CN102195380A - 具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，属于永磁转子领域。其技术方案为：包括金属轴和粘结磁体，其中，金属轴和粘结磁体之间设置有缓冲层。缓冲层为高韧性聚合物材料。本发明的有益效果是：通过设置缓冲层结构，能够避免塑料粘结磁体永磁转子在成型加工过程中由于脆性的粘结磁体与金属轴之间热膨胀系数差异而产生的裂纹；同时，能够明显改善或避免塑料粘结磁体永磁转子在使用过程中由于温度、湿度等外界条件不断变化而产生的裂纹；由于缓冲层解决了永磁转子在加工和使用过程中的裂纹问题，因而在制备永磁转子时能够采用价格较低且物理机械性能和耐温性等综合性能更好的尼龙6等作为基体材料，实现轻量化、高性能化并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及永磁转子技术领域，特别涉及具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子。
背景技术
近年来，数字化信息技术以及以办公自动化、家庭自动化和工业自动化（3A）为代表的自动化技术已成为推动现代社会发展的高新技术热点之一。由于磁信号易于储存和数字化，信号采集过程无物理接触等优点，磁性材料已成为现代高新技术领域中的重要基础材料。传统的永久磁铁通常是通过铸造和烧结等工艺制造而成，因其良好的磁性能而获得广泛的应用。但传统的永久磁铁硬度高、脆性大、加工性差，很难制成形状复杂、结构精细的制件，从而限制了永久磁铁的实际应用，远不能满足现代技术特别是现代汽车电子技术等高科技的发展需求。因此，新型的塑料粘结磁体就应运而生。
塑料粘接磁体是将加工性能良好、密度较低的塑料基体与磁粉进行混合，采用合适的成型方法，按照需求制备的具有各种形状和性能的永磁材料。塑料粘结磁体的组分主要包括磁粉、粘结剂和各种助剂。聚合物基体通常采用聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）和液晶聚合物等。最重要的磁性填料包括铁氧体（SrFeO, BaFeO）和以钕铁硼（NdFeB）和钐钴(SmCo)等为代表的稀土永磁粉末。偶联剂和润滑剂等助剂可在改善加工性能的同时提高塑料粘接磁体的机械性能和磁性能。
与传统的永久磁铁相比，塑料粘结磁体相对密度低，易加工成型成为尺寸精度高和形状复杂的制品，磁场设计灵活；同时塑料粘结磁体的机械性能例如强度和弹性明显改善。鉴于在技术和经济方面的突出特点，塑料粘结磁体在永磁材料市场中的份额越来越高，增长率已远远超过了传统的磁铁。
由塑料粘接磁体制备的磁性器件在传感技术（汽车中的ABS系统，安全气囊、座椅调整系统、中央控制系统中用作各种位置、转速和角度传感器）和驱动系统（激光打印机中的磁辊，用于自动控制的各种微型电机中的永磁转子等）中得到了广泛的应用。传感器和微型电机永磁都要求磁性器件是多极磁化而且表面磁场的分布非常均匀。在成型时，塑料粘接磁体熔体中的磁性填料粒子在模腔内多磁极磁场的作用下发生取向并完成多极磁化过程。磁粉粒子的取向与分布一方面对塑料基体的各层次结构产生显著影响，另一方面会造成熔体内部导热率发生较大差异，从而导致熔体冷却过程的复杂化，进而对试样的各种性能尤其是均匀性和尺寸稳定性产生影响。通常永磁转子的生产将塑料粘接磁体直接通过注射或模压的方法与金属轴实现一步成型，即节省了装配过程又有利于提高装配精度和装配强度。但塑料粘接磁体的热收缩率要远大于金属轴，而且塑料粘接磁体的脆性较大，永磁转子很容易在注塑后的冷却过程中以及使用过程中产生裂纹。由于尼龙12的韧性优于尼龙6，由尼龙12 粘结磁体制备的永磁转子在注塑和使用过程中不易产生裂纹，而尼龙6粘结磁体制备的永磁转子则很容易产生裂纹，因而永磁转子常使用价格较高的尼龙12（PA12）等材料做基体材料，而不能使用价格较更低、耐温性能和其他综合性能更好的尼龙6（PA6），导致永磁转子的材料成本居高不下，这也是实际生产中迫切需要解决的问题之一。另外，汽车工业等应用领域对塑料粘接磁体在磁性能和耐温性能方面不断提出更高的要求，这意味着要使用更高的磁粉填充量和耐高温塑料，从而加剧了永磁转子产生裂纹的可能。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于塑料粘结磁体的热收缩率远大于金属轴的热收缩率，且塑料粘结磁体的脆性较大，使永磁转子在加工和使用过程中容易产生裂纹；为了尽量减少加工及使用过程中产生裂纹，只能采用价格较高的PA12做基体材料，导致永磁转子的材料成本居高不下；汽车工业等应用领域对塑料粘接磁体在磁性能和耐温性能方面不断提出更高的要求，只能使用更高的磁粉填充量和耐高温塑料
尽量达到相关要求，而此种方式又加剧了永磁转子产生裂纹的可能。
发明内容
为了改善因热收缩率不同导致的塑料粘结磁体永磁转子加工和使用过程中产生裂纹，降低永磁转子的材料成本，本发明实施例提供了一种具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子。
为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴和粘结磁体，其中，所述金属轴和所述粘结磁体之间设置有缓冲层。
