專利名稱：稀土永磁體的取向壓制成型方法及用于該方法的制備裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及1種稀土永磁體壓制成型方法及壓制成型裝置，特別涉及用于壓制成型的磁場取向裝置和加料裝置。
背景技術：
稀土永磁體分為燒結稀土永磁體和粘結稀土永磁體，燒結稀土永磁體極大部分為各向異性磁體。將松散狀態的稀土永磁合金粉末(以下簡稱“磁粉，平均粒徑數μm )置于壓機模腔內，使其在外加充磁磁場和壓力作用下成型(壓制后體積為壓制前體積的35％～50％)，磁粉取向壓制成型后經過燒結程序成為燒結稀土永磁體，例如燒結釹鐵硼磁體的最大磁能積為280～400KJM-3(35～50MGOe)。從開始壓制到壓制結束，磁粉需要始終處于不小于1194KA/m(15000Oe)的連續磁場(充磁磁場)中，足夠高的充磁磁場可以保證磁粉在其密度較低時能夠按照充磁磁場的方向磁化并排列整齊，連續的充磁磁場使磁粉的磁化方向在其受壓力作用而逐漸成為產品的過程中保持不變。充磁磁場使壓制成型的燒結稀土永磁體毛坯會存在部分剩磁，導致其表面容易吸引磁粉，影響產品質量，因此需要對燒結稀土永磁體毛坯施加1個與充磁磁場方向相反的反磁場(退磁磁場)來降低毛坯的剩磁，使之不再吸引磁粉，退磁磁場的大小需要根據不同磁粉的磁性能而能夠進行調節。
粘結稀土永磁體是將磁粉和粘接劑的混合物置于模腔內，使其在壓力作用下成型，不需要再經過燒結程序。如果磁粉在壓制成型過程中沒有受到外加充磁磁場的取向作用，壓制成型后成為各向同性粘結稀土永磁體，磁性能較低，例如各向同性粘結釹鐵硼磁體的最大磁能積為48～64KJM-3(6～8MGOe)。如果磁粉在壓制成型過程中受到外加充磁磁場的取向作用，壓制成型后成為各向異性粘結稀土永磁體，其壓制成型過程同上述燒結稀土永磁體的壓制成型過程。各向異性粘結稀土永磁體的最大磁能積為同樣材料制成的各向同性粘結稀土永磁體的數倍，例如各向異性粘結釹鐵硼磁體的最大磁能積可達到200KJM-3(25MGOe)。
壓制方向與充磁磁場方向垂直，稀土永磁體中磁粉的磁化方向呈輻射狀，壓制成型的稀土永磁體稱為輻射取向磁環。壓制方向與充磁磁場方向平行，稀土永磁體中磁粉的磁化方向相互平行，壓制成型的稀土永磁體稱為平行取向磁體。壓制方向與充磁磁場方向垂直，稀土永磁體中磁粉的磁化方向相互平行，壓制成型的稀土永磁體稱為垂直取向磁體。
現有技術取向壓制成型稀土永磁體時通常采用下述方法提供取向磁場和加料1.稀土永磁體取向壓制成型需要充磁磁場在1194KA/m以上，滿足此項指標的現有技術永久磁路的體積和制造成本超過電磁鐵，因此現有技術取向壓制成型設備中均采用電磁鐵提供充磁磁場和退磁磁場，電磁鐵體積較大，容納電磁鐵的壓機體積也較大，壓機的制造成本較高。電磁鐵工作時需要消耗電能，電磁鐵線圈通電后會產生溫升，需要采取冷卻手段(油冷或者水冷)。每壓制1次需要消耗較多的電能、設備折舊、人工。
2.重力法加料，使磁粉依靠自己的重量進入模腔。在壓制成型某些產品時，例如輻射取向磁環、平行取向磁環、垂直取向瓦形磁體，模腔加料口為窄縫，磁粉很難加入窄縫內，模腔內的磁粉也不易分布均勻(分布不均會影響產品質量)，重力法加料不易采用自動化生產。
由于上述原因，我國現有技術生產的燒結釹鐵硼磁體通常是先壓制成型為1個尺寸較大的方形或者長圓柱磁體，再經過磨、機械切割、電火花線切割等后加工方法，加工成為薄圓片、細長條、圓環、瓦形等適合用戶需要的產品。材料損耗率較高，后加工耗能和人工也較多。
各向異性輻射取向磁環不能采用上述方法制備，需要直接取向壓制成型，目前市場所需要量較大的小尺寸各向異性輻射取向磁環由于壓制成本過高，無法大量生產。例如磁盤驅動器的主軸電機，需要使用尺寸為外徑20mm，內徑18mm，高度13.5mm的輻射取向磁環，重5克。目前采用各向同性粘結釹鐵硼磁體，最大磁能積為64KJM-3(8MGOe)，如果改用各向異性粘結釹鐵硼磁體，最大磁能積為200KJM-3(25MGOe)，將大幅度提高電機的性能。但是各向異性粘結釹鐵硼磁體成型時需要充磁磁場和退磁磁場，形成輻射取向磁場的磁通必須通過芯柱才能閉合，為了避免由于芯柱飽和使輻射取向磁場變成平行取向磁場，1次壓制的加料高度只能等于環內徑的1/2(9mm)，壓制成型后高度為4.5mm，需要經過3次加料壓制才能完成上述輻射取向磁環。如果采用電磁鐵的壓機壓制成型上述輻射取向磁環，其生產成本將超過用戶所能接受的價格。
發明內容
