专利名称：一种径向取向磁环的取向压制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及磁环制作领域，尤其是涉及一种径向取向磁环的取向压制系统。
背景技术：
用各向异性永磁材料生产的径向取向磁环可以广泛应用于永磁电机领域。制作径向取向磁环的技术难点主要是取向成型方法。现有直接取向成型磁环技术存在取向磁场强度低的问题。目前采用的取向成型方法主要有两种一种是双极头对冲法，就是利用两个同极相对的励磁场对冲后产生向外辐射的磁场进行取向；另一种取向方法是四极聚磁法，就是采用四个极头同极向中心聚磁的方法进行取向。两种方法存在一个共同的缺点就是制作大高径比的磁环时辐射取向磁场较低。当成型毛坯的高径比大于I时，即便是在理想状态下(磁阻、漏磁、磁损等均不计)并且采用饱和磁极化强度最高的钴铁合金0 约为2. 4T)做磁芯，根据磁场连续性原则，当芯铁磁场强度达到饱和时，取向磁场仅为I. 25T，低于钕铁硼磁粉取向常用的I. 5T。在实际生产中漏磁是无法避免的，采用现有技术制作高径比为O. 5的径向取向磁环时，取向磁场强度很难达到I. 5T以上，即使是生产高径比低于O. 5的径向取向磁环，磁环的磁性能也明显低于平行取向的磁体。由于取向磁场强度低，取向度差，磁粉的磁性能无法充分发挥，造成浪费。中国专利授权公开号CN1293436A，授权
公开日2001年5月2日，公开了一种一次成型辐射取向烧结钕铁硼磁环的制作工艺，a.将秤好的粉料置入模具下模的阴模型腔内；b.由CP机程控开动液压机将上模向下模靠拢，此时上压头、上芯棒、上电磁铁同步下行，当行至上压头与阴模板接触后暂停；c.暂停后上下电磁铁、同时对磁环进行充磁并开始辐射取向；d.当充磁的磁场强度达到> I. 5T时，上压头继续下压进行双向压制，压力达到彡15兆帕时卸压；e.上，下电磁铁反向退磁(此时已完成粉体的辐射取向动作)；f.上模提升、下模退出，磁环出模；g.出模后的磁环进行烧结即成产品。该发明采用的是双极头对冲法。中国专利授权公开号CN1374665A，授权
公开日2002年10月16日，公开了一种磁环的多极聚合辐射取向成型制作方法，包括励磁线圈、主轭铁、阴模、工作区、聚磁轴芯、下芯棒、上芯棒、副轭铁、布料器、刮板、上压头、上模压头、弹簧、下模压头、调节器、销钉、下压头、浮动油缸、下压油缸，励磁线圈通过主轭铁和阴模向内聚合，穿过工作区后的同性磁场在聚磁轴芯内碰撞后分上下两路由上下芯棒、及副轭铁导回，形成一个完整的“田字型”闭合回路，励磁线圈是由恒磁线圈1#和脉冲线圈2#组成，脉冲线圈2#装在直流恒磁线圈1#的里面，具体结构及取向成型的制作方法如下a、具体结构下压头上装下模压头并相互粘合固定，下模压头的上端设有工作区，下压头的孔内的下端装下芯棒、上端装聚磁轴芯并相互粘合固定，聚磁轴芯的顶端设有凸锥体，上压头上中端设有孔装销钉，上压头的下端装上模压头并相互粘合固定并与工作区处相互对应，上芯棒的底部设有凹锥体，上芯棒装在上压头内由销钉固定在上压头上，并将上芯棒的凹锥体与聚磁芯轴的凸锥体相互对应，上压头的外端装调节器，上芯棒的上端装弹簧，上模压头与下模压头的外端装阴模并与工作区相互稳合，阴模的上端装布料器，布料器内设有刮板，阴模的外端装主轭铁，主轭铁的外端装励磁线圈，上压头与下压头的外端装有副轭铁，副轭铁的内侧中端设有孔，主轭铁的小头端插副轭铁的内侧的孔内，副轭铁的上端与上压头上的副轭铁相互固定，下端与下压头的副轭铁相互固定，b、取向成型的制作方法如下在上模压头开始压制时，上芯棒因聚磁轴芯的支撑压缩上面弹簧收缩，保证上模压头的正常下压，当磁性粉料坯在下模压头的支撑下，阴模下浮脱模，磁性粉料坯上端到达阴模上口时，已调整好的调节器刚好顶在销钉上，销钉随上压头同步上升，保证成型好的坯料不套入上芯棒中，在工作区内添入各向异性磁性材料粉末后，励磁线圈励磁取向，通过压机压制成型，在阴模下浮脱模前，上压头微微抬起(0-0. 5毫米)，以释放磁粉受压后内存的弹性能，在磁性粉料坯脱模的整个过程中，上模压头始终扶持着磁性粉料坯，保证成型好的磁性粉料坯脱模的完好率。阴模下浮脱模，完成对各向异性磁性材料的辐射取向成型。该发明是采用四个极头同极向中心聚磁的方法进行取向。
