CN109920635A - 一种永磁环的成型模具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁环的成型模具及其控制方法，该成型模具包括型芯、套设在型芯外的磁钢套以及装配在磁钢套上的磁钢，型芯轴向开设有若干互为平行且独立的安装孔，每个安装孔内均安装有可独立控制的加热棒，加热棒外接电源，磁钢套包括第一侧壁、由第一侧壁径向向外延伸形成的若干挡板以及与挡板末端连接的第二侧壁，第一侧壁与第二侧壁之间围成一镂空部，镂空部被挡板均匀分隔成若干磁空腔，每个磁空腔内均装配有磁钢，相邻两个磁钢的极性相反。该控制方法是通过对加热棒的温度控制来实现永磁环取向的均匀性从而缩小取向偏差，最终实现永磁环的高度对称。本发明提供永磁环的成型模具对永磁环进行对向交替充磁取向，实现完全有序取向。

Description

一种永磁环的成型模具及其控制方法

技术领域

本发明涉及永磁体成型模具的技术领域，特别涉及一种永磁环的成型模具及其控制方法。

背景技术

众所周知，在现有技术中永磁体的压制成型，一般分为取向压制成型和无取向压制成型两种，具体采用哪种成型方法，首先取决于材料本身的性能以及取决于永磁体成型装置的能力。目前采用取向压制永磁体成型的方法，普遍是在电磁铁对永磁合金粉末充磁取向的同时，再施加能使永磁合金粉末成型的压力，这样对所获得的永磁体性能远高于无取向的永磁体性能。

多极取向永磁环在实际的工艺中是由多块平行取向的磁体拼接而成的，拼成的多极取向磁环表面磁场分布不均匀性很大，磁环几何中心与磁中心存在偏移，影响磁环表面磁场均匀性，从而影响使用精度。

鉴于此，本发明提供一种新型永磁环的成型模具及其控制方法，以克服现有技术存在的部分问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型永磁环的成型模具及其控制方法，它解决了上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：该永磁环的成型模具，其包括型芯、套设在所述型芯外的磁钢套以及装配在所述磁钢套上的磁钢，所述型芯轴向开设有若干互为平行且独立的安装孔，每个所述安装孔内均安装有可独立控制的加热棒，所述加热棒外接电源，所述磁钢套包括第一侧壁、由所述第一侧壁径向向外延伸形成的若干挡板以及与所述挡板末端连接的第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间围成一镂空部，所述镂空部被所述挡板均匀分隔成若干磁空腔，每个所述磁空腔内均装配有磁钢，相邻两个所述磁钢的极性相反，所述型芯与所述磁钢套围成产品空腔，所述产品空腔上端安装一进浇口。

进一步，所述安装孔的个数成对设置。

进一步，所述型芯与所述磁钢套同心并固定在同一模板上。

进一步，磁性熔融原料从所述进浇口充填进入所述产品空腔，冷却后形成各向异性永磁环。

进一步，所述安装孔的个数为N1，且N1＝4，四个所述安装孔对称分布在所述型芯互为垂直的两轴线上。

进一步，所述挡板个数为N2，且N2＝N1。

一种永磁环的成型模具的控制方法，其包括权利要求1至4中任意一项永磁环的成型模具，其特征在于：

高温磁性原料经所述进浇口填充至所述产品空腔，开启所述电源，所述电源对所述加热棒进行加热，控制加热时间为t；

确定离所述进浇口最近的加热棒的温度T2，所述加热棒离所述进浇口越近需要温度补偿最小、离所述进浇口越远需要温度补偿最大，依次获取其他所述加热棒的温度补偿值，将各自加热棒获得的温度补偿值与T2进行相加以获得各自加热棒的控制温度。

进一步，温度T2等于高温磁性原料熔点的一半。

进一步，所述加热棒个数为四个，温度T3对应的加热棒离所述进浇口距离大于温度T4所对应的加热棒的距离，温度T4对应的加热棒离所述进浇口距离大于温度T1对应加热棒的距离，四个所述加热棒的控制温度T1、T2、T3、T4之间的关系式：T1＝T2+A，T2＝1/2高温磁性原料熔点，T3＝T2+B,T4＝T2+C，且B＞C＞A,B＜A+C，其中，A、B、C均为补偿温度值。

