環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微型永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微型永磁電機(jī)用環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)微型永磁電機(jī)多采用貼裝在定子或轉(zhuǎn)子磁軛上的磁瓦產(chǎn)生勵磁磁場，這種結(jié)構(gòu)提高了裝配工藝的復(fù)雜程度，且不利于優(yōu)化電機(jī)的性能。近年來，出現(xiàn)的多極環(huán)形永磁體勵磁技術(shù)簡化了制造工藝，并優(yōu)化了電機(jī)的性能。在中國專利CN 1193170A中，提出一種給圓環(huán)狀永磁體充磁的裝置，該裝置可以對二極或者四極磁體進(jìn)行充磁，并且通過精心設(shè)計的極頭形狀達(dá)到減小永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的目的，然而該充磁裝置由于要在磁環(huán)內(nèi)部放置充磁極頭，因此不能對小尺寸尤其是內(nèi)徑小并且徑向厚度大的磁環(huán)進(jìn)行多極充磁。根據(jù)電機(jī)學(xué)的知識可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是和磁極對數(shù)成反比的，低速電機(jī)采用多極磁環(huán)，這樣可以省去機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，使用時很簡便，因此對小磁環(huán)多極充磁的研究還有待進(jìn)一步完善。
[0003]在中國專利CN 1264140A中，提出了一種多極頭充磁夾具，采用在磁環(huán)外側(cè)徑向上均勻分布的一對以上的充磁夾頭對磁環(huán)進(jìn)行整體充磁，雖然該結(jié)構(gòu)將充磁極頭安裝在磁環(huán)的外圍，但是對于多于10極以上的磁環(huán)的充磁，磁極安裝空間仍顯狹小，不能保證將高矯頑力磁體充飽和，因此不能實現(xiàn)對多極磁體的飽和充磁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
針對目前微型永磁磁環(huán)多極充磁裝置存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的是提供一種微型電機(jī)用永磁磁環(huán)多極分段充磁裝置，通過采用立體式的磁路結(jié)構(gòu)，分別對磁環(huán)的各個磁極一段一段地分別進(jìn)行充磁，使單次充磁機(jī)提供的能量全部用于一個磁極的磁飽和，確保磁環(huán)的磁化效果，以達(dá)到實現(xiàn)多磁極數(shù)，磁環(huán)厚度高，磁材料矯頑力高的磁環(huán)的磁飽和的目的。
[0005]技術(shù)方案:
一種環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:該裝置包括U形充磁磁軛、充磁線圈、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、充磁電源，其中U形充磁磁軛包括磁軛體、內(nèi)極面和外極面，內(nèi)極面和外極面分別面向待充磁環(huán)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，磁軛體與內(nèi)外極面一起構(gòu)成導(dǎo)磁回路，U形充磁磁軛兩臂中間的空隙安裝充磁線圈；u形充磁磁軛呈立體放置，下部有一個伸出的軸與步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連；充磁電源連接充磁線圈為充磁線圈提供脈沖充磁電流。
[0006]U形充磁磁軛的內(nèi)極面和外極面分別制成圓弧狀，面對待充磁環(huán)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，U形充磁磁軛極面圓弧所占區(qū)域為η /P，其中P為待充磁環(huán)的極對數(shù)。
[0007]U形充磁磁軛由電工純鐵或?qū)Т判阅茌^好的電工鋼片疊壓而成。
[0008]充磁線圈為中空銅導(dǎo)線纏繞在U形充磁磁軛上。
[0009]步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)每次旋轉(zhuǎn)的角度為2 JT /磁環(huán)的極數(shù)。
[0010]充磁電源由電容陣列脈沖充磁電源構(gòu)成。
[0011]充磁線圈纏繞在U形充磁磁軛的右臂上，充磁線圈的兩端連接在充磁電源上。
[0012]U形充磁磁軛安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，待充磁環(huán)隨著其下部的旋轉(zhuǎn)平臺同步旋轉(zhuǎn)。
[0013]優(yōu)點和效果:
立體放置的U形充磁磁軛可根據(jù)待充磁環(huán)的充磁極數(shù)、磁環(huán)厚度，磁體磁材料矯頑力的不同調(diào)整其形狀和高度提供足夠的空間放置需要的充磁線圈帶到磁飽和的目的。U形磁軛安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上可以自動地對磁環(huán)的每一極分別的充磁，實現(xiàn)充磁的自動化，該裝置可適用于各種尺寸，各種極數(shù)磁環(huán)的充磁，具有適應(yīng)性好的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是U形充磁磁軛示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明:
