CN108417377B - 一种耐高温永磁体预稳定处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐高温永磁体预稳定处理方法，基于预稳定处理为局部退磁形成保护层的研究发现，尤其适用于永磁体处于半闭路或闭路的服役环境，其要点是：将永磁体的磁极吸附导磁体置于热处理炉中，在高于永磁体最高使用温度30℃～50℃的真空环境中保温2小时或以上，然后随炉自然冷却到室温。本发明可以减小甚至避免传统预稳定处理方法产生的较大磁通不可逆损失，同时确保永磁体的热稳定性和时间稳定性及高磁性能。

Description

一种耐高温永磁体预稳定处理方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温永磁体的预稳定处理方法，具体说，针对服役工作状态中处于闭合磁路的永磁体，在其两磁极吸附导磁体后再进行预稳定处理，从而避免了传统永磁体预稳定处理方法产生的较大退磁，同时有效保持了耐高温永磁体的磁性能。

背景技术

永磁体作为一类至关重要的功能材料，广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，近年来随着信息技术、汽车、核磁共振、风力发电和特种电机等领域的迅速发展，对耐高温永磁体需求越来越迫切，既需要耐高温永磁体具有良好的磁性能，同时要求永磁体在温度变化的服役环境中保持磁性能稳定，从而确保永磁装备的灵敏度、稳定性和可靠性，尤其是在航空航天等高科技领域。因此，耐高温永磁体在使用前进行预稳定处理就变得极为重要。

常规预稳定处理方法是将永磁体元件放入热处理炉中，加热一定的时间，然后冷却到室温。如发明专利201210017729.0“提高永磁体磁稳定性的冷热循环老化处理方法”，将一个或多个经饱和充磁的永磁体置于不导磁底板上，然后放入高低温箱中进行预稳定处理。该专利所述预稳定处理方法，未考虑永磁体装配到器件中后所处的磁路环境，全部作为完全开路情况进行预稳定处理。这种处理方法使得永磁体产生10％左右的磁通不可逆损失，对于退磁场大的永磁体甚至会达到50％。

永磁体装配在器件中通常形成闭合磁路，以充分有效地发挥永磁体的最大磁能积。而如果能够采用适当的预稳定处理方法，有效避免常规方法所造成的磁通不可逆损失，则对永磁器件的小型化极为有利，尤其是在对体积和重量要求苛刻的航空航天领域更是至关重要。专利200410087684.X“永磁体温度稳定性的老化处理方法”对装配完毕的永磁体整体置入一个封闭房间内进行加热，这种方法可以保持闭合磁路的磁性能，但专利中的加热温度为35℃～48℃，只适用于室温应用的永磁体。也就是说，该专利方法对于使用温度超过150℃甚至达到550℃的永磁体，以及尺寸体积较大难以整体预稳定处理的情况都不适用。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种耐高温永磁体预稳定处理方法，尤其适用于闭合磁路使用的永磁体，可以减小甚至避免传统预稳定处理方法产生的较大磁通不可逆损失，同时确保永磁体的热稳定性和时间稳定性及高磁性能，不仅能够提供稳定的磁场环境，而且能够保持永磁体本身具有的磁性能，不会因为高温预处理而产生较大的热退磁。

本发明的技术基于发明人的最新研究发现，即高温预稳定处理过程中所造成的磁通不可逆损失并非传统认为的整体热退磁，而是在永磁体两个磁极表面产生退磁层，形成一层磁性皮肤保护层。基于在闭合磁路的应用中，永磁体的两个磁极吸附有导磁体，导磁体的存在大大减小了两磁极处的退磁场及漏磁通的认识，本发明提出，在预稳定处理时，人为构造出模拟永磁体的闭合磁路服役工作环境，把永磁体两个磁极端面吸附导磁体形成自我保护，避免磁极表明退磁层的产生，从而在预稳定处理过程中可以有效保持永磁体原有的磁性能，避免了常规预稳定处理方法产生的较大磁通不可逆损失，同时消除磁体内部在加工过程中产生的加工应力等可能存在的缺陷，以及充磁后磁体局部磁畴不稳定的问题，确保了磁体在服役过程中的长期稳定性。

本发明技术解决方案：一种耐高温永磁体预稳定处理方法，尤其适用于耐高温永磁体服役工作时所处闭合磁路环境；

本发明公开的预稳定处理方法，当永磁体应用时处于闭合磁路状态，单件预稳定处理时，永磁体两磁极吸附导磁体，共同放置在加热料盒中；多件预稳定处理时，永磁体与永磁体两两吸附在一起，两端最外侧永磁体的磁极吸附导磁体，共同放置在加热料盒中；进行预稳定处理时，将永磁体吸附导磁体放入真空加热炉中，加热保温然后随炉自然冷却到室温。

