环形永磁体的拼装装置和拼装方法

1.本发明涉及永磁体技术领域，特别是一种环形永磁体的拼装装置和拼装方法。


背景技术：

2.现有的永磁体工业应用过程中，不可避免的需要使用环形永磁体。由于环形永磁体中间带孔，对其进行充磁较为困难，若采用先充磁后开孔的方法，充磁之后加工难度大；若先加工后充磁，充磁之后，很难与原要求的充磁方向一致，且充磁成本很高，尤其是径向磁环，其难度更高，成本更大。对于大型环形永磁体来说，其加工难度和成本也更高。
3.目前市场上暂时没有大型径向磁环，轴向磁环虽然有，但其售价高于同等尺寸的扇形永磁体的三倍以上。现有的磁环拼装技术中，未考虑安装过程中单个扇形永磁体之间的排斥力，其实际实现较为困难，在实际安装过程中，需要特殊的装置克服扇形永磁体之间的排斥力；现有的方法仅考虑将扇形永磁体在特殊装置中拼装成环形永磁体，并未提出如何拆卸其安装装置，不能对安装装置实现循环利用，效率低下；现有的环形磁体因为其无法拆下安装装置，目前只发现其应用于离子推力器技术领域。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种环形永磁体的拼装装置和拼装方法，可以克服扇形永磁体之间的排斥力，可以循环重复利用，可以用于各类环境的安装和使用，大大降低了充磁难度。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种环形永磁体的拼装装置，包括顶板和支座，所述顶板和所述支座可拆卸式固定连接，所述顶板和所述支座之间设有磁钢安装结构，所述磁钢安装结构能够相对于所述支座转动，所述磁钢安装结构内设有环形的磁钢安装槽，所述磁钢安装槽用于放置扇形永磁体，所述顶板和所述磁钢安装槽共同限制所述扇形永磁体沿所述磁钢安装结构轴向运动，所述顶板开设有顶板磁钢槽，所述顶板磁钢槽用于放入扇形永磁体，所述顶板磁钢槽可拆卸式固定连接顶板盖板，所述顶板盖板用于限制所述扇形永磁体沿所述磁钢安装结构轴向运动。
7.本发明所述的环形永磁体的拼装装置，各个部件之间采用可拆卸式连接方式，环形永磁体拼装完成后可拆下拼装装置，从而不限制环形永磁体的应用领域，扩大了环形永磁体的应用范围，且拼装装置能够重复利用，更加绿色环保。本发明通过设置环形的磁钢安装槽和顶板，能够限制扇形永磁体沿磁钢安装结构轴向运动，从而克服扇形永磁体之间的排斥力，减小拼装难度，拼装完成后，环形永磁体的整体性好，可用于各类环境的安装和使用，大大降低了充磁难度，尤其是径向充磁和45
°
充磁等方向。
8.作为本发明的优选方案，所述磁钢安装结构通过转动连接件与所述顶板或所述支座转动连接。
9.作为本发明的优选方案，所述磁钢安装结构包括底板、内壁和外壁，所述底板、所
述内壁和所述外壁共同围成所述磁钢安装槽，所述内壁、所述外壁分别与所述底板可拆卸式固定连接。
10.作为本发明的优选方案，所述底板上设置地板槽，所述地板槽上设置内侧环和/或外侧环，所述内侧环紧贴所述内壁外缘设置，所述外侧环紧贴所述外壁内缘设置。设置地板槽用于定位内侧环和/或外侧环，内侧环用来确定最终磁环的内径并限制扇形永磁体的内径；此外，内侧环与扇形永磁体通过粘结剂粘贴在一起，使得磁环不会散开；外侧环用来确定最终磁环的外径并限制扇形永磁体的外径；此外，外侧环与扇形永磁体通过粘结剂粘贴在一起，使得磁环不会散开。
11.作为本发明的优选方案，所述顶板的外径大于所述磁钢安装槽的外径，所述顶板开设有多个顶板涂胶槽，所述顶板涂胶槽与所述磁钢安装槽相连通，所述顶板磁钢槽为扇形槽，所述顶板磁钢槽的外径大于所述磁钢安装槽的外径，所述顶板磁钢槽的内径小于所述磁钢安装槽的内径。此时对扇形永磁体的轴向限位较好，能更好地克服扇形永磁体之间的排斥力。
