专利名称：整体式各向异性多极铁氧体磁环及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种整体式各向异性多极铁氧体磁环及其制备方法。
背景技术：
各向异性多极铁氧体磁环在变频空调电机、麻将机、洗衣机、油泵电机、伺服电机以及步进电机等领域有着广泛使用。在交流的伺服电机和无刷电机中，作为定子或转子的永磁体，需在围绕旋转主轴的一侧提供周期分布的表面磁场，同时要保证各周期的磁通分布差别较小。提供以上要求的周期性磁场，传统的方法是围绕旋转主轴安置形状大小、材料性能和表面磁场均相同的磁瓦，磁瓦位置按圆周等分成几个部分，如4块、8块等。磁瓦间的结合采用胶水粘结。这样的磁瓦粘结多极磁环设计存在着两个问题一是漏磁现象严重，磁通分布均匀性也较差，导致电机的齿槽效应增大；二是在电机旋转主轴高转速或高温下，粘结磁瓦的胶水可能失效，造成磁瓦部件脱落，严重影响电机使用时的安全性。针对以上不足，人们开发了整体式多极磁环。整体磁环可分为各向同性和各向异性两类。其中，各向同性的磁环在相同充磁条件下，磁通分布均匀性最佳。但由于磁环在制造过程中没有取向，因此，同种材料同样充磁条件下，各向同性磁环所产生的表面磁通仅为异性磁环的表面磁通的二分之一左右，磁性能较低，相应的电机输出功率较小。各向异性铁氧体的制备通常采用磁场取向成型法，即利用成型时附加的直流磁场使单畴颗粒的易磁化方向沿着外磁场作整齐的取向排列，这样的坯件经过烧结可获得各向异性的永磁铁氧体。永磁铁氧体的成型工艺主要有干压和湿压两种，其中干压成型具有成型效率高，收缩比好控制便于生产小尺寸和形状复杂的产品等生产优势。然而，由于受工艺条件的限制，与湿压产品相比，我国的干压各向异性铁氧体产品磁性能较低，有很大的提升空间。随着我国湿压工艺的日趋完善，磁性能的提高及成品率的提高，产品的成本不断下降，对干压各向异性产品构成巨大的压力。因此唯有提高干压异性产品的磁性能，才能稳住市场，发挥其生产优势。
发明内容
本发明目的在于提供一种整体式各向异性多极铁氧体磁环及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于，由主成分和副成分制成；所述主成分由质量比为1: 5. 5 1: 5. 7的Fe2O3和SrO组成；以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括O. 35% O. 50%的高岭土，O. 40% O. 60%的碳酸钙，1.0% 5.0%的纳米无机助熔剂；所述纳米无机助熔剂，由无机助溶剂和相对于无机助溶剂的质量用量为I 4%的偶联剂，球磨至粒径小于IOOnm所得；所述无机助溶剂为CuO、Bi2O3或WO3中的一种或两种以上任意配比的混合物。上述制备纳米无机助熔剂时的球磨速度优选为200 400rpm，球磨时间优选为8 15小时。所述的偶连剂优选为硅烷偶联剂，更优选为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-丙烯酰氧基丙基二甲氧基娃烧、3_氨基丙基二乙氧基娃烧、3_氨丙基二乙氧基娃烧或Y -氨基丙基三乙氧硅烷中的一种或两种以上任意配比的混合物，进一步优选为一种。以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分还包括O. 8 1. 2%的樟脑，O. 3
O.7 %的硬脂酸钙。上述整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，与常规制备方法一样，包括以下步骤1、配料；2、一次球磨；3、预烧；4、二次配方；5、二次球磨；6、预磁化；7、干压成型；8、烧结9、磨削10、检验。所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，将纳米无机助熔剂在一次球磨之前加入主成分中。樟脑和硬脂酸钙优选在二次球磨过程中加入。樟脑在加入之前，更优选为在150°C至200°C加热至熔融态。在干压成型中，将预磁化后的铁氧体磁粉填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，在中心位置的模条上施以大小为50A至100A轴向电流。使模条或者凹模的内径上产生与磁环极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成磁回路，该多极磁场便可对铁氧体磁粉形成径向取向作用，即磁环在一体冲压成型的过程中，实现磁环的整体多极径向取向。采用一体冲压成型工艺通过充磁线圈设 计可实现多极磁环极数可控调节。上述制备方法没提到的工艺，均采用常规工艺。本发明整体式各向异性多极铁氧体磁环，剩磁Br彡400mT,矫顽力Heb彡245kA/m,内禀矫顽力Hcj彡250kA/m,最大磁能积(BH)max彡30kJ/m3。
