專利名稱：一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法及其壓制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法及其壓制設(shè)備，特別是一種 輻射取向稀土永磁磁環(huán)或多極稀土永磁磁環(huán)的制備方法及其壓制設(shè)備。在本說明書中，術(shù)語“輻射取向磁環(huán)”是指磁化方向沿著環(huán)的徑向呈輻射狀，在磁 環(huán)內(nèi)外兩側(cè)分別形成N極和S極；術(shù)語“輻向多極環(huán)”是對(duì)輻向取向環(huán)進(jìn)行特殊的脈沖處理，使磁環(huán)的內(nèi)外兩側(cè)形成 N極和S極的多對(duì)極。
背景技術(shù)：
在制備輻射取向磁環(huán)和多極磁環(huán)的現(xiàn)有技術(shù)中，一般都利用磁極同性相斥原理在 成型壓機(jī)模具內(nèi)腔內(nèi)形成輻射磁場(chǎng)，以對(duì)磁環(huán)進(jìn)行取向，從而制備輻射取向磁環(huán)和多極磁 環(huán)。然而，這種方法輻射取向磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，磁環(huán)取向度不理想，最終影響了磁環(huán)的磁 性能。解決的方法有提高取向磁場(chǎng)和改變模具結(jié)構(gòu)等，如中國專利No.1中采 取了多極充磁的方式，其特點(diǎn)是可以得到較強(qiáng)的取向場(chǎng)。而為了改善磁環(huán)的磁性能以及磁 環(huán)燒結(jié)后的形狀，中國專利No. ZL02107300. 7和No. ZL03107412. X公開了采用分批次喂料 的方式以及采用八邊形作為模具陰模的內(nèi)壁和芯棒的形狀以防止磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的方法。但這些 方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，并且輻射取向磁環(huán)在燒結(jié)的過程中易于開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法及其壓制設(shè)備，它 可以在不改變模具結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)一步提高磁環(huán)的取向度，從而達(dá)到提高磁環(huán)磁性能的目 的，同時(shí)可以有效地解決燒結(jié)過程中磁環(huán)由于內(nèi)應(yīng)力而造成的收縮不均勻進(jìn)而導(dǎo)致的燒結(jié) 開裂問題，可顯著提高磁環(huán)的燒結(jié)成品率。為此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法， 包括制備合金鑄錠、合金鑄錠破碎、輻射取向磁場(chǎng)下壓制、磁環(huán)燒結(jié)、后續(xù)機(jī)加工操作步驟， 其特征在于，在輻射取向磁場(chǎng)下壓制步驟之前還設(shè)有粉末預(yù)取向步驟，先將粉末充填到成 型壓機(jī)的模具腔內(nèi)，然后再對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)取向操作。優(yōu)選地，在磁環(huán)燒結(jié)步驟之前，還設(shè)有毛坯預(yù)處理步驟，毛坯磁環(huán)在保護(hù)氣氛下進(jìn) 行預(yù)處理操作。優(yōu)選地，軛鐵沿圓周方向分為四個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，沿長度、寬度方向組各包括 兩個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，預(yù)取向時(shí)，移動(dòng)長度、寬度組中的其中一組，另外一組保持固定；在 輻射取向磁場(chǎng)壓制時(shí)，四個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分閉合組成一個(gè)完整的圓環(huán)，形成完整的磁場(chǎng) 回路。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供了一種制備輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的壓制設(shè) 備，包括陽模、陰模、和模具鐵芯，其特征在于軛鐵沿圓周方向分為四個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，沿長度、寬度方向組各包括兩個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分；該壓制設(shè)備包括與沿長度、寬度方 向組的兩對(duì)可移動(dòng)的軛鐵部分相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)勵(lì)磁線圈和兩組軛鐵行進(jìn)腔。