針對現有技術中電磁鐵體積較大，使壓機體積也較大，電磁鐵耗電能較多，當模腔為窄縫時，重力法加料使磁粉不易加入其中，不易實現自動化生產。本發明提供1種采用永久磁路代替電磁鐵來取向壓制成型稀土永磁體和采用上壓頭將磁粉壓入模腔代替重力法加料的方法。與電磁鐵相比，永久磁路不需要用電，減少電能消耗；不發熱，不需要采取冷卻手段；沒有電磁鐵所需的磁場上升和下降時間，縮短壓制1塊產品的時間；體積較小，縮小壓機體積和制造成本。用上壓頭將磁粉壓入模腔的方法可以解決由于模腔窄縫引起的加料困難，有利于取向壓制成型的自動化生產。
本發明的稀土永磁體取向壓制成型過程包括加料、充磁、壓制、退磁、脫模等5個步驟。
a.加料其特征為用上壓頭將料盒中的磁粉壓入陰模內，下壓頭、陰模不動，上壓頭下移，將磁粉壓入陰模內。
b.充磁其特征為由永久磁路提供足夠的充磁磁場，上壓頭、下壓頭不動，陰模向上移動，使磁粉位于充磁永久磁路工作氣隙中，磁粉的磁化方向按照充磁磁場方向排列。
c.壓制其特征為充磁磁場保持穩定不變，并且沒有時間限制，下壓頭、陰模不動，上壓頭向下，將磁粉壓制成型為稀土永磁體。
d.退磁其特征為由永久磁路提供可調節的退磁磁場，下壓頭、上壓頭不動，陰模向下移動，使已經壓制成型的稀土永磁體通過退磁永久磁路的工作氣隙，被退磁。
e.脫模下壓頭、上壓頭不動，陰模繼續向下移動，直到整個稀土永磁體從陰模中脫出，上壓頭上移，完成脫模，用推料桿將其推向成品區。
充磁永久磁路、退磁永久磁路被固定在壓機的模架上，共同為陰模的組成部分，在整個過程中，下壓頭始終保持位置不變，依靠陰模和上壓頭的動作完成稀土永磁體的壓制成型。
本發明的取向壓制成型裝置中的加料裝置包括料盒、料倉，加料時，料盒移動到陰模上方，加料結束后，料盒回到料倉下方。其特征為料盒可移動，通過選用不同的料盒高度可以改變磁粉在開始壓制時的密度，可實現自動加料。
本發明的取向壓制成型裝置中提供充磁磁場的充磁永久磁路包括輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路、平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路、垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路，其特征為a.輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相反的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通，有利于設計每組磁體的工作點在最大磁能積，充分利用磁體的磁性能，也有利于減少每組磁體的漏磁。磁路中磁力線的分布為徑向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，其中一部分經下芯桿、外回路上部回到該徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，另一部分經下芯桿、外回路下部回到該徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，再經下芯桿、外回路上部回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，再經過下芯桿、外回路下部回到第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向呈輻射狀，并與壓制方向相互垂直，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m。本發明的永久磁路同時使用2組軸向磁化和1組徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，在達到壓制成型稀土永磁體所需要的取向磁場時，減小了磁路體積和降低了磁路成本。
b.平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、2組磁化方向相反的徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通，有利于設計每組磁體的工作點在最大磁能積，充分利用磁體的磁性能，也有利于減少每組磁體的漏磁。