CN2920633Y - 磁性压延机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用磁场进行取向的磁性压延机，由轧辊、辊筒轴承、齿轮、芯轴、用来固定芯轴的轴座和控制系统组成，所述辊筒两端形成延伸部分与辊筒轴承相接触，并分别与齿轮相连接，该齿轮受控于与其相连的控制系统，其特征在于，该轧辊的至少一个辊筒为中空结构，辊筒内装设有可提供磁场的电磁铁，该电磁铁为铁芯外表面缠绕线圈构成，铁芯的两端与芯轴固定，该线圈的两端延伸至辊筒外与外接电源连接，该压延机特别适用于各向异性粘结永磁体的成型。

Description

磁性压延机

技术领域

本实用新型提供一种磁性材料粉末压延成型加工的设备，是一种磁性压延机，其为利用磁场进行取向的压延成型机，特别适用于各向异性粘结永磁的成型。

背景技术

现有技术中的橡塑永磁压延成型机，一般都采用橡胶压延机的结构，主要由辊筒、辊筒轴承、机架调距装置、传动系统、润滑系统、轴温调节装置、安全装置和控制系统等组成。对于粘度要求比较高的压延机增加了一套提高压延精度的装置，如钻孔辊筒、辊筒轴承交叉装置、负荷装置和反弯装置等。

橡胶压延机的辊筒是固定于芯轴的实心结构的辊筒，其工作原理为：两个相邻辊筒在等速或有速比的情况下相对回转时，使具有一定温度和可塑度的胶料在辊面磨擦力的作用下被拉入辊距中，由于辊距截面的逐渐变小，使胶料受到强烈的挤压与剪切而延展成型，从而完成胶片的压延成型，以及多种胶片的贴合。

对压延成型橡胶磁体而言，由于仅仅是在成型过程中依靠轧制的作用使得磁粉被碾入粘结剂当中，故而磁粉无法在某一方向顺序排列，即磁体对外显示不出各向异性，进而无法充分发挥磁粉的磁性能。当然，片形度很好的磁粉在压延过程中可以借助轧制力达到机械取向的目的，但是仍然不能达到更高的磁性能。

实用新型内容

创作人鉴于现有技术的上述缺点，创造出本实用新型。本创作的目的在于提供一种适合各向异性磁粉的永磁体压延成型、获得高取向度的各向异性粘结磁体的磁性压延机。

本实用新型提供了一种磁性压延机，由轧辊、辊筒轴承、齿轮、芯轴、用来固定芯轴的轴座和控制系统组成，所述轧辊的辊筒两端形成延伸部分与辊筒轴承相接触，并分别与齿轮相连接，该齿轮的传动受控于控制系统，其特征在于，该轧辊的至少一个辊筒为中空结构，辊筒内装设有可提供磁场的电磁铁，该电磁铁为铁芯外表面缠绕线圈构成，铁芯的两端与芯轴固定，该线圈的两端延伸至辊筒外与外接电源连接。

上述轧辊优选为两个辊筒均内设电磁铁的双磁性轧辊；所述的铁芯为至少有两个面顺着芯轴方向相互平行的板状结构，铁芯的两端与芯轴通过套设的方式固定连接，上面缠绕的线圈优选为密匝线圈以增加磁场强度。

本实用新型的磁性压延机的线圈在铁芯上缠绕的方式和方向根据电磁定律的右手法则和磁场取向而定，即取决于需要的磁场方向，例如，如果需要产生垂直于芯轴轴向的水平方向的磁场，则线圈应该沿芯轴的轴向在铁芯上缠绕，优选铁芯为至少有两个面顺着芯轴方向相互平行的板状，该形状(板状)有利于线圈在相互平行的两平面上缠绕以得到磁力相对集中的磁场，另两个侧面优选贴近筒壁，该铁芯更优选长方体形状，该铁芯的两端与芯轴相固定连接，芯轴的直径不大于铁芯的厚度。启动轧辊对轧后，接通电源产生磁场，随着辊筒的转动，该线圈产生的磁场对物料磁粉施加最大的转动力矩，使得磁粉能够沿外磁场方向统一排列成型，从而得到各向异性粘结磁体。

