一种环状永磁组件
阅读：1017发布：2020-07-28
专利汇可以提供一种环状永磁组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种环状永磁组件，该永磁组件包括由 磁性 材料制成的内、外导磁环(5、1)、由非磁性材料制成的内、外隔磁环(3、4)和永磁 铁 (2)，永 磁铁 (2)的磁极沿轴向，其两个端面即磁极分别与内、外导磁环(5、1)的内端面安装在一起，内、外隔磁环(3、4)安装在永磁铁(2)与内、外导磁环(5、1)之间，内导磁环(5)的内环面和外导磁环(1)的外环面为永磁组件的内、外工作面(即磁极)。本发明易于磁化及保证 精度 且制造成本低。，下面是一种环状永磁组件专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种永磁铁结构，具体是涉及一种用于永磁操纵机构或永磁定位器中的环状永磁组件。
背景技术
现行永磁操纵机构或永磁定位器中，当永磁铁为环状结构，且要求工作面(磁极)为内、外环面时，由于无法直接进行磁化，现行的解决方案是将永磁体加工为瓦片状结构(如图1)，其磁化方向为径向，然后拼合而成。为减小磁阻，要求其内、外径尺寸和形状精度较高，即使如此，由于永磁铁由多片瓦装拼合成圆形，拼合后仍会由较大误差；另一方面，当瓦状永磁铁体积、结构尺寸较小时，对其沿径向进行磁化比较困难，从而导致永磁铁制造的难度和成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于磁化及保证精度且制造成本低的环状永磁组件。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：该永磁组件包括永磁铁、内、外导磁环和内、外隔磁环，永磁铁的磁极沿轴向，其两个端面即磁极分别与内、外导磁环的内端面安装在一起，内、外隔磁环安装在永磁铁与内、外导磁环之间，内导磁环的内环面和外导磁环的外环面为永磁组件的内、外工作面。
上述内、外导磁环由软磁性材料制成，内、外隔磁环采用在永磁铁和内、外导磁环之间装入或填充非磁性材料而形成。
本发明的工作原理是：从永磁铁北极发出的磁力线进入外导磁环或内导磁环的内端面，导向后从外导磁环的外环面或内导磁环的内环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，此时外导磁环的外环面或内导磁环的内环面即成为永磁组件的“北极”；磁力线经永磁操纵机构或永磁定位器后，从内导磁环的内环面或外导磁环的外环面进入内导磁环或外导磁环，导向后回到永磁铁南极，此时内导磁环的内环面或外导磁环的外环面即成为永磁组件的“南极”。内、外隔磁环可防止磁场在相应位置的泄漏，保证磁力线通过内、外导磁环。如需改变永磁铁组件的内、外工作面的极性，只需在装配时将永磁铁或内、外导磁环沿轴向反向安装即可，不需换装永磁铁或重新磁化。
本发明具有如下效果：
(1)由于采取了整体环状式结构，不需拼合，因而易于保证精度，同时由于磁铁工作表面为轴向端面(平面)，易于进行加工和保证精度，因此降低了加工难度和制造成本；
(2)由于只需对整个环形磁铁组件沿轴向进行磁化，其磁化过程相对较容易，因此降低了磁化难度和成本；
(3)由于本发明的工作面(磁极)的形状、尺寸、方位由内、外导磁环确定，导磁环又由软磁性金属材料制造，因此易于控制其形状和尺寸，从而可满足不同场合下对磁极形状、尺寸、方位的要求，拓宽了永磁铁的应用范围；
(4)本发明当需改变磁极方向时，只需将永磁铁或导磁环沿轴向反向安装即可，而不需换装不同极性方向的永磁铁或重新磁化，从而可节约磁铁材料，降低使用维护难度和成本。
附图说明
图1为传统环形磁铁的瓦状分片结构。
图2为本发明第一个实施例的剖面结构简图。
图3为图2所示永磁组件的一种磁力线分布示意图。
图4为图2所示永磁组件的另一种磁力线分布示意图。
图5为图2所示永磁组件用于单向定位器的结构示意图。
图6为本发明第二个实施例的剖面结构简图。
图7为本发明第三个实施例的剖面结构简图。
图8为本发明第四个实施例的剖面结构简图。
图9为本发明第五个实施例的剖面结构简图。
图10为本发明的一种截面轮廓形状示意图。
图11为本发明的另一种截面轮廓形状示意图。
图中：1-外导磁环 2-永磁铁 3-内隔磁环
4-外隔磁环 5-内导磁环 6-永磁组件
7-动铁心