磁路中磁力線的分布為第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料、上壓頭流入工作氣隙和下芯桿，再經下壓頭、導磁材料、第2組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路流回第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料、上壓頭流入工作氣隙和下芯桿，再經下壓頭、導磁材料、第2組軸向磁環燒結釹鐵硼磁體、外回路回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互平行，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m。本發明的永久磁路同時使用2組軸向磁化和2組徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，在達到壓制成型稀土永磁體所需要的取向磁場時，減小了磁路體積和降低了磁路成本。
c.垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、2組磁化方向相反的徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通，有利于設計每組磁體的工作點在最大磁能積，充分利用磁體的磁性能，也有利于減少每組磁體的漏磁。磁路中磁力線的分布為第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，其中一部分經導磁材料、第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路上部回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；另一部分經導磁材料、第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路下部回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，再經導磁材料、第2組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路上部回到第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，再經導磁材料、第2組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路下部回到第1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互垂直，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m。本發明的永久磁路同時使用2組軸向磁化和2組徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，在達到壓制成型稀土永磁體所需要的取向磁場時，減小了磁路體積和降低了磁路成本。
本發明的取向壓制成型裝置中提供退磁磁場的退磁永久磁路包括輻射取向磁環壓制成型退磁永久磁路、平行取向磁體壓制成型退磁永久磁路、垂直取向磁體壓制成型退磁永久磁路，其特征a.輻射取向磁環壓制成型退磁永久磁路由1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。徑向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線，其中一部分通過退磁磁場強度調節裝置、外回路上部、下芯桿流入工作氣隙，再經導磁材料回到徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；另一部分通過退磁磁場強度調節裝置、外回路下部、下芯桿流入工作氣隙，再經導磁材料回到徑向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向呈輻射狀，并且與輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反。工作氣隙磁場通過退磁磁場強度調節裝置可以調節。
b.平行取向磁體壓制成型退磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料、下壓頭流入工作氣隙和下芯桿，再經上壓頭、導磁材料、第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、外回路上部、退磁磁場調節裝置、外回路下部回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互平行，并且與平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反。工作氣隙磁場通過退磁磁場強度調節裝置可以調節。