本实用新型的电磁铁是在板状(优选长方体)铁芯上缠绕密匝线圈，该密匝线圈通过固定芯轴连接到外接电源，当电流通过绕在铁芯上的线圈之后，在轧辊的轴平面上产生磁场，无论是通过电流加脉冲磁场还是加静磁场，成型体的取向度都是随着磁场强度的增高而增强，但是在施加同样强度的磁场时，加静磁场使所制得的成型体的取向度明显较高，申请人认为静磁场可以抑制磁粉在轧制成型过程中取向度降低，所以采用在电磁铁上另外固定永磁铁来获取取向度明显提高的各向异性成型体，该永磁体优选耐高温的永磁体，来增加产品成型体的取向度，优选在电线圈上下各固定一块耐高温的高性能永磁体，为防止因磁极同向而造成的排斥作用可以对电磁铁和永磁铁采用外箍固定。

本实用新型的关键在于：在普通压延机的基础上提供了一种新型的安装有磁性轧辊的压延机，在磁性压延机的操作中既可以采用单磁性轧辊与普通轧辊对轧，也可以使用双磁性轧辊对轧，其中双磁辊对轧效果较好。

与现有技术的压延机外连方式相同，本实用新型的磁性压延机与变频器相连接。变频器属于高性能变频器，是高精密的电力电子器件，变频器在压延机械上用于主轴的传动，为了在低速情况下获得较大的扭距和较好的控制性能，选用传感矢量控制方式。对不同的材料，选用不同的压延速度明显提高了生产效率，由于使用了矢量控制方式，主轴的传动精度提高，从而使压延精度得到提高。

此外，变频器还与电机相连接，通过变频器可随意调节输出电源的频率，达到调节轧辊转速的目的。通过改变速比齿轮的大小可以调节前后轧辊的转速比，达到对称轧制与非对称轧制的目的。

本实用新型的磁性压延机还包括装配有辅助轧制的装置系统，例如传动系统、润滑系统、轴温调节装置以及安全装置等，其中本实用新型的压延机的温度调整采用蒸汽或过热水与冷却水混合的调温装置，调距装置优选为手动式，调距尺寸大小由刻度盘读出，还可装有可以控制辊距调整范围和紧急停机的安全装置，以上均属于本领域常规装置，在此不再赘述。

本实用新型的磁性压延机的轧辊采用中空辊筒，辊筒的壁厚应该满足既能达到承受足够的轧制压力，又能将因筒壁厚度造成的磁场气隙加大而降低气隙场强的副效应降至最低，同时还要参考辊筒的材质，一般地，辊筒直径与筒壁厚度的比例为30～10∶1，在本实用新型的优选实施例中，辊筒直径与筒壁厚度的比例为25～15∶1。辊筒内配有可提供变化磁场的带有密匝电线圈的磁化装置，并优选在电线圈上固定有提供恒磁场的永磁体，该永磁体优选高矫顽力钕铁硼永磁体，为了使轧制区的磁场取向效果更好，本实用新型的压延机在辊筒两端还设有防磁用的隔磁板，以及相邻隔磁板之间还设有挡胶板，即，采用防磁钢作隔磁板来阻断磁力线从轧辊两侧穿过，迫使磁力线集中于轧制区(此为磁体成型区)，对磁体进行充分取向，磁性压延效果更好，现有技术中挡胶板的距离也是轧制成型的初产品的宽度。

另外，为了达到改善轧制区磁场取向效果，本实用新型在优选实施例中还将铁芯贴近辊筒内壁的两侧边分别设计为弧形面和锥形面(即横截面分别为弧形和/或锥形)，其目的在于，根据轧制的实际需要，以不同的方式加强磁化效应，例如，当对轧的两辊筒其中铁芯的锥形尖端以Y轴(垂直地平面)对称的方式相对应时，也就是说，产生的磁场是以电磁铁尖端-辊筒壁-另一辊筒壁-另一电磁铁尖端方向传递，该尖端使磁场产生尖端效应，使得轧制区的磁化作用明显增强；而当对轧的两辊筒其中铁芯的弧形端以Y轴对称的方式相对应时，产生的磁场则通过电磁铁弧形端-辊筒壁-另一辊筒壁-另一电磁铁弧形端传递，该弧形端面使磁场产生散(辐)射效应，增强了松装排列区的磁化作用。铁芯具体采用何种形状取决于欲加强磁化的区域，即，可通过转动固定在电磁铁两端起到承接承重作用的芯轴来转动电磁铁以供选择使用何种方式的磁场作用于轧制区域。