图1为本发明的实施例1的整体式各向异性多极铁氧体磁环的退磁曲线具体实施例方式以下说明本发明的具体实施例但本发明并不限于这些实施例。本发明剩磁、矫顽力、内禀矫顽力、最大磁能积的测试方式参照GB/T 3217-1992永磁(硬磁)材料磁性试验方法。实施例1主成分Fe203 SrO=I 5. 5 ;以主成分的质量之和为基准，高岭土加入量
O.35% ;碳酸钙加入量0. 60%，纳米无机助熔剂1. 0%进行配料，将配得的混合物经过球磨、预烧、二次配方、二次球磨、预磁化、干压成型、烧结、磨削、检验等步骤。其中，纳米无机助熔剂是将质量比为1:1的Bi2O3粉体和Bi2O3，和相对于无机助熔剂的质量含量为3%的DL602硅烷偶联剂进行高能球磨获得，球磨速度为400rpm，球磨时间为10小时。在上述二次球磨过程中，加入1. (^七％樟脑作为粘合剂，加入O. 5wt%硬脂酸钙作为润滑剂。粘合剂樟脑经150°C加热处理，为熔融态。干压成型过程如下将该铁氧体磁粉预磁化后填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，通过在中心位置的模条上施以轴向电流，电流大小为100A，为使模条(或者凹模的内径)上产生24极的垂直磁场，该多极磁场便可对铁氧体磁粉形成径向取向作用，即获得24极整体式各向异性多极铁氧体磁环。上述制得的整体式各向异性多极铁氧体磁环的性能经测定，剩磁Br = 413mT,矫顽力 Hcb = 250. OkA/m,内禀矫顽力 Hcj = 253. 8kA/m,最大磁能积(BH)max = 33. 5kJ/m3。实施例2主成分Fe203 SrO=I 5. 7 ;以主成分的质量之和为基准，高岭土加入量
O.50% ;碳酸钙加入量0. 40%，纳米无机助熔剂5. 0%进行配料，将配得的混合物经过球磨、预烧、二次配方、二次球磨、预磁化、干压成型、烧结、磨削、检验等步骤。其中，纳米改性助熔剂是将Bi2O3和WO3粉体按2 I质量比例混合后，添加占混合粉体质量I %的Y -氨丙基三乙氧基硅烷进行高能球磨获得，球磨速度为300rpm，球磨时间为12小时。在上述二次球磨过程中，加入O. 8 丨％樟脑作为粘合剂，加入O. 7wt%硬脂酸钙作为润滑剂。粘合剂樟脑经180°C加热处理，为熔融态。干压成型过程如下将该铁氧体磁粉预磁化后填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，通过在中心位置的模条上施以轴向电流，电流大小为80A，为使模条(或者凹模的内径)上产生12极的垂直磁场，该多极磁场便可对铁氧体磁粉形成径向取向作用，即获得12极整体式各向异性多极铁氧体磁环。上述制得的整体式各向异性多极铁氧体磁环的性能经测定，剩磁Br = 40ImT,矫顽力 Hcb = 254. 5kA/m,内禀矫顽力 Hcj = 258. 2kA/m,最大磁能积(BH)max = 32. 5kJ/m3。实施例3 主成分Fe203 SrO=I 5. 6 ;以主成分的质量之和为基准，高岭土加入量
O.46%，碳酸钙加入量0. 53%，纳米无机助熔剂5. O %进行配料，将配得的混合物经过球磨、预烧、二次配方、二次球磨、预磁化、干压成型、烧结、磨削、检验等步骤。其中，纳米改性助熔剂是将Cu0、Bi203、W03粉体按1 I I质量比例混合后，添加占混合粉体质量4%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷进行高能球磨获得，球磨速度为300rpm，球磨时间为12小时。在上述二次球磨过程中，加入1. 2 七％樟脑作为粘合剂，加入O. 3wt%硬脂酸钙作为润滑剂。粘合剂樟脑经180°C加热处理，为熔融态。干压成型过程如下将该铁氧体磁粉预磁化后填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，通过在中心位置的模条上施以轴向电流，电流大小为50A，为使模条(或者凹模的内径)上产生12极的垂直磁场，该多极磁场便可对铁氧体磁粉形成径向取向作用，即获得12极整体式各向异性多极铁氧体磁环。上述制得的整体式各向异性多极铁氧体磁环的性能经测定，剩磁Br = 410mT,矫顽力 Hcb = 252. 7kA/m,内禀矫顽力 Hcj = 255. lkA/m,最大磁能积(BH)max = 33. 4kJ/m3。实施例4主成分Fe203 SrO=I 5. 6 ;以主成分的质量之和为基准，高岭土加入量
