一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法

1.一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：
使一对充磁夹具面对面地设置，梭子板设置在这一对充磁夹具之间，梭子板的宽度与每个充磁夹具纯铁芯的宽度相同，一个充磁夹具与电源的正极连接，另外一个充磁夹具与电源的负极连接；把待充产品放入不导磁材料制成的梭子板中固定，然后，把一组极头合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体充磁，
在充磁线圈铜线的线径相同的情况下增加所述充磁线圈的层数以及每层线圈的匝数，以降低峰值电流，每层匝数和所述充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应；
在每层所述充磁线圈的匝数相同的情况下增加充磁线圈铜线的线径，以提高磁通；
所述充磁线圈的铁芯材质为工业纯铁，所述充磁极头的材质为纯铁。
2.根据权利要求1所述用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁极头的材质为电工纯铁。
3.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈所用的铜线的直径为Ф1.0-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈的充磁电流为8-20KA。
5.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈为双面双极的充磁线圈。

一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法。\n背景技术\n[0002] 多极充磁为在同一烧结钕铁硼磁体上进行两对磁极的充磁方法，该方法是一项涉及到多个因素，比较复杂的专业技术，其与充磁极头及烧结钕铁硼的磁特性相关。目前，对钕铁硼磁体充磁所用的方法为脉冲磁场充磁方法，该充磁方法的原理为利用大电流进行瞬间放电用以产生脉冲强磁场，从而对永磁体进行充磁。考虑到充磁的连续性，要尽量缩短充磁电路中脉冲前沿的时间。\n[0003] 一般来说，在对永磁体进行充磁时，磁体所受到的磁场强度应大于永磁体的HCJ(内禀矫顽力)。要提高磁场的强度，就要提高脉冲充磁的电流强度，由欧姆定律可知，当充磁机与充磁极头确定后增加充磁电压，即可达到该目的。\n[0004] 充磁的分类有：1)根据被充磁体的形状及要求区分，分为单极充磁、多极充磁等等。通常用于永磁体充磁的器件主要有电磁铁、线圈或螺线管以及单根导线等几种；2)根据电流波形的不同，可以分为稳恒电流磁场充磁和脉冲电流磁场充磁两种。恒定电流产生的磁场稳定，但磁场强度不高；脉冲电流产生的磁场强度高，但发热量也高，且随之产生的洛仑兹力也大。\n[0005] 多极线圈应该确保各种高难度多极充磁的需求。充磁线圈的设计应该确保线圈与充磁机电容，以及电流等的最佳匹配。\n[0006] 目前使用的充磁夹具具有不可调整性，充磁效果没有办法改正，因此，市场迫切需要适合烧结钕铁硼生产的完成品的充磁夹具，以有效改善磁体的充磁效果，使磁体的充磁性能得到有效的提高。\n[0007] 根据图1所示的传统充磁夹具，纯铁极头由1表示，在绝缘空心腔体外绕绝缘铜线\n2，加脉冲电流就产生磁场，达到使磁体充磁的效果。\n[0008] 一般来说，如图2所示，传统充磁磁体的一面为N极，另一面为S极，既为单面单极型。\n[0009] 目前，发明人还没有检索到任何关于双面双极充磁夹具的专利文献，也没有发现固定模式的双面双极磁体的结构报道。\n发明内容\n[0010] 本发明的目的是提供一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，通过充磁线圈关键参数的设定和充磁极头材料的选定，在保证磁体饱和充磁的前提下，改善了线圈的充磁效果。\n[0011] 为此，本发明提供了一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：使传统的一对充磁夹具面对面地设置，梭子板设置在这一对充磁夹具之间，梭子板的宽度与每个充磁夹具纯铁芯的宽度相同，一个充磁夹具与电源的正极连接，另外一个充磁夹具与电源的负极连接；把待充产品放入不导磁材料制成的梭子板中固定，然后，把一组极头合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体充磁，所述充磁线圈为层数多而每层匝数少的线圈，每层匝数和所述充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应；选择相对较粗的铜线；所述充磁线圈的铁芯材质为工业纯铁，所述充磁极头的材质为纯铁。\n[0012] 优选地，所述充磁极头的材质为电工纯铁。\n[0013] 优选地，所述充磁线圈所用的铜线的直径为Ф1.0-1.5mm。\n[0014] 优选地，所述充磁线圈的充磁电流为8-20KA。\n[0015] 优选地，待充磁的磁体为两极以上的磁体。\n[0016] 优选地，所述充磁线圈为双面双极的充磁线圈。