CN113077983B - 一种用于无线充电的注塑c型磁环的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于无线充电的注塑C型磁环的制备方法及各向异性注塑磁原料，旨在提供一种更利于规模化生产、产品性能可以满足不同吸力要求的C型注塑磁环。该方法中，先通过挤出熔融混炼的方法，将各向异性钕铁硼磁粉、钐铁氮磁粉或其复合物与合适的高分子树脂(尼龙6、尼龙12或者聚苯硫醚)制成各向异性注塑磁颗粒料，然后采用永磁体或者电磁场取向的注塑模具注塑成型C型磁环，再通过对应的充磁夹具将C型磁环饱和充磁，该方法可一体成型注塑C型磁环，相比传统工艺，减少了18或36片磁铁拼装工序，成品率高，成本低，饱和充磁后单极表磁场强度可达1200‑3400Gs。

Description

一种用于无线充电的注塑C型磁环的制备方法
技术领域
本发明涉及无线充电磁环的生产制备方法及注塑用各向异性永磁材料领域，具体是指将注塑各向异性材料在磁场取向模具上一体注塑成型C型磁环，通过使用不同性能的各向异性材料以及不同的取向磁场，可满足不同吸力要求的无线充电产品，该材料运用于无线充电、磁吸定位等领域。
背景技术
目前，无线充电磁环采用18或者36片烧结钕铁硼永磁体磁钢拼接的方式制成，磁钢厚度较薄，加工和组装难度大，报废率高，造成产能低、成本居高不下的现状。针对这个难题，我们开发了可用于一体注塑成型的注塑永磁材料，通过注塑加后充磁的方式加工，产品质量稳定，同时也省去了烧结磁体切割及组装的工序，降低了成本，也可大幅提高产量，能够满足手机、家电等领域对无线充电磁环产品日益增加的需求。
各向异性注塑磁性材料的性能、注塑模具取向磁场的大小和取向方式是影响C型磁环吸力大小的关键，传统的取向方式为电磁场轴向取向，退磁后再进行单面两极充磁，该方法在后充磁过程中不能改变磁粉的排列方向，使磁粉有效利用率降低，性能较低，本发明改进了取向磁场方式，有效利用C型磁环产品内部磁粉性能，大大提高了产品工作面的表磁场，非工作面的磁场较低，降低了无用磁场对电子设备的电磁干扰。
发明内容
为解决烧结磁钢拼接难度大、磁钢报废率高、产能受限的问题，本发明提供一种采用普通注塑工艺即可成型的C型磁环制备方法。
本发明所述的制备方法，包括以下步骤：
(1)注塑磁颗粒料制备：将各向异性磁粉与高分子基体树脂通过挤出机熔融混炼的方式混合均匀，得到磁性塑料粒子；所述磁性塑料粒子磁能积覆盖8-18MGOe，密度覆盖3.7-5.6g/cm3，流动性指标≥30g/10min；
所述高分子基体树脂为尼龙6、尼龙12或者聚苯硫醚中的一种或几种，各向异性磁粉为各向异性钕铁硼、各向异性钐铁氮或者其复合物；各向异性磁粉重量比为82-96wt％；
(2)将步骤1配制的磁性塑料粒子通过注塑的方式，将熔融的物料注塑到C型磁环模具中，冷却成型得到注塑C型磁环；所述C型磁环宽度为3～5mm；所述C型磁环模具包括Halbach阵列和C型磁环型腔，且所述Halbach阵列位于C型磁环型腔上方0.4～2mm，所述Halbach阵列由内向外依次包含磁场方向为径向的第一磁环、磁场方向为轴向的第二磁环、磁场方向为径向的第三磁环、磁场方向为轴向的第四磁环、磁场方向为径向的第五磁环；相邻的两个磁环之间的间距小于1mm；五个磁环的中心与所述C型模具的中心在同一竖直线上；C型模具的圆环中心线与所述第三磁环的圆环中心线在竖直方向重合；且所述第一磁环的磁场方向与所述第五磁环的磁场方向相同，与所述第三磁环的磁场方向相反；所述第二磁环和第四磁环的磁场方向相反；
第一磁环的宽度d1、第二磁环的宽度d2、第三磁环的宽度d3、第四磁环的宽度d4、第五磁环的宽度d5的宽度满足：
1.5mm≤d1≤6.5mm；
1.0mm≤d2≤5.0mm；
0.5mm≤d1≤2.0mm；
1.0mm≤d1≤5.0mm；
1.5mm≤d1≤6.5mm；
(3)进行饱和充磁，然后表面喷涂处理，得到无线充电的注塑C型磁环。
