一种辐射取向烧结磁环的成型方法和设备与流程

本发明涉及磁环加工，尤其涉及一种辐射取向烧结磁环的成型设备和方法。

背景技术：

1、整体辐向磁环由于其结构紧凑、无切向磁通分量、输出波形稳定等优势，在电机、磁编码器等领域具有广泛的应用。制作烧结辐向磁环的最大技术难点是磁粉的取向成型。

2、目前普遍采用的辐向磁环的制备主要通过两种方式实现，一是采用磁极同性相斥原理产生辐射取向磁场，该方法可以使磁环在圆周方向上均匀性得到一定保障，但是当辐向环内径较小时得到的取向磁场的强度将大幅降低，从而使磁粉取向不完全，同时对于大长径比磁环，轴向方向的均匀性较差。二是采用导磁装置将磁场两极分别导入内-外磁极或外-外磁极，然后通过磁粉和磁场的旋转取向获得磁环；由于磁路长，漏磁作用导致取向磁场强度偏低；另外，取向磁场只占圆环360°角的很小部分，因此需要磁粉与取向场完成360°以上的相对运动才能实现对整个磁环的完全取向；采用单外磁极取向时，磁环圆周不同位置取向难度存在差异，进而使得磁环在圆周方向取向不均匀；采用多外磁极取向时，该方法不同外磁极极性相反，磁粉与取向磁场相对旋转运动过程中，磁粉将反复受到吸力和斥力作用，不仅磁环取向度大幅降低，而且磁环在圆周方向的取向均匀性也大幅降低。因此，亟需一种取向磁环的成型方法，解决现有磁环成型方法，磁环的取向度低、取向均匀性差的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种辐射取向烧结磁环的成型设备和方法，用以解决现有磁环成型方法制备的磁环取向度低、取向均匀性差、表场一致性差的问题之一。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种烧结辐射取向磁环的成型设备，包括由自内而外设置的内磁极、环形模腔、模套和外磁极组成的成型单元；

4、所述成型单元的数量为2个以上，不同成型单元的环形模腔平行设置，围绕同个环形模腔的外磁极靠近环形模腔一端的极头极性相同，且与相应内磁极的极性相反。

5、进一步地，每个内磁极分别由通有电流的线圈、软磁材料以及导磁芯棒构成，相邻内磁极的极性相反，相邻内磁极至少共用一个外磁极。

6、进一步地，成型单元的所述外磁极的个数为n，n≥4，每个外磁极均由通有电流的线圈、软磁材料以及极头构成，外磁极围绕环形模腔在360°圆周上均匀或不均匀分布，围绕每个环形模腔的外磁极个数分别为a，b，c…n，满足∑(a，b，c…n)＝n。

7、进一步地，所述围绕同个环形模腔的外磁极的极头的宽度之和为w，所述相应内磁极的导磁芯棒直径为d，满足w≤1/2(d*π)，其中，w和d的单位为mm。

8、进一步地，所述围绕同个环形模腔的外磁极的极头磁通量之和为φ，所述相应内磁极与环形模腔上端面磁通量之和为φ内上，相应内磁极与环形模腔下端面磁通量之和为φ内下，满足φ≤φ内上+φ内下。

9、进一步地，所述设备包括第一模套、第二模套、第一环形模腔、第二环形模腔、第一内磁极、第二内磁极、第一外磁极、第二外磁极、第三外磁极、第四外磁极；

10、第一内磁极和第二内磁极分别由通有电流的线圈、软磁材料以及导磁芯棒构成，第一内磁极和第二内磁极极性相反；

11、第一外磁极、第二外磁极、第三外磁极和第四外磁极均由通有电流的线圈、软磁材料以及极头构成，第一内磁极和第二内磁极共用第三外磁极；

12、第一外磁极、第二外磁极和第三外磁极围绕第一环形模腔在360°圆周上均匀分布，相邻外磁极之间的夹角为120°，三个外磁极靠近第一环形模腔的极头极性相同，与第一内磁极的极性相反；

