CN116721829A - 一种海尔贝克阵列磁体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海尔贝克阵列磁体及其制备方法，第一磁体、第二磁体沿宽度方向依次交替排列，第一磁体的磁化方向沿宽度方向呈水平状，第二磁体的磁化方向沿厚度方向呈竖直状；第一磁体与第二磁体组装前先按照磁化方向对第一磁体充磁，第一磁体与第二磁体粘接组装后再按照磁化方向对第二磁体充磁；本申请的海尔贝克阵列磁体，粘接固定推合过程无需克服垂直方向的力，其组装厚度可大幅度减薄，成品率高、平面度较好；可适用于常温、高温组装工艺。
Description
技术领域
本发明涉及磁体制造技术，尤其是一种海尔贝克阵列磁体及其制备方法。
背景技术
海尔贝克阵列（Halbach Array）是一种磁体结构，是工程上的近似理想结构，不同磁化方向的永磁体按照一定的顺序排列，使得陈列一边的磁场显著增强而另一边的磁场显著减弱，目标是用最少量的磁体在工作区域产生最强的磁场。
现有的海尔贝克阵列磁体组件在制造时，先加工成特定尺寸及磁化方向的磁体，然后按指定磁化方向充磁，然后进行海尔贝克阵列组装，组装时要用胶水将各个充磁后的磁体粘接在一起形成特定磁场分布的磁组件。由于每块充磁后的磁体都有特定的磁化方向，磁体之间的排列方向不同时，磁体之间会存在很大的斥力和转动力矩，给组装带来了很大困难。如公布号为CN111009407A公开的“一种海尔贝克阵列磁体组件的组装工艺方法”，采用先组装后充磁的方式来组装，大大降低了装配难度，没有了排斥力的影响，员工操作安全系数增加，大大提高了安全性和效率；但是，由于在海尔贝克阵列磁体中，通常包括磁体磁化方向相互垂直的两组磁体，分别对两组磁化方向相互垂直的磁体进行充磁技术上很难实现 。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海尔贝克阵列磁体及其制备方法，用于解决现有海尔贝克阵列磁体组装制造困难的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种海尔贝克阵列磁体，包括呈长方形片状且厚度相同的第一磁体、第二磁体，所述第一磁体、所述第二磁体的长度相同，所述第一磁体、所述第二磁体沿宽度方向依次交替排列，所述第一磁体的磁化方向沿宽度方向呈水平状，所述第二磁体的磁化方向沿厚度方向呈竖直状；所述第一磁体的宽度大于等于2倍的所述第一磁体的厚度，且所述第一磁体的宽度小于等于3倍的所述第一磁体的厚度；所述第二磁体的宽度大于等于所述第一磁体的宽度1.5倍且小于等于所述第一磁体的宽度的2.5倍；所述第一磁体与所述第二磁体组装前先按照磁化方向对所述第一磁体充磁，所述第一磁体与所述第二磁体粘接组装后再按照磁化方向对所述第二磁体充磁 。
本发明提供的海尔贝克阵列磁体还具有以下技术特征：
进一步地，所述第一磁体的数量大于所述第二磁体的数量 。
进一步地，所述第一磁体的数量为2，所述第二磁体的数量为1；或所述第一磁体的数量为3，所述第二磁体的数量为2。
进一步地，所述第一磁体的长度大于等于所述第一磁体的宽度的3倍且小于等于所述第一磁体的宽度的6倍 。
本发明提供一种海尔贝克阵列磁体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10，将呈长方形片状且长度相同、厚度相同的第一磁体、第二磁体加工至指定尺寸；
S20，沿第一磁体的宽度方向对第一磁体进行饱和充磁；
S30，将充磁后的第一磁体和未充磁的第二磁体沿宽度方向按照海尔贝克阵列依次交替排列并粘接固定形成半成品组合体，使得第一磁体的磁场呈水平状，使得第二磁体的磁化方向呈竖直状；
S40，将粘接固定后的半成品组合体放入充磁设备，对半成品组合体中的第二磁体按照磁化方向进行饱和充磁，所述充磁设备中充磁头的铁芯与所述第二磁体对应设置。
进一步地，所述步骤S40中，所述充磁头内的铁芯的数量与所述半成品组合体中的第二磁体的数量相同 。
