利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置和自動充退磁機的製作方法
2023-07-12 02:46:31 3
本實用新型涉及充磁和退磁，特別是涉及利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置和自動充退磁機。
背景技術：
磁性工件是許多電子、電氣產品的重要部件，充磁是生產磁性工件過程中的重要工藝，退磁是檢驗磁性工件的內稟矯頑力Hcj和退磁曲線方形度指標Hk的重要手段。充磁是將工件置於預先建立的固定強度的磁場中，使工件達到磁飽和狀態；退磁則通過建立與磁性工件的磁場方向相反的磁場，使工件的剩磁Br減弱甚至回復到零。
現有技術中對工件進行充磁、退磁，使用的方式一般是，利用大功率電源為電磁線圈提供電流產生磁場，使磁場中的工件磁化或者退磁。這種充磁或退磁裝置結構較簡單，然而也存在著以下問題：
產生磁場需要較大的激磁電流，需要耗費大量的電能，而且電流使導線產生大量的熱量，容易導致絕緣老化甚至出現燒毀設備的安全事故。為了解決發熱的問題，現有的充磁或退磁設備往往需要設置專門的冷卻機構，增加了設備的成本。另外電源產生的電流會出現波動的情況，很難實現恆定且幅值可精細調節的電流輸出，影響磁場的穩定性和磁場強度的調節精度，導致工件的充磁或退磁效果不理想，嚴重影響了磁性工件的充磁及檢測效果。
技術實現要素：
本實用新型的一個目的是要提供一種由永磁體構建的均勻穩定的永久磁場對磁性工件進行充磁或退磁的裝置和自動充退磁機。
本實用新型一個進一步的目的是要節省電能消耗。
本實用新型另一個進一步的目的是要使得磁場連續、精細可調，滿足磁性工件的加工要求。
特別地，本實用新型提供了一種由永磁體構建的永久磁場進行充磁或退磁的裝置，其包括：第一永磁體和第二永磁體，設置成具有相同的磁極方向且分別固定有末端間隔相對的第一導磁極頭和第二導磁極頭，以在其間限定出用於放置待充磁或退磁的磁性工件的氣隙。
可選地，第一導磁極頭和第二導磁極頭兩者末端的橫截面積分別小於兩者固定於相應第一永磁體和第二永磁體的首端的橫截面積，以聚集第一永磁體和第二永磁體產生的磁場。
可選地，第一導磁極頭和第二導磁極頭兩者從其首端至其末端的橫截面輪廓漸縮；或者第一導磁極頭和第二導磁極頭兩者從其首端至其末端的橫截面輪廓階級遞減。
可選地，上述裝置還包括：第一箱體，其內部形成有用於安裝第一永磁體和第一導磁極頭的第一安裝腔；第二箱體，其內部形成有用於安裝第二永磁體和第二導磁極頭的第二安裝腔；和導磁板，連接在第一箱體和第二箱體間。
可選地，第一箱體包括：第一導磁背板，設置於第一永磁體相背於第二永磁體的一側；第一側壁，從第一導磁背板的邊緣向第二永磁體的方向延伸；以及第一壓板，由反磁物質或順磁物質製成，與第一導磁背板相對設置，以與第一導磁背板、以及第一側壁共同限定出第一安裝腔，並且第二箱體包括：第二導磁背板，設置於第二永磁體相背於第一永磁體的一側；第二側壁，從第二導磁背板的邊緣向第一永磁體的方向延伸；以及第二壓板，由反磁物質或順磁物質製成，與第二導磁背板相對設置，以與第二導磁背板、以及第二側壁共同限定出第二安裝腔。
可選地，導磁板分別連接於第一導磁背板和第二導磁背板的邊緣。
可選地，上述裝置還包括：調節結構，與第一導磁背板連接，並配置成帶動第一導磁背板、第一永磁體和第一導磁極頭沿預設的軸線方向移動，以通過改變第一導磁極頭與第二導磁極頭的間距調整氣隙的永久磁場的強度，其中軸線為第一導磁極頭和第二導磁極頭的中心點的連線。
根據本實用新型的另一個方面，還提供了一種自動充退磁機，其還包括：工件傳送盤，其上表面沿其周向設置有一個或多個供放置磁性工件的工件放置部，並配置成帶動工件放置部以工件傳送盤的中心為軸進行旋轉，以及上述介紹的任一種利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置，其第一導磁極頭和第二導磁極頭分別設置於工件傳送盤的上方和下方，並使第一導磁極頭和第二導磁極頭的中心正對於工件放置部旋轉的路徑，以在工件放置部旋轉至第一導磁極頭和第二導磁極頭的位置時使磁性工件被充磁或退磁。
