專利名稱：：注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于稀土磁體制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是提供了一種注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法,包括用于制造該稀土各向異性粘結(jié)磁體的稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料的方法，使用該粒料注射成型稀土類各向異性徑向取向環(huán)形磁體的制造方法，以及為適應(yīng)本材料成型過(guò)程中取向磁場(chǎng)要求所進(jìn)行的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
：稀土類粘結(jié)磁體是使用稀土類磁粉和作為粘結(jié)劑的有機(jī)樹脂按要求組合制造成為磁粉和樹脂粒料，再將這種混合物在特定的條件下成型為所需形狀的磁體，其成形方法通常采用壓縮成形法、注射成形法和擠出成形法。壓縮成型法采用的作為粘結(jié)劑的樹脂為熱固性樹脂，注射成形法和擠出成形法采用的作為粘結(jié)劑的樹脂為熱塑性樹脂。注射成形法是將上述稀土磁粉和樹脂的粒料在注射機(jī)的機(jī)筒內(nèi)加熱熔化，使之具有良好的流動(dòng)性，在這種狀態(tài)下將該稀土磁粉和樹脂的粒料以熔融狀態(tài)注入具有取向磁場(chǎng)的金屬模具內(nèi)，冷卻后形成所要求形狀磁體的方法。采用注射成形法成型的磁體形狀自由度大，特別是可以容易地制成異型的、嵌入其他工件的磁體。但成形時(shí)要求該稀土磁粉和樹脂的粒料具有較高的流動(dòng)性，同時(shí)這種較高的流動(dòng)性可以有效地改善各向異性磁體成型時(shí)的取向特性。通常情況下，稀土永磁粉末較容易被氧化，特別是稀土永磁粉末暴露在空氣中且15(TC溫度以上條件下更容易被氧化，粉末被氧化的結(jié)果就是其磁性能降低，從而造成了成型后的磁體性能降低。注射成型所需的稀土磁粉和樹脂粒料的制作過(guò)程必須是在熱塑型樹脂熔融狀態(tài)下完成的，并且注射成型磁體時(shí)也必須是在樹脂具有較好流動(dòng)性的情況下，也就是說(shuō)，這些工作必須是在高溫條件下完成的，這種高溫條件加劇了稀土永磁粉末的氧化行為。要想制造高性能的稀土各向異性注射磁體，必須較好地解決制造過(guò)程中的稀土磁粉氧化的問(wèn)題。所謂各向異性粘結(jié)磁體，是由于磁性粉末在特定的磁場(chǎng)分布狀態(tài)下實(shí)施磁場(chǎng)定向成型所得到，因此對(duì)環(huán)狀磁體而言，就有軸向取向和徑向取向之分。軸向取向磁場(chǎng)是在斷面中沿軸的方向進(jìn)行磁場(chǎng)定向，徑向磁場(chǎng)取向是從斷面中心為始點(diǎn)呈輻射狀，即在磁環(huán)圓周的法線方向進(jìn)行磁場(chǎng)取向。當(dāng)徑向磁場(chǎng)取向時(shí)，如果圓環(huán)的整體內(nèi)圓周面和整體外圓周面各為磁性的一個(gè)極，則稱為輻射取向。但多數(shù)情況下圓環(huán)的圓周面在沿軸向被分割成幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)相鄰的區(qū)域被賦予相反的磁極(N、S)，這種情況稱為多極徑向取向。為了將各向異性稀土類磁粉通過(guò)注射成型的方法制成各向異性粘結(jié)磁體，必須在成型模具上施加足夠的取向磁場(chǎng)，以使這些稀土類磁性粉末顆粒的易磁化方向沿著外加磁場(chǎng)方向定向排列。由于這些稀土類粉末具有較高的矯頑力，因此需要在模具的成型空間具有較高磁場(chǎng)，否則就不足以使磁粉的易磁化方向充分沿著施加磁場(chǎng)的方向排列，從而形成定向不完全的磁體，而定向不完全的磁體則磁性能低下。此前技術(shù)之中，只有各向異性鐵氧體采用磁場(chǎng)注射成型，它的磁場(chǎng)提供方式有兩4種，即電磁場(chǎng)和永久磁體提供的磁場(chǎng)。采用電勵(lì)磁的磁場(chǎng)注射機(jī)可以提供足夠強(qiáng)的兩極軸向磁場(chǎng)，能夠較好地解決環(huán)形磁體軸向兩極取向問(wèn)題，但是在對(duì)環(huán)形磁體徑向輻射取向時(shí)，取向磁場(chǎng)強(qiáng)度不能達(dá)到軸向取向時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度水平,也就不能滿足稀土類各向異性磁粉的取向要求。另外還由于現(xiàn)有磁場(chǎng)注射機(jī)的勵(lì)磁源是采用兩個(gè)相對(duì)方向安裝的兩個(gè)勵(lì)磁線圈組成，這種磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)不能產(chǎn)生多極徑向磁場(chǎng)，也就不能實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向多極磁環(huán)的磁場(chǎng)取向。