粉末預(yù)取向可以在外部設(shè)備如充磁機(jī)上完成，但是粉末的流動(dòng)性變差，充填到模 腔中的困難加大，并且粉末暴露在空氣中的時(shí)間變長，導(dǎo)致性能下降；并且預(yù)取向方向單 一。因此，本發(fā)明的方法預(yù)取向有著明顯的優(yōu)勢(shì)，粉末充填后再預(yù)取向，既改善了流動(dòng)性又 防氧化，并且預(yù)取向可以沿長度A-A、寬度B-B、和高度C-C多個(gè)方向。根據(jù)本發(fā)明，由于通過改進(jìn)壓制設(shè)備，將兩對(duì)軛鐵改為可移動(dòng)部件，通過軛鐵的移 動(dòng)對(duì)粉末進(jìn)行磁場(chǎng)下的預(yù)取向，它可以在不改變模具結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)一步提高磁環(huán)的取向 度，并使垂直方向表磁均勻性大幅提高，從而達(dá)到提高磁環(huán)磁性能的目的。同時(shí)，由于采用了毛坯預(yù)處理工藝，通過這種改進(jìn)，使壓制過程產(chǎn)生在磁環(huán)內(nèi)壁上 的內(nèi)應(yīng)力得到了有效的釋放，避免了燒結(jié)過程中的收縮不均勻，從而減少了磁環(huán)在燒結(jié)過 程開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得磁環(huán)燒結(jié)后的成品率顯著提高。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電磁鐵結(jié)構(gòu)的正面部分剖視圖；以及圖2是在圖1中沿I-I方向的剖視圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，輻射取向磁環(huán)和多極磁環(huán)的制備方法包括(1)制備合金鑄錠將原料在真空或惰性氣體中進(jìn)行常規(guī)熔煉成合金鑄錠；(2)合金鑄錠破碎將合金鑄錠在惰性氣氛中進(jìn)行粗破碎和氫破碎，得到粒徑為 數(shù)百微米的粉末；在氫破碎后的粉末中添加0. 01 的防氧化劑混合2小時(shí)；使用氣 流磨在氮?dú)猸h(huán)境下將氫破碎后的粗粉末微粉碎，得到平均粒徑細(xì)左右且粒度分布均勻的 合金粉末；(3)粉末預(yù)取向?qū)⒎勰┏涮畹匠尚蛪簷C(jī)的模具腔內(nèi)、對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)取向操作；將 軛鐵改為沿圓周方向的四個(gè)可移動(dòng)件，預(yù)取向時(shí)分別進(jìn)行移動(dòng)，而在輻射取向磁場(chǎng)壓制時(shí)， 它們閉合組成一個(gè)完整的圓環(huán)，形成完整的磁場(chǎng)回路。(4)輻射取向磁場(chǎng)下壓制成型然后，進(jìn)行輻射取向磁場(chǎng)的取向壓制動(dòng)作、退磁脫 模取出、然后進(jìn)行200MPa等靜壓操作；(5)毛坯預(yù)處理毛坯磁環(huán)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行預(yù)處理操作；(6)磁環(huán)燒結(jié)在惰性氣氛或真空狀態(tài)下燒結(jié)、時(shí)效熱處理得到輻射取向磁環(huán)；然 后，(7)進(jìn)行后續(xù)的機(jī)加工操作。下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在圖1和圖2中，附圖標(biāo)記1表示上蓋板；附圖標(biāo)記2表示側(cè)支撐；附圖標(biāo)記3表 示勵(lì)磁線圈；附圖標(biāo)記4表示軛鐵；附圖標(biāo)記5表示陰模；附圖標(biāo)記6表示側(cè)板；附圖標(biāo)記 7表示檔板；附圖標(biāo)記8表示脈沖線圈；附圖標(biāo)記9表示底座；附圖標(biāo)記10表示氣缸；附圖 標(biāo)記11表示磁粉；附圖標(biāo)記12表示模芯；附圖標(biāo)記13表示陽模。在圖1中，脈沖線圈8是為了對(duì)輻射取向環(huán)的高度方向C-C進(jìn)行預(yù)充磁而設(shè)置的，在別的壓機(jī)上沒有這樣的設(shè)計(jì)。增加了脈沖線圈8不但有助于在高度方向上對(duì)輻射取向環(huán) 進(jìn)行預(yù)充磁，并且顯著改善了輻射取向環(huán)的高度方向上的表磁均勻性，這樣能夠有助于壓 制高度更大的輻射取向環(huán)產(chǎn)品。