永磁体组件制造技术

公开了一种永磁体组件，其适于提供跨过弧形间隙的磁场。这种永磁体组件例如可被用来为环形区域提供时变磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及磁体，并且更具体地讲，涉及适于为环形区域提供时变磁场的永磁体组件。
技术介绍
永磁体已经被使用很长时间并且用于多种目的。然而，永磁体的新的应用不断要求开发复杂的永磁体组件。尤其在磁致热材料(magnetocaloric material)的应用领域中，特别关注的是可产生跨过一间隙的高幅度磁场密度的永磁体组件。从铁磁状态接近转变到顺磁状态的磁致热材料将在磁化时加热而在去磁时冷却。将时变磁场作用在磁致热材料上的装置可例如被用来在磁制冷机中提供加热或冷却。产生跨过一间隙的磁场密度的磁体组件可被用来通过将磁致热材料运动进和运动出所述间隙而将时变磁场施加在所述磁致热材料上。例如，可通过以下方式来实现这点，即相对于静止的磁体组件来运动磁致热材料，或者相对于静止的磁致热材料来运动磁体组件。磁致热材料相对于磁体组件的运动可通过旋转或平移运动方式来实现。一种方法是将磁致热材料布置在静止的环形(圆环形)结构中，并且然后绕该圆环转动永磁体组件。另一种方法是将磁致热材料布置在由静止的永磁体组件部分地包围的环形结构中，并且然后转动包含所述磁致热材料的环形结构。因而，尤其适于为环形区域提供时变磁场的永磁体组件非常适合包括但不限于磁致冷的应用。
技术实现思路
根据本专利技术的永磁体组件利用一个或多个永磁体块以及一个或多个磁通回流段以形成一种永磁体组件，其尤其适于为环形区域提供时变磁场。所述永磁体组件可包括一个或多个磁极片，然而这并非是必须的。所述环形区域可具有矩形横截面，然而这并非是必须的。例如，根据本专利技术的永磁体组件可被用于旋转床式或旋转磁体式磁制冷装置。根据本专利技术的永磁体组件的优选实施例包括弧形磁通回流段、以及上侧和下侧弧形永磁体段，其中所述弧形磁通回流部分由透磁材料形成，并具有C形横截面，其带有形成开口的两个端部，所述上侧和下侧弧形永磁体段操作性地连接至所述磁通回流段的C部分的对应端部，其中在所述上侧弧形永磁体段的S极端部与所述下侧弧形永磁体段的N极端部之间形成弧形间隙。根据本专利技术的永磁体组件的磁通回流段可安置在所述组件的内部，在这种情况下，所述磁通回流段的开口从所述组件的中心轴线面向外。可选地，磁通回流段以从所述组件的中心轴线向外的一半径安置在所述组件的外侧，在这种情况下，所述磁通回流段的开口向内面对朝向所述组件的中心轴线。根据本专利技术的可选永磁体组件包括上侧磁通回流段以及下侧磁通回流段，其中所述上侧磁通回流段由透磁材料形成而第一弧形上侧永磁体段位于一个端部，并且第二弧形上侧永磁体段位于另一个端部，所述下侧磁通回流段由透磁材料形成而第一弧形下侧永磁体段位于一个端部，并且第二弧形下侧永磁体段位于另一个端部，其中，在上侧和下侧磁通回流段的对应端部处的各永磁体段之间形成两个弧形间隙。根据本专利技术的另一永磁体组件包括中央永磁体段以及由透磁材料形成的上侧和下侧磁极片，所述磁极片包括具有磁极面的弧形侧面磁极片部分，其中所述磁极面在所述中央永磁体段的侧部包围两个弧形间隙。根据本专利技术的永磁体组件的一个不同实施例包括上侧磁通回流段、下侧磁通回流段以及位于所述上侧与下侧磁通回流段之间的中央磁通回流段，所述上侧磁通回流段由透磁材料形成而第一弧形上侧永磁体段位于一个端部，并且第二弧形上侧永磁体段位于另一个端部，所述下侧磁通回流段由透磁材料形成而第一弧形下侧永磁体段位于一个端部，并且第二弧形下侧永磁体段位于另一个端部，其中，在上侧和下侧磁通回流段的对应端部处的各永磁体段之间形成两个弧形间隙。各种结构可用于根据本专利技术的装置中。例如，在此实施例中所说明的永磁体段可包括单一永磁体，或者这些永磁体段可包括一个或多个复合永磁体以及一个或多个透磁材料的段以形成磁性阵列结构。尽管示意性实施例可说明作为整体式结构所形成的磁极片或者磁通回流段，但是这些结构可包括操作性地连接在一起的独立段。类似地，永磁体段、磁极片或磁通回流段的相关尺寸、形状以及位置可对于特定应用进行优化。根据本专利技术的磁体组件可为环形区域提供时变磁场。这种环形区域的特定形状和结构可尤其适合用于旋转床式或旋转磁体式磁制冷机。这种磁体组件可允许不断触及承受时变磁场密度的环形区域，并且这可使得磁制冷机的部件例如磁致热材料以及热交换器流体管件是静止的并安置在环形区域中。可选地，磁体组件可以是静止的，并且磁制冷机的部件例如磁致热材料以及热交换器流体管件在所述环形区域中旋转。根据本专利技术的磁体组件可具有相对低的操作费用，例如通过最小化所需的空间并且通过最小化任何移动部件的质量来实现。这种磁体组件还可具有相对低的生产费用，例如通过减少需要精机加工的永磁体。这种磁体组件的每个永磁体部分可以是弧形的并带有矩形横截面或者形状上大体为矩形，在每种情况中，采用正交磁化矢量以最小化生产费用。这种几何形状可尤其适合于电流挤压(current pressing)方法生产热压结的NdFeB磁体，并且相对少的磁体匹配表面的数目可减少有可能需要的精研磨操作的次数。