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CN101256898A - 辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备 - Google Patents

辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备，要解决的技术问题是使磁粉得到均匀取向。本发明的方法，成型过程中取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，所述成型过程中取向磁场与磁粉之间有相对旋转运动；本发明的设备，在取向磁场中设有环形模腔，取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，取向磁场中的一磁极与另一磁极之间，或环形模腔与取向磁场之间形成具有相对旋转运动的结构，本发明与现有技术相比，由于360°方向的取向磁场为同一磁场，故对磁粉的取向更完全，辐射环不同角度的取向度很一致，既可以用来制备烧结辐射环磁体，也可以用来制备粘接辐射环磁体和注塑辐射环磁体。

Description

辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备
技术领域
本发明涉及一种辐射取向的圆环状磁性材料的制作方法和设备，特别是沿半径或直径方向辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备。
技术背景
沿半径或直径方向辐射取向的圆环状磁体(简称辐射环)在电机领域具有广泛的应用前景。制作辐射环的最大技术难点是成型(或压型)阶段对磁粉的取向方法。目前磁性材料行业应用的取向方法主要有两种：第一种是分段取向方法，这种成型方法是将圆环分成几部分，对每一部分分别导入取向磁场进行取向。该方法的最大不足之处是取向度不均匀，有些部位取向度高，有些部位取向度低。取向度不均匀不但会严重影响辐射环的整体磁性能而且由于不同取向度部位在烧结过程中的收缩率不同而会导致辐射环开裂，这些都使辐射环的磁性能和成品率降低，制作成本增加。第二种是对挤磁场取向法，该方法是调整上下两个线圈的电流方向，使其在线圈极头之间产生一个同极(N极或者S极)磁场，将这个同极磁场挤入辐射环模具的内腔后再通过导磁装置使其形成一个辐射磁场。该方法使取向磁场的均匀性得到一定改善，最大不足之处是当辐射环的内径较小时得到的取向磁场强度会大大降低，从而使磁粉取向不完全(第一种取向方法也存在类似缺陷)，当辐射环高度较高时不但取向磁场的强度减弱而且均匀性变差，这些都使辐射环的磁性能和一致性变坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种辐射取向的圆环状磁体的成型方法和设备，要解决的技术问题是制作辐射环时不仅可以使磁粉得到均匀取向而且在制作内径较小和/或高度较高辐射环时也能获得较大的取向场，使辐射环的磁性能和一致性都得到较大提高。
本发明采用以下技术方案：一种辐射取向的圆环状磁体的成型方法，将磁粉放入圆环状模腔中，由取向磁场对圆环状模腔中的磁粉进行沿半径或直径方向辐射取向，成型过程中取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，所述成型过程中取向磁场与磁粉之间有相对旋转运动；相对旋转运动为圆环状模腔中的磁粉和取向磁场的内磁极静止，取向磁场的外磁极做旋转运动；或外磁极静止，圆环状模腔中的磁粉和内磁极做旋转运动；或取向磁场的第一外磁极和第二外磁极围绕圆环状模腔中的磁粉做旋转运动，圆环状模腔中的磁粉静止；或第一外磁极和第二外磁极静止，而圆环状模腔中的磁粉旋转。
