海尔贝克组件的制作方法

本实用新型涉及磁性制品领域，尤其涉及一种海尔贝克组件。

背景技术：

海尔贝克阵列是一种工程上的近似理想结构的磁体结构，通过该结构能尽可能地用最少量的磁体产生最强的磁场；应用该原理制成的海尔贝克组件可应用在需要在一定范围内营造高强度磁场的高精度检测中，如应用于磁共振物质检测；与高端实验室用核磁设备、医疗用核磁设备相比，核磁共振波谱仪趋向于民用低成本、小型化、便捷型，需要满足使用的同时体积更加小巧的海尔贝克组件，普通海尔贝克组件加工工艺繁琐，体积较大，无法在一定空间内形成均匀、稳定的较强磁场，并保持较低的波动值，经常波动超过100高斯，无法满足高精度检测的需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题提供一种方便装配加工、提高磁场强度与稳定性的海尔贝克组件。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：海尔贝克组件，包括多个单环、内套钢圈、端盖板和螺钉，各所述单环的外径、结构均相同，相邻所述单环水平旋转180°叠放，每个所述单环包括磁组、套设在磁组外侧的外套铝环和定位销，所述磁组由2m个磁钢周向按海尔贝克永磁阵列排列而成，所述m为整数，同一所述单环的磁钢形状大小相同，均为横截面为两条直角边中间夹有一段圆弧的柱状体，各所述磁钢周向拼合组成圆环，所述磁钢侧面粘合拼接；所述外套铝环为圆环结构，其中一直径方向对称开设有定位孔，所述定位孔为通孔；两所述定位孔的圆心连线为中心轴线，所述中心轴线绕圆心顺时针旋转30°的直径方向为第一轴线，所述外套铝环沿第一轴线镜像对称的两侧内壁对称开设有第一半圆销孔，所述磁组中两块处于第一轴线垂直方向的磁钢相匹配开设有第二半圆销孔，两个所述半圆销孔拼合为整圆，形成定位销孔；所述定位销孔中插设有与单个外套铝环高度相同的定位销；所述外套铝环第一轴线的两端分别开设有沉头螺纹孔和螺纹小孔，每个所述外套铝环均开设有三个沉头螺纹孔和三个螺纹小孔，所述沉头螺纹孔和螺纹小孔均沿外套铝环120°周向间隔排布；

磁化方向为s指向n，处于所述第一轴线上的两块磁钢磁化方向相同，形成两极，其中，所述磁化方向从圆心方向向外的为n级磁钢，另一块为s级磁钢，其余所述磁钢的磁化方向相对于第一轴线镜像对称，所述第一轴线顺时针方向上磁钢的磁化方向与n级磁钢磁化方向的夹角依次增加360/m度；所述内套钢圈插设在单环内侧，所述端盖板为安装在单环两端的圆环结构，所述圆环周向均匀间隔排布有三个用于插设螺钉的安装孔；所述螺钉插设在相应孔位中拧紧固定。

进一步地，所述单环共有五个，各所述单环的尺寸均相同，单个所述磁组包括十二块磁钢；根据与n级磁钢顺时针方向由近及远的顺序，所述磁化方向与n级磁钢磁化方向的夹角依次增加60°。

进一步地，所述内套钢圈长度长于各个单环高度总和，小于各个单环与两个端盖板相加的高度；所述端盖板内壁开设有与内套钢圈多出长度相匹配的卡槽。

进一步地，所述单环数量为偶数，所述单环包括端部单环和中间单环，除首尾两个端部单环外，其余所述单环尺寸相同；所述端部单环包括第一磁组、第一外套铝环和定位销，所述第一磁组由第一磁钢围合组成；所述中间单环包括第二磁组、第二外套铝环和定位销，所述第二磁组由第二磁钢围合组成；所述第一外套铝环壁厚小于第二外套铝环，所述第一磁钢厚度大于第二磁钢。

进一步地，所述单环数量为六个。

进一步地，所述第一磁组内径小于第二磁组，所述中间单环内侧处安装薄壁的屏蔽铁圈，所述屏蔽铁圈高度与中间单环总高相同，所述屏蔽铁圈处于内套钢圈外侧。

进一步地，所述第一磁组内径比第二磁组内径小0.2毫米，所述屏蔽铁圈壁厚为0.1毫米。

进一步地，所述内套钢圈为不锈钢材质，所述磁钢采用n45m磁钢。

进一步地，所述外套铝环采用6061铝合金。

与现有技术相比，本实用新型海尔贝克组件应用环形海尔贝克阵列的原理设计了特殊的磁钢排列和磁化排列方向，节约成本的同时满足高性能要求，同时也大幅减小了体积，可使用在便携式仪器；整个海尔贝克组件呈圆柱形，每层单环的磁钢排列相同，形状简单，加工难度低，安装操作简单方便，可节约成本；多环叠加的工艺满足了产品要求的磁场高度，也降低了磁钢生产难度，并且多段磁钢更能叠加增强磁场强度，更优化了组件结构，增大了首尾两端单环的磁组大小，设置了屏蔽铁圈，能更好地保证特定范围内磁场强度的均匀、稳定；可应用在核磁共振波谱仪物质检测上，也可应用在其他高精度检测领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的立体示意图。

