环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微型永磁电机技术领域，特别涉及一种微型永磁电机用环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置。
【背景技术】
[0002]传统微型永磁电机多采用贴装在定子或转子磁轭上的磁瓦产生励磁磁场，这种结构提高了装配工艺的复杂程度，且不利于优化电机的性能。近年来，出现的多极环形永磁体励磁技术简化了制造工艺，并优化了电机的性能。在中国专利CN 1193170A中，提出一种给圆环状永磁体充磁的装置，该装置可以对二极或者四极磁体进行充磁，并且通过精心设计的极头形状达到减小永磁电机齿槽转矩的目的，然而该充磁装置由于要在磁环内部放置充磁极头，因此不能对小尺寸尤其是内径小并且径向厚度大的磁环进行多极充磁。根据电机学的知识可知，电机的转速是和磁极对数成反比的，低速电机采用多极磁环，这样可以省去机械减速机构，使用时很简便，因此对小磁环多极充磁的研究还有待进一步完善。
[0003]在中国专利CN 1264140A中，提出了一种多极头充磁夹具，采用在磁环外侧径向上均匀分布的一对以上的充磁夹头对磁环进行整体充磁，虽然该结构将充磁极头安装在磁环的外围，但是对于多于10极以上的磁环的充磁，磁极安装空间仍显狭小，不能保证将高矫顽力磁体充饱和，因此不能实现对多极磁体的饱和充磁。
【发明内容】
[0004]发明目的:
针对目前微型永磁磁环多极充磁装置存在的缺点和不足，本发明的目的是提供一种微型电机用永磁磁环多极分段充磁装置，通过采用立体式的磁路结构，分别对磁环的各个磁极一段一段地分别进行充磁，使单次充磁机提供的能量全部用于一个磁极的磁饱和，确保磁环的磁化效果，以达到实现多磁极数，磁环厚度高，磁材料矫顽力高的磁环的磁饱和的目的。
[0005]技术方案:
一种环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:该装置包括U形充磁磁轭、充磁线圈、步进旋转机构、充磁电源，其中U形充磁磁轭包括磁轭体、内极面和外极面，内极面和外极面分别面向待充磁环的内侧和外侧，磁轭体与内外极面一起构成导磁回路，U形充磁磁轭两臂中间的空隙安装充磁线圈；u形充磁磁轭呈立体放置，下部有一个伸出的轴与步进旋转机构相连；充磁电源连接充磁线圈为充磁线圈提供脉冲充磁电流。
[0006]U形充磁磁轭的内极面和外极面分别制成圆弧状，面对待充磁环的内侧和外侧，U形充磁磁轭极面圆弧所占区域为η /P，其中P为待充磁环的极对数。
[0007]U形充磁磁轭由电工纯铁或导磁性能较好的电工钢片叠压而成。
[0008]充磁线圈为中空铜导线缠绕在U形充磁磁轭上。
[0009]步进旋转机构每次旋转的角度为2 JT /磁环的极数。
[0010]充磁电源由电容阵列脉冲充磁电源构成。
[0011]充磁线圈缠绕在U形充磁磁轭的右臂上，充磁线圈的两端连接在充磁电源上。
[0012]U形充磁磁轭安装在旋转平台上，待充磁环随着其下部的旋转平台同步旋转。
[0013]优点和效果:
立体放置的U形充磁磁轭可根据待充磁环的充磁极数、磁环厚度，磁体磁材料矫顽力的不同调整其形状和高度提供足够的空间放置需要的充磁线圈带到磁饱和的目的。U形磁轭安装在旋转平台上可以自动地对磁环的每一极分别的充磁，实现充磁的自动化，该装置可适用于各种尺寸，各种极数磁环的充磁，具有适应性好的优点。
【附图说明】
[0014]图1是本发明整体结构示意图。
[0015]图2是U形充磁磁轭示意图。
[0016]附图标记说明:
1.U形充磁磁轭、2.待充磁环、3.充磁线圈、4.充磁电源、5.步进旋转机构、6.旋转平台、11.磁轭体、12.内极面、13.外极面。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