另一種提供磁場(chǎng)的方式是采用燒結(jié)釹鐵硼磁體或釤鈷磁體作為磁場(chǎng)源，這種磁場(chǎng)源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，對(duì)各種尺寸磁體的多極徑向取向適應(yīng)性較強(qiáng)，便于生產(chǎn)者采用。但傳統(tǒng)的這種永磁取向裝置磁體的磁極均是沿磁化方向均呈輻射狀組合；相鄰磁極極性NS交錯(cuò)排列，其結(jié)構(gòu)見附圖10和圖11。這種組合及排列方式因受到永磁體剩磁參數(shù)的限制，取向磁場(chǎng)不能突破永磁體剩磁的二分之一，也就是說(shuō)提供的取向磁場(chǎng)最大只能達(dá)到6K0e左右，很難滿足稀土類各向異性磁粉的取向要求。本發(fā)明的目的是旨在通過(guò)一些新穎的設(shè)計(jì)，使永磁體取向模具能夠提供高于傳統(tǒng)永磁取向模具所能提供的磁場(chǎng)，以滿足各向異性稀土類磁粉在磁場(chǎng)中取向成型的要求。綜上所述，制造優(yōu)質(zhì)高性能的各向異性稀土類輻射或多極環(huán)形注射磁體所需具備的二個(gè)要素是1、要有具有良好流動(dòng)性的高磁特性稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料。2、滿足稀土類各向異性環(huán)形磁體注射取向成型所要求的強(qiáng)取向磁場(chǎng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法，解決了稀土類各向異性徑向磁環(huán)的成型問(wèn)題，克服了電磁場(chǎng)的局限性和傳統(tǒng)永磁場(chǎng)的不足。針對(duì)各向異性稀土永磁這種材料的實(shí)際情況，提出了制作注射成型輻射、四極、多極各向異性磁環(huán)所對(duì)應(yīng)的永磁取向場(chǎng)設(shè)計(jì)。本發(fā)明包括了注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法以及滿足稀土類各向異性徑向磁環(huán)注射取向成型所要求的強(qiáng)取向磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)。本發(fā)明是將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑和抗氧劑包覆處理后的稀土磁粉在負(fù)壓條件下攪拌干燥直至溶劑及所吸附氣體完全脫出，與熱塑性有機(jī)樹脂粉末置于混合機(jī)中在惰性保護(hù)氣氛下混合均勻，然后放入具有保護(hù)氣氛的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，將熱塑性有機(jī)粘結(jié)劑與磁粉充份混煉、造粒，得到稀土類各向異性粘結(jié)磁體用組合物(或稱為粒料)，將此粒料置于帶有磁場(chǎng)模具的磁場(chǎng)注射機(jī)中制作成為沿徑向取向的磁環(huán)，包括輻向磁環(huán)和多極磁環(huán)，上述稀土磁粉主要是指各向異性稀土永磁粉末，包括以稀土元素R"Fe和B為主要成分的各向異性I^FeB磁粉，和以Ra、Fe和N為主要成分的R2FeN各向異性磁粉，也可以是上述RFeB和R2FeN兩種磁粉的復(fù)合物，其中，R,、&均為稀土元素，其中Nd、Pr為&的主要元素，其在全部I^總量中所占原子比列為50100at^;Sm為R2的主要元素，上述的磁場(chǎng)模具中具有由強(qiáng)磁性永磁體和導(dǎo)磁材料共同構(gòu)成的取向磁場(chǎng)。稀土磁粉主要包括以Nd(或Nd、Pr)和Fe及B為主要成分的各向異性NdFeB磁粉，和以Sm、Fe和N為主要成分的各向異性SmFeN磁粉，也可以是NdFeB和SmFeN兩種磁粉的復(fù)合物，本發(fā)明中主要選擇Nd、Fe及B為主要成分的各向異性NdFeB磁粉。制造注射成型稀土類徑向磁環(huán)首先要制造具有良好流動(dòng)性的高磁特性稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料制造注射磁體所用有機(jī)樹脂為熱塑性樹脂，包括尼龍、PPS、橡膠等有機(jī)樹脂，既可以使用單一的一種熱塑性樹脂，也可以通過(guò)復(fù)合使用兩種或兩種以上的有機(jī)樹脂，并通過(guò)調(diào)節(jié)這兩種或兩種以上有機(jī)樹脂的添加比例，達(dá)到調(diào)節(jié)粒料的流動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度之目的，本發(fā)明采用兩種或兩種以上種類的尼龍復(fù)合使用，以制造具有良好流動(dòng)性的稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料。這是因?yàn)?，某些尼龍具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，但熔融指數(shù)較低，導(dǎo)致粒料的流動(dòng)性不好，不利于注射成型復(fù)雜形狀的磁體，也不利于多極環(huán)形磁體的取向成型，而某些尼龍的熔融指數(shù)較高但機(jī)械強(qiáng)度又較低，從而導(dǎo)致磁體的機(jī)械強(qiáng)度降低。