[發明專利]各向異性環形磁體的成型方法及其模具

有效

• 申請號: 201410165910.5
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103894607A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張鐵橋;張瀾庭;梁樂;王靜;董顯平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;B22F5/10;B22F3/20;H01F41/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 葉琦玲

技術領域

本發明涉及各向異性環形磁體的制造技術領域，特別是涉及各向異性環形磁體的成型方法及其模具。

背景技術

稀土鐵系永磁材料自問世以來經歷了巨大發展，現已經發展成了以釹鐵硼為代表的第三代永磁材料，其具有磁性能高、應用廣、發展快等一系列優點。釹鐵硼永磁體主要包括燒結釹鐵硼磁體、粘結釹鐵硼磁體和熱壓釹鐵硼磁體。其中粘結釹鐵硼磁體稀土含量較低，其突出優點是尺寸精度高、不變形，無需二次加工，便于大批量生產；其缺點是稀土含量低導致磁性能偏低，使用溫度不高。燒結釹鐵硼磁體因其含有一定量的重稀土元素而產生優越的磁性能，是目前為止產量最高、應用最廣的永磁體；然而近年來隨著稀土價格的不斷上漲，特別是重稀土元素鏑(Dy)、鋱(Tb)的價格每公斤價格達到上萬元，這直接導致了燒結磁體成本的增加。熱壓釹鐵硼磁體在不含鏑(Dy)、鋱(Tb)的情況下仍能保持較高的磁性能，相比于燒結釹鐵硼磁體具有更低的價格；此外，熱壓釹鐵硼磁體具有納米晶結構，晶粒的細化有助于成型壓力的降低和矯頑力的提高，可實現近凈成形，減少浪費。

各向異性環形磁體因其特殊的磁場分布被廣泛應用于伺服電機、馬達等能源轉換裝置上，當前生產磁性能較高的各向異性環形磁體主要通過燒結法和熱壓熱變形法。在工業生產方面，熱壓釹鐵硼磁體產量遠遠落后于燒結釹鐵硼磁體，目前只有美國通用、日本大同和歐洲達美三家公司大規模生產，總產量遠遠少于燒結釹鐵硼磁體。當前我國的成都銀河磁體也已完成熱壓磁體生產線的建設，擬定初期年產量300噸。因此，熱壓熱變形工藝已成為制造稀土鐵系各向異性永磁體的重要工藝手段之一。

目前工業生產中，通過熱壓熱變形工藝生產各向異性環形磁體的主要工藝是：在真空狀態下或在惰性氣體保護下，且在較高溫度下，先將納米晶釹鐵硼粉末熱壓成壁厚較厚的各向同性的環形磁體，然后更換尺寸較大的沖頭對磁體進行熱變形即完成反向擠出壓制，最終獲得磁體易磁化方向與壓力方向相垂直的各向異性環形磁體。因為更換沖頭必須在模具冷卻下來后先采用機械方法脫模再更換尺寸較大的沖頭，沖頭更換好后再升高熱壓爐腔內的溫度到合適的溫度下進行熱變形。該過程的先降溫后再升溫極易導致納米級尺寸的晶粒長大，這會導致熱變形的抗力增大。此外，更換沖頭必然導致熱壓爐腔體內的不再是真空環境或稀有氣體保護環境，要進行后續的熱變形工藝必然需要再次抽真空和升高溫度。以上的更換沖頭和二次抽真空以及二次升高溫度都需要較長時間，這極大浪費了資源和延長了各向異性環形磁體的生產周期，嚴重地影響了各向異性環形磁體的生產效率。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種使各向異性環形磁體的生產周期短、生產效率高的各向異性環形磁體的成型方法及其模具，以克服現有技術的上述缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種各向異性環形磁體的模具，包括上模和下模；

所述上模包括上底座、帶模芯上沖頭、環形上沖頭，所述帶模芯上沖頭設于所述環形上沖頭內部，所述帶模芯上沖頭的外壁與所述環形上沖頭的內壁配合；所述帶模芯上沖頭和環形上沖頭的頂部設有一墊板，所述上底座設于所述墊板的上方；

所述下模包括下底座、環形下沖頭、環形陰模和陰模支撐圈，所述環形下沖頭和陰模支撐圈設于所述下底座上，所述環形下沖頭設于所述陰模支撐圈的內部，所述環形陰模設于所述陰模支撐圈的上方；所述環形下沖頭的外壁與所述環形陰模的內壁配合；

所述環形上沖頭的外壁與所述環形陰模的內壁配合，所述帶模芯上沖頭下端的模芯外壁與所述環形下沖頭的內壁配合。

優選地，所述下底座的上端面設有一環形凹槽，所述環形下沖頭的下端設于所述環形凹槽內。

優選地，所述帶模芯上沖頭包括上沖頭本體和上沖頭本體下端的模芯，所述上沖頭本體為上段直徑小、下段直徑大的二級臺階軸；所述上底座的下端設有推桿，所述推桿的長度大于所述上沖頭本體的下段的長度；

所述環形下沖頭的上端面到所述下底座的上端面的距離不小于所述帶模芯上沖頭的模芯的長度；所述環形下沖頭的上端面到所述下底座的上端面的距離還不小于所述環形陰模的高度。

優選地，所述環形陰模的外壁上設有測溫孔，所述測溫孔內設有測溫元件。

優選地，所述陰模支撐圈為分體式、可拆卸結構。

本發明還提供一種各向異性環形磁體的成型方法，包括以下步驟：

A、將一定量的磁性粉末填充到所述的各向異性環形磁體的模具的帶模芯上沖頭的模芯、環形上沖頭的下端面、環形下沖頭的上端面以及環形陰模的內壁形成的空腔中；