专利名称：一种两极闭式永磁磁体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及永磁磁体技术领域，尤其涉及一种两极闭式永磁磁体。
背景技术：
随着稀土永磁材料的发展,永磁材料的最大磁能积和激磁能力越来越高，可以实现高的磁场强度和场均匀度，因此，永磁磁体广泛应用于核磁共振系统、永磁电机等领域。随着人们对能源需求的增加以及海上溢油事故的频繁发生，特别是2011年6月渤海蓬莱19-3油田的渗油事故，油层薄、黏度小的海面溢油的分离回收受到极大的关注。针对目前难以回收的海面薄油层，中国专利02142835.2公开了一种磁流体动力回收海面浮油的方法和装置，海水在磁流体推进通道中受到与流动方向一致的电磁力推动，做增压增速平行流动，同时借助海水与油层之间的粘滞力，带动浮油一起平行流动进入油水分离装置；在油水比重差产生的浮力的作用下，实现油水分离回收。该方法和装置的一个关键部件为一两极磁体，该磁体产生一个与电场和海水流动方向相垂直的磁场，且要求磁场沿海水流动方向均匀；对于磁流体装置，电磁力随磁场强度和电磁力作用空间的增大而增大；此外，该磁体应用于海洋环境，要求性能稳定、体积小、重量轻且漏磁小、操作简单。因而，永磁磁体成为首选。常规的永磁磁体可以分为两大类:开放式和封闭式。其中开放式磁体的典型代表是C型磁体；封闭式磁体包含的类型较多，有“口”字型、立柱型、“工”字型、球型、圆柱型等等。与开放式磁体相比，封闭式磁体存在磁场稳定性好、均匀度高、漏磁小以及安装制作简单等优点。中国专利200420009046.1公开了一种矩形永磁磁体，采用汇聚主磁通、堵住漏磁通的设计原则，当磁极距离为35mm时，中心场强为0.87T ;然而，其汇聚主磁通的汇聚软铁为梯形，增大了整个磁体的重量和体积，其重量为2.63X10_4kg/(mm3.T)。中国专利10190166 3A公开了一种用于核磁共振系统的高场强、高均勻度的两极永磁磁体,该磁体米用永磁材料的三维排布，在近气隙处布置更多的永磁材料，进而提高了磁场强度和场均匀度；永磁材料的三维排布同时也增加了系统的复杂性、重量、体积、加工难度和成本，其磁极距离为60mm，场强达到1.5T，然而，其重量却重达800kg。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种适用于磁流体海面浮油分离回收装置的船用两极闭式永磁磁体，在降低永磁磁体外形尺寸和重量的前提下，充分汇聚主磁通，提高工作气隙中的磁场强度和均匀度。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种两极闭式永磁磁体，所述两极闭式永磁磁体呈横截面为八边形的中空的八棱柱结构，所述两极闭式永磁磁体在结构上上下对称，左右对称，轴向对称；所述八棱柱结构的中央是横截面为矩形的工作气隙，所述工作气隙由对称设置于其平行的两边外侧的聚磁装置以及对称设置于其另外平行的两边外侧的非导磁填充物共同围成。[0006]作为优选，每套所述聚磁装置包括布置在所述矩形工作气隙长边外侧的横截面为方形的聚磁软铁，所述聚磁软铁朝向所述工作气隙的一个侧面为磁极面，所述聚磁软铁的其余三个侧面上贴有主磁钢组件；所述聚磁软铁的两个端面上分别贴有端磁钢。