12.作为本发明的优选方案，所述顶板的外径小于所述磁钢安装槽的外径，且所述顶板的外径大于所述磁钢安装槽的内径，所述顶板磁钢槽为扇形槽，所述顶板磁钢槽的外径大于所述磁钢安装槽的内径，所述顶板磁钢槽的内径小于所述磁钢安装槽的内径。此时结构较为简单，拼装较为方便。
13.本发明还公开了一种环形永磁体的拼装方法，采用任一所述的环形永磁体的拼装装置，包括以下步骤：
14.步骤一：固定所述支座，将所述磁钢安装结构安装在所述支座上，使得所述磁钢安装结构能够相对于所述支座转动；
15.步骤二：在所述支座上方固定连接所述顶板；
16.步骤三：通过所述顶板磁钢槽将1块所述扇形永磁体放入所述磁钢安装槽内；
17.步骤四：转动所述磁钢安装结构，使得所述顶板约束已放入的所述扇形永磁体沿所述磁钢安装结构轴向运动；
18.步骤五：通过所述顶板磁钢槽继续放入其余所述扇形永磁体，每放入一块所述扇形永磁体重复一次所述步骤四；
19.步骤六：当放入最后一块所述扇形永磁体后，在所述顶板磁钢槽上方固定连接所述顶板盖板；
20.步骤七：对所述扇形永磁体进行涂胶粘结。
21.本发明所述的环形永磁体的拼装方法，拼装方法简单，拼装精度较高，且能够实现拼装装置重复利用。
22.作为本发明的优选方案，所述步骤一中，首先拼装所述磁钢安装结构再将所述磁钢安装结构安装在所述支座上，具体包括：将所述底板、所述内壁和所述外壁拼装形成所述磁钢安装槽，再将所述地板槽、所述内侧环和所述外侧环放入所述磁钢安装槽内，最后通过转动连接件将所述磁钢安装结构与所述支座转动连接；
23.所述步骤七中，通过所述顶板涂胶槽，在所述扇形永磁体之间、所述扇形永磁体与所述内侧环之间、所述扇形永磁体和所述外侧环之间涂抹粘结剂，使其粘结在一起。
24.具体拼装时，可根据实际需求，设置内侧环、外侧环、地板槽中的一个或者多个，也
可以一个都不加装。
25.作为本发明的优选方案，所述步骤五中，当放入的所述扇形永磁体的数量大于一半时，通过外扩装置撑大所述顶板磁钢槽正下方相邻2块所述扇形永磁体的间隙，并通过所述间隙继续放入1块所述扇形永磁体。
26.作为本发明的优选方案，还包括步骤八：当所述扇形永磁体粘结完成后，拆除所述顶板，采用顶推装置将所述扇形永磁体组成的环形永磁体顶推出所述磁钢安装槽；或者将所述磁钢安装结构的部件拆除，再拿出所述扇形永磁体组成的环形永磁体。
27.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
28.1、本发明所述的环形永磁体的拼装装置，各个部件之间采用可拆卸式连接方式，环形永磁体拼装完成后可拆下拼装装置，从而不限制环形永磁体的应用领域，扩大了环形永磁体的应用范围，且拼装装置能够重复利用，更加绿色环保。
29.2、本发明通过设置环形的磁钢安装槽和顶板，能够限制扇形永磁体沿磁钢安装结构轴向运动，从而克服扇形永磁体之间的排斥力，减小拼装难度，拼装完成后，环形永磁体的整体性好，可用于各类环境的安装和使用，大大降低了充磁难度，尤其是径向充磁和45
°
充磁等方向。
30.3、本发明所述的环形永磁体的拼装方法，拼装方法简单，拼装精度较高，且能够实现拼装装置重复利用。
31.4、本发明不受环形永磁体尺寸的限制，只受到扇形永磁体尺寸的限制，这就大大扩展了最终环形永磁体的尺寸范围，也就是可以在现有的技术基础上，将环形永磁体内外直径和高度做的更大。
附图说明
32.图1是径向充磁时单个扇形永磁体的正视图。
33.图2是径向充磁时单个扇形永磁体的的三维结构示意图。
34.图3是拼装形成的环形永磁体的三维结构示意图。
35.图4是径向充磁时拼装形成的环形永磁体的俯视图。
36.图5是轴向充磁时单个扇形永磁体的正视图。
37.图6是轴向充磁时单个扇形永磁体的三维结构示意图。
38.图7是轴向充磁时拼装形成的环形永磁体的正视图。
39.图8是实施例1所述的拼装装置的三维结构示意图(隐藏顶板盖板)。
