[发明专利]一种制备多极取向圆环状磁体的方法及实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备多极取向圆环状磁体的方法，本发明还涉及用于采用该制备方法的旋转场制备多极取向环的结构。

背景技术

烧结多极充磁环在电机领域具有广泛的应用前景。目前制备烧结多极充磁环主要有以下两种方法。一种是通过对顶磁场取向法制备沿径向辐射取向的圆环状磁体，然后通过内外径多极充磁来得到多极充磁环(如图1所示)，磁环内部磁化强度沿半径方向排列。通过这种方式得到的多极充磁环的表磁相对较低。而且使用这种方法制备磁环内径较小的辐射取向环时，取向磁场强度大大降低，从而导致磁粉取向不完全，并且当磁环高度较高时不但取向磁场的强度减弱，而且均匀性变差，从而导致多极充磁环的磁性能和一致性变坏。

另一种方法是通过一个取向线圈和一个充磁线圈来制备多级充磁环。根据磁环内/外径使用和极数的差别，取向线圈将磁环内的磁粉按照设计好的磁力线方向排列，从而可以达到最佳的磁特性，然后用类似磁力线排列的充磁线圈充磁得到多极充磁环(如图2所示)。多极取向磁环相对于辐射取向磁环而言，其表磁普遍要高30％-50％，360度方向的波形分布也更为均匀。因此多极取向磁环的发展和应用也将更加广阔。不过这种制备方法在取向和充磁时需要线圈配套对应使用。即使在制备相同尺寸的多极充磁环的情况下，不同极数的要求也需要有不同的取向和充磁线圈。这样就导致了效率低下、成本增加。

申请号位200710106670.1的申请提供了一种沿径向辐射取向环的制备方法。由于其取向场或模具均是连续转动的，因此不可能制备出多极取向磁环

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制备多极取向圆环状磁体的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将磁粉填充在模具的模芯和阴模之间凹槽，并在模套外设置两个导磁装置，所述两个导磁装置之间的夹角等于所述多极取向圆环状磁体中一对磁极的角度；

(2)采用由所述两个导磁装置产生的外磁极-外磁极式取向磁场对所述磁粉进行取向；

(3)通过步进电机控制所述外磁极-外磁极式取向磁场或者装有所述磁粉的模具转动角度θ，所述角度θ等于所述多极取向圆环状磁体中一对磁极的角度，然后采用所述外磁极-外磁极式取向磁场对所述磁粉进行取向；

(4)继续按照步骤(3)的方式转动所述外磁极-外磁极式取向磁场或者所述模具，并采用所述外磁极-外磁极式取向磁场对所述磁粉进行取向，直至完成360度的取向。

所述方法还包括完成对所述磁粉的磁化和取向后，对所述磁粉进行压制，得到多极取向圆环状磁体。

优选地，所述模芯由导磁材料制备而成；所述阴模和模套由非导磁材料制备而成。

优选地，所述外磁极-外磁极式取向磁场为恒定磁场或者规则变化的脉冲磁场。

优选地，所述多极取向圆环状磁体包括4极、8极、16极、24极取向圆环状磁体。

优选地，所述多极取向圆环状磁体为8极取向圆环状磁体，所述两个导磁装置之间的夹角为45度。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述制备方法的旋转场制备多极取向环的装置，所述装置包括模具、两个导磁装置和步进电机，其中：所述模具包括模芯、阴模和模套，所述阴模套装设置在所述模芯外，以形成放置磁粉的凹槽，所述模套套装设置在所述阴模外，且所述模套与所述阴模紧密配合；所述两个导磁装置设置在所述模套外，且所述两个导磁装置之间的夹角等于多极取向圆环状磁体中一对磁极的角度，所述步进电机与所述两个导磁装置或所述模具相连接。

优选地，所述模芯由导磁材料制备而成；所述阴模和模套由非导磁材料制备而成。所述模芯、阴模和模套为同心设置。

此外，所述装置还包括卡盘，所述卡盘固定在所述模套的外径处。

使用本发明的制备方法可以制备4极、8极、16极、24极等等多种多极取向圆环状磁体。在本发明的制备方法中，两个导磁装置之间的夹角、以及取向磁场或者模具的转动次数根据多极取向圆环状磁体的极数来确定。例如，对于极数为八极的多极取向圆环状磁体来说，两个导磁装置之间的夹角为45度，只需要由步进电机控制取向磁场或者模具转动七次、每次转动45度，即可完成磁粉的取向过程。最后对磁粉进行压制(例如双向压制)，得到多极取向圆环状磁体。

在本发明的采用上述制备方法的旋转场制备多极取向环的结构中，模芯由导磁材料制备而成，该导磁材料可以是纯铁、铁钴合金等任意一种导磁材料；阴模和模套由非导磁材料制备而成，该非导磁材料可以是硬质合金、无磁钢(例如1Cr18Ni9Ti、9Mn9)等任意一种非导磁材料。