復(fù)合使用兩種或兩種以上的尼龍，并通過(guò)調(diào)節(jié)這兩種或兩種以上種類尼龍的添加比例，可達(dá)到調(diào)節(jié)粒料的流動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度，使之達(dá)到適合要求特性的目的。稀土類磁粉在粒料中的的含量是90—94wt%。如果磁粉的含量過(guò)少會(huì)降低注射磁體的磁性能，反之，磁粉的含量過(guò)多時(shí)，粘結(jié)樹脂的含量就相對(duì)減少，注射成形時(shí)流動(dòng)性差，難以成形或者根本不能成形，同時(shí)也不利于磁場(chǎng)取向，會(huì)降低各向異性磁體的磁性能。眾所周知，稀土永磁粉末容易被氧化，特別是稀土永磁粉末暴露在空氣中且濕熱氣氛共存的條件下更容易被氧化，所以在制造粒料的過(guò)程中防止各向異性稀土永磁類粉末的氧化，是制造高磁特性的稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料的重要環(huán)節(jié)。為了降低在制作這種粒料過(guò)程中稀土磁粉的氧化行為，也為了防止尼龍的高溫氧化降解，本發(fā)明使用了抗氧劑。在〈專利96121941.6〉中也使用了抗氧劑，但是以粉末狀態(tài)機(jī)械混合加入的，這樣將導(dǎo)致在抗氧劑熔融點(diǎn)以上的溫度段才開始起到防止尼龍的高溫氧化降解的作用，對(duì)此時(shí)已經(jīng)處于較高溫狀態(tài)的稀土磁粉而言起不到防氧化作用。本發(fā)明所采用的是在制作粒料的初期使用偶聯(lián)劑及抗氧劑共同對(duì)稀土磁粉進(jìn)行包覆，在制作粒料的全部過(guò)程中偶聯(lián)劑起到磁粉和尼龍之間的偶聯(lián)作用，同時(shí)也包覆了稀土磁粉，起到了防止稀土粉末氧化的作用。在低中溫階段，也即抗氧劑熔融點(diǎn)以下的溫度段，作為有機(jī)物的偶聯(lián)劑及抗氧劑對(duì)稀土磁粉進(jìn)行復(fù)合包覆，起到了進(jìn)一步防止稀土磁粉氧化的作用。在逐漸進(jìn)入高溫，也即抗氧化劑的熔點(diǎn)以上時(shí)，尼龍逐漸完成了對(duì)稀土磁粉的包覆，起到了防止稀土磁粉氧化的作用，抗氧劑的作用轉(zhuǎn)化為防止尼龍的高溫氧化降解。稀土磁粉進(jìn)行表面包覆處理，其處理工藝步驟為(1)用乙醇或異丙醇等有機(jī)溶劑將偶聯(lián)劑稀釋后加入到稀土磁粉中，攪拌至磁粉干燥，偶聯(lián)劑使用量為所處理磁粉質(zhì)量的0.11%;(2)用二甲苯等溶劑將抗氧劑溶解稀釋后加入到上述已包覆偶聯(lián)劑的稀土磁粉中，攪拌至磁粉干燥，抗氧劑使用量為所處理磁粉質(zhì)量的O.11%;(3)將上述經(jīng)偶聯(lián)劑和抗氧劑包覆處理的稀土磁粉在溫度為40—7(TC，負(fù)壓條件下繼續(xù)攪拌干燥，直到使溶劑及所吸附氣體完全脫出，可有效地防止由于殘余水分或氣體所造成的造粒及注射成型過(guò)程中稀土磁粉的氧化行為；其中，上述偶聯(lián)劑可以是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑等，本發(fā)明使用的是適合于稀土永磁粉末的硅垸偶聯(lián)劑，抗氧劑可以是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、肼化合物等，本發(fā)明使用的是亞磷酸酯類抗氧劑。為使這種各向異性粘結(jié)磁體用粒料能夠在較低溫度下具有更好的流動(dòng)性，本發(fā)明使用了具有能夠降低熔融粘度、促進(jìn)熔融流動(dòng)性、和有助于防止因摩擦產(chǎn)生熱量過(guò)大而引起稀土磁粉氧化和樹脂降解的助劑EBS。將經(jīng)過(guò)表面包覆處理后的稀土磁粉與熱塑性有機(jī)樹脂在有惰性氣氛保護(hù)的混合機(jī)中混合后，放入具有惰性保護(hù)氣氛的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，在15033(TC的溫度、將熔化的熱塑性有機(jī)樹脂與磁粉充份混煉、造粒，制成粒料，在混煉擠出的初期階段適當(dāng)降低混煉溫度，使在盡量低的溫度下完成有機(jī)樹脂對(duì)磁粉的包覆，進(jìn)一步降低了稀土磁粉的氧化，而后逐漸提高混煉擠出溫度完成造粒，熱塑性有機(jī)樹脂與稀土磁粉的混合比例為熱塑性有機(jī)樹脂為610wt%，稀土磁粉為9094wtX?；鞜挃D出時(shí)適當(dāng)降低混煉初期溫度，分別設(shè)定雙螺桿擠出混煉機(jī)的各段機(jī)筒溫度由170。C至20(TC。由于稀土磁粉和尼龍的混合物進(jìn)入混煉機(jī)機(jī)筒的初期溫度較低，此時(shí)作為有機(jī)物的偶聯(lián)劑及抗氧劑對(duì)稀土磁粉進(jìn)行包覆，起到了防止稀土磁粉氧化的作用。隨后混合物溫度逐漸升高，也即溫度升至抗氧化劑的熔點(diǎn)以上至尼龍熔點(diǎn)以上時(shí)，尼龍逐漸完成了對(duì)稀土磁粉的包覆，抗氧劑的作用轉(zhuǎn)化為防止尼龍的高溫氧化降解。在完成尼龍對(duì)磁粉的包覆后，提高混煉擠出溫度完成稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料的制造，經(jīng)上述方法處理后的稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料具備了較好的抗氧化特性。