本发明公开的预稳定处理在真空环境中进行，真空度达到10^-3Pa的量级。

本发明公开的预稳定处理，加热温度为高于永磁体使用温度30℃～50℃，且需保温大于等于2小时。

本发明公开的预稳定处理方法，其适用的耐高温磁体的温度范围为150℃～550℃的耐高温永磁材料。

本发明公开的预稳定处理方法，导磁体为电工纯铁、1J22等软磁材料。

本发明公开的预稳定处理，根据永磁体在装配到器件中后所处的闭合磁路环境，采用导磁体作为辅助配件模拟出装配后的磁路环境，然后一同放入热处理炉中真空状态下加热到高于使用温度30℃～50℃保温大于等于2小时，然后随炉自然冷却到室温。

本发明公开的预稳定处理方法同样适用于永磁体装配到器件中后处于半闭路的磁路环境，此时预稳定处理时永磁体仅单侧磁极吸附导磁体。

本发明公开的预稳定处理方法所述耐高温永磁体为耐高温钕铁硼永磁体、耐高温钐钴永磁体等。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明根据永磁体的实际装配环境，通过添加导磁辅助件模拟工作磁路的方式对永磁体进行高温预处理。与常规的预稳定处理方法相比较，这种根据永磁体使用位置及装配方式的不同，按不同方式进行预稳定处理的方法，可以有效降低甚至消除永磁体在预稳定处理阶段产生的磁通损失，从而获得永磁装备的使用稳定性同时保持高磁性能。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为永磁体处于半闭合磁路中，预稳定处理时单件单磁极吸附导磁体；

图3为单件永磁体处于闭合磁路中，预稳定处理时两端磁极均吸附导磁体；

图4为多件永磁体处于闭合磁路中，预稳定处理时永磁体互相吸附并最外侧两端磁极吸附导磁体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如图1所示，为本发明的具体实施流程图。将制备好的永磁体毛坯按照尺寸要求进行线切割，然后在充磁机中对磁体进行充磁，充磁磁场大小为5～10T。根据具体的使用条件，利用导磁体匹配永磁体模拟磁体的具体使用磁路环境，然后将永磁体和导磁体共同放置热处理炉中加热到高于永磁体使用温度30～50℃,在10^-3Pa真空环境下保温2小时以上，冷却到室温后取出使用即可。

如图2所示，a为永磁体的使用环境示意图，最外侧为电工纯铁导磁体，内侧分别按图示吸附了四块永磁体。按照永磁体的使用方式，永磁体为半开路使用，b图为永磁体的预稳定处理示意图，将永磁体按照使用要求进行充磁后，接触导磁体的一侧吸附一块略大于永磁体的电工纯铁导磁片，共同进行预稳定处理。

如图3所示，a为永磁体的使用环境示意图，中间为一块永磁体，两边为电工纯铁导磁体，与永磁体形成闭合磁路，b图为磁体的预稳定处理示意图，将永磁体按照使用条件进行充磁后，两侧分别吸附一块略大于永磁体的电工纯铁片，共同进行预稳定处理。

如图4所示，a为永磁体的使用环境示意图，12片扇形永磁体组成一个永磁环，且每一块永磁体的充磁方向为沿半径方向，永磁环的内外分别吸附了1J22导磁体环。由于永磁环为多块扇形永磁体组成，且为闭路使用，所以可以将一个永磁环的所有扇形永磁体按照b图方式，相互吸附到一起，然后在两端最外侧分别吸附一块略大于永磁体的1J22导磁圆弧片，共同进行预稳定处理。

实施例1

本实施例中，永磁体为可用到150℃的耐高温钕铁硼永磁材料，如图2中的a所示，该永磁体在装置中使用时，由毛坯切成四片圆弧状(外径100mm，内径87mm，角度45°，厚度8mm)，永磁体的充磁方向为径向，5T磁场充磁后，预稳定处理，内置于圆环导磁体内壁，呈半闭合磁路形式。对该永磁体进行预稳定处理的方法为如图2中的b所示，单件单磁极吸附在电工纯铁圆弧上，置于真空加热炉中加热到180℃保温2小时，真空度保持10^-3Pa，然后随炉冷却取出。利用磁通计(Model 480,Lake Shore)分别测量预稳定处理前后磁体的磁通，预稳定处理前磁体磁通量为4586×10^-6Wb，预稳定处理后磁体的磁通量为4357×10^-6Wb，磁通损失约为5％，且磁体在相同的条件下循环加热100次后磁通损失变基本不会发生变化。而传统方法，是把磁体单独进行预稳定处理，预稳定处理后的磁通量为4127×10^-6Wb，磁通损失高达10％。

