CN107070129A - 一种永磁转子磁柱的制造方法 - Google Patents

一种永磁转子磁柱的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微型电机转子的制造方法，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—注塑—充磁工序完成。本发明在制粉的过程中，向细磁粉中加入了H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，改善了电子转子的内部结构，提高了磁体的矫顽力及耐磨性，并使得转子内的磁场分布均匀；将粗坯粉碎后的粉料与细粉料按比例混合制成最终用于制造电机转子的粉料，有效地提高了粉料的顺滑度，进而提高转子磁柱内部结构的均匀度；压制生坯时，通过三次重复填料、冷压，提高了转子磁柱的结构均匀性及强度，进而提高了转子磁柱的永磁性能；通过压制生坯时预磁化、磨削加工后充磁加强磁化，有效地提高了转子的永磁性能。

Description

一种永磁转子磁柱的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁柱的制造方法，特别是涉及一种永磁转子磁柱的制造方法，属于转子磁柱制造方法技术领域。
背景技术
转子是电机实现功能的必要的结构，随着电机的应用广泛化，电机的种类及结构也多种多样，永磁电机的应用更加的普遍。永磁电机的转子磁柱是永磁电机转子的重要部分，是实现永磁电机性能的必要部件。以往的永磁转子磁柱通常用湿法压制成型或干法压制成型，由于湿法压制成型的设备和模具的结构复杂，成本较高，而且适用性不好。而现有的干法压制成型，由于材料的取向性、流动性差，无法保证永磁转子的高磁性能，进而影响了永磁电机的使用性能；同时，传统的永磁转子磁柱都是压制成圆筒形烧结之后再进行磨削加工，由于烧结的过程中，转子会发生变形，导致后期的磨削加工浪费材料、费时费力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种永磁转子磁柱的制造方法，能够改善永磁转子磁柱的性能，保证永磁转子的高磁性能，并且能够节省烧结后的磨削加工，能够避免材料的浪费，省时省力。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种永磁转子磁柱的制造方法，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—充磁工序完成，具体包括如下步骤：
(1)制粉：
(a)将细磁粉、H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，按照如下比例进行混合，细磁粉90～95份，酒精7～8份，樟脑5～6份，硬脂酸钙6～7份，H3BO30.4～0.5份，二氧化硅0.3～0.5份，Cr0.5～1份、Nb0.5～1份、Ti0.5～1份，将混合后的粉料放入搅拌容器中进行搅拌使其混合均匀；
(b)将步骤(a)中混合均匀的粉料进行打散、干燥；
(c)将步骤(b)中打散干燥后的粉料放入搅拌容器中继续搅拌均匀；
(d)将步骤(c)中的部分粉料放入压力机中进行干粉压制成型，得到粗胚；
(e)将步骤(d)中的粗胚进行粉碎，得到粒度为75～85目的粉料；
(f)将步骤(e)中的粉料与步骤(c)中的粉料按照1:1～1.5:1的比例进行混合，并放入到搅拌容器中进行搅拌均匀，得到最终的用于制造永磁转子磁柱的粉料；
(2)压制生坯：将步骤(1)制得的粉料置于压力机内的模具内，同时施加10000GS的磁场进行预磁化，下落压头进行冷压，保压时间为2s；抬起压头，向压力机的模具内继续填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；抬起压头，继续向模具内填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；
压制成型的转子磁柱生坯横截面为椭圆环形，长径和短径的比为1.14:1，预磁化的位置为长径端；
(3)烧结：将步骤(2)中的转子磁柱生坯放入1100℃的加热炉中进行高温烧结，运载生坯的传送带的速度为2m/h；
(4)磨削加工：分别对步骤(3)得到的转子磁柱进行端面及外圆面的粗磨及精磨，使得其尺寸及表面粗糙度达到使用要求；
(5)充磁：将步骤(4)内的转子置于10000GS的磁场中进行强化充磁；再进行检验包装即可。
进一步的，所使用的细磁粉的目数不小于200目。
进一步的，步骤(1)内的搅拌时间为20～40分钟。
本发明在制粉的过程中，向细磁粉中加入了H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，有效地改善了永磁转子磁柱的内部结构，提高了磁体的矫顽力及耐磨性，并使得转子磁柱内的磁场分布均匀；在制粉的过程中，将粗坯粉碎后的粉料与细粉料按比例混合制成最终用于制造电机转子磁柱的粉料，有效地提高了粉料的顺滑度，进而提高转子磁柱内部结构的均匀度，有效地提高了转子磁柱内磁场分布的均匀度；压制生坯时，通过三次重复填料、冷压，有效地提高了转子磁柱的结构均匀性及强度，进而提高了转子磁柱的永磁性能；通过压制生坯时预磁化、磨削加工后充磁加强磁化，有效地提高了转子的永磁性能。本发明制造出的永磁转子磁柱使用寿命长，磁场分布均匀，运行平稳，噪声小。
具体实施方式
实施例1：
一种永磁转子磁柱的制造方法，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—充磁的工序得到，具体包括如下步骤：
(1)制粉：
(a)将细磁粉、H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，按照如下比例进行混合(重量份)，细磁粉90份，酒精7份，樟脑5份，硬脂酸钙6份，H3BO30.4份，二氧化硅0.3份，Cr0.5份、Nb0.5份、Ti0.5份，将混合后的粉料放入搅拌容器中进行搅拌使其混合均匀；樟脑作为粘合剂，如果直接将樟脑加入磁粉，很难均匀弥散到磁粉中，烧结后的产品会产生许多气孔，将樟脑与酒精加入磁粉中，避免了气孔的产生；硬脂酸钙、二氧化硅作为润滑剂，可以调节粉料的流动性进而调节转子的磁性；H3BO3的作用是在烧结过程中分解为B2O3，形成玻璃体，有助于烧结进行，同时弥散于永磁铁氧体中，削弱了烧结过程中晶界的移动，从而控制晶粒尺寸，提高磁体的矫顽力；Cr、Nb、Ti能够提高产品耐磨性，但是掺入太多会影响磁块的磁性，采用上述的掺加量既提升了耐磨性能，又不影响磁性。
