一种磁体组件及其制备方法与流程

本发明属于稀土磁体
技术领域：
，尤其涉及一种磁体组件及其制备方法。
背景技术：
：钕铁硼永磁体广泛应用于工业电机、汽车电机和风力发电、发电机等多个领域。而对于高速运行的永磁电机，转子磁体损耗已成为影响其可靠运行的一个关键因素，在高速旋转时，磁体产生的涡流损耗使转子温度升高，会导致永磁体退磁。为了减少磁钢涡流损耗，将多片永磁钕铁硼磁钢粘接在一起，以此来降低磁钢的涡流损耗。钕铁硼永磁体一般会通过将钕铁硼永磁体按一定顺序用胶固定，在工装的保证下，将钕铁硼永磁体粘到磁路设计的位置。传统粘接磁钢的方法一般为将玻璃珠加入粘接剂中进行混合，然后涂抹钕铁硼磁钢上面，放入工装夹具中挤压，然后烘烤。使用该方法的缺点是加入玻璃珠降低了粘接剂的粘接特性，并且玻璃珠并不是尺寸统一的，粘接剂之间胶层很难保证均匀一致，并且胶缝通常会很大，在磁钢挤压过程中一些玻璃珠可能出现偏移，或压碎，很难保证胶缝之间的绝缘性，成功率很低。为了克服上述技术问题，现有技术中为了保证粘接层厚度均匀采用两步固化的方法，先在单个磁体表面涂敷一层绝缘胶经过高温固化后，再对已经涂敷绝缘层的两个单片磁体叠加压紧经过二次高温在一定压力下压制粘结在一起，从而保证磁体厚度一致及其绝缘性。在其粘接层内不含有填充物，胶体粘度小速度快，不易控制出胶量。而且其实际操作中，进行大批量生产步骤多，时间长，成本高。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提出磁体组件及其制备方法，在粘接胶中加入不规则形状矿物质粒子，使得粘接胶粘度变大，从而保证磁体组件各粘接层的厚度更均匀，磁片粘接的更牢靠。本发明的目的之一是提供一种磁体组件，其由多个磁片叠加粘接形成，所述磁片为稀土永磁材料，所述磁片之间有粘接层，所述粘接层包含环氧树脂胶和不规则形状的粒子，所述不规则形状的粒子均匀分布在所述环氧树脂胶中；所述粘接层的厚度为80～200μm。作为本发明优选的方案，所述粘接层的厚度为100～150μm。在本发明的一些实施例中，所述不规则形状的粒子为矿物质粒子。所述矿物质粒子优选为石英、石灰石或滑石粉中的一种或几种。进一步的，所述不规则形状的粒子的粒径d50为10～20μm。优选的，所述粘接层的横截面中，所述不规则形状的粒子的面积占所述横截面面积的百分比为10～35％。更进一步的，所述粘接层中，不规则形状的矿物质粒子的质量为所述环氧树脂胶质量的3～10％。本发明的另一目的是提供一种制备上述磁体组件的方法，包括以下步骤：a、将环氧树脂胶和不规则形状的粒子混合均匀，获得粘接胶；b、将所述粘接胶通过点胶机喷涂到磁片的上表面；c、将涂胶后的磁片依次叠加，最后一个磁片不进行涂胶，直接放置在上一个磁片的涂胶表面上，达到磁体组件所需的磁片数量，获得叠加磁片组；d、将所述叠加磁片组送入夹具，对所述叠加磁片组加压；e、将加压后的叠加磁片组进行烘烤，使所述磁片表面的粘接胶固化，形成粘接层，获得所述磁体组件。本发明的方法还包括步骤：对所述磁体组件进行切割，获得目标尺寸的磁体组件。本发明的磁体组件及其制备方法，在粘接胶中加入不规则形状的粒子，改变胶体的流动性，提高其粘度，使得粘接胶在一定压力下不易变形，从而保证固化后各个粘接层的厚度均匀；不规则形状的粒子保证了粘接层的绝缘性；含不规则形状的粒子的粘接层，使得磁片的粘接更牢靠；粘度高的粘接胶更有利于对点胶机出胶量的控制。附图说明图1是本发明实施例的磁体组件图。图2a和图2b是本发明实施例1中单个磁体组件第一层粘接层的检测图及其ipp软件处理图形。图3a和图3b是本发明实施例1中单个磁体组件第二层粘接层的检测图及其ipp软件处理图形。