[发明专利]一种多极磁环的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环状永磁材料的制造方法，尤其涉及一种可用于伺服电机和无刷电机中的定子或转子的环状磁体。

背景技术

对于交流的伺服电机和无刷电机，无论电机旋转主轴处于任何角度，都需要提供稳定的力矩输出，同时希望齿槽效应尽可能小。作为定子或转子的永磁体，可在围绕旋转主轴的一侧提供周期分布的表面磁场，同时各周期的磁通分布差别较小。根据磁体状态和充磁形式的不同，表面磁通的分布形态可以是正弦波或者方波，

提供以上要求的圆周期性磁场最简单的办法是：围绕旋转主轴安置形状大小、材料性能和表面磁场均相同的块状磁体。磁体位置按圆周等分成几个部分，如4块、8块。但显然这种方法漏磁严重，磁通分布的均匀性也较差。

因此目前更多采用的方法之一是：按照电机设计的极数，对应设置具有厚度变化的磁瓦并组合成圆周状，如图5所示。磁瓦装配完毕后，外加充磁磁场的方向与合成圆周的法线方向平行，各方向充磁磁场的大小相等。由于磁瓦厚度呈现周期性变化，故充磁后磁瓦的各处表面磁通的大小不同，围绕圆周呈周期性变化，周期数等于磁瓦块数。磁瓦间的结合采用胶水粘结。这样带来两个缺点：一是装配耗费较多工时，同时安装的精度难以保证，而磁通的分布不均匀将导致齿槽效应增大；二是在电机旋转主轴高转速或高温下，粘结磁瓦的胶水可能失效，造成磁瓦部件脱落，严重影响电机使用时的安全性。

针对以上不足，人们开发了整体磁环，如图4。整体磁环可分为各向同性和各向异性两类。其中，各项同性的磁环在相同充磁条件下，磁通分布的均匀性最佳。但由于磁环在制造过程中没有取向，因此，同种材料同样充磁条件下，各向同性磁环所产生的表面磁通仅为异性磁环的表面磁通二分之一左右，磁性能较低。相应的电机输出功率较小。

各向异性永磁环的制备可采取两种取向方式：一种是施加磁场取向，取向方向与磁场方向平行；另一种是采用高温下压力取向，取向方向与压力方向平行。采用磁场取向方法制造的磁环形状有一定限制，当磁环的直径小或高度高时，取向效果较差，使得磁环的磁性能较低。相反，采用高温下压力取向则没有这些限制，取向效果较佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种装配定位准确、减少齿槽效应，在高温或高转速时磁体不会脱落的整体式多极磁环。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种装配定位准确、减少齿槽效应，在高温或高转速时磁体不会脱落的整体式多极磁环的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该多极磁环，包括磁环，其特征在于所述的磁环为整体式，其采用可热加工的磁性合金制备而成，磁环的外周为圆形，内周为边数至少为四的多边形，磁环的厚度呈周期性变化；该磁环为各向异性磁体。

所述多边形的边为直线或弧线。

所述的磁性合金为铁铬钴合金、锰铝碳合金或稀土铁硼合金中的一种或多种。

铁铬钴合金中含有25～33wt％铬、13～25wt％钴、总量为3～10wt％的铌和铝，其余为铁；所述锰铝碳合金中含有20～35wt％的铝和1.5wt％以下的碳，其余为锰；所述的稀土铁硼合金中含有钕和镨，且二者之和占该稀土铁硼合金的25～32wt％。

上述多极磁环的制造方法，其特征在于包括下述步骤：

①采用铸锭破碎法、熔融急冷旋制法或高能球磨法将能热加工的磁性合金制成磁性合金粉末；

②将磁性合金粉末放入模具中，在一定温度下热压成环状，得到磁环；该磁环的外周为圆形，内周为边数至少为四的多边形，磁环的厚度呈周期性变化；

③对磁环进行充磁，得到各向异性的磁体。

上述方案中，所述的铸锭破碎法首先熔融磁性合金制成铸锭，铸锭的破碎方式可以采用通过机械撞击破碎或吸氢分解破碎；而熔融急冷旋制法则是将磁性合金液体直接喷射到旋转的铜轴上，此时的冷却速度可以超过1000℃/秒，冷却后合金呈薄片状，可容易破碎成粉末；高能球磨法是将磁性合金中各元素粉末混和，通过容器罐体和钢球撞击，合成纳米级大小的合金粉末。这三种方法均为本领域中常规技术。

采用可热加工的磁性合金粉末，在一定温度下热压成环状磁体。必要时可对该热压磁体再进行热加工，如挤出或压延，制得最终所需形状的磁体。一般地，第一次由粉末制得的热压磁体没有形成取向，为各向同性磁体；而在此基础上进行的热加工，磁体取向方向与压力方向平行，为各向异性磁体。通常地，各向异性磁体在取向方向上的磁性能要优于各向同性磁体，但在非取向方向上磁性能要劣于各向同性磁体。