发明内容本实用新型是为了克服现有技术中漏磁较大、取向磁场强度低，无法充分发挥磁粉磁性能的不足，提供了一种首先取向成型径向取向磁瓦；然后将多个径向取向磁瓦拼成磁环的径向取向磁环的取向压制系统。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种径向取向磁环的取向压制系统，所述取向压制系统设于压机的支架上，所述压机包括第一上压头、第二上压头、第一下压头、第二下压头和控制器；所述取向压制系统包括径向取向磁瓦取向压制装置和磁瓦拼接装置；所述径向取向磁瓦取向压制装置包括设于压机的支架上的矩形第一阴模和2个磁极；所述第一阴模包括设于阴模中部的左导磁块、右导磁块，设于左、右导磁块的前侧面上的前不导磁金属块和设于左、右导磁块的后侧面上的后不导磁金属块，两块不导磁金属块为对称结构；所述磁极包括励磁线圈和设于励磁线圈内的圆形轭铁，轭铁的内端面和励磁线圈的内端面分别与第一阴模的左、右侧面相接触，轭铁的外端面与励磁线圈的外端面相齐平；所述第一阴模中部设有横截面为扇环形的空腔，所述空腔的内环壁和外环壁分别面向2个励磁线圈；所述压机的第一下压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一下冲头；所述压机的第一上压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一上冲头；控制器分别与第一上压头、第一下压头和2个励磁线圈相连接；所述磁瓦拼接装置包括设于压机的支架上的圆筒形第二阴模，第二阴模内设有圆柱形芯铁，芯铁上端与第二阴模的上端面相齐平；所述压机的第二上压头、第二下压头上分别设有可伸入第二阴模内并相对于第二阴模和芯铁上下移动的第二上冲头和第二下冲头，第二上、第二下冲头均为圆筒形；所述第二上冲头、第二下冲头、芯铁和第二阴模构成磁环模腔，控制器分别与第二上压头、第二下压头和第二阴模相连接。本实用新型与普通的制作径向取向磁环的方法不同的是，采取两步法制作磁环。[0014]第一步采用二极径向取向方式压制磁瓦，由于磁瓦的弧度比较小；取向成型方式与生产平行取向磁体类似，漏磁很低，取向磁场强度可以达到1.8T以上，磁性能与生产平行取向磁体的磁性能相近。第二步将多个磁瓦拼接成磁环。该方法生产径向取向磁环可以不受磁环规格的限制，同时施加压力进一步提高磁体密度，可以获得与平行取向磁体性能相近的高性能径向取向磁环。拼接磁瓦所用的磁瓦数量通常为4个以上且为2的整数倍。第一上压头、第二上压头、第一下压头、第二下压头分别在控制器的控制下在磁粉及磁瓦上提供预定的压力。励磁线圈用于产生磁瓦取向成型的磁场。径向取向磁瓦取向压制装置和磁瓦拼接装置分别设于压机支架的不同位置，当需要二者配合操作时，控制器使二者相关部位对准。前、后不导磁金属块可以采用无磁钢材料、碳化钨材料或者铝合金等不导磁金属材料。·作为优选，所述空腔由左导磁块、右导磁块、前不导磁金属块和后不导磁金属块之间的空隙构成；所述左导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接，所述右导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接。作为优选，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述右导磁块的前后端面之间的间距大于左导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左、右导磁块相对端的中部和前、后不导磁金属块围成的空间构成。 