[发明专利]磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头及该永磁体球形抛光头结构参数优化设计方法

权利要求书

1.磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，它是对称结构，所述球形抛光头由球头（1）和球杆（2）组成，所述球杆（2）为直径为DD的圆柱体，该球杆（2）的末端中心带有直径为D的装配孔，该装配孔的深度为H，该球杆（2）的首端固定有球头（1），该球头（1）是半径为R的球体的一部分，并且该球头（1）的圆心位于球杆（2）的轴线上，球头（1）的圆心距离球杆（2）末端的距离为HH，其特征在于，在球杆（2）与球头（1）的连接处的外表面上设置有环形凹槽（3），该环形凹槽（3）的宽度为A、深度为B，环形凹槽（3）与球杆（2）末端的距离为L。

2.根据权利要求1所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，其特征在于，所述球头（1）的半径R等于球杆（2）的直径DD的一半。

3.根据权利要求2所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，其特征在于，所述环形凹槽（3）沿球杆（2）长度方向的宽度A大于1.5mm且小于或等于2mm，该凹槽（3）的深度B为大于0mm且小于或等于0.3mm，环形凹槽（3）与球杆（2）末端的距离L为大于或等于1.5mm且小于或等于1.8mm，装配孔的直径D为大于或等于2.0mm且小于或等于2.5mm，装配孔的深度H为大于或等于2.5mm且小于或等于4mm，球头（1）的半径为1.8mm。

4.根据权利要求1所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，其特征在于，所述球头（1）的半径R大于0.47倍球杆（2）的直径DD的且小于或等于1.6倍的球杆（2）的直径DD。

5.根据权利要求4所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，其特征在于，所述环形凹槽（3）沿球杆（2）长度方向的宽度A大于0mm且小于或等于0.2mm，该凹槽（3）的深度B为大于0mm且小于或等于0.2mm，环形凹槽（3）与球杆（2）末端的距离L为大于或等于1且小于或等于1.2mm，装配孔的直径D为大于或等于2.0mm且小于或等于3.0mm，装配孔的深度H为大于或等于1.8mm且小于或等于2.5mm，球头（1）的半径R为大于或等于1.7mm且小于或等于2.0mm，球头（1）的圆心距离球杆（2）末端的距离HH为大于或等于2.5mm且小于或等于3.5mm，球杆（2）为直径DD为大于或等于2.5mm且小于3.5mm。

6.根据权利要求1至5任意一项权利要求所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头，其特征在于，所述球形抛光头的材料为基于钕铁硼的永磁体材料。

7.对权利要求2所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头结构参数优化方法，其特征是，所述方法包括：

步骤一、构建待优化的永磁体球形抛光头的三维仿真模型；该三维仿真模型中，球杆（2）末端装配孔的直径为D，该装配孔的深度为H，球杆的直径为DD，球头的半径为R，环槽的宽度为A、深度为B，该环槽距离球形抛光头底端的距离为L；

步骤二、固定球头半径R不变，利用正交方法对A、B、D、H和L进行参数优化，每次调整参数之后，采用仿真软件对构建的仿真模型进行磁场有限元分析，获得该组参数对应的球头表面部分的磁场强度分布均匀误差，当所述磁场强度均匀性误差小于5%时，将对应的参数以及球头半径R作为结构参数优化结果。

8.权利要求4所述的磁场分布均匀化的小直径永磁体球形抛光头结构参数优化设计的方法，其特征是，所述方法包括：

步骤一、构建待优化的永磁体球形抛光头的三维仿真模型；该三维仿真模型中，球杆（2）末端装配孔的直径为D，该装配孔的深度为H，球杆的直径为DD，球头的半径为R，环槽的宽度为A、深度为B，该环槽距离球形抛光头底端的距离为L；

步骤二、固定球头半径R不变，利用正交方法对A、B、D、H和L进行参数优化，每次调整参数之后，采用仿真软件对构建的仿真模型进行磁场有限元分析，获得该组参数对应的球头表面部分的磁场强度分布均匀误差，当所述磁场强度均匀性误差小于5%时，此时，获得初步的参数优化结果；

步骤三、增加抛光头的球杆的直径DD、抛光头的球头圆心至底端的距离HH两个参数，通过正交试验调整其它参数，每次调整参数之后，采用采用仿真软件对构建的仿真模型进行磁场有限元分析，获得该组参数对应的球头表面部分的磁场强度分布均匀误差，当所述磁场强度均匀性误差小于5%时，对应的所有结构参数作为最终的参数优化结果。