一种单极环形磁铁及其制作方法与流程

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种单极环形磁铁，以及该单极环形磁铁的制作方法。

背景技术：

磁和电有很多相似之处。例如，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引；同名磁极也互相推斥，异名磁极也互相吸引。用摩擦的方法能使物体带电；如果用磁铁的一极在一根钢棒上沿同一方向摩擦几次，也能使钢棒磁化。

但是，为什么正、负电荷能够相对存在(单独存在)，而单个磁极却不能单独存在呢？多年来，人们百思而不得其解；因此，磁单极子是21世纪物理学界重要的研究主题之一。

单极磁体类似磁单极子。磁单极是科学家在理论物理学弦理论中提出的仅带有北极或南极单一磁极的假设性磁性粒子。在物质世界中，这是相当特殊的，因为磁性粒子通常总是以偶极子(南北两极)的形式成对出现。例如，把一根磁棒截成两段，可以得到两根新磁棒，它们都有南极和北极。事实上，不管怎样切割，新得到的每一段小磁铁总有两个磁极。

目前，虽然有关于单极磁体的公开信息，但是技术信息仍然较少，尤其是关于单极磁中的环形磁铁及其制作方法，该研发基本处于技术空白区。

鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种单极环形磁铁。

本发明的第二目的在于提供该单极环形磁铁的制作方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种单极环形磁铁，所述单极环形磁铁具有通孔，所述通孔与所述环形磁铁的中轴线同轴，所述环形磁铁具有内环面、外环面、第一端面和第二端面，

其中，所述内环面和外环面沿圆周方向闭合，

所述第一端面和第二端面为水平面，且分别与所述内环面和外环面连接，

所述内环面、外环面、第一端面和第二端面中，至少一个面为消磁面，其余面保留原有磁性，为磁性面。

优选地，所述单极环形磁铁为钕铁硼磁铁。

本发明还涉及所述单极环形磁铁的制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)选择环形磁铁的预留磁极面和预消磁面，将所述预留磁极面用遮挡物进行遮挡，预消磁面暴露；

(2)将所述环形磁铁浸入金属熔液中，使预消磁面与金属熔液接触而消磁，遮挡的预留磁极面保留原磁极及磁极强度。

优选地，当内环面为预留磁极面，外环面、第一端面和第二端面为预消磁面时，所述方法包括以下步骤：

(1)选择与环形磁铁的通孔过盈配合的芯体，将芯体置于所述通孔内，使所述环形磁铁的内环面与芯体过盈配合并实现同步转动；

(2)将所述环形磁铁的外环面部分浸入金属熔液中，通过芯体带动所述环形磁铁转动，使外环面、第一端面和第二端面与金属熔液接触而消磁，内环面保留原磁极及磁极强度。

优选地，所述环形磁铁浸入金属熔液中的高度为第一端面直径长度的1/5～1/6；所述环形磁铁的转速为5～8rad/min。

优选地，当第一端面和/或第二端面为预留磁极面，其它表面为预消磁面时，所述方法包括以下步骤：

(1)将所述环形磁铁的第一端面和/或第二端面用遮挡物进行遮挡，其它表面暴露；

(2)将所述环形磁铁浸没在金属熔液中，使预消磁面与金属熔液接触而消磁，遮挡的预留磁极面保留原磁极及磁极强度。

优选地，所述浸没时间为10～20s。

优选地，当内环面和/或外环面为预留磁极面，其它表面为预消磁面时，所述方法包括以下步骤：

(1)将所述环形磁铁的内环面和/或外环面用遮挡物进行遮挡，其它表面暴露；

(2)将所述环形磁铁浸没在金属熔液中，使预消磁面与金属熔液接触而消磁，遮挡的预留磁极面保留原磁极及磁极强度。

优选地，所述浸没时间为10～20s。

优选地，所述金属熔液的熔点高于所述环形磁铁的退磁点，优选所述金属熔液为锡熔液或铝熔液。

优选地，所述遮挡物为金属片，其熔点高于所述金属溶液的温度，优选铁片或铜片。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种单极环形磁铁以及制作方法，该单极环形磁铁具有1～3个消磁面，填补了单极磁技术领域的空白。