作为进一步优选，所述主磁钢组件包括横截面为方形的主磁钢，所述主磁钢贴于所述聚磁软铁的与其磁极面平行的一个侧面上；横截面为方形的侧磁钢，所述侧磁钢分别贴于所述聚磁软铁的其余两个平行的侧面上；横截面为直角三角形的边磁钢，所述边磁钢分别贴于所述主磁钢与所述侧磁钢之间。作为进一步优选，所述主磁钢组件的外周设有边框铁轭组件；所述边框铁轭组件包括内边框铁轭组件和外边框铁轭组件；所述内边框铁轭组件包括贴于所述侧磁钢与所述聚磁软铁平行的外侧面上的第一内边框铁轭、贴于所述边磁钢斜面上的第二内边框铁轭、以及贴于所述主磁钢与所述聚磁软铁的磁极面平行的外侧面上的第三内边框铁轭；所述外边框铁轭组件包括对应设置于所述第一内边框铁轭外侧的第一外边框铁轭、对应设置于所述第二内边框铁轭外侧的第二外边框铁轭、以及对应设置于所述第三内边框铁轭外侧的第三外边框铁轭。作为进一步优选，所述第二外边框铁轭的外侧面与所述边磁钢的斜面平行。作为进一步优选，所述聚磁软铁周围的所述主磁钢、两块侧磁钢和两块端磁钢，其充磁方向垂直指向或背离与聚磁软铁相接触的矩形面；相应的边磁钢的充磁方向垂直背离或指向其斜面；以与磁场方向垂直的X轴为对称轴的所述两极闭式永磁磁体上下两半部分的充磁方向相反。由于采用了上述技术方案，本实用新型的两极闭式永磁磁体呈横截面为八边形的中空的八棱柱结构，相比于现有技术的横截面为回形的中空长方体结构，减小了磁体的外形尺寸，降低了磁体的重量；对称设置于矩形工作气隙平行的两边外侧的聚磁装置充分汇聚主磁通，提高了工作气隙中的磁场强度和均匀度，为海面浮油分离回收创造了条件。
图1是本实用新型实施例的结构主视示意图；图2是图1的左视并四分之一剖视示意图；图3是图1的俯视示意图；图4是图3的左视并四分之一剖视示意图；图5是磁体中心四分之一 XY平面磁通密度分布示意图；图6是工作气隙中心Y方向磁场强度沿轴向的分布示意图；图中:1-第二外边框铁辄；2_第二内边框铁辄；3_第二外边框铁辄；4_第二内边框铁轭；5_第一外边框铁轭；6_第一内边框铁轭；7_聚磁软铁；8_填充物；9_主磁钢；10-边磁钢；11_侧磁钢；12_端磁钢；13_铝端块；14_紧固带；15_挡板；16_工作气隙。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，而非用于限定本实用新型。[0020]图1 图4为本实用新型的具体实施例。本实用新型采用对称结构，即上下对称，左右对称，轴向对称，因而图2和图4给出了相应视图的四分之一剖面。如图2和图4所示，本实施例的两极闭式永磁磁体呈横截面为八边形的中空的八棱柱结构，八棱柱结构的中央是横截面为矩形的工作气隙16，该工作气隙16由对称设置于其平行的两边外侧的两套聚磁装置以及对称设置于其另外平行的两边外侧横截面为方形的非导磁填充物8共同围成，该两极闭式永磁磁体在结构上上下对称，左右对称，轴向对称。其中，每套聚磁装置包括布置在矩形工作气隙16长边外侧的横截面为方形的聚磁软铁7，聚磁软铁7朝向工作气隙16的一个侧面为磁极面；除磁极面外，在聚磁软铁7的其余三个矩形侧面上贴有主磁钢组件；如图1和图3所示，在聚磁软铁7的两个端面上分别贴有端磁钢12，在端磁钢12的外端面贴有非导磁的铝端块13。