專利名稱：左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體及制備方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁體器件的制備,尤其是磁瓦左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體及制 備方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
永磁體器件是直流電機(jī)的重要部件， 一般永磁材料采用從稀土、鋁鎳鈷直到鍶鋇鐵 氧體多種材料系列的產(chǎn)品，為了保證其主要性能——磁場強(qiáng)度，但在生產(chǎn)過程成型的工 藝中采用了取向場的方法對坯料在一個強(qiáng)磁場中進(jìn)行取向，達(dá)到成品在充磁后得到預(yù)先 取向后固定的永磁場強(qiáng)，從而得到各向異性永磁體，這是基于各向異性永磁材料的內(nèi)稟 記憶性質(zhì)而廣泛采用的工藝，在燒結(jié)充磁后的成品均與取向場的強(qiáng)度和取向場的方向密 切相關(guān)。無論采用干法或濕法生產(chǎn)永磁器件時(shí)均采用取向場的加工方法，包括粘接或注 塑燒結(jié)永磁體工藝——目前已經(jīng)用于生產(chǎn)粘接或注塑的釹鐵硼永磁材料。
現(xiàn)有的取向場工藝是采用在成型模具的外圈設(shè)置取向場充磁線圈的方法，取向場充 磁線圈的直45—般在P5厘米以上，考慮到生產(chǎn)效率，取向場線圈內(nèi)的模板上置有排列均
勻的多只永磁坯料的成型模型，用于一模生產(chǎn)多只器件?，F(xiàn)有工^:考慮到生產(chǎn)加工的方 便和盡可能多容納模具，幾乎(往往是尋找線圈內(nèi)切割的)都是用矩形置入成型坯模具。 如圖i所示。瓦狀永磁體是直流電機(jī)制造中最廣泛采用的永磁體，簡單設(shè)計(jì)的電機(jī)包括各 種泵用驅(qū)動電機(jī)等，往往只需要采用一對永磁瓦每只永磁瓦的橫截面接近半圓構(gòu)成永磁 磁路，當(dāng)然也有采用多對永磁體磁極的直流電機(jī)。
成型模具在線圈內(nèi)取向場的工藝決定了線圈內(nèi)坯料取向場分布，如果線圈的截面積 較大，線圈磁場強(qiáng)度的分布為由外及里呈環(huán)形遞減，中心磁場始終低于最大圓徑處的磁場 強(qiáng)度。由此而來造成了矩行排列的成型模型的坯料,左右弧取向磁場一邊高一邊低。
容易理解的是，如果不能提供左右弧磁場強(qiáng)度對稱(差大于3%)的永磁體，容易導(dǎo)
致轉(zhuǎn)子在垂直于軸的方向振動，噪聲和壽命短就不能避免。尤其是一對永磁瓦構(gòu)成的電 機(jī)轉(zhuǎn)速高，更易產(chǎn)生電機(jī)非平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)踐上這個問題一直被忽略。
研究發(fā)現(xiàn)，上述施加取向場的方法和取向場模具不能制備具有左右弧磁場強(qiáng)度對稱 的永磁體。這是整個行業(yè)未能解決和未能注意的問題。實(shí)用時(shí)往往需要左右弧磁場強(qiáng)度 對稱的永磁體，這種對稱的永磁體在用于一定轉(zhuǎn)速以上的直流電機(jī)尤其需要重要，否則 會帶來很大的電磁噪聲，也會嚴(yán)重影響電機(jī)的壽命。這樣的直流電機(jī)在汽車和計(jì)算機(jī)上
就有許多應(yīng)用如燃油泵電機(jī)、水泵電機(jī)及風(fēng)扇冷卻電機(jī)等等，這種電機(jī)如果是對磁極
(一對永磁體)的結(jié)構(gòu)往往轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分以上，由于現(xiàn)有市場不能提供左右弧磁場
強(qiáng)度對稱的永磁體，導(dǎo)致現(xiàn)有的電機(jī)噪聲無法解決，也影響到國產(chǎn)機(jī)電產(chǎn)品的總體質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種左右弧磁場強(qiáng)度完全對稱的永磁體及制備方法和設(shè)備。從而 大大提高直流電機(jī)的性能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，其特征是一瓦狀永磁體， 瓦狀永磁體的左右弧的橫截面是一圓弧，瓦狀永磁體的左右弧的相應(yīng)高度位置的磁場強(qiáng) 度相同。利用取向場左右弧相應(yīng)高度位置磁場強(qiáng)度強(qiáng)度完全相同的而得到的磁瓦左右弧 磁場強(qiáng)度的相同。
左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體及制備方法，包括配料和取向場成型工藝，取向場成 型工藝中，磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)具有這樣的位置使永磁體磁瓦的左右弧直線 與距磁瓦坯料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。
