高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的開發(fā)

關鍵詞：稀土永磁材料磁力吸盤 設計

內容摘要：利用磁與機械力的轉換作用，進行了稀土磁力吸盤的研究和設計。設計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，而且還具有性能穩(wěn)定、###、結構簡單、操作方便的特點，是一種實用且應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)，以成為永磁材料應用的新領域，也是起重技術發(fā)展的一個新方向。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###的性價比的獨有特性，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。但其實質而言，都是利用磁場疊加、磁通連續(xù)性原理，將磁力吊的此路設計為多個磁系，通過磁系的相對運動，控制磁力線走向，使磁路通過或不通過被起吊工件，從而實現(xiàn)工作或卸載的功能。

高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的設計

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載波動對磁性能的影響，長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。一方面其價格低廉，另一方面是因為它有較好的導磁性，加工性能和機械強度。

永磁磁路的設計與計算

在此不做贅述。

系統(tǒng)機械結構設計

磁力結構確定后，系統(tǒng)機械結構設計主要是保證實現(xiàn)所設計的磁路要求，并確保設備裝置的機械強度和安全性。合理地結構設計可使磁力吸盤的結構盡量簡單緊湊。在進行系統(tǒng)結構設計時，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對稱排列，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，合理設計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。

磁力吸盤應用實例

根據(jù)上述設計理念，磁力吊廠家東圣起重進行了小型磁力吸盤的制作。該磁力吸盤自重僅3.5kg，采用的釹鐵硼材質重量為0.30kg，大起吊重量高達500kg。吸重比（釹鐵硼重量/大起吊量）達到1/1667。磁力吸盤的自重比（磁力吸盤自重/大起吊量）達到1/143。較之各級各類永磁吸盤，其技術指標大為提高。本磁力吸盤具有如下特點：

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.       結構簡單，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，研發(fā)出的磁力吸盤的性能指標已達到一個全新的水平。而依據(jù)本文提出的磁路設計和結構設計，根據(jù)磁路的相似性原理，在實踐中對小模型的尺寸同比例放大，即可指導研發(fā)各噸位的磁力吸盤。此外，利用稀土鈷永磁材料高居里點的特點，還可指導開發(fā)應用于特定場合的高溫永磁起重器，極大地拓展了稀土永磁吸盤的應用范圍。稀土永磁磁力吊以其具有的優(yōu)點，必將成為一種重要的磁力吊磁起重設備。

同時，本文中的高穩(wěn)定型稀土磁力吸盤的成功實例及其相關的理論依據(jù)，對開發(fā)線切割、機床等設備的磁固定、鎖緊工具均有良好的借鑒價值。