高稳定型稀土磁力吸盘的开发

关键词：稀土永磁材料磁力吸盘 设计

内容摘要：利用磁与机械力的转换作用，进行了稀土磁力吸盘的研究和设计。设计制作的磁力吸盘不仅克服了电磁铁起重吊存在的耗能大、安全系数低、体积大及拖缆作业等特点，而且还具有性能稳定、###、结构简单、操作方便的特点，是一种实用且应用前景广阔的起吊工具。

磁力吸盘是依靠永磁体产生的吸力，将钢铁等具有铁磁性的工件吸吊起来的一种磁力吊具。以永磁体为磁源的磁力吸盘的开发，以成为永磁材料应用的新领域，也是起重技术发展的一个新方向。但由于磁源性能的限制，目前出现的磁力吸盘仍存在着吸力小、稳定性低等问题。

随着磁源科学的发展，稀土永磁材料有了很大的发展，这些存在的问题有望得到解决。特别是钕铁硼稀土永磁材料的出现，其高磁能积、高矫顽力和###的性价比的独有特性，更是为开发高稳定性的磁力吸盘成为可能。

磁力吸盘的工作原理：

尽管磁力吸盘的的形式各异，例如：永磁起重器，等等。但其实质而言，都是利用磁场叠加、磁通连续性原理，将磁力吊的此路设计为多个磁系，通过磁系的相对运动，控制磁力线走向，使磁路通过或不通过被起吊工件，从而实现工作或卸载的功能。

高稳定型稀土磁力吸盘的设计

永磁材料和软磁材料的选用

为磁###，即钕铁硼永磁材料。其为当今性能高的永磁材料，其所具有的高矫顽力特性能有效抵御负载波动对磁性能的影响，长期使用后仍能保持稳定的性能。因此，NdFeB等稀土永磁材料是磁力吸盘的理想磁源。

此外，在永磁磁路中，为了减少磁阻，增大关键部位的磁通密度，须用一些软磁材料作为磁轭。磁阻与磁导率成反比。经多次比较分析，选用了低碳钢材料作为磁轭材料。一方面其价格低廉，另一方面是因为它有较好的导磁性，加工性能和机械强度。

永磁磁路的设计与计算

在此不做赘述。

系统机械结构设计

磁力结构确定后，系统机械结构设计主要是保证实现所设计的磁路要求，并确保设备装置的机械强度和安全性。合理地结构设计可使磁力吸盘的结构尽量简单紧凑。在进行系统结构设计时，要考虑的影响起重性能的一些主要因素是：

，   磁体排布方式。磁体排布采用密排或对称排列，永磁体的磁性能才可充分发挥。

第二，   各磁系的间距。各磁系间距越小，漏磁越小，因此，起吊重量也越大。此外，合理设计各磁系的间距还是为了克服两磁极间的排斥力和吸引力。

第三，   磁系与工作极面的距离。在磁路中，主要的漏磁是工作极面与工件接合处的漏磁，工作气隙越大，漏磁也越大。

磁力吸盘应用实例

根据上述设计理念，磁力吊厂家东圣起重进行了小型磁力吸盘的制作。该磁力吸盘自重仅3.5kg，采用的钕铁硼材质重量为0.30kg，大起吊重量高达500kg。吸重比（钕铁硼重量/大起吊量）达到1/1667。磁力吸盘的自重比（磁力吸盘自重/大起吊量）达到1/143。较之各级各类永磁吸盘，其技术指标大为提高。本磁力吸盘具有如下特点：

1.       节能。无需电源，大大地节省了能源。

2.       性能稳定，###。

3.       吸力均匀。

4.       结构简单，自重小。

本文利用稀土永磁材料钕铁硼高性能和高矫顽力的特点，研发出的磁力吸盘的性能指标已达到一个全新的水平。而依据本文提出的磁路设计和结构设计，根据磁路的相似性原理，在实践中对小模型的尺寸同比例放大，即可指导研发各吨位的磁力吸盘。此外，利用稀土钴永磁材料高居里点的特点，还可指导开发应用于特定场合的高温永磁起重器，极大地拓展了稀土永磁吸盘的应用范围。稀土永磁磁力吊以其具有的优点，必将成为一种重要的磁力吊磁起重设备。

同时，本文中的高稳定型稀土磁力吸盘的成功实例及其相关的理论依据，对开发线切割、机床等设备的磁固定、锁紧工具均有良好的借鉴价值。