与现有技术相比，本发明一种永磁环的成型模具及其控制方法的有益效果：设计磁钢按照磁极N/S交叉排列，对永磁环进行对向交替充磁取向，实现完全有序取向；通过所述加热棒的温度控制来实现永磁环取向的均匀性，最大程度的缩小磁极之间的温度差，从而缩小取向偏差，最终实现永磁环的高度对称。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明永磁环的成型模具的剖视图；

图2是本发明永磁环的成型模具的截面图；

图3为图2中的型芯和磁钢套的截面图；

图4为图3中的磁钢套的截面图；

图5是本发明永磁环的成型模具的截面图；

图6是温度T3变量对P3峰值及峰值偏差的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述，但是应该强调的是，下面的实施方式只是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及应用。

请参见图1至图6，本发明的一种永磁环的成型模具，包括型芯1、套设在型芯1外的磁钢套2以及装配在磁钢套1上的磁钢3。

型芯1轴向开设有若干互为平行且独立的安装孔11，每个安装孔11贯穿型芯1上下端面，每个安装孔11内均安装有可独立控制的加热棒12。本实施例中，安装孔11的个数为N1，且N1＝4，该四个安装孔11对称分布在型芯1互为垂直的两轴线上。型芯1上四个独立加热棒12外接电源(图中未显示)，控制温度依次为T1、T2、T3、T4，温控范围0-300℃。在其他实施例中，N1＞4且N1为6、8、10。型芯1与磁钢套2同心并固定在同一模板上，型芯1与磁钢套2围成产品空腔4，产品空腔4上端安装一进浇口41。成型时，磁性熔融原料从进浇口41充填进入产品空腔4，冷却后形成各向异性永磁环5。

磁钢套2为中心具有通孔21的圆柱体结构。磁钢套2包括第一侧壁22、由第一侧壁22径向向外延伸形成的若干挡板23及与挡板23末端连接的第二侧壁24。第一侧壁22与第二侧壁24之间围成一镂空部25。本实施例中，挡板23个数为N2，且N2＝4。镂空部25被四个挡板23均匀分隔成四个磁空腔26，每个磁空腔26内装配一个磁钢3，并且相邻两个磁钢3的极性相反，即按照磁极N/S交叉排列。四个磁钢3采用的材料为烧结强磁钢，按照N/S交叉排列后可形成四极取向磁场，磁场强度可达4kOe。本实施例中，四个磁钢3的磁极按照N/S交叉排列的目的是为了对永磁环5进行对向交替充磁取向，实现完全有序取向。在其他实施例中，挡板23个数为N2＞4且N2为6、8、10，围成磁空腔26的个数为N2，且N2＝N1。

成型时，磁性熔融原料从进浇口41快速充填至产品空腔4，高温磁性原料在充填产品空腔的同时被模具磁场取向，即磁性原料磁晶粒沿着模具内取向磁场方向排列，冷却后形成的永磁环5带有磁性，本实施例中，永磁环5形成磁极P1、P2、P3、P4。磁性熔融原料是指稀土永磁材料，如钕铁硼混合磁粉。

理论上，采用该成型模具形成的永磁环5磁极分布均匀性高，即峰值偏差[(峰值max-峰值min)/峰值AVE]≤1％，极宽偏差[极宽max-极宽min]≤1°，其中AVE为平均提取方差值。但实际生产中，永磁环5的磁极对称性远达不到这一要求，一般工程水平为峰值偏差3％，极宽偏差3°。这是因为高温磁性原料被取向的程度与原料充填瞬间的温度强相关，而原料温度在整个充填过程中呈下降趋势，因此越靠近进浇口41的地方原料温度越高，磁极峰值越高，极宽越大，越远离进浇口41的地方，原料温度越低，因此，造成实际四磁极峰值关系为：P2＞P1＞P4＞P3，极宽关系为：P2＞P1＞P4＞P3，其中，P2离进浇口41最近，P3离进浇口41最远。本发明通过四个加热棒12的温度控制来实现永磁环5取向的均匀性，依次单独控制T1、T2、T3、T4变量，并找出T1与P1峰值及峰值偏差、T2与P2峰值及峰值偏差、T3与P3峰值及峰值偏差以及T4与P4峰值及峰值偏差的影响关系，获得磁极对称性相关的温度控制方法，图5为单独控制温度T3变量对P3峰值及峰值偏差的影响关系图。