本发明还提供了该单极环形磁铁的制作方法，可以对环形磁铁的任意表面进行消磁处理。该方法操作方便，简单易行，且保证了制作的单极环形磁铁具有优异性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明单极环形磁铁的结构示意图。

图2为实施例1单极环形磁铁制作过程的示意图。

图中：1-单极环形磁铁；

11-内环面；12-外环面；13-第一端面；14-第二端面；

2-芯体；

3-转轴；

4-金属熔液。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明实施例涉及一种单极环形磁铁1，该单极环形磁铁1具有通孔，通孔与单极环形磁铁1的中轴线同轴。单极环形磁铁1具有内环面11、外环面12、第一端面13和第二端面14。

其中，内环面11即为构成通孔的面，内环面11和外环面12均沿圆周方向闭合，为闭合面。根据图1，将单极环形磁铁1的上表面定义为第一端面13，单极环形磁铁1的下表面定义为第二端面14，第一端面13和第二端面14均为水平面，且分别与内环面11和外环面12连接。在内环面11、外环面12、第一端面13和第二端面14中，至少一个面为消磁面，其余面保留原有磁性，为磁性面。即该单极环形磁铁1的1～3面可以为消磁面。

进一步地，单极环形磁铁1可以选用钕铁硼磁铁。

钕铁硼磁铁是由钕、铁、硼(nd2fe14b)形成的四方晶系晶体。这种磁铁是现今磁性最强的永久磁铁，也是最常使用的稀土磁铁。钕铁硼磁铁可分为粘结钕铁硼和烧结钕铁硼两种。粘结实际上就是注塑成型，而烧结是抽真空通过高温加热成型，材料牌号有n35-n52。各种形状可按具体要求加工，例如圆形、方块、环形、磁棒、凸型、梯形等。钕铁硼磁铁的退磁点通常为80～180℃。

本发明实施例还涉及该单极环形磁铁1的制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)选择环形磁铁的预留磁极面和预消磁面，将预留磁极面用遮挡物进行遮挡，预消磁面暴露；

(2)将环形磁铁浸入金属熔液中，使预消磁面与金属熔液4接触而消磁，遮挡的预留磁极面避免与金属熔液4接触，因此能够保留原磁极及磁极强度。

在本发明的一个实施例中，当内环面11为预留磁极面，外环面12、第一端面13和第二端面14为预消磁面时，该方法包括以下步骤：

(1)选择与环形磁铁的通孔过盈配合的芯体2，将芯体2置于通孔内，芯体2中部设有转轴3，使环形磁铁的内环面11与芯体2过盈配合并实现同步转动；

(2)将环形磁铁的外环面12部分浸入金属熔液4中，通过芯体2带动环形磁铁转动，使外环面12、第一端面13和第二端面14与金属熔液4接触而消磁，内环面11保留原磁极及磁极强度。

上述加工过程示意图如图2所示。金属熔液4盛装于容器内，可根据通孔孔径选择不同尺寸的芯体2。芯体2套装于转轴3外侧，通过转轴3转动带动芯体2转动，进而带动环形磁铁同步转动。

环形磁铁浸入金属溶液中的高度以及转速根据实际制作需求而定。金属熔液温度较高的，转速可以相对调快；反之，金属熔液温度较低的，转速可以相对减慢。进一步地，环形磁铁浸入金属熔液中的高度为第一端面13直径长度的1/5～1/6；环形磁铁的转速为5～8rad/min。