所述缓冲层为高韧性聚合物材料。
所述缓冲层材料为尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙610、尼龙11、尼龙46、尼龙612、聚苯硫醚、聚酯、聚碳酸酯、间同聚苯乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或几种，或者上述树脂中的一种或几种经玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳纳米管、纳米颗粒或其他填充补强剂的改性产品。
所述粘结磁体的基体材料为尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙610、尼龙11、尼龙46、尼龙612、聚苯硫醚、聚酯、聚碳酸酯、间同聚苯乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或几种；所述粘结磁体的磁粉为铁氧体磁粉、钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、铝镍钴磁粉或钐铁氮磁粉中的一种或几种。上述的铁氧体磁粉、钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、铝镍钴磁粉和钐铁氮磁粉即可以是磁各向同性的也可以是磁各向异性的。此外，还可以加入各种加工助剂和偶联剂以改善塑料粘结磁体的性能。
所述缓冲层的截面为圆形、三角形、长方型、正方形、其他多边形或其他不规则形状。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过设置缓冲层结构，能够避免塑料粘结磁体永磁转子在成型加工过程中由于脆性的粘结磁体与金属轴之间热膨胀系数差异而产生的裂纹，特别是采用高韧性聚合物材料作为缓冲层时，由于缓冲层的韧性比塑料粘接磁体高很多，能够消除由于金属轴与塑料粘接磁体间由于热膨胀系数不同而产生的内应力，从而避免裂纹的产生，提高了产品的合格率和加工性能；同时，能够明显改善或避免塑料粘结磁体永磁转子在使用过程中由于温度、湿度等外界条件不断变化而产生的裂纹，大大提高产品的使用寿命，从而提高整个产品的安全性和可靠性；采用的缓冲层位于永磁转子的中心部位，对永磁转子的磁性能没有任何不良影响，且由于缓冲层解决了永磁转子在加工和使用过程中的裂纹问题，因而在制备永磁转子时能够采用价格较低且物理机械性能和耐温性等综合性能更好的尼龙6等作为基体材料，而不必采用价格更高的尼龙12；另外，由于缓冲层为纯塑料或增强塑料，密度比粘结磁体低很多，因而能够降低塑料粘结永磁转子的质量并可提高其机械性能，从而实现轻量化、高性能化并降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构主视剖视图；
图2是本发明实施例的整体结构侧视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴3和粘结磁体1，其中，金属轴3和粘结磁体1之间设置有缓冲层2。
粘结磁体1选用尼龙12粘结锶铁氧体，缓冲层2选用尼龙12。缓冲层2截面为圆形。
其制备方法为：
将金属轴3至于模具中，模具温度80℃，将尼龙12在80℃下干燥至少4小时后经注塑机注射成型缓冲层2，成为半成品，注射温度240℃，注射速率80mm/s，冷却10秒后开模并将半成品取出；
将上述半成品置于永磁转子模具中，模具温度80℃，将上述尼龙12粘结锶铁氧体在80℃下至少干燥4小时后经注塑机注射粘结磁体部分，注射温度280℃，注射速率60mm/s，冷却10秒后开模、取出制品，完成生产过程。
实施例2
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴3和粘结磁体1，其中，金属轴3和粘结磁体1之间设置有缓冲层2。
粘结磁体1选用尼龙6粘结锶铁氧体，缓冲层2选用尼龙6。缓冲层2截面为圆形。
其制备方法为：
将金属轴3至于模具中，模具温度80℃，将尼龙6在80℃下干燥至少4小时后经注塑机注射成型缓冲层2，成为半成品，注射温度240℃，注射速率80mm/s，冷却10秒后开模并将半成品取出；
将上述半成品至于永磁转子模具中，模具温度80℃，将上述尼龙6粘结锶铁氧体在80℃下至少干燥4小时后经注塑机注射粘结磁体部分，注射温度285℃，注射速率60mm/s，冷却10秒后开模、取出制品，完成生产过程。
实施例3
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴3和粘结磁体1，其中，金属轴3和粘结磁体1之间设置有缓冲层2。
粘结磁体1的聚苯硫醚粘结锶铁氧体，缓冲层2选用聚苯硫醚。缓冲层2截面为圆形。
其制备方法为：
将金属轴至于模具中，模具温度120℃，将聚苯硫醚在100℃下干燥至少4小时后经注塑机注射成型缓冲层2，成为半成品，注射温度320℃，注射速率80mm/s，冷却10秒后开模并将半成品取出；
