高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的開發(fā)

關(guān)鍵詞：稀土永磁材料磁力吸盤 設(shè)計(jì)

內(nèi)容摘要：利用磁與機(jī)械力的轉(zhuǎn)換作用，進(jìn)行了稀土磁力吸盤的研究和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)制作的磁力吸盤不僅克服了電磁鐵起重吊存在的耗能大、安全系數(shù)低、體積大及拖纜作業(yè)等特點(diǎn)，而且還具有性能穩(wěn)定、###、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，是一種實(shí)用且應(yīng)用前景廣闊的起吊工具。

磁力吸盤是依靠永磁體產(chǎn)生的吸力，將鋼鐵等具有鐵磁性的工件吸吊起來的一種磁力吊具。以永磁體為磁源的磁力吸盤的開發(fā)，以成為永磁材料應(yīng)用的新領(lǐng)域，也是起重技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向。但由于磁源性能的限制，目前出現(xiàn)的磁力吸盤仍存在著吸力小、穩(wěn)定性低等問題。

隨著磁源科學(xué)的發(fā)展，稀土永磁材料有了很大的發(fā)展，這些存在的問題有望得到解決。特別是釹鐵硼稀土永磁材料的出現(xiàn)，其高磁能積、高矯頑力和###的性價(jià)比的獨(dú)有特性，更是為開發(fā)高穩(wěn)定性的磁力吸盤成為可能。

磁力吸盤的工作原理：

盡管磁力吸盤的的形式各異，例如：永磁起重器，等等。但其實(shí)質(zhì)而言，都是利用磁場(chǎng)疊加、磁通連續(xù)性原理，將磁力吊的此路設(shè)計(jì)為多個(gè)磁系，通過磁系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，控制磁力線走向，使磁路通過或不通過被起吊工件，從而實(shí)現(xiàn)工作或卸載的功能。

高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的設(shè)計(jì)

永磁材料和軟磁材料的選用

為磁###，即釹鐵硼永磁材料。其為當(dāng)今性能高的永磁材料，其所具有的高矯頑力特性能有效抵御負(fù)載波動(dòng)對(duì)磁性能的影響，長(zhǎng)期使用后仍能保持穩(wěn)定的性能。因此，NdFeB等稀土永磁材料是磁力吸盤的理想磁源。

此外，在永磁磁路中，為了減少磁阻，增大關(guān)鍵部位的磁通密度，須用一些軟磁材料作為磁軛。磁阻與磁導(dǎo)率成反比。經(jīng)多次比較分析，選用了低碳鋼材料作為磁軛材料。一方面其價(jià)格低廉，另一方面是因?yàn)樗休^好的導(dǎo)磁性，加工性能和機(jī)械強(qiáng)度。

永磁磁路的設(shè)計(jì)與計(jì)算

在此不做贅述。

系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

磁力結(jié)構(gòu)確定后，系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是保證實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的磁路要求，并確保設(shè)備裝置的機(jī)械強(qiáng)度和安全性。合理地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使磁力吸盤的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單緊湊。在進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的影響起重性能的一些主要因素是：

，   磁體排布方式。磁體排布采用密排或?qū)ΨQ排列，永磁體的磁性能才可充分發(fā)揮。

第二，   各磁系的間距。各磁系間距越小，漏磁越小，因此，起吊重量也越大。此外，合理設(shè)計(jì)各磁系的間距還是為了克服兩磁極間的排斥力和吸引力。

第三，   磁系與工作極面的距離。在磁路中，主要的漏磁是工作極面與工件接合處的漏磁，工作氣隙越大，漏磁也越大。

磁力吸盤應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)上述設(shè)計(jì)理念，磁力吊廠家東圣起重進(jìn)行了小型磁力吸盤的制作。該磁力吸盤自重僅3.5kg，采用的釹鐵硼材質(zhì)重量為0.30kg，大起吊重量高達(dá)500kg。吸重比（釹鐵硼重量/大起吊量）達(dá)到1/1667。磁力吸盤的自重比（磁力吸盤自重/大起吊量）達(dá)到1/143。較之各級(jí)各類永磁吸盤，其技術(shù)指標(biāo)大為提高。本磁力吸盤具有如下特點(diǎn)：

1.       節(jié)能。無需電源，大大地節(jié)省了能源。

2.       性能穩(wěn)定，###。

3.       吸力均勻。

4.       結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重小。

本文利用稀土永磁材料釹鐵硼高性能和高矯頑力的特點(diǎn)，研發(fā)出的磁力吸盤的性能指標(biāo)已達(dá)到一個(gè)全新的水平。而依據(jù)本文提出的磁路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)磁路的相似性原理，在實(shí)踐中對(duì)小模型的尺寸同比例放大，即可指導(dǎo)研發(fā)各噸位的磁力吸盤。此外，利用稀土鈷永磁材料高居里點(diǎn)的特點(diǎn)，還可指導(dǎo)開發(fā)應(yīng)用于特定場(chǎng)合的高溫永磁起重器，極大地拓展了稀土永磁吸盤的應(yīng)用范圍。稀土永磁磁力吊以其具有的優(yōu)點(diǎn)，必將成為一種重要的磁力吊磁起重設(shè)備。

同時(shí)，本文中的高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的成功實(shí)例及其相關(guān)的理論依據(jù)，對(duì)開發(fā)線切割、機(jī)床等設(shè)備的磁固定、鎖緊工具均有良好的借鑒價(jià)值。