(b)将步骤(a)中混合均匀的粉料进行打散、干燥；避免了粉料结坨而影响压制成型的转子的各向磁性，即调节粉料的磁性；
(c)将步骤(b)中打散干燥后的粉料放入搅拌容器中继续搅拌均匀；重复搅拌，能够改善粉料的性能，使得压制成型的转子磁柱内的磁性分布均匀，磁量高；
(d)将步骤(c)中的部分粉料放入压力机中进行干粉压制成型，得到粗胚；
(e)将步骤(d)中的粗胚进行粉碎，得到粒度为75目的粉料；
(f)将步骤(e)中的粉料与步骤(c)中的粉料按照1:1的比例进行混合，并放入到搅拌容器中进行搅拌均匀，得到最终的用于制造电机转子磁柱的粉料；
(2)压制生坯：将步骤(1)制得的粉料置于压力机内的模具内，同时施加10000GS的磁场进行预磁化，下落压头进行冷压，保压时间为2s；抬起压头，向压力机的模具内继续填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；抬起压头，继续向模具内填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；
压制成型的转子磁柱生坯横截面为椭圆环形，长径和短径的比为1.14:1，预磁化的位置为长径端；
重复三次冷压后，所制成的转子磁柱生坯内部的粉料分布均匀，可以避免生坯内部结构缺陷导致磁场分布不均匀，进而影响电机的性能及稳定性；将转子压制成椭圆筒形，在烧结的过程中，具有磁场的位置比没有磁场的位置线性收缩比大，长径和短径收缩比为1.14:1时，经烧结后，转子的形状最接近于圆柱筒，便于后续的磨削加工，不会浪费材料，又省时省力；
(3)烧结：将步骤(2)中的转子磁柱生坯放入1100℃的加热炉中进行高温烧结，运载生坯的传送带的行进速度为2m/h；以此速度进入及离开加热炉，生坯在靠近加热丝前，有充分的时间预热，同时，生坯经过高温烧结后，也有足够的时间缓慢冷却，可避免突然靠近加热丝或突然远离时，温度骤变致使生坯内部的结构被破坏，影响其使用性能。
(4)磨削加工：分别对步骤(3)得到的转子磁柱进行端面及外圆面的粗磨及精磨，使得其尺寸及表面粗糙度达到使用要求；
(5)充磁：将步骤(4)内的转子置于10000GS的磁场中进行强化充磁；再进行检验包装即可。
所使用的细磁粉的目数不小于200目，便于后期的干粉压制成型。
步骤(1)内的搅拌时间为20～40分钟，时间过短，无法搅拌均匀，时间过长，会因浪费工时而增加生产成本。
实施例2：
一种永磁转子磁柱的制造方法，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—充磁的工序得到，具体包括如下步骤：
(1)制粉：
(a)将细磁粉、H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，按照如下比例进行混合(重量份)，细磁粉95份，酒精8份，樟脑6份，硬脂酸钙7份，H3BO30.5份，二氧化硅0.5份，Cr1份、Nb1份、Ti1份，将混合后的粉料放入搅拌容器中进行搅拌使其混合均匀；
(b)将步骤(a)中混合均匀的粉料进行打散、干燥；
(c)将步骤(b)中打散干燥后的粉料放入搅拌容器中继续搅拌均匀；
(d)将步骤(c)中的部分粉料放入压力机中进行干粉压制成型，得到粗胚；
(e)将步骤(d)中的粗胚进行粉碎，得到粒度为85目的粉料；
(f)将步骤(e)中的粉料与步骤(c)中的粉料按照1.5:1的比例进行混合，并放入到搅拌容器中进行搅拌均匀，得到最终的用于制造电机转子磁柱的粉料；
(2)压制生坯：将步骤(1)制得的粉料置于压力机内的模具内，同时施加10000GS的磁场进行预磁化，下落压头进行冷压，保压时间为2s；抬起压头，向压力机的模具内继续填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；抬起压头，继续向模具内填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；
压制成型的转子磁柱生坯横截面为椭圆环形，长径和短径的比为1.14:1，预磁化的位置为长径端；
(3)烧结：将步骤(2)中的转子磁柱生坯放入1100℃的加热炉中进行高温烧结，运载生坯的传送带的速度为2m/h；
(4)磨削加工：分别对步骤(3)得到的转子磁柱进行端面及外圆面的粗磨及精磨，使得其尺寸及表面粗糙度达到使用要求；
(5)充磁：将步骤(4)得到的转子磁柱置于10000GS的磁场中进行强化充磁；再进行检验包装即可。
其余同实施例1。
实施例3：
一种永磁转子磁柱的制造方法，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—充磁的工序得到，具体包括如下步骤：
(1)制粉：
(a)将细磁粉、H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，按照如下比例进行混合(重量份)，细磁粉95份，酒精8份，樟脑6份，硬脂酸钙7份，H3BO30.5份，二氧化硅0.5份，Cr1份、Nb1份、Ti1份，将混合后的粉料放入搅拌容器中进行搅拌使其混合均匀；
(b)将步骤(a)中混合均匀的粉料进行打散、干燥；
(c)将步骤(b)中打散干燥后的粉料放入搅拌容器中继续搅拌均匀；
(d)将步骤(c)中的部分粉料放入压力机中进行干粉压制成型，得到粗胚；
(e)将步骤(d)中的粗胚进行粉碎，得到粒度为80目的粉料；
(f)将步骤(e)中的粉料与步骤(c)中的粉料按照1.3:1的比例进行混合，并放入到搅拌容器中进行搅拌均匀，得到最终的用于制造电机转子磁柱的粉料；
(2)压制生坯：将步骤(1)制得的粉料置于压力机内的模具内，同时施加10000GS的磁场进行预磁化，下落压头进行冷压，保压时间为2s；抬起压头，向压力机的模具内继续填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；抬起压头，继续向模具内填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；
压制成型的转子磁柱生坯横截面为椭圆环形，长径和短径的比为1.14:1，预磁化的位置为长径端；
(3)烧结：将步骤(2)中的转子磁柱生坯放入1100℃的加热炉中进行高温烧结，运载生坯的传送带的速度为2m/h；
(4)磨削加工：分别对步骤(3)得到的转子磁柱进行端面及外圆面的粗磨及精磨，使得其尺寸及表面粗糙度达到使用要求；
(5)充磁：将步骤(4)内的转子置于10000GS的磁场中进行强化充磁；再进行检验包装即可。
其余同实施例1。
经过实践使用证明，实施例3得到的电机转子磁柱的使用性能最好，电机的使用寿命较长，且磁场分布均匀，电机运行较平稳，噪声小。

