CN113927029B - 钕铁硼磁体取向压制装置及其方法 - Google Patents

钕铁硼磁体取向压制装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钕铁硼磁体取向压制装置，包括：两个相对设置的小侧板，其材质为无磁钢材料；两个相对设置的大侧板，其材质为无磁钢材料，将两个大侧板和两个小侧板进行卡合围成筒状腔体，在两个大侧板内部沿纵轴向均嵌入一导磁板，导磁板的横截面为异形形状，靠近大侧板外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，靠近大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段和设置在下面的直线段；上压头和下压头，分别位于筒状腔体顶部和底部。本发明还提供了一种钕铁硼磁体取向压制方法。该装置能够减小钕铁硼粉末取向压制过程中的取向场偏差，使磁偏角控制在±2°。该方法能够减少压制过程中粉末之间的摩擦力，提高了产品合格率，降低了生产成本。

Description

钕铁硼磁体取向压制装置及其方法
技术领域
本发明涉及磁性材料的压型领域。更具体地说，本发明涉及一种钕铁硼磁体取向压制装置及其方法。
背景技术
钕铁硼永磁材料因具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积的优异特性，而且容易加工成各种形状、规格的磁体，因此被广泛用于电声电讯、电机、仪表、核磁共振、磁悬浮及磁密封等永久磁场的装置和设备，特别适用于制造各种高性能的产品，如：光驱电机的VCM片以及声学领域的异性磁铁，石油勘探钻探机中的螺旋磁铁，永磁电机中的各种大小不同形状产品等。
将钕铁硼磁块做成各种瓦形，以适用于各种电机转子需要。为了保证电机的齿槽转矩的一致性，也就是磁偏角波动越小越好，需要对加工成磁瓦的毛坯进行标准化，以适应在不着磁的状态下，保证磁瓦磁偏角的符合性。
现有模具，不管是用于手动压机单向模具，双向压机的自动模具还是浮动压机自动模具，在一定程度上都没有完全考虑压型坯料内部取向场方向偏差问题，正常情况下，取向场偏差±5°，也就是毛坯取向方向相对磁块外形磁偏角±5°。
因此对于要求磁偏角±2°的产品，通过以往的生产方式：毛坯制作→机械粗加工→磁偏角分选→合格品高温退磁→机械精加工→包装出货。
这种生产方式，既浪费生产时间，又大大地增加了生产成本，最后良品率折损至少一半以上，因此改变坯料内部取向场方向，以顺应产品需求，是我们本发明要解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种钕铁硼磁体取向压制装置，其能够减小钕铁硼粉末取向压制过程中的取向场偏差，使磁偏角控制在±2°。
本发明还有一个目的是通过钕铁硼磁体取向压制方法，能够减少压制过程中粉末之间的摩擦力，使得到的钕铁硼磁体压坯具有较低的磁偏角，同时也提高了产品合格率，降低了生产成本。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种钕铁硼磁体取向压制装置，包括：
两个相对设置的小侧板，其材质为无磁钢材料；
两个相对设置的大侧板，其材质为无磁钢材料，将两个所述大侧板和两个所述小侧板进行卡合围成筒状腔体，其中，在两个所述大侧板内部沿纵轴向均嵌入一导磁板，所述导磁板的横截面为异形形状，靠近所述大侧板外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，且顶边的长度小于底边的长度，靠近所述大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段和设置在下面的直线段，以减小压制过程中的取向场偏差；
上压头和下压头，分别位于筒状腔体的顶部和底部，当对位于所述筒状腔体的钕铁硼粉末进行压制合模后，所述导磁板的靠近所述大侧板内侧壁的侧边上的直线段上端头比合模后上压头的底平面低3~5mm。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述导磁板的厚度是所述大侧板厚度的70%~80%，所述导磁板的内侧面距离所述大侧板内侧壁1~3mm，所述导磁板的底平面比所述下压头的上端面低5mm。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述导磁板高度是合模后所述上压头和所述下压头之间高度的2倍，所述弧形段高度是所述导磁板高度的一半。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，当把钕铁硼磁体取向压制装置移动至手动单向压机的压制工位后，两个所述大侧板分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头与所述手动单向压机的磁场过渡平台接触，所述上压头与所述手动单向压机的上压杆接触，以实现取向压型。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，在两个所述大侧板的内侧壁上均设置有凹槽，每个所述小侧板的两侧边分别位于两个所述大侧板的凹槽内，所述下压头正好设置在两个所述小侧板之间和两个所述大侧板之间。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述导磁板为低碳钢。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，在所述筒状腔体的内壁上喷洒或涂抹脱模剂。
