專利名稱：一種各向異性v型取向磁環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種各向異性V型取向磁環(huán)，屬于磁性材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和新材料的迅猛發(fā)展，磁性材料領(lǐng)域的發(fā)展速度十分驚 人，在個性異性磁性材料領(lǐng)域，線性取向充磁，扇性取向充磁，輻射取向充磁都得以廣泛的 應(yīng)用和實施，其材料也廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。但是在各向異性V型取向磁環(huán)方面還屬空 白，限制了其在一定領(lǐng)域的發(fā)展。在無摩擦磁力軸承領(lǐng)域，目前還在廣泛采用同性相斥的原 理，用兩塊磁體同性相斥，只有線性的排斥力，必然導(dǎo)致其側(cè)移或翻轉(zhuǎn)，無法達(dá)到無摩擦磁 力軸承的效果，而采用輻射環(huán)制作的磁力軸承，雖然解決了徑向支撐力的問題，但是軸向力 的問題并沒有解決，仍然無法達(dá)到無摩擦磁力軸承的效果，而用V型取向磁環(huán)組合成的磁 力軸承，完全可以實現(xiàn)無摩擦磁力軸承的效果(如圖四所示)，而且，可以通過調(diào)節(jié)V型取向 磁環(huán)的夾角，調(diào)整軸承的軸向力和徑向力，使其有效地工作。我們都知道，近期我國的綠色 能源----風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展十分迅猛，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是通過風(fēng)力帶動葉片旋轉(zhuǎn)，而葉片的 轉(zhuǎn)軸與勵磁轉(zhuǎn)子共為一體，葉片的轉(zhuǎn)動帶動了勵磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，因而在勵磁定子上產(chǎn)生磁 力線的變化而產(chǎn)生電流進(jìn)行發(fā)電工作的，對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其工作的好壞主要取決于安裝 地區(qū)風(fēng)速的大小、迎風(fēng)角度、系統(tǒng)的摩擦力和做功產(chǎn)生的勵磁力，對于一般的風(fēng)力發(fā)電機(jī)， 常年工作風(fēng)速要在3 4M/S才能正常發(fā)揮作用，即使在我國風(fēng)能充沛的西北地區(qū)，具有這 樣的風(fēng)能區(qū)域也就在5%左右，工作區(qū)域十分有限，對于發(fā)電產(chǎn)生的勵磁力，是無法克服的， 只有通過優(yōu)化設(shè)計加以減少，而系統(tǒng)的摩擦力，我們可以通過采用無摩擦磁力軸承完全消 除摩擦力，據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)權(quán)威人士透露，在采用了無摩擦磁力軸承和優(yōu)化勵磁磁路設(shè) 計后的中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以實現(xiàn)常年工作風(fēng)速在彡1.7M/S就能正常工作的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，這樣在我國的西北地區(qū)就有>60%的區(qū)域可以正常使用這一綠色能源的風(fēng)力發(fā)電機(jī)， 而在全國就有>30%的區(qū)域可以正常使用這一綠色能源的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而達(dá)到提高風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的效率和提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)適用區(qū)域的目的。這里要強(qiáng)調(diào)說明的是無摩擦磁力軸承在 減小迎風(fēng)角度和消除系統(tǒng)的摩擦力方面功不可末。另外，該V型取向磁環(huán)還可廣泛地用于 穩(wěn)定的磁懸浮和無摩擦磁傳動等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁環(huán)體本身與其軸線具有一定的夾角，而磁環(huán)體的取向 方向也與其軸線有一定的夾角，利用V型取向磁環(huán)的V型取向磁場，解決線性、扇形、輻射 磁場不能有效完成的工作，從而擴(kuò)大各向異性磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域的各向異性V型取向磁 環(huán)。