c.垂直取向磁體壓制成型退磁永久磁路由2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成。第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體中的磁力線通過導磁材料流入工作氣隙，其中一部分經導磁材料、第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、退磁磁場調節裝置一邊、外回路上部、退磁磁場調節裝置另一邊回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路；另一部分經導磁材料、第2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、退磁磁場調節裝置一邊、外回路下部、退磁磁場調節裝置另一邊回到第1組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體，形成閉合磁路。工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互垂直，并且與垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反。工作氣隙磁場通過退磁磁場調節裝置可以調節。
與現有技術相比，由于在取向壓制成型裝置中用永久磁路取代電磁鐵提供充磁磁場和退磁磁場，用上壓頭將磁粉壓入模腔代替重力法加料，本發明所提供的方法有如下優點1.節能，永久磁路工作時不需要消耗電能，也不會產生熱量，所以不需要冷卻手段。
2.節省壓機制造成本，永久磁路體積大幅度小于可替代的電磁鐵體積，壓機體積也能大幅度縮小，可降低全套取向壓制成型設備的制造成本。
3.有利于稀土永磁體取向壓制成型工序的自動化生產，利用上壓頭將磁粉壓入模腔內，可以使稀土永磁體的取向壓制成型過程實現全自動生產，節約人力。
4.縮短壓制每件產品的時間，由于電磁鐵在提供充磁磁場和退磁磁場時磁場上升和下降各需要1秒，壓制時，要等待充磁磁場上升至最大值才能開始壓制，要等待充磁磁場下降至0后才能提供退磁磁場。永久磁路沒有磁場上升和下降時間，產品在模具內從充磁磁場移動至退磁磁場所需時間小于電磁鐵的磁場上升和下降所需時間。
5.由于上述4項優點降低了壓制成型1件稀土永磁體產品的生產成本，用本發明所提供的方法可以直接壓制成型用戶所需形狀和尺寸的稀土永磁體產品，減少后加工消耗的電能、工具損耗、后加工設備折舊、人工等，也減少了稀土永磁體原材料的消耗。例如現有技術生產瓦形磁體是用垂直取向壓制成型方法壓制1個方塊，然后用線切割將方塊加工成瓦形，線切割加工消耗鉬絲、電能和人工，同時形成較多的邊角廢料。采用本發明所提供的方法可以直接成型瓦形磁體，不需要經過線切割加工，也不會產生邊角廢料。現有技術生產圓環是先生產1個較長圓柱，然后用掏孔的方法加工成圓管，再用內圓切片機或線切割加工成用戶所需要的圓環厚度，掏孔損失較多的稀土永磁體原材料，切片或線切割加工也要消耗較多后加工費用。本發明所提供的方法可以直接成型圓環磁體，不需要經過掏孔、切片、線切割加工，也不會產生掏孔形成稀土永磁體材料損失。
6.輻射取向磁環壓制成型成本的降低使大批量生產各向異性釹鐵硼輻射取向磁環成為可能。輻射取向磁環主要用于永磁電機，在汽車、空調、計算機等行業中有廣泛的應用。現在主要采用永磁鐵氧體和各向同性粘結釹鐵硼生產輻射取向磁環，永磁鐵氧體的磁能積為24KJM-3(3MGOe)，各向同性粘結釹鐵硼的磁能積為64KJM-3(8MGOe)。如果采用本發明所提供方法制造的燒結釹鐵硼和各向異性粘結釹鐵硼輻射取向磁環，由于燒結釹鐵硼的磁能積為280～400KJM-3(35MGOe～50MGOe)，各向異性粘結釹鐵硼的磁能積為200KJM-3(25MGOe)，永磁電機的體積可以縮小，節約制造電機的銅材和鋼材，減輕重量。大部分永磁電機需要的輻射取向磁環高度與直徑比接近1或大于1，由于取向磁場受壓制成型設備中模具芯柱磁飽和的影響，要保證壓制時充磁磁場不小于1194KA/m，每次壓制成型的輻射取向磁環高度只能小于等于直徑的1/4，1個輻射取向磁環的壓制成型需要多次加料壓制才能完成。用本發明的方法可節約電力，縮短壓制時間，降低生產成本。并且可以避免磁場阻礙磁粉進入陰模型腔造成的加料困難，使加料變得容易。