本发明方法的外磁极内缘与聚磁头固定连接，聚磁头与外磁极同时做旋转运动，或外磁极内缘与聚磁头活动连接，聚磁头做旋转运动。
本发明方法的外磁极的个数至少是一个。
本发明方法的第一外磁极的个数至少是一个，第二外磁极的个数至少是一个。
本发明方法的内磁极和外磁极之间的取向磁场，或第一外磁极和第二外磁极之间的取向磁场是恒定磁场、有规则变化的磁场或不规则变化的磁场。
本发明方法的内磁极和外磁极之间的磁场，或第一外磁极和第二外磁极之间的磁场是由电磁铁产生、永磁体产生或电磁铁与永磁体共同产生。
一种辐射取向的圆环状磁体的成型设备，在取向磁场中设有环形模腔，取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，取向磁场中的一磁极与另一磁极之间，或环形模腔与取向磁场之间形成具有相对旋转运动的结构，相对旋转运动的结构为取向磁场的外磁极固定在成型设备的机架上，圆环状模腔和取向磁场的内磁极连接旋转驱动机构；或圆环状模腔和取向磁场的内磁极固定在成型设备的机架上，取向磁场的外磁极连接旋转驱动机构；或取向磁场的第一外磁极和第二外磁极连接旋转驱动机构，圆环状模腔固定在成型设备的机架上；或第一外磁极和第二外磁极固定在成型设备的机架上，而圆环状模腔连接旋转驱动机构。
本发明设备的外磁极内缘上固定连接或活动连接有聚磁头。
本发明设备的外磁极的个数至少是一个。
本发明设备的第一外磁极的个数至少是一个，第二外磁极的个数至少是一个。
本发明与现有技术相比，采用成型过程中取向磁场在圆环状磁体的360°角上间断分布设置，成型过程中取向磁场与磁粉之间有相对旋转运动，由于360°方向的取向磁场为同一磁场，故对磁粉的取向更完全，辐射环不同角度的取向度很一致，既可以用来制备烧结辐射环磁体，也可以用来制备粘接辐射环磁体和注塑辐射环磁体。
附图说明
图1为本发明实施例内磁极-外磁极式(一)取向磁场示意图。
图2为本发明实施例外磁极-外磁极式取向磁场示意图。
图3为本发明实施例内磁极-外磁极式(二)取向磁场示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。附图中序号：1.内磁极(当选用硬度较大导磁材料时可兼做模芯)；2.模腔；3.无磁模具；4.外磁极聚磁头；5.外磁极；6.导磁芯(当选用硬度较大导磁材料时可兼做模芯)；7.第一外磁极；8.第二外磁极。
本发明的方法是这样实现的：将取向磁场由目前普遍采用的360°连续分布(或近似360°连续分布)改变成了不连续分布(实施时可采用内磁极-外磁极式取向磁场或外磁极-外磁极式取向磁场)，即成型过程中取向磁场在环状磁体的360°角度上呈间断分布设置，将成型过程中磁粉与磁场的相对状态由目前普遍采用的相对静止(或近似相对静止)变成了有相对旋转运动。本发明的设备内磁极-外磁极式取向磁场通过将辐射环取向磁场的外导磁装置由传统的连续圆环型(或近似连续圆环型)改成独立或分立的聚磁头，使通过辐射环模腔的磁场得以集中从而得到更大的取向磁场。由于本发明采用的取向磁场是不连续分布的，为了对模具中的磁粉在360°方向进行取向，本发明将磁粉与磁场的相对状态由目前普遍采用的相对静止(或近似相对静止)改变成了有相对旋转运动。如果让磁粉相对静止，则不连续分布取向磁场绕辐射环模腔旋转360°以上时就能完成对磁粉的360°取向；如果让本发明采用的不连续分布取向磁场相对静止，则让模腔中的磁粉在磁场中旋转360°以上时也可以完成对磁粉的360°取向；如果模腔中的磁粉和本发明采用的不连续分布取向磁场同时旋转，则只要磁粉和磁场的运动不同步也能对磁粉完成360°取向。本发明由于采用的磁场较高，故对磁粉的取向更完全；由于360°方向的取向磁场为同一磁场，故辐射环不同角度的取向度很一致。所以，本发明较好地解决了目前辐射环生产中普遍存在的取向磁场偏低致使磁粉取向不完全和磁场分布不均匀导致产品磁性能一致性较差等技术难题。
