CN101393792B - 左右弧磁场强度对称的永磁体的制备方法和制备设备 - Google Patents

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左右弧磁场强度对称的永磁体，永磁体是一瓦状，瓦状永磁体的左右弧的横截面是一圆弧，瓦状永磁体的左右弧的相同高度位置的磁场强度相同。取向场成型中，磁瓦坯料模具在取向场线圈内具有这样的位置：永磁体磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的充磁线圈的圆弧线垂直。本发明的左右弧磁场强度对称的永磁体，左右弧磁强的差小于3％，也很容易做到小于1％，提高了电机效率，不会产生噪声和寿命的问题。

Description

左右弧磁场强度对称的永磁体的制备方法和制备设备
技术领域
本发明涉及一种永磁体器件的制备，尤其是磁瓦左右弧磁场强度对称的永磁体及制备方法和设备。 
背景技术
永磁体器件是直流电机的重要部件，一般永磁材料采用从稀土、铝镍钴直到锶钡铁氧体多种材料系列的产品，为了保证其主要性能——磁场强度，但在生产过程成型的工艺中采用了取向场的方法对坯料在一个强磁场中进行取向，达到成品在充磁后得到预先取向后固定的永磁场强，从而得到各向异性永磁体，这是基于各向异性永磁材料的内禀记忆性质而广泛采用的工艺，在烧结充磁后的成品均与取向场的强度和取向场的方向密切相关。无论采用干法或湿法生产永磁器件时均采用取向场的加工方法，包括粘接或注塑烧结永磁体工艺——目前已经用于生产粘接或注塑的钕铁硼永磁材料。 
现有的取向场工艺是采用在成型模具的外圈设置取向场充磁线圈的方法，取向场充磁线圈的直径一般在15厘米以上，考虑到生产效率，取向场线圈内的模板上置有排列均匀的多只永磁坯料的成型模型，用于一模生产多只器件。现有工艺考虑到生产加工的方便和尽可能多容纳模具，几乎(往往是寻找线圈内切割的)都是用矩形置入成型坯模具。如图1所示。瓦状永磁体是直流电机制造中最广泛采用的永磁体，简单设计的电机包括各种泵用驱动电机等，往往只需要采用一对永磁瓦每只永磁瓦的横截面接近半圆构成永磁磁路，当然也有采用多对永磁体磁极的直流电机。 
成型模具在线圈内取向场的工艺决定了线圈内坯料取向场分布，如果线圈的截面积较大，线圈磁场强度的分布为由外及里呈环形递减，中心磁场始终低于最大圆径处的磁场强度。由此而来造成了矩行排列的成型模型的坯料，左右弧取向磁场一边高一边低。 
容易理解的是，如果不能提供左右弧磁场强度对称(差大于3％)的永磁体，容易导致转子在垂直于轴的方向振动，噪声和寿命短就不能避免。尤其是一对永磁瓦构成的电机转速高，更易产生电机非平衡运转，实践上这个问题一直被忽略。 
研究发现，上述施加取向场的方法和取向场模具不能制备具有左右弧磁场强度对称的永磁体。这是整个行业未能解决和未能注意的问题。实用时往往需要左右弧磁场强度对称的永磁体，这种对称的永磁体在用于一定转速以上的直流电机尤其需要重要，否则会带来很大的电磁噪声，也会严重影响电机的寿命。这样的直流电机在汽车和计算机上就有许多应用：如燃油泵电机、水泵电机及风扇冷却电机等等，这种电机如果是对磁极(一对永磁体)的结构往往转速达到3000转/分以上，由于现有市场不能提供左右弧磁场强度对称的永磁体，导致现有的电机噪声无法解决，也影响到国产机电产品的总体质量。 
发明内容
本发明目的是提出一种左右弧磁场强度完全对称的永磁体及制备方法和设备。从而大大提高直流电机的性能。 
本发明的技术解决方案是：左右弧磁场强度对称的永磁体，其特征是-瓦状永磁体，瓦状永磁体的左右弧的横截面是一圆弧，瓦状永磁体的左右弧的相应高度位置的磁场强度相同。利用取向场左右弧相应高度位置磁场强度强度完全相同的而得到的磁瓦左右弧磁场强度的相同。 
左右弧磁场强度对称的永磁体及制备方法，包括配料和取向场成型工艺，取向场成型工艺中，磁瓦坯料模具在取向场线圈内具有这样的位置：使永磁体磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的充磁线圈的圆弧线垂直。 
左右弧磁场强度对称的永磁体的制备的设备，即取向场的成型机，取向场的成型机包括取向场线圈和成型机磁瓦坯料模具，其特征是成型机磁瓦坯料模具在取向场线圈内排列是：在圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具，且磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的充磁线圈的圆弧线垂直。并ke排列成多圈磁瓦坯料模具。 
本发明方法的采用可能使mojude加工过程似稍显复杂，例如，每只坯料的模具在线圈内放置时需要采用精度较高的扇型楔块，但由于取向场施加时圆形线圈内半径可以保证在相同半径的位置均有相同强度的取向场，取向场的方向显然也是相同的，左右弧均在相同半径的位置，可以得到完成相同强度的外加取向场的施加，因此烧结或充磁后(对于粘接或注塑永磁体可直接充磁制成成品)的成品对应此取向场的强度，成品磁瓦左右弧的截面基本上是一段圆弧，磁瓦是左右弧磁场强度对称的永磁体。安装后配对可以得到更均匀的磁场强度，保证电机旋转驱动受力情况大大改善。 