Claims (3)

1.一种永磁转子磁柱的制造方法，其特征在于，经制粉—压制生坯—烧结—磨削加工—充磁工序完成，具体包括如下步骤：
(1)制粉：
(a)将细磁粉、H3BO3、樟脑、酒精、硬脂酸钙、二氧化硅、Cr、Nb、Ti，按照如下比例进行混合，细磁粉90～95份，酒精7～8份，樟脑5～6份，硬脂酸钙6～7份，H3BO30.4～0.5份，二氧化硅0.3～0.5份，Cr0.5～1份、Nb0.5～1份、Ti0.5～1份，将混合后的粉料放入搅拌容器中进行搅拌使其混合均匀；
(b)将步骤(a)中混合均匀的粉料进行打散、干燥；
(c)将步骤(b)中打散干燥后的粉料放入搅拌容器中继续搅拌均匀；
(d)将步骤(c)中的部分粉料放入压力机中进行干粉压制成型，得到粗胚；
(e)将步骤(d)中的粗胚进行粉碎，得到粒度为75～85目的粉料；
(f)将步骤(e)中的粉料与步骤(c)中的粉料按照1:1～1.5:1的比例进行混合，并放入到搅拌容器中进行搅拌均匀，得到最终的用于制造永磁转子磁柱的粉料；
(2)压制生坯：将步骤(1)制得的粉料置于压力机内的模具内，同时施加10000GS的磁场进行预磁化，下落压头进行冷压，保压时间为2s；抬起压头，向压力机的模具内继续填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；抬起压头，继续向模具内填入粉料，下落压头进行冷压，保压2s；
压制成型的转子磁柱生坯横截面为椭圆环形，长径和短径的比为1.14:1，预磁化的位置为长径端；
(3)烧结：将步骤(2)中的转子磁柱生坯放入1100℃的加热炉中进行高温烧结，运载生坯的传送带的速度为2m/h；
(4)磨削加工：分别对步骤(3)得到的转子磁柱进行端面及外圆面的粗磨及精磨，使得其尺寸及表面粗糙度达到使用要求；
(5)充磁：将步骤(4)内的转子置于10000GS的磁场中进行强化充磁；再进行检验包装即可。
2.根据权利要求1所述的一种永磁转子磁柱的制造方法，其特征是：所使用的细磁粉的目数不小于200目。
3.根据权利要求1或2所述的一种永磁转子磁柱的制造方法，其特征是：步骤(1)内的搅拌时间为20～40分钟。
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