[发明专利]一种Halbach结构永磁体的安装方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到永磁体的装配领域，特指一种适用于直线型强永磁Halbach结构体的组装方法。

背景技术

电磁场是能量转换与信息传递的重要基础，与其相关的永磁材料成为了现代科学技术的重要物质基础。永磁材料在计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯技术、交通运输技术、家电技术等领域具有广泛应用，而稀土永磁体可以获得很高的剩磁和磁能积，正在逐步成为永磁材料的主体产品。

1985年，美国Halbach教授认为永磁体相比电磁铁和超导磁体，可以提供更大的磁场，并设计了一种永磁体的排列结构，来充分利用永磁体的磁场。这种结构后来称为Halbach结构，在医疗设备、粒子加速器、永磁电机等方面获得广泛应用。

基于钕铁硼永磁体组成的Halbach结构体，可以产生足够的磁场，可用于实现磁浮列车的电动悬浮和牵引。目前，美国通用原子能公司（GA）的城市磁悬浮系统采用了永磁Halbach结构体来进行悬浮和牵引，美国的Magplane也采用了Halbach结构技术来进行悬浮和牵引。

Halbach结构体是一种阵列式的永久磁体，由磁化方向按一定规律变化的单元磁块拼装而成。在完整的直线型Halbach结构体中，往往有多个周期，例如图1给出的某磁浮列车设计的电机，为了达到所需的牵引加速度，所需的永磁结构的大小为400X2000mm，有5个周期。若将5个周期进行整体安装，安装的难度很大，模块性、可维护性不强，因此划分为单周期，然后进行组装更为合适。

在单周期Halbach结构中，永磁块必须先充磁后组装，而该结构中的有些永磁块之间的磁场是相互排斥的，钕铁硼的磁场本身就很强，如果永磁块之间的距离很小，其排斥力就很大，这将给组装工作带来较大困难，容易造成永磁块损坏或人员危险。在有些设计中，为了组装方便，永磁块之间保留有一定的间隙，但这会大大降低整体结构的性能。

在单周期Halbach结构体中，相邻的永磁块之间存在较强的作用力。由于拼装之后，长度尺寸不能改变，如果相邻永磁块之间有间隙，就会存在漏磁通，因此要寻求一定的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、安装稳定可靠、可维护性强、适合批量生产的Halbach结构永磁体的安装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种Halbach结构永磁体的安装方法，是在一个单周期的Halbach结构体中，选择所产生磁场对应正弦磁场过零点的两个永磁块，分别取上述两个永磁块的半极作为整个结构体端点。

作为本发明的进一步改进：

在拼装单周期的Halbach结构体时，首先在所有永磁块的中间开通孔，然后将一根固定销轴穿过通孔并将所有永磁块串联在一起。

在串联的永磁块中，相互排斥的相邻永磁块之间通过锁紧螺母进行限位，所述锁紧螺母装设于固定销轴上。

与锁紧螺母对应的永磁块上开设有凹形沉孔，所述锁紧螺母位于所述凹形沉孔中。

将单周期的Halbach结构体装入一安装盒中，所述安装盒由侧板、底板、左端板、右端板拼接而成。

所述底板为不锈钢材料制成，所述左端板和右端板为导磁材料制成。

所述左端板和右端板上开设有供固定销轴穿过的凹形孔，所述固定销轴于左端板或右端板处通过卡簧固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明Halbach结构永磁体的安装方法，将Halbach结构永磁体以单周期为模块进行串联组装，在划分Halbach结构单周期时，取对应正弦磁场过零点的永磁块作端部永磁块，同时为了适合多周期拼装，尽量减少漏磁，端部各由半块永磁组成，因此其具有组装难度降低、可维护性强、适合批量生产、不需要辅助部件等优点。

2、本发明Halbach结构永磁体的安装方法，永磁块之间无缝串联拼装，结构得以优化改善，可以最大限度减少漏磁通，提高永久磁铁的效率。

3、本发明Halbach结构永磁体的安装方法，将永磁块通过中间销轴串联后放置于安装盒中进行固定，可靠性更好；且永磁块的有效工作面直接裸露，尽量减少工作面之间的间隙。

4、本发明Halbach结构永磁体的安装方法，串联后的单周期Halbach结构体外形尺寸较小，便于进行多种阵列式排布。

附图说明

图1是在具体实例中牵引电机永磁块的布置示意图。

图2是本发明单周期Halbach结构体中磁场分布示意图。