本发明的左右弧磁场强度对称的永磁体，左右弧磁强的差小于3％，也很容易做到小于1％；虽导致永磁体的上下端磁场强度具有差别，但这种差别并不导致转子在垂直于轴的方向振动，提高了效率，不会产生噪声和寿命的问题。尤其是一对永磁瓦构成的电机在使用中发现，工作电流更低，电机及电机驱动的装置往往能工作的寿命更长，例如，油泵电机中使用本永磁体，工作寿命可以提高30％以上，工作电流能降低15％左右。 
附图说明
图1是现有技术的取向场成型工艺的结构示意图 
图2是本发明的取向场成型工艺的结构示意图 
永磁体坯料成型模1、取向场线圈2、永磁体坯料3、楔铁4、永磁体磁瓦的左弧3-1和右弧3-2。 
具体实施方式
铁氧体永磁体及制备和设备：采用常用的铁氧体永磁体制备工艺——永磁铁氧体湿压成型。湿压磁场成型技术可以使得磁性材料磁畴进行充分取向，所得磁体的磁性能更高，因此湿压磁场成型技术在生产高性能永磁材料时得到了广泛的应用。湿压成型时取 向磁场强度的增加有助于改善各向异性磁体的磁性的参数。湿压磁场成型是：先将粉料制成颗粒度在1微米或以下、含水量约为20％～40％的料浆；再通过手工或自动加料方式将料浆加入模具型腔中；从加料开始到成型结束这一段时间内，一直在模具型腔中按要求保持足够强的磁场强度，使得料浆中的磁性材料颗粒在整个加料和压制阶段始终沿一个固定的方向排列。增大充磁电流值即取向场磁场强度克服颗粒磁畴转动的阻力，外加磁场通常需4000——8000奥斯特(Oe)。脉冲电流方式或恒流充磁均是可行的取向场施加方法。如为了减少线圈发热，在磁化线圈中应该使用脉冲磁场，即在合模后施加一个瞬间大电流生产一个大脉冲磁场，再保持恒流充磁。成型时以脉冲或持续的取向磁场对施加均没有超出本发明的范围。通过湿压磁场成型所获得的坯体在沿着磁场的方向其磁性很强，而其他两个方向磁性较弱，在烧结后就得到了各向异性的永磁铁氧体磁体。这种排列愈整齐、密度越大，磁体的磁性就越好。 
根据图2工艺永磁体的左右弧的取向磁场强度是相同的，两弧长度相同相对应的位置时，磁场强度的差在0.1-3％，且其它制备工艺均与现有技术相同。 
采用常规的湿法各向异性取向场工艺，坯料3的模具1在坯料的外圈，在磁瓦坯料模具在取向场线圈内排列方法是：在圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具，并排列成多圈磁瓦坯料模具。且磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的充磁线圈的圆弧线垂直。 
永磁体的制备的设备，即取向场的成型机，取向场的成型机包括取向场线圈和成型机磁瓦坯料模具，其特征是成型机磁瓦坯料模具在取向场线圈内排列是：在圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具，且磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的充磁线圈的圆弧线垂直，在一个圆周排列的磁瓦模具制备的磁瓦均可以配对。并可以排列成多圈磁瓦坯料模具。如图2所示。 
采用Y25-Y35或更高磁能积产品的锶(钡)铁氧体，采用本发明方法和设备(取向场线圈直径25-35厘米)生产在直径38mm的圆筒内置放的永磁体，长度约32mm-45mm左右，尽管永磁体瓦的上下端的磁场强度差在3％以上，但能保证永磁体的左右弧的磁场强度是相同的：两弧长度相同相对应的位置时，磁场强度的差在0.01-3％，尤其是差在0.1-1％，在工艺上均与现有技术相同。在湿压磁场成型过程中，为了让磁力线全部穿过被压料粉，使磁畴整齐排列，获得较好的磁性能，上下模用导磁材料做成，而型腔用不导磁材料(铜、铝、不锈钢等材料)做成。 
粘接永磁体制备方法：左右弧磁场强度对称的永磁体的制备的设备，指取向场的成型设备，取向场的成型设备包括取向场线圈和成型机磁瓦坯料模具，成型设备内的磁瓦坯料模具在取向场线圈内排列是：在圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具，并排列成多圈磁瓦坯料模具。粘接永磁体采用稀土永磁粉料与高分子材料均匀的混和粉料注塑成型，在多模腔的模具中进行注塑成型时，每个模腔的布局均采用上述。 

Claims (4)

1.左右弧磁场强度对称永磁体的制备方法，包括配料和取向场成型工艺，其特征是取向场成型工艺中，磁瓦坯料模具在取向场圆形线圈内具有这样的位置：使永磁体磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的取向场圆形线圈的圆弧线垂直；磁瓦坯料模具在取向场圆形线圈内排列方法是：在取向场圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具。
2.根据权利要求1所述的左右弧磁场强度对称的永磁体的制备方法，其特征是取向场圆形线圈内排列多圈磁瓦坯料模具。
3.左右弧磁场强度对称永磁体的制备设备，包括永磁体材料施加取向场的成型设备，施加取向场的成型设备包括取向场线圈和成型磁瓦坯料模具，其特征是在取向场圆形线圈内相同半径的整个圆周位置置有均匀排列的磁瓦坯料模具，使永磁体磁瓦的左右弧直线与距磁瓦坯料模具最近位置的取向场圆形线圈的圆弧线垂直。
4.根据权利要求3所述的左右弧磁场强度对称永磁体的制备设备，其特征是取向场圆形线圈内排列多圈磁瓦坯料模具。
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