实施例2

本实施例中，永磁体为可用到300℃的耐高温钐钴永磁材料，如图3中的a所示，该永磁体在装置中使用时，由毛坯切成所需要的形状，尺寸为10×12×9mm，永磁体的充磁方向如图所示沿9mm的长度方向，10T磁场充磁后，预稳定处理，两磁极均吸附电工纯铁导磁体呈闭合磁路形式。对该永磁体进行预稳定处理的方法为如图3中的b所示，单件两磁极均吸附电工纯铁板，置于真空加热炉中加热到350℃保温2小时，真空度保持10^-3Pa，然后随炉冷却取出。利用磁通计(Model 480,Lake Shore)分别测量预稳定处理前后永磁体的磁通，预稳定处理前永磁体磁通量为4962×10^-6Wb，预稳定处理后永磁体的磁通量为4943×10^-6Wb，磁通损失为0.4％，且永磁体在相同的条件下循环加热100次后磁通损失基本不变。而传统方法，是把永磁体置于不导磁料盒中，即单独开路情况下进行预稳定处理，预稳定处理后的磁通量为4565×10^-6Wb，磁通损失高达8％。

实施例3

本实施例中，永磁体为可用到550℃的耐高温钐钴永磁材料，如图4中的a所示，该永磁体在装置中使用时，由永磁毛坯切成12个扇形永磁体，充磁方向为径向，10T磁场充磁，预稳定处理后，拼成圆环(外径80mm，内径72mm，厚度5mm)，内外均有1J22导磁体环呈闭合磁路形式。对该永磁体进行预稳定处理的方法为如图4中b所示，根据加热炉均温区大小，多件扇形永磁体根据充磁方向首尾吸附在一起，两端最外侧永磁体吸附在1J22导磁圆弧上，置于真空加热炉中加热到580℃保温2小时，真空度保持10^-3Pa，然后随炉冷却取出。利用磁通计(Model 480,Lake Shore)分别测量预稳定处理前后每一块扇形永磁体的磁通，预稳定处理前磁通量为4823(±20)×10^-6Wb，预稳定处理后磁通量为4803(±18)×10^-6Wb，永磁体的磁通损失低于0.5％，且永磁体在相同的条件下循环加热100次后磁性能稳定。而传统方法，是把每件扇形永磁体置于不导磁料盒中，即单独开路条件下进行预稳定处理，预稳定处理后的磁通量为4051(±23)×10^-6Wb，磁通损失16％。

通过以上的实例与传统的预稳定方法结果对比可知，本发明中所提到按照磁体的具体使用环境来设计磁体的预稳定处理方法可以有效降低磁体在预稳定处理过程的磁通损失，同时达到与传统预稳定处理方法相同的效果，即确保磁体在长时间的服役过程中磁性能的稳定性。

上述实例仅用于说明本发明的技术方案某些实施情况而非对其进行限制，本领域的普通技术人员显然可以对本发明的技术方案进行修改，并可以把本发明的技术原理运用到其他实例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实例，不脱离本发明范畴所做出的修改或者等同替换都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述耐高温永磁体预稳定处理方法用于服役工作时所处闭合磁路环境；

所述闭合磁路环境为所述永磁体在服役工作时两磁极吸附其他永磁体或导磁体；

所述用于服役工作时为闭合磁路状态的永磁体，单件预稳定处理时，永磁体两磁极吸附导磁体，共同放置在加热料盒中；

所述用于服役工作时为闭合磁路状态的永磁体，多件预稳定处理时，永磁体与永磁体两两吸附在一起，两端最外侧永磁体的磁极吸附导磁体，共同放置在加热料盒中；

所述预稳定处理，是将永磁体吸附导磁体放入真空加热炉中，加热保温然后随炉自然冷却到室温。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述预稳定处理在真空环境中进行，真空度达到10^-3Pa的量级。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述加热温度高于磁体的使用温度的30℃～50℃，且需保温大于等于2小时。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述耐高温磁体的温度范围为150℃～550℃。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述导磁体为电工纯铁、1J22。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：所述耐高温永磁体为耐高温钕铁硼永磁体、耐高温钐钴永磁体。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：根据永磁体在装配到装置中后所处的闭合磁路环境，采用导磁体作为辅助配件模拟出装配后的磁路环境，然后一同放入热处理炉中真空状态下加热到高于磁体的使用温度的30℃～50℃保温大于等于2小时，然后随炉自然冷却到室温。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温永磁体预稳定处理方法，其特征在于：上述方法同样适用于永磁体装配到器件中后处于半闭路的磁路环境，预稳定处理时永磁体仅单侧磁极吸附导磁体。