13、第三外磁极和第四外磁极围绕第二环形模腔在360°圆周上不均匀分布，沿第三外磁极逆时针方向，第三外磁极和第四外磁极之间的夹角为160°，两个外磁极靠近第二环形模腔的极头极性相同，与第二内磁极的极性相反。

14、进一步地，所述第一环形模腔和所述第二环形模腔平行设置，所述第一环形模腔位于第一内磁极和第一模套之间，所述第二环形模腔位于第二内磁极和第二模套之间；将围绕同个环形模腔的数个外磁极极头端面中点用线连接，可形成一圆形，该圆形的圆心与所围绕的环形模腔圆心重叠。

15、进一步地，所述第一模套和第二模套为环形，分别围绕第一环形模腔和第二环形模腔设置，第一模套和第一环形模腔同平面，第二模套和第二环形模腔同平面；

16、第一模套、第一环形模腔和第一内磁极的导磁芯棒同轴，第二模套、第二环形模腔和第二内磁极的导磁芯棒同轴；

17、第一内磁极的导磁芯棒垂直于第一模套和第一环形模腔所在平面，导磁芯棒一端与第一模套和第一环形模腔的下端面共平面，导磁芯棒另一端与第一模套和第一环形模腔的上端面共平面或高于上端面；

18、第二内磁极的导磁芯棒垂直于第二模套和第二环形模腔所在平面，导磁芯棒一端与第二模套和第二环形模腔的下端面共平面，导磁芯棒另一端与第二模套和第二环形模腔的上端面共平面或高于上端面。

19、一种烧结取向磁环的成型方法，通过上述成型设备实现，包括以下步骤：

20、步骤1：将磁粉放入环形模腔中，将由通有电流的线圈加软磁材料产生的磁场通过导磁极头分别导入环绕该环形模腔的多个外磁极，通过导磁芯棒分别导入相应的内磁极，内磁极和外磁极之间形成多个取向磁场；

21、步骤2：通过伺服电机分别同时带动单一成型单元的模套、压头、内磁极的导磁芯棒和磁粉同轴旋转，完成对相应环形模腔内磁粉的磁化和取向；取向过程中，压头的上压头和下压头在旋转的同时进行相向或同向运动，对磁粉施加逐步增大的压力，完成对磁粉的压制成型。

22、进一步地，所述取向磁场的强度≥1.2t，和/或所述伺服电机的转速为50-500r/min；和/或所述压头的上压头和下压头在旋转的同时进行相向或同向运动的速度为30m/s-70m/s。

23、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

24、1、本发明的成型方法在制作辐射取向磁环时，每个取向磁场由通有电流的线圈加软磁材料单独提供，有效抑制了单线圈加轭铁导磁模式中漏磁问题导致的磁场降低；同时可以确保高的取向磁场值，从而提高成型过程中磁环的取向度；围绕同个环形模腔的外磁极极头极性相同，保证了磁粉和取向磁场相对旋转运动过程中，磁粉始终收到吸力作用，磁环取向度和磁环在环形模腔圆周方向的取向均匀性提高，避免了现有技术中外磁极极性相反，磁粉与取向磁场相对旋转运动过程中，磁粉将反复受到吸力和斥力作用，不仅磁环取向度大幅降低，而且磁环在圆周方向的取向均匀性也大幅降低的问题。

25、2、本发明的成型方法在制作辐射取向磁环时，采用多个高强度取向磁场对磁环进行旋转取向，每个环形模腔内磁粉每旋转一周，就获得多次磁场的取向压制，提高了磁环在圆周方向的表场一致性。本发明通过平行设置的至少两个环形模腔同时完成磁粉的取向成型，通过多个内磁极和外磁极的同时取向，提高了磁粉取向成型的效率，可以同时成型至少2个磁环，与现有方法成型的磁环相比，具有更高的表场、更低的表场峰值偏差，表场一致性较高。

26、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。