[发明专利]一种烧结钕铁硼辐射环的成型装置及辐射环制备方法

说明书

本发明涉及钕铁硼磁体制备技术领域，特别涉及一种烧结钕铁硼辐射环的成型装置及辐射环制备方法。通过采用一种旋转式脉冲磁场辐向取向成型技术解决高性能烧结钕铁硼辐射环在工业化生产中存在的辐向取向不饱和、不均匀，成型坯体质量不高以及生产效率低等技术难点，制备出具有毛坯变形及开裂率小、辐向磁取向度高且均匀、表面磁通密度均匀性好且适合批量生产的高性能烧结钕铁硼辐射环。同时开发出一套适用于工业化批量生产的辐射环性能检测标准和技术，实现高性能烧结钕铁硼辐射环的工业化批量生产。

技术领域

本发明涉及钕铁硼磁体制备技术领域，特别涉及一种烧结钕铁硼辐射环的成型装置及辐射环制备方法。

背景技术

永磁伺服电机具有效率高、功耗小、转速稳定度高、启动可靠等一系列优点，其中永磁环是决定伺服电机性能指标的核心部件。当前，国产永磁伺服电机一般使用磁瓦拼装而成的钕铁硼多极永磁环，这种永磁环存在着几何中心与磁场中心不重合、表磁分布不均匀(呈锯齿状)以及各磁瓦性能差异等缺点，会造成磁极波动大、输出信号波动较大的问题。该技术缺陷会造成大量原材料的浪费与加工成本的倍增。常用的解决方案是采用粘结剂把磁钢和机体进行连接，此时粘结剂的强度和寿命严重限制了电机的使用寿命；粘接剂的厚度也难以精确控制，这直接影响到电机定子和转子的间隙大小，一定程度上降低了电机的效率。现阶段，在永磁电机中采用多片磁瓦拼接的办法仍存在一系列的难以克服的不利因素。在其它应用领域如磁悬浮轴承等，也存在着类似的问题。

我们提出的辐射环解决方案，既沿半径或直径方向辐射取向的圆环状磁体，不仅可以克服上述缺点，而且其表面磁场波形接近正弦波曲线，可以获得平稳的输出信号。国内外已有很多制备辐向取向烧结钕铁硼辐射环的专利及技术，但仍然存在着磁场取向不均匀、密度不均匀、磁环型号单一、表面磁通密度密度均匀性差、成型及烧结热处理过程中开裂率高等缺点，导致其制造成本较高，良品率低，难以进行产业化生产。

经调研，市场上较通用的技术方案有如下几种：1)专利200510086882.9公开了一种烧结钕铁硼辐射环制造方法。该专利使用磁粉干压成型工艺，通过辐射取向成型模具压制具有辐射取向整体永磁毛坯环，然后通过真空烧结、热处理得到烧结钕铁硼辐射环。该发明存在磁场取向不均，导致表磁不均、辐射环收缩应力不均导致变形及碎裂等缺点。2)专利20081066269.4公开了另一种烧结钕铁硼辐射环制造方法，其特点在于在成型过程中取向磁场在圆环状磁体外围旋转，由于取向极头为同一励磁源，保证了磁场取向的均匀。然而，该方法主要存在两点问题：(1)磁场取向复杂，工艺难以实现；(2)取向压型过程取向场(或模具)旋转，在取向结束停止点也会造成取向场偏差。3)专利201310160255.X公开的制造钕铁硼辐射环方法。特点在于钕铁硼取向成型为辐射取向瓦型钕铁硼坯块，扇面角为900，将凹块瓦片放入圆形橡胶模中，置入铁圆柱再装入真空袋抽真空密封。经过等静压拼装成一个辐射环毛坯，然后取出铁圆柱进入烧结炉进行烧结。该方法缺点主要在于模具边角存在磁场发散，导致拼装起来的辐射环磁场中心和几何中心不重合、表磁分布不均匀，导致电机转动不稳定并产生一个谐波，严重影响电机运转性能。且磁环不是一体成型，通过后续等静压拼接起来，后续转运、烧结易造成裂纹，降低生产良率。

钕铁硼辐射环烧结过程是关键环节，其磁场取向采用如下几种方案：(1)直流磁场配以特殊导磁回路，即成型时磁粉一直处于磁场的作用下，在压制过程中定向排列不被破坏；(2)脉冲磁场充磁线圈对接方法，即成型时两个线圈产生的磁力线相斥排列，利用线圈过缘部份的磁场产生辊射场；(3)采用手拉模压机成型方式，即利用手拉模压机的上下极头既压制又充磁。但是，以上磁场取向技术的缺点依然很突出：第一种方式不易产生较大辐射场，取向度不高，产生的辐射场与磁环尺寸有较大关系。第二种方式虽然辐射场较大，有利于提高取向度，但磁粉不是一直在磁场作用下，压型时磁粉定向排列有所破坏，另外磁环的拆卸不方便，生产效率低，产品合格率低。第三种方式与第一种一样，产生辐射场与磁环尺寸有较大关系，尺寸大的产品磁能积达不到要求。