40.图9是实施例1所述的顶板盖板的三维结构示意图。
41.图10是实施例2所述的拼装装置的三维结构示意图。
42.图标：0-扇形永磁体，1-顶板，11-顶板磁钢槽，12-顶板盖板，13-顶板涂胶槽，2-支座，3-磁钢安装结构，31-磁钢安装槽，32-底板，33-内壁，34-外壁，35-地板槽，36-内侧环，37-外侧环，4-转动连接件，5-连接杆，6-螺栓。
具体实施方式
43.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.以折代曲，采用多块平行充磁的扇形永磁体0拼装成磁环；若充磁方向为轴向，其磁场分布与对整个磁环直接充磁完全一致；若充磁方向为径向或者其他方向(如45
°
)，其磁场分布与直接对磁环充磁非常接近，不影响其使用功能。单个扇形和拼装完成后的环形径向充磁和轴向充磁的永磁体如图1-图7所示。
46.本发明提供的所有拼装装置和拼装方法均适用于环形径向充磁和轴向充磁的永磁体。
47.实施例1
48.如图8-图9所示，一种环形永磁体的拼装装置，包括顶板1、支座2和磁钢安装结构3。支座2用于将整个工装固定在拼装架或者拼装平台上，顶板1用于约束扇形永磁体0沿着中轴线方向远离支座方向运动，且与支座2之间存在固定约束。顶板1和支座2可拆卸式固定连接，在本实施例中，顶板1通过若干个连接杆5与支座2固定连接。磁钢安装结构3转动连接于顶板1、支座2之间，磁钢安装结构3能够相对于支座2转动，在本实施例中，磁钢安装结构3通过转动连接件4与支座2转动连接，磁钢安装结构3相对于支座2不能发生平动，只能绕着支座2中轴线转动。
49.磁钢安装结构3包括底板32、内壁33和外壁34，底板32、内壁33和外壁34共同围成环形的磁钢安装槽31，内壁33、外壁34分别与底板32可拆卸式固定连接。在本实施例中，内壁33通过若干个螺栓6与底板32固定连接，外壁34通过键槽与底板32固定连接。
50.磁钢安装槽31用于放置扇形永磁体0，在本实施例中，顶板1覆盖磁钢安装槽31的顶面，即顶板1的外径大于磁钢安装槽31的外径。从而顶板1和磁钢安装槽31共同限制扇形永磁体0沿磁钢安装结构3轴向运动，克服扇形永磁体0之间的排斥力。
51.顶板1开设有顶板磁钢槽11，顶板磁钢槽11用于放入扇形永磁体0，顶板磁钢槽11可拆卸式固定连接顶板盖板12，顶板盖板12用于限制扇形永磁体0沿磁钢安装结构3轴向运动，在本实施例中，顶板盖板12通过螺栓与顶板1上的两个圆形螺孔进行连接。顶板1开设有多个顶板涂胶槽13，顶板涂胶槽13与磁钢安装槽31相连通。
52.作为优选的技术方案，底板32上设置地板槽35，地板槽35上设置内侧环36和外侧环37，内侧环36紧贴内壁33外缘设置，外侧环37紧贴外壁34内缘设置。地板槽35能够沿磁钢安装结构3中轴线远离支座2轴向运动，也能够绕磁钢安装结构3中轴线转动，地板槽35用于放置扇形永磁体0、内侧环36和外侧环37，确保扇形永磁体0、内侧环36和外侧环37定位准确。
53.本实施例中，顶板1、支座2、磁钢安装结构3的中轴线都在同一直线上，连接杆5、螺栓6沿着支座2的中轴线环向均匀分布。
54.实施例2
55.一种环形永磁体的拼装方法，采用实施例1所述的一种环形永磁体的拼装装置，包括以下步骤：
56.步骤一：将支座2固定在表面平整的工作台上，一般为可拆卸的螺栓固定；
57.步骤二：依次安装转动连接件4、内壁33、底板32和外壁34；
58.步骤三：在底板32、内壁33和外壁34围成的磁钢安装槽31内，依次安装地板槽35、
内侧环36和外侧环37，完成磁钢安装结构3的拼装；
59.步骤四：盖上顶板1，通过连接杆5将顶板1与支座2固定在一起；
60.步骤五：通过顶板磁钢槽11将1块扇形永磁体0放入磁钢安装槽31内；