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的本發(fā)明包括磁環(huán)體，其特征是磁環(huán)體是一個由各向異性磁性粉末材料制成的錐 形環(huán)，磁環(huán)體的軸向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截面，與磁環(huán)體的軸心線形成夾角，使得各向異性磁性材料形成取向、充磁方向與磁環(huán)體的軸心線具有對稱夾角。所述各向異性磁性粉末材料是稀土永磁磁性材料和/或非稀土永磁磁性材料；所述磁環(huán)體的軸向切面的V型夾角是10° 170°，從而取向和充磁方向與磁環(huán) 體的軸心線的夾角是5° 85° ；本發(fā)明的各向異性V型取向磁環(huán)能夠進(jìn)行多級充磁，做成多級V型取向磁環(huán)，其級 數(shù)是2 η級，η是大于2的整數(shù)。各向異性V型取向磁環(huán)的制備方法眾所周知，所有的各向異性磁性材料都是通過合金制備、制粉、取向成型和燒結(jié)四 大工藝流程的，磁體的取向方式是由其取向成型工序來完成的，而取向都是由電磁鐵產(chǎn)生 磁場，通過鐵軛引導(dǎo)磁路，在一定的工作氣隙下形成工作磁場。在工作磁場區(qū)域內(nèi)，安裝有 成型模具，在其模腔內(nèi)放入各向異性磁性粉末材料，從而對模腔內(nèi)各向異性磁性材料進(jìn)行 取向，取向后的各向異性磁性材料在上、下壓頭的壓力作用下，壓制成粉末有序排列的坯 料，脫模后經(jīng)燒結(jié)就成為各向異性磁性材料毛坯，毛坯經(jīng)加工、充磁后就成為有用之材了。各向異性V型取向磁環(huán)就是在具有“臥8字型”或“臥日字型”的磁路結(jié)構(gòu)中，通 過鐵軛弓I導(dǎo)磁路和隔磁阻斷磁路的方法，在為ν型成型磁環(huán)特制的模腔內(nèi)，形成對ν型成型 模腔內(nèi)的粉末進(jìn)行垂直于V型面的取向，使其各向異性磁性粉末材料垂直于V型面有序排 列，在為V型成型磁環(huán)特制的上、下壓頭壓力的作用下，壓制成V型取向磁環(huán)坯料，坯料脫模 后經(jīng)燒結(jié)工藝處理后，就成為了各向異性磁性材料V型取向磁環(huán)的毛坯，該毛坯經(jīng)內(nèi)錐面 磨、外錐面磨和平面磨等工序加工后，就成為了具有一定精度和光潔度的V型取向磁環(huán)，該 磁環(huán)再通過專用的V型取向磁環(huán)充磁機(jī)充磁后，就成為了有用的V型取向磁環(huán)了。本發(fā)明的優(yōu)點是利用V型取向磁環(huán)的V型取向磁場，且根據(jù)V型磁環(huán)的角度不 同，可在V型磁環(huán)內(nèi)側(cè)軸線的不同位置上形成一個很高的聚磁點和一個相對較弱的聚磁 點，這就形成了在一個V型磁環(huán)內(nèi)側(cè)具有兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁點的磁效應(yīng)，實現(xiàn)了在 一塊磁體上有兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁點可能，而在V型磁環(huán)的外側(cè)，根據(jù)其V型磁環(huán)的角 度不同，形成了在不同環(huán)型區(qū)域里不同磁場強(qiáng)度的環(huán)型磁場，且具有環(huán)型的散磁效應(yīng)。這樣 它可廣泛應(yīng)用于需要聚、散磁和需要兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁效應(yīng)領(lǐng)域。解決了線性、扇 形、輻射磁場不能有效完成的工作，從而擴(kuò)大各向異性磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，我們可 將V型磁環(huán)組合后可形成無摩擦磁力軸承，廣泛應(yīng)用于無摩擦軸承領(lǐng)域。還有，V型磁環(huán)還 可組成穩(wěn)定的磁懸浮系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用于需要懸浮的各個領(lǐng)域，如磁懸浮列車等等。另外， 我們可將V型磁環(huán)充成多級，制成多級V型磁環(huán)，可組裝無摩擦磁傳動傘齒輪，此外，該種多 級V型磁環(huán)還可用于特種小型電機(jī)的勵磁磁場。


