CN103447527A - 一种磁体成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁体成型模具，包括阴模、上模冲和下模冲，阴模包括由不导磁材料制成的模套和位于模套内侧的硬质合金套，硬质合金套与模套固定连接，硬质合金套内形成模腔，模套的侧壁上设置有对称的两个通孔，两个通孔内分别镶嵌有一个软磁材料块，软磁材料块的里端面与硬质合金套接触，软磁材料块的里端面的形状与模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同；优点是磁场的磁力线通过两个软磁材料块来进出磁粉，两个软磁材料块引导磁力线进出磁粉的路线，减小磁力线进入磁粉的偏转角度，降低了磁体的磁偏角，提高了磁体取向度。

Description

一种磁体成型模具

技术领域

本发明涉及一种模具，尤其是涉及一种磁体成型模具。

背景技术

在磁性材料行业中，许多磁体（如：烧结钕铁硼、粘接钕铁硼、硬磁铁氧体、软磁铁氧体、磁粉芯等）均利用粉末冶金工艺生产制造。对于各向异性的磁性材料如：烧结钕铁硼，粘接钕铁硼、钡锶铁氧体等磁体，其为磁晶各向异性磁性材料，为了增加磁体磁性能，必须要求磁体内部各磁晶取向度尽可能一致，因此需要在压坯成型时外加一个取向磁场，使磁体内部各磁性粉末（以下简称磁粉）保持取向一致性。

现有的磁取向成型压机一般包括磁取向装置和成型模具，具体结构如图1所示，成型模具包括阴模、上模冲和下模冲，阴模包括由不导磁材料制成的模套和镶嵌在模套内的增加耐磨性的硬质合金套，硬质合金套内形成模腔，上模冲和下模冲均由不导磁材料制成，上模冲和下模冲的前端分别镶嵌有增加耐磨性的硬质合金。磁取向成型压机的成型工艺如图2所示，大体可分为四个阶段：①.填粉阶段：下模冲上行至阴模上沿，下模冲平面与阴模上平面平齐；喂料靴向前行进至阴模上方填粉位后，下模冲缓慢下行利用粉末重力及下模冲下行的吸力进行填粉作业；当下模冲下行到指定位置后，填粉结束，喂料靴退回到等待位，此时模腔内磁粉处于松装状态（以下简称松装磁粉）；②.磁取向阶段：下模冲下行一定距离使粉末完全陷入阴模，此时上模冲进入阴模一定距离，将阴模口封盖，并且磁取向装置通电流对磁粉进行磁场取向；③.压制成型和退磁阶段：上模冲和下模冲以一定的速率相互对压到指定位置，得到磁体压坯，并对磁体压坯进行保压，在保压的同时取向线圈通反向电流对磁体压坯进行退磁；④.脱模阶段：磁体压坯退磁结束后，上模冲和下模冲以相同的速率向上运动，直至压块完全脱出阴模后，下模冲停止动作，上模冲继续上升到原点，成型结束。

在磁取向装置通电流对磁粉进行磁场取向过程中，由于磁力线会优先选择通过磁导率高的材料而形成回路，而阴模内的松装磁粉的磁导率远远高于周围不导磁材料及空气，因此在磁粉磁取向时，磁力线首先从磁取向装置的N极出发，向磁粉聚齐，从产品一端进入磁粉，在磁粉中平行向前，再从产品另一端离开磁粉，进入到磁取向装置的S极，再由S极经电磁铁内部回到N极，形成回路。在磁取向成型压机中，电磁铁极头面积远大于松装磁粉沿磁场方向的横截面面积，由于磁粉磁导率较周围不导磁材料和空气高，因此电磁铁N极出发的所有磁力线在进入磁粉时，均向磁粉偏聚，因而与松装磁粉处于不同水平位置的磁力线在进入磁粉时，将与磁粉形成夹角；同样，磁力线在离开磁粉时，磁力线会向电磁铁S极发散引起夹角。上述情况造成产品两端磁粉随磁力线偏转，其磁路分布示意图如图3所示，由此导致磁体的磁偏角过大，磁体取向度不高。

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磁体的磁偏角，提高磁体取向度的磁体成型模具。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁体成型模具，包括阴模、上模冲和下模冲，阴模包括由不导磁材料制成的模套和位于所述模套内侧的硬质合金套，所述的硬质合金套与所述的模套固定连接，所述的硬质合金套内形成模腔，所述的模套的侧壁上设置有两个通孔，两个通孔以垂直于磁路方向的阴模中心面为对称面左右对称，两个通孔内分别镶嵌有一个软磁材料块，所述的软磁材料块的里端面与所述的硬质合金套接触，所述的软磁材料块的里端面的形状与模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同。

所述的软磁材料块的里端面的面积为0.8S～1.2S，其中S表示模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的面积。