如图2所示，其中，主磁钢组件包括:横截面为方形的主磁钢9，主磁钢9紧贴于聚磁软铁7的与其磁极面平行的一个侧面上；横截面为方形的侧磁钢11，两个侧磁钢11分别贴于聚磁软铁7的其余两个平行的侧面上；横截面为直角三角形的两个边磁钢10，边磁钢10的两个直角面分别贴在主磁钢9和侧磁钢11的一个面上。聚磁软铁7处于主磁钢组件和端磁钢12的包围中，形成磁场的N或S极。如图2所示，在主磁钢组件的外周设有边框铁轭组件。该边框铁轭组件包括内边框铁轭组件和外边框铁轭组件。其中，内边框铁轭组件包括:贴于侧磁钢11与聚磁软铁7平行的外侧面上的第一内边框铁轭6，贴于边磁钢10斜面上的第二内边框铁轭2，以及贴于主磁钢9与聚磁软铁7的磁极面平行的外侧面上的第三内边框铁轭4。其中，外边框铁轭组件包括:对应设置于第一内边框铁轭6外侧的第一外边框铁轭5，对应设置于第二内边框铁轭2外侧的第二外边框铁轭1，第二外边框铁轭I的外侧面与边磁钢10的斜面平行，以及对应设置于第三内边框铁轭4外侧的第三外边框铁轭3 ;各外边框铁轭的外侧面分别与其内侧面平行，各外边框铁轭的内侧面上均设有凹槽，各内边框铁轭分别插入与其相对应的外边框铁轭的凹槽内，各外边框铁轭之间通过螺栓顺序组合在一起。其中，第一外边框铁轭5与非导磁填充物8通过螺栓固定。如图1所示，本实施例的两极闭式永磁磁体在磁体的两端面分别设置有无磁不锈钢挡板15，挡板15将主磁钢9、边磁钢10和侧磁钢11沿轴向固定，挡板15通过螺栓固定在第一外边框铁轭5和第二外边框铁轭I的端面。无磁不锈钢紧固带14紧贴在第三外边框铁轭3的外表面和主磁钢9的两端面，并通过螺栓与聚磁软铁7固定。如图1和图2所示，图中箭头所示为两极闭式永磁磁体的充磁方向，贴于聚磁软铁7周围的主磁钢9、两块侧磁钢11和两块端磁钢12，其充磁方向垂直指向或背离与聚磁软铁7相接触的矩形面；相应的边磁钢10的充磁方向垂直背离或指向其斜面；以与磁场方向垂直的X轴为对称轴的两极闭式永磁磁体上下两半部分的充磁方向相反。图5是磁钢材料为钕铁硼N42M时，磁体中心四分之一 XY平面磁通密度分布示意图。可以看出，由于边磁钢10的作用，主磁钢9和侧磁钢11的磁通基本全部进入聚磁软铁7，工作气隙16处的磁通密度基本均匀分布。图6为与图5相对应的工作气隙中心Y方向的磁场强度沿轴向的分布不意图。本实施例中，磁体轴向长度(即Z向)为345mm，矩形工作气隙沿磁场方向(即Y向)的尺寸为46mm,工作气隙沿X向的尺寸为60mm。可以看出，在气隙轴向中心250mm范围内，磁场分布基本均勻；计算值的最大磁场强度为1.17T,在距磁体中心(Z方向)372.5mm(距磁体招端块13的端面200mm)处，磁场强度衰减为O ;测量值的最大磁场强度为1.084T，与计算值的误差为7.35% ;在有效磁气隙340mm范围内，计算值的平均磁场强度为0.94T，实测的平均磁场强度为 0.888T。磁体重量为 95kg [9.37X10_5kg/(mm3.T)]，磁钢用量为 35kg (0.828X10_4Wb./kg)。可见，由于聚磁软铁7的横截面为方形，除了两磁极面外，聚磁软铁7处于主磁钢组件和端磁钢的包围中，很好地起到了引导、汇聚和约束磁通的作用，防止了漏磁通，提高了工作气隙中磁场强度和均匀度，为海面浮油分离回收创造了条件。此外，第二外边框铁轭I的外侧面与边磁钢10的斜面平行，减轻了第二外边框铁轭I及整个磁体的横截面外形尺
