CN103128286A - 各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置及其取向方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置及其取向方法，该取向装置包括上模套、下模套、置于上模套和下模套之间的阴模、置于上模套内的上冲头、置于下模套内的下冲头、置于上冲头内的上芯棒、置于下冲头内的下芯棒、置于上模套和下模套外侧的一对直流线圈和与该对直流线圈连接的直流电源，还设置有一对脉冲线圈及与该对脉冲线圈连接的脉冲电源，该对脉冲线圈分别设置于阴模的上部和下部，直流电源和该对直流线圈产生的磁场参数为5000～600000NI，脉冲电源和该对脉冲线圈产生的磁场参数为5000～20000000NI，脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒；优点是直流磁场和脉冲磁场同时进行取向，提高了磁性能，且取向成型后的磁坯表面剩磁为2高斯以下，脱模容易。

Description

各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置及其取向方法

技术领域

本发明涉及一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向技术，尤其是涉及一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置及取向方法。

背景技术

稀土类磁体作为高性能的各向异性永磁体，具有优异的磁特性和很高的性价比，被广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械和航天航空等领域。

在制备烧结永磁体的过程中，通常需要将磁粉放入磁体成型取向装置中经磁场取向并压缩成型后，再烧结而成。目前，磁体成型取向装置中的取向磁场一般是直流磁场，其中直流磁场主要是通过由直流电源和线圈形成的闭合回路产生的。由于在对磁粉进行取向压缩成型时，磁场取向和压缩成型同时进行，在压力作用下，磁粉的密度越来越大，磁粉的活动空间越来越小,由此导致磁粉团聚和桥接现象。而磁粉团聚和桥接现象一方面会影响磁性粉末的均匀填充并造成较大的空隙，使得压缩后的成形体密度降低，不能获得很高的磁性能，另一方面加工后得到的成形体表磁也会相应提高，剩磁较强，成形体难以脱模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以降低剩磁，提高磁性能的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置及取向方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，包括上模套、下模套、置于所述的上模套和所述的下模套之间的阴模、置于所述的上模套内的上冲头、置于所述的下模套内的下冲头、置于所述的上冲头内的上芯棒、置于所述的下冲头内的下芯棒、置于所述的上模套和所述的下模套外侧的一对直流线圈和与该对直流线圈连接的直流电源，还设置有一对脉冲线圈及与该对脉冲线圈连接的脉冲电源，该对脉冲线圈分别设置于所述的阴模的上部和下部，所述的直流电源和该对直流线圈产生的直流磁场参数为5000～600000NI，所述的脉冲电源和该对脉冲线圈产生的脉冲磁场参数为5000～20000000NI，所述的脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒。

该对脉冲线圈置于所述的阴模的内侧。

所述的一对直流线圈中位于上方的直流线圈的下端和位于下方的直流线圈的上端分别设置有将对应的直流线圈盖住的挡板，所述的挡板由非导磁材料制成。

该对直流线圈中位于上方的直流线圈的上端和位于下方的直流线圈的下端分别设置有线圈基板，所述的线圈基板由导磁材料制成。

该对直流线圈的外侧分别设置有由导磁材料制成的导磁环。

该对直流线圈和该对脉冲线圈的中心轴线之间的夹角不超过10度。

一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置的取向方法，包括以下步骤：

①将阴模移动一段距离，使下芯棒的上端面与阴模的上端面齐平，在阴模的模腔内加入适量磁粉；

②将上冲头与上芯棒同时下移一段距离至磁粉顶部，然后调整阴模和一对直流线圈使磁粉位于充磁区中心；

③开启直流电源使直流线圈产生直流磁场，开启脉冲电源使脉冲线圈产生脉冲磁场，控制上冲头及阴模向下移动将磁粉压制到位，压制过程中上冲头下行速度是阴模下行速度的2倍；

④向上移动一对直流线圈中位于上方的直流线圈、上冲头以及上芯棒，向下移动阴模使成型磁坯完全露出阴模顶部，向下移动下芯棒，将成型磁坯取出。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置有一对脉冲线圈及与该对脉冲线圈连接的脉冲电源，该对脉冲线圈分别设置于阴模的上部和下部，直流电源和该对直流线圈产生的直流磁场参数为5000～600000NI，脉冲电源和该对脉冲线圈产生的脉冲磁场参数为5000～20000000NI，脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒，通过直流磁场和脉冲磁场同时对磁粉进行取向，相对于现有的取向装置，磁性能可提高15%～20%，且取向成型后的磁坯表面剩磁可达2高斯以下，脱模容易；

