磁体阵列的一步处理制造技术

本公开提供“磁体阵列的一步处理”。一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；以及操作所述炉以使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。一种磁性阵列组件包括炉；以及组件，所述组件包括(i)块状磁性材料环，所述块状磁性材料环具有晶粒，和(ii)磁化阵列环，所述磁化阵列环与所述块状磁性材料环同心，并且具有限定用于使所述晶粒在来自所述炉的热量存在下在其生长期间取向的方向的磁场。

【技术实现步骤摘要】
磁体阵列的一步处理
本公开涉及与永磁体且更具体地磁性阵列有关的结构，以及永磁体且更具体地磁性阵列的制造。
技术介绍
永磁体在能量转换装置中的重要性日益增加。尽管努力在常规上集中于对稀有和关键材料依赖性较少的高性能永磁体，但是一些研究和开发也集中于改进磁路以更有效地使用磁体。常规地，将具有高磁导率的材料(诸如电工钢)与永磁体材料组合以调节磁通量的量值和分布。或者，例如可以通过改变永磁体的形状、大小或布置来修改磁场及其分布。通过布置具有不同形状和磁化取向的永磁体片，可以产生具有不同量值和取向的磁场。这种类型的常见应用是Halbach阵列。尽管Halbach阵列常规上被设计用于带电粒子束导向器，但是它们也可用于其他应用，诸如电机。对于电机，可以在不使用电工钢的情况下使用Halbach阵列产生强磁场，这使得所得的机器更轻且更高效。此外，Halbach阵列产生的磁场更呈正弦波状，从而产生具有减小的转矩脉动的受控结构。除Halbach阵列外，还有其他常规磁体阵列，所述其他常规磁体阵列可独立地用于产生强磁场，或可与其他用于磁性装置的设计组合，从而提供更好的性能或更大的设计灵活性。尽管常规的永磁体阵列有所进步，但是由于期望的磁通分布需要磁化方向在阵列的不同部分中逐渐变化，因此这些设计的制造仍然具有挑战性，或者是昂贵的，或者两者兼而有之。常规的块状永磁体是以单向取向制备的。磁体阵列是通过将磁体切成通常具有不规则形状的较小块，然后将所述切成的块组装成期望的阵列而制成的。用于布置的复杂处理步骤以及由于切割而造成的材料浪费可能增加使用此类阵列的成本和复杂性。
技术实现思路
根据至少一个实施例，一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；以及操作所述炉以使块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。根据一个或多个实施例，磁化阵列环可定位于块状磁性材料环的径向内侧。在至少一个实施例中，所述方法还可包括将第二磁化阵列环定位在块状磁性材料环的径向外侧以形成组件，使得所述第二磁化阵列环与磁化阵列环协作以调整方向。在某些实施例中，第二磁化阵列环可增加块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。在某些实施例中，磁化阵列环中的至少一个可为永磁体材料。在一些实施例中，磁化阵列环中的一个可为软磁性材料。在一个或多个实施例中，所述方法还可包括由MnBi合金材料形成块状磁性材料环。在一些实施例中，块状磁性材料还可包含Ti、Zr、Nb或Ta或它们的组合。根据至少一个实施例，一种形成退火磁体的方法包括将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；将所述组件放入炉中；在第一温度下操作所述炉达第一持续时间以开始使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长；以及在大于所述第一温度的第二温度下操作所述炉达第二持续时间以继续使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。根据一个或多个实施例，磁化阵列环可定位于块状磁性材料环的径向内侧。此外，在至少一个实施例中，所述方法还可包括将第二磁化阵列环定位在块状磁性材料环的径向外侧以形成组件，使得所述第二磁化阵列环与磁化阵列环协作以调整方向。在某些实施例中，第二磁化阵列环可增加块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。根据至少一个实施例，一种磁性阵列组件包括炉；以及组件，所述组件设置在所述炉内，所述组件包括(i)块状磁性材料环，所述块状磁性材料环具有晶粒，和(ii)磁化阵列环，所述磁化阵列环与所述块状磁性材料环同心，并且具有限定用于使所述晶粒在来自所述炉的热量存在下在其生长期间取向的方向的磁场。根据一个或多个实施例，磁化阵列环可定位于块状磁性材料环的径向内侧。在至少一个实施例中，所述组件可包括第二磁化阵列环，所述第二磁化阵列环定位为与所述块状磁性材料环同心并且在所述块状磁性材料环的径向外侧，所述第二磁化阵列环与所述磁化阵列环协作以调整方向并增加所述块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。