图2为本实用新型实施例1的爆炸视图。

图3为本实用新型实施例1单环的爆炸视图。

图4为本实用新型实施例1单环的俯视图及磁钢的磁化方向示意图。

图5为本实用新型实施例1的a-a向剖视图。

图6为本实用新型实施例2的爆炸视图。

图7为本实用新型实施例2单环的俯视图及磁钢的磁化方向示意图。

图8为本实用新型实施例2的a-a向剖视图。

附图标记：

1-单环；11-磁组；111-磁钢；112-第二半圆销孔；113-n级磁钢；114-s级磁钢；12-外套铝环；121-定位孔；122-中心轴线；123-第一轴线；124-第一半圆销孔；125-沉头螺纹孔；126-螺纹小孔；13-定位销；14-定位销孔；

2-内套钢圈；3-端盖板；31-安装孔；32-卡槽；4-螺钉；

5-端部单环；51-第一磁组；511-第一磁钢；52-第一外套铝环；

6-中间单环；61-第二磁组；611-第二磁钢；62-第二外套铝环；

7-屏蔽铁圈；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图5所示，海尔贝克组件，包括多个单环1、内套钢圈2、端盖板3和用于固定的螺钉4，各单环1的结构、尺寸均相同，相邻单环1水平旋转180°叠放，安装时将内套钢圈2插进单环1内，多个单环1堆叠后两端加装端盖板3，安装过程中将螺钉4插入相应孔位中紧固拧紧实现固定。

每个单环1包括环形的磁组11、套设在磁组11外侧的外套铝环12和定位销13，磁组11由多个磁钢111周向按海尔贝克永磁阵列排列而成，每个磁钢111形状大小相同，均为横截面为两条直角边中间夹有一段圆弧的柱状体，各磁钢111周向拼合组成圆环，磁钢111侧面粘合拼接以保证其相对位置的确定；本实施例中共有五个单环1，单个磁组11包括十二块磁钢111；外套铝环12为圆环结构，其中一直径方向对称开设有定位孔121，定位孔121为通孔，用于在装配过程中插入定位杆，以保证各单环1在垂直方向重合叠放，以两定位孔121的圆心连线视为中心轴线122，中心轴线122绕圆心顺时针旋转30°的直径方向为第一轴线123，外套铝环12沿第一轴线123镜像对称的两侧内壁对称开设有第一半圆销孔124，磁组11中两块处于第一轴线123垂直方向的磁钢111相匹配开设有第二半圆销孔112，两个半圆销孔拼合为整圆，形成定位销孔14，用于在拼接单环1时插设定位销13，以便保证每个外套铝环12与磁组11的相对位置固定，定位销13为与单个外套铝环12高度相同的圆柱；外套铝环12第一轴线123的两端分别开设有沉头螺纹孔125和螺纹小孔126，每个外套铝环12均开设有三个沉头螺纹孔125和三个螺纹小孔126，沉头螺纹孔125和螺纹小孔126均沿外套铝环12周向120°间隔排布。

如图4中的箭头所示，箭头为s指向n，代表磁化方向，本实施例中，磁组11中各个磁钢111的磁化排列方向为，处于第一轴线123上的两块磁钢111磁化方向相同，形成两极，其中，磁化方向从圆心方向向外的为n级磁钢113，另一块为s级磁钢114，其余磁钢111的磁化方向相对于第一轴线123镜像对称，以第一轴线123顺时针方向上的半圈磁钢111为例，根据与n级磁钢113由近到远的顺序，磁化方向与垂直方向的夹角依次增加60°，即与n级磁钢113磁化方向的夹角依次增加60°，这种排列基本能最大程度保证磁场均匀，除形成两极的其余磁钢111作用均是辅助增强磁场；进一步地，磁组11中共有2m块磁钢111，m为整数，磁化方向从圆心方向向外的为n级磁钢113，根据与n级磁钢113顺时针方向由近及远的顺序，磁化方向与垂直方向的夹角依次增加360/m度，从而形成两极，且两极两侧的磁钢111用于辅助增强的排列格局。

