[发明专利]磁体阵列的一步处理

说明书

本公开提供“磁体阵列的一步处理”。一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；以及操作所述炉以使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。一种磁性阵列组件包括炉；以及组件，所述组件包括(i)块状磁性材料环，所述块状磁性材料环具有晶粒，和(ii)磁化阵列环，所述磁化阵列环与所述块状磁性材料环同心，并且具有限定用于使所述晶粒在来自所述炉的热量存在下在其生长期间取向的方向的磁场。

技术领域

本公开涉及与永磁体且更具体地磁性阵列有关的结构，以及永磁体且更具体地磁性阵列的制造。

背景技术

永磁体在能量转换装置中的重要性日益增加。尽管努力在常规上集中于对稀有和关键材料依赖性较少的高性能永磁体，但是一些研究和开发也集中于改进磁路以更有效地使用磁体。

常规地，将具有高磁导率的材料(诸如电工钢)与永磁体材料组合以调节磁通量的量值和分布。或者，例如可以通过改变永磁体的形状、大小或布置来修改磁场及其分布。通过布置具有不同形状和磁化取向的永磁体片，可以产生具有不同量值和取向的磁场。这种类型的常见应用是Halbach阵列。尽管Halbach阵列常规上被设计用于带电粒子束导向器，但是它们也可用于其他应用，诸如电机。对于电机，可以在不使用电工钢的情况下使用Halbach阵列产生强磁场，这使得所得的机器更轻且更高效。此外，Halbach阵列产生的磁场更呈正弦波状，从而产生具有减小的转矩脉动的受控结构。除Halbach阵列外，还有其他常规磁体阵列，所述其他常规磁体阵列可独立地用于产生强磁场，或可与其他用于磁性装置的设计组合，从而提供更好的性能或更大的设计灵活性。

尽管常规的永磁体阵列有所进步，但是由于期望的磁通分布需要磁化方向在阵列的不同部分中逐渐变化，因此这些设计的制造仍然具有挑战性，或者是昂贵的，或者两者兼而有之。常规的块状永磁体是以单向取向制备的。磁体阵列是通过将磁体切成通常具有不规则形状的较小块，然后将所述切成的块组装成期望的阵列而制成的。用于布置的复杂处理步骤以及由于切割而造成的材料浪费可能增加使用此类阵列的成本和复杂性。

发明内容

根据至少一个实施例，一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；以及操作所述炉以使块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。

根据一个或多个实施例，磁化阵列环可定位于块状磁性材料环的径向内侧。在至少一个实施例中，所述方法还可包括将第二磁化阵列环定位在块状磁性材料环的径向外侧以形成组件，使得所述第二磁化阵列环与磁化阵列环协作以调整方向。在某些实施例中，第二磁化阵列环可增加块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。在某些实施例中，磁化阵列环中的至少一个可为永磁体材料。在一些实施例中，磁化阵列环中的一个可为软磁性材料。在一个或多个实施例中，所述方法还可包括由MnBi合金材料形成块状磁性材料环。在一些实施例中，块状磁性材料还可包含Ti、Zr、Nb或Ta或它们的组合。

根据至少一个实施例，一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；在第一温度下操作所述炉达第一持续时间以开始使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长；以及在大于所述第一温度的第二温度下操作所述炉达第二持续时间以继续使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。

根据一个或多个实施例，磁化阵列环可定位于块状磁性材料环的径向内侧。此外，在至少一个实施例中，所述方法还可包括将第二磁化阵列环定位在块状磁性材料环的径向外侧以形成组件，使得所述第二磁化阵列环与磁化阵列环协作以调整方向。在某些实施例中，第二磁化阵列环可增加块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。