本发明属于退火炉技术领域，具体涉及一种磁体部分内置的磁性退火装置。
背景技术：
随着技术的发展，磁性退火技术的应用越来越广泛，相比于磁性退火，无磁场退火使合金静磁性能恶化,而磁性退火可有效地消除内应力、局部感生各向异性和畴壁钉扎,并形成感生单轴磁各向异性,静态磁性获得显著提高。磁性退火在金属氧化物半导体(mram晶片)、薄膜磁性材料等材料的退火中普遍应用，在生产、科研中也会对一些普通材料或涂层进行磁性退火处理，如卡玛丝等。
现有的磁性退火普遍是将强磁体对称外置于退火炉上，由于退火炉的阻隔，强磁体的磁场稳定性和强度会受到一定影响，尤其在退火炉较大时，强磁体距离退火件的距离更大，需要更为强大的磁场才能完成磁性退火，得到强大的磁场需要付出更大的成本，强磁场也会对周围环境(如电子设备等)和工作人员的健康造成一定的影响。
如果能将强磁体内置在退火炉中，则无疑可大大减小对强磁体磁强度的要求，减少对周边的影响，但是，目前并无能在600度以上高温中长时间保持强磁性的材料(实际上，目前量产的磁性材料中，甚至难有磁性材料能在400度以上温度中长时间保持磁性)，因此，直接将强磁体内置于退火炉中并不可行，而如果将冷却设备直接内置于退火炉以冷却内置的强磁体，虽然理论上能够实现，但冷却设备对退火炉的内部温度环境影响巨大，退火质量难以保障。
有鉴于此，有必要提供一种所需必要磁场强度较小、磁体组件部分内置的磁性退火装置。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种磁体组件部分插入到退火炉中，采用磁性相对较小的磁体组件即可实现磁性退火的装置。
本发明的目的是提供一种可适用于中大型的退火炉，通过设置多个不同磁体组件，在一个退火炉中可实现不同磁性退火需求的退火装置。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种磁体部分内置的磁性退火装置，包括退火炉、磁体组件、用于驱动磁体组件旋转的驱动装置和用于冷却磁体组件的冷却装置；所述驱动装置和冷却装置均设于退火炉外；磁体组件的数量至少为一个；
所述退火炉上设有数量与磁体组件的相同的开口，磁体组件通过开口部分伸入到退火炉中；
所述退火炉内设有至少一层退火件放置板；磁体组件包括一对平行设置的磁体，磁体为圆环状、圆盘状中的一种；退火件放置板设于磁体组件的一对磁体之间；
所述磁体的两磁极设于磁体所在平面的两侧，且两磁极之间的连线垂直于磁体所在平面。
优选的是，所述开口平行于退火炉长度方向设置。
优选的是，所述冷却装置采用水冷或风冷方式。
优选的是，磁体组件外边缘处线速度不大于2m/s。
优选的是，所述冷却装置还包括温度传感器和控制器，控制器与温度传感器、驱动装置、冷却装置电性连接；温度传感器用于监测磁体组件刚从退火炉的开口处转出时的温度t。
优选的是，以阈值t0作为磁体的警戒温度；当t高于t0时，按照(t-t0)/t*v来增加线速度，其中v为当前磁体组件外边缘处线速度或者默认的磁体组件外边缘处线速度；同时将冷却装置按照(t-t0)/t*100％来增加相应比例的冷却功率。
优选的是，所述磁体组件表面设有低导热系数的耐高温保护层。
优选的是，所述退火炉的开口处设有盖板，盖板用于填补开口与磁体组件之间的缝隙。
优选的是，所述磁体采用耐高温永磁体。
优选的是，所述退火件放置板平行于磁体组件设置；退火件放置板为直板或与磁体组件伸入到退火炉中的部分形状相适应的弧形板。
本发明的磁体部分内置的磁性退火装置，磁体组件部分插入到退火炉中，磁体与退火件之间的距离明显缩小，所需磁体的必要磁性强度也大大减小，对周围生产环境的影响也小得多，可采用多个磁性强度不同的磁体组件，使得一个退火炉可同时处理多个有着相同磁场强度或不同磁场强度退火需求的退火件，节约能源；由于磁体部分内置，退火炉的大小对磁性退火的直接影响小，这使得以退火炉为主体的磁性退火装置向大型化、集约化发展成为可能，有利于大幅提高生产效率。
附图说明
图1为一种磁体部分内置的磁性退火装置的开口处(含盖板)的结构示意图。
图2为磁体部分内置的磁性退火装置俯视角度的结构示意图。
图3为图2中磁体部分内置的磁性退火装置的磁体组件和退火炉位置关系示意图。
图4为另一种磁体部分内置的磁性退火装置的磁体组件和退火炉位置关系示意图。
图5为与图4相匹配的另一种退火炉开口处(含盖板)的结构示意图。