另外，内套钢圈2为不锈钢材质，内套钢圈2长度略长于各个单环1高度总和，小于各个单环1与两个端盖板3相加的高度，内套钢圈2可以保护内侧磁钢111；端盖板3为圆环结构，圆环120°周向间隔排布有三个安装孔31，用于插设螺钉4；端盖板3内壁开设有与内套钢圈2多出长度相匹配的卡槽32，用于与内套钢圈2配合实现卡位，保证在螺钉4拧紧后内部结构的相对位置稳定，同时，端盖板3也能起到防护作用。

磁钢111采用n45m磁钢，利用其耐高温的性能，能满足高温环境下仪器的准确性，并且永磁体的应用，使仪器后期维护便利；外套铝环12采用6061铝合金，坚固耐用，性能优良。

整个海尔贝克组件的装配过程为：首先将各个磁钢111按设计好的磁化方向分别充磁，之后组装各个单环1，将开设有第二半圆销孔112的两个磁钢111与外套铝环12开设第一半圆销孔124处匹配，插入定位销13辅助其定位，依次放入其余磁钢111，并粘合连接处；该过程需注意，由于相邻单环1为保证螺钉4孔位相互匹配，水平旋转180°叠放，因此相邻单环1的磁钢111应水平旋转180°安装，以保证所有单环1的磁组11磁化方向一致；然后，将将辅助定位用的定位杆插入其中一单环1的定位孔121内，插入内套钢套，第二个单环1沿中心轴线122水平旋转180°后套入，用沉头螺钉4插入沉头螺纹孔125，拧紧固定；按此步骤依次套入剩余单环1，拔出定位杆，之后在两端的单环1外侧安装端盖板3，用螺钉4拧紧固定。装配顺序可进行微调，以完成上述组件结构为最终结果即可。

实施例2

如图6至图8所示，本实施例与实施例1的区别之处在于，本实施例中共有六个单环1，单环1包括端部单环5和中间单环6，各单环1的外径和构造仍相同，除首尾两个端部单环5外，其余四个单环1尺寸相同；端部单环5包括第一磁组51、第一外套铝环52和定位销13，第一磁组51由第一磁钢511围合组成；中间单环6包括第二磁组61、第二外套铝环62和定位销13，第二磁组61由第二磁钢611围合组成；第一外套铝环52壁厚小于第二外套铝环62，第一磁钢511厚度大于第二磁钢611，因为当单环1数量较多时，两头单环1的磁钢111外径需加大，以保证中心磁场的稳定。

另外，第一磁组51内径略小于第二磁组61，本实施例中第一磁组51内径比第二磁组61内径小0.2毫米，中间单环6内侧处安装薄壁的屏蔽铁圈7，屏蔽铁圈7高度与中间单环6总高相同，本实施例中屏蔽铁圈7具体为一个0.1毫米壁厚的圆环柱状结构，主要功能是是稳定磁场，保证磁场均匀，屏蔽铁圈7处于内套钢圈2外侧，第一磁组51和第二磁组61的内径差能有效固定屏蔽铁圈7的位置。

此外，单个磁组11仍然包括十二块磁钢111，磁化方向与实施例1相同；整个组件安装过程较实施例1在叠放中间单环6时，增加了卡设屏蔽铁圈7的步骤，其余步骤相同。

本实用新型应用环形海尔贝克阵列的原理设计了特殊的磁钢111排列和磁化排列方向，这种排列基本能最大程度保证磁场均匀，节约成本的同时满足高性能要求，同时也大幅减小了体积，可使用在便携式仪器上，可促进民用高精度检测领域的发展；整个海尔贝克组件呈圆柱形，每层单环1的磁钢111排列相同，形状简单，加工难度低，磁组11的结构限位可以消除组装时的累计误差，安装操作简单方便，可节约成本；多环叠加的工艺满足了产品要求的磁场高度，也降低了磁钢111生产难度，并且多段磁钢111更能叠加增强磁场强度，在实施例2中更优化了组件结构，增大了首尾两端单环1的磁组11大小，设置了屏蔽铁圈7，能更好地保证特定范围内磁场强度的均匀、稳定；主要应用在核磁共振波谱仪物质检测上，也可应用在其他高精度检测领域，如科研实验室化学分子特性分析、混合物分析、固体材料分析、生物分析；工业领域石油石化；医药领域药物合成,药物中间体结构鉴定；农业的高精度农药残留检测等，应用场景多，十分实用；同时，本实用新型利用n45m磁钢，高耐温高性能，能满足高温环境下仪器的准确性。

最后应说明的是：以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。