CN107672011B - 一种径向多极磁环的挤出成型装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向多极磁环的挤出成型装置及其方法，包括挤出机、加热系统、具有磁场取向的模具、切断装置和冷却装置，加热系统连接挤出机并对挤出机料筒内的物料进行加热，挤出机的出料口连接具有磁场取向的模具，并通过具有磁场取向的模具连接冷却装置，切断装置设置在冷却装置的出口端。本发明简化了径向多极磁环的生产工艺流程，去除了传统工艺过程中成型后的加工和充磁两道工序，极大的节约了径向多极磁环的生产成本，而且由于该工艺是连续生产工艺，由原料直接制成成品，因此生产出的磁性材料性能更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料生产领域，更具体的说，尤其涉及一种径向多极磁环的挤出成型装置及其方法。
背景技术
磁性材料无论是在生产还是生活中都有着非常广泛的应用，需求量极大，尤其是电机转子中用到的径向多极磁环。目前主要有钕铁硼类和铁氧体类，钕铁硼类的主要有粘结钕铁硼和注塑钕铁硼，目前工艺以非取向靠充磁夹具实现多极磁化；铁氧体类的主要有异性干压烧结铁氧体、注塑铁氧体，这两类直接模具成型，做成磁环多极转子，还有一类铁氧体橡胶磁条卷合成磁环(例如：风扇电机类)。其中烧结铁氧体常规的生产工艺是：纯铁氧体磁粉→压制(磁场取向)→烧结→内外圆磨加工→充磁→检验→包装，该工艺需要在压制的过程中进行磁场的取向；注塑铁氧体常规的生产工艺是：配料→混合→注射成型(磁场取向)→加工→磁化→检验→包装，该工艺在注射成型的过程进行磁场取向。然而不管是哪种工艺，在生产过程中成型过程中的磁场取向、加工、充磁这三道工序都是必不可少的，但是该工艺属于间隙式生产工艺，生产周期长，效率偏低，而且进行成型工序时的半成品易产生飞边、变形等现象，部分产品需要退磁后重新加工才能控制精度，最后再对产品进行充磁，这样一来，工序比较复杂，生产周期长，生产成本大。由于这两种工艺工序的繁琐，生产过程中容易受到环境以及人为因素等不确定因素的影响，导致成品的差异较大，产品的性能不稳定。而且生产过程中原料损耗大，更需要人工成本进行整理和回收。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的径向多极磁环生产工艺中必须在成型过程中进行磁场取向后必须再进行加工和充磁两道工序，这两道工序从而导致成本增加、产品质量受到影响的问题，提出了一种径向多极磁环的挤出成型装置及其方法，该方法能够减少径向多极磁环的生产工艺，同时由于该方法是一种连续型的生产方法，因此使生产周期大大缩短，生产出的径向多极磁环性能更加的稳定。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种径向多极磁环的挤出成型装置，包括挤出机、加热系统、具有磁场取向的模具、切断装置和冷却装置，所述加热系统连接挤出机并对挤出机料筒内的物料进行加热，挤出机的出料口连接具有磁场取向的模具，并通过具有磁场取向的模具连接冷却装置，切断装置设置在冷却装置的出口端，具有磁场取向的模具包括定位环、外模具和取向套，取向套为环状套筒，定位环套装在外模具的外侧，定位环与取向套之间设有偶数个供物料通过的通道，通道的横截面呈扇面状，每个通道内均设有一种磁极的取向磁场，相邻两个通道内的取向磁场的磁极相反。
一种径向多极磁环的挤出成型方法，包括如下步骤：
步骤一：将粉状的铁氧体磁粉与热塑性有机树脂按照设定好的配比进行均匀混合，并将均匀混合后的物料加入到挤出机的料斗中，均匀混合后的物料由料斗的出料口进入挤出机的料筒中；铁氧体磁粉与热塑性有机树脂的混合比例：铁氧体磁粉占总重的81～94％，热塑性有机树脂占总重的6～19％；
步骤二：挤出机的加热系统对料筒中的物料加热，加热系统提供的加热温度为220℃～270℃，此时料筒中的物料达到熔融温度；
步骤三：启动挤出机的螺杆驱动电机，料筒内的螺杆转动，将步骤二中达到熔融温度的物料向前运输，在物料运动过程中，物料与料筒、物料与螺杆以及物料与物料之间相互摩擦和剪切产生大量的热，在加热系统产生的热量的共同作用下使料筒中的物料不断熔融；
