各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置的製作方法
2023-06-08 17:38:16
專利名稱：各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及各向異性粘接磁體或燒結磁體的磁場取向裝置，具體為各向異 性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置。
技術背景製造永磁電機必須有和它極數相對應的環狀磁體，這個磁體只要它是用各 向異性磁粉製造的，就必須在它成型的過程中對各向異性磁粉用儘可能強的磁 場把它的最易磁化軸按照所需要的分布取向，成型後即把最易磁化軸的分布固 定下來，經固化，再經過充磁才能得到永磁電機所需要的多極環形磁體。圖1所示是一種現有的輻射磁場取向裝置，這種輻射磁場的取向裝置其型 腔外是磁場的一極，型腔內(即模芯)是磁場的一極，所有的經過型腔的磁通 都必須通過模芯，在模芯達到磁飽和之後磁通就無法再增加了，當型腔有效高 度上的側面積大大超過模芯截面積的時候，通過型腔的取向磁場就很低，通常很難超過0.5T，為了保證最低的取向磁場，只能把磁環做得很低，其高度和直 徑之比一般不超過0.5。這樣的高度與直徑比遠遠不能滿足永磁電機的實際需 要。專利申請號為200580000257.6的中國發明專利公開了一種應用於四極電機 的各向異性粘結磁鐵的磁場定向處理裝置(如附圖2所示)，其取向磁場的極數 與電機的極數是一致的，和前述輻射磁場的取向裝置相比它沒有了對磁環高度 的限制取得了較高的取向磁場(其權利要求上所載明的磁場是大於0.5T，其實 施例所列舉的磁場是0.8T)。但該裝置由於是四極取向，結構複雜，而且取向磁 場強度仍然較低。對各向異性的釹鐵硼磁粉而言為了獲得理想的取向度公認的
取向磁場應大於1.5T。是什麼限制了該專利申請(200580000257.6)所述的取 向裝置的磁場強度呢，如圖2所示他們採用了類似於電機定子結構的取向電磁 鐵，線圈是內篏的，電磁鐵的磁軛1必須做得足夠大才能留有足夠的空間裝下 具有足夠匝數的線圈2，否則將會影響取向磁場強度的提高；特別是這種結構 的取向裝置需安裝一個如圖2所示的磁環3 (第2圓環)，對該專利申請所言的 l-3mm厚的磁環而言，圖2所示的磁環的厚度會相當於甚至大於模腔的厚度， 不論這個磁環是用無磁材料製造還是用導磁材料製造都會削弱模腔的磁場。 發明內容本發明為了解決現有環狀磁體的磁場取向裝置結構複雜、取向磁場強度較低，因而難以使各向異性的釹鐵硼磁粉獲得理想的取向度的問題，提供一種結 構簡單且具有高取向磁場強度的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置。本發明是採用如下技術方案實現的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的 磁場取向裝置，包含有勵磁線圈，兩個磁極和用導磁材料製成的圓柱狀模芯， 兩磁極極性相反的極頭上各有一個與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形 成一個圓形型腔，在圓形型腔的中心放置有圓柱狀模芯，模芯的外表面與圓形 型腔的內表面形成環形型腔。勵磁線圈通電後在環形型腔橫斷面形成半幅射取 向磁場(如附圖3所示)。這種半幅射取向磁場的磁力線一半呈輻射狀指向環形 型腔的軸線，另一半呈輻射狀背向環形型腔的軸線，在兩個磁極的交界處，環 形型腔的取向磁場有兩個過渡區，這兩個過渡區的磁力線，封閉在環形型腔之內從磁極的N極走向S極。將各向異性的磁粉裝入環形型腔，裝入環形型腔的各向異性的磁粉在取向磁場作用下邊取向邊被壓縮，各向異性磁粉的最易磁化軸形成與取向磁場相同的分布(如附圖4所示)除兩個過渡區整個呈輻射狀， 最易磁化軸延長線通過環形型腔的軸心線。在兩個過渡區磁粉的最易磁化軸與
封閉磁力線相切，在兩個磁極的中線上，磁粉的最易磁化軸和環形型腔的法向垂直。在壓縮成型後，磁粉的最易磁化軸即按圖4所示的分布固定下來。取向磁場的極數可以和環狀磁體最終的極數不一致，不論2極4極6極還 是8極的環狀磁體通用2極的取向磁場取向，在取向成型後，充磁時才選用與 所需環狀磁體的極數一致的脈衝充磁設備，得到所需要極數的環狀磁體。這是 因為取向的時候磁粉的最易磁化軸和取向磁場的方向是一致的，但磁粉的最易 磁化軸是沒有極性的，充磁的時候，隨著充磁磁場方向的不同沿最易磁化軸可 以獲得不同極性的最大剩磁。因此，採用本發明所述的取向裝置取向成型後的 環狀磁坯經不同極數的脈衝充磁設備充磁後，可得到不同極數的環狀磁體，如 2極、4極、6極、8極等。為了減少磁短路，進一步提高取向磁場的強度，兩磁極極頭的接觸面處的 寬度小於環形型腔的厚度。為了提高模具的壽命，環形型腔表面應作硬化處理，即對模芯外表面和圓 形型腔的內表面進行硬化處理。在兩磁極上固定有橫跨兩磁極極頭的隔磁塊。隔磁塊用於減少磁極間的漏 磁，以進一步提高磁場強度；同時通過隔磁塊將兩磁極牢固連接成為一個整體， 確保型腔的尺寸精度和位置精度。本發明所述的取向裝置結構設計新穎、合理，僅需要兩個磁極，結構簡單， 解決了現有的輻射磁場取向裝置磁路飽和的問題，可提高取向磁場強度，進而 生產出大的高度和直徑比的磁環，同時，磁極線圈不受空間尺寸的限制，可任 意提高線圈的安匝數，並且無需現有取向裝置中的磁環，從而提高了取向磁場 的強度。本裝置環形型腔內的磁場強度在非過度區可達1.5-2.5T，如此強大的 取向磁場，使各向異性磁粉獲得良好的取向度。該取向裝置取向成型後的環狀 磁坯經不同極數的脈衝充磁設備充磁後，可得到不同極數(如2極、4極、6極、 8極等)的多極環狀磁體。這些多極環狀磁體可用於永磁電機等。