可選地，上述自動充退磁機還包括：第一剩磁檢測組件和第二剩磁檢測組件，其中第一剩磁檢測組件、利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置、第二剩磁檢測組件沿工件傳送盤的周向間隔布置，並且第一剩磁檢測組件和第二剩磁檢測組件分別配置成測量充磁或退磁前、後的磁性工件的剩磁等級。
可選地，上述自動充退磁機還包括：自動收料組件，設置於工件傳送盤的外周緣，並配置成在工件放置部旋轉至其下方時從工件放置部中捕獲充磁或退磁後的磁性工件，並按照充磁或退磁後的磁性工件的剩磁等級將其分揀至對應的收料位置。
本實用新型的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置，利用永磁體提供均勻穩定的磁場，供磁性工件進行充磁或退磁。導磁極頭可以將永磁體的磁場進行聚集，使磁性工件所在位置具有滿足充磁或退磁要求的磁場強度，避免了電流引起的熱量和磁場波動，從而提高了充磁或退磁的穩定性、可靠性和安全性。
進一步地，本實用新型的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置，利用鐵磁物質結合反磁物質或順磁物質形成箱體，以供安裝永磁體和導磁極頭，一方面利用鐵磁物質構成磁迴路，提高磁場，另一方面，形成磁路屏蔽，減小漏磁。
更進一步地，本實用新型的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置，可以通過移動磁路中的永磁體和導磁極頭，改變導磁極頭之間的間距，實現連續精確的磁場調節，以滿足退磁的磁場強度要求。
本實用新型的自動充退磁機，上述利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置進行充磁或退磁，並且還可以利用工件傳送盤帶動磁性工件迴轉完成充磁或退磁前的測量、充磁或退磁、充磁或退磁後的測量、以及收取的整個過程，由於採用旋轉盤式的運動方式，相比較於平移式或者往復式的工件傳送機構提高了傳送的精度，高效地完成整個充磁或退磁過程，提高了生產效率。
根據下文結合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本實用新型的上述以及其他目的、優點和特徵。
附圖說明
後文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪製的。附圖中：
圖1是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置的示意性透視圖；
圖2是沿圖1中的剖切線A-A截取的示意性剖視圖；
圖3是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置的磁力線示意圖；
圖4是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置的外形示意圖；
圖5是根據本實用新型一個實施例的自動充退磁機的軸測示意圖；以及
圖6是根據本實用新型一個實施例的自動充退磁機的俯視圖。
具體實施方式
圖1是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置100的示意性透視圖；圖2是沿圖1中的剖切線A-A截取的示意性剖視圖。該永久磁場進行充磁或退磁的裝置100一般性地可以包括：第一永磁體110、第二永磁體120、第一導磁極頭111、第二導磁極頭121。
第一永磁體110和第二永磁體120相對間隔設置，用於提供充磁或退磁所需的永久磁場，第一永磁體110和第二永磁體120的磁極方向配置成相同，也即第一永磁體110和第二永磁體120相對表面的磁極是相反的。
第一永磁體110和第二永磁體120分別固定有末端間隔相對的第一導磁極頭111和第二導磁極頭121，第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的末端之間限定出用於放置待充磁或退磁的磁性工件的氣隙。例如第一導磁極頭111的首端固定於第一永磁體110，並朝向第二永磁體120延伸；第二導磁極頭121的首端固定於第二永磁體120，並向第一永磁體110的方向延伸。第一導磁極頭111與第二導磁極頭121的末端間隔相對，從而限定出放置待充磁或退磁的磁性工件的氣隙。