图4a和图4b是本发明实施例1中单个磁体组件第三层粘接层的检测图及其ipp软件处理图形。图5a-图8b是本发明实施例1中随机挑选组件测量粘接层的检测图及其ipp软件处理图形。图9是ipp软件测量不规则的粒子的示意。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。如图1所示，本发明实施例提供一种磁体组件，其由多个磁片1叠加粘接形成，磁片1由稀土永磁材料制备而成，多个磁片1通过粘接层2粘接。粘接层包含环氧树脂胶和不规则形状的粒子，不规则形状的粒子均匀分布在环氧树脂胶中。环氧树脂胶由环氧树脂、分散剂和固化剂等组成，优选高温热固化型环氧树脂胶。粘接层对磁体组件的性能有很大影响，在实际使用中，例如在高速电机中，对磁体组件中粘接层的结合力要求较高。粘接层的厚度太薄，影响粘接层的结合力，同时也影响粘接层的绝缘性；粘接层的厚度太厚，对磁体组件的磁通值有影响。本实施例的磁体组件的粘接层厚度控制在80～200μm，最佳值为100～150μm。此粘接层的厚度，既能保证粘接层的绝缘性，又能保证磁体组件的其他性能。在环氧树脂胶中加入不规则形状的粒子形成的粘接胶，相比加入玻璃珠或不含有粒子的胶体，其在压力作用下的流动性差，且具有一定强度，保证不会在压力下变形破碎，因此保证了在一定位置范围内，一定压力下的粘接胶不易变形，从而保证磁体组件多个粘接层2的厚度更均匀，有利于提高磁体组件的性能。在自动化生产中，粘接胶由点胶机喷涂到磁片1的表面，点胶机的出胶量自动控制，这就需要粘接胶有移动流动性的同时保持一定的粘度。在对涂胶后的磁片施加压紧力时，需挤出粘接胶部分的空气，以保证粘接层的质量。在环氧树脂胶中加入不规则形状的粒子，可满足胶体流动性和粘度的要求。在对叠加后的磁片组进行烘烤时，粘接胶高温固化，在粘接胶加入不规则形状的粒子，可保证粘接层厚度不会随温度升高而变小。胶体粘度过大，使得胶体不易从点胶机中挤出。粘度过小，则对于采用自动点胶机涂胶和压紧装置制备的磁体组件的厚度均匀和绝缘性、粘接强度不利。自动点胶需要控制胶筒出口挤出的胶量稳定，而且要涂敷后在一定时间内保持涂胶的形状。磁片涂胶过程从第一片到最后一片叠放完毕，需要一个过程和时间。胶体粘度过小，会造成第一片涂敷胶体后在后续的磁片叠放过程中会由于重量的增加使得胶层厚度和涂胶图形变化较大。第一片和第二片磁体之间胶层厚度与最后一片磁体与相邻磁体之间胶层厚度在压紧过程前差别变化大，不利于压紧后磁片间粘接层厚度均匀一致。叠放的磁片在压紧过程中胶体沿各个方向运动需要均匀铺展至整个磁片表面，可对涂胶图形进行设计，使得压紧时胶体运动过程将磁片间的气泡能够完全排出，不会在压紧后的组件磁片间产生气孔，进而影响在高温烘烤后形成的磁体组件产品的绝缘性和粘接强度。粘度较低，不利于在涂胶过程中涂胶图形的保持，在压紧过程中可能造成气泡产生。因此，加入不规则的粒子的粘接胶体粘度保证了自动化生产组件的一致性和稳定性。在本发明实施例中，不规则形状的粒子优选矿物质粒子，采用矿物质粒子，性价比高。矿物质粒子优选为石英、石灰石或滑石粉中的一种或几种。石英、石灰石或滑石粉都是容易获得的矿物质材料，且其粒子具有一定强度。优选的，不规则形状的粒子的粒径d50为10～20μm，此粒径下，既能满足粘接层厚度的要求，又能保证磁体组件的性能。d50值测量为按照ipp软件处理后粒子的diameter(mean)所得的d50值，不规则粒子的粒径在整个磁体组件制备工艺中不会变化。在粘接层的横截面中，不规则形状的粒子的面积占横截面面积的百分比为10～35％，可满足粘接胶的粘度和流动性需求。