一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，旨在提供提高磁通密度并解决在烧结过程中容易发生开裂问题的无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法。它的主要工艺包括预磁化坯件、破碎制料、干燥烧结、磨加工、充磁，来制备生产充磁后峰值为2000Gs的多极磁环，并解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题。本发明专利技术的有益效果是：解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题；保证模具型腔的硬度和模具的使用寿命；极大的抑制磁环产品在烧结中的开裂；提高多极辐射磁环的磁通密度。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法
本专利技术涉及永磁烧结铁氧体磁体制备相关
，尤其是指一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法。
技术介绍
随着磁技术发展，具有峰值磁通密度大于等于2000Gs的优良磁性能且充磁为径向多极的永磁烧结铁氧体磁环广泛应用于交流伺服电机、直流无刷电机等领域。而为达到节能、高效的要求，电机马达轻量化、小型化是一种趋势。相对于由多片磁瓦拼装组成的电机，此种异性环所制的电机可以大大减小电机体积与质量，减小装配的难度，故高表面磁通密度多极磁环越来越得到客户的青睐。从目前看，中国专利授权公告号：CN2881913Y，授权公告日2007年3月21日，公开了一种对永磁铁氧体磁粉进行特殊取向的特殊磁场取向成型模具的结构改良。包括导向柱，设置在导向柱之间的上模组件和下模组件，其特征是在所述的上模组件和下模组件外围分别设有上线包和下线包；在上模组件上设有上型芯；下模组件上设有下凹模，所述的下凹模的底部套有一个下凸模，在下凸模上配有一个穿设在下凹模上、并且能够与上型芯相接触的芯杆，所述芯杆与下凹模之间形成一个型腔；上述的上型芯末端外径不小于芯杆的外径，上型芯与芯杆相接触一端的外径不大于芯杆的外径。该技术就是采用模压方式制作辐向磁环，但是该技术只适合生产表面磁通密度为700～900Gs的铁氧体辐向磁环，而不能够制备表面磁通密度达到2000Gs的多极永磁铁氧体环。而针对高性能永磁烧结铁氧体辐射环的开裂问题，在已公开的中国专利申请公告号：CN101707420A，申请公告日2010年5月12日，公开了无刷马达极异方烧结铁氧体转子磁石，它涉及一种用于变频式无刷马达的转子磁石，它的生产工艺为：从北矿购入煅烧料→球磨→湿式磁场配向→干燥→整粒→混合→压机成型配向→烧结→外观加工→着磁→检验→包装→出货。与已公开的中国专利申请公告号：CN1441445A，申请公告日2003年9月10日，公开了由硬磁性材料制成的、具有环形形状的环形磁铁，它在磁极中心位置处在径向具有体积的50％或更大的易磁化轴的定向比率，以及一种制造环形磁铁的方法，包括一个定向硬磁性材料的磁性粉末的步骤，该方法包括：在环的轴向在压力下模压填充在环形模具中的磁性粉末；和借助于布置到模具周缘的多个磁场产生装置，把磁场施加到环形模具上。以上专利中没有公开如何解决极性开裂，相关专利也没有披露峰值为2000Gs的多极辐射磁环制作方案。以上专利技术创造更没有解决多极取向后成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环开裂问题。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高磁通密度并解决在烧结过程中容易发生开裂问题的无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，主要工艺包括预磁化坯件、破碎制料、干燥烧结、磨加工、充磁，来制备生产充磁后峰值为2000Gs的多极磁环，并解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题，具体操作步骤如下：(1)将常规的锶永磁铁氧体预烧料，由公共所知的湿法成型工艺经磁场取向压制成为密实坯件；(2)先将密实坯件烘干，然后进行破碎处理，制成有取向的干压异性粉体材料；(3)用轴向压力的下模压填充在环形模具中的干压异性粉体材料；(4)脱模后取出毛坯件，放入窑炉内进行干燥烧结；(5)将烧结后的毛坯体进行磨削外圆；(6)烧结后的毛坯体进行多极充磁，得到外周缘磁通密度峰值达到2000Gs的无开裂多极磁环。其中：为使得产品的表面磁通密度值达到2000Gs，预制粉所得的干压异性粉体材料的磁性能参数Br(剩余磁通密度)要达到3850Gs～4150Gs。针对永磁烧结铁氧体多极磁环的强烈市场需求，磁铁制造商主要以铷铁硼(NdFeB)稀土永磁磁体做为磁场的发生源对放入模具型腔内的干式异性粉料进行磁取向，然后压制烧结。此类制造方法可以制作较大规格的永磁烧结铁氧体磁环，其外圆的磁通密度峰值可以达到900Gs～1650Gs。但是此类方法在制备磁环外周缘磁通密度峰值达到1680Gs～2000Gs的产品时，无法解决烧结过后产生开裂现象。本专利技术提供一种适合较大规格高磁性能的永磁铁氧体多极磁环制作方法，主要工艺包括预磁化坯件、破碎制料、干燥烧结、磨加工、充磁，可以制备生产充磁后峰值为2000Gs的多极磁环，并解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题。