1.U形充磁磁軛、2.待充磁環(huán)、3.充磁線圈、4.充磁電源、5.步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、6.旋轉(zhuǎn)平臺、11.磁軛體、12.內(nèi)極面、13.外極面。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
本發(fā)明提供一種微型電機(jī)用永磁磁環(huán)多極分段充磁裝置，通過采用立體式的磁路結(jié)構(gòu)，分別對磁環(huán)的各個磁極一段一段地分別進(jìn)行充磁，使單次充磁機(jī)提供的能量全部用于一個磁極的磁飽和，確保磁環(huán)的磁化效果，從而實現(xiàn)多磁極數(shù)，磁環(huán)厚度高，磁材料矯頑力高的磁環(huán)的磁飽和。
[0018]如圖1和圖2所示，所述環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置包括U形充磁磁軛1、充磁線圈3、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5、充磁電源4，其中U形充磁磁軛I包括磁軛體11、內(nèi)極面12和外極面13，內(nèi)極面12和外極面13分別面向待充磁環(huán)2的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，磁軛體11與內(nèi)外極面一起構(gòu)成導(dǎo)磁回路，U形充磁磁軛兩臂中間的空隙安裝充磁線圈3 ;U形充磁磁軛呈立體放置，下部有一個伸出的軸與步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5相連，待充磁環(huán)2的角度可通過步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5調(diào)整；充磁電源4連接充磁線圈3為充磁線圈提供脈沖充磁電流。產(chǎn)生強(qiáng)磁場，對待充磁環(huán)進(jìn)行飽和充磁。為在內(nèi)、外極面交替產(chǎn)生N、S極充磁磁場，充磁電源可根據(jù)需要為充磁線圈調(diào)整極性。
[0019]U形充磁磁軛I的內(nèi)極面12和外極面13分別制成圓弧狀，面對待充磁環(huán)2的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，極面所占空間可根據(jù)待充磁體極數(shù)確定，根據(jù)待充磁環(huán)極對數(shù)的不同，U形充磁磁軛極面圓弧所占的角度也不同，U形充磁磁軛I極面圓弧所占區(qū)域為J: /p，其中P為待充磁環(huán)的極對數(shù)。
[0020]U形充磁磁軛I由電工純鐵或?qū)Т判阅茌^好的電工鋼片疊壓而成。
[0021 ] 充磁線圈3為中空銅導(dǎo)線纏繞在U形充磁磁軛I上。U形充磁磁軛兩臂中間的空隙為充磁線圈3提供安裝空間；充磁線圈2采用中空銅管在U形充磁磁軛上繞制而成；充磁線圈3為中空銅導(dǎo)線可以利于散熱。
[0022]步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5可根據(jù)待充磁體的極數(shù)調(diào)整每次步進(jìn)的角度，步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5每次旋轉(zhuǎn)的角度為2 31 /磁環(huán)的極數(shù)。(例如對一個四極磁環(huán)進(jìn)行充磁，步進(jìn)旋轉(zhuǎn)裝置每次旋轉(zhuǎn)的角度為90°，而對一個八極磁環(huán)磁環(huán)來說，步進(jìn)旋轉(zhuǎn)裝置每次旋轉(zhuǎn)的角度為45° )
充磁電源4由電容陣列脈沖充磁電源構(gòu)成，該電源能夠根據(jù)需要自動調(diào)整充磁極性。
[0023]充磁線圈3纏繞在U形充磁磁軛I的右臂上，充磁線圈3的兩端連接在充磁電源4上。
[0024]U形充磁磁軛I安裝在旋轉(zhuǎn)平臺6上，待充磁環(huán)2隨著其下部的旋轉(zhuǎn)平臺6同步旋轉(zhuǎn)。
[0025]充磁線圈安裝在U形充磁磁軛上，U形充磁磁軛與待充磁環(huán)放置的平面成垂直角度放置，磁軛的兩邊分別制成圓弧狀，面對待充磁環(huán)的內(nèi)外側(cè)，U形充磁磁軛與磁環(huán)內(nèi)外兩側(cè)相對的極面(圓弧)所占的空間為η /P，其中P為待充磁環(huán)的極對數(shù)。
[0026]根據(jù)待充磁環(huán)厚度的不同以及極對數(shù)的多寡設(shè)置充磁線圈的線徑以及匝數(shù)產(chǎn)生足夠高的磁場使磁環(huán)發(fā)生磁飽和。為了提高放置充磁線圈的空間，立體放置的充磁磁軛可以設(shè)計的很高來滿足要求，這就沒有了在磁環(huán)內(nèi)外平行放置充磁磁軛時安放充磁線圈空間的限制。所述的U形充磁磁軛的兩個圓弧形極面與待充磁環(huán)留有一個很小的間隙，這個間隙既不能太大以免漏磁過多，又不能太小以免阻礙磁軛和待充磁環(huán)的相對運(yùn)動。
[0027]為提高待充永磁磁環(huán)飽和磁密，U形充磁磁軛由電工純鐵制成。
[0028]所述的充磁線圈3由中空銅管平整繞制在U形磁軛上構(gòu)成，充磁時中空銅管中通有循環(huán)冷水以冷卻充磁裝置。
[0029]充磁電源4采用對電容陣列進(jìn)行慢充快放，達(dá)到瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大脈沖磁場的目的。