本发明提供一种微型电机用永磁磁环多极分段充磁装置，通过采用立体式的磁路结构，分别对磁环的各个磁极一段一段地分别进行充磁，使单次充磁机提供的能量全部用于一个磁极的磁饱和，确保磁环的磁化效果，从而实现多磁极数，磁环厚度高，磁材料矫顽力高的磁环的磁饱和。
[0018]如图1和图2所示，所述环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置包括U形充磁磁轭1、充磁线圈3、步进旋转机构5、充磁电源4，其中U形充磁磁轭I包括磁轭体11、内极面12和外极面13，内极面12和外极面13分别面向待充磁环2的内侧和外侧，磁轭体11与内外极面一起构成导磁回路，U形充磁磁轭两臂中间的空隙安装充磁线圈3 ;U形充磁磁轭呈立体放置，下部有一个伸出的轴与步进旋转机构5相连，待充磁环2的角度可通过步进旋转机构5调整；充磁电源4连接充磁线圈3为充磁线圈提供脉冲充磁电流。产生强磁场，对待充磁环进行饱和充磁。为在内、外极面交替产生N、S极充磁磁场，充磁电源可根据需要为充磁线圈调整极性。
[0019]U形充磁磁轭I的内极面12和外极面13分别制成圆弧状，面对待充磁环2的内侧和外侧，极面所占空间可根据待充磁体极数确定，根据待充磁环极对数的不同，U形充磁磁轭极面圆弧所占的角度也不同，U形充磁磁轭I极面圆弧所占区域为J: /p，其中P为待充磁环的极对数。
[0020]U形充磁磁轭I由电工纯铁或导磁性能较好的电工钢片叠压而成。
[0021 ] 充磁线圈3为中空铜导线缠绕在U形充磁磁轭I上。U形充磁磁轭两臂中间的空隙为充磁线圈3提供安装空间；充磁线圈2采用中空铜管在U形充磁磁轭上绕制而成；充磁线圈3为中空铜导线可以利于散热。
[0022]步进旋转机构5可根据待充磁体的极数调整每次步进的角度，步进旋转机构5每次旋转的角度为2 31 /磁环的极数。(例如对一个四极磁环进行充磁，步进旋转装置每次旋转的角度为90°，而对一个八极磁环磁环来说，步进旋转装置每次旋转的角度为45° )
充磁电源4由电容阵列脉冲充磁电源构成，该电源能够根据需要自动调整充磁极性。
[0023]充磁线圈3缠绕在U形充磁磁轭I的右臂上，充磁线圈3的两端连接在充磁电源4上。
[0024]U形充磁磁轭I安装在旋转平台6上，待充磁环2随着其下部的旋转平台6同步旋转。
[0025]充磁线圈安装在U形充磁磁轭上，U形充磁磁轭与待充磁环放置的平面成垂直角度放置，磁轭的两边分别制成圆弧状，面对待充磁环的内外侧，U形充磁磁轭与磁环内外两侧相对的极面(圆弧)所占的空间为η /P，其中P为待充磁环的极对数。
[0026]根据待充磁环厚度的不同以及极对数的多寡设置充磁线圈的线径以及匝数产生足够高的磁场使磁环发生磁饱和。为了提高放置充磁线圈的空间，立体放置的充磁磁轭可以设计的很高来满足要求，这就没有了在磁环内外平行放置充磁磁轭时安放充磁线圈空间的限制。所述的U形充磁磁轭的两个圆弧形极面与待充磁环留有一个很小的间隙，这个间隙既不能太大以免漏磁过多，又不能太小以免阻碍磁轭和待充磁环的相对运动。
[0027]为提高待充永磁磁环饱和磁密，U形充磁磁轭由电工纯铁制成。
[0028]所述的充磁线圈3由中空铜管平整绕制在U形磁轭上构成，充磁时中空铜管中通有循环冷水以冷却充磁装置。
[0029]充磁电源4采用对电容阵列进行慢充快放，达到瞬间产生强大脉冲磁场的目的。
[0030]U形充磁磁轭内侧有一根伸出的轴固定在步进旋转机构上，当完成一个极的磁化后，磁轭即转到下一个磁极所在的位置。这里要注意在进行下一个磁极充磁之前需要将充磁线圈的极性对调，以产生和前面相反的磁场完成该磁极的充磁。以此类推，分别对磁环完成N-S-N——S-N-S极的充磁。
