CN212094329U - 制备永磁体的模芯及模具 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种制备永磁体的模芯及模具。制备永磁体的模芯包括相对的前侧板和后侧板及相对的左侧板和右侧板，前侧板、后侧板、左侧板和右侧板形成模腔，前侧板和后侧板为非导磁材料，左侧板和右侧板为导磁材料，还包括：镶嵌体，镶嵌体为导磁材料；前侧板相对的侧壁及后侧板相对的侧壁上均设有镶嵌槽，镶嵌体设置于镶嵌槽中。本公开的模芯通过在前侧板、后侧板上设置镶嵌体，有效改善模腔内磁场的分布，减小磁体N、S极表磁差异。

Description

制备永磁体的模芯及模具

技术领域

本公开属于机械设备领域，具体涉及一种制备永磁体的模芯及模具。

背景技术

在诸多稀土磁性材料中，烧结钕铁硼磁体由于具有优异的磁性能，成为当前工业化生产中产量最高、应用最为广泛的稀土磁性材料。在制备烧结钕铁硼磁体的过程中，制粉工序完成后，需将磁体粉末在成型设备的取向磁场中压制成型，即将磁体粉末压制为体积较大的压坯，再对压坯进行烧结。磁体粉末的压制成型过程为：首先将磁体粉末放入成型设备模具组成的模腔中，然后通过电磁感应线圈，对模腔中的磁体粉末施加磁场，使电磁感应线圈磁场内的磁体粉末按照磁场方向进行取向排列，之后再通过成型设备的挤压部件对磁体粉末进行挤压，完成模腔中磁体粉末在取向过程中的压制成型。因此，模腔内的磁场对磁体粉末的取向存在较大影响。

如图1和图2所示，现有成型模具中，左、右侧板为导磁材料，而前、后侧板为非导磁材料，由于组成模腔内壁侧板的材质不同，使得线圈通电后产生的取向磁场在模腔不同位置存在差异，形成如图3所示的磁场分布情况，在此磁场下压型制备的磁体，存在N、S极表磁差异较大的缺陷。

现有专利CN108987020公开了的一种降低烧结钕铁硼磁体切片黑片两面表磁差异的模具，在模具的取向模面沿压制方向设置有向内凹陷的弧形面，经压型烧结后，再将坯料取向面上凸出弧面去掉，可获得两面表磁一致的黑片。此模具虽可降低黑片两面的表磁差异，但需将坯料凸出弧面去掉，增加了生产成本，经济效益较低。

实用新型内容

本公开旨在提供一种制备永磁体的模芯及模具，通过镶嵌体改善模腔内磁场的分布，使模腔内各点磁场方向相同，模腔内中心磁场与边角磁场的大小一致。

本公开的一个实施例提供一种制备永磁体的模芯，包括相对的前侧板和后侧板及相对的左侧板和右侧板，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板形成模腔，所述前侧板和后侧板为非导磁材料，所述左侧板和右侧板为导磁材料，模芯还包括：镶嵌体，所述镶嵌体为导磁材料；所述前侧板相对的侧壁及所述后侧板相对的侧壁上均设有镶嵌槽，所述镶嵌体设置于所述镶嵌槽中。

根据本公开的一些实施例，所述镶嵌体的横截面包括：平行于取向方向的长边；平行于取向方向的短边，所述平行于取向方向的短边与所述平行于取向方向的长边相对，且相对于所述平行于取向方向的长边靠近所述模腔；垂直于取向方向的边，两端分别连接所述平行于取向方向的长边和平行于取向方向的短边；斜边，与所述垂直于取向方向的边相对，两端分别连接所述平行于取向方向的长边和平行于取向方向的短边，所述垂直于取向方向的边相对所述斜边靠近所述左侧板或右侧板。

根据本公开的一些实施例，所述模腔沿取向方向的长度为L，垂直于取向方向的长度为W，所述平行于取向方向的长边的长度为0.05L～0.3L，所述平行于取向方向的短边的长度为0～0.03L，所述垂直于取向方向的边的长度为0.3W～0.5W。