更进一步的，粘接层中，不规则形状的粒子的质量为环氧树脂胶质量的3～10％。另一方面，本实施例提供一种制备上述磁体组件的方法，包括以下步骤：1、将环氧树脂胶和不规则形状的粒子混合均匀，获得粘接胶。2、将粘接胶通过点胶机喷涂到磁片的上表面。3、将涂胶后的磁片依次叠加，最后一个磁片不进行涂胶，直接放置在上一个磁片的涂胶表面上，达到磁体组件所需的磁片数量，获得叠加磁片组。4、将叠加磁片组送入夹具，拧紧夹具的加压螺栓，扭矩扳手扭力控制5～10n·m。5、将加压后的叠加磁片组进行烘烤，使磁片表面的粘接胶固化，形成粘接层，获得磁体组件，烘烤温度170～210℃(摄氏度)，时间0.5～4h(小时)。6、对磁体组件进行切割，获得目标尺寸的磁体组件。本实施例，由于提高了粘接胶的粘度，只需涂胶后进行一次固化，大大简化了磁体组件的制备流程。同时在不同的磁体组件间，利用本实施例的制备方法，由于磁体组件的粘接层厚度均匀，可提高磁体组件性能的一致性。实施例1本实施例制备的磁体组件包括4个磁片，准备粘胶的磁片为经过磷化表面处理的产品，尺寸30×24.5×2mm，其中2mm长度方向为磁片取向方向。磁体组件制备流程如下：1、将环氧树脂胶和不规则形状的石英砂粒子混合均匀，获得粘接胶。控制不规则形状的石英砂粒子的粒径d50＝10μm，其质量为环氧树脂胶质量的8wt％，在密闭容器中进行抽真空搅拌，搅拌速度为200转/分，时间为1h。2、将粘接胶注入自动点胶机的胶筒，通过点胶机喷涂到磁片的上表面。3、将涂胶后的磁片依次叠加，第4个磁片不进行涂胶，直接放置在第3个磁片的涂胶表面上，达到磁体组件所需的磁片数量，获得叠加磁片组。完成一组磁片的叠放后，进行下一组的叠放，也可在一组完成叠放的磁片组之上进行第二组的叠放。4、将叠加磁片组送入夹具，拧紧夹具的加压螺栓，扭矩扳手扭力控制5n·m。5、对叠加磁片组进行烘烤，使磁片表面的粘接胶固化，形成粘接层，获得磁体组件，烘烤温度210℃，时间0.5h。6、对磁体组件进行切割，加工后其表面尺寸为30×12mm。对本批次的磁体组件，随机抽取10件磁体组件进行磁片间粘接层厚度测量。其测量方法可以选用投影仪，利用投影方法测量粘接层的厚度，也可以采用扫描电镜(sem)观察组件显微组织方法测量。将本实施例样品沿与组件粘胶面垂直方向进行打磨抛光，利用sem观察显微组织，测量磁片间粘接层厚度。利用ipp软件处理显微组织图像，检测不规则的粒子的尺寸。ipp软件处理过程为：将样品抛光后进行扫描电镜拍照(背散射电子模式)，提高图片对比度，调节亮度，使需要分析的颗粒和就基体之间有明显分界线，且颗粒颜色一致，颗粒内部无杂色，采用ipp软件打开图片，选中颗粒颜色，标记出颗粒轮廓，忽略最大直径小于4μm的细小颗粒，进行ipp分析，最后根据分析结果计算粒径尺寸大小、分布和粒子面积占粘接层横截面面积的百分比。进行磁体组件绝缘性和剪切强度测量。绝缘性测试合格标准：施加500v直流电条件下测量两片磁体间电阻大于100mω。图2a为单个组件第一层粘接层21，图3a为第二层粘接层22，图4a为第三层粘接层23。表1单个组件的粘接层厚度和粒子所占面积比分析第一层粘接层第二层粘接层第三层粘接层厚度(μm)100115111粒子所占面积比25.7％28.5％26.4％表中的“粒子所占面积比”代表：在粘接层的横截面中，不规则形状的粒子的面积占横截面面积的百分比。利用ipp软件对图2-图8中所有粒子分析统计，结果如表2所示。表2其中，diameter(max)为最大直径，diameter(min)为最小直径，diameter(mean)为平均直径，其测量方法如图9所示。diameter(max)为穿过粒子的质心，粒子边界上两点间最长的线段。