优选的是，其中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述脱模剂为异丙醇。
本发明的目的还可以进一步由钕铁硼磁体取向压制的方法来实现，该方法包括下列步骤：
步骤一、在钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体内部喷洒或涂抹脱模剂；
步骤二、在钕铁硼微粉中添加质量比为1.0-2.5‰的润滑剂，混合得到钕铁硼微粉混合物；
步骤三、将钕铁硼微粉混合物装入钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体中，并将钕铁硼磁体取向压制装置置于振动平板上震动3~5秒；
步骤四、将钕铁硼磁体取向压制装置置于手动单向压机的压型工位上，并使两个所述大侧板分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头与所述手动单向压机磁场过渡平台接触，所述上压头与所述手动单向压机上压杆接触，然后进行取向压制，得到钕铁硼磁体压坯。
优选的是，其中，所述的方法，所述润滑剂为质量比3:1的正己烷和葵酸甲酯。
本发明至少包括以下有益效果：在两个大侧板内部沿纵轴向均嵌入一导磁板，也就是说，嵌入导磁板的大侧板由无磁钢和低碳钢组成，将低碳钢镶入无磁钢里面，能够起到导磁、顺磁和纠偏磁场的作用；将导磁板的横截面设计为异形形状，即靠近所述大侧板外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，且顶边的长度小于底边的长度，靠近所述大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段和设置在下面的直线段，且当对位于所述筒状腔体的钕铁硼粉末进行压制合模后，靠近所述大侧板内侧壁的侧边上的直线段上端头比合模后上压头的底平面低3~5mm，如此设置的好处是，在对钕铁硼粉末慢慢取向压制的过程中，由于弧形段是渐变方式，所受到的摩擦力也是逐渐由小变大的，这样能够减少压制过程中摩擦力在成型位置的破坏，能够很好地减小压制过程中的取向场偏差，使磁偏角控制在±2°。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中钕铁硼磁体取向压制装置的爆炸结构示意图；
图2 为本发明的一个实施例中钕铁硼磁体取向压制装置侧面结构示意图；
图3和图5为本发明的一个实施例中导磁体靠近所述大侧板内侧壁的侧边的上面设置成弧形时的取向磁场图；
图4和图6为导磁体靠近所述大侧板内侧壁的侧边的上面设置成斜线时的取向磁场图，是图3和图5的对比图；
图7为使用手动单向压机和钕铁硼磁体取向压制装置压制钕铁硼粉末加工的20片瓦片的磁偏角数据。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和图2所示，本发明一实施例提供了一种钕铁硼磁体取向压制装置，包括：两个相对设置的小侧板1，其材质为无磁钢材料；两个相对设置的大侧板2，其材质为无磁钢材料，将两个所述大侧板2和两个所述小侧板1进行卡合围成筒状腔体，其中，在两个所述大侧板2内部沿纵轴向均嵌入一导磁板3，所述导磁板3的横截面为异形形状，靠近所述大侧板2外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，且顶边的长度小于底边的长度，靠近所述大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段7和设置在下面的直线段8，以减小压制过程中的取向场偏差；上压头4和下压头5，分别位于筒状腔体的顶部和底部，当对位于所述筒状腔体的钕铁硼粉末进行压制合模后，所述导磁板的靠近所述大侧板内侧壁的侧边上的直线段上端头比合模后上压头的底平面低3~5mm。
