[发明专利]能形成轴向磁场的永磁磁体

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁磁体，更加具体地说，涉及一种能够形成轴向磁场诸如永磁螺线管的永磁磁体。

背景技术

形成轴向磁场的螺线管广泛应用于核磁共振仪、永磁体及其器件的充磁、环保设备、探测仪器以及航天和军事装备等领域。

通常的电磁螺线管是用电流来形成轴向磁场的，这样的螺线管不仅需要庞大的直流电源或脉冲电源，而且由于电流的焦耳热很大，所以还得配备外围冷却设施。这样的电磁螺线管系统具有成本高、能耗大、体积大、故障率高、使用效率低等缺点。例如，永磁扬声器的生产流水线基本上都是自动化的，但用来充磁的电磁螺线管却限制了充磁工序的自动化，由于发热量很大，使得电磁螺线管无法持续工作。另外，要确保电磁螺线管形成稳定的磁场也很困难，此时除了需要昂贵的稳压电源设施外，还需要一套庞大而复杂的冷却系统，用来控制电磁螺线管中的导线处在一个恒定的温度以保持导线具有恒定的电阻率。

显然，采用永磁螺线管是解决上述问题的可靠途径，因为永磁螺线管能形成持久、稳定的磁场而不存在发热问题。这对于在螺线管的体积、重量、能耗，特别是磁场的稳定可靠性方面有很严格的要求的探测仪器、航天和军事装备等领域具有重要意义。在工业和环保领域，采用永磁螺线管来磁化器件或流动介质，不仅易于形成自动化生产线，而且由于结构简化、耗能低、故障率低，使得与电磁螺线管相比运行成本显著降低。

然而，迄今为止制造永磁螺线管的方法还有很多不足之处。例如，美国专利5014032A、3237059A和4658228A中所披露的方法主要是在主磁体环的外围安装形状复杂的辐射取向的辅磁体环，同时在主磁体环的两端安装形状复杂的、与主磁体环的磁矩方向相反的辅磁体环以及软铁。这样的方法虽然可以获得较高、较均匀的轴向磁场，但制造工艺非常复杂，永磁磁体的利用效率也较低。另外，例如日本专利特开平10-64721A中所披露的方法相对简单些，但还是存在轴向磁场均匀区小、永磁体利用效率低的缺点。从磁学原理上讲，现有的方法都使用了磁矩方向与主磁体环的磁矩方向相反或相垂直的辅磁体环，这是造成磁场均匀区小、永磁磁体利用效率低的主要原因。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足而提出的。本发明的主要目的是提供一种能够形成轴向磁场的永磁磁体，该永磁磁体不需要使用磁矩方向与主磁体环的磁矩方向相反或相垂直的辅磁体环，具有结构简单、永磁体利用效率高、磁场均匀区大、制造成本低等优点。

本发明的上述目的是通过提供能形成轴向磁场的永磁磁体，所述永磁磁体包括一个或多个充磁的主磁体环和多个辅磁体环，所述辅磁体环与所述主磁体环同轴设置；其中：所述主磁体环的磁矩方向沿着所述永磁磁体的轴向，所有的所述辅磁体环的磁矩沿着所述永磁磁体的轴向的分量与所述主磁体环的磁矩方向相同，并且，所有的所述辅磁体环的磁矩沿着垂直于所述永磁磁体的轴向的分量之矢量和等于零。

根据本发明的一个优选方面，所述辅磁体环沿着所述永磁磁体的轴向两两对称的安装在所述主磁体环的两端。其中，安装在主磁体环两端对称位置上的任意两两对称的所述辅磁体环由具有相同磁性能的永磁材料并且相同形状与大小的辅磁体环制得。

优选地，将具有相同形状、相同大小、相同磁性能的辅磁体环对称地安装在主磁体环的两端，使得所有处于对称位置的两个辅磁体环的磁矩方向与所述永磁磁体的径向的夹角之和等于180°。

根据本发明的又一个优选方面，所述主磁体环和所述辅磁体环既可以是单一的永磁体，也可以是由多个有相同磁矩方向的小永磁体胶结而成的环。

优选地，主磁体环和辅磁体环都是利用多个瓦形的小块磁体、六面体形的小块磁体、或带内弧的六面体形的小块磁体拼装而成。

优选地，所述主磁体环和所述辅磁体环既可以是圆形的环状，也可以是多边形环状、矩形环状、或椭圆形环状。

根据本发明的再一个优选方面，制作主磁体环和辅磁体环的永磁材料是钕-铁-硼、钐-钴、铁氧体、铝镍钴合金(Alnico)的烧结体或粘结体。

根据本发明的又一个优选方面，在所述永磁磁体的外围，安装有由软磁材料制作的外壳。其中所述软磁材料包括低碳钢、纯铁、硅钢、坡莫合金、非晶合金。

本发明还提供一种包括前述的能形成轴向磁场的所述永磁磁体的产品。

本发明不需要使用磁矩方向与主磁体环的磁矩方向相反或相垂直的辅磁体环，具有结构简单、永磁体利用效率高、磁场均匀区大、制造成本低等优点。

附图说明