使用在根据本专利技术的磁体组件中的精机加工的结构，例如包围强磁场处的间隙的磁极片，可具有受益于紧公差的表面以允许这些表面与磁制冷机的其他部件例如磁致热材料的容器紧密套在一起。通过由透磁材料形成需要精机加工的任何结构，例如磁极片，并且通过将这些精机加工的结构操作性地连接在矩形永磁体部分上，永磁体材料的任何精机加工可减少或避免。根据本专利技术的永磁体组件可被用来在环形区域上产生时变磁场，而同时最小化这种组件的体积、质量和制造费用。在环形区域中的磁场可被用于需要沿静止或转动轮机构的周边进行磁化的这种轮机构的任何之处。这种结构的特定设计允许从内部或从外部，从一侧不受阻碍地触及环形区域，例如管件，其承载流入和流出位于所述环形区域中的包含床的磁致热材料的热交换器流体。根据本专利技术的永磁体组件可尤其有益用于磁制冷装置中。利用旋转运动的示意性磁制冷装置在美国专利No.6526759和美国专利申请No.2003/0106323A1中进行了说明，这些文献的说明结合在此用于参考。附图说明结合附图并通过以下详细说明将清楚本专利技术的其他目的、特征和优点。在附图中图1是透视图，其示出了带有外部磁通回路的根据本专利技术的永磁体组件；图2是图1的永磁体组件的透视图，其示出了旋转轴线以及由永磁体组件的旋转所扫过得到的环形区域；图3是透视图，其示出了带有内部磁通回路的根据本专利技术的永磁体组件；图4是透视图，其示出了根据本专利技术的另一个永磁体组件，其带有上侧和下侧内部磁通回路；图5是根据专利技术的可选永磁体组件的透视图，其带有中央磁体和上侧及下侧磁极片；图6是沿图5中的线6-6的图5中所示的永磁体组件的剖视图；并且图7是透视图，其示出了根据本专利技术的一个可选永磁体组件，其带有上侧内部磁通回路以及通过中央磁通回路与之连接的下侧内部磁通回路。具体实施例方式参看附图，图1是根据本专利技术的永磁体组件的透视图，所述永磁体组件总体上由附图标记20表示。永磁体组件20围绕位于强磁场21处的弧形间隙，所述间隙在大约120度的弧长范围内具有矩形横截面22，然而所述间隙横截面可具有不同的形状，并且所述弧长可大于或小于120度。正如图2中所示，永磁体组件20适于绕旋转轴线23旋转，因而扫描出环形区域24。永磁体组件20包括总体上由附图标记30表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁体组件，包括：弧形磁通回流段，其由透磁材料形成并且沿弧形部分延伸，所述弧形磁通回流段包含具有第一端部和第二端部的上侧部分、具有第一端部和第二端部的下侧部分、以及具有第一端部和第二端部的中间部分，其中，所述上侧部分的第一端部操 作性地连接至所述中间部分的第一端部，并且所述下侧部分的第一端部操作性地连接至所述中间部分的第二端部；上侧弧形永磁体段，其具有Ｎ极端部和Ｓ极端部，其中所述上侧弧形永磁体段的Ｎ极端部操作性地连接至所述弧形磁通回流段的上侧部分的第二端部； 以及下侧弧形永磁体段，其具有Ｎ极端部和Ｓ极端部，其中所述下侧弧形永磁体段的Ｓ极端部操作性地连接至所述弧形磁通回流段的下侧部分的第二端部；其中，所述上侧弧形永磁体段的Ｓ极端部与下侧弧形永磁体段的Ｎ极端部之间形成一个弧形间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-29 60/499,1341.一种永磁体组件，包括弧形磁通回流段，其由透磁材料形成并且沿弧形部分延伸，所述弧形磁通回流段包含具有第一端部和第二端部的上侧部分、具有第一端部和第二端部的下侧部分、以及具有第一端部和第二端部的中间部分，其中，所述上侧部分的第一端部操作性地连接至所述中间部分的第一端部，并且所述下侧部分的第一端部操作性地连接至所述中间部分的第二端部；上侧弧形永磁体段，其具有N极端部和S极端部，其中所述上侧弧形永磁体段的N极端部操作性地连接至所述弧形磁通回流段的上侧部分的第二端部；以及下侧弧形永磁体段，其具有N极端部和S极端部，其中所述下侧弧形永磁体段的S极端部操作性地连接至所述弧形磁通回流段的下侧部分的第二端部；其中，所述上侧弧形永磁体段的S极端部与下侧弧形永磁体段的N极端部之间形成一个弧形间隙。2.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形磁通回流段具有整体式结构。3.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形磁通回流段由至少两个片形成，所述片操作性地连接起来以承载磁通。4.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧弧形永磁体段具有整体式结构，所述下侧弧形永磁体段也具有整体式结构。5.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧弧形永磁体段与所述下侧弧形永磁体段中的至少一个包括至少两个永磁体部分。6.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形间隙具有矩形横截面。7.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形间隙具有梯形横截面。8.