[發明專利]一種Halbach結構永磁體的安裝方法

有效

• 申請號: 201110454705.7
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102856032A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 李云鋼;劉小平;李江;董鐘;張曉;程虎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;H01F41/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 周長清

技術領域

本發明主要涉及到永磁體的裝配領域，特指一種適用于直線型強永磁Halbach結構體的組裝方法。

背景技術

電磁場是能量轉換與信息傳遞的重要基礎，與其相關的永磁材料成為了現代科學技術的重要物質基礎。永磁材料在計算機技術、信息技術、航空航天技術、通訊技術、交通運輸技術、家電技術等領域具有廣泛應用，而稀土永磁體可以獲得很高的剩磁和磁能積，正在逐步成為永磁材料的主體產品。

1985年，美國Halbach教授認為永磁體相比電磁鐵和超導磁體，可以提供更大的磁場，并設計了一種永磁體的排列結構，來充分利用永磁體的磁場。這種結構后來稱為Halbach結構，在醫療設備、粒子加速器、永磁電機等方面獲得廣泛應用。

基于釹鐵硼永磁體組成的Halbach結構體，可以產生足夠的磁場，可用于實現磁浮列車的電動懸浮和牽引。目前，美國通用原子能公司（GA）的城市磁懸浮系統采用了永磁Halbach結構體來進行懸浮和牽引，美國的Magplane也采用了Halbach結構技術來進行懸浮和牽引。

Halbach結構體是一種陣列式的永久磁體，由磁化方向按一定規律變化的單元磁塊拼裝而成。在完整的直線型Halbach結構體中，往往有多個周期，例如圖1給出的某磁浮列車設計的電機，為了達到所需的牽引加速度，所需的永磁結構的大小為400X2000mm，有5個周期。若將5個周期進行整體安裝，安裝的難度很大，模塊性、可維護性不強，因此劃分為單周期，然后進行組裝更為合適。

在單周期Halbach結構中，永磁塊必須先充磁后組裝，而該結構中的有些永磁塊之間的磁場是相互排斥的，釹鐵硼的磁場本身就很強，如果永磁塊之間的距離很小，其排斥力就很大，這將給組裝工作帶來較大困難，容易造成永磁塊損壞或人員危險。在有些設計中，為了組裝方便，永磁塊之間保留有一定的間隙，但這會大大降低整體結構的性能。

在單周期Halbach結構體中，相鄰的永磁塊之間存在較強的作用力。由于拼裝之后，長度尺寸不能改變，如果相鄰永磁塊之間有間隙，就會存在漏磁通，因此要尋求一定的解決方案。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種操作簡便、安裝穩定可靠、可維護性強、適合批量生產的Halbach結構永磁體的安裝方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種Halbach結構永磁體的安裝方法，是在一個單周期的Halbach結構體中，選擇所產生磁場對應正弦磁場過零點的兩個永磁塊，分別取上述兩個永磁塊的半極作為整個結構體端點。

作為本發明的進一步改進：

在拼裝單周期的Halbach結構體時，首先在所有永磁塊的中間開通孔，然后將一根固定銷軸穿過通孔并將所有永磁塊串聯在一起。

在串聯的永磁塊中，相互排斥的相鄰永磁塊之間通過鎖緊螺母進行限位，所述鎖緊螺母裝設于固定銷軸上。

與鎖緊螺母對應的永磁塊上開設有凹形沉孔，所述鎖緊螺母位于所述凹形沉孔中。

將單周期的Halbach結構體裝入一安裝盒中，所述安裝盒由側板、底板、左端板、右端板拼接而成。

所述底板為不銹鋼材料制成，所述左端板和右端板為導磁材料制成。

所述左端板和右端板上開設有供固定銷軸穿過的凹形孔，所述固定銷軸于左端板或右端板處通過卡簧固定。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明Halbach結構永磁體的安裝方法，將Halbach結構永磁體以單周期為模塊進行串聯組裝，在劃分Halbach結構單周期時，取對應正弦磁場過零點的永磁塊作端部永磁塊，同時為了適合多周期拼裝，盡量減少漏磁，端部各由半塊永磁組成，因此其具有組裝難度降低、可維護性強、適合批量生產、不需要輔助部件等優點。

2、本發明Halbach結構永磁體的安裝方法，永磁塊之間無縫串聯拼裝，結構得以優化改善，可以最大限度減少漏磁通，提高永久磁鐵的效率。

3、本發明Halbach結構永磁體的安裝方法，將永磁塊通過中間銷軸串聯后放置于安裝盒中進行固定，可靠性更好；且永磁塊的有效工作面直接裸露，盡量減少工作面之間的間隙。

4、本發明Halbach結構永磁體的安裝方法，串聯后的單周期Halbach結構體外形尺寸較小，便于進行多種陣列式排布。

附圖說明

圖1是在具體實例中牽引電機永磁塊的布置示意圖。

圖2是本發明單周期Halbach結構體中磁場分布示意圖。