专利名称：一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法及其压制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法及其压制设备，特别是一种 辐射取向稀土永磁磁环或多极稀土永磁磁环的制备方法及其压制设备。在本说明书中，术语“辐射取向磁环”是指磁化方向沿着环的径向呈辐射状，在磁 环内外两侧分别形成N极和S极；术语“辐向多极环”是对辐向取向环进行特殊的脉冲处理，使磁环的内外两侧形成 N极和S极的多对极。
背景技术：
在制备辐射取向磁环和多极磁环的现有技术中，一般都利用磁极同性相斥原理在 成型压机模具内腔内形成辐射磁场，以对磁环进行取向，从而制备辐射取向磁环和多极磁 环。然而，这种方法辐射取向磁场强度较小，磁环取向度不理想，最终影响了磁环的磁 性能。解决的方法有提高取向磁场和改变模具结构等，如中国专利No.1中采 取了多极充磁的方式，其特点是可以得到较强的取向场。而为了改善磁环的磁性能以及磁 环烧结后的形状，中国专利No. ZL02107300. 7和No. ZL03107412. X公开了采用分批次喂料 的方式以及采用八边形作为模具阴模的内壁和芯棒的形状以防止磁体转动的方法。但这些 方法既费时又费钱，并且辐射取向磁环在烧结的过程中易于开裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法及其压制设备，它 可以在不改变模具结构的前提下进一步提高磁环的取向度，从而达到提高磁环磁性能的目 的，同时可以有效地解决烧结过程中磁环由于内应力而造成的收缩不均勻进而导致的烧结 开裂问题，可显著提高磁环的烧结成品率。为此，根据本发明的一个方面，提供了一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法， 包括制备合金铸锭、合金铸锭破碎、辐射取向磁场下压制、磁环烧结、后续机加工操作步骤， 其特征在于，在辐射取向磁场下压制步骤之前还设有粉末预取向步骤，先将粉末充填到成 型压机的模具腔内，然后再对粉末进行预取向操作。优选地，在磁环烧结步骤之前，还设有毛坯预处理步骤，毛坯磁环在保护气氛下进 行预处理操作。优选地，轭铁沿圆周方向分为四个可移动的轭铁部分，沿长度、宽度方向组各包括 两个可移动的轭铁部分，预取向时，移动长度、宽度组中的其中一组，另外一组保持固定；在 辐射取向磁场压制时，四个可移动的轭铁部分闭合组成一个完整的圆环，形成完整的磁场 回路。根据本发明的另外一个方面，提供了一种制备辐射取向磁环或多极磁环的压制设 备，包括阳模、阴模、和模具铁芯，其特征在于轭铁沿圆周方向分为四个可移动的轭铁部分，沿长度、宽度方向组各包括两个可移动的轭铁部分；该压制设备包括与沿长度、宽度方 向组的两对可移动的轭铁部分相对应的两对励磁线圈和两组轭铁行进腔。粉末预取向可以在外部设备如充磁机上完成，但是粉末的流动性变差，充填到模 腔中的困难加大，并且粉末暴露在空气中的时间变长，导致性能下降；并且预取向方向单 一。因此，本发明的方法预取向有着明显的优势，粉末充填后再预取向，既改善了流动性又 防氧化，并且预取向可以沿长度A-A、宽度B-B、和高度C-C多个方向。根据本发明，由于通过改进压制设备，将两对轭铁改为可移动部件，通过轭铁的移 动对粉末进行磁场下的预取向，它可以在不改变模具结构的前提下进一步提高磁环的取向 度，并使垂直方向表磁均勻性大幅提高，从而达到提高磁环磁性能的目的。同时，由于采用了毛坯预处理工艺，通过这种改进，使压制过程产生在磁环内壁上 的内应力得到了有效的释放，避免了烧结过程中的收缩不均勻，从而减少了磁环在烧结过 程开裂现象的出现，使得磁环烧结后的成品率显著提高。
图1是根据本发明的电磁铁结构的正面部分剖视图；以及图2是在图1中沿I-I方向的剖视图。
