径向各向异性多极实心磁体及其生产方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种径向各向异性多极实心磁体的成型、制造方法和设备以及使用该磁体的微型电机转子和电机用组件，用于成型的模具中取消模芯，在模具外配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体的磁极数量相等的取向磁极，所述取向磁极的顶端的宽度或弧长之和L≥0.9πD，其中D是模套外径，该磁体的生产方法突破现有技术中制造径向各向异性多极磁体的尺寸限制，满足高精度的微型电机对于内径或直径小于3mm甚至更小的径向各向异性多极磁体的需求，方法简单实用、在批量化生产中可控性好，磁性能稳定。

Radial anisotropic multipole solid magnet and its production method and equipment

【技术实现步骤摘要】
径向各向异性多极实心磁体及其生产方法和设备
本专利技术属于永磁性材料领域，涉及一种径向各向异性多极实心圆柱体磁体及其生产方法、设备及其微型电机转子和电机组件。技术背景永磁材料在中小型电机尤其是微型电机领域有起着非常重要的作用，是一种不可或缺的功能材料。小型化和微型化是目前自动化装备、智能化装备和机器人行业的发展趋势。微型装备需要微型电机，生产微型电机需要微型磁性部件(如永磁转子)，辐射取向磁环(简称辐射环或辐环)和径向各向异性多极环(简称多极环)是生产高精度微型电机时最常用的两类永磁体。在自动化和智能化成为发展趋势的今天，市场对体积小、质量轻、精度高、节能永磁电机有非常强烈的需求，在永磁电机中使用径向各向异性磁体是实现电机高精度特性的主要途径，但对于小于3mm甚至更小的径向各向异性多极磁体的制造一直以来是业内难点。目前生产辐射环和多极环的技术，例如专利技术人的在先申请CN200710106670.1，CN200810066269.4等，都必须在模具(或模型)中心有一个用来导磁的铁磁材料组成的模芯，只有这样才能生产出径向各向异性的多极磁环；日本信越的代表专利CN1420504制造的圆柱状各向异性磁体是采用具有芯的模型，制造得到也是环形磁体；CN201410674356.3采用磁粉运动、磁场不动的方式对磁粉进行取向，并使得磁场前端收敛对磁粉进行面扫描以大幅度扩大磁场取向的范围，但目的是制备面积较大的板状磁钢或高度较高的环状或瓦状磁体，旋转成型最小内径为15mm的环状磁体，可见该方法并不适用于制备小直径或内径的环状磁体。
技术实现思路
为了突破现有技术中制造径向各向异性多极磁体的尺寸限制，满足高精度的微型电机对于内径或直径小于3mm甚至更小的径向各向异性多极磁体的需求，本专利技术提出了一种全新的适于规模化制造径向异性多极实心圆柱体磁体的方法，该径向各向异性多极实心圆柱体磁体既可直接作为微型电机转子使用，也可在其中心加工一所需内径(允许任意小的内径)的孔后将其安装在用其它金属材料制成的电机轴上作为永磁场提供组件使用。本专利技术的方法中通过取消CN200710106670.1，CN200810066269.4、CN1420504等专利技术中的“模芯”，在模具外配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体磁极数量相等的取向磁极，设置取向外磁极的宽度或弧长之和L＞0.7πD，优选L≥0.9πD，其中D是模套外径，且生产出了径向各向异性多极实心圆柱体磁体。上述方法中，在磁场施加于磁粉期间、施加于磁粉后，模具及其模腔中的磁粉均无需旋转，且取向磁场也无需旋转，这是与CN200710106670.1，CN200810066269.4、CN1420504、CN201410674356.3等成型技术的显著差异。上述方法具体包括以下步骤：(1)准备成型模具，该模具不包括模芯；(2)在准备好的模具外周配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体磁极数量相等的取向磁极，其中设置取向外磁极的顶端的宽度(或弧长)之和L≥0.9πD，L为取向外磁极的顶端的宽度(或弧长)之和，D是模套外径；将各向异性磁粉充填入模具的模腔内，然后将模具上压头移动至模腔中与取向磁场磁极头上沿高度一致或者略低于取向磁场磁极头上沿的位置，该位置保证模具中的磁粉颗粒在施加磁化磁场后全部被磁化，且不会在磁化磁场对模腔内的磁粉磁化过程中溢出模腔，模腔中磁粉的质量要保证模具中的磁粉颗粒有足够自由度使易磁化方向在磁场中有序排列；(3)施加第一阶段磁场，让模腔中的磁粉颗粒得到充分磁化；(4)施加第二阶段磁场，上、下压头同时对模腔内的磁粉施加一增加的压力并保持一定时间，获得坯体；或者下压头不动，上压头向下移动对模腔中的磁粉施加一增加的压力并保持一定时间；优选的，所述压力为20-200MPa；(5)在实施步骤(4)的过程中，当离开取向磁场后磁粉颗粒不能回复到取向前的混乱状态时，施加第三阶段磁场，压头继续施加压力，直至坯体密度达到要求；(6)施加第四阶段磁场，对坯体进行退磁；优选的，对模腔中的坯体施加一个反向磁场进行退磁，或者施加一个正向反向交替变化的磁场对模具内的坯体进行退磁；(7)停止加压，脱模。执行步骤(3)时，磁场发生装置首先施加第一阶段的磁场，第一磁场的作用是让模腔中的磁粉颗粒充分磁化，磁场强度越强，磁粉颗粒磁化越充分；执行步骤(4)时，施加第二阶段磁场的作用是让模腔中磁粉颗粒的易磁化方向沿取向磁场方向排列，因为该磁场越强，磁极周围的弧状磁场也会越强，会影响磁粉颗粒按照取向磁场方向排列，因而第二阶段磁场的强度要弱于第一阶段磁场，即第一磁场强度为第二磁场强度的1-3倍；在执行步骤(4)时，在施加第二阶段磁场时给磁粉施加一个逐渐增加的压力，直至压力增加到一定强度，在该压力强度下，模腔中的磁粉按照取向磁场方向排列；当离开取向磁场后磁粉颗粒不能回复到取向前的混乱状态时，施加第三阶段的磁场，此阶段模腔中的各向异性磁粉颗粒已经完成了按照取向磁场方向排列，为了节省能源，也为了便于对坯体施加第四阶段磁场，第三阶段磁场的强度是第二阶段磁场的1-0倍；压头继续施加压力，直至模具内坯体密度达到要求，磁场装置施加第四阶段磁场，施加第四阶段磁场的目的是为了对坯体退磁；优选的，第四阶段磁场是一个强度为第二磁场强度的0.5-0.01倍的反向磁场，或者是一个正向反向交替变化的磁场；然后停止加压，脱模，完成径向各向异性多极实心圆柱体磁体坯体的压制。本专利技术中所使用的成型模具包括模腔、上压头和下压头，但不包括模芯；所述取向磁场发生装置包括模腔外设置的偶数个(≥2)取向的外磁极，取向磁极数量与径向各向异性多极实心圆柱体磁体磁极数量相等。并且，本专利技术还提供了一种径向各向异性多极实心圆柱体烧结磁体的制造方法，包括：(1)采用本专利技术方案的方法生产得到径向各向异性多极实心圆柱体磁体坯体；(2)对所述坯体进行烧结和时效处理，优选的，所述烧结和时效处理包括以下具体步骤：(i)预抽真空；(ii)边抽真空边升温至烧结温度1000-1150℃；(iii)真空烧结保温；(iv)充惰性气体，然后冷却；(vi)在400℃-600℃时效热处理，或者在850-950℃左右时效处理后再400℃-600℃时效热处理。或者，提供一种径向各向异性多极实心圆柱体粘结磁体的制造方法，包括：(1)采用本专利技术所述的方法生产得到径向各向异性多极实心圆柱体磁体坯体；(2)热处理使得粘结磁体内的粘接剂固化。另外，本专利技术提供了一种用于前述方法的成型设备，包括成型模具、磁场发生装置、压头施加压力装置，所述磁场发生装置包括模腔外设置的两个以上对称的外磁极，其提供的取向磁场在磁体周向360°上间断分布设置；成型模具包括模套、模腔、上压头和下压头，但不包括模芯。本专利技术中的取向磁场可以是电磁场、永磁场、或电磁场和永磁场组成的混合磁场。本专利技术具有以下突出的技术效果：(1)开创性地提出了微型电机转子用微小直径(小于3mm甚至更小)的径向各向异性多极实心圆柱体磁体的规模化生产方法,解决了现有成型后的多极磁体内径尺寸受到严重限制的问题，产品可直接作为微型电机转子使用，也可在其中心打一个任意小尺寸(或任意小内径)的孔后将其安装在用其它金属材料制成的电机轴上作为永磁场提供组件使用，满足微型高精度电机对内径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向各向异性多极实心圆柱体磁体的成型方法，其特征在于：用于成型的模具中取消模芯，在模具外配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体的磁极数量相等的取向外磁极，在磁场施加于磁粉期间、施加于磁粉后，模具及模腔内的磁粉均无需在磁场内旋转，且取向磁场也无需旋转；所有取向外磁极的顶端的宽度或弧长之和L≥0.9πD，其中D是模套外径。