61.步骤六：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，转动磁钢安装结构3，使得扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动被顶板1约束；
62.步骤七：通过顶板磁钢槽11继续将下1块扇形永磁体0放入磁钢安装槽31内；
63.步骤八：重复步骤六至步骤七，直至完成放入第n/2块扇形永磁体0，其中n为拼装形成环形永磁体所需的扇形永磁体0的块数；
64.步骤九：在顶板磁钢槽11正下方的磁钢安装槽31处用金属板在相邻2块扇形永磁体0之间撑开一个较大的空间，使得其能够容下1块扇形永磁体0；
65.步骤十：通过顶板磁钢槽11继续将下1块扇形永磁体0放入磁钢安装槽31内；
66.步骤十一：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，转动磁钢安装结构3，使得扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动被顶板1约束；
67.步骤十二：重复步骤九至步骤十一，直至放入第n-1块扇形永磁体0；
68.步骤十三：在顶板磁钢槽11正下方的磁钢安装槽31用金属板在相邻2块扇形永磁体0之间撑开一个较大的空间，使得其能够容下1块扇形永磁体0，并将这个空间旋转到在顶板磁钢槽11的中间；
69.步骤十四：在顶板磁钢槽11处的两端，用夹持装置将扇形永磁体0与底板32固定在一起；
70.步骤十五：采用约束装置固定第n块扇形永磁体0，并将其放入顶板磁钢槽11；
71.步骤十六：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，并去掉第n块扇形永磁体的约束装置；
72.步骤十七：通过螺栓将顶板盖板12与顶板1固定在一起，完成磁环拼装；
73.步骤十八：通过顶板涂胶槽13，在扇形永磁体0之间、扇形永磁体0与内侧环36之间、扇形永磁体0和外侧环37之间涂抹粘结剂，使其完全粘结在一起；
74.若粘结剂粘结速度较慢，可在完成涂抹粘结剂之后，将整个工装连同磁环一同放入烤箱，加热从而加速粘结剂的凝固；
75.步骤十九：粘结完成后，拆除顶板1；
76.步骤二十：用顶推装置将扇形永磁体0、内侧环36、外侧环37和粘结剂组成的环形永磁体连同地板槽35一起顶推出磁钢安装槽31；也可以逐步依次拆除外壁34、底板32，随后取下环形永磁体；
77.步骤二十一：装配完成，开始装配下一个磁环，并进入下一个循环。
78.若觉得仅有内侧环36、外侧环37不足以保证环形永磁体的整体性，还可以在环形永磁体上表面或者下表面增加一个环形金属片，与环形永磁体粘结在一起，也可以两侧同时增加；
79.若觉得只有内侧环36、外侧环37中的一个就能满足环形永磁体整体性和使用要求，也可以只设置一个内侧环36或者一个外侧环37；若觉得无需内侧环36、外侧环37即可满
足整体性和使用要求，也可不设置内侧环36、外侧环37。
80.实施例3
81.如图10所示，一种环形永磁体的拼装装置，包括顶板1、支座2和磁钢安装结构3。支座2用于将整个工装固定在拼装架或者拼装平台上，顶板1用于约束扇形永磁体0沿着中轴线方向远离支座方向运动，且与支座2之间存在固定约束。顶板1和支座2可拆卸式固定连接。磁钢安装结构3转动连接于顶板1、支座2之间，磁钢安装结构3能够相对于支座2转动，在本实施例中，磁钢安装结构3通过转动连接件4(旋转轴)与支座2转动连接，磁钢安装结构3相对于支座2不能发生平动，只能绕着支座2中轴线转动。
82.顶板1的外径小于磁钢安装槽31的外径，顶板1的外径大于磁钢安装槽31的内径，顶板1开设有顶板磁钢槽11，并设置有用于盖住顶板磁钢槽11的顶板盖板12，顶板盖板12与顶板1可拆卸式固定连接，例如螺栓连接。