根据本公开的一些实施例，所述斜边为直线。

根据本公开的一些实施例，斜边为弧线。

根据本公开的一些实施例，所述斜边的弧度为20°～60°。

根据本公开的一些实施例，所述镶嵌体与所述模腔之间的距离为2～8mm。

根据本公开的一些实施例，所述前侧板和后侧板均为T型。

本公开的一个实施例提供一种制备永磁体的模具，包括：如上所述的制备永磁体的模芯；上冲模，可在所述模腔内滑动；下冲模，设置于所述上冲模的下方。

根据本公开的一些实施例，所述下冲模可在所述模腔内滑动。

本公开的制备永磁体的模芯及模具，通过在前侧板和后侧板上增设导磁材料的镶嵌体，有效改善模腔内的磁场分布，使模腔内各点磁场方向相同，模腔内中心磁场与边角磁场的大小一致，从而使成型后压坯的取向度更好；压坯经烧结时效后的磁体各点处的表面磁感应强度趋于一致，减小磁体N、S极表磁差异。

附图说明

图1是传统模具的主视图；

图2是传统模具的俯视图；

图3是传统模具的模腔磁场分布图；

图4是本公开实施例的模芯的俯视图；

图5是本公开实施例的镶嵌体装配至前侧板的侧视图；

图6是本公开实施例的前侧板和后侧板的俯视图；

图7是本公开实施例的镶嵌体的示意图；

图8是本公开实施例的镶嵌体的尺寸图。

图9是本公开实施例的切割毛坯的取样方式示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开

本公开中所述的表磁：指磁体表面的磁感应强度。

如图4和图5所示，本公开的实施例提供一种制备永磁体的模芯100。模芯100包括相对的前侧板110和后侧板120及相对的左侧板130和右侧板140，前侧板110、后侧板120、左侧板130和右侧板140形成模腔150。其中，前侧板110和后侧板120为非导磁材料，左侧板130和右侧板140为导磁材料。磁体粉末放置在模腔150中，经压制后形成压坯。

制备永磁体的模芯100还包括：镶嵌体1。本实施例中，镶嵌体1呈长条状，数量为四个。镶嵌体1的高度(Z方向)与前侧板110和后侧板120高度相同。

如图6所示，前侧板110相对的左侧壁及右侧壁上分别对称的设有镶嵌槽2，后侧板120相对的左侧壁及右侧壁上分别对称的设有镶嵌槽2。镶嵌槽2的形状与镶嵌体1的形状相对应，镶嵌体1填充满镶嵌槽2，又不影响前侧板110和后侧板120与左侧板130和右侧板140的装配。镶嵌槽2的数量与镶嵌体1的数量相匹配，每个镶嵌槽2设置一个镶嵌体1。四个镶嵌体1在模芯100上对称分布。

本实施例的制备永磁体的模芯，在非导磁材料前侧板110和后侧板120上增设导磁材料镶嵌体1，极头上的电磁感应线圈产生磁场时，有效改善模腔150内的磁场分布，使模腔150内各点磁场方向相同，模腔150内中心磁场与边角磁场的大小一致，成型后压坯的取向度好。压坯经烧结时效后的磁体各点处的表面磁感应强度趋于一致，减小磁体N、S极表磁差异。

如图7和图8所示，根据本公开一个可选的技术方案，镶嵌体1的横截面包括：平行于取向方向的长边11、平行于取向方向的短边12、垂直于取向方向的边13和斜边14。取向方向为压坯磁化取向的方向，如图中的X方向。垂直于取向方向如图中的Y方向。平行于取向方向的短边12与平行于取向方向的长边11相对，斜边14与垂直于取向方向的边13相对。垂直于取向方向的边13的两端分别连接平行于取向方向的长边11的第一端和平行于取向方向的短边12的第一端，斜边14的两端分别连接平行于取向方向的长边11的第二端和平行于取向方向的短边12的第二端，共同形成镶嵌体1的横截面。

将镶嵌体1安装到前侧板110和后侧板120后，平行于取向方向的短边12相对于平行于取向方向的长边11靠近模腔150。垂直于取向方向的边13相对斜边14靠近左侧板130或右侧板140，使得垂直于取向方向的边13紧贴左侧板130或右侧板140。镶嵌体1的横截面形状及装配后的状态，更有利于通过镶嵌体1改善模腔150内的磁场分布。