【技术特征摘要】
1.一种径向各向异性多极实心圆柱体磁体的成型方法，其特征在于：用于成型的模具中取消模芯，在模具外配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体的磁极数量相等的取向外磁极，在磁场施加于磁粉期间、施加于磁粉后，模具及模腔内的磁粉均无需在磁场内旋转，且取向磁场也无需旋转；所有取向外磁极的顶端的宽度或弧长之和L≥0.9πD，其中D是模套外径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述模具包括模腔、上压头和下压头；所述取向磁场发生装置包括在模具外设置的偶数个对称(≥2)外磁极，所有取向外磁极的顶端的宽度或弧长之和L≥0.9πD，其中D是模套外径。3.一种径向各向异性多极实心圆柱体磁体的成型方法，包括以下步骤：(1)准备成型模具，该模具不包括模芯；(2)在准备好的模具外周配置与径向各向异性多极实心圆柱体磁体磁极数量相等的取向磁极，其中所有取向外磁极的顶端的宽度或弧长之和L≥0.9πD，L为取向外磁极的顶端的宽度或弧长之和，D是模套外径；将各向异性磁粉充填入模具的模腔内，然后将模具上压头移动至适当位置，优选的，该位置为模腔中与取向磁场磁极头上沿高度一致或者略低于取向磁场磁极头上沿的位置；(3)施加第一阶段磁场，让模腔中的磁粉颗粒得到充分磁化；(4)施加第二阶段磁场，上、下压头同时对模腔内的磁粉施加一增加的压力并保持一定时间，获得坯体；或者下压头不动，上压头向下移动对模腔中的磁粉施加一增加的压力并保持一定时间；优选的，所述压力为20-200MPa，优选50-150MPa；(5)在实施步骤(4)的过程中，当离开取向磁场后磁粉颗粒不能回复到取向前的混乱状态时，施加第三阶段磁场，压头继续施加压力，直至坯体密度达到要求；(6)施加第四阶段磁场，对坯体进行退磁；优选的，对模腔中的坯体施加一个反向磁场进行退磁，或者施加一个正向反向交替变化的磁场对模具内的坯体进行退磁；(7)停止加压，脱模，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：成问好，
申请(专利权)人：深圳市瑞达美磁业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44