2是实施例二中记载的三个磁铁组成的磁组件的结构示意图；

图3是实施例三中记载的未设置导磁片的磁组件的结构示意图；

图4是实施例三中记载的设置有导磁片的磁组件的结构示意图；

图5是实施例四中记载的磁组件的结构示意图。

附图标记：

1、磁铁组件；11、磁块A；12、磁块B；13、磁块C；

2、导磁片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1至图5所示：

一种提高磁铁耐温性的方法，该方法包括以下步骤：

将多个磁铁按规律排列设置形成磁铁组件1，且使磁铁组件1中所有的磁铁的工作面处于同一平面；

将磁铁组件1中相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置。

该方法将多个磁铁组成磁铁组件1，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

首先要明确的是，磁铁的耐温性与磁铁的Hcj值（内禀矫顽力）的高与低以及磁铁的工作点有关；其中，

提高磁铁的Hcj，很大程度可以拉高高温退磁曲线中的Hcb值（磁感矫顽力），从而让B-H线（B是磁场强度、H是磁通密度）不出现拐点或拐点降低，以提高磁铁基材的耐温性；

这种方法是目前通用的，缺点是单纯的提高基材的耐温性，无论是常规的添加重稀土的工艺还是改进的双合金工艺亦或是晶界扩散工艺，都是以添加重稀土增加成本为代价；

而提高工作点则需要提高磁铁的Pc值（磁导系数），磁铁的Pc值与磁铁的长径比关联，以圆形磁铁为例，其Pc值为：

其中，R为圆形磁铁的半径，H为圆形磁铁的高（磁铁的充磁方向）；

以矩形磁铁为例，其Pc值为：

其中，a和b分别为矩形磁铁的长和宽，H为矩形磁铁的高（磁铁的充磁方向）；

由上述的两组公式可以看出，磁铁的Pc值与磁铁的长径比关联，磁化方向相对其他尺寸越细长的磁铁，其Pc值越大，而Pc值越大，则同等牌号的前提下磁铁的耐温性越好。

当然上述的公式是在磁铁处于开路状态下的计算方式，对于磁铁组件1中的单磁铁，已不是简单的开路状态，磁铁组件1中的单磁铁可以通过FEA模拟计算磁铁的Bd值（工作点磁感应强度）和Hd值（工作点磁场强度）来计算Pc值，其Pc值的计算方式如下：

由此可知，对于扁平的磁铁来说，其有大的磁场气隙空间，有利于磁场做功，但是其Pc值低，不利于磁铁耐温；而细长的磁铁，Pc值高有利于磁铁耐温，但不利于磁场做功；

将扁平单极的磁铁改成多段不同磁化方向的单体磁铁或磁极，单体磁铁或磁极与整个扁平的磁铁相比其高度不变且磁化方向仍然处于同一个轴向，其半径或者长和宽减小，使得单体磁铁的Pc值增大，在特定的空间既保证了磁铁的做功不降低，且每个单体的磁铁的Pc值又能提高，从而有效的提高磁铁组件1的耐温性，并且能够减少重稀土的用量，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

优化的，上述的在磁铁组件1的背侧设置导磁片2；

导磁片2的主要功能是支撑多个磁铁，以使保证磁铁组件1的结构的稳定性，且导磁片2能够引导磁回路，以提高磁铁组件1的磁性能。

需要说明的是，上述的导磁片2为铁件，在永磁材料的技术领域中运用较为广泛，此处便不再进行详细的说明；

上述的磁铁组件1的背侧为磁铁组件1背离其工作面的一侧，磁铁组件1的工作面与磁铁组件的背侧分别为磁铁磁化方向的两个端面。

实施例二：

如图1和图2所示：

一种磁组件，其包括磁铁组件1；其中，

磁铁组件1包括至少两个磁铁，所有的磁铁按规律排列设置，所有的磁铁的工作面位于同一平面，且相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反。

该磁组件中的磁铁组件1由多个磁铁按规律排列设置，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

需要说明的是，上述的磁铁按规律排列设置指的是多个磁铁按同一竖直方向、同一水平方向、竖直方向与水平方向、环绕同一中心点或者发散性等方式排列设置。

具体的，上述的磁铁组件1包括磁块A11和磁块B12；其中，

磁块A11为环形磁铁，磁块B12为圆形磁铁，且磁块A11的内径与磁块B12的直径相匹配，磁块B12卡设在磁块A11的内部，且磁块A11所在的平面与磁块B12所在的平面重合。