將上述的磁性粒料置于帶有特制模具的磁場(chǎng)注射機(jī)中，在有惰性氣氛保護(hù)下，在15035(TC的溫度、使熱塑性有機(jī)樹脂處于熔融的狀態(tài)，在8002000kgf/cn^的壓力條件下射入到施加磁場(chǎng)的模具成型腔內(nèi)，在940K0e的永磁取向場(chǎng)作用下，將復(fù)合各向異性稀土永磁粉末顆粒充磁定向排布，定型后制成性能優(yōu)異的徑向取向磁環(huán)。為滿足磁件成型過(guò)程中所需的強(qiáng)取向磁場(chǎng)的要求，本發(fā)明對(duì)永磁體構(gòu)成的取向磁場(chǎng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本發(fā)明提供了滿足稀土類各向異性徑向環(huán)形磁體注射取向成型所需的磁場(chǎng)取向設(shè)計(jì)，解決了電磁取向不能滿足要求的異性稀土類材料徑向取向問(wèn)題，以及不能實(shí)現(xiàn)徑向多極磁環(huán)的磁場(chǎng)取向和傳統(tǒng)永磁取向場(chǎng)提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度較低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了使永磁體取向模具能夠提供高于傳統(tǒng)永磁取向模具所能提供的磁場(chǎng)，以滿足各向異性稀土類磁粉在磁場(chǎng)中取向成型的要求。本發(fā)明提供了可用于各向異性稀土永磁體取向的三種取向磁場(chǎng)的組成方法，艮P:輻射分布磁體的取向方法、4極分布磁體的取向方法、以及多極分布磁體的取向方法。本發(fā)明的第一種取向磁場(chǎng)設(shè)計(jì)是一種用于注射成型各向異性輻射取向環(huán)形磁體的輻射取向磁場(chǎng)由2組磁化方向相斥排列的軸向磁化環(huán)形燒結(jié)稀土磁體、l組由多塊弧形徑向磁化燒結(jié)磁體組成的磁環(huán)和導(dǎo)磁材料磁極靴組成。軸向磁化和徑向磁化燒結(jié)釹鐵硼磁體的相互應(yīng)用使它們所產(chǎn)生的磁力線大部分流向工作氣隙，工作氣隙磁場(chǎng)由多組永磁體共同協(xié)調(diào)提供，由此構(gòu)成輻射取向磁場(chǎng)，取向磁場(chǎng)值大于12K0e。磁場(chǎng)組成方法見圖4，取向磁場(chǎng)的磁力線分布見圖5。本發(fā)明的第二種取向磁場(chǎng)設(shè)計(jì)是一種用于注射成型各向異性四極取向環(huán)形磁體的徑向四極取向磁場(chǎng)由4組導(dǎo)磁極靴、8組稀土燒結(jié)磁體、及非導(dǎo)磁材料和導(dǎo)磁芯柱共同組成。與導(dǎo)磁極靴相鄰的2組燒結(jié)稀土磁體按磁化方向相斥排列，與導(dǎo)磁極靴共同組成4個(gè)磁極，相臨兩個(gè)導(dǎo)磁靴之間的兩組永磁體形成閉合回路，并輔以導(dǎo)磁芯柱，多組永磁體的相互作用使磁力線聚集于工作氣隙且呈四極分布，并減少了漏磁，由此構(gòu)成4極取向磁場(chǎng)，取向磁場(chǎng)值大于9K0e。磁場(chǎng)組成方法見圖6，取向磁場(chǎng)的磁力線分布見圖7。本發(fā)明的第三種取向磁場(chǎng)設(shè)計(jì)是一種用于注射成型各向異性2N(N為》2的整數(shù))極取向環(huán)形磁體的徑向2N極取向磁場(chǎng)由2N塊導(dǎo)磁材料極靴、2N塊稀土類燒結(jié)磁體、2N塊輔助磁場(chǎng)稀土燒結(jié)磁體、及非導(dǎo)磁材料和導(dǎo)磁芯柱共同組成。與導(dǎo)磁材料相鄰的燒結(jié)釹鐵硼磁體均按磁化方向相斥排列，磁力線被迫經(jīng)導(dǎo)磁極靴并通過(guò)工作氣隙與導(dǎo)磁芯柱到相鄰磁極靴閉合，組成2N個(gè)磁極，并輔以導(dǎo)磁芯柱，由此構(gòu)成取向磁場(chǎng)。取向磁場(chǎng)值大于12K0e。磁場(chǎng)組成方法見圖7，取向磁場(chǎng)的磁力線分布見圖8。本發(fā)明的以上三種方式的取向磁場(chǎng)，其永磁取向回路均采用了永磁體磁化方向相斥排列；磁力線聚集于導(dǎo)磁體極靴的方法，所以可較大幅度提高取向磁場(chǎng)。這是因?yàn)樵诒景l(fā)明的永磁體組合排列方法的情況下，取向磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度更多地依賴于永磁體沿磁化方向的面積，提高永磁體沿磁化方向的面積，就可以提高磁力線的總量，而并不受磁體的剩磁參數(shù)的限制，這樣就可以采用增大磁體面積的方法來(lái)提高取向磁場(chǎng)。用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體可以是燒結(jié)釹鐵硼永磁體，也可以是燒結(jié)釤鈷2:17系列永磁體。采用磁能積高的永磁體有利于取向磁場(chǎng)的提高。