CN103611938A - 一种各向异性多极磁环成型模具系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种各向异性多极磁环成型模具系统，属于磁性材料生产领域，它包括多极磁环成型模具，还包括多个线圈绕组、RC充放电路。所述的多个线圈绕组分别绕制在模具型腔块中的多个磁极上，并与所述的RC充放电路相连。本发明通过所述的RC充放电路瞬间放出的大电流，使所述的较少匝数的线圈绕组产生足够大的磁场，使磁粉颗粒在各个所述的线圈绕组所产生的磁场的作用下进行定向排列，为实现自动化压制各向异性多极磁环和提高磁环磁性能创造了条件。

Description

一种各向异性多极磁环成型模具系统
技术领域
本发明涉及一种磁性材料生产装置，特别涉及一种各向异性多极磁环成型模具系统。
背景技术
多极磁环广泛应用于永磁同步电机、永磁歩进电机、仪器仪表、定时器、传感器、微波器件、电子器件等领域，各向异性多极磁环与各向同性磁环相比，具有磁性能高、性价比高等优点。各向异性磁性材料在压制成型时需提供一个磁场对磁性材料颗粒进行排列取向，磁性材料颗粒取向度越高，磁性材料的磁性能就越好，产生的磁场强度就越高。为获得较高的磁性能，取向磁场必须有足够的强度，取向磁场强度主要由线圈绕组的电流强度和匝数的乘积即安匝数决定的，一般需要安匝数大于20000安匝。各向异性多极磁环所要取向的磁极数较多，有时多达几十极，这就需要许多通直流电的线圈绕组同时工作，而一般的直流电源所能提供的电流大小十分有限，因此线圈绕组的匝数很大才能满足所需的取向磁场强度，要在模具有限的空间内安装多个匝数很大的线圈绕组十分困难，对直流电源的功率要求也很大。因此现在一般采用高性能的永磁材料（如钕铁硼）产生的磁场作为磁性材料颗粒的取向磁场，把高性能永磁材料切割成片后均匀嵌入模具型腔块中，从而实现多极取向的目的（如图2所示）。但此种方法在压制成型的加料过程中，由于永磁材料磁场对磁性材料颗粒的吸引，把料封堵在模具型腔口，使料无法进入模具型腔中，因而无法实现自动加料压制成型，此种模具只能做成模具型腔块和模具型腔壁可分离的手工模具，具体的操作过程是：先人工先称取一定量的料，加入到模具型腔中，然后套入模具型腔块，加入上下模头后进行压制，压制结束后把模具型腔和模具型腔壁分离，取出坯件，准备下一次的压制。因此此种方法压制效率较低，而且因为永磁材料磁极难以提供更高的磁场强度，使得多极磁环的性能难以进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种便于自动压制成型、结构简单可靠的一种各向异性多极磁环成型模具系统。
为达到上述目的，本发明采用的方法是： 一种各向异性多极磁环成型模具系统，包括成型模具，其特征在于：还包括RC充放电路和多个放置于模具型腔块内线圈绕组用于产生磁场，所述的线圈绕组、RC充放电路相互连接。利用所述的RC充放电路的放电电路瞬间释放的大电流使所述的匝数较少的线圈绕组获得足够的安匝数，对磁性颗粒产生足够强的取向磁场，如图3、图4所示。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的多个线圈绕组与一个或多个并联的所述的RC充放电路连接，所述的一个或多个并联的RC充放电路在磁环压制成型过程中依次放电，直至磁环压制成型结束。即在压制过程中所述的线圈绕组通过一次或多次脉冲大电流，磁性颗粒受到一次或多次脉冲磁场的取向，在加料过程中整个模具是无磁场的。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的RC充放电路由充电电路和放电电路组成，所述的充电电路主要由直流电源、电容组和限流电阻组成，直流电源对电容组充电。所述的放电电路主要由电路导通装置、电容组和线圈绕组组成，放电电路导通后电容组瞬间放电，在线圈绕组上产生大电流，从而线圈绕组产生较强的磁场，如图3所示。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的模具型腔块加工成多个磁极均匀分布在模具型腔壁外侧，模具型腔块和模具型腔壁紧密连接，在所述的磁极上绕制所述的线圈绕组，线圈绕组产生的磁场通过所述的磁极的传递到磁性颗粒使磁性颗粒排列取向，如图4所示。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：在所述的RC充放电路中，所述的充电回路的充电电压大于100伏特，所述的充电回路的用于贮电电容组总体电容量小于20000微法拉，所述的放电回路的电阻值小于0.5欧姆。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的线圈绕组的匝数为小于30匝，即所述的线圈绕组的匝数应较小，可使所述的线圈绕组体积较小，便于在较小的模具空间中进行布置，并使所述的RC充放电路的放电回路的电阻值较小。并且在所述的二个相邻的磁极上分别绕制的所述的线圈绕组，其绕制方向是不同的。即如果在一个所述的磁极上所述的线圈绕组是顺时针绕制，则其相邻的所述的磁极上所述的线圈绕组是逆时针绕制。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的模具型腔块采用导磁材料，所述的模具型腔壁采用不导磁材料。所述的模具型腔块采用导磁良好的材料有助于增大对磁性颗粒的取向的取向磁场，所述的模具型腔壁采用不导磁材料是为了防止所述的磁极之间的磁场短路。
作为本发明的一种改进，所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的磁极的极头宽度大于所述的模具型腔壁的厚度，如所述的磁极的极头宽度为d1，所述的模具型腔壁的厚度为d2,则应d1>d2，如图4所示。