作为优选，在步骤(1)中，将常规的锶永磁铁氧体预烧料，在球磨的工序中加入氧化硅(SiO2)、碳酸钙(CaCO3)、氧化钴(CoO)、三氧化二铬(Cr2O3)，由公共所知的湿法成型工艺经磁场取向压制成为含水量小于14％的密实坯件。作为优选，在步骤(2)中，干压异性粉体材料破碎后加入粘结剂聚已烯醇(PVC)搅拌，酒精等助剂混合进行造粒工序，造粒的颗粒大小为30～40目。作为优选，在步骤(3)中，用轴向压力的下模压填充在环形模具中的干压异性粉体材料的步骤包括：(a)自动推干压异性粉体材料进入到环形模具完成填料工艺；(b)磁场发生源，其对轴向压力的下模，同时对干压异性粉体材料施加辐向相互配对的脉冲电流产生的外缘磁场。作为优选，在步骤(4)中，脱模后的毛坯件在放入窑炉之前，将其用塑料薄膜包装密封后置于160Mpa～200Mpa的高压密闭环境下3S～5S，此时毛坯件均匀各向受力，毛坯件各向受压收缩缩小1～2.5mm。通过此高压工艺的实施，能够极大的抑制磁环产品在烧结中的开裂。作为优选，在步骤(4)中，将毛坯件放入隧道电窑，用推进器推入窑炉，设置炉内温度1100℃～1250℃，对其进行干燥烧结。如果烧结温度过高或者过低，将会影响产品开裂，而且表面磁通密度也会降低。作为优选，在步骤(6)中，在磁环的外周缘上有2000Gs峰值的磁通密度正弦波波形或者方波波形曲线分布，且磁环在其充磁后的极数是4及以上。作为优选，所述的环形模具包括提供磁场的导磁体、若干产生磁场的空心线圈、与磁环极数相对应的模具型腔和保证模具型腔硬度的内套，所述的导磁体置于模具型腔的外部，所述的内套置于导磁体与模具型腔之间，所述内套与导磁体的位置的固定的，所述的空心线圈均匀分布在导磁体上。作为优选，所述的内套采用不导磁硬质合金制作而成，所述内套内壁的曲线与模具型腔外壁的曲线一致，所述内套的壁厚为0.5～3mm。内套采用不导磁硬质合金，以保证型腔的硬度和模具的寿命；由于内套与提供磁场的导磁体是固定的，这样合金内套壁厚控制在0.5～3mm就能满足强度的要求。作为优选，所述的空心线圈在导磁体的引导下按照磁环极数相互等距间隔分布排列在模具型腔内N、S辐向磁场，所述单个空心线圈中空间距所形成的角度为A，所述磁环相邻两个极所形成的角度为B，其中A与B之间所需满足的条件为1.8＞B/A＞0.8。空芯线圈所组成的电路中存在储存电荷的电容器，储存在电容器中的电荷瞬间放电，对空心线圈施加脉冲电流，从而在该空心线圈所在的电路中瞬间通过电流，为缓解其较大电流产生的线圈发热，可以设置冷却水，对导磁体进行冷却，这样会在导磁体的导引下，按照磁极数相互等距间隔分布排列在模具型腔内N、S辐向磁场，磁场方向符合用(右手)安培定则进行判断。A与B之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，其特征是，主要工艺包括预磁化坯件、破碎制料、干燥烧结、磨加工、充磁，来制备生产充磁后峰值为2000Gs的多极磁环，并解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题，具体操作步骤如下： (1)将常规的锶永磁铁氧体预烧料，由公共所知的湿法成型工艺经磁场取向压制成为密实坯件； (2)先将密实坯件烘干，然后进行破碎处理，制成有取向的干压异性粉体材料； (3)用轴向压力的下模压填充在环形模具中的干压异性粉体材料； (4)脱模后取出毛坯件，放入窑炉内进行干燥烧结； (5)将烧结后的毛坯体进行磨削外圆； (6)烧结后的毛坯体进行多极充磁，得到外周缘磁通密度峰值达到2000Gs的无开裂多极磁环。

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，其特征是，主要工艺包括预磁化坯件、破碎制料、干燥烧结、磨加工、充磁，来制备生产充磁后峰值为2000Gs的多极磁环，并解决多极成型毛坯体在烧结过程中由于收缩率差值引起的磁环内外圆开裂问题，具体操作步骤如下：(1)将锶永磁铁氧体预烧料，由湿法成型工艺经磁场取向压制成为密实坯件；(2)先将密实坯件烘干，然后进行破碎处理，制成有取向的干压异性粉体材料；(3)用轴向压力的下模压填充在环形模具中的干压异性粉体材料；(4)脱模后取出坯件，放入窑炉内进行干燥烧结；脱模后的坯件在放入窑炉之前，将其用塑料薄膜包装密封后置于160Mpa～200Mpa的高压密闭环境下3s～5s，此时坯件均匀各向受力，坯件各向受压收缩缩小1～2.5mm；(5)将烧结后的坯体进行磨削外圆；(6)烧结后的坯体进行多极充磁，得到外周缘磁通密度峰值达到2000Gs的无开裂多极磁环。2.根据权利要求1所述的一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，其特征是，在步骤(1)中，将常规的锶永磁铁氧体预烧料，在球磨的工序中加入氧化硅(SiO2)、碳酸钙(CaCO3)、氧化钴(CoO)、三氧化二铬(Cr2O3)，由公共所知的湿法成型工艺经磁场取向压制成为含水量小于14％的密实坯件。3.根据权利要求1所述的一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，其特征是，在步骤(2)中，干压异性粉体材料破碎后加入粘结剂聚己烯醇(PVC)搅拌，酒精助剂混合进行造粒工序，造粒的颗粒大小为30～40目。4.根据权利要求1所述的一种无刷电机烧结永磁铁氧体磁环的制备方法，其特征是，在步骤(3)中，用轴向压力的下模压填充在环形模具中的干压异性粉体材料的步骤包括：(a)自动推干压异性粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉明，张筝，黄华为，卢晓强，杨跃红，何震宇，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33