CN103978208A - 各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工各向异性粘结钕铁硼磁环的设备，具体为实施各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置。解决现有技术无法实现温压送料，因而无法实现各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型的问题。该磁粉送料装置包括外环和位于外环内的内堵，外环的内孔由上下两部分构成，内孔上部是一个旋转面，内孔下部是圆台孔，圆台孔的锥角A，满足90°-A/2﹥B,其中B为被加工磁粉的安息角，圆台孔的下口直径d与各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备的环形模腔的外圆直径相同；内堵由上下两部分构成，上部是旋转体，下部是锥角与圆台孔的锥角相同的圆台体；内堵上平面不低于外环上平面。本发明为实现各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型提供了设备保障。

Description

各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置

技术领域

本发明涉及加工钕铁硼磁材的设备，特别涉及加工各向异性粘结钕铁硼磁环的设备，具体为各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置。

背景技术

各向异性粘结钕铁硼是近几年发展起来的一种新型永磁材料，它的优势是生产各向异性粘结钕铁硼磁环，虽然其磁能积大大低于烧结钕铁硼但也大大高于各向同性粘结钕铁硼，可用于取代部分各向同性粘结钕铁硼，生产性能更好体积更小的小、微永磁电机，十多年前日本已经实现了各向异性粘结钕铁硼的产业化，近几年我国多项技术已有所突破，大有迅猛发展的势头。

现有的各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备及模具，都具有圆环型模腔8，它由阴模和圆柱模芯9组成，模芯9在阴模内能上下运动（这是任何一个压制环形粉体的设备必须具备的功能）；模芯9与阴模内壁之间的环状空隙就是磁环成型的环形模腔8。模芯9的外圆即是环形模腔8的内圆。

各向异性粘结磁粉，必须温压取向成型，即须在一定的温度、压力及磁场取向下成型，具体到设备上就是成型过程中阴模内壁及模芯是受热的。在现有的各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备上很难实现一次成型，即将磁粉直接送入成型设备的环形模腔内温压取向一次成型。原因是磁环一般都很薄，大多只有一两个毫米的壁厚甚至薄到不足一毫米，向设备的环形模腔内直接送料，不论手动还是自动，物料都不可避免的和模具（模腔）上平面接触，通过振动、晃动或刮动逐步使料粉漏进模腔，没粘结剂或冷加料这是可行的，热加料就不行了，磁粉一接触模具（模腔）上平面就软化，没等料粉完全进入模腔内，粘结剂就软化把模腔环口糊住了。别说自动送料，就是手工往里塞也塞不进去。无奈，当前国内外普遍采用的工艺是二次成型，即先冷压预成型，再把预成型的毛胚送进成型设备模具的模腔进行温压取向的二次成型。

可以看出，二次成型是在温压送料得不到解决的情况下不得已而为之的变通办法。如果一但解决了温压送料的问题，就可实施一次成型工艺，而且磁粉在自由状态下的取向效果更好。预成型后再取向，必须有严格的工艺手段保证才能达到或接近磁粉自由状态进入模腔成型的取向效果。一次成型工艺能否实施的关键是能否实现温压送料。各向异性粘结钕铁硼的一次成型工艺和粘结磁粉的温压送料是一个问题。

发明内容

本发明解决现有技术无法实现温压送料，因而无法实现各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型的问题，提供一种各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：如附图1所示，各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，包括外环和位于外环内的内堵。外环的内孔由上下两部分构成，内孔上部是一段曲线（或直线）绕内孔轴线的旋转面，这段曲线任一点切线的水平夹角C2必须大于被加工磁粉的安息角B，内孔下部是圆台孔，圆台孔的锥角A，满足90°-A/2﹥B,其中B为被加工磁粉的安息角，圆台孔的下口直径d与各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备的环形模腔的外圆直径相同；内堵也由上下两部分构成，上部同样是以一段曲线（或直线）绕内堵轴线的旋转体，该段曲线任一点切线的水平夹角C1都大于被加工磁粉的安息角B，下部是锥角与外环圆台孔的锥角相同的圆台体，旋转体与圆台体的交线即为圆台体大端外圆；外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，内堵上平面不低于外环上平面。

