[发明专利]一种螺旋取向环、制备方法及其压制成型设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种多极磁环、制备方法及其专用设备，特别是一种螺旋取向环、制备方法及其压制成型设备。

背景技术

烧结辐射取向的磁环不仅可以充磁成辐射磁环也可以充磁成为任意极数的多极磁环,不论从磁性能还是从工作温度上都适合生产各种高性能的永磁电机，广泛应用于自动控制、机器人、加工中心、高精密机床及电动工具等领域,同时烧结辐射磁环在国防领域也起到不可取代的作用。

由于一些工艺技术上的问题始终未得到解决，限制烧结辐射磁环的大规模应用。为填补这一空缺，人们用粘结工艺生产辐射磁环或多极磁环，其中各向同性粘结磁环，已实现工业化大生产，但它的磁能积能达到10MGOe就不错了。近些年又出现了各向异性粘结磁环，它的磁能积能达到18-22MGOe，目前正有迅猛发展之势，但它的工作温度偏低，这就限制了它的使用范围。烧结磁环磁能积可达到30-40MGOe，工作温度可达到150度甚至200度，这些都是粘结磁体所无法取代的。

烧结辐射磁环生产过程中遇到两个困难：1、烧结磁体成型的第一道工序是磁场取向成型，为了达到较高的取向度，取向磁场必须达到一定的强度，对平行磁场和垂直磁场来说没有太大的困难，但对辐射磁环取向所需的辐射磁场情况就大不一样了，由于通过磁环内孔的磁场受到磁芯磁饱和的限制，其磁通量是有限的，这些磁通分布到磁环的侧面形成辐射的取向磁场，由于磁环的外表面的面积一般远大于磁环内孔面积，导致其磁场强度比磁芯的饱和磁场强度要低得多，为了得到一定强度的取向磁场只好降低磁环的高度减小磁环外表面积，这个高度通常大大低于实际需要的磁环高度。2、烧结磁体成型的第二道工序是烧结，由于取向成型的磁环毛胚往往密度不均匀，在烧结的过程中大多数出现变形或开裂，成品率太低，大幅度提高了烧结钕铁硼磁环的生产成本，甚至使烧结钕铁硼磁环的规模化大生产成为不可行。

辐射取向磁环具有结构简单、组装方便、气隙磁密高等优势，但是制备辐射取向磁环会受到磁性能低和开裂的制约。辐射成型永磁环的制备方法很多，其中一种方法是采用同极对斥方法成型(中国发明专利号：88103837.7)，通过同极磁场排斥方法将磁场利用芯棒导出到成型区域获得辐射磁场，将磁粉进行径向方向取向。利用该方法成型由于受到芯棒直径和导磁能力的限制，因此磁环取向度较低，不能获得较高的磁性能。专利200810066269.4中描述将磁场集中在很小区域通过旋转磁粉进行成型，该方法虽然可以获得较高的取向度，但是由此带来的开裂问题始终得不到很好的控制，开裂比例高使得该方法批量制备辐射环遇到和很大难度。辐射环开裂主要是其封闭性和稀土永磁材料取向方向和垂直取向方向较大的热膨胀系数差造成的。为了解决辐射磁环开裂问题，美国专利US6984270B2中描述了通过模具设计破坏磁环一部分取向的方法放置磁环开裂，这样导致的一个直接问题就是破坏了磁极一致性，在转子组装过程中只能通过将取向破坏区域交替开的方法弥补取向破坏带来的电机性能波动，因此该方法制备辐射环对磁环组装非常不方便，失去了辐射磁环的优势。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种螺旋取向环及其制备方法，具有取向性好，性能稳定，生产制备方案，能够实现大尺寸的磁环成型，同时具有磁极分界线不闭合的特性。

本发明公开的螺旋取向环，包括环形的本体，其易磁化方向绕本体的中心轴成螺旋状，易磁化方向与本体的中心轴轴向方向成85°-95°夹角，且易磁化方向与本体的径向方向成5～45°夹角。

本发明公开的螺旋取向环的一种改进，沿本体的轴向观察，易磁化方向的螺旋方向为顺时针方向或者逆时针方向。

本发明公开的螺旋取向环的一种改进，本体上沿易磁化方向形成有至少一个磁化区，其中每一个磁化区绕本体的中心轴成螺旋状。充磁时可以是内侧一个磁极、外侧另一个磁极磁化也可以是多极磁化，其中多级磁化开路状态下磁极分界线不闭合，且绕本体的中心轴成螺旋状。也可以是N、S极交替排列的多极磁化，其中多级磁化开路状态下磁极分界线不闭合，且绕本体的中心轴成螺旋状。

本发明公开的螺旋取向环的一种改进，本体的合金材料元素组成为(以元素的质量百分比计)RE_29～35Co_0～3M_0～5B_0.9～1.05Fe_bal，其中RE为一种或几种稀土元素(稀土元素包括镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho))，M是为了改善微观结构而添加的微量元素，如Al，Cu，Ga，Nb，Zr等。