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述上侧弧形永磁体段的S极端部上的至少一个磁极片。9.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述下侧弧形永磁体段的N极端部上的至少一个磁极片。10.根据权利要求1所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述上侧弧形永磁体段的S极端部上的至少一个磁极片，以及操作性地连接在所述下侧弧形永磁体段的N极端部上的至少一个磁极片。11.一种永磁体组件，包括中央磁通回流段，其由透磁材料形成并且包含具有第一端部和第二端部的上侧部分、具有第一端部和第二端部的下侧部分、以及具有第一端部和第二端部的中心部分，其中，所述上侧部分的第一端部操作性地连接至所述中心部分的第一端部，所述下侧部分的第一端部操作性地连接至所述中心部分的第二端部；上侧弧形永磁体段，其具有N极端部和S极端部，所述上侧弧形永磁体段的N极端部操作性地连接至所述中央磁通回流段的上侧部分的第二端部；下侧弧形永磁体段，其具有N极端部和S极端部，所述下侧弧形永磁体段的S极端部操作性地连接至所述中央磁通回流段的下侧部分的第二端部；其中，所述上侧弧形永磁体段的S极端部与所述下侧弧形永磁体段的N极端部之间形成一个弧形间隙。12.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述中央磁通回流段具有整体式结构。13.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述中央磁通回流段由至少两个片形成，所述片操作性地连接起来以承载磁通。14.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧弧形永磁体段具有整体式结构，所述下侧弧形永磁体段也具有整体式结构。15.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧弧形永磁体段与所述下侧弧形永磁体段中的至少一个包括至少两个永磁体部分。16.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形间隙具有矩形横截面。17.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，所述弧形间隙具有梯形横截面。18.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述上侧弧形永磁体段的S极端部上的至少一个磁极片。19.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述下侧弧形永磁体段的N极端部上的至少一个磁极片。20.根据权利要求11所述的永磁体组件，其特征在于，还包括操作性地连接在所述上侧弧形永磁体段的S极端部上的至少一个磁极片，以及操作性地连接在所述下侧弧形永磁体段的N极端部上的至少一个磁极片。21.一种永磁体组件，包括上侧磁通回流段，其由透磁材料形成并且包含中间段、第一端部和第二端部；第一弧形上侧永磁体段，其具有S极端部以及操作性地连接在所述上侧磁通回流段的第一端部上的N极端部；第二弧形上侧永磁体段，其具有N极端部以及操作性地连接在所述上侧磁通回流段的第二端部上的S极端部；下侧磁通回流段，其由透磁材料形成并且包含中间段、第一端部和第二端部；第一弧形下侧永磁体段，其具有N极端部以及操作性地连接在所述下侧磁通回流段的第一端部上的S极端部；第二弧形下侧永磁体段，其具有S极端部以及操作性地连接在所述下侧磁通回流段的第二端部上的N极端部；其中，所述第一弧形上侧永磁体段的S极端部与所述第一弧形下侧永磁体段的N极端部之间形成第一弧形间隙，而所述第二弧形上侧永磁体段的N极端部与所述第二弧形下侧永磁体段的S极端部之间形成第二弧形间隙。22.根据权利要求21所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧磁通回流段具有整体式结构，所述下侧磁通回流段也具有整体式结构。23.根据权利要求21所述的永磁体组件，其特征在于，所述上侧磁通回流段与所述下侧磁通回流段中的至少一个由至少两个片形成，所述片操作性地连接起来以承载磁通。24.根据权利要求21所述的永磁体组件，其特征在于，所述第一弧形上侧永磁体段、所述第一弧形下侧永磁体段、所述第二弧形上侧永磁体段以及所述第二弧形下侧永磁体段都具有整体式结构。25.根据权利要求21所述的永磁体组件，其特征在于，所述第一弧形上侧永磁体段与所述第一弧形下侧永磁体段中的至少一个包括至少两个永磁体部分，并且所述第二弧形上侧永磁体段与所述第二弧形下侧永磁体段中的至少一个包括至少两个永磁体部分。26.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米谢尔，
申请(专利权)人：美国宇航公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]