在某些实施例中，所述磁化阵列环、所述第二磁化阵列环或两者可具有周向变化的径向厚度或高度以调整方向。在一个或多个实施例中，所述磁化阵列环中的至少一个可为永磁体材料。此外，在一些实施例中，所述磁化阵列环中的一个可为软磁性材料。在至少一个实施例中，所述块状磁性材料可为MnBi。根据一个或多个实施例，所述块状磁性材料可包含Ti、Zr、Nb或Ta或它们的组合。附图说明图1是根据实施例的磁化组件的示意图；图2是根据另一个实施例的磁化组件的示意图；图3是示出由图1和图2的磁化阵列产生的磁通密度的曲线图；图4是示出在均匀磁场中退火的磁体的退磁曲线的曲线图；图5是示出根据实施例处于一阶段和两阶段磁场退火下的磁体的磁滞回线的曲线图；并且图6A-图6C是磁化阵列的示意图和示出各种实施例的相应磁通密度的曲线图。具体实施方式根据需要，本文公开了本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅仅是可以各种和替代形式体现的本专利技术的示例。附图未必按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。此外，除非另有明确指示之处，否则在描述本公开的更广范围时，本公开中的所有数值量应理解为由字词“约”修饰。在所陈述的数值极限内的实践通常是优选的。另外，除非明确相反地说明，否则针对给定目的关于本公开的适当或优选的对一组或一类材料的描述暗示该组或类的任何两个或更多个成员的混合物可同等地适当或优选。除非在任何示例中或在另外明确指示的情况下，否则本说明书中指示反应和/或使用的材料量或条件的所有数值量应理解为用字词“约”修饰，以描述本专利技术最广泛的范围。在所陈述的数值极限内的实践通常是优选的。同样，除非明确陈述为相反：否则百分比、“份数”和比率值均以权重计；针对给定目的关于本专利技术的适当或优选的对一组或一类材料的描述暗示该组或类的成员中的任何两个或更多个的混合物同等地适当或优选；用化学术语对成分的描述是指添加到说明书中指定的任何组合时的成分，并且不一定排除一旦混合后混合物的成分之间的化学相互作用；首字母缩写词或其他缩写词的第一定义适用于本文中具有相同缩写词的所有后续使用，并且进行必要的修改而适用于最初定义的缩写词的常规语法变体；并且，除非明确陈述为相反，否则通过与之前或之后针对同一性质所提及的相同技术来确定性质的度量。还应理解，本专利技术不限于下文所述的具体实施例和方法，因为具体部件和/或条件当然可变化。此外，本文所使用的术语仅用于描述本专利技术的特定实施例的目的，而并不意图以任何方式进行限制。还必须注意，除非上下文另外明确指明，否则如说明书和所附权利要求中所使用，单数形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成退火磁体的方法，所述方法包括：/n将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；/n将所述组件放入炉中；以及/n操作所述炉以使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。/n

【技术特征摘要】
20190517 US 16/414,8621.一种形成退火磁体的方法，所述方法包括：
将磁化阵列环与块状磁性材料环同心地定位以形成组件，所述磁化阵列环具有限定用于使所述块状磁性材料环的晶粒取向的方向的磁场；
将所述组件放入炉中；以及
操作所述炉以使所述块状磁性材料环退火并使所述晶粒在所述方向上生长。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述磁化阵列环定位于所述块状磁性材料环的径向内侧。


3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括将第二磁化阵列环定位在所述块状磁性材料环的径向外侧以形成所述组件。


4.如权利要求3所述的方法，其中所述第二磁化阵列环具有第二磁场，所述第二磁场用于调节所述方向和增大所述块状磁性材料环的选择性部分处的磁通密度，以改变晶粒排列。


5.如权利要求3所述的方法，其中所述磁化阵列环中的至少一个是永磁体材料。


6.如权利要求5所述的方法，其中所述磁化阵列环中的一个是软磁性材料。


7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括由MnBi合金材料形成所述块状磁性材料环。


8.如权利要求7所述的方法，其中所述块状磁性材料还包含Ti、Zr、Nb或Ta或它们的组合。

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·W·德格纳，李万锋，弗朗哥·伦纳迪，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US