一种产生非平行磁场的方法及装置
阅读说明：本技术 一种产生非平行磁场的方法及装置 (Method and device for generating non-parallel magnetic field ) 是由 童庆坤 黄清芳 陈首学 陈志庆 黄佳莹 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种产生非平行磁场的方法及装置,属于磁性材料领域。上述的产生非平行磁场的方法,包括至少三组线圈,可以通过调整各组线圈的匝数、线圈的电流大小、线圈的电流加载时间或各线圈之间的相对位置,如间距、角度等多种方式,根据需要调节磁场取向,实现磁场角度的自由调节,以制备不同角度取向永磁合金。(The invention discloses a method and a device for generating a non-parallel magnetic field, belonging to the field of magnetic materials. The method for generating the non-parallel magnetic field comprises at least three groups of coils, and the magnetic field orientation can be adjusted according to needs by adjusting the number of turns of each group of coils, the current magnitude of the coils, the current loading time of the coils or the relative position between the coils, such as the distance, the angle and other modes, so that the free adjustment of the magnetic field angle is realized, and the permanent magnetic alloy with different angle orientations can be prepared.)
技术领域
本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种产生非平行磁场的方法及装置。
背景技术
永磁合金是一种重要的，现代工业和科学技术不可缺少的功能材料。人们利用磁能与磁能、磁能与电能的相互作用，将磁能转换成电能或机械能；利用磁场对物质的作用，改变物质的微观结构，促进节能和环保作用等。在所有这些装置或器件中永磁合金都担当着重要的功能作用。
目前的永磁合金的制备过程中，无论是单独一组线圈(图1)或两组线圈(图2)，其使用的磁场都是平行的，难以实现磁场角度的自由调节，这样制备出来的永磁合金，其磁场取向也是平行的。但是在一些特殊的应用场合，例如Halbach阵列等，需要利用具有一定角度的分布的非平行取向磁场。如果采用常规的平行取向永磁合金，必须进行模块组装，操作复杂。因此，在永磁合金的制备过程中，引入非平行磁场以制备非平行取向永磁合金是非常有必要的。
发明内容
1.要解决的问题
本发明针对目前永磁合金的制备过程中的磁场取向无法自由调节的问题，提供了一种非平行磁场的产生方法和装置，可以根据需要调节磁场取向，以制备非平行取向永磁合金。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种非平行磁场的产生方法，该方法是利用至少三组励磁线圈，其中一组线圈产生的磁场强度分别是剩余各组线圈产生的磁场强度的1～5倍，利用磁力线的闭合特性，使某一组线圈产生的磁场经过其余组线圈后形成磁回路，实现磁场角度的调节。
优选地，上述非平行磁场的产生方法是利用三组励磁线圈，其中第一、第二两组设置在一侧，第三组设置在另一侧，第三组线圈产生的磁场强度是第一、第二组线圈产生的磁场强度的1～5倍，利用磁力线的闭合特性，使第一组线圈产生的磁场经过第二、第三组线圈后形成磁回路，实现磁场角度的调节。
优选地，上述线圈匝数为10～2000匝，上述线圈电流大小为10～2000A，并可根据需要进行调节。
优先地，可以通过调整上述三组线圈之间的间距来实现磁场角度的调节。进一步地，可以通过调整第一组线圈与第二、第三组线圈的间距来实现磁场角度的调节，或通过调整第二、第三组线圈的间距来实现磁场角度的调节。
优选地，可以通过调整上述三组线圈之间的角度来实现磁场角度的调节。进一步地，第一、二组线圈可与第三组线圈平行或非平行布置。
优选地，可以通过调整上述三组励磁线圈的电流的大小来实现磁场角度的调节。
优选地，可以通过调整上述三组励磁线圈的电流的加载时间来实现磁场角度的调节。进一步地，各组励磁线圈的电流的加载时间为所有线圈同时加载电流；或第三组线圈先加载，第一和第二组同时加载；或第三组线圈先加载，第一和第二组先后间歇加载。