图中标号为：1-退火炉，2-磁体组件，210-磁体，3-驱动装置，310-弧形轨道，320-驱动滚轮，4-冷却装置，410-喷气嘴，5-开口，6-退火件放置板，7-温度传感器，8-盖板，810-封板，9-转轴，a-狭缝。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
如图1-3所示，一种磁体部分内置的磁性退火装置，包括退火炉1、磁体组件2、用于驱动磁体组件旋转的驱动装置3和用于冷却磁体组件的冷却装置4；所述驱动装置和冷却装置均设于退火炉外；磁体组件的数量至少为一个；本实施例中，由于磁体为圆环状，圆环状的磁体210可以更加深入退火炉，且节省磁体材料，但圆环状的磁体难以在中部设置转轴，不能以转轴的方式驱动磁体旋转，因此，如图2所示，可通过设置一个或多个内置滚轮的弧形轨道310(轨道曲率或形状与磁体局部相适应)，弧形轨道固定在支撑架上，支撑架上设置驱动滚轮320与磁体接触，驱动滚轮转动时带动磁体转动。
所述退火炉上设有数量与磁体组件的相同的开口5，磁体组件通过开口部分伸入到退火炉中；本实施例中，磁体组件和开口的数量均为一个；可通过设置多个磁体组件与开口，使得退火炉内具备多个磁性强度、磁场方向相同或不同的退火区域，搭配不同的加热设备等，可实现一个退火炉内多种退火件的同时磁性退火处理，节约能源，提高效率。
所述退火炉内设有至少一层退火件放置板6；磁体组件包括一对平行设置的磁体，磁体为圆环状；退火件放置板(载台)设于磁体组件的一对磁体之间；一对平行设置的磁体之间形成较为稳定的磁场，退火件放置板放置在两磁体之间，退火件放置在退火件放置板上，即可进行磁性退火处理。
所述磁体的两磁极设于磁体所在平面的两侧，且两磁极之间的连线垂直于磁体所在平面。磁性退火处理时需要稳定的磁场，使圆环状或圆盘状磁体的两磁极位于所在平面的两侧，且两磁极之间的连线垂直于磁体所在平面，那么在磁体旋转时，磁体组件的两磁体之间磁场方向稳定，磁体旋转对退火件的磁性退火处理基本无影响。
所述开口平行于退火炉长度方向设置。这样也更方便磁体组件以及驱动装置和冷却装置的排布设置。
所述冷却装置采用水冷或风冷方式。如图2所示，本实施例中，所述冷却装置采用喷雾水冷(或淋水)加冷风干燥的方式，磁体自退火炉中转出时，冷却装置向磁体适量喷水雾，喷雾量以当前喷雾部分再次进入到退火炉之前能完全蒸发为宜，防止水汽进入退火炉对退火件产生影响。磁体进入退火炉的入口处附近设置喷气嘴410喷出冷风对磁体进行干燥。
出于装置整体的结构安全、减少装置振动和摩擦(磁体组件或驱动装置运行时产生)、避免磁体组件的转动过快使周围金属中产生明显的电流等原因，磁体组件外边缘处线速度不宜大于2m/s，当然，也可在保证安全的情况下提高最大速度。磁体组件旋转时，退火炉中的金属材料切割磁感线，可能会产生电流或造成电压差，可进行相应的电能再利用(回收价值较低)或设置导线接地以解决此问题。
所述冷却装置还包括温度传感器7和控制器，控制器与温度传感器、驱动装置、冷却装置电性连接；温度传感器用于监测磁体组件刚从退火炉的开口处转出时的温度t。
以阈值t0作为磁体的警戒温度；t0的设定应根据不同的磁体材料来设置，t0应为磁体在该温度下一段时间内磁性无损伤或低损伤的经验温度。
当t高于t0时，按照(t-t0)/t*v来增加线速度，其中v为当前磁体组件外边缘处线速度或者默认的磁体组件外边缘处线速度；同时将冷却装置按照(t-t0)/t*100％来增加相应比例的冷却功率。增加线速度，即增大磁体组件的转速，磁体局部处于退火炉内的时间变短，被加热的温度则相对变低，磁体局部出退火炉时的温度变低，再增加冷却装置的冷却功率，即可防止磁体温度过高，使磁体温度逐渐平衡在t0以下。
所述磁体组件表面设有低导热系数的耐高温保护层。耐高温保护层可选用耐火材料或陶瓷等，低导热系数的耐高温保护层不仅可保护磁体被喷水冷却时生锈，避免磁体划过盖板时与盖板直接摩擦而被擦伤，减小摩擦力，还能在磁体处于退火炉中时，热量不被过多的传导至磁体内。
所述退火炉的开口处设有盖板8，盖板用于填补开口与磁体组件之间的缝隙。盖板可增加开口处的密封性，防止退火炉热量或惰性气体的较多损失；如有必要，盖板处可设置滚轮(减小摩擦)或耐高温橡胶条(增加密封性)等。本实施例中，由于磁体为圆环状，磁体从狭缝a处伸入盖板中后，还应在狭缝a的中部安装封板810，以提高盖板的密封性。
所述磁体采用耐高温永磁体。可采用钐钴或铝镍钴材料，由于目前并无能在600度以上高温中长时间保持强磁性的材料，只能选择相对耐高温性强的材料。
所述退火件放置板平行于磁体组件设置；退火件放置板为直板或与磁体组件伸入到退火炉中的部分形状相适应的弧形板。磁体组件的两磁体正对部分之间的磁场更为稳定，将退火件放置板制成与磁体组件伸入到退火炉中的部分形状相适应的弧形板，规范退火件的放置位置，保证退火效果。