第一導磁極頭111和第二導磁極頭121兩者末端的橫截面積分別小於兩者固定於相應第一永磁體110和第二永磁體120的首端的橫截面積，以聚集第一永磁體110和第二永磁體120產生的磁場。第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的可選結構為：第一導磁極頭111和第二導磁極頭121兩者從其首端至其末端的橫截面輪廓漸縮，或者第一導磁極頭111和第二導磁極頭121兩者從其首端至其末端的橫截面輪廓階級遞減。第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的末端為具有一定面積的平面，從而在平面之間的氣隙中形成均勻的磁場。第一導磁極頭111和第二導磁極頭121優選形成類似於截錐體的形狀，在一些可選實施例中，第一導磁極頭111和第二導磁極頭121分別有多個大小不同的圓柱狀或長方形的導磁塊疊放形成，這些導磁塊的大小從第一永磁體110和第二永磁體120的首端至末端減小，以實現橫截面輪廓階級遞減。
本實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置100為了形成上述的構造，還設置有用於安裝第一永磁體110和第一導磁極頭111的第一箱體130以及用於安裝第二永磁體120和第二導磁極頭121的第二箱體140，第一箱體130與第二箱體140通過導磁板160連接。第一箱體130內部形成有用於安裝第一永磁體110和第一導磁極頭111的第一安裝腔；第二箱體140內部形成有用於安裝第二永磁體120和第二導磁極頭121的第二安裝腔。
上述第一箱體130和第二箱體140用於限定永磁體和導磁極頭的位置，其中的導磁背板作為導磁的磁路。第一箱體130可以包括：第一導磁背板131、第一側壁132、第一壓板133，第二箱體140可以包括：第二導磁背板141、第二側壁142、第二壓板143。第一導磁背板131設置於第一永磁體110相背於第二永磁體120的一側，第一側壁132從第一導磁背板131的邊緣向第二永磁體120的方向延伸；第一壓板133由反磁物質或順磁物質製成，與第一導磁背板131相對設置。第一壓板133、第一導磁背板131、以及第一側壁132共同限定出第一安裝腔。
第二箱體140採用與第一箱體130對稱的結構，第二導磁背板141設置於第二永磁體120相背於第一永磁體110的一側；第二側壁142從第二導磁背板141的邊緣向第一永磁體110的方向延伸；第二壓板143由反磁物質或順磁物質製成，與第二導磁背板141相對設置。第二壓板143、第二導磁背板141、以及第二側壁142共同限定出第二安裝腔。
上述第一導磁背板131、第二導磁背板141、導磁板160、第一導磁極頭111和第二導磁極頭121可以使用碳鋼、電工純鐵、坡莫合金、鐵鈷合金等鐵磁物質製成，而第一側壁132、第二側壁142、第一壓板133、第二壓板143可以採用不鏽鋼、鋁、銅、塑料、尼龍等反磁物質或順磁物質製成。
在本領域中一般物質的導磁能力的大小以磁導率μ表示。物質的磁導率μ與真空的磁導率μ0(4×10-7H/m)之比，稱為該物質的相對導磁率，以μr表示，一般材料按照μr的大小分為三類：當稍小於1時稱之為反磁物質，如銅、銀、金等；當稍大於1時稱之為順磁物質，如空氣、鋁、錫等，當遠遠大於1時稱之為鐵磁物質。反磁物質和順磁物質屬於弱磁性物質，其磁導率與真空近似。鐵磁物質作為組成磁路的材料。
在本實施例中，利用鐵磁物質(例如碳鋼、電工純鐵、坡莫合金、鐵鈷合金等)結合反磁物質或順磁物質(例如不鏽鋼、鋁或銅等材料)共同形成箱體，以供安裝永磁體和導磁極頭，一方面利用鐵磁物質構成磁迴路，提高磁場，另一方面，形成磁路屏蔽，減小漏磁。
第一箱體130和第二箱體140通過導磁板160連接。導磁板160可以分別與第一導磁背板131和第二導磁背板141的邊緣相抵，例如導磁板160可以與第一導磁背板131和第二導磁背板141中的一個固定連接(圖1中示出的示例為導磁板160與第二導磁背板141固定連接)。另外在一些可選實施例中，第一導磁背板131可以沿導磁板160移動，從而調整第一導磁極頭111與第二導磁極頭121之間的氣隙。在一些可選實施裡中導磁板160可以為C型結構。