优化的，上述的磁铁组件1还包括磁块C13；

磁块C13为环形磁铁，磁块C13内径与磁块A11的外径相匹配，磁块C13套设在磁块A11的外部，且磁块C13所在的平面与磁块A11所在的平面重合。

优化的，上述的磁块A11、磁块B12和磁块C13的厚度相等。

优化的，该磁组件还包括导磁片2，导磁片2的形状与磁铁组件1的形状相匹配，导磁片2设置在磁铁组件1的底面。

采用上述结构的磁组件与现有的磁铁通过以下实验进行对比：

选取两个同等大小的圆片形磁铁，其直径为20mm，厚度1mm，测试两个磁铁相距1mm时的对吸吸力做功得出以下数据：

选取外径为20mm，内径为10mm，厚度为0.8mm的圆环形的磁块A11、直径为10mm，厚度为0.8mm的圆片形的磁块B12以及直径为20mm，厚度为0.2mm的导磁片2组合成与上述圆片形磁铁的直径和厚度相同的磁组件；由实施例一中记载的第一个公式可知磁组件的Pc值为0.17，与上述的圆片形磁铁相比已有提高；

而实际磁铁组合成磁组件后，磁组件中的磁铁处于半开路状态，无法按开路公式计算单体磁铁的Pc值，可通过Ansys仿真模拟其Bd和Hd值，并由实施例一中记载的第三个公式来计算其Pc值；

通过Ansys仿真计算磁块B12的Bd=4.15kGs，Hd=6.82kOe，磁块A11的Bd=2.65kGs，Hd=8.02kOe，通过实施例一中记载的第三个公式可算得磁块B12的Pc=0.61，磁块A11的Pc=0.33，磁块B12的Pc值和磁块A11的Pc值与上述的圆片形磁铁的Pc值相比均有大幅度的提升，具体数据如下：

由上表可看出，磁组件与现有的圆片形磁铁相比，磁组件的吸力有提升，维持耐温不变的前提下，由于磁块B12和磁块A11的Pc值均有提高，重稀土铽的用量降低85%。

进一步优化其结构，选取外径为20mm，内径为14mm，厚度为0.8mm的圆环形的磁块C13、外径为14mm，内径为8mm，厚度为0.8mm的圆环形的磁块A11、直径为8mm，厚度为0.8mm的圆片形的磁块B12以及直径为20mm，厚度为0.2mm的导磁片2组合成与上述圆片形磁铁直径和厚度相同的磁组件；

借助Ansys仿真分别计算磁组件中的三个磁铁的Pc值和磁组件的吸力，如下表：

组合形成磁组件的表现为：

通过对磁组件的再次优化，磁组件的吸力已远远大于圆片形磁铁的吸力，且磁组件中的单体磁铁的Pc值均有大幅提高，可使用不加铽的牌号的磁铁即可满足90℃的耐温要求，从而大幅降低铽的用量。

实施例三：

如图3和图4所示：

一种磁组件，其包括磁铁组件1；其中，

磁铁组件1包括至少两个磁铁，所有的磁铁按规律排列设置，所有的磁铁的工作面位于同一平面，且相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反。

该磁组件中的磁铁组件1由多个磁铁按规律排列设置，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

需要说明的是，上述的磁铁按规律排列设置指的是多个磁铁按同一竖直方向、同一水平方向、竖直方向与水平方向、环绕同一中心点或者发散性等方式排列设置。

具体的，上述的磁铁组件1包括多个磁块A11，磁块A11为矩形磁铁，所有的磁块A11按阵列方式排布设置，且所有的磁块A11所在的平面重合。

优化的，该磁组件还包括导磁片2，导磁片2的形状与磁铁组件1的形状相匹配，导磁片2设置在磁铁组件1的底面。

采用上述结构的磁组件与现有的磁铁通过以下实验进行对比：

选取两个同等大小的矩形磁铁，其长度为21mm，宽度为5mm，厚度为1mm，测试两个磁铁相距1mm时的对吸吸力做功得出以下数据：

选取三个长度、宽度和厚度完全相同的矩形的磁块A11组成长度为21mm，宽度为5mm，厚度为1mm的磁铁组件1，借助Ansys仿真计算磁组件的吸力，如下表：

进一步优化其结构，选取三个长度、宽度和厚度完全相同的矩形的磁块A11组成长度为21mm，宽度为5mm，厚度为0.8mm的磁铁组件1，且在磁铁组件1的背侧设置厚度为0.2mm的导磁片2组成磁组件，借助Ansys仿真计算磁组件的吸力，如下表：