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，取向磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度更多地依賴于永磁體沿磁化方向的面積，提高永磁體沿磁化方向的面積，就可以提高磁力線的總量，而并不受磁體的剩磁參數(shù)的限制，這樣就可以采用增大磁體面積的方法來(lái)提高取向磁場(chǎng)。解決了電磁取向不能滿足要求的異性稀土類材料徑向取向問(wèn)題；以及不能實(shí)現(xiàn)徑向多極磁環(huán)的磁場(chǎng)取向和傳統(tǒng)永磁取向場(chǎng)提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度較低的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了使永磁體取向模具能夠提供高于傳統(tǒng)永磁取向模具所能提供的磁場(chǎng)，滿足了各向異性稀土類磁粉在磁場(chǎng)中取向成型的要求。分別使用了本發(fā)明的三種取向磁場(chǎng)的組成方法，即輻射分布磁體的取向方法；4極分布磁體的取向方法；以及多極分布磁體的取向方法，制造了這三種磁場(chǎng)取向注射模具。將這三種模具分別裝在注射機(jī)上，分別注射成型了4)22.6X4)18.6X6rara的輻射取向磁場(chǎng)成型磁體、4)36Xct)28X25咖的四極取向磁體、4>22X》15X25mm的12極取向磁體。注射機(jī)參數(shù)設(shè)定注射機(jī)料筒溫度200—260。C;注射模具溫度8(TC;注射壓力1620kg/cm2。優(yōu)點(diǎn)在于，采用永磁體相斥排列組合與導(dǎo)磁材料相配合而成的輻射、四極、多極取向磁場(chǎng)，高于傳統(tǒng)N、S交替排列組合的永磁場(chǎng)；同時(shí)也克服了電磁場(chǎng)的適用局限性，并很好得起到了節(jié)能的效果。附圖的說(shuō)明圖1為，采用本發(fā)明的第一種取向磁場(chǎng)方法，輻射取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體的外圓表面磁通密度分布圖。圖2為，采用本發(fā)明的第二種取向磁場(chǎng)方法，四極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體的外圓表面磁通密度分布圖。圖3為，采用本發(fā)明的第三種取向磁場(chǎng)方法，多極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體的外圓表面磁通密度分布圖。圖4為本發(fā)明的第一種取向磁場(chǎng)方法，輻射取向磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體，由2塊按磁化方向相斥排列的軸向磁化燒結(jié)釹鐵硼環(huán)型磁體1和3、一組徑向磁化燒結(jié)釹鐵硼環(huán)型磁體2、導(dǎo)磁材料4及10、導(dǎo)磁芯桿7等組成。軸向磁化和徑向磁化燒結(jié)釹鐵硼磁體的聯(lián)合應(yīng)用使它們所產(chǎn)生的磁力線大部分流向工作氣隙。由于徑向磁化的高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體在工藝上難以實(shí)現(xiàn)，故2實(shí)際上是由多塊徑向磁化的瓦形體組成。磁路中磁力線的分布為徑向磁化燒結(jié)釹鐵硼磁體2磁力線的一部分通過(guò)導(dǎo)磁材料4、無(wú)磁鋼模套8流入工作氣隙5;經(jīng)由芯桿7、模沖6、外導(dǎo)磁回路10回到徑向磁化磁體2，徑向磁化燒結(jié)釹鐵硼磁體2磁力線的另一部分通過(guò)導(dǎo)磁材料4、無(wú)磁鋼模套8流入工作氣隙5;再經(jīng)芯桿7、流道襯套ll、無(wú)磁材料環(huán)12、外導(dǎo)磁回路10回到徑向磁化磁體2。上面一塊軸向磁化燒結(jié)釹鐵硼環(huán)型磁體1的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁材料4、無(wú)磁鋼模套8流入工作氣隙5;經(jīng)芯桿7、流道襯套ll、無(wú)磁材料環(huán)12、無(wú)磁鋼模套8、外導(dǎo)磁回路10回到該軸向磁化磁體l形成閉合磁路。下面一組軸向磁化燒結(jié)釹鐵硼磁體3的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁材料4、無(wú)磁鋼模套8流入工作氣隙5;經(jīng)芯桿7、模沖6、無(wú)磁鋼模套8、外導(dǎo)磁回路IO回到該軸向磁化磁體3形成閉合磁路。圖5為，輻射取向磁場(chǎng)的磁力線分布圖。圖6為，本發(fā)明的第二種取向磁場(chǎng)方法，四極取向磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。四極取向磁場(chǎng)由4塊導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁極靴23、及8塊釹鐵硼磁體21和無(wú)磁外套28、導(dǎo)磁芯桿25、無(wú)磁鋼模套26組成。相鄰的兩塊燒結(jié)釹鐵硼磁體21和22按照磁化方向相同串聯(lián)排列，提高了永磁體的工作點(diǎn)。