左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體的制備的設(shè)備，即取向場的成型機(jī)，取向場的成型機(jī) 包括取向場線圈和成型機(jī)磁瓦坯料模具，其特征是成型機(jī)磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi) 排列是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的磁瓦坯料模具，且磁瓦
的左右弧直線與距磁瓦i丕料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。并ke排列成多圈磁
瓦坯料模具。
本發(fā)明方法的采用可能使raojude加工過程似稍顯復(fù)雜，例如，每只坯料的模具在線 圈內(nèi)放S對需要采用精度較高的扇型楔塊，但由于取向場施加時(shí)圓形線圈內(nèi)半徑可以保 證在相同半徑的位置均有相同強(qiáng)度的取向場，取向場的方向顯然也是相同的，左右弧均 在相同半徑的位置，可以得到完成相同強(qiáng)度的外加取向場的施加，因此燒結(jié)或充磁后(對 于粘接或注塑永磁體可直接充磁制成成品)的成品對應(yīng)此取向場的強(qiáng)度，成品磁瓦左右 弧的截面基本上是一段圓弧，磁瓦是左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體。安裝后配對可以得 到更均勻的磁場強(qiáng)度，保證電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動受力情況大大改善。
本發(fā)明的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，左右弧磁強(qiáng)的差小于3%，也很容易做到小 于1%;雖導(dǎo)致永磁體的上下端磁場強(qiáng)度具有差別，但這種差別并不導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在垂直于軸
的方向振動，提高了效率，不會產(chǎn)生噪聲和壽命的問題。尤其是一對永磁瓦構(gòu)成的電機(jī) 在使用中發(fā)現(xiàn)，工作電流更低，電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動的裝置往往能工作的壽命更長，例如，
油泵電機(jī)中使用本永磁體，工作壽命可以提高30%以上，工作電流能降低15%左右。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)的取向場成型工藝的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明的取向場成型工藝的結(jié)構(gòu)示意圖
永磁體坯料成型模l、取向場線圈2、永磁體坯料3、楔鐵4、永磁體磁瓦的左弧3-l和 右弧3-2。
具體實(shí)施例方式
鐵氧體永磁體及制備和設(shè)備采用常用的鐵氧體永磁體制備工藝——永磁鐵氧體濕 壓成型。濕壓磁場成型技術(shù)可以使得磁性材料磁疇進(jìn)行充分取向，所得磁體的磁性能更 高，因此濕壓磁場成型技術(shù)在生產(chǎn)高性能永磁材料時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用。濕壓成型時(shí)取
向磁場強(qiáng)度的增加有助于改善各向異性磁體的磁性的參數(shù)。濕壓磁場成型是先將粉料 制成顆粒度在l微米或以下、含水量約為20% 40%的料漿；再通過手工或自動加料方式 將料漿加入模具型腔中；從加料開始到成型結(jié)束這一段時(shí)間內(nèi)， 一直在模具型腔中按要 求保持足夠強(qiáng)的磁場強(qiáng)度，使得料漿中的磁性材料顆粒在整個加料和壓制階段始終沿一 個固定的方向排列。增大充磁電流值即取向場磁場強(qiáng)度克服顆粒磁疇轉(zhuǎn)動的阻力，外加 磁場通常需4000——8000奧斯特(Oe)。脈沖電流方式或恒流充磁均是可行的取向場施 加方法。如為了減少線圈發(fā)熱，在磁化線圈中應(yīng)該使用脈沖磁場，即在合模后施加一個 瞬間大電流生產(chǎn)一個大脈沖磁場，再保持恒流充磁。成型時(shí)以脈沖或持續(xù)的取向磁場對 施加均沒有超出本發(fā)明的范圍。通過濕壓磁場成型所獲得的坯體在沿著磁場的方向其磁 性很強(qiáng)，而其他兩個方向磁性較弱，在燒結(jié)后就得到了各向異性的永磁鐵氧體磁體。這 種排列愈整齊、密度越大，磁體的磁性就越好。根據(jù)圖2工藝永磁體的左右弧的取向磁場強(qiáng)度是相同的，兩弧長度相同相對應(yīng)的位置 時(shí)，磁場強(qiáng)度的差在0.1-3%，且其它制備工藝均與現(xiàn)有技術(shù)相同。采用常規(guī)的濕法各向異性取向場工藝，坯料3的模具1在坯料的外圈，在磁瓦坯料模 具在取向場線圈內(nèi)排列方法是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的 磁瓦坯料模具，并排列成多圈磁瓦坯料模具。且磁瓦的左右弧直線與距磁瓦坯料模具最 近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。