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：该永磁组件包括永磁铁、内、外导磁环和内、外隔磁环，永磁铁的磁极沿轴向，其两个端面即磁极分别与内、外导磁环的内端面安装在一起，内、外隔磁环安装在永磁铁与内、外导磁环之间，内导磁环的内环面和外导磁环的外环面为永磁组件的内、外工作面。
上述内、外导磁环由软磁性材料制成，内、外隔磁环采用在永磁铁和内、外导磁环之间装入或填充非磁性材料而形成。
本发明的工作原理是：从永磁铁北极发出的磁力线进入外导磁环或内导磁环的内端面，导向后从外导磁环的外环面或内导磁环的内环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，此时外导磁环的外环面或内导磁环的内环面即成为永磁组件的“北极”；磁力线经永磁操纵机构或永磁定位器后，从内导磁环的内环面或外导磁环的外环面进入内导磁环或外导磁环，导向后回到永磁铁南极，此时内导磁环的内环面或外导磁环的外环面即成为永磁组件的“南极”。内、外隔磁环可防止磁场在相应位置的泄漏，保证磁力线通过内、外导磁环。如需改变永磁铁组件的内、外工作面的极性，只需在装配时将永磁铁或内、外导磁环沿轴向反向安装即可，不需换装永磁铁或重新磁化。
本发明具有如下效果：
(1)由于采取了整体环状式结构，不需拼合，因而易于保证精度，同时由于磁铁工作表面为轴向端面(平面)，易于进行加工和保证精度，因此降低了加工难度和制造成本；
(2)由于只需对整个环形磁铁组件沿轴向进行磁化，其磁化过程相对较容易，因此降低了磁化难度和成本；
(3)由于本发明的工作面(磁极)的形状、尺寸、方位由内、外导磁环确定，导磁环又由软磁性金属材料制造，因此易于控制其形状和尺寸，从而可满足不同场合下对磁极形状、尺寸、方位的要求，拓宽了永磁铁的应用范围；
(4)本发明当需改变磁极方向时，只需将永磁铁或导磁环沿轴向反向安装即可，而不需换装不同极性方向的永磁铁或重新磁化，从而可节约磁铁材料，降低使用维护难度和成本。
附图说明
图1为传统环形磁铁的瓦状分片结构。
图2为本发明第一个实施例的剖面结构简图。
图3为图2所示永磁组件的一种磁力线分布示意图。
图4为图2所示永磁组件的另一种磁力线分布示意图。
图5为图2所示永磁组件用于单向定位器的结构示意图。
图6为本发明第二个实施例的剖面结构简图。
图7为本发明第三个实施例的剖面结构简图。
图8为本发明第四个实施例的剖面结构简图。
图9为本发明第五个实施例的剖面结构简图。
图10为本发明的一种截面轮廓形状示意图。
图11为本发明的另一种截面轮廓形状示意图。
图中：1-外导磁环 2-永磁铁 3-内隔磁环
4-外隔磁环 5-内导磁环 6-永磁组件
7-动铁心
具体实施方式
实施例1
如图2所示，本发明由外导磁环1、永磁铁2、内隔磁环3、外隔磁环4和内导磁环5组成，各组件之间采用过盈配合而组装在一起。图中永磁铁2沿轴向安装，外导磁环1和内导磁环5由软磁性材料制成，它们的内端面分别与永磁铁2的两个端面即磁极安装在一起，其作用是改变磁力线的分布和方向，将轴向磁场转变为径向磁场，内隔磁环3和外隔磁环4由非磁性材料制成，它们分别安装在永磁铁2与内、外导磁环5、1之间，其作用是防止磁力线泄漏，保证磁场完整。
本发明的磁力线分布如图3、图4所示，图3中外导磁环1和内导磁环5的的内端面分别与永磁铁2的北极(N)和南极(S)安装在一起，该永磁组件的工作原理和工作过程是：从永磁铁北极发出的磁力线进入外导磁环1的内端面，导向后从外导磁环1的外环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，再从内导磁环3的内环面进入内导磁环3，导向后回到永磁铁南极，此时外导磁环1的外环面即成为永磁组件的“北极”；内导磁环5的内环面即成为永磁组件的“南极”。
图4中永磁铁2的安装方向与图3相反，图中外导磁环1和内导磁环5的的内端面分别与永磁铁2的南极(S)和北极(N)安装在一起，该永磁组件的工作原理和工作过程是：从永磁铁北极发出的磁力线进入内导磁环5的内端面，导向后从内导磁环5的内环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，再从外导磁环1的外环面进入外导磁环1，导向后回到永磁铁南极，此时内导磁环5的内环面即成为永磁组件的“北极”；外导磁环1的外环面即成为永磁组件的“南极”。
本发明如需改变极性，只需在装配时将永磁铁2或内、外导磁环5、1反向安装即可，不需换装永磁铁或重新磁化。如图3、图4所示，通过改变永磁铁2的轴向安装方向，就使永磁组件的外环面(即外导磁环的外环面)由“北极”变成了“南极”，内环面(即内导磁环的内环面)由“南极”变成了“北极”。