本实用新型磁性压延机的工作过程如下：

首先对物料进行分散筛分，取细料均匀倒入堆积区，在此区域料粉在静磁场作用下自动进行松装态取向排列，随着轧辊的转动粉料被带入轧制区，此时加以脉冲磁场(电磁效应)对磁粉施加最大的转动力矩，使得磁粉能够沿外磁场方向统一排列成型，同时静磁场对磁粉有保型作用，离开轧制区后将成型好的磁体从辊上卸下，从而得到磁取向的各向异性粘结磁体，然后裁边、切片、充磁、测性能。

本实用新型磁性压延机，具有结构合理、轧出磁体取向度较高、磁体磁性能高的优点，广泛适用于具有良好磁晶各向异性的磁粉，尤其适合粒度在1μm左右的铁氧体橡塑磁粉。

附图说明

图1：本实用新型的压延机结构示意图；

图2a：磁性轧辊的结构示意图；

图2b：A-A向剖面图；

图3a和3b：永磁体的制作与磁化方式示意图；

图4a和4b：电磁铁的磁化方向示意图和结构图；

图5：磁性轧辊断面示意图；

图6：磁性轧辊的装配结构示意图。

附图标号：

1-机架       2-传动齿轮    3-紧固螺栓   4-轴座

5-芯轴       6-定位螺栓    7-永磁体     8-铁芯

9-线圈       10-辊筒       11-横梁      12-辊筒轴承

13-速比齿轮  14-电机       15-减速器    16-手动式调距阀

17-刻度盘    18-轧辊       19-挡胶板    20-隔磁板

H--磁场方向

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型，但不限定本实用新型的实施范围。

如图1-6所示，本实用新型的压延机及其辅助装置包括电机14、减速器15、传动齿轮2、轧辊18、辊筒轴承12、用于辊距调节的手动式调距阀16和刻度盘17、该磁性压延机还设有常规的传动系统、润滑系统、安全装置和控制系统等(图中未示)。

本实用新型的磁性压延机与变频器相连接，该变频器与电机14相连，主要用于轧辊18的传动，通过变频器可随意调节输出电源的频率，达到调节轧辊转速的目的，还可以在低速情况下获得较大的扭距和较好的控制性能，优选传感矢量控制方式。在图1所示的磁性压延机中，轧辊18的至少一个辊筒为磁性辊筒，如图2a所示，该磁性轧辊18由辊筒10、辊筒轴承12、架设辊筒轴承12的横梁11、芯轴5、固定芯轴的轴座4和控制系统组成，所述辊筒10两端形成延伸部分与辊筒轴承12相接，并分别与速比齿轮13和传动齿轮2相连接，该齿轮2、13均受控于控制系统，齿轮传动可以带动辊筒10，参见图6，辊筒10为中空结构，内装设有可提供变化磁场的电磁铁，产生的磁场方向如图4a所示为H方向，电磁铁轴向的两端与芯轴5通过套设连接为一体，芯轴5也可贯穿电磁铁并且与其结合为一体，其又通过紧固螺栓3和定位螺栓6固定在轴座4上，该电磁铁包括有外表面缠绕线圈9的铁芯8，线圈9的两末端线沿芯轴5延伸至辊筒10外与供电系统连接。

在本实用新型的优选实施例中，辊筒10采用中空结构的防磁钢制成，目的是使辊筒10不导磁，即磁力线穿过辊筒10而不沿辊筒10流失。辊筒10通过轴承12和横梁11共同定位于机架1，同轴装有速比齿轮13，通过改变速比齿轮13的传动比可以调节轧辊的转速比，达到对称轧制与非对称轧制的目的。辊筒10内设置提供恒定或变化磁场的磁化装置即沿轴向缠绕有密匝线圈9的铁芯8，该线圈9通过固定芯轴5的孔连接到外接电源，而芯轴5则由紧固螺栓3和定位螺栓6安装于轴座4上，由机架1承重，缠绕在铁芯8外表面的电线圈9上还优选固定装设有永磁体7，该实施例是在铁芯8外表面的线圈9上下面各固定一块耐高温的高性能永磁体7，用于散装料的预取向和成型后的保型作用，为防止因磁极同向而造成的排斥作用，因此对永磁铁7采用外箍固定方式使之固定于电磁铁上，该永磁体7的磁化方向如图3a和3b所示为H方向；辊筒10的一端连同延伸部优选为可拆卸的结构，在辊筒10的中空部装设电磁铁和永磁体7之后，再将可拆卸的部分与辊筒10固定，例如可以通过铆钉的方式固定，参见图6。辊温调整采用蒸汽或过热水与冷却水混合的调温装置；辊距调整装置为手动式调距阀16，调距尺寸大小由刻度盘17读出；同时还可装有可以控制辊距调整范围和紧急停机的安全装置。