本结构的空腔用于压制全径向取向磁瓦，从而进一步拼接成全径向的磁环。作为上述方案的替代方案，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述左导磁块的前后端面之间的间距大于右导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左导磁块右端中部、右导磁块的左端和前、后不导磁金属块围成的空间构成。本结构的空腔用于压制径向取向磁瓦，从而进一步拼接成多极磁环，该磁环主要用于电机内转子。磁瓦拼接装置的模腔内的磁瓦的个数与磁环极数相同。作为上述方案的替代方案，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述右导磁块的前后端面之间的间距大于左导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左导磁块右端、右导磁块的左端中部和前、后不导磁金属块围成的空间构成。本结构的空腔用于压制径向取向磁瓦，从而进一步拼接成多极磁环，该磁环主要用于电机外转子。磁瓦拼接装置的模腔内的磁瓦的个数与磁环极数相同。作为优选，空腔的横截面的圆心角为45度、60度或90度。空腔的横截面的圆心角为45度、60度或90度时，更容易获得较高的取向磁场强度，4、6或8只磁瓦拼接I只磁环，
生产效率较高。作为优选，第一上冲头、第一下冲头与第一阴模间设有O. 02毫米至O. 5毫米的间隙；第二上冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有O. 02毫米至O. 5毫米的间隙；第二下冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有O. 02晕米至O. 5晕米的间隙。一种径向取向磁环的制作方法，包括如下步骤(I)根据磁环的极数和规格确定磁瓦的规格，根据磁瓦的规格确定径向取向磁瓦取向压制装置的第一阴模及第一上冲头、第一下冲头的尺寸，将选定的第一阴模与2个励磁线圈、圆形轭铁进行组装并将第一阴模固定到压机的机架上；[0030]在控制器里预设取向成型时需要加在第一上、第一下压头上的压カ及需要保压的时间；在控制器里预设磁瓦拼接时需要加在第二上、第二下压头上的压カ及需要保压的时间；在控制器里预设磁环模腔旋转的角度；(2)根据磁瓦的规格确定ー只磁环所需使用的磁瓦的个数，以及磁瓦拼接装置的尺寸，将选定的磁瓦拼接装置安装到压机的机架上；一般磁瓦的圆心角的角度在20°至180°之间，磁瓦的圆心角的角度过大不利于获得磁场强度高且均匀的取向磁场，磁瓦的圆心角的角度过小会造成拼接磁环所用磁瓦数量增多，影响生产效率。(3)控制器控制第一下压头带动第一下冲头上行至第一阴模下部并保持稳定；(4)用工具将磁粉放入第一阴模、第一下冲头形成的磁瓦模腔内；第一上压头带动第一上冲头下行，磁瓦模腔闭合；
·[0035](5)控制器控制2个励磁线圈接通电源，控制器控制在第一上压头、第一下压头上加预设的压力，并且保压预定的时间，磁粉被取向压制形成一个磁瓦；(6)控制器控制2个励磁线圈断开电源，控制器控制磁瓦拼接装置从初始位置移动至第一阴模的下部，并且磁环模腔与磁瓦模腔对准；(7)第一上、下压头同时下行将磁瓦推入磁环模腔内；(8)控制器控制磁瓦拼接装置从第一阴模的下部移至初始位置，重复上述(3)至