通过对磁组件的再次优化，磁组件的吸力已远远大于矩形磁铁的吸力，且磁组件的Pc值有大幅提高，可使用不加铽的牌号的磁铁即可满足95℃的耐温要求，从而大幅降低铽的用量。

实施例四：

如图5所示：

一种磁组件，其包括磁铁组件1；其中，

磁铁组件1包括至少两个磁铁，所有的磁铁按规律排列设置，所有的磁铁的工作面位于同一平面，且相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反。

该磁组件中的磁铁组件1由多个磁铁按规律排列设置，且使相邻的两个磁铁的工作面的磁极相反设置来提高每个磁铁的磁导系数，以提高每个磁铁的耐温性，从而减少重稀土金属的用量或不使用重稀土金属，以降低耐温性良好的磁铁的生产成本。

需要说明的是，上述的磁铁按规律排列设置指的是多个磁铁按同一竖直方向、同一水平方向、竖直方向与水平方向、环绕同一中心点或者发散性等方式排列设置。

具体的，上述的磁铁组件1包括多个磁块A11，磁块A11为矩形磁铁，所有的磁块A11按阵列方式排布设置，且所有的磁块A11所在的平面重合。

优化的，上述的该磁组件还包括导磁片2，导磁片2的形状与磁铁组件1的形状相匹配，导磁片2设置在磁铁组件1的底面。

采用上述结构的磁组件与现有的磁铁通过以下实验进行对比：

选取两个同等大小的矩形磁铁，其长度和宽度均为20mm，厚度为1mm，测试两个磁铁相距1mm时的对吸吸力做功得出以下数据：

选取四个长度、宽度和厚度完全相同的矩形的磁块A11组成长度和宽度均为20mm，厚度为0.8mm的磁铁组件1，且在磁铁组件1的背侧设置厚度为0.2mm的导磁片2组成磁组件，借助Ansys仿真计算磁组件的吸力，如下表：

由上表可知，磁组件的吸力已远远大于矩形磁铁的吸力，且磁组件的Pc值有大幅提高，可使用不加铽的牌号的磁铁即可满足80℃的耐温要求，从而大幅降低铽的用量。

需要说明的是，磁铁的排布方式不局限于本发明的实施例中所记载的几种方式，还可以有多种排列方式，例如，选取多个扇形磁铁拼接成圆形磁铁，或者是多个磁铁由同一中心点向其周向均匀的扩散排布等排列方式。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种提高磁铁耐温性的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

将多个磁铁按规律排列设置形成磁铁组件（1），且使所述磁铁组件（1）中所有的所述磁铁的工作面处于同一平面；

将所述磁铁组件（1）中相邻的两个所述磁铁的工作面的磁极相反设置。

2.根据权利要求1所述的提高磁铁耐温性的方法，其特征在于：在所述磁铁组件（1）的背侧设置导磁片（2）。

3.一种磁组件，其特征在于：包括磁铁组件（1）；

所述磁铁组件（1）包括至少两个磁铁；所有的所述磁铁按规律排列设置，所有的所述磁铁的工作面位于同一平面，且相邻的两个所述磁铁的工作面的磁极相反。

4.根据权利要求3所述的磁组件，其特征在于：所述磁铁组件（1）包括磁块A（11）和磁块B（12）；

所述磁块A（11）为环形磁铁，所述磁块B（12）为圆形磁铁，且所述磁块A（11）的内径与所述磁块B（12）的直径相匹配，所述磁块B（12）卡设在所述磁块A（11）的内部，且所述磁块A（11）所在的平面与所述磁块B（12）所在的平面重合。

5.根据权利要求4所述的磁组件，其特征在于：所述磁铁组件（1）还包括磁块C（13）；

所述磁块C（13）为环形磁铁，所述磁块C（13）内径与所述磁块A（11）的外径相匹配，所述磁块C（13）套设在所述磁块A（11）的外部，且所述磁块C（13）所在的平面与所述磁块A（11）所在的平面重合。

6.根据权利要求5所述的磁组件，其特征在于：所述磁块A（11）、所述磁块B（12）和所述磁块C（13）的厚度相等。

7.根据权利要求3所述的磁组件，其特征在于：所述磁铁组件（1）包括多个磁块A（11），所述磁块A（11）为矩形磁铁，所有的所述磁块A（11）按阵列方式排布设置，且所有的所述磁块A（11）所在的平面重合。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的磁组件，其特征在于：还包括导磁片（2），所述导磁片（2）的形状与所述磁铁组件（1）的形状相匹配，所述导磁片（2）设置在所述磁铁组件（1）的背侧。

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