步骤四：熔融的物料被连续输送到具有特定形状并配备有磁场取向的模具中；物料中的铁氧体磁粉在通过具有磁场取向的模具时受到模具的磁场影响，在定型的同时完成磁场的取向；具有磁场取向的模具的取向磁场采用异性烧结钕铁硼或钐钴进行磁路设计，利用永磁体本身磁场取向方向以及导磁铁芯的相互配合形成，形成的多极径向取向磁场；
步骤五：物料经过模具后进入冷却装置中进行定型，在挤出机的作用下，完成磁场取向后定型的制品连续前进，在冷却装置后的切断装置中切断成所需要的长度，获得最终的成品。
进一步的，所述步骤四种具有磁场取向的模具内的磁场强度范围为5000Oe～10000Oe。
进一步的，有磁场取向的模具的横截面被沿轴向分割成2+2N个区域，每个相邻的区域被赋予相反的磁极，其中N为自然数。
本发明的有益效果在于：本发明简化了径向多极磁环的生产工艺流程，去除了传统工艺过程中成型后的加工和充磁两道工序，极大的节约了径向多极磁环的生产成本，而且由于该工艺是连续生产工艺，由原料直接制成成品，因此生产出的磁性材料性能更加稳定。
附图说明
图1是本发明所述一种径向多极磁环的挤出成型装置的结构示意图。
图2是本发明具有磁场取向的模具的横截面示意图。
图中，1-料斗、2-挤出机、3-模具、4-冷却装置、5-二次尺寸精密成型冷却机构、6-表磁强度在线监控系统、7-牵引装置、8-切断装置、9-通道、10-定位环、11-外模具、12-取向套。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，一种径向多极磁环的挤出成型装置，包括挤出机2、加热系统、具有磁场取向的模具3、切断装置8和冷却装置4，所述加热系统连接挤出机2并对挤出机2料筒内的物料进行加热，挤出机2的出料口连接具有磁场取向的模具3，并通过具有磁场取向的模具3连接冷却装置4，切断装置8设置在冷却装置4的出口方向，具有磁场取向的模具3包括定位环10、外模具11和取向套12，取向套12为环状套筒，定位环10套装在外模具11的外侧，定位环10与取向套12之间设有偶数个供物料通过的通道9，通道9的横截面呈扇面状，每个通道9内均设有一种磁极的取向磁场，相邻两个通道9内的取向磁场的磁极相反。
整个装置还包括依次设置在冷却装置4和切断装置8之间的的二次尺寸精密成型冷却机构5、表磁强度在线监控系统6和牵引装置7，挤出机2的出料口挤出的物料依次经过冷却装置4、二次尺寸精密成型冷却机构5和表磁强度在线监控系统6后由牵引装置7牵引到切断装置8中进行切断。
利用上述装置进行长度为25的外径30径向10极磁环的制作，其中铁氧体磁粉的重量比为85％，辅料热塑性树脂的重量比为15％，具体的制作步骤如下：
一种径向多极磁环的挤出成型方法，包括如下步骤：
步骤一：将粉状的铁氧体磁粉与热塑性有机树脂按照设定好的配比进行均匀混合，即铁氧体磁粉占总重量的85％，热塑性树脂占总重量的15％，将二者均匀混合后的物料加入到挤出机2的料斗1中，均匀混合后的物料由料斗1的出料口进入挤出机2的料筒中；
步骤二：本案例采用的挤出机2为卧式挤出机，采用双合金螺杆，加热系统对料筒中的物料进行分段加热，共分为一区段、二区段、三区段、四区段和五区段五个区段，其中一区段的温度控制位245℃，二区段的温度控制位245℃，三区段的温度控制位235℃，四区段的温度控制位230℃，五区段的温度控制位230℃，通过加热系统使料筒中的物料达到熔融温度；
步骤三：启动挤出机2的螺杆驱动电机，料筒内的螺杆转动，将步骤二中达到熔融温度的物料向前运输，在物料运动过程中，物料与料筒、物料与螺杆以及物料与物料之间相互摩擦和剪切产生大量的热，在加热系统产生的热量的共同作用下使料筒中的物料不断熔融，挤出速度为5m/min；
步骤四：熔融的物料被连续输送到具有10个等分的径向磁场取向的模具3中；物料中的铁氧体磁粉在通过具有磁场取向的模具3时受到模具3的磁场影响，在定型的同时完成磁场的取向；具有磁场取向的模具3的取向磁场采用异性烧结钕铁硼或钐钴进行磁路设计，利用永磁体本身磁场取向方向以及导磁铁芯的相互配合形成，形成的多极径向取向磁场；
步骤五：物料经过模具3后进入冷却装置4中进行定型，在挤出机2的作用下，完成磁场取向后定型的制品连续前进，在冷却装置4中冷却，在二次尺寸精密成型冷却机构5中进行二次冷却并精密成型，再由表磁强度在线监控系统6检测是否符合规格，最后由牵引装置7牵出，送到切断装置中且成所需要的长度260mm，再单独将长度260mm的径向多极磁环用厚度1.0mm的切片刀等分呈10段且成25mm获得最终的成品。