N組磁化方向同向串聯(lián)排列的永磁體與由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁極靴共同組成了4極徑向取向磁場(chǎng)裝置。相鄰兩組串聯(lián)排列的永磁體之間磁化方向相斥排列，磁力線被迫經(jīng)由磁極靴23、無(wú)磁鋼模套26、磁體型腔24、導(dǎo)磁芯桿25與另一塊磁極靴23閉合。磁路中磁力線的分布見圖7。圖7為，四極取向磁場(chǎng)的磁力線分布圖。圖8為，本發(fā)明的第三種取向磁場(chǎng)方法，多極取向磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。多極取向磁場(chǎng)由12塊導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁極靴34、及12塊釹鐵硼主勵(lì)磁體31、12塊輔助勵(lì)磁體32及33和無(wú)磁鋼模套37以及導(dǎo)磁芯桿36、無(wú)磁外套38組成。相鄰兩塊主勵(lì)磁永磁體之間磁化方向相斥排列，磁力線被迫經(jīng)由磁極靴34、無(wú)磁鋼模套37、磁體型腔35、導(dǎo)磁芯桿36、無(wú)磁鋼模套37回到31構(gòu)成回路。另一組N塊輔助勵(lì)磁磁體32起到阻止永磁體31邊緣漏磁的作用，同時(shí)也起到提供部分勵(lì)磁磁場(chǎng)的作用。其中，永磁體32的磁力線經(jīng)由磁極靴34、無(wú)磁鋼模套37、磁體型腔35、導(dǎo)磁芯桿36、無(wú)磁鋼模套37、另一個(gè)導(dǎo)磁極靴、永磁體33、無(wú)磁外套38構(gòu)成回路。磁路中磁力線的分布見圖9。圖9為，多極取向磁場(chǎng)的磁力線分布圖。圖10為，以前傳統(tǒng)的四極取向磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，4塊產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體41，它的磁化方向沿箭頭所示，磁極N、S交替排列，磁體型腔42，由導(dǎo)磁模具鋼構(gòu)成的芯桿43，由無(wú)磁模具鋼構(gòu)成的模套44。圖11為，以前傳統(tǒng)的多極取向磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。12塊產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體51，它的磁化方向沿箭頭所示，磁極N、S交替排列，磁體型腔52，由導(dǎo)磁模具鋼構(gòu)成的芯桿53,由無(wú)磁模具鋼構(gòu)成的模套54。具體實(shí)施方式一、稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料的制作本實(shí)施例采用了HDDR氫處理各向異性釹鐵硼磁粉作為原料磁粉，使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量該磁粉的最大磁能積(BH)mar36MG0e,內(nèi)稟矯頑力Hcj-12.5K0e。實(shí)施例l一5選用了三種牌號(hào)的尼龍12作為粘結(jié)劑單獨(dú)或混合添加作為粘結(jié)劑，分別為尼龍A、尼龍B、尼龍C，特性見表一。表一編號(hào)參數(shù)^^^^^^尼龍A尼龍B尼龍c熔點(diǎn)°c175175175熔融指數(shù)(190°C,2,2kg)(g/10min)1935270沖擊強(qiáng)度J/m594830實(shí)施例1一5的工藝條件的說(shuō)明1、各向異性稀土磁粉含量92%(重量比)2、雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒溫度進(jìn)料端17(TC—出料端20(TC3、注射機(jī)料筒溫度200—260。C4、注射模具溫度8(TC5、注射壓力1080kg/cm26、取向磁場(chǎng)18k0e7、樣品尺寸直徑12^厚度7腿圓片。實(shí)施例1一5的數(shù)據(jù)見表二表二實(shí)施例尼龍配比％(重量比)熔融指數(shù)(270。C，5kg)(g/10min)沖擊強(qiáng)度J/m磁能積MGOe內(nèi)稟矯頑力kOe實(shí)施例l尼龍A100%1054511.511.1實(shí)施例2尼龍B100%1703711.711.2實(shí)施例3尼龍C100%2902912.211.4實(shí)施例4尼龍C50%尼龍A50%1853712.011.3實(shí)施例5尼龍C50%尼龍B50%2303312.211.3實(shí)施例6—10實(shí)施例6—10工藝條件的說(shuō)明1、傳統(tǒng)的抗氧劑加入方法將抗氧劑粉末與磁粉和尼龍?jiān)诟咚倩旌蠙C(jī)中機(jī)械混合。2、傳統(tǒng)的偶聯(lián)劑加入方法將偶聯(lián)劑用溶劑稀釋后與磁粉和尼龍的混合物在高速混合機(jī)中；在混合物溫度60—8(TC條件下機(jī)械中混合，邊混合邊脫除溶劑，直至溶劑完全脫出。103、EBS量加入量尼龍重量的O.1%4、尼龍磁粉重量的8%，尼龍C與尼龍B各占50X(重量比)5、偶聯(lián)劑量磁粉重量的0.6%6、注射機(jī)料筒溫度200—26(TC。