[發明專利]一種永磁螺管磁體

在審

• 申請號: 201510673965.1
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN105161249A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 趙凌志;彭愛武;劉保林;王鋒;李然;李建;夏琦;董增仁;沙次文
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種永磁磁體。

背景技術

等離子體廣泛應用在空間、材料、微電子、環境與能源等領域。螺旋波放電等離子體是一種具有高離化率的高密度等離子體，在等離子體加工，如薄膜沉積、刻蝕，材料表面處理，聚變等離子體、空間等離子體以及基礎等離子體研究等領域得到廣泛的重視。螺旋波是一種在有限直徑、軸向磁化的圓柱形等離子體中傳播的具有哨聲波模式的波，螺旋波等離子裝置通常采用一個或多個電磁線圈用于提供軸向外加磁場。電磁線圈不僅需要龐大的直流電源，而且焦耳熱損失很大，需要配備外圍冷卻設施。這就使得電磁線圈成本高、能耗大、體積(重量)大、對于在外形尺寸、重量以及操控性有嚴格要求的場合并不適用。隨著永磁材料性能的提高，工業化生產的蓬勃發展，人們越來越多地采用永磁材料來產生各種空間分布的磁場。中國專利CN1862718B提出了一種管形對極永磁磁體，產生極性沿圓周方向不變的強磁場；中國專利CN1866700B提出了一種圓筒型永磁磁系，在圓柱形空間產生正弦波形周期性的徑向氣隙磁場。上述管形或圓筒型永磁磁體采用多個具有軸對稱性磁矩的永磁磁環串聯，利用磁環分解后的軸向磁場與徑向磁場的相互迭加使得磁環內部或外部的圓柱空間的磁場強度大幅度提升，從而有效地減小了磁體體積和重量、提升了永磁材料利用率。然而，上述磁路結構的非有效磁場空間，仍存在漏磁，特別是在軸向兩端部、漏磁較大，這不但降低了有效磁場空間的磁場強度和磁場均勻度，而且會對周圍的電磁設備產生干擾和影響。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種低漏磁的永磁螺管磁體。

本發明由2n+3個磁環和導磁性的外殼組成，n>2；2n+3個磁環沿軸向依次疊加，外殼同軸置于2n+3個磁環的外周，組成中空的圓柱體。圓柱體的內部圓柱空間為磁場空間。每個磁環的幾何結構和磁化方向具有軸對稱性。第2號磁環到第2n+2號磁環組成主磁路，磁化方向從第2號磁環到第2n+2號磁環按逆時針變化，從任一軸截面看，相鄰磁環的磁化方向相差360°/2n。端磁環即第1號和第2n+3號磁環，和中磁環即第n+2號磁環的磁化方向均為軸向，且端磁環和中磁環的磁化方向相反；第2號磁環和第2n+2號磁環的磁化方向均為徑向，且磁化方向相反。端磁環、第2號磁環和第2n+2號磁環的軸向長度為其余磁環軸向長度的1/2。端磁環的兩端以及其余磁環的外周面為導磁性外殼。

本發明主磁路利用磁環分解后的軸向磁場與徑向磁場的相互迭加，使得磁環內部圓柱空間的磁場強度大幅度提升，同時大大降低了磁環外周空間的漏磁。端磁塊的充磁方向和中磁塊相反，且兩個端磁塊的磁勢等于中磁塊的磁勢，在降低端部漏磁的同時提高了永磁磁體的利用率；磁環外周為導磁性外殼容納磁環外周的磁力線，進一步將外殼外周5mm處的漏磁降低到100Gs以下。

本發明結構簡單，重量輕、體積小，外周無漏磁。

附圖說明

圖1是本發明具體實施方式的示意圖，圖中1為磁環，2為外殼，3為磁場空間，oo’為軸線；箭頭表示磁環的磁化方向；

圖2是本發明實施例軸截面磁通密度矢量分布；

圖3是發明實施例軸線上的磁場分布；

圖4本發明實施例距磁體外表面5mm的軸向直線路徑上的磁場分布；

圖5是本發明實施例距磁體外表面5mm的徑向直線路徑上的磁場分布。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式進一步說明本發明。

圖1為本發明的具體實施例。

如圖1所示，本發明由9個磁環1，即2n+3＝9個磁環1和導磁性的外殼2組成、n＝3；9個磁環沿軸線oo’依次疊加，外殼2同軸置于9個磁環的外周，組成中空的圓柱體。圓柱體的內部空間3為磁場空間。9個磁環1的幾何結構和磁化方向具有軸對稱性；第2#磁環到第8#磁環組成主磁路，磁化方向從第2#磁環到第8#磁環按逆時針變化。從任一軸截面看，主磁路中相鄰磁環的磁化方向相差60°。端磁環即第1#和第9#磁環，和中磁環即第5#磁環的磁化方向均沿軸線oo’的方向，且第1#和第9#磁環的磁化方向沿oo’向下、第5#磁環的磁化方向沿oo’向上；第2#和第8#磁環的磁化方向均為徑向，且第2#磁環的磁化方向背離軸線oo’、第8#磁環的磁化方向指向軸線oo’。第1#和第9#磁環、第2號和第8號磁環的軸向長度為其余5個磁環軸向長度的1/2。第1#和第9#磁環軸向兩端以及其余7個磁環的外周面為導磁性的外殼2。