CN101819846A - 高性能永磁体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

高性能永磁体制备的方法，在永磁粉料成坯工艺中施加取向场，施加取向场的永磁体成坯模具的上模板内衬一层非导磁金属层，或在上模板镶嵌一块整体的非导磁金属层，非导磁金属层的面积与永磁体成坯模具下模型腔的表面积的比为80-800％，一层或整体非导磁金属层的整体厚度是1mm-150mm；上模板装在成坯模具下模的正上方。成坯模具上模的正上方非导磁金属层的相邻部位均为导磁材料。此种方法也应用于倒置的模具中。

Description

高性能永磁体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种永磁体的制备方法，以使磁体内弧工作面的磁场强度能够有效地增强。
背景技术
永磁体器件是直流电机的重要部件，为了保证其磁场强度，在粉料压制成坯的生产过程中采用了施加取向场的加工工艺，即对压坯在一个强磁场中进行取向，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取向方向和强度密切相关。无论采用干法或湿法生产何种永磁体时均采用了取向场的加工方法，包括铁氧体、稀土(钐钴或钕铁硼等)、甚至包括粘接或注塑永磁体工艺——目前已经生产粘接或注塑的钕铁硼永磁材料。
发明内容
本发明目的是提出一种高性能永磁体制备的方法，从而提高直流电机的性能。
本发明的技术解决方案是：高性能永磁体制备的方法，是在永磁粉料成坯工艺中施加取向场的成坯模具的上模板(吸水板)内衬(或嵌)一层或一块非导磁的金属材料层，非导磁材料层的面积与成坯模具(下模型腔)的表面积的比为80-800％，而一层或一整块非导磁材料层的厚度为1mm以上，控制在2-150mm之间，以此形成一个磁回路受阻的上模腔，上模板装在成坯模具下模的正上方。成坯模具上模腔的非导磁金属层的相邻部位均为导磁材料。上述上模板内衬一层非导磁金属或一块非导磁材料构成了上模板(吸水板)整体。下模腔内的冲头为导磁材料制造。更厚的整块非导磁材料层也不超过本发明的范围。
如果将模具上下模颠倒，则可采取在下模板内衬或嵌非导磁金属层的同样方案。
非导磁材料层一般采用不锈钢、硬铝、铜等，也可以采用铜、铝的合金或硬质合金。复合材料或整块非导磁金属层的上模板(吸水板)体内设有吸水孔道，上模面包一层滤布，覆盖于凹模腔上，取向场线圈包裹在下模板充头的外围；永磁体磁体(磁瓦)制备时设有外磁场取向场施加设备，模具上模板1亦可在本发明方法的构架下拼为一块整体。可制备一模多出的数个型腔。取向场线圈包裹在下模板的外围。本发明的方法和设备在压制磁瓦时要将磁瓦外弧面朝上，内弧向下，以充分利用成形磁场，这样成形的磁瓦、内弧磁通密度比外弧磁通密度要高，这也符合使用要求。一般磁瓦厚度并不大，因此可采用单面吸水，即在上模板上设计真空吸水孔，这样既可避免磁瓦内弧面性能因吸水孔而破坏，又可保持表面光洁度在一定水平上，以减少磨加工时磨削量。
本发明的设备和方法的益处和效果是：磁瓦内弧的表磁强度将大幅度的提高(指与下模腔内的冲头接触的磁瓦内弧的表面)，内弧强度是电机有效工作的磁能，利用本发明方法制备的模具一般比传统取向场成型模具可提高20％以上，制备的磁瓦和永磁体内弧场强分布得更均匀，从而大大提高直流电机的性能。加上采用左右弧磁场强度对称的模具，一片磁瓦的左右弧磁强的差可小于3％，以此降低了电机噪声并提高了效率。例如，汽车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设备示意图
图2是本发明的取向场成型工艺的上模板材料与形状结构示意图
图3是本发明的取向场成型工艺的多模腔上模板材料与形状结构示意图
图中：上模板(吸水板)1、磁材坯2、下模冲头3、凹模4、料池5、料浆6、模架7、连续板9、密封环10、中心柱11、注料孔12、上模吸水孔道1-1、上模导磁板1-2、上模板的非导磁层1-3。
具体实施方式
本发明取向场施加设备，图1中设备是现有铁氧体磁芯的通常设备：包括磁材坯2、下模冲头3、凹模4、料池5、料浆6、模架7、连续板9、密封环10、中心柱11、注料孔12。模具上模板1为一块整体，其截面结构如图2所示，上模板体内设有吸水孔道1-1，上模面包一层滤布，覆盖于凹模型腔上，整个型腔内可以设有一个或数个凹模(平模)成型腔(如图3所示)，可采用本申请人的CN200710132805.1结构。取向场线圈包裹在下模板的外围，上模板(钢板)开一凹腔，在凹腔处的嵌一块不导磁材料或内衬一层不导磁材料，如不锈钢、硬铝1-3，可以是中间镶嵌一块不锈钢、硬铝1-3；也可以是一层不锈钢、硬铝1-3，即镶嵌一块复合材料：凹腔的表层是不锈钢，而背后衬导磁的45号钢。
非导磁金属层(不锈钢或硬铝1-3)的面积与成坯模具的表面积的比为10-240％更好，尤其是120-180％；非导磁金属不锈钢的面积比成坯模具的表面积大，上模板有一层或这块嵌入的上模板不锈钢整体厚度是5mm-100mm均可，非导磁金属层装在成坯模具下模的正上方。成坯模具上模板的正上方为非导磁金属层，相邻部位均为导磁材料(钢)1-2。图3是使用铁氧体磁瓦的方案，表面积是矩形，不锈钢层在尺寸上可以矩形的四周均大于420mm。大尺寸的铁氧体磁瓦时，矩形的四周均大于4-40mm。
本发明不但用于生产铁氧体永磁体，也用于钕铁硼、钐钴等稀土永磁体。采用类似图3的结构时，可采用平模(稍凹亦可)，磁体的表面积可以是圆形或矩形，按本发明工艺制备的磁体在切割后用于电机。但此成品的特点是：两个极的磁场强度相差极大，必须采用高强度的一极置于电机的近转子端(与下模冲头接触的磁极)。模具上下模颠倒用于制造稀土永磁体，在下模板内衬或嵌非导磁金属层的方案。
图3中非导磁金属层的面积与成坯模具的表面积的示意图，不锈钢的面积比成坯模具型腔的表面积大较好。图3中上模吸水孔1-1外的最小的一个矩形框线的面积表示模具型腔的表面积，斜线区域是上模不锈钢材料的面积。下模冲头3为导磁金属材料(钢)制造，表层可以覆盖一薄层不锈钢。