所述的软磁材料块的锥度为-5°～20°。

所述的软磁材料块的厚度等于所述的模套的侧壁的厚度，模套的侧壁的厚度为

其中A表示磁取向装置的S极头和N极头之间的间距，L表示磁体压坯在磁化方向上的长度，d为硬质合金套的侧壁厚度。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过在模套的侧壁上设置有对称的两个通孔，两个通孔以垂直于磁路方向的阴模中心面为对称面左右对称，两个通孔内分别镶嵌有一个软磁材料块，软磁材料块的里端面与所述的硬质合金套接触，软磁材料块的里端面的形状与模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同，磁场的磁力线通过两个软磁材料块来进出磁粉，两个软磁材料块引导磁力线进出磁粉的路线，减小磁力线进入磁粉的偏转角度，降低了磁体的磁偏角，提高了磁体取向度；

当软磁材料块的里端面的面积为0.8S～1.2S，其中S表示模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的面积时，软磁材料块的里端面引导充磁磁力线平行进入和离开松装磁粉，降低磁体磁偏角；

当软磁材料块的锥度为-5°～20°时，软磁材料块引导充磁磁力线平行进入和离开松装磁粉，降低磁体磁偏角；

当软磁材料块的厚度等于模套侧壁的厚度时，对保护硬质合金套进行保护并引导充磁磁力线平行进入松装磁粉，降低磁体磁偏角。

附图说明

图1为现有技术的磁取向成型压机的结构示意图；

图2为现有技术的磁取向成型压机的成型工艺图；

图3为现有技术的成型模具中磁路分布示意图；

图4本发明的阴模的立体结构示意图；

图5为本发明的阴模的剖视图；

图6为本发明与磁取向装置的装配图；

图7为本发明磁路分布示意图；

图8为本发明实施例一的产品与现有技术的产品的磁偏角的对照图；

图9为本发明实施例二的烧结钕铁硼VCM磁体的横截面轮廓图；

图10为本发明实施例二的烧结钕铁硼VCM磁体的松装磁粉横截面轮廓图；

图11为本发明实施例二的产品与现有技术的产品的磁偏角的对照图。

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4、图5和图6所示，本发明公开了一种磁体成型模具，包括阴模1、上模冲2和下模冲3，阴模1包括由不导磁材料制成的模套11和位于模套11内侧的硬质合金套12，硬质合金套12与模套11固定连接，硬质合金套12内形成模腔13，模套11的侧壁上设置有两个通孔14，两个通孔14以垂直于磁路方向的阴模中心面为对称面左右对称，两个通孔14内分别镶嵌有一个软磁材料块15，软磁材料块15的里端面151与硬质合金套12接触，软磁材料块15的里端面151的形状与模腔13内松装磁粉5沿磁场方向的横截面的形状相同（此处相同指的是外形相同，但是大小可等比例放大、等比例缩小或者相同）。软磁材料块15的里端面151的面积为0.8S～1.2S，其中S表示模腔13内松装磁粉沿磁场方向的横截面的面积。软磁材料块15的锥度为-5°～20°。软磁材料块15的厚度等于模套11的侧壁的厚度。

实施例一：本实施例中需要制备烧结钕铁硼方块磁体，根据烧结钕铁硼方块磁体的设计要求，磁体压坯尺寸要求为38.5mm×34mm×24.5mm，34mm表示磁体压坯磁取向方向的长度，38.5mm表示磁体压坯宽度，24.5mm为磁体压坯在压制方向的厚度，松装磁粉密度为2.0g/cm³，磁体压坯密度为4.0g/cm³，我们选取模腔的尺寸为38.5mm×34mm×100mm，脱模角为1°，上模冲2与下模冲3横截面尺寸均为38.5mm×34mm，硬质合金套12的厚度为15mm，磁取向装置4的S极头和N极头之间的间距为140mm，软磁材料块15的里端面与模腔13内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同，根据磁体压坯形状可知松装磁粉沿磁场方向的横截面为一矩形，该矩形的宽度为38.5mm，高度为因此，软磁材料块15的里端面151和横截面形状亦为矩形，取软磁材料的面积为1.0S，因此其宽度为38.5mm，高度为49mm，厚度与模套11的侧壁的厚度相同为软磁材料块15的锥度为0°。两个软磁材料块15镶嵌于两个通孔14内，两个通孔14位于模套11的几何中心位置，镶嵌方式为热套，模套11的材料为1Cr18Ni9Ti不导磁材料，硬质合金套12的材料为YSN30C硬质合金。