值得说明的是，一般而言，磁体插入退火炉中的部分以不超过磁体总长度或总面积的1/3为宜，使磁体处于退火炉内被加热的时间明显小于磁体处于退火炉外被冷却的时间。另外，由于不同材料的磁性退火温度要求不同，不同磁体的耐温性不同，磁体某部分旋转通过退火炉的时间(即该部分磁体在退火炉中的时间)，这段时间内该部分磁体一直处于被加热的状态，因此，退火炉的退火温度越高，则磁体转速应该越快，以减少该部分磁体在退火炉内的时间，防止其被加热至对磁性有不可逆损伤的温度。t0的设置可根据实际情况和经验来设定，但t0的设定值应远低于磁体的消磁温度，保证磁场的稳定和安全。本发明的磁性退火装置可较为轻松的应对退火温度在600度以内的退火处理，如需要更高的退火温度，则可通过进一步增大磁体总长度与磁体插入退火炉中部分的长度之比、提高磁体转速、增加冷却功率等方法缩短磁体受热时间，提高散热效率。
使用时，先启动驱动装置使磁体开始旋转，然后退火炉启动升温，若升温过程较慢，则可等到磁体温度升至t0后再启动冷却装置。
实施例2
与实施例1类似，其区别之处在于，磁体210’为圆盘状。虽然所需材料更多，但圆盘状的磁体伸入到退火炉中的部分也更多，退火件放置板的面积可以相对更大，并且，驱动装置可以设置的更为简化，例如，在圆盘状磁体的中心处设转轴9，以电机驱动即可。
实施例3
如图4-5所示，当需要改变磁性退火的磁场强度时，可通过调节两磁体之间的距离并更换相匹配的盖板，或者直接更换磁性适宜的磁体来实现；如需经常性、大幅度的调整磁场强度，开口应设置的大一些以留出足够的调整空间。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
1.一种磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，包括退火炉、磁体组件、用于驱动磁体组件旋转的驱动装置和用于冷却磁体组件的冷却装置；所述驱动装置和冷却装置均设于退火炉外；磁体组件的数量至少为一个；
所述退火炉上设有数量与磁体组件的相同的开口，磁体组件通过开口部分伸入到退火炉中；
所述退火炉内设有至少一层退火件放置板；磁体组件包括一对平行设置的磁体，磁体为圆环状、圆盘状中的一种；退火件放置板设于磁体组件的一对磁体之间；
所述磁体的两磁极设于磁体所在平面的两侧，且两磁极之间的连线垂直于磁体所在平面。
2.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述开口平行于退火炉长度方向设置。
3.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述冷却装置采用水冷或风冷方式。
4.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述磁体组件外边缘处线速度不大于2m/s。
5.根据权利要求4所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述冷却装置还包括温度传感器和控制器，控制器与温度传感器、驱动装置、冷却装置电性连接；温度传感器用于监测磁体组件刚从退火炉的开口处转出时的温度t。
6.根据权利要求5所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，以阈值t0作为磁体的警戒温度；当t高于t0时，按照(t-t0)/t*v来增加线速度，其中v为当前磁体组件外边缘处线速度或者默认的磁体组件外边缘处线速度；同时将冷却装置按照(t-t0)/t*100％来增加相应比例的冷却功率。
7.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述磁体组件表面设有低导热系数的耐高温保护层。
8.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述退火炉的开口处设有盖板，盖板用于填补开口与磁体组件之间的缝隙。
9.根据权利要求1所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述磁体采用耐高温永磁体。
10.根据权利要求1-9所述的磁体部分内置的磁性退火装置，其特征在于，所述退火件放置板平行于磁体组件设置；退火件放置板为直板或与磁体组件伸入到退火炉中的部分形状相适应的弧形板。
技术总结