[发明专利]一种多级聚合V型取向磁环的成型制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级聚合V型取向磁环的成型制备方法，属于各向异性磁性材料制备领域。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展和各种新材料、新技术的推广应用，各行各业都在向着高、精、尖技术领域发展，磁性材料的发展也是如此，目前已经广泛应用于各个领域，但是在强力无摩擦磁力轴承这一领域还属空白，而这一领域的市场空间是很大的，如近年发展迅猛的绿色能源风力发电机领域，就大量地需要这种强力无摩擦磁力轴承，目前，仅我国每年中小型风力发电机的产量就达到了10万台以上，且还在迅猛发展，我们知道：风力发电机是靠风力驱动叶轮转动发电的，而叶轮的转动要克服转子的支撑滚动摩擦力和励磁发电的励磁力，励磁力是无法消除的，只有通过优化磁路设计加以改善，而转子的支撑滚动摩擦力，完全可以使用强力无摩擦磁力轴承全部消除，对于一般的风力发电机，风速要达到3M/min以上才能正常工作，这样的风速区域在我国内陆还不到5％，而采用了优化磁路设计和强力无摩擦磁力轴承的风力发电机，风速在1.7M/min左右就完全可以正常工作，而这样的风速区域在我国内陆可高达30％以上，由此可见，仅此绿色能源一项就有着巨大的市场潜力。而目前，利用各向异性磁性材料制作的磁力轴承都是采用同性相斥原理，只用两块磁体同性相斥，无法解决侧向力，利用两个辐射环套在一起，解决了轴承的径向力，但是轴向摩擦力却无法解决，如利用数个(一般要3个以上)梯形加瓦型磁体拼接成V型取向磁环，将这样的两个磁环套用，因材料的加工费用高，原料的利用率低，拼接的难度大，磁场的不均匀等，目前还没有人这么做，而用各项同性磁性材料制作磁力轴承，因其磁性能低(一般要低于各项异性磁性材料4倍以上)，耐温性差而难以推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用多级聚合励磁磁系，同性向内聚合励磁，通过导磁材料的引导，形成一个完整的“卧8字型”或“卧日字型”闭合磁路，在磁路的拐弯处，利用导磁材料的引导和无磁材料的磁阻，形成V型取向磁场；在芯轴区内，有效地利用磁力碰撞产生的磁损，能够极大地提高工作区的磁场强度，可生产出磁性能很高的各向异性V型取向磁环的多级聚合V型取向磁环的成型制备方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明的成型制备方法是：在包括上压头控制油缸、无磁上压头、导磁上压头外套、导磁芯轴、无磁下压头外套、导磁下压头、浮动控制油缸、下压头控制油缸、芯轴控制油缸的粉末成型压机的成型工作区设置一个轴向切面呈V字形的V型环形腔导磁阴模，在环形腔导磁阴模内有磁粉取向环型工作区，在粉末成型压机的浮动控制油缸之上环绕环形腔导磁阴模对称地设置有两个或两个以上的取向充磁磁系统，每个取向充磁磁系统均由绕有励磁线圈的导磁主轭铁、导磁侧轭铁、导磁副轭铁组成，励磁线圈通电后，两个或两个以上的励磁线圈同时向内聚合形成一个同性的聚合磁场，且构成了一个“卧8字型”或卧日字型磁路；上述粉末成型压机和取向充磁磁系统组成了V型取向成型制备装置，在V型取向成型制备装置工作准备好后，将准备好的各向异性磁性材料粉末倒入导磁阴模的磁粉取向环型工作区内，用无磁刮板把磁粉在磁粉取向环型工作区内布匀，无磁上压头和导磁上压头外套在上压头控制油缸的作用下向下移动，当导磁上压头外套的外边接触到导磁阴模时，上压头控制油缸停止工作，这时导磁上压头外套正好盖住导磁阴模，将各向异性磁性材料粉末完全密闭在取向环型工作区内，给励磁线圈通以正向电流，就产生了充磁磁场，该磁场从导磁主轭铁导出，经导磁阴模、无磁上压头和导磁上压头外套的引导，磁场以与轴心形成一个夹角进入取向环型工作区内，再由导磁芯轴和无磁下压头外套、导磁下压头定向导出，经导磁副轭铁和导磁侧轭铁后回到导磁主轭铁，形成一个完整的磁回路，这样在环型工作区内，就形成了一个环型的V型高强度、均匀分布的磁场，对预先填充好的均匀填布在的环型工作区内的各向异性磁性材料粉末进行V型取向排列，取向充磁5～10秒后就完成材料的取向工作，下面就是压制成型，在压制成型时，浮动控制油缸处于自由态，使其支撑的全部磁路系统完全处于浮动状态，这时无磁上压头和导磁上压头外套在上压头控制油缸的作用下向下施压，同时，导磁下压头、无磁下压头外套在下压头控制油缸的作用下从初始位置向上施压，形成浮动双向压制，在整个压制过程中，取向磁场还一直在保持工作状态，以保证V型取向压制的各向异性磁性材料粉末取向排列取向度，在压制到型粉末坯料达到设计尺寸后，上压头控制油缸和下压头控制油缸停止工作，同时取向磁场也停止工作，再给励磁线圈通以反向电流，使其产生反向磁场，对以取向后的成型粉末坯料进行退磁(进行退磁是为了保证成型粉末坯料顺利脱模)，一般说来，退磁磁场要比充磁磁场小的多，退磁后就要进行脱模了，脱模时，通过上压头控制油缸带动无磁上压头和导磁上压头外套上升，上升到初始位置后停止，在无磁上压头和导磁上压头外套上升到初始位置这段时间，成型粉末坯料可释放出部分内应力，在无磁上压头和导磁上压头外套]到达初始位置后，导磁下压头、无磁下压头外套在下压头控制油缸的作用下向上顶推成型粉末坯料，一直将成型粉末坯料顶推出导磁阴模后停止顶出工作，成型粉末坯料顶推出导磁阴模后，停止不动，导磁芯轴在芯轴控制油缸的作用下从初始位置向下运动，到导磁芯轴完全退出成型粉末坯料后停止，此时成型粉末坯料脱模作用全部完成。