寸和重量。以上所述仅是本实用新型较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种两极闭式永磁磁体，其特征在于:所述两极闭式永磁磁体呈横截面为八边形的中空的八棱柱结构，所述两极闭式永磁磁体在结构上上下对称，左右对称，轴向对称； 所述八棱柱结构的中央是横截面为矩形的工作气隙，所述工作气隙由对称设置于其平行的两边外侧的聚磁装置以及对称设置于其另外平行的两边外侧的非导磁填充物共同围成。
2.如权利要求1所述的两极闭式永磁磁体，其特征在于:每套所述聚磁装置包括布置在所述矩形工作气隙长边外侧的横截面为方形的聚磁软铁，所述聚磁软铁朝向所述工作气隙的一个侧面为磁极面，所述聚磁软铁的其余三个侧面上贴有主磁钢组件；所述聚磁软铁的两个端面上分别贴有端磁钢。
3.如权利要求2所述的两极闭式永磁磁体，其特征在于:所述主磁钢组件包括横截面为方形的主磁钢，所述主磁钢贴于所述聚磁软铁的与其磁极面平行的侧面上；横截面为方形的侧磁钢，所述侧磁钢分别贴于所述聚磁软铁的其余两个平行的侧面上；横截面为直角三角形的边磁钢，所述边磁钢分别贴于所述主磁钢与所述侧磁钢之间。
4.如权利要求3所述的两极闭式永磁磁体，其特征在于:所述主磁钢组件的外周设有边框铁轭组件；所述边框铁轭组件包括内边框铁轭组件和外边框铁轭组件；所述内边框铁轭组件包括贴于所述侧磁钢与所述聚磁软铁平行的外侧面上的第一内边框铁轭、贴于所述边磁钢斜面上的第二内边框铁轭、以及贴于所述主磁钢与所述聚磁软铁的磁极面平行的外侧面上的第三内边框铁轭；所述外边框铁轭组件包括对应设置于所述第一内边框铁轭外侧的第一外边框铁轭、对应设置于所述第二内边框铁轭外侧的第二外边框铁轭、以及对应设置于所述第三内边框铁轭外侧的第三外边框铁轭。
5.如权利要求4所述的两极闭式永磁磁体，其特征在于:所述第二外边框铁轭的外侧面与所述边磁钢的斜面平行。
6.如权利要求3至5任一项所述的两极闭式永磁磁体，其特征在于:所述聚磁软铁周围的所述主磁钢、两块侧磁钢和两块端磁钢，其充磁方向垂直指向或背离与聚磁软铁相接触的矩形面；相应的边磁钢的充磁方向垂直背离或指向其斜面；以与磁场方向垂直的X轴为对称轴的所述两极闭式永磁磁体上下两半部分的充磁方向相反。
专利摘要本实用新型公开了一种两极闭式永磁磁体，该两极闭式永磁磁体呈横截面为八边形的中空八棱柱结构，永磁磁体在结构上上下对称、左右对称、轴向对称；八棱柱结构的中央是横截面为矩形的工作气隙，该工作气隙由对称设置于其平行的两边外侧的聚磁装置以及对称设置于其另外平行的两边外侧的非导磁填充物共同围成；聚磁装置包括横截面为方形的聚磁软铁及布置在其除磁极面外三个侧面上的由主磁钢、侧磁钢、边磁钢组成的主磁钢组件，和贴于端面上的端磁钢；在主磁钢组件的外周设有内边框铁轭组件和外边框铁轭组件。本实用新型的两极闭式永磁磁体减小了整个磁体的外形尺寸、降低了重量，充分汇聚主磁通，提高了工作气隙中的磁场强度和均匀度。
文档编号H01F41/02GK203055589SQ20132007024
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者赵凌志, 王兆连, 彭燕, 陈雷, 李建, 刘风亮, 董增仁, 刘世昌, 贾洪利 申请人:山东华特磁电科技股份有限公司, 中国科学院电工研究所