增材制造磁铁阵列制造技术

本公开提供一种形成磁铁(20)的方法。方法包括将各向异性磁粉(2)和粘合剂(3)置于床(16)里面，各向异性磁粉(2)具有定义的磁化方向。能量束(14)选择性地熔化粘合剂(3)使得各向异性磁粉(2)形成具有定义的磁化方向的永久磁铁(20)。能量束是激光束、微波束等。微波束等。微波束等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造磁铁阵列


[0001]本公开涉及制造磁铁，以及特别地涉及制造磁铁阵列。

技术介绍

[0002]这个部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息并且可能不构成现有技术。
[0003]在历史上已经在比如能量转换、信息技术、医疗设备、玩具和波导这样的多种应用中使用永久磁铁。先进永久磁铁中的进展已经极大地扩展永久磁铁的应用，同时具有显著的效率提高。对于许多应用来说，高导磁率材料与永久磁铁结合以调制磁通量的大小和分布。通常，永久磁铁在形状上是均匀的和规则的。在其他应用中，通过改变永久磁铁的排列、形状和大小来修改磁场和磁场的分布。例如，比如海尔贝克阵列这样的磁铁阵列产生强的集中且空间周期性磁场。同样，其他类型(非海尔贝克)的磁铁阵列能够产生强的磁场并且可与传统磁性设计结合以提高性能或设计灵活性。然而，制造这样的阵列可能是困难的，因为需要设计和加工具有复杂形状的磁铁。
[0004]除与磁铁阵列的制造有关的其他问题之外，本公开解决设计和制造具有复杂形状和定制磁化方向的磁铁阵列的问题。