在附圖2中，軛鐵4是氣缸10控制活動(dòng)的，在進(jìn)行輻射取向前，可以將軛鐵4沿 A-A、或B-B方向分別拉開，對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)充磁以提高產(chǎn)品的最終磁能積水平，這樣的設(shè)計(jì) 在以前的輻射取向環(huán)壓機(jī)上是不存在的。實(shí)施例1裝粉時(shí)，長度A-A方向的兩個(gè)軛鐵4和寬度B-B方向的兩個(gè)軛鐵4組成一個(gè)完整 圓環(huán)，裝粉完畢后，上壓頭下降和鐵芯閉合。將兩個(gè)軛鐵4沿A-A方向移動(dòng)50 150mm，然 后，勵(lì)磁線圈:3B產(chǎn)生一個(gè)極性相同的沿B-B方向的磁場(chǎng)，對(duì)粉末進(jìn)行第一次預(yù)取向，模腔內(nèi) 磁場(chǎng)大小為0. 8 2. 0T，取向完畢后，將長度A-A方向的兩個(gè)軛鐵4推回至原位置；然后， 將兩個(gè)寬度B-B方向的軛鐵4沿B-B方向移動(dòng)50 150mm，勵(lì)磁線圈3A產(chǎn)生一個(gè)極性相同 磁場(chǎng)，方向沿A-A方向，模腔內(nèi)磁場(chǎng)大小0. 8 2. OT，取向完畢后，將寬度B-B方向的軛鐵4 推回至原位置，預(yù)取向結(jié)束。預(yù)取向完畢后進(jìn)入下一個(gè)工序，輻射取向磁場(chǎng)取向壓制。為了解決磁環(huán)燒結(jié)過程中的開裂問題，在輻射取向磁環(huán)壓制成型并且等靜壓后， 在保護(hù)性氣體氣氛下(如惰性氣體Ar2或者隊(duì))或真空狀態(tài)下對(duì)磁環(huán)的內(nèi)壁進(jìn)行整體磨削 處理，內(nèi)徑磨削掉0. 1 Imm后，再進(jìn)行燒結(jié)時(shí)效熱處理。實(shí)施例2裝粉時(shí)，長度A-A方向的兩個(gè)軛鐵4和寬度B-B方向的兩個(gè)軛鐵4組成一個(gè)完整 圓環(huán)，裝粉完畢后，上壓頭下降和鐵芯閉合。將脈沖磁場(chǎng)沿C-C方向(即高度方向)進(jìn)行脈 沖預(yù)充磁，然后，在輻射取向磁場(chǎng)下壓制磁環(huán)。為了解決磁環(huán)燒結(jié)過程中的開裂問題，在輻射取向磁環(huán)壓制成型并且等靜壓后， 在保護(hù)性氣體氣氛下(如惰性氣體Ar2或者隊(duì))或真空狀態(tài)下對(duì)磁環(huán)的內(nèi)壁進(jìn)行整體磨削 處理，內(nèi)徑磨削掉0. 1 Imm后，再進(jìn)行燒結(jié)時(shí)效熱處理。本發(fā)明還提供了一種制備輻射取向磁環(huán)和多極磁環(huán)的壓制設(shè)備，該壓制設(shè)備包 括陽模13、陰模5、模具鐵芯12，其特征在于兩對(duì)軛鐵4-4，4-4，兩對(duì)勵(lì)磁線圈3A-3A和 3B-3B,和軛鐵行進(jìn)腔14A-14A，14B-14B (未示出)，所述兩對(duì)軛鐵4可以在軛鐵行進(jìn)腔14中 前后移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，在輻射取向之前對(duì)粉末增加了預(yù)取向操作和在燒結(jié)前對(duì)毛坯的預(yù)處 理。將軛鐵4改為可移動(dòng)件，預(yù)取向時(shí)分別進(jìn)行移動(dòng)，而在輻射取向磁場(chǎng)壓制時(shí)，它們閉合 組成一個(gè)完整的圓環(huán)，形成完整的磁場(chǎng)回路。通過增加預(yù)取向后，改善了粉末的取向度，提 高了輻射取向磁環(huán)的磁性能。使用本發(fā)明的方法和設(shè)備可以有效改善輻射取向磁環(huán)的取向 度，顯著提高輻射取向環(huán)的磁能積3 5MG0e，并使輻射磁環(huán)垂直方向(軸向)表磁均勻性 大幅提高，由15%提高到10%，甚至由15%提高到5%左右。通過對(duì)毛坯的預(yù)處理，使壓制過程產(chǎn)生在磁環(huán)內(nèi)壁上的內(nèi)應(yīng)力得到了有效地釋 放，避免了燒結(jié)過程中的收縮不均勻，從而減少了輻射取向磁環(huán)在燒結(jié)過程開裂現(xiàn)象的出 現(xiàn)，使得輻射取向磁環(huán)燒結(jié)后的成品率提高了 20%。實(shí)施例的對(duì)比效果
權(quán)利要求