圖1(a)為本發明實施方式中輻射取向磁環壓制成型過程的壓制前準備狀態示意圖，圖1(b)為加料過程示意2(a)～(d)為第1、2、3、4次壓制輻射取向磁環的工序示意圖。
圖3(a)～(c)為輻射取向磁環退磁、脫模、被推至成品區等工序示意圖。
圖4(a)為輻射取向磁環壓制成型裝置中充磁永久磁路結構示意圖，圖4(b)為輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路中磁力線分布5(a)為輻射取向磁環壓制成型裝置中的退磁永久磁路結構示意圖，圖5(b)為輻射取向磁環壓制成型退磁永久磁路中磁力線分布6(a)～(d)為本發明實施方式中平行取向磁體壓制成型過程的加料、壓制成型、退磁、脫模等工序示意圖。
圖7(a)為平行取向磁體壓制成型裝置中的充磁永久磁路結構示意圖，圖7(b)為平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路中磁力線分布8(a)為平行取向磁體壓制成型裝置中的退磁永久磁路結構示意圖，圖8(b)為平行取向磁體壓制成型退磁永久磁路中磁力線分布9(a)～(d)為本發明實施方式中垂直取向磁體壓制成型過程的加料、壓制成型、退磁、脫模等工序示意圖。
圖10(a)為垂直取向磁體壓制成型裝置中的充磁永久磁路結構示意圖，圖10(b)為垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路磁力線分布11(a)為垂直取向磁體壓制成型裝置中的退磁永久磁路結構示意圖，圖11(b)為垂直取向磁體壓制成型退磁永久磁路磁力線分布圖具體實施方式
實例1壓制1個高度與直徑比為1的輻射取向磁環具體步驟a、如圖1(a)所示為輻射取向磁環壓制前準備狀態，上壓頭R1下平面與陰模R7上平面之間的高度差等于料盒3的高度，磁粉8在開始壓制時所要達到的密度將決定料盒3的高度，需要的密度越大則料盒3的高度越高；此時陰模R7上平面與下壓頭R6上平面之間的高度差為第1次壓制磁環的加料高度；下芯桿R5上平面與陰模R7上平面在同一水平面，并且在整個壓制過程中保持相對位置不變。
b、如圖1(b)所示輻射取向磁環加料過程，首先，料盒3移到陰模R7的上方；然后，上壓頭R1將磁粉8壓入陰模R7內，實現加料。
c、如圖2(a)所示第1次壓制第1個輻射取向磁環R9，首先，上壓頭R1上升到準備狀態的位置，料盒3回到料倉4下方，準備壓制第1個輻射取向磁環R9；然后，上壓頭R1向下，直到上壓頭R1的下平面與陰模R7的上平面在同一水平面；陰模R7、下芯桿R5同時向上移動，使陰模R7內的磁粉8經過退磁永久磁路R7B之后，到充磁永久磁路R7A工作氣隙空間內；此時，陰模R7和下芯桿R5停止運動，上壓頭R1向下運動，將磁粉8壓結實，第1個輻射取向磁環R9壓制完成。在上壓頭R1向下壓制過程中，磁粉8始終處于充磁永久磁路R7A的工作氣隙空間內。
d、如圖2(b)所示第2次壓制第2個輻射取向磁環R10，第1個輻射取向磁環R9壓制完成後依然保留在陰模R7內，繼續重復之前的b動作，將相同體積的磁粉8壓入陰模R7內；重復c動作，使剛剛被加入的磁粉8再次位于充磁永久磁路R7A的工作氣隙中；壓制時壓力為5～7t/cm2，將第2次加料的磁粉8與已經壓制的第1個輻射取向磁環R9直接壓制成1個新的第2個輻射取向磁環R10，第2個輻射取向磁環R10高度為第1個輻射取向磁環R9高度的2倍e、如圖2(c)所示第3次壓制第3個輻射取向磁環R11，其加料、壓制動作與第2個輻射取向磁環R10的加料、壓制相同。第3個輻射取向磁環R11高度為第1個輻射取向磁環R9高度的3倍。
f、如圖2(d)所示第4次壓制輻射取向磁環R12，其加料、壓制動作與第3個輻射取向磁環R11的加料、壓制相同。輻射取向磁環R12高度為第1個輻射取向磁環R9高度的4倍。此時，輻射取向磁環R12壓制成型。
g、如圖3(a)所示輻射取向磁環R12退磁，首先上壓頭R1、下壓頭R6保持不動，陰模R7、下芯桿R5同時向下移動，使已壓制成型的輻射取向磁環R12通過退磁永久磁路R7B的工作氣隙空間，完成對輻射取向磁環R12的退磁。
h、如圖3(b)所示輻射取向磁環R12脫模，首先，上壓頭R1、下壓頭R6保持不動，下芯桿R5、陰模R7同時向下移動，直到輻射取向磁環R12的下平面與陰模R7上平面在同一水平面；然后，上壓頭R1向上移動，直到其下平面比輻射取向磁環R12的上平面高1mm，輻射取向磁環R12脫模過程完成。
i、如圖3(c)所示將輻射取向磁環R12推至成品區14，推料桿13將已退磁的輻射取向磁環R12推至成品區14。