Claims (7)

1.高性能永磁体制备的方法，在永磁粉料成坯工艺中施加取向场，其特征是施加取向场的永磁体成坯模具的上模板内衬一层非导磁金属层，或在上模板镶嵌一块整体的非导磁金属层，非导磁金属层的面积与永磁体成坯模具下模型腔的表面积的比为80-800％，一层或整体非导磁金属层的整体厚度是1mm-150mm；上模板装在成坯模具下模的正上方。
2.根据权利要求1所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是非导磁金属层采用不锈钢、硬铝、铜或铝或其合金、硬质合金。
3.根据权利要求1或2所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是成坯模具上模的正上方非导磁金属层的相邻部位均为导磁材料；下模充头为导磁金属材料制造。
4.根据权利要求1或2所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是上述上模板内衬一层非导磁金属层后再采用导磁层，非导磁金属层和导磁层复合构成一块整体。
5.根据权利要求1或2所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是非导磁金属层的面积与成坯模具的表面积的比为100-240％，非导磁金属层的面积比成坯模具型腔的表面积大。
6.根据权利要求1或2所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是非导磁金属层的面积与成坯模具的表面积的比为120-180％，非导磁金属层的面积比成坯模具型腔的表面积大。
7.根据权利要求1或2所述的永磁体磁瓦制备的取向场施加方法，其特征是用于倒置的模具结构中。
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