圖1是本發(fā)明的磁環(huán)的V型角度是90°的V型取向磁環(huán)及磁場分布圖；圖2是本發(fā)明的磁環(huán)的V型角度是120°的V型取向磁環(huán)及磁場分布圖；圖3是本發(fā)明的磁環(huán)的V型角度是60°的V型取向磁環(huán)及磁場分布圖；圖4是本發(fā)明的磁力軸承力系分解示意圖；圖5是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)組裝的無摩擦磁力軸承示意圖；圖6是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)組成的磁懸浮系統(tǒng)示意圖7是本發(fā)明的V型取向8級磁環(huán)示意圖；圖8是圖7的A-A向剖視圖；圖9是本發(fā)明的V型多級磁環(huán)組裝的無接觸傘齒傳動系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式實施例1 參照附圖，圖1，圖2，圖3分別示意了 V型角度是90°、120°和60°的各向異性 V型取向磁環(huán)及磁場分布，它們都是依靠電磁鐵產(chǎn)生磁場，通過鐵軛引導(dǎo)磁路，在取向成型 的工作區(qū)內(nèi)，依靠陰模、上、下壓頭及芯鐵，利用導(dǎo)磁材料引導(dǎo)磁場，利用不導(dǎo)磁材料阻斷磁 場，從而在各向異性V型取向磁環(huán)的模腔內(nèi)分別形成90°，60°和120°的V型取向磁場， 使其正好于V型取向磁環(huán)的V型磁環(huán)面相垂直，這樣就實現(xiàn)了在V型取向磁環(huán)的模腔內(nèi)對 各向異性磁性材料粉末的V型取向，再在取向成型壓機(jī)上、下壓頭壓力的作用下，將各向異 性磁性材料粉末壓制成V型取向磁環(huán)的壓坯料，通過下壓頭的頂出和軸芯的退出，就可制 成各向異性V型取向磁環(huán)的壓坯料了。再通過后續(xù)的燒結(jié)、時效工藝處理，一個各向異性 V型取向磁環(huán)的毛坯就出來了，再經(jīng)過內(nèi)錐面磨、外錐面磨、平面磨和內(nèi)園磨等工序的加工 處理，具有一定精度和光潔度的V型取向磁環(huán)就成了，再進(jìn)行一下表面電鍍處理，一個漂亮 的、耐腐蝕的V型取向磁環(huán)就完成了，最后經(jīng)過特制的充磁設(shè)備充磁，一個V型取向磁環(huán)或 一個V型取向多級磁環(huán)就可以廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。從以上三個示圖可以看出，根據(jù)其V 型磁環(huán)的角度不同，可在V型磁環(huán)內(nèi)側(cè)軸線的不同位置上形成一個很高的聚磁點和一個相 對較弱的聚磁點，這就形成了在一個V型磁環(huán)內(nèi)側(cè)具有兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁點的磁效 應(yīng)，實現(xiàn)了在一塊磁體上有兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁點可能，而在V型磁環(huán)的外側(cè)，根據(jù)其 V型磁環(huán)的角度不同，形成了在不同環(huán)型區(qū)域里不同磁場強(qiáng)度的環(huán)型磁場，且具有環(huán)型的散 磁效應(yīng)。這樣它可廣泛應(yīng)用于需要聚、散磁和需要兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁效應(yīng)領(lǐng)域。本 發(fā)明的磁環(huán)如果V型角度是0°，就成為了輻射環(huán)，如果V型角度是180°，就成為線性取向 磁體了。實施例2 圖4是本發(fā)明的磁力軸承力系分解示意圖；從圖中可以看出，因V型磁環(huán)的取向方 向與其軸心線成一定的夾角，磁場力也與其軸心線成一定的夾角，我們在一個磁環(huán)的內(nèi)面 充以級，在另一個磁環(huán)的外面充以級，將兩個這樣的磁環(huán)同軸心套在一起，由于 同性相斥，兩個磁環(huán)無法靠到一起，在上、下磁環(huán)上的排斥力均為F，將F力進(jìn)行分解，就分 解出其軸向力Fl和徑向力F2，F(xiàn)l的軸向力可托起上面的磁環(huán)，F(xiàn)2的徑向力可控制上面的 磁環(huán)左右偏擺，把上面的磁環(huán)懸浮托起。圖5是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)組裝的無摩擦磁力 軸承示意圖；圖中1就是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)，將兩個V型取向磁環(huán)對應(yīng)相反充磁，使內(nèi) V型磁環(huán)的外表面形成N級(或S級)，使外V型磁環(huán)的內(nèi)表面形成N級(或S級)，這樣 就組成了一個磁力軸承，兩個這樣的磁力軸承就組裝成一個完整的無摩擦磁力軸承組，2是 工作軸，3是工作軸上的負(fù)載，4是殼體或支撐，這樣一個完整的承載無摩擦磁力軸承系統(tǒng) 就建立起來了。