圖3是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置100的磁力線示意圖，由於第一壓板133和第二壓板143由反磁物質或順磁物質製成，不會成為影響磁力線的分布的不利因素。在該磁路中，磁力線沿第二永磁體120、第二導磁背板141、導磁板160、第一導磁背板131、第一永磁體110、第一導磁極頭111、極頭之間的氣隙、第二導磁極頭121的線路閉合，漏磁較少，可以充分利用第一永磁體110和第二永磁體120所產生的永久磁場。
上述裝置100還可以包括：調節機構150，與第一導磁背板131連接，並配置成帶動第一箱體130、第一永磁體110以及第一導磁極頭111沿預設的軸線方向移動，以改變第一導磁極頭111與第二導磁極頭121的間距，其中軸線為第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的中心點的連線。調節機構150可以改變第一導磁極頭111與第二導磁極頭121的間距，使得第一導磁極頭111和第二導磁極頭121之間形成的氣隙磁場連續精細可調，便於在退磁時達到所需的磁場，另外，第一導磁極頭111與第二導磁極頭121的間距確定後，氣隙的永久磁場的強度也就保持恆定，避免了現有技術中因電流波動導致的磁場不穩定。
圖4是根據本實用新型一個實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置100的外形示意圖，在正常使用狀態下，第一永磁體110和第二永磁體120可以分別水平設置，其中央形成的氣隙空間用於放置被充磁的磁性工件。在一些優選實施例中，磁性工件可以被傳動機構帶動進入第一導磁極頭111和第二導磁極頭121之間的氣隙，進行充磁或退磁操作。第一箱體130可被調節機構150帶動，沿第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的中心點的連線移動，從而改變氣隙磁場，使其滿足退磁磁場可調的要求。利用調節結構150精確的位置調節，使氣隙磁場的調節更加連續精細，並且便於氣隙磁場的穩定，大大改善了現有技術中利用電流進行磁場調節時出現的磁場不穩定的情況。
傳動機構可以使用同步帶、直線滑臺模組等平移或往復傳動機構。例如直線滑臺模組的滑塊上可以布置磁體安放板，以供放置磁性工件，磁體安放板被電機帶動沿滑臺平移，使磁性工件進入或移出第一導磁極頭111和第二導磁極頭121之間形成的氣隙，自動實現充磁或退磁操作。
上述使用直線或往復式的傳動機構，控制精度較差，容易出現傳動位置誤差的累積，因此本實施例還提供了一種更優選的自動充退磁機。圖5是根據本實用新型一個實施例的自動充退磁機的軸測示意圖，圖6是根據本實用新型一個實施例的自動充退磁機的俯視圖。該自動充退磁機設置有上述任一實施例的利用永久磁場進行充磁或退磁的裝置100，還可以進一步包括：工件傳送盤200。工件傳送盤200，其上表面沿其周向設置有一個或多個供放置磁性工件的工件放置部，並配置成帶動工件放置部以工件傳送盤200的中心為軸進行旋轉。自動充退磁機的第一導磁極頭111和第二導磁極頭121分別設置於工件傳送盤200的上方和下方，並使第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的中心正對於工件放置部旋轉的路徑，以在工件放置部旋轉至第一導磁極頭111和第二導磁極頭121的位置時使磁性工件被充磁或退磁。由於採用旋轉盤式的運動方式，避免了調節結構150往復運動容易出現了定位誤差積累，從而提高了定位的準確性和可靠性。
工件傳送盤200可以為圓盤形，其上表面沿其周向設置有一個或多個供放置被檢磁性工件的工件放置部，在設置多個工件放置部的情況下，工件放置部距離工件傳送盤200中心的位置設置為相等，以使得多個工件放置部具有相同的旋轉軌跡。在一些優選實施例中沿工件傳送盤200的圓周可以均勻布置三個或者更多工件放置部，工件傳送盤200的中心具有轉軸，可以繞該轉軸旋轉，以將工件放置部帶動至各個工位。
沿工件傳送盤200的周向還可以間隔布置有第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400。第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400之間布置上述充磁或退磁的裝置100。從而使得第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400分別配置成測量充磁或退磁前、後的磁性工件的剩磁等級，可以自動對磁性工件的充磁或退磁效果進行檢測。
