一种螺旋取向环、制备方法及其压制成型设备技术

本发明专利技术公开的螺旋取向环、制备方法及其压制成型设备，其中螺旋取向环包括环形的本体，其易磁化方向绕本体的中心轴成螺旋状，易磁化方向与本体的中心轴轴向方向成85°-95°夹角，且易磁化方向与本体的径向方向成5°-45°夹角。本发明专利技术方案的螺旋取向环，具有制备方便，能够实现大尺寸、大长径比的磁环成型，同时具有开路下磁极分界线不闭合、多极开路下单个峰形不对称的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多极磁环、制备方法及其专用设备，特别是一种螺旋取向环、制备 方法及其压制成型设备。
技术介绍
烧结辐射取向的磁环不仅可以充磁成辐射磁环也可以充磁成为任意极数的多极 磁环，不论从磁性能还是从工作温度上都适合生产各种高性能的永磁电机，广泛应用于自 动控制、机器人、加工中心、高精密机床及电动工具等领域，同时烧结辐射磁环在国防领域 也起到不可取代的作用。 由于一些工艺技术上的问题始终未得到解决，限制烧结辐射磁环的大规模应用。 为填补这一空缺，人们用粘结工艺生产辐射磁环或多极磁环，其中各向同性粘结磁环，已实 现工业化大生产，但它的磁能积能达到IOMGOe就不错了。近些年又出现了各向异性粘结磁 环，它的磁能积能达到18-22MG0e，目前正有迅猛发展之势，但它的工作温度偏低，这就限制 了它的使用范围。烧结磁环磁能积可达到30-40MG0e，工作温度可达到150度甚至200度， 这些都是粘结磁体所无法取代的。 烧结辐射磁环生产过程中遇到两个困难：1、烧结磁体成型的第一道工序是磁场取 向成型，为了达到较高的取向度，取向磁场必须达到一定的强度，对平行磁场和垂直磁场来 说没有太大的困难，但对辐射磁环取向所需的辐射磁场情况就大不一样了，由于通过磁环 内孔的磁场受到磁芯磁饱和的限制，其磁通量是有限的，这些磁通分布到磁环的侧面形成 辐射的取向磁场，由于磁环的外表面的面积一般远大于磁环内孔面积，导致其磁场强度比 磁芯的饱和磁场强度要低得多，为了得到一定强度的取向磁场只好降低磁环的高度减小磁 环外表面积，这个高度通常大大低于实际需要的磁环高度。2、烧结磁体成型的第二道工序 是烧结，由于取向成型的磁环毛胚往往密度不均匀，在烧结的过程中大多数出现变形或开 裂，成品率太低，大幅度提高了烧结钕铁硼磁环的生产成本，甚至使烧结钕铁硼磁环的规模 化大生产成为不可行。 辐射取向磁环具有结构简单、组装方便、气隙磁密高等优势，但是制备辐射取向磁 环会受到磁性能低和开裂的制约。辐射成型永磁环的制备方法很多，其中一种方法是采 用同极对斥方法成型（中国专利技术专利号：88103837. 7)，通过同极磁场排斥方法将磁场利 用芯棒导出到成型区域获得辐射磁场，将磁粉进行径向方向取向。利用该方法成型由于 受到芯棒直径和导磁能力的限制，因此磁环取向度较低，不能获得较高的磁性能。专利 200810066269.4中描述将磁场集中在很小区域通过旋转磁粉进行成型，该方法虽然可以 获得较高的取向度，但是由此带来的开裂问题始终得不到很好的控制，开裂比例高使得该 方法批量制备辐射环遇到和很大难度。辐射环开裂主要是其封闭性和稀土永磁材料取向 方向和垂直取向方向较大的热膨胀系数差造成的。为了解决辐射磁环开裂问题，美国专利 US 6984270B2中描述了通过模具设计破坏磁环一部分取向的方法放置磁环开裂，这样导致 的一个直接问题就是破坏了磁极一致性，在转子组装过程中只能通过将取向破坏区域交替 开的方法弥补取向破坏带来的电机性能波动，因此该方法制备辐射环对磁环组装非常不方 便，失去了辐射磁环的优势。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种螺旋取向环及其制备方法，具有取向性好，性 能稳定，生产制备方案，能够实现大尺寸的磁环成型，同时具有磁极分界线不闭合的特性。 本专利技术公开的螺旋取向环，包括环形的本体，其易磁化方向绕本体的中心轴成螺 旋状，易磁化方向与本体的中心轴轴向方向成85° -95°夹角，且易磁化方向与本体的径 向方向成5~45°夹角。 