当电流通过密匝线圈9时，在轧辊间隙产生垂直轧制过程物料流动方向的磁场。铁芯8为板状，其顺着芯轴5的方向的两个面相互平行，而另外两个贴近辊筒10内壁的侧边分别设计为弧形和锥形，参见图5，以达到改善轧制区磁场取向效果的目的，通过转动芯轴5来选择使用何种方式的磁场作用于轧制区域。

为了使轧制区的磁场取向效果更好，可在辊筒10两端设置防磁钢制作的隔磁板20来减少磁力线从轧辊两侧流失，迫使磁力线集中于轧制区(也为磁体成型区)，对磁体进行充分取向。同时在对轧的两个相邻辊筒10中间设置挡胶板19，两个挡胶板19之间的距离取决于轧制成型的胶片的宽度。

实施例1：

实验型压延机的辊筒长20cm，直径16cm，筒壁厚0.8cm，其为双磁辊压延机，结构如图6所示，并参考以上描述。

首先对由各向异性粘结铁氧体磁粉、丁腈橡胶(NBR)、增塑剂(DOP)、白炭黑(SiO₂)、防老剂(RD)、润滑剂(HST)、和硅烷偶联剂组成的物料进行分散筛分，取细料均匀倒入本实用新型压延机堆积区，在此区域料粉在静磁场作用下自动进行松装态取向排列，随着轧辊的转动粉料被带入轧制区，此时加以脉冲磁场(10kOe)对磁粉施加最大的转动力矩，使得磁粉能够延外磁场方向统一排列成型，同时静磁场对磁粉有保型作用，离开轧制区后将成型好的磁体从辊上卸下，从而得到磁取向的各向异性粘结磁体，然后裁边、切片、充磁、测性能，成型后得到的粘结磁体的磁性能如下：

Br＝0.252T，Hcb＝132kA/m，Hcj＝154kA/m，(BH)max＝11.3kJ/m³。

为验证该磁化压延机的应用效果，申请人对物料经过普通压延机和实施例1的磁性压延机轧制后进行了检测，结果显示，与现有技术的压延机相比较，本实用新型制备出的磁体磁性能提高了25％以上。

Claims (9)

1、一种磁性压延机，由轧辊、辊筒轴承、齿轮、芯轴、用来固定芯轴的轴座和控制系统组成，所述轧辊的辊筒两端形成延伸部分与辊筒轴承相接触，并分别与齿轮相连接，该齿轮的传动受控于控制系统，其特征在于，该轧辊的至少一个辊筒为中空结构，辊筒内装设有可提供磁场的电磁铁，该电磁铁为铁芯外表面缠绕线圈构成，该铁芯两端与芯轴固定，该线圈的两端延伸至辊筒外与外接电源连接。

2、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，所述轧辊为两个辊筒均内设电磁铁的双磁性轧辊。

3、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，所述的铁芯为至少有两个面顺着芯轴方向相互平行的板状结构。

4、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，所述的线圈为密匝线圈。

5、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，所述的缠绕在铁芯外表面的线圈上还固定装设有永磁体。

6、根据权利要求5所述的磁性压延机，其特征在于，在所述的线圈上下侧各固定装设有至少一个永磁体。

7、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，在轧辊两端设有隔磁板。

8、根据权利要求1所述的磁性压延机，其特征在于，所述辊筒的直径与筒壁厚度的比例为30～10∶1。

9、根据权利要求1或3所述的磁性压延机，其特征在于，所述辊筒内的铁芯贴近该辊筒内壁的两侧边为弧形面和/或锥形面。

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