j、如圖4(a)所示輻射取向磁環壓制成型裝置中的充磁永久磁路R7A，其中上壓頭R1、下壓頭R6、R7A7、R7A8為非導磁材料；下芯桿R5、外回路R7A4、R7A5、R7A6、R7A9為導磁材料；R7A1、R7A3為軸向磁化的燒結釹鐵硼磁體，R7A1與R7A3磁化方向相反；R7A2為徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體。充磁永久磁路R7A的磁力線分布如圖4(b)所示。
k、如圖5(a)所示輻射取向磁環壓制成型裝置中的退磁永久磁路R7B，其中上壓頭R1、下壓頭R6、R7B3、R7B6為非導磁材料；下芯桿R5、退磁磁場強度調節裝置R7B2、外回路R7B4、R7B5為導磁材料；R7B1為徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，磁化方向與R7A2相反。退磁永久磁路R7B的磁力線分布如圖5(b)所示。
在壓制成型外徑為44mm、內徑為40mm、高度為44mm的輻射取向磁環R12時，充磁永久磁路R7A的工作氣隙磁場可達到1194KA/m，其外形尺寸為長150mm、寬150mm、高80mm，；退磁永久磁路R7B工作氣隙磁場可調。其外形尺寸為長150mm、寬150mm、高50mm。
取向壓制成型相同尺寸的輻射取向磁環的輻射取向電磁鐵外形尺寸為長588mm，寬508mm，高462mm。加料、取向壓制成型1次耗電0.025度，加料、取向壓制成型4次共耗電0.1度。因為充磁磁場上升和下降各需1秒，4次加料、取向壓制成型的時間增加8秒用于充磁磁場的上升和下降。由于發熱，電磁鐵需水冷。1臺壓機需要2人操作，1人稱料，1人加料和取走成品。
實例2壓制1個平行取向磁體的具體步驟l、壓機在壓制平行取向磁體前的準備狀態與壓制輻射取向磁環時相同。加料過程如圖6(a)所示平行取向磁體加料，磁粉8在開始壓制時所要達到的密度將決定料盒3的高度，需要的密度越大則料盒3的高度越高。首先，料盒3移到陰模P7的上方；然后，上壓頭P1將磁粉8壓入陰模P7內，實現加料。
m、如圖6(b)所示平行取向磁體P9的壓制過程，首先，上壓頭P1上升到準備狀態的位置，料盒3回到料倉4下方；然后，上壓頭P1向下，直到上壓頭P1的下平面與陰模P7的上平面在同一水平面；陰模P7、下芯桿P5同時向上移動，使陰模P7內的磁粉8經過退磁永久磁路P7B之后，到充磁永久磁路P7A工作氣隙空間內；此時，陰模P7和下芯桿P5停止運動，上壓頭P1向下運動，將磁粉8壓結實，平行取向磁體P9壓制完成。在上壓頭P1向下壓制過程中，磁粉8始終處于充磁永久磁路P7A的工作氣隙空間內。
n、如圖6(c)所示平行取向磁體P9退磁，首先，上壓頭P1、下壓頭P6保持不動，陰模P7、下芯桿P5同時向下移動，使已壓制成型的平行取向磁體P9通過退磁永久磁路P7B的工作氣隙空間，完成對平行取向磁體P9的退磁。
o、如圖6(d)所示平行取向磁體P9脫模，首先，上壓頭P1、下壓頭P6保持不動，下芯桿P5、陰模P7同時向下移動，直到平行取向磁體P9的下平面與陰模P7上平面在同一水平面；然后，上壓頭P1向上移動，直到其下平面比平行取向磁體P9的上平面高1mm，平行取向磁體P9脫模過程完成。
p、如圖7(a)所示平行取向磁體P9壓制成型裝置中的充磁永久磁路P7A，其中下芯桿P5D、P7A6、P7A8、P7A10為非導磁材料；上壓頭P1、下芯桿P5C、下芯桿P5E、下壓頭P6、外回路P7A4、P7A7、P7A9為導磁材料；P7A1、P7A5為軸向磁化的燒結釹鐵硼磁體，P7A1與P7A5磁化方向相同；P7A2、P7A3為徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，P7A2與P7A3磁化方向相反。充磁永久磁路P7A的磁力線分布如圖7(b)所示。
q、如圖8(a)所示平行取向磁體P9壓制成型裝置中的退磁永久磁路P7B，其中下芯桿P5B、P7B2、P7B5、P7B9為非導磁材料；上壓頭P1、下芯桿P5A、下芯桿P5C、下壓頭P6、外回路P7B4、退磁磁場強度調節裝置P7B6、P7B7、P7B8為導磁材料；P7B1、P7B3為軸向磁化的燒結釹鐵硼磁體，P7B1與P7B3磁化方向相同，P7B1與P7A1磁化方向相反，P7B3與P7A5磁化方向相反。退磁永久磁路P7B的磁力線分布如圖8(b)所示。
在壓制成型外徑為100mm的平行取向磁體P9時，加料高度與充磁永久磁路P7A工作氣隙磁場參數如表1所示，其外形尺寸為長350mm、寬350mm、高350mm；退磁永久磁路P7B的工作氣隙磁場可調，其外形尺寸為長350mm、寬350mm、高150mm。
