專利名稱：各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各向異性粘接磁體或燒結(jié)磁體的磁場(chǎng)取向裝置，具體為各向異 性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置。
技術(shù)背景制造永磁電機(jī)必須有和它極數(shù)相對(duì)應(yīng)的環(huán)狀磁體，這個(gè)磁體只要它是用各 向異性磁粉制造的，就必須在它成型的過(guò)程中對(duì)各向異性磁粉用盡可能強(qiáng)的磁 場(chǎng)把它的最易磁化軸按照所需要的分布取向，成型后即把最易磁化軸的分布固 定下來(lái)，經(jīng)固化，再經(jīng)過(guò)充磁才能得到永磁電機(jī)所需要的多極環(huán)形磁體。圖1所示是一種現(xiàn)有的輻射磁場(chǎng)取向裝置，這種輻射磁場(chǎng)的取向裝置其型 腔外是磁場(chǎng)的一極，型腔內(nèi)(即模芯)是磁場(chǎng)的一極，所有的經(jīng)過(guò)型腔的磁通 都必須通過(guò)模芯，在模芯達(dá)到磁飽和之后磁通就無(wú)法再增加了，當(dāng)型腔有效高 度上的側(cè)面積大大超過(guò)模芯截面積的時(shí)候，通過(guò)型腔的取向磁場(chǎng)就很低，通常很難超過(guò)0.5T，為了保證最低的取向磁場(chǎng)，只能把磁環(huán)做得很低，其高度和直 徑之比一般不超過(guò)0.5。這樣的高度與直徑比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足永磁電機(jī)的實(shí)際需 要。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00580000257.6的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種應(yīng)用于四極電機(jī) 的各向異性粘結(jié)磁鐵的磁場(chǎng)定向處理裝置(如附圖2所示)，其取向磁場(chǎng)的極數(shù) 與電機(jī)的極數(shù)是一致的，和前述輻射磁場(chǎng)的取向裝置相比它沒(méi)有了對(duì)磁環(huán)高度 的限制取得了較高的取向磁場(chǎng)(其權(quán)利要求上所載明的磁場(chǎng)是大于0.5T，其實(shí) 施例所列舉的磁場(chǎng)是0.8T)。但該裝置由于是四極取向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且取向磁 場(chǎng)強(qiáng)度仍然較低。對(duì)各向異性的釹鐵硼磁粉而言為了獲得理想的取向度公認(rèn)的
取向磁場(chǎng)應(yīng)大于1.5T。是什么限制了該專利申請(qǐng)(200580000257.6)所述的取 向裝置的磁場(chǎng)強(qiáng)度呢，如圖2所示他們采用了類似于電機(jī)定子結(jié)構(gòu)的取向電磁 鐵，線圈是內(nèi)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(shù)的線圈2，否則將會(huì)影響取向磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高；特別是這種結(jié)構(gòu) 的取向裝置需安裝一個(gè)如圖2所示的磁環(huán)3 (第2圓環(huán))，對(duì)該專利申請(qǐng)所言的 l-3mm厚的磁環(huán)而言，圖2所示的磁環(huán)的厚度會(huì)相當(dāng)于甚至大于模腔的厚度， 不論這個(gè)磁環(huán)是用無(wú)磁材料制造還是用導(dǎo)磁材料制造都會(huì)削弱模腔的磁場(chǎng)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、取向磁場(chǎng)強(qiáng)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(wèn)題，提供一種結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單且具有高取向磁場(chǎng)強(qiáng)度的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的 磁場(chǎng)取向裝置，包含有勵(lì)磁線圈，兩個(gè)磁極和用導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀模芯， 兩磁極極性相反的極頭上各有一個(gè)與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形 成一個(gè)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(nèi)表面形成環(huán)形型腔。勵(lì)磁線圈通電后在環(huán)形型腔橫斷面形成半幅射取 向磁場(chǎng)(如附圖3所示)。這種半幅射取向磁場(chǎng)的磁力線一半呈輻射狀指向環(huán)形 型腔的軸線，另一半呈輻射狀背向環(huán)形型腔的軸線，在兩個(gè)磁極的交界處，環(huán) 形型腔的取向磁場(chǎng)有兩個(gè)過(guò)渡區(qū)，這兩個(gè)過(guò)渡區(qū)的磁力線，封閉在環(huán)形型腔之內(nèi)從磁極的N極走向S極。將各向異性的磁粉裝入環(huán)形型腔，裝入環(huán)形型腔的各向異性的磁粉在取向磁場(chǎng)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(chǎng)相同的分布(如附圖4所示)除兩個(gè)過(guò)渡區(qū)整個(gè)呈輻射狀， 最易磁化軸延長(zhǎng)線通過(guò)環(huán)形型腔的軸心線。在兩個(gè)過(guò)渡區(qū)磁粉的最易磁化軸與