根据本公开一个可选的技术方案，模腔150沿取向方向(X方向)的长度为L，垂直于取向方向(Y方向)的长度为W。镶嵌体1的横截面的平行于取向方向的长边11的长度a为0.05L～0.3L，平行于取向方向的短边12的长度b为0～0.03L，垂直于取向方向的边13的长度c为0.3W～0.5W。当平行于取向方向的短边12的长度b取值为0时，平行于取向方向的短边12为一个点，即垂直于取向方向的边13的一端与斜边14连接。

根据本公开一个可选的技术方案，斜边14为直线。当平行于取向方向的短边12的长度取b值不为0时，镶嵌体1的横截面为梯形。当平行于取向方向的短边12的长度b取值为0时，镶嵌体1的横截面为三角形。本领域技术人员可根据实际需求，选择镶嵌体1的横截面为梯形或三角形。

另一种方案中，斜边14为弧线。当平行于取向方向的短边12的长度b取值不为0时，镶嵌体1的横截面为类梯形。当平行于取向方向的短边12的长度b取值为0时，镶嵌体1的横截面为类三角形。本领域技术人员可根据实际需求，选择镶嵌体1的横截面为类梯形或类三角形。

可选地，斜边的弧度为20°～60°，有利于更好的改善模腔内的磁场分布。

本实施例中，根据模腔150尺寸(即压坯尺寸)确定镶嵌体1的尺寸，可使模芯100适用于各种尺寸的压坯，适用范围广。针对同一尺寸的压坯，也可调节模腔内的磁场分布情况，保证模腔内的场强一致性，使压坯更好地磁化取向。

根据本公开一个可选的技术方案，镶嵌体1的平行于取向方向的短边12与模腔150内壁之间的距离d为2～8mm。控制镶嵌体1与模腔150之间的距离，可进一步调节模腔内磁场分布。

当有新批次产品进行压型时，需要对设备进行调试，比如调试充磁磁场和退磁磁场的大小。当退磁磁场大小不合适时，压坯被退磁后仍会残留部分磁性。这种情况下，若镶嵌体1和模腔150不存在距离，因为镶嵌体1是导磁材料，会增加模芯对压坯的吸附磁力，导致脱模困难。在镶嵌体1与模腔150之间设置距离d，可保证压坯能顺利从模腔150中脱出，提高脱模效率，进而提高生产效率，经济效益高。

根据本公开一个可选的技术方案，前侧板110和后侧板120均为T型。左侧板130和右侧板140上设有与前侧板110和后侧板120连接的卡槽，前侧板110和后侧板120的左右两侧的凸出部分设置于卡槽中，便于前侧板110和后侧板120与左侧板130和右侧板140的连接。

本公开的实施例还提供一种制备永磁体的模具，包括：如上的制备永磁体的模芯100、上冲模，和下冲模。上冲模可在模腔内滑动，下冲模穿入模腔150中，设置于上冲模的下方。将磁体粉末放入模腔150后，上冲模下移，与下冲模配合制备永磁体的压坯。

根据本公开一个可选的技术方案，下冲模可在模腔150内滑动，更便于压坯的制备。

实施例1

本实施例制备永磁体的模具结构各参数的尺寸如下，斜边为直线。

L/mm	W/mm	a/mm	b/mm	c/mm	d/mm
						40	50	8	1.2	15	4

永磁体制备过程：

利用真空中频熔炼炉，将

PrNd_29.5Dy₁Tb₁Co_1.5Al_0.05Cu_0.1Ga_0.2Zr_0.1B_0.94Fe_bal(重量百分比)的金属原料熔炼后，经速凝工艺制备为铸片，铸片厚度为0.25mm。将铸片在氢破炉中破碎后，制备成粒度为4um的钕铁硼粉末。

将钕铁硼粉末均匀填充至模具中；通过取向的磁场施加在钕铁硼粉末上获得最大取向度；对模具中的钕铁硼粉末施加5MPa的压力进行压型，压型后在1040℃保温4h进行高温烧结和在510℃保温4h进行时效热处理后得到毛坯，毛坯经磨削加工后宽度方向(取向方向)尺寸为29mm，高度方向(压制方向)尺寸为25.2mm，长度方向尺寸为40.3mm。

将毛坯切割成厚度为2mm的工件，工件厚度方向为取向方向，在3T饱和磁场下充磁，按顺序依次测试13个工件的N极表面中心处的磁感应强度B_N和S极表面中心处的磁感应强度B_S，得到N、S极表磁差的最大值、最小值以及平均值，取件方式如图9所示，测试结果见表1。