在上述实施例中，两个相对设置的大侧板2，材质优选为无磁钢材料，与手动单向压机的两个极头接触，在钕铁硼粉末压制过程中，为取向板，两个相对设置的小侧板1，材质优选为无磁钢材料，分别位于手动单向压机操作人员的近处和远处，为非取向板，在对钕铁硼粉末压制过程中，粉末在取向磁场的作用下进行取向。本发明实施例在两个大侧板内部沿纵轴向均嵌入一导磁板3，也就是说，嵌入导磁板3后，大侧板由无磁钢和导磁板组成，将导磁板镶入无磁钢里面，能够起到导磁、顺磁和纠偏磁场的作用；将导磁板的横截面设计为异形形状，即靠近所述大侧板外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，且顶边的长度小于底边的长度，靠近所述大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段和设置在下面的直线段，且当对位于所述筒状腔体的钕铁硼粉末进行压制合模后，靠近所述大侧板内侧壁的侧边上的直线段上端头比合模后上压头的底平面低3~5mm。如此设置的好处是，在对钕铁硼粉末慢慢取向压制的过程中，由于弧形段是渐变方式，所受到的摩擦力也是逐渐由小变大的，这样能够减少压制过程中摩擦力在成型位置的破坏，能够很好地减小压制过程中的取向场偏差，使磁偏角控制在±2°，从而保证了内部磁场取向度的实现。
在上述实施例中，两个所述大侧板2和两个所述小侧板1进行卡合围成筒状腔体，可以为方形筒状腔体，也可以为长方形筒状腔体。
在其中一具体实施方式中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述导磁板3的厚度是所述大侧板2厚度的70%~80%，所述导磁板3的内侧面距离所述大侧板2内侧壁1~3mm，所述导磁板3的底平面比所述下压头的上端面低5mm。所述导磁板3高度是合模后所述上压头4和所述下压头5之间高度的2倍，所述弧形段7高度是所述导磁板3高度的一半。
在上述实施方式中所列出的导磁板3的厚度、所述导磁板3的内侧面与所述大侧板2内侧壁的距离以及所述导磁3板的底平面比所述下压头5的上端面低的数值，都是优选的数值范围，但是在实际应用中，并不限于本发明实施例所列举的数值，可以根据实际要求进行具体设置。将导磁板的高度设置为合模后高度的2倍，且弧形段高度是导磁板高度的一半，也是本实施方式的最优选择，但并不限于本发明实施例所列出的数值，可以根据实际情况进行具体设置。
在其中一具体实施方式中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，当把钕铁硼磁体取向压制装置移动至手动单向压机的压制工位后，两个所述大侧板2分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头5与所述手动单向压机的磁场过渡平台接触，所述上压头4与所述手动单向压机的上压杆接触，以实现取向压型。
在其中一具体实施方式中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，在两个所述大侧板2的内侧壁上均设置有凹槽6，每个所述小侧板1的两侧边分别位于两个所述大侧板2的凹槽6内，所述下压头5正好设置在两个所述小侧板1之间和两个所述大侧板2之间。凹槽的设置，便于固定大侧板和小侧板，同时压制成功后，也便于将大侧板和小侧板拆卸掉，取出压坯。
在其中一具体实施方式中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，所述导磁板3为低碳钢。
在其中一具体实施方式中，所述的钕铁硼磁体取向压制装置，在所述筒状腔体的内壁上喷洒或涂抹脱模剂。所述脱模剂优选为为异丙醇。喷洒或涂抹脱模剂能够减少摩擦力。
下面本发明实施例将对靠近所述大侧板内侧壁的侧边的上面设置成弧形和设置成斜线进行对比，来说明本发明实施例设置成弧形所带来的效果。图3、图5是设置成弧形时的取向磁场图，图4和图6是设置成斜线时的取向磁场图，从图3~图6，可以清晰地看到设置为弧形段时，在合模前的压制阶段和合模后的定型阶段，弧形段和直线段的磁场都是最强的，且弧形段是渐变的，慢慢增强的。当设置成斜线时，只有下面直线段的取向磁场最强，上面的斜线部分没起到一点作用。
从图3和图5模拟的取向磁场图中也可以看出，在合模前的压制阶段和合模后的定型阶段，弧形段和直线段的磁场都是最强的，且弧形段是渐变的，慢慢增强的，这样能够大大减少压制过程中摩擦力在成型位置的破坏。如果将导磁体的靠近所述大侧板内侧壁的侧边完全设置成直线段，这和将两个大侧板都设置成导磁材料并没有区别。
附图中的图7给出了使用手动单向压机和取向压制装置压制钕铁硼粉末加工的20片瓦片的磁偏角数据。从图7中可以看出，很多磁瓦片的磁偏角都在1°之内，100%控制在±2°之内。可见，本发明实施例能够大大减小钕铁硼粉末取向压制过程中的取向场偏差，提高产品的合格率。
本发明的另一实施例提供了一种钕铁硼磁体取向压制的方法，该方法包括下列步骤：
步骤一、在钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体内部喷洒或涂抹脱模剂；
步骤二、在钕铁硼微粉中添加质量比为1.0-2.5‰的润滑剂，混合得到钕铁硼微粉混合物；
步骤三、将钕铁硼微粉混合物装入钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体中，并将钕铁硼磁体取向压制装置置于振动平板上震动3~5秒；