(5)的操作过程；(9)控制器控制2个励磁线圈断开电源，控制器控制磁瓦拼接装置从初始位置移动至第一阴模的下部，并且磁环模腔与磁瓦模腔对准，然后磁环模腔按照预设的角度旋转，第一上、下压头下行将磁瓦推入磁环模腔内；(10)重复上述(8)至(9)的操作过程；(11)当磁环模腔内排满预定个数的磁瓦后，控制器使磁瓦拼接装置的第二阴模移至初始位置，控制器通过第二上压头、第二下压头施加预定的压力，并保压预定的时间；(12)控制器使第二上、第二下压头同时上行，第二下冲头将拼接好的磁环顶出第ニ阴模，完成ー只径向取向磁环的成型。磁瓦取向压制时，控制器控制在第一上、第一下压头上加3至10兆帕的压力，保压时间为I至5秒。磁瓦拼接时，控制器控制在第二上、第二下压头上加5至15兆帕的压力，保压时间为3至10秒。磁瓦的压カ的作用下拼接成为一体。因此，本实用新型具有如下有益效果(I)不受径向取向磁环规格限制，可以压制任意规格的径向取向磁环而且取向磁场强度保持在1.8T以上；(2)可以充分发挥磁粉的磁性能，所制作的径向取向磁环与平行取向磁体磁性能相近；(3)可以实现全径向取向磁环和多极磁环的制作。
图I是本实用新型的径向取向磁瓦取向压制装置的一种结构示意图；图2是本实用新型的第一阴模的第一种结构示意图；图3是本实用新型的第一阴模的第二种结构示意图；[0050]图4是本实用新型的第一阴模的第三种结构示意图；图5是本实用新型的磁瓦拼接装置的一种结构示意图；图6是本实用新型的原理框图；图7是本实用新型的实施例2制成的多极磁环与比较例3、比较例4制成的全径向取向磁环经过4极充磁后磁环外周面切向方向磁通密度对比图。图中第一上压头I、第二上压头2、第一下压头3、第二下压头4、控制器5、径向取向磁瓦取向压制装置6、磁瓦拼接装置7、第一阴模8、左导磁块9、右导磁块10、前不导磁金属块11、后不导磁金属块12、励磁线圈13、轭铁14、空腔15、第一下冲头16、第一上冲头17、第二阴模18、芯铁19、第二上冲头20、第二下冲头21、磁瓦22。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进ー步的描述。实施例I :制作高40毫米内径20毫米的全径向取向磁环，用于4极充磁。如图I、图6所示的实施例是ー种径向取向磁环的取向压制系统，所述取向压制系统设于压机的支架上，所述压机包括第一上压头I、第二上压头2、第一下压头3、第二下压头4和控制器5 ;所述取向压制系统包括径向取向磁瓦取向压制装置6和磁瓦拼接装置7 ；径向取向磁瓦取向压制装置包括设于压机的支架上的矩形第一阴模8和2个磁极；第一明模包括设于阴模中部的左导磁块9、右导磁块10，设于左、右导磁块的前侧面上的前不导磁金属块11和设于左、右导磁块的后侧面上的后不导磁金属块12，两块不导磁金属块为对称结构；磁极包括励磁线圈13和设于励磁线圈内的圆形轭铁14，轭铁的内端面和励磁线圈的内端面分别与第一阴模的左、右侧面相接触，轭铁的外端面与励磁线圈的外端面相齐平；第一阴模中部设有横截面为扇环形的空腔15，空腔的内环壁和外环壁分别面向2个励磁线圈；压机的第一下压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一下冲头16 ;压机的第一上压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一上冲头17 ;控制器分别与第一上压头、第一下压头和2个励磁线圈相连接；如图5所示，磁瓦拼接装置包括设于压机的支架上的圆筒形第二阴模18，第二阴模内设有圆柱形芯铁19，芯铁上端与第二阴模的上端面相齐平；压机的第二上压头、第二下压头上分別设有可伸入第二阴模内并相对于第二阴模和芯铁上下移动的第二上冲头20和第二下冲头21，第二上、第二下冲头均为圆筒形；第二上冲头、第二下冲头、芯铁和第二阴模构成磁环模腔，控制器分别与第二上压头、第二下压头和第二阴模相连接。如图2所示，空腔由左导磁块、右导磁块、前不导磁金属块和后不导磁金属块之间的空隙构成；左导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接，右导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接。