[發明專利]磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭及該永磁體球形拋光頭結構參數優化設計方法

有效

• 申請號: 201210404586.9
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102909643A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 陳明君;左澤軒;劉赫男;方針;蘇銀蕊;余波;彭慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B24B31/14
• 分類號: B24B31/14;G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，它是對稱結構，所述球形拋光頭由球頭（1）和球桿（2）組成，所述球桿（2）為直徑為DD的圓柱體，該球桿（2）的末端中心帶有直徑為D的裝配孔，該裝配孔的深度為H，該球桿（2）的首端固定有球頭（1），該球頭（1）是半徑為R的球體的一部分，并且該球頭（1）的圓心位于球桿（2）的軸線上，球頭（1）的圓心距離球桿（2）末端的距離為HH，其特征在于，在球桿（2）與球頭（1）的連接處的外表面上設置有環形凹槽（3），該環形凹槽（3）的寬度為A、深度為B，環形凹槽（3）與球桿（2）末端的距離為L。

2.根據權利要求1所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，其特征在于，所述球頭（1）的半徑R等于球桿（2）的直徑DD的一半。

3.根據權利要求2所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，其特征在于，所述環形凹槽（3）沿球桿（2）長度方向的寬度A大于1.5mm且小于或等于2mm，該凹槽（3）的深度B為大于0mm且小于或等于0.3mm，環形凹槽（3）與球桿（2）末端的距離L為大于或等于1.5mm且小于或等于1.8mm，裝配孔的直徑D為大于或等于2.0mm且小于或等于2.5mm，裝配孔的深度H為大于或等于2.5mm且小于或等于4mm，球頭（1）的半徑為1.8mm。

4.根據權利要求1所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，其特征在于，所述球頭（1）的半徑R大于0.47倍球桿（2）的直徑DD的且小于或等于1.6倍的球桿（2）的直徑DD。

5.根據權利要求4所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，其特征在于，所述環形凹槽（3）沿球桿（2）長度方向的寬度A大于0mm且小于或等于0.2mm，該凹槽（3）的深度B為大于0mm且小于或等于0.2mm，環形凹槽（3）與球桿（2）末端的距離L為大于或等于1且小于或等于1.2mm，裝配孔的直徑D為大于或等于2.0mm且小于或等于3.0mm，裝配孔的深度H為大于或等于1.8mm且小于或等于2.5mm，球頭（1）的半徑R為大于或等于1.7mm且小于或等于2.0mm，球頭（1）的圓心距離球桿（2）末端的距離HH為大于或等于2.5mm且小于或等于3.5mm，球桿（2）為直徑DD為大于或等于2.5mm且小于3.5mm。

6.根據權利要求1至5任意一項權利要求所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭，其特征在于，所述球形拋光頭的材料為基于釹鐵硼的永磁體材料。

7.對權利要求2所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭結構參數優化方法，其特征是，所述方法包括：

步驟一、構建待優化的永磁體球形拋光頭的三維仿真模型；該三維仿真模型中，球桿（2）末端裝配孔的直徑為D，該裝配孔的深度為H，球桿的直徑為DD，球頭的半徑為R，環槽的寬度為A、深度為B，該環槽距離球形拋光頭底端的距離為L；

步驟二、固定球頭半徑R不變，利用正交方法對A、B、D、H和L進行參數優化，每次調整參數之后，采用仿真軟件對構建的仿真模型進行磁場有限元分析，獲得該組參數對應的球頭表面部分的磁場強度分布均勻誤差，當所述磁場強度均勻性誤差小于5%時，將對應的參數以及球頭半徑R作為結構參數優化結果。

8.權利要求4所述的磁場分布均勻化的小直徑永磁體球形拋光頭結構參數優化設計的方法，其特征是，所述方法包括：

步驟一、構建待優化的永磁體球形拋光頭的三維仿真模型；該三維仿真模型中，球桿（2）末端裝配孔的直徑為D，該裝配孔的深度為H，球桿的直徑為DD，球頭的半徑為R，環槽的寬度為A、深度為B，該環槽距離球形拋光頭底端的距離為L；

步驟二、固定球頭半徑R不變，利用正交方法對A、B、D、H和L進行參數優化，每次調整參數之后，采用仿真軟件對構建的仿真模型進行磁場有限元分析，獲得該組參數對應的球頭表面部分的磁場強度分布均勻誤差，當所述磁場強度均勻性誤差小于5%時，此時，獲得初步的參數優化結果；

步驟三、增加拋光頭的球桿的直徑DD、拋光頭的球頭圓心至底端的距離HH兩個參數，通過正交試驗調整其它參數，每次調整參數之后，采用采用仿真軟件對構建的仿真模型進行磁場有限元分析，獲得該組參數對應的球頭表面部分的磁場強度分布均勻誤差，當所述磁場強度均勻性誤差小于5%時，對應的所有結構參數作為最終的參數優化結果。