具体实施例方式根据本发明，辐射取向磁环和多极磁环的制备方法包括(1)制备合金铸锭将原料在真空或惰性气体中进行常规熔炼成合金铸锭；(2)合金铸锭破碎将合金铸锭在惰性气氛中进行粗破碎和氢破碎，得到粒径为 数百微米的粉末；在氢破碎后的粉末中添加0. 01 的防氧化剂混合2小时；使用气 流磨在氮气环境下将氢破碎后的粗粉末微粉碎，得到平均粒径細左右且粒度分布均勻的 合金粉末；(3)粉末预取向将粉末充填到成型压机的模具腔内、对粉末进行预取向操作；将 轭铁改为沿圆周方向的四个可移动件，预取向时分别进行移动，而在辐射取向磁场压制时， 它们闭合组成一个完整的圆环，形成完整的磁场回路。(4)辐射取向磁场下压制成型然后，进行辐射取向磁场的取向压制动作、退磁脱 模取出、然后进行200MPa等静压操作；(5)毛坯预处理毛坯磁环在保护气氛下进行预处理操作；(6)磁环烧结在惰性气氛或真空状态下烧结、时效热处理得到辐射取向磁环；然 后，(7)进行后续的机加工操作。下面将参照附图详细说明本发明的具体实施方式
。在图1和图2中，附图标记1表示上盖板；附图标记2表示侧支撑；附图标记3表 示励磁线圈；附图标记4表示轭铁；附图标记5表示阴模；附图标记6表示侧板；附图标记 7表示档板；附图标记8表示脉冲线圈；附图标记9表示底座；附图标记10表示气缸；附图 标记11表示磁粉；附图标记12表示模芯；附图标记13表示阳模。在图1中，脉冲线圈8是为了对辐射取向环的高度方向C-C进行预充磁而设置的，在别的压机上没有这样的设计。增加了脉冲线圈8不但有助于在高度方向上对辐射取向环 进行预充磁，并且显著改善了辐射取向环的高度方向上的表磁均勻性，这样能够有助于压 制高度更大的辐射取向环产品。在附图2中，轭铁4是气缸10控制活动的，在进行辐射取向前，可以将轭铁4沿 A-A、或B-B方向分别拉开，对粉末进行预充磁以提高产品的最终磁能积水平，这样的设计 在以前的辐射取向环压机上是不存在的。实施例1装粉时，长度A-A方向的两个轭铁4和宽度B-B方向的两个轭铁4组成一个完整 圆环，装粉完毕后，上压头下降和铁芯闭合。将两个轭铁4沿A-A方向移动50 150mm，然 后，励磁线圈:3B产生一个极性相同的沿B-B方向的磁场，对粉末进行第一次预取向，模腔内 磁场大小为0. 8 2. 0T，取向完毕后，将长度A-A方向的两个轭铁4推回至原位置；然后， 将两个宽度B-B方向的轭铁4沿B-B方向移动50 150mm，励磁线圈3A产生一个极性相同 磁场，方向沿A-A方向，模腔内磁场大小0. 8 2. OT，取向完毕后，将宽度B-B方向的轭铁4 推回至原位置，预取向结束。预取向完毕后进入下一个工序，辐射取向磁场取向压制。为了解决磁环烧结过程中的开裂问题，在辐射取向磁环压制成型并且等静压后， 在保护性气体气氛下(如惰性气体Ar2或者队)或真空状态下对磁环的内壁进行整体磨削 处理，内径磨削掉0. 1 Imm后，再进行烧结时效热处理。实施例2装粉时，长度A-A方向的两个轭铁4和宽度B-B方向的两个轭铁4组成一个完整 圆环，装粉完毕后，上压头下降和铁芯闭合。将脉冲磁场沿C-C方向(即高度方向)进行脉 冲预充磁，然后，在辐射取向磁场下压制磁环。为了解决磁环烧结过程中的开裂问题，在辐射取向磁环压制成型并且等静压后， 在保护性气体气氛下(如惰性气体Ar2或者队)或真空状态下对磁环的内壁进行整体磨削 处理，内径磨削掉0. 1 Imm后，再进行烧结时效热处理。本发明还提供了一种制备辐射取向磁环和多极磁环的压制设备，该压制设备包 括阳模13、阴模5、模具铁芯12，其特征在于两对轭铁4-4，4-4，两对励磁线圈3A-3A和 3B-3B,和轭铁行进腔14A-14A，14B-14B (未示出)，所述两对轭铁4可以在轭铁行进腔14中 前后移动。根据本发明，在辐射取向之前对粉末增加了预取向操作和在烧结前对毛坯的预处 理。将轭铁4改为可移动件，预取向时分别进行移动，而在辐射取向磁场压制时，它们闭合 组成一个完整的圆环，形成完整的磁场回路。通过增加预取向后，改善了粉末的取向度，提 高了辐射取向磁环的磁性能。使用本发明的方法和设备可以有效改善辐射取向磁环的取向 度，显著提高辐射取向环的磁能积3 5MG0e，并使辐射磁环垂直方向(轴向)表磁均勻性 大幅提高，由15%提高到10%，甚至由15%提高到5%左右。通过对毛坯的预处理，使压制过程产生在磁环内壁上的内应力得到了有效地释 放，避免了烧结过程中的收缩不均勻，从而减少了辐射取向磁环在烧结过程开裂现象的出 现，使得辐射取向磁环烧结后的成品率提高了 20%。实施例的对比效果