圖1為現有的輻射磁場取向裝置的結構示意圖；圖2為另一種現有磁場定向處理裝置的結構示意圖；圖3為本發明所述的取向裝置的結構示意圖；圖4為採用本發明所述的取向裝置取向成型後磁粉的最易磁化軸分布圖； 圖5為採用本發明所述的取向裝置取向成型後進行四極充磁的示意圖； 圖6為圖5所示的四極充磁後的環狀磁體的磁場分布圖； 圖中l-電磁鐵的磁軛，2-線圈，3-磁環，4-勵磁線圈，5、 6-磁極，7-模芯， 8-環形型腔，9-隔磁塊，10-磁軛，11-兩磁極極頭的接觸面處。
具體實施方式
如圖3所示。各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置，包含有 勵磁線圈4，兩個磁極5、 6和用導磁材料製成的圓柱狀模芯7，兩磁極極性相 反的極頭上各有一個與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個圓形型 腔，在圓形型腔的中心放置有圓柱狀模芯7，模芯的外表面與圓形型腔的內表 面形成環形型腔8。為了減少磁短路，兩磁極極頭的接觸面處11的寬度小於環 形型腔的厚度。在兩磁極上固定有橫跨兩磁極極頭的隔磁塊9，使兩個極頭及 兩個隔磁塊牢固連接成為一個整體，確保型腔的尺寸精度和位置精度。為了提 高模具的壽命，環形型腔8的表面作硬化處理，即對模芯外表面和圓形型腔的 內表面進行硬化處理。兩磁極5、 6之間設有磁軛10，磁軛10與磁極5、 6構 成磁迴路，以進一步減少磁極漏磁，提高取向磁場強度。各向異性磁粉在環形型腔內取向成型後。按照圖5所示的方法用4極的脈 衝磁場充磁得到磁場分布如圖6所示的4極環形磁鐵，這種4極環形磁鐵有4 個過渡區，每個過度區所佔的弧度約為2h(h為磁環的厚度)，在過度區徑向的 中線上磁場的方向與法向垂直。每個磁極所佔的弧度約為n/2-2h，每兩個相鄰 磁極的極性相反， 一個磁場指向圓環軸心線，另一個背向圓環的軸心線。如果充磁的脈衝磁場為2極就得到2極的環形磁鐵，同樣如果充磁的脈衝 磁場為6極或8極，就得到了6極或8極的環形磁鐵。
權利要求
1、一種各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置，包含有勵磁線圈(4)，兩個磁極(5、6)和用導磁材料製成的圓柱狀模芯(7)，其特徵為兩磁極極性相反的極頭上各有一個與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個圓形型腔，在圓形型腔的中心放置有圓柱狀模芯(7)，模芯的外表面與圓形型腔的內表面形成環形型腔(8)。
2、 如權利要求1所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝 置，其特徵為兩磁極極頭的接觸面處(11)的寬度小於環形型腔的厚度。
3、 如權利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向 裝置，其特徵為在兩磁極上固定有橫跨兩磁極極頭的隔磁塊(9)。
4、 如權利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向 裝置，其特徵為兩磁極(5、 6)之間設有磁軛(10)，磁軛(10)與磁極(5、 6)構成磁迴路。
5、 如權利要求3所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝 置，其特徵為兩磁極(5、 6)之間設有磁軛(10)，磁軛(10)與磁極(5、 6) 構成磁迴路。
6、 如權利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向 裝置，其特徵為環形型腔(8)的表面作硬化處理。
7、 如權利要求3所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝 置，其特徵為環形型腔(8)的表面作硬化處理。
8、 如權利要求4所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝 置，其特徵為環形型腔(8)的表面作硬化處理。
9、 如權利要求5所述的各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝 置，其特徵為環形型腔(8)的表面作硬化處理。
全文摘要
本發明涉及各向異性粘接磁體或燒結磁體的磁場取向裝置，具體為各向異性粘接或燒結多極環狀磁體的磁場取向裝置。解決現有環狀磁體的磁場取向裝置結構複雜、取向磁場強度較低，難以使各向異性的釹鐵硼磁粉獲得理想取向度的問題。該裝置包含有勵磁線圈，兩個磁極和用導磁材料製成的圓柱狀模芯，兩磁極極性相反的極頭上各有一個與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個圓形型腔，在圓形型腔的中心放置有模芯，模芯的外表面與圓形型腔的內表面形成環形型腔。該裝置結構設計新穎、合理，僅需要兩個磁極，結構簡單，環形型腔內的磁場強度在非過度區可達1.5-2.5T，各向異性磁粉獲得良好的取向度。該取向裝置可用於生產多極環狀磁體。
文檔編號H01F7/00GK101118807SQ200710062220
公開日2008年2月6日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者董中天 申請人:董中天