實(shí)施例6—10的數(shù)據(jù)見表三<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>二、注射成型稀土類各向異性輻射、多極取向環(huán)形磁體。實(shí)施例11輻射取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體。使用通用的無(wú)電磁場(chǎng)裝置的注射機(jī)，采用本發(fā)明的第一種取向磁場(chǎng)方法制作了磁場(chǎng)取向模具，實(shí)測(cè)輻射取向磁場(chǎng)達(dá)到14.5K0e。使用該模具注射成型了尺寸為4)22.6X4)18.6X6mra的輻射取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體。因?yàn)檩椛淙∠虺尚偷沫h(huán)形磁體是徑向2極的，即內(nèi)圓表面是N極；外圓表面是S極，或者內(nèi)圓表面是S極；外圓表面是N極，而實(shí)際使用的磁體是多極的，本實(shí)施例采用了脈沖磁化電源配以多極磁化裝置將注射成型的環(huán)形磁體磁化成了12極磁體，該磁環(huán)外圓表面磁通密度分布見圖l，表面磁通密度的峰值為2500Gs。實(shí)施例12四極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體。使用通用的無(wú)電磁場(chǎng)裝置的注射機(jī)，采用本發(fā)明的第二種取向磁場(chǎng)方法制作了磁場(chǎng)取向模具，實(shí)測(cè)輻射取向磁場(chǎng)達(dá)到9.0KOe。使用該模具注射成型了尺寸為4>36X4>28X25mm的四極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體，使用外徑4極脈沖磁化裝置磁化后，實(shí)測(cè)表面磁通密度達(dá)到3100Gs，該磁環(huán)外圓表面磁通密度分布見附圖2。實(shí)施例13四極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體。使用通用的無(wú)電磁場(chǎng)裝置的注射機(jī)，采用本發(fā)明的第三種取向磁場(chǎng)方法制作了磁場(chǎng)取向模具，實(shí)測(cè)12極取向磁場(chǎng)達(dá)到9.3K0e。使用該模具注射成型了尺寸為4>22X4>15X25mm的12極取向磁場(chǎng)成型的各向異性稀土類磁體，使用外徑12極脈沖磁化裝置磁化后，實(shí)測(cè)表面磁通密度達(dá)到3200Gs，該磁環(huán)外圓表面磁通密度分布見附圖3。權(quán)利要求1、注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法，其特征在于，將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑和抗氧劑包覆處理后的稀土磁粉在負(fù)壓條件下攪拌干燥直至溶劑及所吸附氣體完全脫出，與熱塑性有機(jī)樹脂粉末置于混合機(jī)中在惰性保護(hù)氣氛下混合均勻，然后放入具有保護(hù)氣氛的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，將熱塑性有機(jī)粘結(jié)劑與磁粉充份混煉、造粒，得到稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料，將此粒料置于帶有磁場(chǎng)模具的磁場(chǎng)注射機(jī)中制作成為沿徑向取向的磁環(huán)，包括輻向磁環(huán)和多極磁環(huán)；上述的稀土磁粉是指各向異性稀土永磁粉末，各向異性稀土永磁粉末包括以稀土元素R1、Fe和B為成分的各向異性R1FeB磁粉，以R2、Fe和N為成分的R2FeN各向異性磁粉，以是上述R1FeB和R2FeN兩種磁粉的復(fù)合物；其中，R1、R2均為稀土元素，其中Nd、Pr為R1的元素，其在全部R1總量中所占原子比列為50～100at％；Sm為R2的元素；上述的磁場(chǎng)模具中具有由強(qiáng)磁性永磁體和導(dǎo)磁材料共同構(gòu)成的取向磁場(chǎng)。2、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的稀土磁粉需先經(jīng)表面包覆處理，工藝步驟為-(1)用乙醇或異丙醇等有機(jī)溶劑將偶聯(lián)劑稀釋后加入到稀土磁粉中，攪拌至磁粉干燥，偶聯(lián)劑使用量為所處理磁粉質(zhì)量的0.11%;(2)用二甲苯等溶劑將抗氧劑溶解稀釋后加入到上述已包覆偶聯(lián)劑的稀土磁粉中，攪拌至磁粉干燥，抗氧劑使用量為所處理磁粉質(zhì)量的0.11%;(3)將上述經(jīng)偶聯(lián)劑和抗氧劑包覆處理的稀土磁粉在溫度為40—7(TC，負(fù)壓條件下繼續(xù)攪拌干燥，直到使溶劑及所吸附氣體完全脫出，有效地防止由于殘余水分或氣體所造成的造粒及注射成型過(guò)程中稀土磁粉的氧化行為；所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑；抗氧劑為胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、肼化合物。