本专利技术公开的螺旋取向环的一种改进，沿本体的轴向观察，易磁化方向的螺旋方 向为顺时针方向或者逆时针方向。 本专利技术公开的螺旋取向环的一种改进，本体上沿易磁化方向形成有至少一个磁化 区，其中每一个磁化区绕本体的中心轴成螺旋状。充磁时可以是内侧一个磁极、外侧另一个 磁极磁化也可以是多极磁化，其中多级磁化开路状态下磁极分界线不闭合，且绕本体的中 心轴成螺旋状。也可以是N、S极交替排列的多极磁化，其中多级磁化开路状态下磁极分界 线不闭合，且绕本体的中心轴成螺旋状。 本专利技术公开的螺旋取向环的一种改进，本体的合金材料元素组成为（以元素的质 量百分比计）RE 29~35〇〇〇~ 具~5Ba9~ 1Q5Febal，其中RE为一种或几种稀土元素（稀土元素包 括镨（Pr)、钕（Nd)、钐（Sm)、铽（Tb)、镝（Dy)、钬（Ho))，M是为了改善微观结构而添加的微 量元素，如 Al，Cu，Ga，Nb，Zr 等。 本专利技术公开的螺旋取向环的制备方法，包括如下步骤： 将合金破碎制成磁粉，磁粉压制成型后进行烧结致密化； 其中磁粉压制磁化时，阴模的环形模腔内置有芯棒，磁粉填充于阴模与芯棒之间 的间隙，在取向磁场环境下芯棒磁化形成N磁极和S磁极，取向成型过程中阴模、磁粉和芯 棒相对磁场转动（在本体内形成螺旋状的易磁化方向，同时沿易磁化方向形成磁化区），在 转动的同时将磁粉压制成环状。成型时随着阴模、磁粉和芯棒的转动，磁粉被取向磁场排 列的同时，由于转动作用形成螺旋状的易磁化方向排列。 本专利技术公开的螺旋取向环的制备方法的一种改进，磁粉压制磁化时，阴模、磁粉和 芯棒均以芯棒为中心轴相对磁场转动的转速为1-360转/min (转速跟磁环磁场和易磁化方 向的螺旋形态有关）。 本专利技术公开的螺旋取向环的制备方法的一种改进，磁粉的粒径满足SMD 2-8微 米。 本专利技术公开的螺旋取向环的制备方法的一种改进，取向磁场的场源为至少一个。 场源可以为电磁铁、永磁体或者脉冲磁场。 本专利技术公开的螺旋取向环的制备方法的一种改进，合金原料为RE29~ 35CoQ~具~ SB。.9~I.O5Febal，其中RE为一种或几种稀土元素（稀土元素包括镨（Pr)、钕（Nd)、钐（Sm)、钺 (Tb)、镝（Dy)、钬（Ho))，M是为了改善微观结构而添加的微量元素，如Al，Cu，Ga，Nb，Zr等， 以元素的质量百分比计（wt% )。 本专利技术公开的螺旋取向环的压制成型设备，包括阴模、芯棒以及驱动装置，所述芯 棒设置在阴模的模腔内，所述阴模和芯棒之间形成有容纳和压制磁粉的腔体，所述阴模和 芯棒在驱动装置的驱动下发生转动，芯棒在磁场（本处磁场指磁粉在阴模中压制成型时， 芯棒被磁化而成为磁极，此时阴模、磁粉和芯棒相对磁场转动，从而形成螺旋形的磁化区； 磁粉成型后芯棒可以消磁或者磁性减弱以便于脱除成型后的模坯）中被磁化成磁极。 本专利技术方案中，取向磁场可以由一个磁源提供也可以有两个或者多个磁源叠加 共同提供，阴模模腔为环形，阴模模腔内部有导磁的芯棒，成型过程中磁场贯穿阴模内侧、 外侧及芯棒，在成型过程中阴模、磁粉和芯棒相对磁场转动，在转动的同时将磁粉压制成环 状。制备磁环时，将磁粉放入环形或瓦形模腔（阴模）中，通过磁场对磁粉进行取向，所述 磁场作用范围很大，穿过整个阴模模腔内侧和外侧，环形阴模内部有导磁的芯棒，成型过程 中芯棒被磁环成为了形成了 N极和S极。在成型过程中阴模、磁粉和芯棒相对磁场转动，在 转动的同时将磁粉压制成环状。通过芯棒形成N和S磁极后对磁粉的带动作用使得磁粉可 以沿螺旋方式排列，从而可以有效的提高磁环的合格率和性能一致性。 相较于传统辐射成型，本专利技术公开的的辐射环存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋取向环，包括环形的本体，其特征在于，其易磁化方向绕本体的中心轴成螺旋状，易磁化方向与本体的中心轴轴向方向成85°‑95°夹角，且易磁化方向与本体的径向方向成5°‑45°夹角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张莲菊，
申请(专利权)人：张莲菊，
类型：发明
国别省市：浙江;33