将本发明磁体成型模具的阴模1、上模冲2和下模冲3与磁取向装置4安装在一起，模套11及软磁材料块15的水平中心线与磁取向装置4的S极头和N极头中心线重合，其安装示意图如图6所示。使用快淬铸片工艺及气流磨制粉工艺制造的钕铁硼粉末，将其平均粒度控制在3.5微米左右，并加入重量百分比为2.0%的润滑剂和抗氧化剂混合剂进行充分搅拌，然后按照图2所示的工艺在图6所示磁取向成型压机中进行压制取向成型得到磁体压坯，取向时的磁路分布示意图如图7所示，然后将磁体压坯经烧结工艺和进行两次次退火工艺以后得到密度、强度和磁学等性能合格的烧结钕铁硼方块磁体，对该烧结钕铁硼方块磁体进行机械精加工后，切割成37mm×3.4mm×23mm小片产品（3.4mm为取向方向的长度），利用3D磁偏角仪器进行产品磁偏角测量，得到其磁偏角测试值，图8为本实施例的烧结钕铁硼方块磁体的磁偏角与采用现有技术的磁取向成型模具制备的烧结钕铁硼方块磁体的磁偏角的对照，图8中实线表示本实施例的小片产品的磁偏角，虚线表示采用现有技术的磁取向成型模具，与本实施例的烧结钕铁硼方块磁体同一牌号、同一规格产品和使用同一烧结及热处理工艺的烧结钕铁硼方块磁体加工成小片产品后的磁偏角，从图8可以看出，本实施例的产品磁偏角得到很大的改观，其磁偏角最大值仅为1.5°，远远低于现有技术的磁取向成型模具产品的磁偏角最大值4.5°。

实施例二：本实施例中需要制备烧结钕铁硼VCM（音圈马达）磁体，根据烧结钕铁硼VCM磁体的设计要求，磁体压坯横截面形状如图9所示，磁体压坯尺寸要求为50mm×47.3mm×20.5mm，50mm表示磁体压坯磁取向方向的长度，47.3mm表示磁体压坯宽度，20.5mm为磁体压坯在压制方向的厚度，松装磁粉密度为2.0g/cm³，磁体压坯密度为4.0g/cm³，我们选取模腔的尺寸为50mm×47.3mm×100mm，脱模角为1°，上模冲2与下模冲3横截面尺寸均为50mm×47.3mm，硬质合金套12的厚度为10mm，磁取向装置4的S极头和N极头之间的间距为140mm。由磁体压坯形状可知松装磁粉沿磁场方向的横截面为如图10所示形状，其宽度为47.3mm，利用制图软件面积公式计算出松装磁粉的高度为磁体压坯高度+13mm（如图9，图10所示），厚度为

软磁材料块15的里端面与模腔13内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同，也如图10所示，软磁材料块15的锥度为5°。

将本发明磁体成型模具的阴模1、上模冲2和下模冲3安装在磁取向成型压机（双向压机）上，模套11及软磁材料块15的水平中心线与磁取向装置4的S极头和N极头中心线重合，其安装示意图如图6所示。使用快淬铸片工艺及气流磨制粉工艺制造的钕铁硼粉末，将其平均粒度控制在3.5微米左右，并加入重量百分比为2.0%的润滑剂和抗氧化剂混合剂进行充分搅拌，然后按照图2所示的工艺在图6所示磁取向成型压机中进行压制取向成型得到磁体压坯，取向时的磁路分布示意图如图7所示，然后将磁体压坯经烧结工艺和进行两次次退火工艺以后得到密度、强度和磁学等性能合格的烧结钕铁硼方块磁体，对该烧结钕铁硼方块磁体进行机械精加工后，切割成厚度为1.5mm的小片（1.5mm为取向方向），利用3D磁偏角仪器进行产品磁偏角测量，得到其磁偏角测试值，图11为本实施例的烧结钕铁硼VCM磁体的磁偏角与采用现有技术的磁取向成型模具制备的烧结钕铁硼VCM磁体的磁偏角的对照，图11中实线表示本实施例的产品的磁偏角，虚线表示采用现有技术的磁取向成型模具，与本实施例的烧结钕铁硼VCM磁体同一牌号、同一规格产品和使用同一烧结及热处理工艺的烧结钕铁硼方块磁体加工成小片产品后的磁偏角，从图11可以看出，本实施例的产品磁偏角得到很大的改观，其磁偏角最大值仅为1.6°，远远低于现有技术的磁取向成型模具产品的磁偏角最大值3.9°。

Claims (4)

1.一种磁体成型模具，包括阴模、上模冲和下模冲，阴模包括由不导磁材料制成的模套和位于所述的模套内侧的硬质合金套，所述的硬质合金套与所述的模套固定连接，所述的硬质合金套内形成模腔，其特征在于所述的模套的侧壁上设置有两个通孔，两个通孔以垂直于磁路方向的阴模中心面为对称面左右对称，两个通孔内分别镶嵌有一个软磁材料块，所述的软磁材料块的里端面与所述的硬质合金套接触，所述的软磁材料块的里端面的形状与模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的形状相同。

2.根据权利要求1所述的一种磁体成型模具，其特征在于所述的软磁材料块的里端面的面积为0.8S～1.2S，其中S表示模腔内松装磁粉沿磁场方向的横截面的面积。

3.根据权利要求1所述的一种磁体成型模具，其特征在于所述的软磁材料块的锥度为-5°～20°。

4.根据权利要求1所述的一种磁体成型模具，其特征在于所述的软磁材料块的厚度等于所述的模套的侧壁的厚度，所述的软磁材料块的厚度等于模套的侧壁的厚度为

其中A表示磁取向装置的S极头和N极头之间的间距，L表示磁体压坯在磁化方向上的长度，d为硬质合金套的侧壁厚度。

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