\n[0017] 本发明通过选择层数较多、每层匝数较少的线圈，结合应用中从减小所用电压和电流考虑，每层匝数要跟铁芯磁化饱和电压相适应。因此，在实际应用中，对于辐射磁环，采用层数较多、每层匝数较少的线圈，能够在较小电压、电流的情况下使磁体达到饱和充磁。\n[0018] 本发明通过选择与磁环外径相同尺寸的线圈，充磁时产生的电感较小，使涡流磁场较容易渗透至铁芯中心，将铁芯磁化饱和。\n[0019] 本发明通过选择相对较粗的铜线，较粗铜线在充磁时峰值电流大，其中优选直径为1-1.5mm铜线为最佳。\n[0020] 纯铁导磁磁扼可以增加磁力线的穿透率，本发明通过选择纯铁极头，使磁力线更多地穿过磁体通过磁扼形成的回路，减少在磁体内部形成回路的磁力线个数，使磁体磁化方向的径向率增加。\n附图说明\n[0021] 图1是根据现有技术的充磁夹具的结构原理图。\n[0022] 图2是传统的单面单极型充磁磁体的示意图。\n[0023] 图3是根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具的结构原理图。\n[0024] 图4是典型的双面双极型充磁磁体的示意图。\n[0025] 图5是另一根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具的结构原理图。\n具体实施方式\n[0026] 如图4-5所示，在根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具中，1、1’表示纯铁芯；3、\n3’表示一组极头；20表示铜线线圈；2、2’分别表示连接电源负极和正极的铜线；5表示梭子板；6表示待充磁的产品。在夹具外接充磁电源，产生脉冲电流，可一次性使磁体着多极磁。\n[0027] 把待充产品6放入梭子板5中固定，梭子板5的材质为不导磁的任何可加工材料，梭子板5的宽度与纯铁芯1、1’相同，然后把一组极头3、3’合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体6充磁，即可实现多极充磁。多极产品为双面双极，如图4所示。\n[0028] 关于每层匝数和充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应，具体设计的双面双极夹具时，要考虑到夹具的电感，电阻等相关因素，基本由下面的公式确定：H＝I/(2rπ)，其中，I为脉冲电流强度(A)，r为空间某点到载流导线的距离(m)，H为磁场强度。如果夹具的设计的匝数，线径选择不合理，则由于耐压不够，不可能由提高电压值来提高脉冲电流的强度。\n[0029] 线圈中的峰值电流如下述公式\n[0030]\n[0031] 式中\n[0032] U0—初始电压；\n[0033] L—线圈电感；\n[0034] R—线圈电阻；\n[0035] C—电源的电容。\n[0036] 在公式中可看出，线圈的电感是与线圈的匝数相关，当线圈将铁芯磁化到饱和后，对周围空气的磁化比饱和前要大很多，可以认为线圈通电后，先将铁芯磁化，至饱和后，又将临近周围空气磁化，然后随着电压的升高，其磁化范围逐渐向外围远场扩张。但电压升高带来的大的峰值电流可造成线圈的耐压下降，导致线圈寿命短。故在夹具的设计过程中需考虑电感、电阻、电压等的相互关系等因素。\n[0037] 本发明的技术效果已经通过一系列的实验得到了印证。\n[0038] 1.采用D1mm的铜线，外部包绝缘材料，采用工业纯铁做铁芯，缠绕双面双极的充磁线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，结果列表如下：\n[0039]\n编号 线圈匝数*层数 峰值电流(KA) 双极磁通(mwb)\n1 2*2 23.4 1.07\n2 2*4 18.7 1.21\n3 5*4 17.5 1.21\n4 5*5 12.2 1.22\n[0040] 如上表所示，对比编号为1和2、3和4可以看出，在充磁线圈匝数相同的情况下，充磁线圈层数越多越好，这样在保证充饱和磁体的前提条件下，可以使峰值电流低，保证充磁线圈的寿命。\n[0041] 2.用工业纯铁作铁芯，线圈分别采用1mm*X匝及1.5mm*X匝缠绕双面双极的充磁线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，充磁电压固定为1900伏，结果列表如下：\n[0042]\n线径(mm) 匝数 峰值电流(KA) 磁通(mwb)\n1 3 11.2 8.54\n1 4 10.1 9.84\n1.5 3 13.5 12.1\n1.5 4 12.1 12.1\n[0043] 如上表所示，在充磁线圈铜线匝数相同的情况下，充磁线圈的直径越大，烧结钕铁硼磁体的双极磁通越高。\n[0044] 3.用线径D1.5*3匝的铜线，缠绕有工业纯铁作铁芯及没有工业纯铁作铁芯的两个线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，充磁电压固定为1900伏，结果如下：\n[0045]\n线径(mm) 铁芯材料 峰值电流(KA) 磁通(mwb)\n1.5 工业纯铁 13.5 12.1\n1.5 无铁芯 9.85 7.98\n[0046] 如上表所示，在充磁线圈铜线直径相同且匝数也相同的情况下，采用工业纯铁做铁芯比没有铁芯的烧结钕铁硼磁体的双极磁通高。