取向壓制成型相同尺寸的平行取向磁體的平行取向電磁鐵外形尺寸為長548mm，寬548mm，高500mm。加料、取向壓制成型1次耗電0.1度。因為充磁磁場上升和下降各需1秒，1次加料、取向壓制成型的時間增加2秒用于充磁磁場的上升和下降。由于發熱，電磁鐵需油冷。1臺壓機需要2人操作，1人稱料，1人加料和取走成品。
表1 平行取向壓制成型加料高度與充磁永久磁路工作氣隙磁場參數
實例3壓制1個垂直取向磁體的具體步驟r、壓機在壓制垂直取向磁體前的準備狀態與壓制輻射取向磁環時相同。加料過程如圖9(a)所示垂直取向磁體加料，磁粉8在開始壓制時所要達到的密度將決定料盒3的高度，需要的密度越大則料盒3的高度越高。首先，料盒3移到陰模V7的上方；然后，上壓頭V1將磁粉8壓入陰模V7內，實現加料。
s、如圖9(b)所示垂直取向磁體V9的壓制過程，首先，上壓頭V1上升到準備狀態的位置，料盒3回到料倉4下方；然后，上壓頭V1向下移動，直到上壓頭V1的下平面與陰模V7的上平面在同一水平面；此時，陰模V7向上移動，使陰模V7內的磁粉8經過退磁永久磁路V7B之后，到充磁永久磁路V7A工作氣隙空間內；此時，陰模V7停止運動，上壓頭V1向下運動，將磁粉8壓結實，垂直取向磁體V9壓制完成。在上壓頭V1向下壓制過程中，磁粉8始終處于充磁永久磁路V7A的工作氣隙空間內。
t、如圖9(c)所示垂直取向磁體V9退磁，首先，上壓頭V1、下壓頭V6保持不動，陰模V7向下移動，使已壓制成型的垂直取向磁體V9通過退磁永久磁路V7B的工作氣隙空間，完成對垂直取向磁體V9的退磁。
u、如圖9(d)所示垂直取向磁體V9脫模，首先，上壓頭V1、下壓頭V6保持不動，陰模V7向下移動，直到垂直取向磁體V9的下平面與陰模V7上平面在同一水平面；然后，上壓頭V1向上移動，直到其下平面比垂直取向磁體V9的上平面高1mm，垂直取向磁體V9脫模過程完成。
v、如圖10(a)所示垂直取向磁體壓制成型裝置中的充磁永久磁路V7A，其中上壓頭V1、下壓頭V6、V7A1、V7A6、V7A7、V7A11為非導磁材料；外回路V7A4、V7A5、V7A9為導磁材料；V7A3、V7A10為軸向磁化的燒結釹鐵硼磁體，V7A3與V7A10磁化方向相同；V7A2、V7A8為徑向磁化的燒結釹鐵硼磁體，V7A2與V7A8磁化方向相反。充磁永久磁路V7A的磁力線分布如圖10(b)所示。
w、如圖11(a)所示垂直取向磁體壓制成型裝置中的退磁永久磁路V7B，其中上壓頭V1、下壓頭V6、V7B1、V7B2、V7B6、V7B7、V7B8、V7B9、V7B13、V7B14為非導磁材料；退磁磁場強度調節裝置V7B12、外回路V7B4、V7B5、V7B10為導磁材料；V7B3、V7B11為軸向磁化的燒結釹鐵硼磁體，V7B3與V7B11磁化方向相同，V7B3與V7A3磁化方向相反，V7B11與V7A10磁化方向相反。退磁永久磁路V7B的磁力線分布如圖11(b)所示。
在壓制成型加料空間長150mm、寬150mm的垂直取向磁體時，加料空間取向長度與充磁永久磁路V7A工作氣隙磁場參數如表2所示，其外形尺寸為長400mm、寬400mm、高400mm。；退磁永久磁路V7B工作氣隙磁場可調，其外形尺寸為長400mm、寬400mm、高100mm取向壓制成型相同尺寸的垂直取向磁體的垂直取向電磁鐵外形尺寸為長552mm，寬630mm，高510mm。加料、取向壓制成型1次耗電0.1度。因為充磁磁場上升和下降各需1秒，1次加料、取向壓制成型的時間增加2秒用于充磁磁場的上升和下降。由于發熱，電磁鐵需油冷。1臺壓機需要2人操作，1人稱料，1人加料和取走成品。
表2 垂直取向壓制成型加料空間取向長度與充磁永久磁路工作氣隙磁場參數
權利要求
1.1種稀土永磁體的取向壓制成型方法下壓頭、陰模不動，上壓頭將料盒中的磁粉壓入陰模內，然后，下壓頭、上壓頭不動，陰模向上移動，使磁粉位于充磁磁場內，磁粉的磁化方向按照充磁磁場的方向排列，此時，下壓頭和陰模不動，上壓頭向下將磁粉壓制成型為磁體，上壓頭、下壓頭不動，陰模向下移動，使已經壓制成型的磁體通過退磁磁場，磁體被退磁，上壓頭、下壓頭依然保持不動，陰模繼續向下移動，直至整個磁體位于陰模外，上壓頭上移，隨后用推料桿將磁體推至成品區，其特征在于a.上壓頭將料盒中的磁粉壓入陰模內；b.充磁磁場由充磁永久磁路提供；c.退磁磁場由退磁永久磁路提供；
2.為實現權利要求1的加料裝置，包括料盒、料倉，加料時，料盒移動到陰模上方，加料結束后，料盒回到料倉下方，其特征在于料盒可移動，通過選用不同的料盒高度可以改變磁粉在開始壓制時的密度，可實現自動加料；
