永磁体在吸盘及磁性夹具中的应用

《永磁体在吸盘及磁性夹具中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、永磁体在吸盘及磁性夹具中的应用徐锦华(陕西金山电气集团有限公司，陕西成阳712021)．摘要：首先分析了影响永磁吸盘及磁性夹具吸引力的因素，吸引力的大小与永磁材料的磁性能、永磁体的体积、膨璐结构和充磁方法有着极其重要的关系。进一步详细地阐述了各种磁路结构，如磁性夹具、圆形永磁小吸盘、机床用永磁吸盘和永磁起重吊等。各种磁路结构中永磁体是关键的元件，永磁材料包括铝镍钴、永磁铁氧体和钕铁硼材料都得到了广泛地应用。关键词：永磁体；永磁吸盘；磁性夹具；磁路结构1引言永磁吸盘和磁性夹具广泛地应用于磨床、铣床和刨床中，在加工工件时起到吸持工

2、件的作用。最早都采用电磁吸盘，自从1933年发明了永久磁铁的开关之后，永磁吸盘和磁性夹具得到了较快的发展，由于永胶吸盘具有不用电节省了能源，不会因停电而产生事故、操作简便、减轻了重量、搬运方便等优点，部分代替了原来的电磁吸盘。永磁材料主要包括铝镍钴、铁氧体和钕铁硼三大类，随着永磁材料的发展，磁性能的不断提高，特别是强磁钕铁硼永磁材料的出现，永磁吸盘和磁性夹具也得到了进一步的发展，尤其是发达国家已设计成了标准系列的永磁吸盘，并普及推广。铝镍钻永磁材料主要应用于吸引力不太大的小型永磁吸盘，铁氧体永磁材料主要应用于一些简单的磁性挂钩

3、、磁扣，钕钕硼永磁材料主要应用于机床永磁吸盘和永磁起重吊中，吸引力最大可达到2000kg以上。设计永磁吸盘和磁性夹具，关键在磁路结构的合理设计和磁性开关的巧妙利用。2影响永磁体吸引力的因素2．1永磁体的吸引力与磁性能的关系首先从图1(a)所示的吸引永磁体为例来研究吸引力与磁性能的关系，它由永磁体、磁轭和衔铁组成，当衔铁远离吸引磁铁时，此时的总磁通均为漏磁62通，工作点在退磁曲线上的A点，A点的磁感应强度为Bd，磁场强度Hd，漏磁通密度正好是A点的磁感应强度Bd。在退磁曲线上的AD直线是一条回复线，当衔铁靠近吸引磁铁时，磁路中的

4、磁阻减小了，总磁通量增加了，工作点沿回复线向上移动，为了研究方便起见，取工作点为AD中间点如E点。此时总磁通分成EF和FG两部分，FG为通过漏磁间隙的漏磁通，用漏磁通密度BL来表示，EF为通过有用间隙的有用磁通，用有用磁通密度Bu来表示，磁通的分布由衔铁与吸引磁铁之间的距离来决定的，随着距离的缩小，有用磁通密度增加，漏磁密度减小，研究磁通的分布对于了解吸引磁铁的工作原理起到了很大的作用。丽’(a)永磁体磁路结构：(b)永磁体的退磁曲线图I吸引永磁体的磁磁路及退磁曲线磁能也可以分成两部分，有用磁能用(BH)u来表示，(BH')U

5、=EF×FK，漏磁能用(BH)L来表示，(13H)L=FGXFK，有用磁通和漏磁能其中FK是相同的。划剖面线的面积表示有用磁通，这部分的面积与磁铁吸引衔铁时能够转变成机械能的有用磁能成正比，此能量通常也称为有用回复能。永磁体的吸引力的大小与有用回复能成正比例，有用回复能高的永磁体的吸引力大，有用回复能的计算公式如下：(BI-I)u=I／4(BdHd+p，Hj)式中：Bd——A点的磁感应强度；H厂A点的磁场强度：u广_回复磁导率。从上述公式可以看出，Hd高的材料其有用回复能也高，一般来说，Hd高的材料Hc也高，所以得到一个结论，

6、矫顽力高的材料适合于作吸引磁铁，这个结论对生产工艺的改进，提高永磁体的吸引力有实际的指导意义。永磁体的吸引力与材料的矫顽力有关，如图2所示的马蹄形磁体，尺寸为30×20×20mm，净重为60克，材料为AlNiC05，吸引力要求达45N(牛顿)，这是个硬指标，如果材料的矫顽力偏低，产品有可能达不到要求而报废。图2吸引用马蹄形永磁体这种永磁体的性能与合金的成分和热处理工艺有着很大的关系，热处理后性能的高低与热处理磁场和冷却速度有关。为了研究热处理的效果和吸引力与矫顽力的关系，我们采用同一个配方同一炉产品，取了两件吸引力分别大于45

7、N和小于45N作磁性能测量分析，通过电火花切割机把样品的腿切下来磨光，全自动磁性能测量仪NIM．2000型进行磁性能测量，结果列于表1中，样品尺寸为7．5×f0×20mm。表1两件样品所测得的磁性能编号Br(T)I-IcB(kA／m)Hcj(kA／m)(BH)。。。(10／m3)l111045．848．4302105039．440．219从样品的磁性能测试结果可以看出，材料的磁性能没有达到AlNiC05材料的标准，这是由于产品的形状所造成的，1号样品的矫顽力比2号样品高，所以吸引力也大，大于45N，而且不容易退磁，永磁体吸引的

8、次数可以连续进行70次以上，而2号样品矫顽力低，吸引力小于45N，属不合格产品。642．2不同的磁路结构对吸引力曲线的影响吸引力曲线受磁路结构影响很大，不同的磁路结构具有不同的吸引力曲线，图3示出了四种不同形状的永磁体所构成的磁路结构和吸引力曲线。图3中，每一种磁路结构中的永