3、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所用有機(jī)樹脂為熱塑性樹脂，熱塑性樹脂包括尼龍、PPS或橡膠有機(jī)樹脂；使用單一的一種熱塑性樹脂，也可以通過(guò)復(fù)合使用兩種或兩種以上的有機(jī)樹脂，并通過(guò)調(diào)節(jié)這兩種或兩種以上有機(jī)樹脂的添加比例，達(dá)到調(diào)節(jié)粒料的流動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度之目的，本發(fā)明使用的主要是尼龍。4、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣氛是指惰性保護(hù)氣氛，所述的混煉、造粒是在15033(TC的溫度、將處于熔化的熱塑性有機(jī)樹脂與磁粉充份混煉、造粒，制成粒料，熱塑性有機(jī)樹脂與稀土磁粉的混合比例為熱塑性有機(jī)樹脂為610wtX，稀土磁粉為9094wtX。5、按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的將粒料置于帶有磁場(chǎng)模具的磁場(chǎng)注射機(jī)中，是在有惰性氣氛保護(hù)下，在15035(TC的溫度、使熱塑性有機(jī)樹脂處于熔融的狀態(tài)，在8002000kg/ci^的壓力條件下射入到施加磁場(chǎng)的模具成型腔內(nèi)，在940k0e的永磁取向場(chǎng)作用下，將復(fù)合各向異性稀土永磁粉末顆粒充磁定向排布，定型后制成性能優(yōu)異的徑向取向磁環(huán)。6、按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述的取向磁場(chǎng)，以滿足磁環(huán)的徑向取向要求，采用永磁體提供取向磁場(chǎng)，形成輻射取向磁場(chǎng)、四極取向磁場(chǎng)或多極取向磁場(chǎng)。7、按照權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述的輻射取向磁場(chǎng)由兩組磁化方向相斥排列的軸向取向永磁體和一組徑向取向永磁體以及導(dǎo)磁材料組成的輻射取向場(chǎng)，多組永磁體的相互作用使磁力線聚集于工作氣隙且呈輻射狀分布，并減少了漏磁，使工作氣隙獲得了大于12k0e的磁場(chǎng)。8、按照權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述的四極取向磁場(chǎng)由八組兩極取向的永磁體、4組導(dǎo)磁極靴、非導(dǎo)磁材料及導(dǎo)磁芯柱組成的四極取向磁場(chǎng)，與導(dǎo)磁極靴相鄰的2組燒結(jié)稀土磁體按磁化方向相斥排列，與導(dǎo)磁極靴共同組成4個(gè)磁極，相臨兩個(gè)導(dǎo)磁靴之間的兩組永磁體形成閉合回路，并輔以導(dǎo)磁芯柱，多組永磁體的相互作用使磁力線聚集于工作氣隙且呈四極分布，并減少了漏磁，使工作氣隙獲得了大于9kOe的磁場(chǎng)。9、按照權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述的多極取向磁場(chǎng)由2N組兩極取向的永磁體、2N組徑向取向的永磁體、2N組導(dǎo)磁材料極靴、導(dǎo)磁芯柱以及非導(dǎo)磁材料組成的多極取向磁場(chǎng)，與導(dǎo)磁材料相鄰的永磁體均按磁化方向相斥排列，多組永磁體的相互作用使磁力線聚集于工作氣隙且呈多極分布，并減少了漏磁，使工作氣隙獲得了大于12k0e的磁場(chǎng)，N為》2的整數(shù)。全文摘要一種注射成型稀土類徑向磁環(huán)的制造方法，屬于稀土磁體制備
技術(shù)領(lǐng)域：
。工藝為將經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑和抗氧劑包覆處理后的稀土磁粉在負(fù)壓條件下攪拌干燥直至溶劑及所吸附氣體完全脫出，然后與熱塑性有機(jī)樹脂粉末置于混合機(jī)中在惰性保護(hù)氣氛下混合均勻，然后放入具有保護(hù)氣氛的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)，將熱塑性有機(jī)粘結(jié)劑與磁粉充分混煉、造粒，得到稀土類各向異性粘結(jié)磁體用粒料，將此粒料置于帶有磁場(chǎng)模具的磁場(chǎng)注射機(jī)中制作成為沿徑向取向的磁環(huán)，包括輻向磁環(huán)和多極磁環(huán)。優(yōu)點(diǎn)在于，用稀土磁粉與有機(jī)樹脂所制作的粒料具有良好的抗氧化性、流動(dòng)性與磁特性。采用永磁體相斥排列組合與導(dǎo)磁材料相配合而成的輻射、四極、多極取向磁場(chǎng)，高于N、S交替排列組合的永磁場(chǎng)，具有節(jié)能效果。文檔編號(hào)H01F41/02GK101552132SQ20091007625公開日2009年10月7日申請(qǐng)日期2009年1月8日優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日發(fā)明者仝成利,林崇業(yè),肖耀福,鄭增琨,剛魏申請(qǐng)人:北京倍力隆磁材料技術(shù)有限公司