[0030]U形充磁磁軛內(nèi)側(cè)有一根伸出的軸固定在步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，當(dāng)完成一個極的磁化后，磁軛即轉(zhuǎn)到下一個磁極所在的位置。這里要注意在進(jìn)行下一個磁極充磁之前需要將充磁線圈的極性對調(diào)，以產(chǎn)生和前面相反的磁場完成該磁極的充磁。以此類推，分別對磁環(huán)完成N-S-N——S-N-S極的充磁。
[0031]步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與U形磁軛連接在一起，以待充磁環(huán)中心軸線為軸做步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，每步旋轉(zhuǎn)的角度隨磁極數(shù)的變化而變化，如充24極磁環(huán)，步進(jìn)角度就設(shè)定/12弧度。每次轉(zhuǎn)到下一極時，在充磁開始之前需要改變充磁線圈的極性，即原來的正極接到充磁電源的負(fù)極，原來的負(fù)極改接到充磁電源的正極。然后控制充磁電容陣列放電，在充磁線圈中產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖電流，瞬間在U形磁軛兩個極面之間產(chǎn)生足夠高的磁場，磁化永磁磁環(huán)，完成充磁。完成這一極的充磁之后就再轉(zhuǎn)到下一個極，重復(fù)上一步驟。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:該裝置包括U形充磁磁軛(I)、充磁線圈(3 )、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 )、充磁電源(4)，其中U形充磁磁軛(I)包括磁軛體(11)、內(nèi)極面(12)和外極面(13)，內(nèi)極面(12)和外極面(13)分別面向待充磁環(huán)(2)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，磁軛體(11)與內(nèi)外極面一起構(gòu)成導(dǎo)磁回路，U形充磁磁軛兩臂中間的空隙安裝充磁線圈(3);U形充磁磁軛呈立體放置，下部有一個伸出的軸與步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)相連；充磁電源(4)連接充磁線圈(3)為充磁線圈提供脈沖充磁電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:U形充磁磁軛(I)的內(nèi)極面(12)和外極面(13)分別制成圓弧狀，面對待充磁環(huán)(2)的內(nèi)側(cè)和外偵牝U形充磁磁軛(I)極面圓弧所占區(qū)域為/P，其中P為待充磁環(huán)的極對數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:U形充磁磁軛(I)由電工純鐵或?qū)Т判阅茌^好的電工鋼片疊壓而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:充磁線圈(3 )為中空銅導(dǎo)線纏繞在U形充磁磁軛(I)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)每次旋轉(zhuǎn)的角度為2 JT /磁環(huán)的極數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:充磁電源(4)由電容陣列脈沖充磁電源構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:充磁線圈(3)纏繞在U形充磁磁軛(I)的右臂上，充磁線圈(3)的兩端連接在充磁電源(4)上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，其特征在于:U形充磁磁軛(I)安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(6)上，待充磁環(huán)(2)隨著其下部的旋轉(zhuǎn)平臺(6)同步旋轉(zhuǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)形粘結(jié)釹鐵硼磁體多極分段充磁裝置，屬于微型永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括采用電工純鐵制成的U形充磁磁軛、待充磁環(huán)、充磁線圈、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、充磁電源。立體放置的U形充磁磁軛可根據(jù)待充磁環(huán)的充磁極數(shù)、磁環(huán)厚度，磁體磁材料矯頑力的不同調(diào)整其形狀和高度提供足夠的空間放置需要的充磁線圈帶到磁飽和的目的。U形充磁磁軛安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上可以自動地對磁環(huán)的每一極分別的充磁，實現(xiàn)充磁的自動化，該裝置可適用于各種尺寸，各種極數(shù)磁環(huán)的充磁，具有適應(yīng)性好等優(yōu)點。
【IPC分類】H02K15/02, H01F13/00, H01F1/057
【公開號】CN105097183
【申請?zhí)枴緾N201510610040
【發(fā)明人】張殿海, 韓宇, 任自艷, 張艷麗
【申請人】沈陽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月23日