权利要求
1.一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，包括制备合金铸锭、合金铸锭破碎、辐射 取向磁场下压制、磁环烧结、后续机加工操作步骤，其特征在于，在辐射取向磁场下压制步骤之前，还设有粉末预取向步骤，先将粉末充填到成型压机 的模具腔内，然后再对粉末进行预取向操作。
2.如权利要求1所述的辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，其特征在于，在磁环烧 结步骤之前，还设有毛坯预处理步骤，毛坯磁环在保护气氛下进行预处理操作。
3.如权利要求1所述的辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，其特征在于，轭铁沿圆 周方向分为四个可移动的轭铁部分，沿长度、宽度方向组各包括两个可移动的轭铁部分，预 取向时，移动长度、宽度组中的其中一组，另外一组保持固定；在辐射取向磁场压制时，四个 可移动的轭铁部分闭合组成一个完整的圆环，形成完整的磁场回路。
4.如权利要求3所述的辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，其特征在于，在粉末预 取向过程中，移动长度、宽度组中的其中一组的距离为50 150mm，取向完毕后回到初始位 置，励磁线圈在模腔内产生的磁场大小0. 8 2. 0T。
5.如权利要求1所述的辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，其特征在于，在粉末预 取向过程中，励磁线圈产生一个沿高度方向的脉冲磁场，模具腔内磁场大小0. 8 2. 0T，对 模具腔内粉末进行脉冲预充磁。
6.如权利要求2所述的辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，其特征在于，在毛坯预 处理过程中，保护性气体为Ar2或者N2，对毛坯磁环的内壁进行整体磨削处理，使内径磨削 掉 0. 1 Imm0
7.一种制备辐射取向磁环或多极磁环的压制设备，包括阳模、阴模、和模具铁芯，其特 征在于轭铁沿圆周方向分为四个可移动的轭铁部分，沿长度、宽度方向组各包括两个可移动 的轭铁部分；以及该压制设备包括与沿长度、宽度方向组的两对可移动的轭铁部分相对应的两对励磁线 圈和和两组轭铁行进腔。
全文摘要
一种辐射取向磁环或多极磁环的制备方法，包括制备合金铸锭、合金铸锭破碎、辐射取向磁场下压制、磁环烧结、后续机加工操作步骤，其特征在于，在辐射取向磁场下压制步骤之前还设有粉末预取向步骤，先将粉末充填到成型压机的模具腔内，然后再对粉末进行预取向操作。在磁环烧结步骤之前，还设有毛坯预处理步骤，毛坯磁环在保护气氛下进行预处理操作。本发明可以在不改变模具结构的前提下进一步提高磁环的取向度，从而达到提高磁环磁性能的目的，同时可以有效地解决烧结过程中磁环由于内应力而造成的收缩不均匀进而导致的烧结开裂问题，可显著提高磁环的烧结成品率。
文档编号H01F1/08GK102087917SQ200910241438
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者李正, 王浩颉, 王湛, 胡伯平, 钮萼, 陈国安, 饶晓雷 申请人:北京中科三环高技术股份有限公司