使用时，将该磁粉送料装置放于各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备的模腔的正上方，将圆台孔的下口与成型设备的环形模腔对准。内堵置于外环孔内，内堵的圆台体与外环圆台孔贴合，外环与内堵贴合面（锥面）之上，外环的内孔与内堵的旋转体围成一个环形槽。将磁粉预置于环形槽内，各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备需要送料时，模芯上升把内堵顶起了高度H，内堵的圆台体外锥面与外环的圆台孔内锥面形成了间隙h，对不同的锥角A ，H与h存在着不同的但十分确定的比例关系。透过这个间隙，环形槽内的磁粉将快速落入成型设备的环形模腔内。由于外环和内堵的隔离，环形槽内预置的磁粉并不与高温的模具直接接触，因而其在环形槽内短时间内（数秒内）并不会受热软化；外环和内堵的锥面结构设计保证磁粉快速下落，在软化前落入环形模腔内。显然，外环高度的选择除了要保证环形槽的容积外还要能保证外环与内堵锥面接触有合理的高度，这不仅有利于锥面接触的稳定性和密封性还有利于在短时间内（送料完成后可将送料装置从模腔上移走）足以隔绝环形槽与模腔间的热量传导，使环形槽内的磁粉不致受热软化。各向异性粘结钕铁硼磁粉粒度比较粗，流动性好，一般不加振动料粉就能顺利进入模腔。

圆台孔的内锥角A需满足：90°- A/2 ﹤ B，以及C1﹥B，C2﹥B的设计参数，能保证环形槽内的磁粉快速顺利滑入环形模腔，而没有残留。圆台孔的下孔直径d等于环形模腔的外径，以保证磁粉不会滑落模腔外面。内堵的圆台体锥角也是A以保证内堵的外锥面能和圆台孔的内锥面贴紧密封阻止磁粉下漏。设S为环形槽径向截面的面积，G为重心，r为G点的中心距，环形槽容积V=2πrS，环形槽的容积等于定量磁粉的松装体积。

具体制造时，为简化计算和加工方便，外环的旋转面和内堵的旋转体的母线都选择直线，内堵旋转体母线的水平夹角C1为90°，内堵上部的旋转体为圆柱体；外环内孔上部的旋转面母线的水平夹角C2=90°-A/2,使整个外环内孔成为一个锥角为A的圆台孔。此时，圆台孔的上口直径为D1。内堵的圆台体锥角也是A以保证内堵的外锥面能和圆台孔的内锥面无间隙贴合阻止磁粉下漏。内堵的圆柱体的外圆直径为D2，显然D2﹤D1，这样在内堵的圆台体外锥面与圆台孔的内锥面贴紧时，外环与内堵贴合面（锥面）之上，内堵上部的圆柱体与外环内孔（即圆台孔）之间形成一个环形槽。具体实施时，外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，选择内堵上平面与外环上平面等高（即共面），这样内堵上端面和外环上端面是平的，这是为了在向环形槽内加料时便于刮料。外环与内堵在自然状态下由于重力的作用他们的锥面与锥孔是紧贴的，并组成了环形槽，假定环形槽单边径向截面面积为S，该截面的几何重心点为G，重心点到圆台孔中心的距离为r。

此环形槽的容积V=2πrS

运用必要的数学知识不难推导出：

我们希望环形槽的容积V等于我们每次需要装进环形模腔的磁粉的容积。利用上式不难确定适当的D2，使锥环槽的容积V等于每次需要装进模腔的磁粉的容积。

本发明所述的磁粉送料装置设计巧妙、独特，将磁粉隔热和快速下落巧妙地结合起来，磁粉并不和模具模腔外的任何部位接触，还没等粘接剂软化，料粉已全部进入模腔完成喂料。能实现口对口的送料，像把奶嘴放进婴儿口中喂奶一样。

本发明巧妙的利用了现有成型设备中模芯上下运动功能配合该磁粉送料装置完成喂料，运用模芯参与喂料的好处一是简单二是只要磁粉送料装置定位准确，粉料绝无可能撒在模腔外边，包括不会撒在模芯的上端面，这一点对维持可靠的温压送料十分重要。本发明为实现各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型提供了设备保障。

进一步地，为实现自动化，该磁粉送料装置还包括自动加料机构，所述的自动加料机构包括支架，支架上的滑台，在驱动下沿滑台上表面往复移动的滑板，支架上部的主料仓，固定于主料仓下部且与主料仓相通的辅料仓，辅料仓的开口朝下且与滑板紧密接触（辅料仓开口朝下倒扣在滑板上）；外环嵌在滑板上且与滑板等厚。主料仓内的料送进辅料仓，滑板在滑台上滑动复位时（外环与内堵组成的环形槽正好位于辅料仓内），由于外环嵌在滑板上，且两者上端面在同一平面上，滑板复位后，由外环与内堵形成的环形槽，正位于辅料仓的正下方，靠重力料粉充满环形槽。加料开始，驱动滑板，把外环、内堵及环形槽内的料粉送至工作位（即外环的圆台孔下口与环形模腔对准），在这个过程中辅料仓把环形槽里面的料刮平了。接着芯轴顶起一个适当的高度H（其实不需要很精确，稍高稍低效果差不多，一般的环形粉体压机都具有这样的控制功能），内堵被顶起一个同样的高度，环形槽内的料粉随即流进模腔，随即芯轴复位，滑板被驱动复位，环形槽重新充满料粉，完成加料自动循环。