封閉磁力線相切，在兩個(gè)磁極的中線上，磁粉的最易磁化軸和環(huán)形型腔的法向垂直。在壓縮成型后，磁粉的最易磁化軸即按圖4所示的分布固定下來(lái)。取向磁場(chǎng)的極數(shù)可以和環(huán)狀磁體最終的極數(shù)不一致，不論2極4極6極還 是8極的環(huán)狀磁體通用2極的取向磁場(chǎng)取向，在取向成型后，充磁時(shí)才選用與 所需環(huán)狀磁體的極數(shù)一致的脈沖充磁設(shè)備，得到所需要極數(shù)的環(huán)狀磁體。這是 因?yàn)槿∠虻臅r(shí)候磁粉的最易磁化軸和取向磁場(chǎng)的方向是一致的，但磁粉的最易 磁化軸是沒(méi)有極性的，充磁的時(shí)候，隨著充磁磁場(chǎng)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，采用本發(fā)明所述的取向裝置取向成型后的 環(huán)狀磁坯經(jīng)不同極數(shù)的脈沖充磁設(shè)備充磁后，可得到不同極數(shù)的環(huán)狀磁體，如 2極、4極、6極、8極等。為了減少磁短路，進(jìn)一步提高取向磁場(chǎng)的強(qiáng)度，兩磁極極頭的接觸面處的 寬度小于環(huán)形型腔的厚度。為了提高模具的壽命，環(huán)形型腔表面應(yīng)作硬化處理，即對(duì)模芯外表面和圓 形型腔的內(nèi)表面進(jìn)行硬化處理。在兩磁極上固定有橫跨兩磁極極頭的隔磁塊。隔磁塊用于減少磁極間的漏 磁，以進(jìn)一步提高磁場(chǎng)強(qiáng)度；同時(shí)通過(guò)隔磁塊將兩磁極牢固連接成為一個(gè)整體， 確保型腔的尺寸精度和位置精度。本發(fā)明所述的取向裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、合理，僅需要兩個(gè)磁極，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 解決了現(xiàn)有的輻射磁場(chǎng)取向裝置磁路飽和的問(wèn)題，可提高取向磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而 生產(chǎn)出大的高度和直徑比的磁環(huán)，同時(shí)，磁極線圈不受空間尺寸的限制，可任 意提高線圈的安匝數(shù)，并且無(wú)需現(xiàn)有取向裝置中的磁環(huán)，從而提高了取向磁場(chǎng) 的強(qiáng)度。本裝置環(huán)形型腔內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在非過(guò)度區(qū)可達(dá)1.5-2.5T，如此強(qiáng)大的 取向磁場(chǎng)，使各向異性磁粉獲得良好的取向度。該取向裝置取向成型后的環(huán)狀 磁坯經(jīng)不同極數(shù)的脈沖充磁設(shè)備充磁后，可得到不同極數(shù)(如2極、4極、6極、 8極等)的多極環(huán)狀磁體。這些多極環(huán)狀磁體可用于永磁電機(jī)等。


圖1為現(xiàn)有的輻射磁場(chǎng)取向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為另一種現(xiàn)有磁場(chǎng)定向處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的取向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用本發(fā)明所述的取向裝置取向成型后磁粉的最易磁化軸分布圖； 圖5為采用本發(fā)明所述的取向裝置取向成型后進(jìn)行四極充磁的示意圖； 圖6為圖5所示的四極充磁后的環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)分布圖； 圖中l(wèi)-電磁鐵的磁軛，2-線圈，3-磁環(huán)，4-勵(lì)磁線圈，5、 6-磁極，7-模芯， 8-環(huán)形型腔，9-隔磁塊，10-磁軛，11-兩磁極極頭的接觸面處。
具體實(shí)施方式
如圖3所示。各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置，包含有 勵(lì)磁線圈4，兩個(gè)磁極5、 6和用導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀模芯7，兩磁極極性相 反的極頭上各有一個(gè)與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個(gè)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(nèi)表 面形成環(huán)形型腔8。為了減少磁短路，兩磁極極頭的接觸面處11的寬度小于環(huán) 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(gè)極頭及 兩個(gè)隔磁塊牢固連接成為一個(gè)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(huán)形型腔8的表面作硬化處理，即對(duì)模芯外表面和圓形型腔的 內(nèi)表面進(jìn)行硬化處理。