与现有技术相比，本发明的优异之处在于：
本发明注塑C型磁环所用材料为注塑磁性材料，成型方法为注塑成型，该制备方法工艺稳定性高、成品率高、适合批量生产，相比烧结磁体，注塑成型方法更为环保、节能；
本发明注塑磁环成型模具采用永磁体和电磁场单面两极充磁方式，使磁环内部粉体近似形成Halbach阵列取向方式(附图)，发挥磁体最大化的磁性能。
附图说明
图1是C型磁环永磁体取向注塑模具磁钢排布方式；
图2是C型磁环截面的磁粉取向方式；
图3为C型注塑磁环产品图。
具体实施方式
本发明所涉及的C型注塑磁环是将各向异性材料通过磁场取向模具注塑而成型的，下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1：
构建包括Halbach阵列和C型磁环型腔(内腔宽度为3mm)的C型磁环模具，且所述Halbach阵列位于C型磁环型腔上方0.5mm，所述Halbach阵列由内向外以此包含磁场方向为径向的第一磁环、磁场方向为轴向的第二磁环、磁场方向为径向的第三磁环、磁场方向为轴向的第四磁环、磁场方向为径向的第五磁环；相邻的两个磁环之间的间距控制在1mm以内；五个磁环的中心与所述C型模具的中心在同一竖直线上；C型模具的圆环中心线与所述第三磁环的圆环中心线在竖直方向重合；且所述第一磁环的磁场方向与所述第五磁环的磁场方向相同，与所述第三磁环的磁场方向相反；所述第二磁环和第四磁环的磁场方向相反；
本实施例中，
第一磁环的宽度d1＝4mm；
第二磁环的宽度d2＝3.75mm；
第三磁环的宽度d3＝1mm；
第四磁环的宽度d4＝3.75mm；
第五磁环的宽度d5＝4mm。
以上五排磁环选用不同性能的磁钢牌号可以得到不同的取向磁场，具体如下表所示；-
将各向异性钕铁硼磁粉与尼龙12通过挤出机混合造粒制成注塑磁颗粒料，颗粒料磁能积为15MGOe，其中各向异性钕铁硼磁粉占比为93wt％，密度为5.2g/cm3；
将上述注塑磁颗粒料通过注塑机注入到C型磁环型腔中，冷却成型得到注塑C型磁环；然后通过后充磁的方式将C型磁环饱和充磁，对C型无线充电磁环进行表面喷涂处理；不同的模具取向磁场下获得的最终产品表面磁场强度如下：
磁钢性能 N35 N40 N48 N52
模具取向场强度(Gs) 3000 5000 7000 9000
产品表磁强度(Gs) 1400 1800 2100 2400
实施例2：
构建包括Halbach阵列和C型磁环型腔(内腔宽度为5mm)的C型磁环模具，且所述Halbach阵列位于C型磁环型腔上方0.5mm，所述Halbach阵列由内向外以此包含磁场方向为径向的第一磁环、磁场方向为轴向的第二磁环、磁场方向为径向的第三磁环、磁场方向为轴向的第四磁环、磁场方向为径向的第五磁环；相邻的两个磁环之间的间距控制在1mm以内；五个磁环的中心与所述C型模具的中心在同一竖直线上；C型模具的圆环中心线与所述第三磁环的圆环中心线在竖直方向重合；且所述第一磁环的磁场方向与所述第五磁环的磁场方向相同，与所述第三磁环的磁场方向相反；所述第二磁环和第四磁环的磁场方向相反；
本实施例中，
第一磁环的宽度d1＝1.5mm；
第二磁环的宽度d2＝1mm；
第三磁环的宽度d3＝0.5mm；
第四磁环的宽度d4＝1mm；
第五磁环的宽度d5＝1.5mm。
以上五排磁环选用不同性能的磁钢牌号可以得到不同的取向磁场，具体如下表所示。
将各向异性钕铁硼磁粉与聚苯硫醚通过挤出机混合造粒制成注塑磁颗粒料，颗粒料磁能积为8MGOe，其中各向异性钕铁硼磁粉占比为86wt％，密度为4.5g/cm3；
将上述注塑磁颗粒料通过注塑机注入到C型磁环型腔中，冷却成型得到注塑C型磁环；然后通过后充磁的方式将C型磁环饱和充磁；对C型无线充电磁环进行表面喷涂处理；不同的模具取向磁场下获得的最终产品表面磁场强度如下：
磁钢性能 N35 N40 N48 N52
模具取向场强度(Gs) 1500 2500 4000 5500
产品表磁强度(Gs) 1000 1300 1450 1600