本发明还提供了一种产生上述非平行磁场的装置，该装置包括三组励磁线圈，其中第一、第二两组设置在一侧，第三组设置在另一侧，第三组线圈产生的磁场强度分别是第一、第二组线圈产生的磁场强度的1～5倍，利用磁力线的闭合特性，使第一组线圈产生的磁场经过第二、第三组线圈后形成磁回路，实现磁场角度的调节。
优选地，上述三组线圈的匝数为10～2000匝，电流大小为10～2000A，可以根据需要调节线圈匝数和电流大小。
优选地，可以通过调整上述各组线圈的匝数，和/或线圈的电流大小，和/或线圈的电流加载时间，和/或各线圈之间的间距，和/或各线圈之间的角度等，实现磁场角度的调节。
优选地，上述产生上述非平行磁场的装置，其中第一、二组分别与第三组平行布置，第一、二组在同一直线，且与第三组平行布置，第三组线圈的内径为20～1000mm，第一组与第二组之间的距离为第三组线圈的内径的0.5～20倍，第一、第二组与第三组之间的距离为第三组线圈的内径的1～20倍。
优选地，上述产生上述非平行磁场的装置，其中第一、二组与第三组非平行布置，第一组与第三组之间的角度为0～90°，第二组与第三组之间的角度为0～90°。
3.有益效果
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明提供的一种产生非平行磁场的方法，可以根据需要调节磁场取向，实现磁场角度的自由调节，以制备不同角度取向永磁合金。
(2)本发明提供的一种产生非平行磁场的方法，可以通过调整线圈匝数、线圈之间的间距、各组励磁线圈的电流的大小、各组励磁线圈的电流的加载时间等多种方式实现磁场角度的调节，更加方便。
附图说明
图1是目前的永磁合金的制备过程中，使用单独一组线圈产生的磁场情况；
图2是目前的永磁合金的制备过程中，使用两组线圈产生的磁场情况；
图3是实施例1中产生非平行磁场的装置的俯视图；
图4是实施例1中产生非平行磁场的装置产生的非平行磁场模拟图；
图5是实施例2中产生非平行磁场的装置产生的非平行磁场模拟图；
图6是实施例3中产生非平行磁场的装置产生的非平行磁场模拟图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
如本文所使用，术语“......中的至少一个”旨在与“......中的一个或多个”同义。例如，“A、B和C中的至少一个”明确包括仅A、仅B、仅C以及它们各自的组合。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
任何方法或过程权利要求中所述的任何步骤可以以任何顺序执行，并且不限于权利要求中提出的顺序。
实施例1
本实施例提供了一种产生非平行磁场的装置及方法，其中第一、二组与第三组线圈平行布置。
一种产生非平行磁场的装置，其俯视图如图3、模拟图如图4所示。第一组线圈的匝数为20匝；第二组线圈的匝数为20匝；第三组线圈的匝数为20匝。第三组线圈内径40mm，第一、第二组之间的间距为60mm；第二、第三组之间的间距为80mm；第一、第三组之间的间距为80mm。
上述装置产生非平行磁场的方法为，各组励磁线圈的电流的加载时间为所有线圈同时加载电流；第一组线圈电流大小为10A，第二组线圈的电流大小为10A，第三组线圈的电流大小为10A。模腔区域产生非平行磁场，中心的取向方向与竖直中心线的夹角为0°，两边的取向方向与竖直中心线的夹角为30°。
实施例2
本实施例提供了一种产生非平行磁场的装置及方法，其中第一、二组与第三组线圈平行布置。
一种产生非平行磁场的装置，其模拟图如图5所示。该装置包括三组线圈，第一组线圈的匝数为20匝；第二组线圈的匝数为20匝；第三组线圈的匝数为40匝。第三组线圈内径20mm，第一、第二组之间的间距为100mm；第二、第三组之间的间距为80mm；第一、第三组之间的间距为80mm。
上述装置产生非平行磁场的方法为，各组励磁线圈的电流的加载时间为所有线圈同时加载电流；第一组线圈电流大小为10A，第二组线圈的电流大小为10A，第三组线圈的电流大小为10A。模腔区域产生非平行磁场，中心的取向方向与竖直中心线的夹角为0°，两边的取向方向与竖直中心线的夹角为50°。
实施例3
本实施例提供了一种产生非平行磁场的装置及方法，其中第一、二组与第三组线圈非平行布置。
一种产生非平行磁场的装置，其模拟图如图6所示。该装置包括三组线圈，第一组线圈的匝数为20匝；第二组线圈的匝数为20匝；第三组线圈的匝数为100匝。第三组线圈内径20mm，第一、第二组之间的间距为120mm；第二、第三组之间的角度为90°；第一、第三组之间的角度为90°。
上述装置产生非平行磁场的方法为，各组励磁线圈的电流的加载时间为所有线圈同时加载电流；第一组线圈电流大小为10A，第二组线圈的电流大小为10A，第三组线圈的电流大小为10A。模腔区域产生非平行磁场，中心的取向方向与竖直中心线的夹角为0°，两边的取向方向与竖直中心线的夹角为80°。
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