兩磁極5、 6之間設(shè)有磁軛10，磁軛10與磁極5、 6構(gòu) 成磁回路，以進(jìn)一步減少磁極漏磁，提高取向磁場(chǎng)強(qiáng)度。各向異性磁粉在環(huán)形型腔內(nèi)取向成型后。按照?qǐng)D5所示的方法用4極的脈 沖磁場(chǎng)充磁得到磁場(chǎng)分布如圖6所示的4極環(huán)形磁鐵，這種4極環(huán)形磁鐵有4 個(gè)過(guò)渡區(qū)，每個(gè)過(guò)度區(qū)所占的弧度約為2h(h為磁環(huán)的厚度)，在過(guò)度區(qū)徑向的 中線上磁場(chǎng)的方向與法向垂直。每個(gè)磁極所占的弧度約為n/2-2h，每?jī)蓚€(gè)相鄰 磁極的極性相反， 一個(gè)磁場(chǎng)指向圓環(huán)軸心線，另一個(gè)背向圓環(huán)的軸心線。如果充磁的脈沖磁場(chǎng)為2極就得到2極的環(huán)形磁鐵，同樣如果充磁的脈沖 磁場(chǎng)為6極或8極，就得到了6極或8極的環(huán)形磁鐵。
權(quán)利要求
1、一種各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置，包含有勵(lì)磁線圈(4)，兩個(gè)磁極(5、6)和用導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀模芯(7)，其特征為兩磁極極性相反的極頭上各有一個(gè)與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個(gè)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(nèi)表面形成環(huán)形型腔(8)。
2、 如權(quán)利要求1所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝 置，其特征為兩磁極極頭的接觸面處(11)的寬度小于環(huán)形型腔的厚度。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向 裝置，其特征為在兩磁極上固定有橫跨兩磁極極頭的隔磁塊(9)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向 裝置，其特征為兩磁極(5、 6)之間設(shè)有磁軛(10)，磁軛(10)與磁極(5、 6)構(gòu)成磁回路。
5、 如權(quán)利要求3所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝 置，其特征為兩磁極(5、 6)之間設(shè)有磁軛(10)，磁軛(10)與磁極(5、 6) 構(gòu)成磁回路。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向 裝置，其特征為環(huán)形型腔(8)的表面作硬化處理。
7、 如權(quán)利要求3所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝 置，其特征為環(huán)形型腔(8)的表面作硬化處理。
8、 如權(quán)利要求4所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝 置，其特征為環(huán)形型腔(8)的表面作硬化處理。
9、 如權(quán)利要求5所述的各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝 置，其特征為環(huán)形型腔(8)的表面作硬化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及各向異性粘接磁體或燒結(jié)磁體的磁場(chǎng)取向裝置，具體為各向異性粘接或燒結(jié)多極環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置。解決現(xiàn)有環(huán)狀磁體的磁場(chǎng)取向裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、取向磁場(chǎng)強(qiáng)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(wèn)題。該裝置包含有勵(lì)磁線圈，兩個(gè)磁極和用導(dǎo)磁材料制成的圓柱狀模芯，兩磁極極性相反的極頭上各有一個(gè)與模芯同心的半圓柱面，兩磁極極頭合攏形成一個(gè)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(nèi)表面形成環(huán)形型腔。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、合理，僅需要兩個(gè)磁極，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，環(huán)形型腔內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在非過(guò)度區(qū)可達(dá)1.5-2.5T，各向異性磁粉獲得良好的取向度。該取向裝置可用于生產(chǎn)多極環(huán)狀磁體。
文檔編號(hào)H01F7/00GK101118807SQ200710062220
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者董中天 申請(qǐng)人:董中天