实施例3：
构建包括Halbach阵列和C型磁环型腔(内腔宽度为5mm)的C型磁环模具，且所述Halbach阵列位于C型磁环型腔上方0.5mm，所述Halbach阵列由内向外以此包含磁场方向为径向的第一磁环、磁场方向为轴向的第二磁环、磁场方向为径向的第三磁环、磁场方向为轴向的第四磁环、磁场方向为径向的第五磁环；相邻的两个磁环之间的间距控制在1mm以内；五个磁环的中心与所述C型模具的中心在同一竖直线上；C型模具的圆环中心线与所述第三磁环的圆环中心线在竖直方向重合；且所述第一磁环的磁场方向与所述第五磁环的磁场方向相同，与所述第三磁环的磁场方向相反；所述第二磁环和第四磁环的磁场方向相反；
本实施例中，
第一磁环的宽度d1＝6.5mm；
第二磁环的宽度d2＝4mm；
第三磁环的宽度d3＝2mm；
第四磁环的宽度d4＝4mm
第五磁环的宽度d5＝6.5mm。
以上五排磁环选用不同性能的磁钢牌号可以得到不同的取向磁场，具体如下表所示；-
将各向异性钕铁硼与各向异性钐铁氮复合磁粉与尼龙12通过挤出机混合造粒制成注塑磁颗粒料，颗粒料磁能积为18MGOe，其中各向异性钕铁硼与各向异性钐铁氮复合磁粉占比为94wt％，密度为5.3g/cm3；
将上述注塑磁颗粒料通过注塑机注入到C型磁环型腔中，冷却成型得到注塑C型磁环；然后通过后充磁的方式将C型磁环饱和充磁，对C型无线充电磁环进行表面喷涂处理；不同的模具取向磁场下获得的最终产品表面磁场强度如下表所示。
磁钢性能 N35 N40 N48 N52
模具取向场强度(Gs) 4000 5500 7500 10000
产品表磁强度(Gs) 1800 2200 2600 2800

Claims (5)

1.一种用于无线充电的注塑C型磁环的制备方法，其特征在于，该方法为：
(1)注塑磁颗粒料制备：将各向异性磁粉与高分子基体树脂通过挤出机熔融混炼的方式混合均匀，得到磁性塑料粒子；所述磁性塑料粒子磁能积覆盖8-18MGOe；
(2)将步骤1配制的磁性塑料粒子通过注塑的方式，将熔融的物料注塑到C型磁环模具中，冷却成型得到注塑C型磁环；所述C型磁环宽度为3～5mm；所述C型磁环模具包括Halbach阵列和C型磁环型腔，且所述Halbach阵列位于C型磁环型腔上方0.4～2mm，所述Halbach阵列由内向外依次包含磁场方向为径向的第一磁环、磁场方向为轴向的第二磁环、磁场方向为径向的第三磁环、磁场方向为轴向的第四磁环、磁场方向为径向的第五磁环；相邻的两个磁环之间的间距小于1mm；五个磁环的中心与所述C型模具的中心在同一竖直线上；C型模具的圆环中心线与所述第三磁环的圆环中心线在竖直方向重合；且所述第一磁环的磁场方向与所述第五磁环的磁场方向相同，与所述第三磁环的磁场方向相反；所述第二磁环和第四磁环的磁场方向相反；
(3)进行饱和充磁，然后表面喷涂处理，得到无线充电的注塑C型磁环。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一磁环的宽度d1、第二磁环的宽度d2、第三磁环的宽度d3、第四磁环的宽度d4、第五磁环的宽度d5的宽度满足：
1.5mm≤d1≤6.5mm；
1.0mm≤d2≤5.0mm；
0.5mm≤d1≤2.0mm；
1.0mm≤d1≤5.0mm；
1.5mm≤d1≤6.5mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子基体树脂为尼龙6、尼龙12或者聚苯硫醚中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各向异性磁粉为各向异性钕铁硼、各向异性钐铁氮或者其复合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各向异性磁粉重量比为82-96wt％。
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