自動充退磁機還可以包括：自動收料組件500，設置於工件傳送盤200的外周緣，具體的位置可以設置於第二剩磁檢測組件400的下遊，在工件放置部旋轉至其下方時自動收料組件500從工件放置部中捕獲充磁或退磁後的磁性工件，並按照充磁或退磁後的磁性工件的剩磁等級分揀至對應的收料位置。
該自動充退磁機利用工件傳送盤200帶動磁性工件迴轉完成充磁或退磁前的磁性工件剩磁大小的測量、充磁或退磁、充磁或退磁後的磁性工件剩磁大小的測量、以及收取的整個過程，高效地完成整個充磁或退磁過程，整個過程無需操作人員幹預，大大提高了生產效率。
另外本實施例的自動充退磁機還可以設置有上料組件600，用於自動將磁性工件放置於工件傳送盤200的工件放置部中。
工件傳送盤200的周緣可以間隔設置有上料工位、第一測量工位、充磁或退磁工位、第二測量工位、收料工位，在一些可選實施例中，還可以布置噴碼工位等其他輔助工位。在工件放置部運動至上料工位時，由人工或者自動地放置磁性工件，然後工件放置部旋轉經過第一測量工位時，由第一剩磁檢測組件300對充磁或退磁前的磁性工件的剩磁大小進行測量，在完成測量後在充磁或退磁工位被裝置100進行充磁或者退磁，在充磁或退磁完成後，旋轉經過第二測量工位時，由第二剩磁檢測組件400對充磁或退磁後的磁性工件的剩磁大小進行測量，最終，在工件放置部旋轉至收料工位時被自動收料組件500，並按照第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400的測量結果將磁性工件分揀至對應的收料位置。其他輔助工位可以用於對磁性工件進行諸如噴碼等輔助處理。
上述第一剩磁檢測組件300和第二剩磁組件400可以分別使用霍姆赫茲線圈和磁通計進行剩磁的測量，霍姆赫茲線圈的中心正對於工件放置部的旋轉軌跡，以在攜載磁性工件的工件放置部經過時被磁性工件的磁場感應出感應電流信號；磁通計與霍姆赫茲線圈相連，並根據感應電流信號的積分結果確定磁性工件的磁通量。每組檢測組件的霍姆赫茲線圈的兩個線圈分別平行布置於工件傳送盤200的上方和下方。另外，磁通計在被檢磁性工件到達霍姆赫茲線圈的位置前進行清零。霍姆赫茲線圈均勻區面積大，可以適用於不同磁性工件從而保證測量值準確，重複精度高。另外第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400也可以分別通過霍爾探頭和高斯計測量磁性工件的表面磁場強度，得到反映磁性工件剩磁大小的物理量。
自動收料裝置500從工件傳送盤200的周緣上方向外水平延伸，從而從工件放置部收取磁性工件後，並根據第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400的測量結果將磁性工件平移至對應的收料位置並卸落。在實際使用時，可以根據分揀的需要將收料區域分隔成多個收料位置，從而使得布置多個不同剩磁等級的磁性工件，以實現對磁性工件的細分。
本實施例的自動充退磁機可以使用可編程邏輯控制器(Programmable LogicController，簡稱PLC)作為控制核心，可以驅動工件傳送盤200進行旋轉、上料組件600放置磁性工件、接收第一剩磁檢測組件300和第二剩磁檢測組件400的檢測結果，最終控制自動收料裝置500完成磁性工件分揀收集。可編程邏輯控制器還可以使用其他具有數據輸入輸出以及數據計算處理的部件替換，例如數位訊號處理系統、微機系統等。
另外在進行退磁操作前，還需要對裝置100的第一導磁極頭111與第二導磁極頭121的間距進行調整，以將磁場調節到退磁所需的大小。
至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實用新型的多個示例性實施例，但是，在不脫離本實用新型精神和範圍的情況下，仍可根據本實用新型公開的內容直接確定或推導出符合本實用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實用新型的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。