[0031]步进旋转机构与U形磁轭连接在一起，以待充磁环中心轴线为轴做步进旋转，每步旋转的角度随磁极数的变化而变化，如充24极磁环，步进角度就设定/12弧度。每次转到下一极时，在充磁开始之前需要改变充磁线圈的极性，即原来的正极接到充磁电源的负极，原来的负极改接到充磁电源的正极。然后控制充磁电容阵列放电，在充磁线圈中产生强大的脉冲电流，瞬间在U形磁轭两个极面之间产生足够高的磁场，磁化永磁磁环，完成充磁。完成这一极的充磁之后就再转到下一个极，重复上一步骤。
【主权项】
1.一种环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:该装置包括U形充磁磁轭(I)、充磁线圈(3 )、步进旋转机构(5 )、充磁电源(4)，其中U形充磁磁轭(I)包括磁轭体(11)、内极面(12)和外极面(13)，内极面(12)和外极面(13)分别面向待充磁环(2)的内侧和外侧，磁轭体(11)与内外极面一起构成导磁回路，U形充磁磁轭两臂中间的空隙安装充磁线圈(3);U形充磁磁轭呈立体放置，下部有一个伸出的轴与步进旋转机构(5)相连；充磁电源(4)连接充磁线圈(3)为充磁线圈提供脉冲充磁电流。2.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:U形充磁磁轭(I)的内极面(12)和外极面(13)分别制成圆弧状，面对待充磁环(2)的内侧和外侦牝U形充磁磁轭(I)极面圆弧所占区域为/P，其中P为待充磁环的极对数。3.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:U形充磁磁轭(I)由电工纯铁或导磁性能较好的电工钢片叠压而成。4.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:充磁线圈(3 )为中空铜导线缠绕在U形充磁磁轭(I)上。5.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:步进旋转机构(5)每次旋转的角度为2 JT /磁环的极数。6.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:充磁电源(4)由电容阵列脉冲充磁电源构成。7.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:充磁线圈(3)缠绕在U形充磁磁轭(I)的右臂上，充磁线圈(3)的两端连接在充磁电源(4)上。8.根据权利要求1所述的环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，其特征在于:U形充磁磁轭(I)安装在旋转平台(6)上，待充磁环(2)随着其下部的旋转平台(6)同步旋转。
【专利摘要】本发明涉及一种环形粘结钕铁硼磁体多极分段充磁装置，属于微型永磁电机技术领域。该装置包括采用电工纯铁制成的U形充磁磁轭、待充磁环、充磁线圈、步进旋转机构、充磁电源。立体放置的U形充磁磁轭可根据待充磁环的充磁极数、磁环厚度，磁体磁材料矫顽力的不同调整其形状和高度提供足够的空间放置需要的充磁线圈带到磁饱和的目的。U形充磁磁轭安装在旋转平台上可以自动地对磁环的每一极分别的充磁，实现充磁的自动化，该装置可适用于各种尺寸，各种极数磁环的充磁，具有适应性好等优点。
【IPC分类】H02K15/02, H01F13/00, H01F1/057
【公开号】CN105097183
【申请号】CN201510610040
【发明人】张殿海, 韩宇, 任自艳, 张艳丽
【申请人】沈阳工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月23日