本发明具有如下有益效果：本发明的海尔贝克阵列磁体，第一磁体（辅磁）组装前先进行饱和充磁，将第一磁体（辅磁）、第二磁体（主磁）按照海尔贝克阵列粘接固定后再对第二磁体（主磁）进行充磁，粘接固定推合过程无需克服垂直方向的力，其组装厚度可大幅度减薄，成品率高、平面度较好；后充磁方案可在较高温度的组装工艺之后对主磁进行充磁，其磁衰远小于前充磁高温组装，可最大化发挥海尔贝克的效益；此种海尔贝克阵列磁体，可适用于常温、高温组装工艺，此种海尔贝克阵列磁体采用常温组装工艺时，第一磁体（辅磁）、第二磁体（主磁）的内禀矫顽力需求较小；此种海尔贝克阵列磁体采用高温组装工艺时，第一磁体（辅磁）需使用较高内禀矫顽力的磁钢，第二磁体（主磁）可使用较低内禀矫顽力的磁钢，在高温组装后，再对第二磁体（主磁）进行充磁，整体磁钢成本更低且第二磁体（主磁）磁衰占比较低，整体效益可最大化发挥。
附图说明
图1为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的结构示意图 ；
图2为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的磁场分布示意图 ；
图3为现有技术中采用NS阵列磁体的磁吸数据 ；
图4为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的无磁衰磁吸数据 ；
图5为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的最小磁衰磁吸数据 ；
图6为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的平均磁衰磁吸数据 ；
图7为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体的最大磁衰磁吸数据 ；
图8为现有技术中采用前充磁组装粘接固定推合时的受力情况；
图9为本发明实施例的海尔贝克阵列磁体粘接固定推合时的受力情况 。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图9所示的本发明的海尔贝克阵列磁体及其制备方法的实施例中，该海尔贝克阵列磁体及其制备方法包括呈长方形片状且厚度相同的第一磁体10、第二磁体20，第一磁体10作为辅磁，第二磁体20作为主磁，第一磁体10、第二磁体20的长度相同，第一磁体10、第二磁体20沿宽度方向依次交替排列，第一磁体10的磁化方向沿宽度方向呈水平状，第二磁体20的磁化方向沿厚度方向呈竖直状；第一磁体的宽度大于等于2倍的第一磁体的厚度，且第一磁体10的宽度小于等于3倍的第一磁体10的厚度；第二磁体20的宽度大于等于第一磁体20的宽度1.5倍且小于等于第一磁体10的宽度的2.5倍；第一磁体10与第二磁体20组装前先按照磁化方向对第一磁体10充磁，第一磁体10与第二磁体20粘接组装后再按照磁化方向对第二磁体20充磁 。
本发明的海尔贝克阵列磁体，第一磁体（辅磁）组装前先进行饱和充磁，将第一磁体（辅磁）、第二磁体（主磁）按照海尔贝克阵列粘接固定后再对第二磁体（主磁）进行充磁，粘接固定推合过程无需克服垂直方向的力，其组装厚度可大幅度减薄，成品率高、平面度较好；后充磁方案可在较高温度的组装工艺之后对主磁进行充磁，其磁衰远小于前充磁高温组装，可最大化发挥海尔贝克的效益；此种海尔贝克阵列磁体，可适用于常温、高温组装工艺，此种海尔贝克阵列磁体采用常温组装工艺时，第一磁体（辅磁）、第二磁体（主磁）的内禀矫顽力需求较小；此种海尔贝克阵列磁体采用高温组装工艺时，第一磁体（辅磁）需使用较高内禀矫顽力的磁钢，第二磁体（主磁）可使用较低内禀矫顽力的磁钢，在高温组装后，再对第二磁体（主磁）进行充磁，整体磁钢成本更低且第二磁体（主磁）磁衰占比较低，整体效益可最大化发挥。
本发明提供的海尔贝克阵列磁体还具有以下技术特征：
在本申请的一个实施例中，优选地，第一磁体10的数量大于第二磁体20的数量；优选地，第一磁体10的数量为2，第二磁体20的数量为1；在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，第一磁体10的数量为3，第二磁体20的数量为2，组装前先对第一磁体10充磁，组装后再对第二磁体进行充磁，如图1所示，第二磁体的充磁后的磁场方向呈竖直状，此种磁体能方便地通过充磁设备对组装后的半成品组合体中的第二磁体（主磁）充磁。