技术实现思路

[0005]这个部分提供本公开的概括性总结并且不全面披露本公开的全部范围或其全部特征。
[0006]在本公开的一形式中，形成磁铁的方法包括将具有定义的磁化方向的各向异性磁粉和粘合剂置于床里面并且操作例如电子束、激光束或微波束的能量束以选择性地熔化粘合剂，使得各向异性磁粉形成具有定义的磁化方向的永久磁铁。在本公开的一些方面中，还熔化各向异性磁粉的表层。
[0007]在本公开的一些方面中，粘合剂是与各向异性磁粉混合的粘合剂粉末。在可替代方式中或除此之外，粘合剂是设置在各向异性磁粉上的粘合剂层。例如，在床中的各向异性磁粉和粘合剂可以是具有涂有粘合剂的各向异性磁粉的核壳颗粒的形式。在这样的方面中，粘合剂是环氧树脂、陶瓷或具有小于800℃的熔点的金属合金。例如，在本公开的一些方面中，粘合剂是(Nd
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Pr
x
Dy
y
Tb
z
)
a
(Cu
(1
‑
u
‑
v
‑
w)
(Al
u
Zn
v
Ga
w
)
b
)合金。在这样的方面中，各向异性磁粉是Nd
‑
Fe
‑
B磁粉。同样，通过声处理、敲打或滚动床可以提高各向异性磁粉和粘合剂的堆积密度。
[0008]在本公开的一些方面中，对床中的各向异性磁粉施加外部磁场以定义磁化方向。例如，在本公开的一些方面中，通过对各向异性磁粉和粘合剂的床施加脉动外部磁场来定义磁化方向。在可替代方式中，通过对各向异性磁粉和粘合剂的床施加直流外部磁场来定义磁化方向。
[0009]在本公开的一些方面中，方法进一步地包括形成包含多个永久磁铁的磁铁阵列。在这样的方面中，多个永久磁铁中的每一个都具有与其他永久磁铁的定义的磁化方向不同
的唯一定义的磁化方向。例如，磁铁阵列可以是海尔贝克阵列。同样，可以包括至少一个具有海尔贝克阵列或另一类型的磁铁阵列的电机。在其他一些方面中，阵列是连续的，具有逐渐变化的磁化方向。例如，磁铁阵列可以是环，在这种情况下磁化方向逐渐地变化。
[0010]在本公开的另一形式中，形成多个永久磁铁的方法包括将各向异性磁粉和粘合剂置于床中。各向异性磁粉具有定义的磁化方向并且操作能量束以选择性地熔化粘合剂，使得各向异性磁粉形成具有定义的磁化方向的永久磁铁。方法包括形成附加永久磁铁，使得磁铁阵列是由每个具有唯一的磁化方向的永久磁铁形成和/或阵列内部的磁化方向形成一定的分布。
[0011]在本公开的一些方面中，操作能量束包括选择性地熔化粘合剂使得各向异性粉末保持在固定的位置的能量束的第一次扫描，以及选择性地熔化各向异性磁粉的表层的能量束的第二次扫描。在这样的方面中，各向异性磁粉的表层具有铸造或凝固微观结构。
[0012]在本公开的又一形式中，形成磁铁阵列的方法包括步骤：(a)对齐各向异性磁粉
‑
粘合剂混合物中的多个各向异性磁性颗粒的磁化方向；(b)使用能量束选择性地熔化各向异性粉末
‑
粘合剂混合物中的粘合剂，使得多个各向异性磁性颗粒粘合在一起以形成具有对齐的磁化方向的永久磁铁；以及重复步骤(a)和(b)使得形成具有多个永久磁铁的磁铁阵列并且每个永久磁铁都具有与其他永久磁铁的磁化方向不同的唯一的磁化方向和/或永久磁铁的磁化方向从一层到另一层逐渐地变化。在本公开的一些方面中，能量束是微波束并且微波束选择性地熔化各向异性磁粉
‑
粘合剂混合物中的粘合剂和多个各向异性磁性颗粒的表层。
[0013]根据在此提供的描述，更多方法和适用领域将变得显而易见。应该理解的是描述和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的保护范围。
附图说明
[0014]为了更好地理解本公开，现在将描述参考附图通过示例给出的本公开的各种形式，在附图中：
[0015]图1示意性地描述用于增材制造磁铁和/或磁铁阵列的方法和示例性装置；
[0016]图2A是示意性地描述根据本公开的教导的示例性磁粉和粘合剂的图1中的部分2的放大图；
[0017]图2B示意性地描述根据本公开的教导的图2A中的磁粉的磁化方向的对齐；
[0018]图2C示意性地描述根据本公开的教导的图2B中的粘合剂和磁粉的表层的熔化和凝固；
[0019]图3A是示意性地描述根据本公开的教导的示例性磁粉和粘合剂的图1中的部分3的放大图；
[0020]图3B示意性地描述根据本公开的教导的图3A中的磁粉的磁化方向的对齐；
[0021]图3C示意性地描述根据本公开的教导的图3B中的粘合剂和磁粉的表层的熔化和凝固；
[0022]图4示意性地描述通过根据本公开的教导的方法形成的磁铁阵列；
[0023]图5示意性地描述通过根据本公开的教导的方法形成的磁铁阵列；
[0024]图6示意性地描述通过根据本公开的教导的方法形成的磁铁阵列；
[0025]图7A示意性地描述可变磁通电机的转子结构；
[0026]图7B示意性地描述具有垂直于表面的磁化方向的常规磁铁；
[0027]图7C图示地描述常规永久磁铁的退磁曲线；
[0028]图7D示意性地描述根据本公开的教导的具有变化磁方向的连续磁铁；图8是根据本公开的教导的形成永久磁铁的方法的流程图；以及图9是根据本公开的教导的形成永久磁铁阵列的方法的流程图。
[0029]在此描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开的保护范围。
具体实施方式
[0030]下面的描述本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本公开、应用、或使用。应该理解的是，贯穿附图，相应的附图标记指示相似的或相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成磁铁的方法，所述方法包含：将各向异性磁粉和粘合剂置于床里面，所述各向异性磁粉具有定义的磁化方向；以及操作能量束以选择性地熔化所述粘合剂使得所述各向异性磁粉形成具有所述定义的磁化方向的永久磁铁。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步地包含熔化所述各向异性磁粉的表层来形成具有所述定义的磁化方向的所述永久磁铁。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量束是电子束、激光束和微波束中的至少一个。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂包含粘合剂粉末。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂包含设置在所述各向异性磁粉上的粘合剂层。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述床中的所述各向异性磁粉和所述粘合剂包含具有涂有所述粘合剂的所述各向异性磁粉的核壳颗粒。7.根据权利要求1所述的方法，其中施加于所述床中的所述磁粉的外部磁场使所述各向异性磁粉的所述磁化方向定向。8.根据权利要求7所述的方法，其中通过在所述床里面的所述各向异性磁粉和所述粘合剂上施加脉动外部磁场和直流外部磁场中的至少一个来提供所述定义的磁化方向。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步地包含通过声处理、敲打或滚动所述床来提高所述各向异性磁粉和所述粘合剂的堆积密度。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂是从环氧树脂、陶瓷、和金属合金中的至少一个选择的。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述粘合剂的熔点小于800℃。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述粘合剂包含(Nd
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Pr
x
Dy
y
Tb
z
)
a
(Cu
(1
‑
u
‑
v
‑
w)
(Al
u
Zn
v
Ga
w
)
b
)合金、(Ce
x
La1‑
x
)
a
(Cu
(1
‑
u
‑
v
‑
w)
(Al
u
Zn
v
Ga
w
)
b
材料、或所述(Nd
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
Pr
x
Dy
y
Tb
z
)
a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：