将上述半成品至于永磁转子模具中，模具温度120℃，将上述聚苯硫醚粘结锶铁氧体在100℃下至少干燥4小时后经注塑机注射粘结磁体部分，注射温度320℃，注射速率60mm/s，冷却10秒后开模、取出制品，完成生产过程。
实施例4
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴3和粘结磁体1，其中，金属轴3和粘结磁体1之间设置有缓冲层2。
粘结磁体1选用聚苯硫醚粘结钕铁硼，缓冲层2选用聚苯硫醚。缓冲层2截面为圆形。
其制备方法为：
将金属轴3至于模具中，模具温度120℃，将聚苯硫醚在100℃下干燥至少4小时后经注塑机注射成型缓冲层2，成为半成品，注射温度320℃，注射速率80mm/s，冷却10秒后开模并将半成品取出；
将上述半成品至于永磁转子模具中，模具温度120℃，将上述聚苯硫醚粘结钕铁硼在100℃下至少干燥4小时后经注塑机注射粘结磁体部分，注射温度320℃，注射速率60mm/s，冷却10秒后开模、取出制品，完成生产过程。
实施例5
具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴3和粘结磁体1，其中，金属轴3和粘结磁体1之间设置有缓冲层2。
粘结磁体1选用尼龙12粘结钐钴，缓冲层2选用尼龙12。缓冲层2截面为圆形。
其制备方法为：
将金属轴3至于模具中，模具温度80℃，将尼龙12在80℃下干燥至少4小时后经注塑机注射成型缓冲层2，成为半成品，注射温度240℃，注射速率80mm/s，冷却10秒后开模并将半成品取出；
将上述半成品至于永磁转子模具中，模具温度80℃，将上述尼龙12粘结钐钴在80℃下至少干燥4小时后经注塑机注射粘结磁体部分，注射温度280℃，注射速率60mm/s，冷却10秒后开模、取出制品，完成生产过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.具有缓冲层的塑料粘结磁体永磁转子，包括金属轴和粘结磁体，其特征在于，所述金属轴和所述粘结磁体之间设置有缓冲层。
2.根据权利要求1所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层为高韧性聚合物材料。
3.根据权利要求1或2所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层材料为尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙610、尼龙11、尼龙46、尼龙612、聚苯硫醚、聚酯、聚碳酸酯、间同聚苯乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或几种，或者上述树脂中的一种或几种经玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳纳米管或纳米颗粒的改性产品。
4.根据权利要求1或2所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述粘结磁体的基体材料为尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙610、尼龙11、尼龙46、尼龙612、聚苯硫醚、聚酯、聚碳酸酯、间同聚苯乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或几种；所述粘结磁体的磁粉为铁氧体磁粉、钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、铝镍钴磁粉或钐铁氮磁粉中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述粘结磁体的基体材料为尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙610、尼龙11、尼龙46、尼龙612、聚苯硫醚、聚酯、聚碳酸酯、间同聚苯乙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或几种；所述粘结磁体的磁粉为铁氧体磁粉、钕铁硼磁粉、钐钴磁粉、铝镍钴磁粉或钐铁氮磁粉中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层的截面为圆形、三角形、长方型、正方形、其他多边形或其他不规则形状。
7.根据权利要求3所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层的截面为圆形、三角形、长方型、正方形、其他多边形或其他不规则形状。
8.根据权利要求4所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层的截面为圆形、三角形、长方型、正方形、其他多边形或其他不规则形状。
9.根据权利要求5所述的塑料粘结磁体永磁转子，其特征在于，所述缓冲层的截面为圆形、三角形、长方型、正方形、其他多边形或其他不规则形状。
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