1.一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，包括制備合金鑄錠、合金鑄錠破碎、輻射 取向磁場(chǎng)下壓制、磁環(huán)燒結(jié)、后續(xù)機(jī)加工操作步驟，其特征在于，在輻射取向磁場(chǎng)下壓制步驟之前，還設(shè)有粉末預(yù)取向步驟，先將粉末充填到成型壓機(jī) 的模具腔內(nèi)，然后再對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)取向操作。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，其特征在于，在磁環(huán)燒 結(jié)步驟之前，還設(shè)有毛坯預(yù)處理步驟，毛坯磁環(huán)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行預(yù)處理操作。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，其特征在于，軛鐵沿圓 周方向分為四個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，沿長度、寬度方向組各包括兩個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，預(yù) 取向時(shí)，移動(dòng)長度、寬度組中的其中一組，另外一組保持固定；在輻射取向磁場(chǎng)壓制時(shí)，四個(gè) 可移動(dòng)的軛鐵部分閉合組成一個(gè)完整的圓環(huán)，形成完整的磁場(chǎng)回路。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，其特征在于，在粉末預(yù) 取向過程中，移動(dòng)長度、寬度組中的其中一組的距離為50 150mm，取向完畢后回到初始位 置，勵(lì)磁線圈在模腔內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小0. 8 2. 0T。
5.如權(quán)利要求1所述的輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，其特征在于，在粉末預(yù) 取向過程中，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生一個(gè)沿高度方向的脈沖磁場(chǎng)，模具腔內(nèi)磁場(chǎng)大小0. 8 2. 0T，對(duì) 模具腔內(nèi)粉末進(jìn)行脈沖預(yù)充磁。
6.如權(quán)利要求2所述的輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，其特征在于，在毛坯預(yù) 處理過程中，保護(hù)性氣體為Ar2或者N2，對(duì)毛坯磁環(huán)的內(nèi)壁進(jìn)行整體磨削處理，使內(nèi)徑磨削 掉 0. 1 Imm0
7.一種制備輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的壓制設(shè)備，包括陽模、陰模、和模具鐵芯，其特 征在于軛鐵沿圓周方向分為四個(gè)可移動(dòng)的軛鐵部分，沿長度、寬度方向組各包括兩個(gè)可移動(dòng) 的軛鐵部分；以及該壓制設(shè)備包括與沿長度、寬度方向組的兩對(duì)可移動(dòng)的軛鐵部分相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)勵(lì)磁線 圈和和兩組軛鐵行進(jìn)腔。
全文摘要
一種輻射取向磁環(huán)或多極磁環(huán)的制備方法，包括制備合金鑄錠、合金鑄錠破碎、輻射取向磁場(chǎng)下壓制、磁環(huán)燒結(jié)、后續(xù)機(jī)加工操作步驟，其特征在于，在輻射取向磁場(chǎng)下壓制步驟之前還設(shè)有粉末預(yù)取向步驟，先將粉末充填到成型壓機(jī)的模具腔內(nèi)，然后再對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)取向操作。在磁環(huán)燒結(jié)步驟之前，還設(shè)有毛坯預(yù)處理步驟，毛坯磁環(huán)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行預(yù)處理操作。本發(fā)明可以在不改變模具結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)一步提高磁環(huán)的取向度，從而達(dá)到提高磁環(huán)磁性能的目的，同時(shí)可以有效地解決燒結(jié)過程中磁環(huán)由于內(nèi)應(yīng)力而造成的收縮不均勻進(jìn)而導(dǎo)致的燒結(jié)開裂問題，可顯著提高磁環(huán)的燒結(jié)成品率。
文檔編號(hào)H01F1/08GK102087917SQ200910241438
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者李正, 王浩頡, 王湛, 胡伯平, 鈕萼, 陳國安, 饒曉雷 申請(qǐng)人:北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司