实施例1：用内磁极-外磁极式取向磁场制作辐射环。
如图1所示，当将由电磁铁或者永磁体产生的磁场的两极(N极和S极)通过一定的导磁装置分别导入内磁极1和外磁极5后，就会在内磁极1和外磁极聚磁头4之间形成一个强磁场。如果此时模腔2中装填有磁粉，则处于该磁场中的磁粉将得到充分磁化和取向。如果将外磁极聚磁头4固定在外磁极5上，用电机带动外磁极5高速旋转就可实现对模腔2中全部磁粉的磁化和辐射取向。对模腔2中的磁粉在磁化和取向的同时，按现有技术的压制成型方法，施加一个逐步增加的压力就可以完成对辐射环坯体的压制成型。如果将外磁极5和外磁极聚磁头4动连接，用电机带动外磁极聚磁头4旋转也可以达到相同的目的。完成成型后只需在内磁极1和外磁极5之间导入一个与取向磁场方向相反、大小适当的反向磁场就可以实现对辐射环坯体的退磁。将按照上述方法成型的辐射环坯体进行目前普遍采用的烧结和热处理就制成了辐射环毛坯，再经过精加工就完成了对辐射环的制作。在本实施例中如果不是让外磁极5和外磁极聚磁头4旋转而是让模具3和模腔2中的磁粉旋转也能达到对磁粉辐射取向的目的。在本实施例中，我们可以只采用了一片外磁极聚磁头4，也可以采用多片聚磁头4。另外，导入内磁极1和外磁极5之间的磁场可以是恒定磁场，也可以是有规则变化的磁场(如脉冲磁场)，还可以是不规则变化的磁场。
实施例2：用外磁极-外磁极式取向磁场制作辐射环
如图2所示，当将由电磁铁或者永磁体产生的磁场的两极(N极和S极)通过一定的导磁装置分别导入第一外磁极7和第二外磁极8后，就会在导磁芯6和第一外磁极7之间、导磁芯6和第二外磁极8之间同时形成两个强磁场。如果此时模腔2中装填有磁粉，则处于这两个磁场中的磁粉都将得到充分磁化和取向。用电机带动第一外磁极7和第二外磁极8同时高速旋转就可实现对模腔2中全部磁粉的磁化和取向。对模腔2中的磁粉在磁化和取向的同时，按现有技术的压制成型方法，施加一个逐步增加的压力就可以完成对辐射环坯体的压制成型。完成成型后只需在第一外磁极7和第二外磁极8之间导入一个逐步减小的磁场就可以实现对辐射环坯体的退磁。将按照上述方法成型的辐射环坯体进行目前普遍采用的烧结和热处理就制成了辐射环毛坯，再经过后续加工就完成了对辐射环的制作。在本实施例中如果不是让第一外磁极7和第二外磁极8旋转而是让模腔2中的磁粉旋转也能达到对磁粉辐射取向的目的。在本实施例中，我们只用了一对外磁极(第一外磁极7和第二外磁极8)，也可以采用多对外磁极甚至奇数个外磁极(例如三个外磁极，一个N极，两个S极等)。导入第一外磁极7和第二外磁极8之间的磁场可以是恒定磁场，也可以是有规则变化的磁场(如脉冲磁场)，还可以是不规则变化的磁场。
实施例3：用内磁极-外磁极式取向磁场制作辐射环的另一种方法
如图3所示，当将由电磁铁或者永磁体产生的磁场的两极(N极和S极)通过一定的导磁装置分别导入内磁极1和外磁极5后，就会在内磁极1和外磁极聚磁头4之间形成一个强磁场。如果此时模腔2中装填有磁粉，则处于该磁场中的磁粉将得到充分磁化和取向。如果(1)让无磁模具3、模腔2中的磁粉和内磁极1固定在成型设备的机架上，相对静止，让外磁极5和聚磁头4连接旋转驱动机构，围绕无磁模具3、模腔2中的磁粉和内磁极1做旋转运动；或者(2)让外磁极5和聚磁头4固定在成型设备的机架上，相对静止，让无磁模具3、模腔2中的磁粉和内磁极1连接旋转驱动机构，做旋转运动，就可实现对模腔2中全部磁粉的磁化和辐射取向。对模腔2中的磁粉在磁化和取向的同时，按现有技术的压制成型方法，施加一个逐步增加的压力就可以完成对辐射环坯体的压制成型。在本实施例中，我们可以只采用了一组外磁极5和聚磁头4，但也可以同时采用多组。另外，导入内磁极1和外磁极5之间的磁场可以是恒定磁场，也可以是有规则变化的磁场(如脉冲磁场)，还可以是不规则变化的磁场。

