[发明专利]各向异性环形磁体的成型方法及其模具

说明书

技术领域

本发明涉及各向异性环形磁体的制造技术领域，特别是涉及各向异性环形磁体的成型方法及其模具。

背景技术

稀土铁系永磁材料自问世以来经历了巨大发展，现已经发展成了以钕铁硼为代表的第三代永磁材料，其具有磁性能高、应用广、发展快等一系列优点。钕铁硼永磁体主要包括烧结钕铁硼磁体、粘结钕铁硼磁体和热压钕铁硼磁体。其中粘结钕铁硼磁体稀土含量较低，其突出优点是尺寸精度高、不变形，无需二次加工，便于大批量生产；其缺点是稀土含量低导致磁性能偏低，使用温度不高。烧结钕铁硼磁体因其含有一定量的重稀土元素而产生优越的磁性能，是目前为止产量最高、应用最广的永磁体；然而近年来随着稀土价格的不断上涨，特别是重稀土元素镝(Dy)、铽(Tb)的价格每公斤价格达到上万元，这直接导致了烧结磁体成本的增加。热压钕铁硼磁体在不含镝(Dy)、铽(Tb)的情况下仍能保持较高的磁性能，相比于烧结钕铁硼磁体具有更低的价格；此外，热压钕铁硼磁体具有纳米晶结构，晶粒的细化有助于成型压力的降低和矫顽力的提高，可实现近净成形，减少浪费。

各向异性环形磁体因其特殊的磁场分布被广泛应用于伺服电机、马达等能源转换装置上，当前生产磁性能较高的各向异性环形磁体主要通过烧结法和热压热变形法。在工业生产方面，热压钕铁硼磁体产量远远落后于烧结钕铁硼磁体，目前只有美国通用、日本大同和欧洲达美三家公司大规模生产，总产量远远少于烧结钕铁硼磁体。当前我国的成都银河磁体也已完成热压磁体生产线的建设，拟定初期年产量300吨。因此，热压热变形工艺已成为制造稀土铁系各向异性永磁体的重要工艺手段之一。

目前工业生产中，通过热压热变形工艺生产各向异性环形磁体的主要工艺是：在真空状态下或在惰性气体保护下，且在较高温度下，先将纳米晶钕铁硼粉末热压成壁厚较厚的各向同性的环形磁体，然后更换尺寸较大的冲头对磁体进行热变形即完成反向挤出压制，最终获得磁体易磁化方向与压力方向相垂直的各向异性环形磁体。因为更换冲头必须在模具冷却下来后先采用机械方法脱模再更换尺寸较大的冲头，冲头更换好后再升高热压炉腔内的温度到合适的温度下进行热变形。该过程的先降温后再升温极易导致纳米级尺寸的晶粒长大，这会导致热变形的抗力增大。此外，更换冲头必然导致热压炉腔体内的不再是真空环境或稀有气体保护环境，要进行后续的热变形工艺必然需要再次抽真空和升高温度。以上的更换冲头和二次抽真空以及二次升高温度都需要较长时间，这极大浪费了资源和延长了各向异性环形磁体的生产周期，严重地影响了各向异性环形磁体的生产效率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种使各向异性环形磁体的生产周期短、生产效率高的各向异性环形磁体的成型方法及其模具，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种各向异性环形磁体的模具，包括上模和下模；

所述上模包括上底座、带模芯上冲头、环形上冲头，所述带模芯上冲头设于所述环形上冲头内部，所述带模芯上冲头的外壁与所述环形上冲头的内壁配合；所述带模芯上冲头和环形上冲头的顶部设有一垫板，所述上底座设于所述垫板的上方；

所述下模包括下底座、环形下冲头、环形阴模和阴模支撑圈，所述环形下冲头和阴模支撑圈设于所述下底座上，所述环形下冲头设于所述阴模支撑圈的内部，所述环形阴模设于所述阴模支撑圈的上方；所述环形下冲头的外壁与所述环形阴模的内壁配合；

所述环形上冲头的外壁与所述环形阴模的内壁配合，所述带模芯上冲头下端的模芯外壁与所述环形下冲头的内壁配合。

优选地，所述下底座的上端面设有一环形凹槽，所述环形下冲头的下端设于所述环形凹槽内。

优选地，所述带模芯上冲头包括上冲头本体和上冲头本体下端的模芯，所述上冲头本体为上段直径小、下段直径大的二级台阶轴；所述上底座的下端设有推杆，所述推杆的长度大于所述上冲头本体的下段的长度；

所述环形下冲头的上端面到所述下底座的上端面的距离不小于所述带模芯上冲头的模芯的长度；所述环形下冲头的上端面到所述下底座的上端面的距离还不小于所述环形阴模的高度。

优选地，所述环形阴模的外壁上设有测温孔，所述测温孔内设有测温元件。

优选地，所述阴模支撑圈为分体式、可拆卸结构。

本发明还提供一种各向异性环形磁体的成型方法，包括以下步骤：

A、将一定量的磁性粉末填充到所述的各向异性环形磁体的模具的带模芯上冲头的模芯、环形上冲头的下端面、环形下冲头的上端面以及环形阴模的内壁形成的空腔中；