O.46%，碳酸钙加入量0. 53%，纳米无机助熔剂5. O %进行配料，将配得的混合物经过球磨、预烧、二次配方、二次球磨、预磁化、干压成型、烧结、磨削、检验等步骤。其中，纳米改性助熔剂是将Cu0、Bi203、W03粉体按1 I I质量比例混合后，添加占混合粉体质量4%的Y-氨基丙基三乙氧硅烷进行高能球磨获得，球磨速度为300rpm，球磨时间为12小时。在上述二次球磨过程中，加入1. 2 丨％樟脑作为粘合剂，加入O. 3wt%硬脂酸钙作为润滑剂。粘合剂樟脑经180°C加热处理，为熔融态。干压成型过程如下将该铁氧体磁粉预磁化后填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，通过在中心位置的模条上施以轴向电流，电流大小为50A，为使模条(或者凹模的内径)上产生12极的垂直磁场，该多极磁场便可对铁氧体磁粉形成径向取向作用，即获得12极整体式各向异性多极铁氧体磁环。 上述制得的整体式各向异性多极铁氧体磁环的性能经测定，剩磁Br = 410mT,矫顽力 Hcb = 253. lkA/m,内禀矫顽力 Hcj = 255. 4kA/m,最大磁能积(BH)max = 34. lkj/m3。
权利要求
1.一种整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于其由主成分和副成分制成； 所述主成分由质量比为1: 5. 5 1: 5. 7的Fe2O3和SrO组成； 以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括O. 35 % O. 50 %的高岭土、O.40 % O. 60 %的碳酸钙和1. 0% 5. O %的纳米无机助熔剂； 所述纳米无机助熔剂，由无机助溶剂和相对于无机助溶剂的质量用量为I 4%的偶联剂，球磨至粒径小于IOOnm所得；所述无机助溶剂为CuO、Bi2O3或WO3中的一种或两种以上任意配比的混合物。
2.如权利要求1所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于所述偶联剂为娃烧偶联剂。
3.如权利要求2所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于所述硅烷偶联剂为Y-氨丙基二乙氧基娃烧、Y _丙烯酸氧基丙基二甲氧基娃烧、3-氨基丙基二乙氧基娃烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或Y -氨基丙基三乙氧硅烷中的一种或两种以上任意配比的混合物。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分还包括O. 8 1. 2 %的樟脑，O. 3 O. 7 %的硬脂酸钙。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环，其特征在于纳米无机助熔剂的球磨速度为200 400rpm,球磨时间为8 15小时。
6.权利要求1至5中的任一项所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，包括如下步骤配料、一次球磨、预烧、二次配方、二次球磨、预磁化、干压成型、烧结，其特征在于，将纳米无机助熔剂在一次球磨之前加入主成分中。
7.如权利要求6所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，其特征在于将樟脑和硬脂酸钙在二次球磨过程中加入。
8.如权利要求了所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，其特征在于樟脑在加入之前，在150°C至200°C加热处至熔融态。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的整体式各向异性多极铁氧体磁环的制备方法，其特征在于在干压成型中，将预磁化后的铁氧体磁粉填入环状模具组，模具组以轴向将磁粉冲压成型的同时，在中心位置的模条上施以大小为50A至100A轴向电流。
全文摘要
本发明公开一种整体式各向异性多极铁氧体磁环及其制备方法，所述磁环由主成分和副成分制成；所述主成分由质量比为1∶5.5～1∶5.7的Fe2O3和SrO组成；以所有主成分的质量之和为基准，所述副成分包括0.35％～0.50％的高岭土，0.40％～0.60％的碳酸钙，1.0％～5.0％的纳米无机助熔剂。本发明整体式各向异性多极铁氧体磁环，剩磁Br≥400mT，矫顽力Hcb≥245kA/m，内禀矫顽力Hcj≥250kA/m，最大磁能积(BH)max≥30kJ/m3。
文档编号H01F41/02GK103065760SQ20111031789
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者周连明 申请人:南通万宝磁石制造有限公司