[发明专利]一种中空halbach取向钕铁硼磁体

说明书

技术领域

本发明涉及一种烧结永磁体，特别是一种中空halbach取向钕铁硼磁体。

背景技术

钕铁硼磁体，主要由稀土元素R与铁、硼组成的金属间化合物。R主要是钕或钕与其他稀土元素的组合，有时也用钴、铝、钒等元素取代部分铁。主要分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，粘结钕铁硼各个方向都有磁性，耐腐蚀；而烧结钕铁硼因易腐蚀，表面需镀层，一般有镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。而烧结钕铁硼一般分轴向充磁与径向充磁，根据所需要的工作面来定。

钕铁硼永磁材料是以金属间化合物RE2FE14B为基础的永磁材料。主要成分为稀土(RE)、铁(Fe)、硼(B)。其中稀土ND为了获得不同性能可用部分镝(Dy)、镨(Pr)等其他稀土金属替代，铁也可被钴(Co)、铝(Al)等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使的化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。

钕铁硼磁体是由日本当代科学家左川真人发明的一种新型永磁体，并于1983年11月29届金属学术讨论会上，由日本住友特殊金属公司最先提出钕、铁、硼永久磁性材料的制造。它是主要由钕、铁、硼三种元素组成的合金磁体，是现在磁性最强的永磁体，因为钕原子是扁形的，电子云的受限，使铁原子不会偏移，从而形成不变的磁力。

钕铁硼磁体有很强的磁晶各向异性和很高的饱和磁化强度。在永磁材料中，烧结Nd-Fe-B磁体性能最高，商业产品的最大磁能积(BH)max＝360kJ/m3，但该磁体的居里温度较低(314℃)，温度稳定性和耐蚀性较差，限制了在较高温度下使用，而且在多数情况下需采用保护涂层。钕铁硼磁体的制造工艺有粉末冶金法和熔体快淬法。因磁性能优异，Nd-Fe-B型磁体获得了广泛的应用，主要用于电动机、发电机、声波换能器、各种传感器、医疗器械和磁力机械等。

现有钕铁硼磁体中，均为均质结构，从而以保证磁体具有较好的磁性能，提高磁体的能量密度。但是这同时又使得磁体具有较大的质量密度，在应用中不利于控制电机等应用设备的重心和质量分布，在设备的整体质量中具有较大的占比。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种中空halbach取向钕铁硼磁体，通过在磁体本体中设置的空缺结构(包括孔洞、微孔等)从而形成非均质结构的磁体，同时配合磁化区的halbach阵列取向，以避免磁体磁性能大幅下降，从而在降低磁体质量密度的同时保证磁体的磁性能，降低在应用设备中的质量占比，同时便于在设备的结构设置中调整重心分布而进行整体质量调控。

本发明公开的中空halbach取向钕铁硼磁体，包括本体，本体为块状，本体内部设置有至少3个孔洞，孔洞包括至少两条蛇形孔道和至少一条直形孔道，其中蛇形孔道相互缠绕，相邻孔洞间壁厚大于等于0.01mm，孔洞结构区域占本体总体积的10-25％，本体具有磁化区，磁化区至少部分的磁场方向按照halbach阵列取向，磁化区的halbach阵列取向所形成的增强磁场在本体的外部。本发明通过在磁体中设置的空缺结构，改变了磁体为实心整体结构的现在，实现磁体的轻量化，同时通过调整磁体中空缺位置所占的比例以及结构形态，从而调控磁体在整装设备的中的质量分布状态，进而调整整装设备的重心，可以降低重心高度，而使得设备的运行更为稳定高效。同时配合磁化区albach阵列取向，在磁体选定目标范围内定向地取向增强磁场强度，从而改善因磁体中空缺而造成的场强降低的影响，从而实现在降低磁体质量密度、调控质量分布的同时，还可以保证磁体能量密度的稳定。

本发明公开的中空halbach取向钕铁硼磁体的一种改进，磁化区的最外层在本体的表层，并且磁化区在本体上成片状分布，且磁化区在本体中厚度相同。本方案中通过采用在表层以紧密设置的片状分布(延展方向与磁体表面方向一致)，从而形成较为稳定的磁场分布，并且场强一致性好，避免整体取向磁体易出现的磁场分布不均，同时也便于磁体在使用中灵活地切割修整，提高使用的灵活性。相邻层片之间的间距不大于0.15mm，间距太大会造成磁场中场强分布出现明显的起伏波动，而影响磁体的精度，并且间距过大时还会影响磁体上磁化区的有效体积和质量，进而影响到磁体的磁性能。

本发明公开的中空halbach取向钕铁硼磁体的一种改进，磁化区在本体中的厚度不小于0.3mm。

本发明公开的中空halbach取向钕铁硼磁体的一种改进，磁化区总体积占本体总体积的60％以上。