diameter(mean)为穿过粒子的质心，每隔两度画一条线与粒子的边界相交，求其平均值。diameter(min)为穿过粒子的质心，粒子边界上两点间最短的线段。本发明实施例的不规则的粒子的最大直径应≤140μm，以避免得放的磁片受到挤压时，粘接层中的不规则的粒子发生旋转或破碎，保证粘接层的质量。对比例1采用实施1相同的工艺进行制备组件和进行测量，不同之处为粘接胶的填充物变为玻璃珠。实施例2本实施例制备的磁体组件包括4个磁片，准备粘胶的磁片为经过磷化表面处理的产品，尺寸30×24.5×2mm，其中2mm长度方向为磁片取向方向。制备流程如下：1、将环氧树脂胶和不规则形状的石英砂粒子混合均匀，获得粘接胶。控制不规则形状的石英砂粒子的粒径d50＝20μm，其质量为环氧树脂胶质量的3wt％，在密闭容器中进行抽真空搅拌，搅拌速度为200转/分，时间为1h。2、将粘接胶注入点胶机的胶筒，通过点胶机喷涂到磁片的上表面。3、将涂胶后的磁片依次叠加，第4个磁片不进行涂胶，直接放置在第3个磁片的涂胶表面上，达到磁体组件所需的磁片数量，获得叠加磁片组。完成一组磁片的叠放后，进行下一组的叠放。4、将叠加磁片组送入夹具，拧紧夹具的加压螺栓，扭矩扳手扭力控制5n·m。5、对叠加磁片组进行烘烤，使磁片表面的粘接胶固化，形成粘接层，获得磁体组件，烘烤温度190℃，时间3h。6、对磁体组件进行切割，加工后其表面尺寸为30×12mm。对本批次的磁体组件，随机抽取10件沿与组件粘胶面垂直方向进行打磨抛光，利用sem观察显微组织，测量磁片间粘接层厚度。进行组件绝缘性和剪切强度测量。本实施例中，不规则的粒子占粘接层的横截面积的比值约为10％。实施例3本实施例制备的磁体组件包括4个磁片，准备粘胶的磁片为经过磷化表面处理的产品，尺寸30×24.5×2mm，其中2mm长度方向为磁片取向方向。制备流程如下：1、将环氧树脂胶和不规则形状的石英砂粒子混合均匀，获得粘接胶。控制不规则形状的石英砂粒子的粒径d50＝14μm，其质量为环氧树脂胶质量的10wt％，在密闭容器中进行抽真空搅拌，搅拌速度为200转/分，时间为1h。2、将粘接胶注入点胶机的胶筒，通过点胶机喷涂到磁片的上表面。3、将涂胶后的磁片依次叠加，第4个磁片不进行涂胶，直接放置在第3个磁片的涂胶表面上，达到磁体组件所需的磁片数量，获得叠加磁片组。完成一组磁片的叠放后，进行下一组的叠放。4、将叠加磁片组送入夹具，拧紧夹具的加压螺栓，扭矩扳手扭力控制10n·m。5、对叠加磁片组进行烘烤，使磁片表面的粘接胶固化，形成粘接层，获得磁体组件，烘烤温度170℃，时间4h。6、对磁体组件进行切割，加工后其表面尺寸为30×12mm。对本批次的磁体组件，随机抽取10件沿与组件粘胶面垂直方向进行打磨抛光，利用sem观察显微组织，测量磁片间粘接层厚度。进行磁体组件绝缘性和剪切强度测量。本实施例中，不规则的粒子占粘接层的横截面积的比值约为35％。将实施例1～3与对比例1的磁体组件的粘接层对比，结果如下表。表3实施例1～3和对比例1的磁片间粘接层对比通过表3的实施例1～3和对比例1的对比可得出，实施例1～3中各单件磁体组件3个粘接层的厚度极差值大大好于对比例1，说明本发明的磁体组件各粘接层之间的厚度更均匀，有利于提高磁体组件的性能。本发明的磁体组件的绝缘性和粘接强度明显优于对比例1的磁体组件。通过实施例1～3可得出，多件磁体组件单个粘接层厚度极差小，说明本发明的同批次的磁体组件之间，其粘接层的厚度差异很小，保证了磁体组件性能的一致性。需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。当前第1页12