所述的自动加料机构能实现向环形槽内自动加料，结构设计合理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为内堵上部为圆柱体时的结构示意图；

图3为本发明内堵被顶起时的结构示意图；

图4为带有自动加料机构的本发明结构示意图；

图5为图4中滑板复位时的局部结构示意图。

图中：1－主料仓，2－辅料仓，3－汽缸，4－滑台，5－滑板，6－外环，7－内堵，8－环形模腔，9－模芯，10－支架。

具体实施方式

如附图1所示，各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，包括外环6和位于外环内的内堵7。外环6的内孔由上下两部分构成，内孔上部是一段曲线（或直线）绕内孔轴线的旋转面，这段曲线任一点切线的水平夹角C2必须大于被加工磁粉的安息角B，内孔下部是圆台孔，圆台孔的锥角A，满足90°-A/2﹥B,其中B为被加工磁粉的安息角，圆台孔的下口直径d与各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备的环形模腔的外圆直径相同；内堵也由上下两部分构成，上部同样是以一段曲线（或直线）绕内堵轴线的旋转体，该段曲线任一点切线的水平夹角C1都大于被加工磁粉的安息角B，下部是锥角与圆台孔的锥角相同的圆台体，旋转体与圆台体的交线即为圆台体大端直径；外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，内堵上平面不低于外环上平面。具体制造时，为简化计算和加工方便，外环的旋转面和内堵的旋转体的母线都选择直线，内堵旋转体母线的水平夹角C1为90°，内堵上部的旋转体为圆柱体；外环内孔上部的旋转面母线的水平夹角C2=90°-A/2,（即外环内孔的上下两部分在同一锥面上）使整个外环内孔成为一个锥角为A的圆台孔。具体实施时，外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，选择内堵上平面与外环上平面等高（即共面），这样内堵上端面和外环上端面是平的，这是为了在向环形槽内加料时便于刮料。

该磁粉送料装置还包括自动加料机构，所述的自动加料机构包括支架10，支架上的滑台4，在驱动下沿滑台上表面往复移动的滑板5，支架上部的主料仓1，固定于主料仓下部且与主料仓相通的辅料仓2，辅料仓2的开口朝下且与滑板紧密接触（辅料仓开口朝下倒扣在滑板上）；外环6嵌在滑板上且与滑板等厚。具体实施时，滑板5是由汽缸3驱动的，汽缸3的缸体与滑台固定，其活塞杆与滑板5固定。

Claims (5)

1.一种各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，其特征在于：包括外环（6）和位于外环内的内堵（7）；外环（6）的内孔由上下两部分构成，内孔上部是一段曲线绕内孔轴线的旋转面，这段曲线任一点切线的水平夹角C2必须大于被加工磁粉的安息角B，内孔下部是圆台孔，圆台孔的锥角A，满足90°-A/2﹥B,其中B为被加工磁粉的安息角，圆台孔的下口直径d与各向异性粘结钕铁硼磁环成型设备的环形模腔的外圆直径相同；内堵也由上下两部分构成，上部是以一段曲线绕内堵轴线的旋转体，该段曲线任一点切线的水平夹角C1都大于被加工磁粉的安息角B，下部是锥角与外环（6）圆台孔的锥角相同的圆台体，旋转体与圆台体的交线即为圆台体大端直径；外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，内堵上平面不低于外环上平面。

2.根据权利要求1所述的各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，其特征在于：外环的旋转面和内堵的旋转体的母线都选择直线，内堵旋转体母线的水平夹角C1为90°，内堵上部的旋转体为圆柱体；外环内孔上部的旋转面母线的水平夹角C2=90°-A/2,使整个外环内孔成为一个锥角为A的圆台孔。

3.根据权利要求1或2所述的各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，其特征在于：外环的圆台孔与内堵的圆台体在无间隙贴合状态下，内堵上平面与外环上平面等高。

4.根据权利要求3所述的各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，其特征在于：还包括自动加料机构，所述的自动加料机构包括支架（10），支架上的滑台（4），在驱动下沿滑台上表面往复移动的滑板（5），支架上部的主料仓（1），固定于主料仓下部且与主料仓相通的辅料仓（2），辅料仓（2）的开口朝下且与滑板紧密接触；外环（6）嵌在滑板上且与滑板等厚。

5.根据权利要求4所述的各向异性粘结钕铁硼磁环一次成型工艺的磁粉送料装置，其特征在于：滑板（5）是由汽缸（3）驱动的，汽缸（3）的缸体与滑台固定，其活塞杆与滑板（5）固定。