经过上述步骤处理，外环面12的磁极强度能降低50％～70％，第一端面13和第二端面14的磁极强度降低90％～97％。

在本发明的一个实施例中，当第一端面13和/或第二端面14为预留磁极面，其它表面为预消磁面时，该方法包括以下步骤：

(1)将环形磁铁的第一端面13和/或第二端面14用遮挡物进行遮挡，其它表面暴露；

(2)将环形磁铁浸没在金属熔液4中，使预消磁面与金属熔液4接触而消磁，遮挡的预留磁极面保留原磁极及磁极强度。

进一步地，浸没时间可以为10～20s。

在本发明的一个实施例中，当内环面11和/或外环面12为预留磁极面，其它表面为预消磁面时，该方法包括以下步骤：

(1)将环形磁铁的内环面11和/或外环面12用遮挡物进行遮挡，其它表面暴露；

(2)将环形磁铁浸没在金属熔液4中，使预消磁面与金属熔液4接触而消磁，遮挡的预留磁极面保留原磁极及磁极强度。

进一步地，浸没时间为10～20s。

在本发明中，金属熔液4的熔点高于环形磁铁的退磁点即可，优选金属熔液4为锡熔液或铝熔液。常见金属熔点如下(单位为℃)：

钨：熔点：3410

铁：熔点1535沸点：2750

钢：熔点1515

铜：熔点1083

金：熔点1064

铝：熔点660

镁：熔点648.8

铅：熔点328

金刚石：3550

各种铸铁：1200左右

银：962

锡：232

选用的遮挡物可以为金属片，其熔点高于金属溶液4的温度，优选铁片或铜片。

实施例1

一种单极环形磁铁1，其内环面11为磁性面，外环面12、第一端面13和第二端面14为消磁面。其制作方法包括以下步骤：

(1)选择与环形磁铁的通孔过盈配合的芯体2，将芯体2置于通孔内；

(2)将环形磁铁的外环面11部分浸入锡熔液4中，通过转轴3带动芯体2和环形磁铁同步转动，使外环面12、第一端面13和第二端面14与锡熔液4接触而消磁，内环面11保留原磁极及磁极强度。

其中，环形磁铁浸入锡熔液4中的高度为第一端面13直径长度的1/5～1/6；环形磁铁的转速为5～6rad/min。

对于上述方法制作得到的单极磁环形磁铁1，其内环面11为一极，外环面12为另一极。通过高斯计测试磁感应强度，可知外环面12的磁极强度为内环面11磁极强度的30％-50％；第一端面13和第二端面14的磁极强度仅为原有强度的3％-10％，基本等同于没有磁极强度。

实施例2

一种单极环形磁铁1，其第一端面13为磁性面，内环面11、外环面12和第二端面14为消磁面。其制作方法包括以下步骤：

(1)将环形磁铁的第一端面用铁片进行遮挡，其它表面暴露；

(2)将环形磁铁浸没在铝熔液4中，浸没时间为15s，使内环面11、外环12面和第二端面14与铝熔液4接触而消磁，遮挡的第一端面保留原磁极及磁极强度。

对于上述方法制作得到的单极磁环形磁铁1，通过高斯计测试磁感应强度，可知内环面11和外环面12的磁极强度仅为原有磁极强度的30％-50％；第二端面14的磁极强度仅为原有强度的3％-10％，基本等同于没有磁极强度。

实施例3

一种单极环形磁铁1，其第一端面13和第二端面14为磁性面，内环面11和外环面12为消磁面。其制作方法包括以下步骤：

(1)将环形磁铁的第一端面13和第二端面14用铜片进行遮挡，内环面11和外环面12暴露；

(2)将环形磁铁浸没在锡熔液4中，浸没时间为18s，使内环面11和外环面12与锡熔液4接触而消磁，遮挡的第一端面13和第二端面14保留原磁极及磁极强度。

对于上述方法制作得到的单极磁环形磁铁1，通过高斯计测试磁感应强度，可知内环面11和外环面12的磁极强度仅为原有磁极强度的30％-50％。

容易理解的，本发明的环形磁体的制作方法包括但不局限于上述情况，其根据实际消磁处理面的需要进行相应的遮挡。例如，还可以将环形磁体的外环面12通过采用套筒等遮挡物遮挡，其它面经金属熔液4消磁处理等等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。