实施例2

本实施例制备永磁体的模具结构各参数的尺寸如下，斜边为弧线，斜边的弧度为20°。

L/mm	W/mm	a/mm	b/mm	c/mm	d/mm
						40	50	2	0	25	2

采用与实施例1相同成分的金属原料，以相同制备工艺，将烧结后的毛坯切割，得到厚度为2mm的工件，按顺序依次测试13个工件的N极表面中心处的磁感应强度B_N和S极表面中心处的磁感应强度B_S，得到N、S极表磁差的最大值、最小值以及平均值，测试结果见表1。

实施例3

本实施例制备永磁体的模具结构各参数的尺寸如下，斜边为弧线，斜边的弧度为60°。

L/mm	W/mm	a/mm	b/mm	c/mm	d/mm
						40	50	2	0.6	20	8

采用与实施例1相同成分的金属原料，以相同制备工艺，将烧结后的毛坯切割，得到厚度为2mm的工件，按顺序依次测试13个工件的N极表面中心处的磁感应强度B_N和S极表面中心处的磁感应强度B_S，得到N、S极表磁差的最大值、最小值以及平均值，测试结果见表1。

对比例

利用如图1和2所示传统的模具，并采用与实施例1相同成分的金属原料，以相同制备工艺，将烧结后的毛坯切割，得到厚度为2mm的工件，按顺序依次测试13个工件的N极表面中心处的磁感应强度B_N和S极表面中心处的磁感应强度B_S，得到N、S极表磁差的最大值、最小值以及平均值，测试结果见表1。

表1各实施例及对比例测试结果

由表1可得出，相对传统模具，本公开的模具制备的磁体的N极与S极表面磁场强度的差值的最大值及最小值大幅降低，磁体N极与S极表面磁场强度的差值平均值从7.8mT降至3.3mT，降低了57.7％，说明本公开的模具设置镶嵌体的结构，切实改善了成型模腔内的磁场分布，使模腔内取向磁场大小相等且均匀，从而使压坯的取向度更好，磁体两面的表磁基本相同，制备出N、S极表磁差小的磁体。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备永磁体的模芯，包括相对的前侧板和后侧板及相对的左侧板和右侧板，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板形成模腔，所述前侧板和后侧板为非导磁材料，所述左侧板和右侧板为导磁材料，其特征在于，还包括：

镶嵌体，所述镶嵌体为导磁材料；

所述前侧板相对的侧壁及所述后侧板相对的侧壁上均设有镶嵌槽，所述镶嵌体设置于所述镶嵌槽中。

2.根据权利要求1所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述镶嵌体的横截面包括：

平行于取向方向的长边；

平行于取向方向的短边，所述平行于取向方向的短边与所述平行于取向方向的长边相对，且相对于所述平行于取向方向的长边靠近所述模腔；

垂直于取向方向的边，两端分别连接所述平行于取向方向的长边和平行于取向方向的短边；

斜边，与所述垂直于取向方向的边相对，两端分别连接所述平行于取向方向的长边和平行于取向方向的短边，所述垂直于取向方向的边相对所述斜边靠近所述左侧板或右侧板。

3.根据权利要求2所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述模腔沿取向方向的长度为L，垂直于取向方向的长度为W，所述平行于取向方向的长边的长度为0.05L～0.3L，所述平行于取向方向的短边的长度为0～0.03L，所述垂直于取向方向的边的长度为0.3W～0.5W。

4.根据权利要求2所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述斜边为直线。

5.根据权利要求2所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，斜边为弧线。

6.根据权利要求5所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述斜边的弧度为20°～60°。

7.根据权利要求1所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述镶嵌体与所述模腔之间的距离为2～8mm。

8.根据权利要求1所述的制备永磁体的模芯，其特征在于，所述前侧板和后侧板均为T型。

9.一种制备永磁体的模具，其特征在于，包括：

权利要求1～8任意一项所述的制备永磁体的模芯；

上冲模，可在所述模腔内滑动；

下冲模，设置于所述上冲模的下方。

10.根据权利要求9所述制备永磁体的模具，其特征在于，所述下冲模可在所述模腔内滑动。

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