3.為實現權利要求1提供充磁磁場的裝置，是輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路、平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路、垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路，其特征在于a.輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相反的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通和漏磁，工作氣隙磁力線方向呈輻射狀，并與壓制方向相互垂直，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m；b.平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、2組磁化方向相反的徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通和漏磁，工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互平行，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m；c.垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、2組磁化方向相反的徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，軸向磁化和徑向磁化燒結釹鐵硼磁體的聯合應用使它們所產生的磁力線大部分流向工作氣隙，減少了工作氣隙旁邊的導磁材料的漏磁；工作氣隙的磁通由多組燒結釹鐵硼磁體共同提供，降低了每組磁體的磁通和漏磁，工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互垂直，工作氣隙磁場為1194～1592KA/m；
4.為實現權利要求1提供退磁磁場的裝置，是輻射取向磁環壓制成型退磁永久磁路、平行取向磁環壓制成型退磁永久磁路、垂直取向方塊壓制成型退磁永久磁路，其特征在于a.輻射取向磁環壓制成型退磁永久磁路由1組徑向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，工作氣隙磁力線方向呈輻射狀，并且與輻射取向磁環壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反，工作氣隙磁場通過退磁磁場強度調節裝置可以調節；b.平行取向磁體壓制成型退磁永久磁路由2組磁化方向相同的軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互平行，并且與平行取向磁體壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反，工作氣隙磁場通過退磁磁場強度調節裝置可以調節；c.垂直取向磁體壓制成型退磁永久磁路由2組軸向磁化燒結釹鐵硼磁體、導磁材料組成，工作氣隙磁力線方向與壓制方向相互垂直，并且與垂直取向磁體壓制成型充磁永久磁路工作氣隙的磁力線方向相反，工作氣隙磁場通過退磁磁場調節裝置可以調節。
全文摘要
1種稀土永磁體壓制成型方法及壓制成型裝置中的磁場加料裝置和取向裝置。壓制成型方法為，上壓頭將料盒中的磁粉壓入陰模內；上、下壓頭不動，陰模上移，使磁粉位于充磁磁場內；下壓頭和陰模不動，上壓頭向下將磁粉壓制成型為磁體；上、下壓頭不動，陰模下移，磁體通過退磁磁場；上下壓頭保持不動，陰模下移，直至整個磁體位于陰模外，上壓頭上移，用推料桿將磁體推至成品區。加料裝置包括料盒和料倉，料盒的高度可以改變。充磁磁場、退磁磁場分別由充磁永久磁路、退磁永久磁路提供，這2個永久磁路被固定在壓機的模架上，共同為陰模的組成部分。壓制成型過程中，下壓頭始終保持位置不變，依靠陰模和上壓頭的動作完成稀土永磁體的壓制成型。
文檔編號H01F7/02GK1996514SQ200610168009
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月22日 優先權日2006年12月22日
發明者姚燕, 姚云甫 申請人:姚燕, 姚云甫