83.磁钢安装结构3包括底板32、内壁33和外壁34，底板32、内壁33和外壁34共同围成环形的磁钢安装槽31，底板32、内壁33、外壁34分别与底板32可拆卸式固定连接，例如通过螺杆进行连接。底板32还能限制扇形永磁体0，使得扇形永磁体0只能绕中轴线转动或者沿着中轴线方向的水平向上(远离支座2方向)运动。内壁33、外壁34用于确定磁环的高度、内径和外径。
84.实施例4
85.一种环形永磁体的拼装方法，采用实施例3所述的一种环形永磁体的拼装装置，包括以下步骤：
86.步骤一：将支座2固定在表面平整的工作台上，一般为可拆卸的螺栓固定；
87.步骤二：依次安装转动连接件4、内壁33、底板32和外壁34，完成磁钢安装结构3的拼装；
88.步骤三：盖上顶板1，通过螺杆将顶板1与支座2固定在一起；
89.步骤五：通过顶板磁钢槽11将1块扇形永磁体0放入内壁33、底板32和外壁34围成的磁钢安装槽31内；
90.步骤六：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，转动磁钢安装结构3，使得扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动被顶板1约束；
91.步骤七：通过顶板磁钢槽11继续将下1块扇形永磁体0放入磁钢安装槽31内；
92.步骤八：重复步骤六至步骤七，直至完成放入第n/2块扇形永磁体0，其中n为拼装形成环形永磁体所需的扇形永磁体0的块数；
93.步骤九：在顶板磁钢槽11正下方的磁钢安装槽31处用金属板在相邻2块扇形永磁体0之间撑开一个较大的空间，使得其能够容下1块扇形永磁体0；
94.步骤十：通过顶板磁钢槽11继续将下1块扇形永磁体0放入磁钢安装槽31内；
95.步骤十一：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，转动磁钢安装结构3，使得扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动被顶板1约束；
96.步骤十二：重复步骤九至步骤十一，直至放入第n-1块扇形永磁体0；
97.步骤十三：在顶板磁钢槽11正下方的磁钢安装槽31处用金属板在相邻2块扇形永
磁体0之间撑开一个较大的空间，使得其能够容下1块扇形永磁体0，并将这个空间旋转到在顶板磁钢槽11的中间；
98.步骤十四：在顶板磁钢槽11处的两端，用夹持装置将扇形永磁体0与底板32固定在一起；
99.步骤十五：采用约束装置固定第n块扇形永磁体0，并将其放入顶板磁钢槽11；
100.步骤十六：用手或者压力装置约束扇形永磁体0沿着中轴线方向的水平向上(远离支座方向)运动，并去掉第n块扇形永磁体的约束装置；
101.步骤十七：通过螺栓将顶板盖板12与顶板1固定在一起，完成磁环拼装；
102.步骤十八：在磁环上表面，对环形永磁体涂抹粘结剂，使扇形永磁体0完全粘结在一起；
103.若粘结剂粘结速度较慢，可在完成涂抹粘结剂之后，将整个工装连同磁环一同放入烤箱，加热从而加速粘结剂的凝固；
104.步骤十九：粘结完成后，拆除顶板1；
105.步骤二十：用顶推装置将扇形永磁体0和粘结剂组成的环形永磁体一起顶推出磁钢安装槽31；也可以逐步依次拆除外壁34、底板32，随后取下环形永磁体；
106.步骤二十一：装配完成，开始装配下一个磁环，并进入下一个循环。
107.若觉得仅有粘结剂不足以保证环形永磁体的整体性，还可以在环形永磁体上表面或者下表面增加一个环形金属片，与环形永磁体粘结在一起，也可以两侧同时增加；或者环形永磁体的内侧和/或外侧增加内外环(类似实施例1的方法)，使得其与环形永磁体粘结在一起。
108.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。