左、右导磁块呈矩形块状；右导磁块的前后端面之间的间距大于左导磁块的前后端面之间的间距，空腔由左、右导磁块相对端的中部和前、后不导磁金属块围成的空间构成。第一上冲头、第一下冲头与第一阴模间设有0. 5毫米的间隙；第二上冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有0. 5毫米的间隙；第二下冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有0. 5毫米的间隙。径向取向磁瓦取向压制装置和磁瓦拼接装置的初始位置为分别设于压机支架上的不同位置。一种径向取向磁环的制作方法，包括如下步骤步骤100，首先确定ー只磁环所需使用的磁瓦的个数为4个。空腔的内径为20毫 米，空腔的横截面的圆心角为90°。将选定的第一阴模、与第一阴模对应的第一上、下冲头与2个励磁线圈、圆形轭铁进行组装并将第一阴模固定到压机的机架上；在控制器里预设取向成型时加在第一上、第一下压头上的压カ为5兆帕，保压时间为3秒；在控制器里预设磁瓦拼接时需要加在第二上、第二下压头上的压カ为8兆帕，保压时间为8秒；在控制器里预设第二阴模每次顺时针旋转90度；磁瓦拼接装置的模腔尺寸与磁环相同，将选定的磁瓦拼接装置安装到压机的机架上；步骤201，控制器控制第一下压头带动第一下冲头上行至第一阴模下部并保持稳定;用工具将磁粉放入第一阴模、第一下冲头形成的磁瓦模腔内；第一上压头带动第一上冲头下行，磁瓦模腔闭合；控制器控制2个励磁线圈接通电源，控制器控制在第一上压头、第一下压头上加5兆帕的压力，并且保压3秒，磁粉被取向压制形成一个磁瓦22 ；步骤202，控制器控制2个励磁线圈断开电源，控制器控制磁瓦拼接装置从初始位置移动至第一阴模的下部，并且磁环模腔与磁瓦模腔对准；第一上、下压头同时下行将磁瓦推入磁环模腔内；控制器控制磁瓦拼接装置从第一阴模的下部移至初始位置，重复步骤201的操作过程；步骤300，控制器控制2个励磁线圈断开电源，控制器控制磁瓦拼接装置从初始位置移动至第一阴模的下部，并且磁环模腔与磁瓦模腔对准，然后磁环模腔按照预设的角度旋转，第一上、下压头下行将磁瓦推入磁环模腔内；重复步骤201、步骤300的操作过程；步骤400，当磁环模腔内排满4个磁瓦后，控制器使磁瓦拼接装置移动至初始位置，控制器通过第二上压头、第二下压头施加8兆帕的压力，并保压8秒；步骤500，控制器使第二上、第二下压头同时上行，第二下冲头将拼接好的磁环顶出第二阴模，完成ー只径向取向磁环的成型。比较例I :采用ニ极对冲一次取向成型的技术方案制作高40毫米内径20毫米的径向取向磁环毛坯。比较例2 采用四极聚磁一次取向成型的技术方案制作高40毫米内径20毫米的径向取向磁环毛坯。表I性能对比列表
权利要求1.一种径向取向磁环的取向压制系统，所述取向压制系统设于压机的支架上，所述压机包括第一上压头(I)、第二上压头(2)、第一下压头(3)、第二下压头(4)和控制器(5);其特征是，所述取向压制系统包括径向取向磁瓦取向压制装置(6)和磁瓦拼接装置(7);所述径向取向磁瓦取向压制装置包括设于压机的支架上的矩形第一阴模(8)和2个磁极；所述第一阴模包括设于阴模中部的左导磁块(9)、右导磁块(10)、设于左、右导磁块的前侧面上的前不导磁金属块(11)和设于左、右导磁块的后侧面上的后不导磁金属块(12)，两块不导磁金属块为对称结构； 所述磁极包括励磁线圈(13)和设于励磁线圈内的圆形轭铁(14)，轭铁的内端面和励磁线圈的内端面分别与第一阴模的左、右侧面相接触，轭铁的外端面与励磁线圈的外端面相齐平；所述第一阴模中部设有横截面为扇环形的空腔(15)，所述空腔的内环壁和外环壁分别面向2个励磁线圈； 