所述步骤四种具有磁场取向的模具3内的磁场强度范围为5000Oe～10000Oe。
此实例最大理论生产效率可达:5m/min，实际冷却切断后此产品实际生产效率60pcs/min；相比传统注塑工艺，注塑机每加工一模具所需时间为30S左右，实际生产效率20PCS/min；相比于传统铁氧体异性干压取向工艺，干压取向模具由于采用脉冲多极取向工艺，一模出一只，一模具所需时间为6S左右，实际生产效率10PCS/min，而且成型后还有烧结、磨床加工后重新充磁才能使用。由此可明显看出此工艺在生产效率相比目前传统工艺做了极大的提升。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (4)
1.一种径向多极磁环的挤出成型装置，其特征在于：包括挤出机（2）、加热系统、具有磁场取向的模具（3）、切断装置（8）和冷却装置（4），所述加热系统连接挤出机（2）并对挤出机（2）料筒内的物料进行加热，挤出机（2）的出料口连接具有磁场取向的模具（3），并通过具有磁场取向的模具（3）连接冷却装置（4），切断装置（8）设置在冷却装置（4）的出口端，具有磁场取向的模具（3）包括定位环（10）、外模具（11）和取向套（12），取向套（12）为环状套筒，定位环（10）套装在外模具（11）的外侧，定位环（10）与取向套（12）之间设有偶数个供物料通过的通道（9），通道（9）的横截面呈扇面状，每个通道（9）内均设有一种磁极的取向磁场，相邻两个通道（9）内的取向磁场的磁极相反；整个装置还包括依次设置在冷却装置（4）和切断装置（8）之间的表磁强度在线监控系统（6）和牵引装置（7），挤出机（2）的出料口挤出的物料依次经过冷却装置（4）、表磁强度在线监控系统（6）后由牵引装置（7）牵引到切断装置（8）中进行切断。
2.采用如权利要求1所述装置的一种径向多极磁环的挤出成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将粉状的铁氧体磁粉与热塑性有机树脂按照设定好的配比进行均匀混合，并将均匀混合后的物料加入到挤出机（2）的料斗（1）中，均匀混合后的物料由料斗（1）的出料口进入挤出机（2）的料筒中；铁氧体磁粉与热塑性有机树脂的混合比例：铁氧体磁粉占总重的81~94% ，热塑性有机树脂占总重的 6~19%；
步骤二：挤出机（2）的加热系统对料筒中的物料加热，加热系统提供的加热温度为220℃~270℃，此时料筒中的物料达到熔融温度；
步骤三：启动挤出机（2）的螺杆驱动电机，料筒内的螺杆转动，将步骤二中达到熔融温度的物料向前运输，在物料运动过程中，物料与料筒、物料与螺杆以及物料与物料之间相互摩擦和剪切产生大量的热，在加热系统产生的热量的共同作用下使料筒中的物料不断熔融；
步骤四：熔融的物料被连续输送到具有磁场取向的模具（3）中；物料中的铁氧体磁粉在通过具有磁场取向的模具（3）时受到模具（3）的磁场影响，在定型的同时完成磁场的取向；具有磁场取向的模具（3）的取向磁场采用异性烧结钕铁硼或钐钴进行磁路设计，利用永磁体本身磁场取向方向以及导磁铁芯的相互配合形成，形成的多极径向取向磁场；
步骤五：物料经过模具（3）后进入冷却装置（4）中进行定型，在挤出机（2）的作用下，完成磁场取向后定型的制品连续前进，在冷却装置（4）中冷却，由表磁强度在线监控系统（6）检测是否符合规格，最后由牵引装置（7）牵出，在切断装置（8）中切断成所需要的长度，获得最终的成品。
3.根据权利要求2所述的一种径向多极磁环的挤出成型方法，其特征在于：所述步骤四中具有磁场取向的模具（3）内的磁场强度范围为5000Oe~10000Oe。
4.根据权利要求2所述的一种径向多极磁环的挤出成型方法，其特征在于：具有磁场取向的模具（3）的横截面被沿轴向分割成2+2N个区域，每个相邻的区域被赋予相反的磁极，其中N为自然数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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