在本申请的一个实施例中，优选地，第一磁体10的长度大于等于第一磁体10的宽度的3倍且小于等于第一磁体10的宽度的6倍；在本申请的一个实施例中，如图1所示，第一磁体10（辅磁）的尺寸为7.5*3.4*0.7（长*宽*厚），第二磁体20（主磁）的尺寸为7.5*1.8*0.7（长*宽*充磁方向厚度）。具体而言，整体尺寸的设计是根据产品的总尺寸进而设计的，主磁与辅磁的长、宽、充磁厚度尺寸均取决于需要设计的产品尺寸，在整体的尺寸搭配上，需要注意辅磁的充磁方向的厚度，辅磁的充磁方向的厚度不宜过长（辅磁过长牺牲主磁的吸附面积越大），但是需要保持辅磁Pc值在1.2甚至1.4以上，目的是在尽量少的牺牲主磁吸附面积的情况下尽量增大辅磁的Pc值进而增强辅磁的耐温性，整体长度减去辅磁充磁方向的长度再除以主磁数量即为主磁的宽度/长度。
本发明提供一种海尔贝克阵列磁体制备方法，包括如下步骤：
S10，将呈长方形片状且长度相同、厚度相同的第一磁体、第二磁体加工至指定尺寸；
S20，沿第一磁体的宽度方向对第一磁体进行饱和充磁；
S30，将充磁后的第一磁体和未充磁的第二磁体沿宽度方向按照海尔贝克阵列依次交替排列并粘接固定形成半成品组合体，使得第一磁体的磁场呈水平状，使得第二磁体的磁化方向呈竖直状；
S40，将粘接固定后的半成品组合体放入充磁设备，对半成品组合体中的第二磁体按照磁化方向进行饱和充磁，所述充磁设备中充磁头的铁芯与所述第二磁体对应设置。
在本申请的一个实施例中，优选地，所述步骤S40中，所述充磁头内的铁芯的数量与所述半成品组合体中的第二磁体的数量相同；具体而言，所述充磁头的铁芯上的绕线线圈与第一磁体对应设置，既绕线线圈与两个相邻的第二磁体支架之间的间隙对应，在对第二磁体进行充磁的同时减少已充磁的第一磁体的磁场衰减。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种海尔贝克阵列磁体，其特征在于，包括呈长方形片状且厚度相同的第一磁体、第二磁体，所述第一磁体、所述第二磁体的长度相同，所述第一磁体、所述第二磁体沿宽度方向依次交替排列，所述第一磁体的磁化方向沿宽度方向呈水平状，所述第二磁体的磁化方向沿厚度方向呈竖直状；所述第一磁体的宽度大于等于2倍的所述第一磁体的厚度，且所述第一磁体的宽度小于等于3倍的所述第一磁体的厚度；所述第二磁体的宽度大于等于所述第一磁体的宽度1.5倍且小于等于所述第一磁体的宽度的2.5倍；所述第一磁体与所述第二磁体组装前先按照磁化方向对所述第一磁体充磁，所述第一磁体与所述第二磁体粘接组装后再按照磁化方向对所述第二磁体充磁 。
2.根据权利要求1所述的海尔贝克阵列磁体，其特征在于：所述第一磁体的数量大于所述第二磁体的数量 。
3.根据权利要求2所述的海尔贝克阵列磁体，其特征在于：所述第一磁体的数量为2，所述第二磁体的数量为1 。
4.根据权利要求2所述的海尔贝克阵列磁体制备方法，其特征在于：所述第一磁体的数量为3，所述第二磁体的数量为2 。
5.根据权利要求1所述的海尔贝克阵列磁体其制备方法，其特征在于：所述第一磁体的长度大于等于所述第一磁体的宽度的3倍且小于等于所述第一磁体的宽度的6倍 。
6.一种海尔贝克阵列磁体其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S10，将呈长方形片状且长度相同、厚度相同的第一磁体、第二磁体加工至指定尺寸；S20，沿第一磁体的宽度方向对第一磁体进行饱和充磁；S30，将充磁后的第一磁体和未充磁的第二磁体沿宽度方向按照海尔贝克阵列依次交替排列并粘接固定形成半成品组合体，使得第一磁体的磁场呈水平状，使得第二磁体的磁化方向呈竖直状；S40，将粘接固定后的半成品组合体放入充磁设备，对半成品组合体中的第二磁体按照磁化方向进行饱和充磁，所述充磁设备中充磁头的铁芯与所述第二磁体对应设置。
7.根据权利要求6所述的海尔贝克阵列磁体其制备方法，其特征在于：所述充磁头内的铁芯的数量与所述半成品组合体中的第二磁体的数量相同。
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