Claims (10)

1.一种辐射取向的圆环状磁体的成型方法，将磁粉放入圆环状模腔(2)中，由取向磁场对圆环状模腔(2)中的磁粉进行沿半径或直径方向辐射取向，其特征在于：成型过程中取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，所述成型过程中取向磁场与磁粉之间有相对旋转运动；相对旋转运动为圆环状模腔(2)中的磁粉和取向磁场的内磁极(1)静止，取向磁场的外磁极(5)做旋转运动；或外磁极(5)静止，圆环状模腔(2)中的磁粉和内磁极(1)做旋转运动；或取向磁场的第一外磁极(7)和第二外磁极(8)围绕圆环状模腔(2)中的磁粉做旋转运动，圆环状模腔(2)中的磁粉静止；或第一外磁极(7)和第二外磁极(8)静止，而圆环状模腔(2)中的磁粉旋转。
2.根据权利要求1所述的辐射取向的圆环状磁体的成型方法，其特征在于：所述外磁极(5)内缘与聚磁头(4)固定连接，聚磁头(4)与外磁极(5)同时做旋转运动，或外磁极(5)内缘与聚磁头(4)活动连接，聚磁头(4)做旋转运动。
3.根据权利要求2所述的辐射取向的圆环状磁体的成型方法，其特征在于：所述外磁极(5)的个数至少是一个。
4.根据权利要求2所述的辐射取向的圆环状磁体的成型方法，其特征在于：所述第一外磁极(7)的个数至少是一个，第二外磁极(8)的个数至少是一个。
5.根据权利要求1至4中任一所述的辐射取向的圆环状磁体的成型方法，其特征在于：所述内磁极(1)和外磁极(5)之间的取向磁场，或第一外磁极(7)和第二外磁极(8)之间的取向磁场是恒定磁场、有规则变化的磁场或不规则变化的磁场。
6.根据权利要求5所述的辐射取向的圆环状磁体的成型方法，其特征在于：所述内磁极(1)和外磁极(5)之间的磁场，或第一外磁极(7)和第二外磁极(8)之间的磁场是由电磁铁产生、永磁体产生或电磁铁与永磁体共同产生。
7.一种辐射取向的圆环状磁体的成型设备，在取向磁场中设有环形模腔(2)，其特征在于：取向磁场在圆环状磁体的360°角上是间断分布设置的，取向磁场中的一磁极与另一磁极之间，或环形模腔(2)与取向磁场之间形成具有相对旋转运动的结构，相对旋转运动的结构为取向磁场的外磁极(5)固定在成型设备的机架上，圆环状模腔(2)和取向磁场的内磁极(1)连接旋转驱动机构；或圆环状模腔(2)和取向磁场的内磁极(1)固定在成型设备的机架上，取向磁场的外磁极(5)连接旋转驱动机构；或取向磁场的第一外磁极(7)和第二外磁极(8)连接旋转驱动机构，圆环状模腔(2)固定在成型设备的机架上；或第一外磁极(7)和第二外磁极(8)固定在成型设备的机架上，而圆环状模腔(2)连接旋转驱动机构。
8.根据权利要求6所述的辐射取向的圆环状磁体的成型设备，其特征在于：所述外磁极(5)内缘上固定连接或活动连接有聚磁头(4)。
9.根据权利要求8所述的辐射取向的圆环状磁体的成型设备，其特征在于：所述外磁极(5)的个数至少是一个。
10.根据权利要求8所述的辐射取向的圆环状磁体的成型设备，其特征在于：所述第一外磁极(7)的个数至少是一个，第二外磁极(8)的个数至少是一个。
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