所述压机的第一下压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一下冲头(16);所述压机的第一上压头上设有可伸入空腔内并相对于第一阴模上下移动的横截面为扇环形的第一上冲头(17);控制器分别与第一上压头、第一下压头和2个励磁线圈相连接； 所述磁瓦拼接装置包括设于压机的支架上的圆筒形第二阴模(18)，第二阴模内设有圆柱形芯铁(19)，芯铁上端与第二阴模的上端面相齐平；所述压机的第二上压头、第二下压头上分别设有可伸入第二阴模内并相对于第二阴模和芯铁上下移动的第二上冲头(20)和第二下冲头(21)，第二上、第二下冲头均为圆筒形；所述第二上冲头、第二下冲头、芯铁和第 二阴模构成磁环模腔，控制器分别与第二上压头、第二下压头和第二阴模相连接。
2.根据权利要求I所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，所述空腔由左导磁块、右导磁块、前不导磁金属块和后不导磁金属块之间的空隙构成；所述左导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接，所述右导磁块分别与前、后不导磁金属块相卡接。
3.根据权利要求2所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述右导磁块的前后端面之间的间距大于左导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左、右导磁块相对端的中部和前、后不导磁金属块围成的空间构成。
4.根据权利要求2所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述左导磁块的前后端面之间的间距大于右导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左导磁块右端中部、右导磁块的左端和前、后不导磁金属块围成的空间构成。
5.根据权利要求2所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，所述左、右导磁块呈矩形块状；所述右导磁块的前后端面之间的间距大于左导磁块的前后端面之间的间距，所述空腔由左导磁块右端、右导磁块的左端中部和前、后不导磁金属块围成的空间构成。
6.根据权利要求I或2或3或4或5所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，空腔的横截面的圆心角为45度、60度或90度。
7.根据权利要求I或2或3或4或5所述的一种径向取向磁环的取向压制系统，其特征是，第一上冲头、第一下冲头与第一阴模间设有0. 02毫米至0.5毫米的间隙；第二上冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有0. 02晕米至0. 5晕米的间隙；第二下冲头与第二阴模和芯铁之间分别设有0. 02毫米至0. 5毫 米的间隙。
专利摘要本实用新型公开了一种径向取向磁环的取向压制系统，所述取向压制系统设于压机的支架上，所述压机包括第一上压头、第二上压头、第一下压头、第二下压头和控制器；取向压制系统包括径向取向磁瓦取向压制装置和磁瓦拼接装置；径向取向磁瓦取向压制装置包括设于压机的支架上的矩形第一阴模和2个磁极。本实用新型具有不受径向取向磁环规格限制，可以压制任意规格的径向取向磁环而且取向磁场强度保持在1.8T以上；可以充分发挥磁粉的磁性能，所制作的径向取向磁环与平行取向磁体磁性能相近；可以实现全径向取向磁环和多极磁环的制作的特点。
文档编号B22F3/03GK202771952SQ20122049301
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者郝忠彬 申请人:横店集团东磁股份有限公司