永磁體的制備的設(shè)備，即取向場的成型機(jī)，取向場的成型機(jī)包括取向場線圈和成型機(jī)磁瓦坯料模具，其特征是成型機(jī)磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)排列是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的磁瓦坯料模具，且磁瓦的左右弧直線與距磁瓦 坯料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直，在一個圓周排列的磁瓦模具制備的磁瓦均可以配對。并可以排列成多圈磁瓦坯料模具。如圖2所示。采用Y25-Y35或更高磁能積產(chǎn)品的鍶(鋇)鐵氧體，采用本發(fā)明方法和設(shè)備(取向場 線圈直徑25-35厘米)生產(chǎn)在直徑38鵬的圓筒內(nèi)置放的永磁體，長度約32mm-45mm左右， 盡管永磁體瓦的上下端的磁場強(qiáng)度差在3%以上，但能保證永磁體的左右弧的磁場強(qiáng)度是 相同的兩弧長度相同相對應(yīng)的位置時(shí)，磁場強(qiáng)度的差在0.01-3%，尤其是差在O. 1-1%, 在工藝上均與現(xiàn)有技術(shù)相同。在濕壓磁場成型過程中，為了讓磁力線全部穿過被壓料粉， 使磁疇整齊排列，獲得較好的磁性能，上下模用導(dǎo)磁材料做成，而型腔用不導(dǎo)磁材料(銅、 鋁、不銹鋼等材料)做成。粘接永磁體制備方法左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體的制備的設(shè)備，指取向場的成 型設(shè)備，取向場的成型設(shè)備包括取向場線圈和成型機(jī)磁瓦坯料模具，成型設(shè)備內(nèi)的磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)排列是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的磁瓦坯料模具，并排列成多圈磁瓦坯料模具。粘接永磁體采用稀土永磁粉料與高分子 材料均勻的混和粉料注塑成型，在多模腔的模具中進(jìn)行注塑成型時(shí)，每個模腔的布局均 采用上述。
權(quán)利要求
1、左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，其特征是永磁體是一瓦狀，瓦狀永磁體的左石弧的橫截面是一圓弧，瓦狀永磁體的左右弧的相同高度位置的磁場強(qiáng)度相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，其特征是利用取向場左右 弧相應(yīng)高度位置磁場強(qiáng)度完全相同的而得到的磁瓦，左右弧磁場強(qiáng)度的相同。
3、 左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體及制備方法，包括配料和取向場成型，其特征是取向場成型中，磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)具有這樣的位置永磁體磁瓦的左右弧直線 與距磁瓦坯料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。 '
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體制備方法，其特征是在磁瓦坯料模具在取向場圓形線圈內(nèi)排列方法是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有 均勻排列的磁瓦坯料模具。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體制備方法，其特征是取向場'圓形線圈內(nèi)排列多圈磁瓦坯料模具。
6、 左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體的制備的設(shè)備，永磁體材料施加取向場的成型設(shè)備， 取向場的成型設(shè)備包括取向場線圈和成型磁瓦坯料模具，其特征是成型磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)排列是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的磁瓦坯料模具，使永磁體磁瓦的左右弧直線與距磁瓦坯料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體制備設(shè)備，其特征是在圓形線圈內(nèi)相同半徑的整個圓周位置置有均勻排列的磁瓦坯料模具。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體制備設(shè)備，其特征是取向場 圓形線圈內(nèi)排列多圈磁瓦坯料模具。
全文摘要
左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，永磁體是一瓦狀，瓦狀永磁體的左右弧的橫截面是一圓弧，瓦狀永磁體的左右弧的相同高度位置的磁場強(qiáng)度相同。取向場成型中，磁瓦坯料模具在取向場線圈內(nèi)具有這樣的位置永磁體磁瓦的左右弧直線與距磁瓦坯料模具最近位置的充磁線圈的圓弧線垂直。本發(fā)明的左右弧磁場強(qiáng)度對稱的永磁體，左右弧磁強(qiáng)的差小于3％，也很容易做到小于1％，提高了電機(jī)效率，不會產(chǎn)生噪聲和壽命的問題。
文檔編號H01F41/02GK101393792SQ20071013280
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者孫立生 申請人:孫立生