当脉冲线圈置于阴模的内侧时，缩短了脉冲磁场与磁粉之间的距离，降低脉冲磁场的衰减，提高取向效果；

当一对直流线圈中位于上方的直流线圈的下端和位于下方的直流线圈的上端分别设置有将对应的直流线圈盖住的挡板，挡板由非导磁材料制成时，可以防止直流线圈产生的磁场向上下方向扩散，提高直流磁场对磁粉的取向力度；

当该对直流线圈中位于上方的直流线圈的上端和位于下方的直流线圈的下端分别设置有线圈基板，线圈基板由导磁材料制成时，可以在直流线圈产生直流磁场的过程中，使磁力线可以沿着线圈基板产生磁回路，提高直流线圈对磁粉的取向力度；

当该对直流线圈的外侧分别设置有由导磁材料制成的导磁环时，直流线圈产生的直流磁场可以沿导磁环径向均匀分散，使直流磁场更有效的作用于磁粉取向，提高磁粉取向的均匀度；

当该对直流线圈和该对脉冲线圈的中心轴线之间的夹角不超过10度时，可以避免直流磁场和脉冲磁场相互间的磁性损耗，使直流磁场和脉冲磁场完美结合。

附图说明

图1为本发明的取向装置的结构示意图；

图2为直流磁场和脉冲磁场的矢量图；

图3为直流磁场和脉冲磁场叠加后的取向磁场的矢量图；

图4为辐射状成型取向和产品充磁的磁场方向图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，包括上模套1、下模套2、置于上模套1和下模套2之间的阴模3、置于上模套1内的上冲头4、置于下模套2内的下冲头5、置于上冲头4内的上芯棒6、置于下冲头5内的下芯棒7、置于上模套1和下模套2外侧的一对直流线圈8和与该对直流线圈8连接的直流电源9，还设置有一对脉冲线圈10及与该对脉冲线圈10连接的脉冲电源11，该对脉冲线圈10分别设置于阴模3的上部和下部，直流电源9和该对直流线圈8产生的直流磁场参数为5000～600000NI（安·匝），脉冲电源11和该对脉冲线圈10产生的脉冲磁场参数为5000～20000000NI（安·匝），脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒。

实施例一：如图1所示，一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，包括上模套1、下模套2、置于上模套1和下模套2之间的阴模3、置于上模套1内的上冲头4、置于下模套2内的下冲头5、置于上冲头4内的上芯棒6、置于下冲头5内的下芯棒7、置于上模套1和下模套2外侧的一对直流线圈8和与该对直流线圈8连接的直流电源9，还设置有一对脉冲线圈10及与该对脉冲线圈10连接的脉冲电源11，该对脉冲线圈10分别设置于阴模3的上部和下部，直流电源9和该对直流线圈8产生的直流磁场参数为5000NI（安·匝），脉冲电源11和该对脉冲线圈10产生的脉冲磁场参数为5000NI（安·匝），脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒。

本实施例中，该对脉冲线圈10置于阴模3的内侧。

本实施例中，该对直流线圈8中位于上方的直流线圈的下端和位于下方的直流线圈的上端分别设置有将对应的直流线圈盖住的挡板12，挡板12由非导磁材料制成。

本实施例中，该对直流线圈8中位于上方的直流线圈的上端和位于下方的直流线圈的下端分别设置有线圈基板13，线圈基板13由导磁材料制成。

本实施例中，该对直流线圈8的外侧分别设置有由导磁材料制成的导磁环14。

本实施例中，该对直流线圈8和该对脉冲线圈10同轴设置。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于直流电源9和该对直流线圈8产生的直流磁场参数为600000NI（安·匝），脉冲电源11和该对脉冲线圈10产生的脉冲磁场参数为20000000NI（安·匝），脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为10次/秒，该对直流线圈8和该对脉冲线圈10的中心轴线之间的夹角为10度。