從圖上我們可以看出，根據(jù)V型磁環(huán)的角度，可以調(diào)節(jié)軸承的軸向力和徑向 力，V型磁環(huán)的夾角越大，能夠承受的軸向力也越大，徑向力越小，V型磁環(huán)的夾角越小，能 夠承受的徑向力也越大，而軸向力越小，由此可見V型磁環(huán)組裝成的無摩擦磁力軸承可廣泛應(yīng)用于無摩擦軸承領(lǐng)域。我們知道，我們輸入的任何的能量都是為了做功，這個功是要分 為有用功和無用功的，而在無用功中，因摩擦力造成的功效占很大比例，減小摩擦和消除摩 擦是很有價值的。實施例3 圖6是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)組成的磁懸浮系統(tǒng)示意圖；同理將兩個V型取向磁 環(huán)對應(yīng)相反充磁，使內(nèi)V型磁環(huán)的外表面形成N級(或S級)，使外V型磁環(huán)的內(nèi)表面形成N 級(或S級)，這樣就組成了一個相對穩(wěn)定的磁浮力支點，使用兩個以上非線性排列的這樣 的磁浮力支點，就組成了一個相當(dāng)穩(wěn)定的磁懸浮系統(tǒng)，圖中1就是本發(fā)明的V型取向磁環(huán)，2 是支撐架，3是懸浮架，4是被懸浮的物體。實施例4 圖7、8是本發(fā)明的V型取向8級磁環(huán)示意圖；8級磁環(huán)只是示意，V型取向磁環(huán)可 根據(jù)需要充成η級，這里η是> 1的整數(shù)，以適用于不同的市場需求。圖9是本發(fā)明的V型多級磁環(huán)組裝的無接觸傘齒傳動系統(tǒng)示意圖。它是將兩個V 型多級磁環(huán)分別組裝到主動軸和被動軸上，通過V型多級磁環(huán)的間產(chǎn)生的推拉力，實現(xiàn)無 接觸磁力的傘齒傳動。圖中(1)是轉(zhuǎn)動軸，( 是多級V型磁環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種各向異性V型取向磁環(huán)，包括磁環(huán)體，其特征是磁環(huán)體是一個由各向異性磁性 粉末材料制成的錐形環(huán)，磁環(huán)體的軸向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截 面，與磁環(huán)體的軸心線形成夾角，使得各向異性磁性材料形成取向、充磁方向與磁環(huán)體的軸 心線具有對稱夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性V型取向磁環(huán)，其特征是各向異性磁性粉末材料 是稀土永磁磁性材料和/或非稀土永磁磁性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性V型取向磁環(huán)，其特征是磁環(huán)體的軸向切面的V型 夾角是10° 170°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性V型取向磁環(huán)，其特征是各向異性V型取向磁環(huán) 能夠進(jìn)行多級充磁，做成多級V型取向磁環(huán)，其級數(shù)是2 η級，η是大于2的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種各向異性V型取向磁環(huán)，包括磁環(huán)體，其特征是磁環(huán)體是一個由各向異性磁性粉末材料制成的錐形環(huán)，磁環(huán)體的軸向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截面，與磁環(huán)體的軸心線形成夾角，使得各向異性磁性材料形成取向、充磁方向與磁環(huán)體的軸心線具有對稱夾角。其優(yōu)點是利用V型取向磁環(huán)的V型取向磁場，廣泛應(yīng)用于需要聚、散磁和需要兩個不同磁場強(qiáng)度的聚磁效應(yīng)領(lǐng)域。解決了線性、扇形、輻射磁場不能有效完成的工作，擴(kuò)大了各向異性磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號H01F1/047GK102136341SQ20101062400
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉樹峰, 劉金榮, 李紅, 王強(qiáng), 賈海軍, 陳培新, 馬志紅 申請人:包頭稀土研究院