本发明永磁环的成型模具的控制方法：

高温磁性原料开始经进浇口41填充至产品空腔4的同时开启电源，电源开始对加热棒12进行加热，加热时间为t，且t为5-7s；

确定离所述进浇口最近的加热棒的温度T2，所述加热棒离所述进浇口越近需要温度补偿最小、离所述进浇口越远需要温度补偿最大，依次获取其他所述加热棒的温度补偿值，将各自加热棒获得的温度补偿值与T2进行相加以获得各自加热棒的控制温度。

当加热棒个数为四个，而T2离进浇口41最近，T1次之，T3离进浇口41最远,获取四个加热棒12的控制温度T1、T2、T3、T4之间的关系式：T1＝T2+A，T2＝1/2材料熔点，T3＝T2+B,T4＝T2+C，且B＞C＞A,B＜A+C，本发明最佳实施例中，A＝30℃,B＝70℃，C＝50℃。

本发明通过对加热时段和加热温度进行控制来平衡四个极区原料的冷却速度，最大程度的缩小四个磁极之间的温度差，从而缩小取向偏差，最终实现永磁环5的高度对称，即峰值偏差可控制在1％以内，极宽偏差控制在0.5°以内。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种永磁环的成型模具，其包括型芯、套设在所述型芯外的磁钢套以及装配在所述磁钢套上的磁钢，其特征在于：所述型芯轴向开设有若干互为平行且独立的安装孔，每个所述安装孔内均安装有可独立控制的加热棒，所述加热棒外接电源，所述磁钢套包括第一侧壁、由所述第一侧壁径向向外延伸形成的若干挡板以及与所述挡板末端连接的第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁之间围成一镂空部，所述镂空部被所述挡板均匀分隔成若干磁空腔，每个所述磁空腔内均装配有磁钢，相邻两个所述磁钢的极性相反，所述型芯与所述磁钢套围成产品空腔，所述产品空腔上端安装一进浇口。

2.如权利要求1所述的永磁环的成型模具，其特征在于：所述安装孔的个数成对设置。

3.如权利要求2所述的永磁环的成型模具，其特征在于：所述型芯与所述磁钢套同心并固定在同一模板上。

4.如权利要求3所述的永磁环的成型模具，其特征在于：磁性熔融原料从所述进浇口充填进入所述产品空腔，冷却后形成各向异性永磁环。

5.如权利要求2所述的永磁环的成型模具，其特征在于：所述安装孔的个数为N1，且N1＝4，四个所述安装孔对称分布在所述型芯互为垂直的两轴线上。

6.如权利要求5所述的永磁环的成型模具，其特征在于：所述挡板个数为N2，且N2＝N1。

7.一种永磁环的成型模具的控制方法，其包括权利要求1至4中任意一项永磁环的成型模具，其特征在于：

高温磁性原料经所述进浇口填充至所述产品空腔，开启所述电源，所述电源对所述加热棒进行加热，控制加热时间为t；

确定离所述进浇口最近的加热棒的温度T2，所述加热棒离所述进浇口越近需要温度补偿最小、离所述进浇口越远需要温度补偿最大，依次获取其他所述加热棒的温度补偿值，将各自加热棒获得的温度补偿值与T2进行相加以获得各自加热棒的控制温度。

8.如权利要求7所述的永磁环的成型模具的控制方法，其特征在于：温度T2等于高温磁性原料熔点的一半。

9.如权利要求8所述的永磁环的成型模具的控制方法，其特征在于：所述加热棒个数为四个，温度T3对应的加热棒离所述进浇口距离大于温度T4所对应的加热棒的距离，温度T4对应的加热棒离所述进浇口距离大于温度T1对应加热棒的距离，四个所述加热棒的控制温度T1、T2、T3、T4之间的关系式：T1＝T2+A，T2＝1/2高温磁性原料熔点，T3＝T2+B,T4＝T2+C，且B＞C＞A,B＜A+C，其中，A、B、C均为补偿温度值。