本发明的取向装置中，由直流电源9和该对直流线圈8产生的直流磁场强度记为B₁，由脉冲电源11和该对脉冲线圈10产生的脉冲磁场强度记为B₂，如图2所示；本发明的取向装置的磁场强度记为B，如图3所示，其中B为B₁和B₂的矢量和。各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向成型的一个周期为t₁到t₆，在周期为t₁到t₆中，直流磁场和脉冲磁场叠加完成一整套取向成型操作。

辐射状成型取向及产品的充磁方向如图4所示。

本发明还提供了一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置的取向方法，包括以下步骤：

①将阴模移动一段距离，使下芯棒的上端面与阴模的上端面齐平，在阴模的模腔内加入适量磁粉；

②将上冲头与上芯棒同时下移一段距离至磁粉顶部，然后调整阴模和一对直流线圈使磁粉位于充磁区中心；

③开启直流电源使直流线圈产生直流磁场，开启脉冲电源使脉冲线圈产生脉冲磁场，控制上冲头及阴模向下移动将磁粉压制到位，压制过程中上冲头下行速度是阴模下行速度的2倍；

④向上移动一对直流线圈中位于上方的直流线圈、上冲头以及上芯棒，向下移动阴模使成型磁坯完全露出阴模顶部，向下移动下芯棒，将成型磁坯取出。

本发明的取向方法中，通过将调整阴模和一对直流线圈使磁粉位于充磁区中心（即一对直流线圈和一对脉冲线圈的中心），同时在压制过程中上冲头下行速度是阴模下行速度的2倍时，以使阴模内的磁粉始终位于两个脉冲线圈的中间位置，最大限度的发挥脉冲磁场的功效，避免磁粉在压制过程中取向不均。

Claims (7)

1.一种各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，包括上模套、下模套、置于所述的上模套和所述的下模套之间的阴模、置于所述的上模套内的上冲头、置于所述的下模套内的下冲头、置于所述的上冲头内的上芯棒、置于所述的下冲头内的下芯棒、置于所述的上模套和所述的下模套外侧的一对直流线圈和与该对直流线圈连接的直流电源，其特征在于还设置有一对脉冲线圈及与该对脉冲线圈连接的脉冲电源，该对脉冲线圈分别设置于所述的阴模的上部和下部，所述的直流电源和该对直流线圈产生的直流磁场参数为5000～600000NI，所述的脉冲电源和该对脉冲线圈产生的脉冲磁场参数为5000～20000000NI，所述的脉冲磁场的连续脉冲充磁频率为1～10次/秒。

2.根据权利要求1所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，其特征在于该对脉冲线圈置于所述的阴模的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，其特征在于所述的一对直流线圈中位于上方的直流线圈的下端和位于下方的直流线圈的上端分别设置有将对应的直流线圈盖住的挡板，所述的挡板由非导磁材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，其特征在于该对直流线圈中位于上方的直流线圈的上端和位于下方的直流线圈的下端分别设置有线圈基板，所述的线圈基板由导磁材料制成。

5.根据权利要求1或2所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，其特征在于该对直流线圈的外侧分别设置有由导磁材料制成的导磁环。

6.根据权利要求1或2所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置，其特征在于该对直流线圈和该对脉冲线圈的中心轴线之间的夹角不超过10度。

7.一种权利要求1所述的各向异性烧结稀土永磁材料辐射状取向装置的取向方法，其特征在于包括以下步骤：

①将阴模移动一段距离，使下芯棒的上端面与阴模的上端面齐平，在阴模的模腔内加入适量磁粉；

②将上冲头与上芯棒同时下移一段距离至磁粉顶部，然后调整阴模和一对直流线圈使磁粉位于充磁区中心；

③开启直流电源使直流线圈产生直流磁场，开启脉冲电源使脉冲线圈产生脉冲磁场，控制上冲头及阴模向下移动将磁粉压制到位，压制过程中上冲头下行速度是阴模下行速度的2倍；

④向上移动一对直流线圈中位于上方的直流线圈、上冲头以及上芯棒，向下移动阴模使成型磁坯完全露出阴模顶部，向下移动下芯棒，将成型磁坯取出。

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