步骤四、将钕铁硼磁体取向压制装置置于手动单向压机的压型工位上，并使两个所述大侧板分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头与所述手动单向压机磁场过渡平台接触，所述上压头与所述手动单向压机上压杆接触，然后进行取向压制，得到钕铁硼磁体压坯。
在上述实施例中，当在筒状腔体内喷洒或涂抹脱模剂，装入钕铁硼粉末后，在震动平板上震动3~5秒，能够增加粉末流动，进而减少摩擦力。震动时间不能超过5秒，若超过5秒，则会影响坯料磁性能。
在上述实施例中，在钕铁硼微粉中添加润滑剂，也能够减少粉末在取向压制过程中粉末之间的摩擦力，提高取向度，也使得压制的压坯更均匀。
在其中一具体实施方式中，所述的方法，所述润滑剂为质量比3:1的正己烷和葵酸甲酯。
在上述实施方式中，润滑剂优选为正己烷和葵酸甲酯的混合物，也可以为正己烷，或者为葵酸甲酯。
如上所述，根据本发明，该装置能够减小钕铁硼粉末取向压制过程中的取向场偏差，使磁偏角控制在±2°。通过钕铁硼磁体取向压制方法，能够减少压制过程中粉末之间的摩擦力，使得到的钕铁硼磁体压坯具有较低的磁偏角，同时也提高了产品合格率，降低了生产成本。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，包括：
两个相对设置的小侧板，其材质为无磁钢材料；
两个相对设置的大侧板，其材质为无磁钢材料，将两个所述大侧板和两个所述小侧板进行卡合围成筒状腔体，其中，在两个所述大侧板内部沿纵轴向均嵌入一导磁板，所述导磁板的横截面为异形形状，靠近所述大侧板外侧壁的侧边、顶边和底边均为直线段，且顶边的长度小于底边的长度，靠近所述大侧板内侧壁的侧边包括设置在上面的外凸的弧形段和设置在下面的直线段，以减小压制过程中的取向场偏差；
上压头和下压头，分别位于筒状腔体的顶部和底部，当对位于所述筒状腔体的钕铁硼粉末进行压制合模后，所述导磁板的靠近所述大侧板内侧壁的侧边上的直线段上端头比合模后上压头的底平面低3～5mm。
2.如权利要求1所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，所述导磁板的厚度是所述大侧板厚度的70％～80％，所述导磁板的内侧面距离所述大侧板内侧壁1～3mm，所述导磁板的底平面比所述下压头的上端面低5mm。
3.如权利要求2所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，所述导磁板高度是合模后所述上压头和所述下压头之间高度的2倍，所述弧形段高度是所述导磁板高度的一半。
4.如权利要求1所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，当把钕铁硼磁体取向压制装置移动至手动单向压机的压制工位后，两个所述大侧板分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头与所述手动单向压机的磁场过渡平台接触，所述上压头与所述手动单向压机的上压杆接触，以实现取向压型。
5.如权利要求1所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，在两个所述大侧板的内侧壁上均设置有凹槽，每个所述小侧板的两侧边分别位于两个所述大侧板的凹槽内，所述下压头正好设置在两个所述小侧板之间和两个所述大侧板之间。
6.如权利要求1所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，所述导磁板为低碳钢。
7.如权利要求1所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，在所述筒状腔体的内壁上喷洒或涂抹脱模剂。
8.如权利要求7所述的钕铁硼磁体取向压制装置，其特征在于，所述脱模剂为异丙醇。
9.应用于如权利要求1～8任一所述的钕铁硼磁体取向压制装置的方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、在钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体内部喷洒或涂抹脱模剂；
步骤二、在钕铁硼微粉中添加质量比为1.0-2.5‰的润滑剂，混合得到钕铁硼微粉混合物；
步骤三、将钕铁硼微粉混合物装入钕铁硼磁体取向压制装置的筒状腔体中，并将钕铁硼磁体取向压制装置置于振动平板上震动3～5秒；
步骤四、将钕铁硼磁体取向压制装置置于手动单向压机的压型工位上，并使两个所述大侧板分别与手动单向压机的两个极头接触，所述下压头与所述手动单向压机磁场过渡平台接触，所述上压头与所述手动单向压机上压杆接触，然后进行取向压制，得到钕铁硼磁体压坯。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述润滑剂为质量比3:1的正己烷和葵酸甲酯。
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