本发明的有益效果是：
利用RC充放电路产生的瞬间大电流，使较少匝数的线圈绕组获得了足够的磁场强度对磁性颗粒进行排列取向。较少匝数的线圈绕组使得在有限的模具空间中布置多个线圈绕组成为可能。加料时模具无磁场，使得压机料靴中磁性颗粒能充分填满模具型腔中，为各向异性多极磁环的自动压制成型和提高磁环的磁性能创造了条件。RC充放电路充电功率较小，具有一定的节能效果。
附图说明
图1为磁环成型模具的示意图，由模具型腔块和模具型腔壁构成模具型腔，磁性颗粒粉加入到模具型腔中，上模头、下模头进入模具型腔中压制磁环，模芯的作用是使磁环产生内孔。
图2为传统工艺加工各向异性多极磁环的模具（不包含上下模头）示意图，图为压制八极磁环的模具。八块永磁材料镶嵌在模具型腔块中，均匀分布在模具型腔壁外侧，永磁材料的磁场对模具型腔中的磁性颗粒进行排列取向，其中的模具型腔块和模具型腔壁可相互分离。
图3为本发明产生多极磁场的电气示意图，由充电电路和放电电路构成。直流电源、限流电阻和电容组构成充电电路。电容组、电路导通装置和线圈绕组构成放电电路，多个线圈绕组放置在模具型腔块中，电容组放电时，线圈绕组产生磁场。
图4为本发明各向异性多极磁环的模具（不包含上下模头）示意图，图为压制八极磁环的模具。线圈绕组绕制在模具型腔块中的磁极上并均匀分布在模具型腔壁外侧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明；
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是幅图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
磁性颗粒加入到压机附属的料斗中，由加料靴把磁性颗粒加入到模具型腔中，加料靴和料斗相连接。
如图1所示的模具型腔块和模具型腔壁总称为模具型腔副，所示的上模头与压机上缸活塞相连，模具型腔副、模芯与模架相连接并与压机下缸活塞相连，下模头在模架上固定不动。压制时压机上缸活塞带动上模头下行，上模头接触到模具型腔副后带动模具型腔副和模芯一起下行，模具型腔副和模芯与下模头形成相对运动，实现对磁性颗粒的双向压制。
具体压制过程：
本例中采用三组充放电路与模具型腔块中的线圈绕组相连。
加料
压制时压机下缸活塞带动模具型腔副、模芯上升使之处于加料状态，加料靴在模具型腔副上来回振动使模具型腔中加满磁性颗粒。
压制成型
压机上缸活塞带动上模头下行，当上模头刚要接触模具型腔副时第一个行程开关发讯，触发图3中所示的电路导通装置导通第一组充放电路中的放电回路放电，使模具型腔中的磁性颗粒受到第一次磁场取向。压机上缸活塞带动上模头继续下行，当下行一定的距离时第二个行程开关发讯触发第二组电路导通装置导通第二组充放电路中的放电回路放电，使模具型腔中的磁性颗粒受到第二次磁场取向。同样的方法，第三组充放电路中的放电回路放电，使模具型腔中的磁性颗粒受到第三次磁场取向。
脱模
当压机上缸压制压强达到规定值时，压机上缸活塞带动上模头上行，压机下缸活塞带动模具型腔副、模芯下降，使压制成型后的磁环脱出模具型腔实现脱模。
本发明所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统与成型压机配合使用，实现了对各向异性多极磁环自动压制成型，提高了生产效率，消除了人为因素，有利于提高各向异性多极磁环的磁性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种各向异性多极磁环成型模具系统，包括成型模具，其特征在于：还包括RC充放电路和多个放置于模具型腔块内的线圈绕组用于产生磁场，所述的线圈绕组、RC充放电路相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的多个线圈绕组与一个或多个所述的RC充放电路连接，所述的一个或多个并联的RC充放电路在磁环压制成型过程中依次放电，直至磁环压制成型结束。
3.根据权利要求1或2所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的RC充放电路由充电电路和放电电路组成，所述的充电电路主要由直流电源、电容组和限流电阻组成，所述的放电电路主要由电路导通装置、所述的电容组和所述的线圈绕组组成。
4.根据权利要求1所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的模具型腔块加工成多个磁极均匀分布在模具型腔壁外侧，在所述的磁极上绕制所述的线圈绕组。
5.根据权利要求1、2和3所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：在所述的RC充放电路中，所述的充电回路的充电电压大于100伏特，所述的充电回路的电容组总体电容量小于20000微法拉，所述的放电回路的电阻值小于0.5欧姆。
6.根据权利要求1或4所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的线圈绕组的匝数小于30匝，并且在所述的二个相邻的磁极上分别绕制的所述的线圈绕组，其绕制方向是不同的。
7.根据权利要求1或4所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的模具型腔块采用导磁材料，所述的模具型腔壁采用不导磁材料。
8.根据权利要求1、4或7所述的一种各向异性多极磁环成型模具系统，其特征在于：所述的磁极的极头宽度大于所述的模具型腔壁的厚度。
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