本实施例中永磁组件的截面形状为圆环，实际应用中，根据需要还可为其它形状，只要是现代机械加工条件能加工出的任何轮廓曲线及组合均可，图10、图11为其中的两种截面形状。
本实施例永磁组件用于单向定位器的结构如图5所示，该结构中永磁组件6提供径向磁场，动铁心7受到磁力而实现定位。
实施例2
如图6所示，本实施例永磁组件的内、外导磁环5、1的转角为圆角，该结构内、外导磁环5、1采用滚压方法加工，内、外隔磁环3、4采用在内、外导磁环5、1与永磁铁2之间填充非磁性材料形成，该加工方法可简化加工过程，适合大规模生产。
实施例3
如图7所示，本实施例永磁组件扩大了内、外导磁环5、1的尺寸，使得内、外导磁环5、1具有较大的磁极工作面，从而可减小间隙磁阻。
实施例4
如图8所示，本实施例中内导磁环5的内环面和外导磁环1的外环面采用了凹凸结构，以形成多个工作磁极对，图中磁极对的数目为2，分别为磁极对A和磁极对B，根据需要，该结构可扩展为多个磁极对，适合需要多个工作磁极对的场合。
实施例5
如图9所示，本实施例通过采用特殊的内、外导磁环工作面的形状来改变组件的磁极方向，图中内、外导磁环5、1的工作面呈一定锥度，从而使永磁组件的磁极方向与组件的轴线不垂直，适合需要工作磁极方向与组件轴向不垂直的场合。
如图2所示，本发明由外导磁环1、永磁铁2、内隔磁环3、外隔磁环4和内导磁环5组成，各组件之间采用过盈配合而组装在一起。图中永磁铁2沿轴向安装，外导磁环1和内导磁环5由软磁性材料制成，它们的内端面分别与永磁铁2的两个端面即磁极安装在一起，其作用是改变磁力线的分布和方向，将轴向磁场转变为径向磁场，内隔磁环3和外隔磁环4由非磁性材料制成，它们分别安装在永磁铁2与内、外导磁环5、1之间，其作用是防止磁力线泄漏，保证磁场完整。
本发明的磁力线分布如图3、图4所示，图3中外导磁环1和内导磁环5的的内端面分别与永磁铁2的北极(N)和南极(S)安装在一起，该永磁组件的工作原理和工作过程是：从永磁铁北极发出的磁力线进入外导磁环1的内端面，导向后从外导磁环1的外环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，再从内导磁环3的内环面进入内导磁环3，导向后回到永磁铁南极，此时外导磁环1的外环面即成为永磁组件的“北极”；内导磁环5的内环面即成为永磁组件的“南极”。
图4中永磁铁2的安装方向与图3相反，图中外导磁环1和内导磁环5的的内端面分别与永磁铁2的南极(S)和北极(N)安装在一起，该永磁组件的工作原理和工作过程是：从永磁铁北极发出的磁力线进入内导磁环5的内端面，导向后从内导磁环5的内环面射出，进入永磁操纵机构或永磁定位器磁路，再从外导磁环1的外环面进入外导磁环1，导向后回到永磁铁南极，此时内导磁环5的内环面即成为永磁组件的“北极”；外导磁环1的外环面即成为永磁组件的“南极”。
本发明如需改变极性，只需在装配时将永磁铁2或内、外导磁环5、1反向安装即可，不需换装永磁铁或重新磁化。如图3、图4所示，通过改变永磁铁2的轴向安装方向，就使永磁组件的外环面(即外导磁环的外环面)由“北极”变成了“南极”，内环面(即内导磁环的内环面)由“南极”变成了“北极”。
本实施例中永磁组件的截面形状为圆环，实际应用中，根据需要还可为其它形状，只要是现代机械加工条件能加工出的任何轮廓曲线及组合均可，图10、图11为其中的两种截面形状。
本实施例永磁组件用于单向定位器的结构如图5所示，该结构中永磁组件6提供径向磁场，动铁心7受到磁力而实现定位。
实施例2
如图6所示，本实施例永磁组件的内、外导磁环5、1的转角为圆角，该结构内、外导磁环5、1采用滚压方法加工，内、外隔磁环3、4采用在内、外导磁环5、1与永磁铁2之间填充非磁性材料形成，该加工方法可简化加工过程，适合大规模生产。
实施例3
如图7所示，本实施例永磁组件扩大了内、外导磁环5、1的尺寸，使得内、外导磁环5、1具有较大的磁极工作面，从而可减小间隙磁阻。
实施例4
如图8所示，本实施例中内导磁环5的内环面和外导磁环1的外环面采用了凹凸结构，以形成多个工作磁极对，图中磁极对的数目为2，分别为磁极对A和磁极对B，根据需要，该结构可扩展为多个磁极对，适合需要多个工作磁极对的场合。
实施例5
如图9所示，本实施例通过采用特殊的内、外导磁环工作面的形状来改变组件的磁极方向，图中内、外导磁环5、1的工作面呈一定锥度，从而使永磁组件的磁极方向与组件的轴线不垂直，适合需要工作磁极方向与组件轴向不垂直的场合。
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