燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及釹鐵硼永磁體充磁技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種靜磁場(chǎng)高溫飽和充磁 燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁材料一般用作磁場(chǎng)源，在一定的氣隙內(nèi)提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)。隨著高效釹鐵硼永 磁同步電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，由變頻器供電的無(wú)刷直流和調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位 置閉環(huán)控制系統(tǒng)后，在要求高控制精度和高可靠性的場(chǎng)合，如航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、 電動(dòng)汽車、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和家用電器等方面都得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 然而隨著永磁電機(jī)作為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ母咝Ч?jié)能動(dòng)力裝置在工業(yè)生產(chǎn)和日 常生活的諸多領(lǐng)域都得到越來(lái)越多的廣泛應(yīng)用，就必須尋找一種可以有效降低生產(chǎn)成本， 簡(jiǎn)化安裝工藝，提高組裝和充磁的生產(chǎn)效率，提高永磁體在磁路中的定位精度，減少磁體破 損，提高永磁體器件特別是永磁電機(jī)的運(yùn)行性能的技術(shù)。
[0004] 眾所周知，1)燒結(jié)釹鐵硼磁體脆性高，易損壞，在充磁后由于磁體磁力的相互作 用，磁體安裝過(guò)程中易發(fā)生由于磁體間相互作用而產(chǎn)生的碰撞，導(dǎo)致磁體受損，甚至磁體因 受損而報(bào)廢。2)在充磁磁體裝配的過(guò)程中，易發(fā)生由于磁體相互作用而發(fā)生的安裝位置移 動(dòng)，導(dǎo)致磁路定位不準(zhǔn)確，致使產(chǎn)品裝配失敗，從而致使產(chǎn)品性能受損甚至報(bào)廢。3 )如先將 未充磁燒結(jié)釹鐵硼磁體組裝后充磁，易出現(xiàn)充磁不飽和，或在充磁過(guò)程中磁體相互碰撞導(dǎo) 致磁體受損的問(wèn)題。
[0005] 但是，如果將已裝配成型后的燒結(jié)釹鐵硼磁體及磁體組件進(jìn)行飽和充磁，就不會(huì) 在充磁過(guò)程中導(dǎo)致磁體受損，因此尋找一種可以對(duì)已成型后的燒結(jié)釹鐵硼磁體進(jìn)行飽和充 磁的充磁方法就成為了攻克以上技術(shù)難題的關(guān)鍵。當(dāng)今，永磁電機(jī)在油混汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 正蓬勃興起，提高組裝和充磁的生產(chǎn)效率、提高永磁體在磁路中的定位精度、減少磁體破 損、提高永磁電機(jī)的運(yùn)行性能正是油混汽車領(lǐng)域的技術(shù)難題。
[0006] 釹鐵硼磁體的傳統(tǒng)充磁方法主要有：直流充磁、脈沖磁場(chǎng)充磁、超導(dǎo)磁場(chǎng)充磁三種 方法。直流充磁：在電磁鐵線圈中通直流電，產(chǎn)生充磁磁場(chǎng)。脈沖磁場(chǎng)充磁：先將交流電轉(zhuǎn) 成直流電存儲(chǔ)在電容器中，然后使電容瞬時(shí)放電或用大容量晶體管放電，在沖刺線圈內(nèi)產(chǎn) 生強(qiáng)的脈沖電流，從而產(chǎn)生強(qiáng)的脈沖磁場(chǎng)，使線圈內(nèi)的磁體被磁化。脈沖放電時(shí)，幾毫秒內(nèi) 的脈沖電流可達(dá)到100KA以上，一般脈沖充磁裝置所能提供的最大磁場(chǎng)約為6-10T，原則上 可以將矯頑力為2400KA/m的永磁材料在退磁狀態(tài)下將磁體充磁到達(dá)飽和。超導(dǎo)磁場(chǎng)充磁 方法：用超導(dǎo)材料繞制螺旋管，降溫到超導(dǎo)臨界溫度一下，其電阻會(huì)突然消失，只要在超導(dǎo) 線圈上加很小的電壓，就可以產(chǎn)生很強(qiáng)的超導(dǎo)磁場(chǎng)。
[0007] 然而，直流充磁：由于耗能大、起動(dòng)慢、冷卻困難而難以產(chǎn)生強(qiáng)的充磁磁場(chǎng)。脈沖 磁場(chǎng)充磁在充磁過(guò)程中會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成一定的脈沖沖擊。超導(dǎo)磁場(chǎng)充磁方法：這種裝置需要 液態(tài)氮等制冷劑。以上充磁方法均不適用于在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)已裝配成型后的燒結(jié)釹鐵硼磁 體進(jìn)行飽和充磁。
[0008] 中國(guó)專利CN200580047428. 0公開(kāi)了一種磁化成永久磁體的方法，CN 200680012617. 9公開(kāi)了一種磁體充磁的裝置和方法。
[0009] 但是，在利用上述方法進(jìn)行實(shí)際磁化過(guò)程時(shí)發(fā)現(xiàn)，在對(duì)已成型后的燒結(jié)釹鐵硼磁 體進(jìn)行充磁時(shí)，盡管可以用較弱的磁場(chǎng)對(duì)待充磁產(chǎn)品進(jìn)行一定程度的磁化，但是，磁化后磁 體難以保證達(dá)到飽和充磁，磁性能一致性較差；充磁裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，充磁應(yīng)用范圍??；保溫 溫度范圍較大，溫度控制粗糙，從而難以保證磁體在裝配后磁路可以達(dá)到產(chǎn)品所需的精確 定位控制要求，進(jìn)而難以保證磁體在電機(jī)、器件的使用當(dāng)中，器件對(duì)磁性能的高控制精度要 求和器件性能的高可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提出一種可以將已成型后的燒結(jié)釹鐵硼磁體進(jìn)行飽和充磁，又 不會(huì)在充磁過(guò)程中導(dǎo)致磁體受損的充磁方法及裝置。
[0011] 本發(fā)明提出一種燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁方法，其特征在于包括如下步 驟： a、 將待充磁燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁性組件放入充磁裝置的充磁區(qū)； b、 調(diào)節(jié)所述充磁裝置的上下磁頭與所述待充磁磁體或磁性組件緊密貼合； c、 將所述充磁裝置放入溫度箱中； d、 以每5-15°C保溫1-5分鐘為一個(gè)升溫階梯，直至溫度達(dá)到290°C ±15°C，溫度偏 差：±1.0°C ; e、 在所述溫度箱中保溫100-150分鐘后取出所述充磁裝置，在室溫環(huán)境中自然冷卻； f、 取出已充磁的燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁性組件。
[0012] 其中，所述待充磁燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁性組件的形狀為可加工范圍內(nèi)任意形狀。 充磁方向與所述充磁裝置的磁場(chǎng)方向一致。所述充磁裝置的充磁場(chǎng)靜磁場(chǎng)中心位置具有大 于0. n以上的磁通密度，工作溫度大于350°C。
[0013] 本發(fā)明還提出一種燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁裝置，其特征在于包括： 磁化源與磁體回路，所述磁化源與磁體回路組成"回"字形，"回"字形左右為磁化源，所 述左、右磁化源磁極方向相同，所述磁化源與磁體回路連接組成"回"字形； 調(diào)節(jié)平臺(tái)，所述調(diào)節(jié)平臺(tái)包括梯形的上、下磁頭，所述下磁頭固定在所述磁體回路上， 所述上磁頭與所述磁體回路活動(dòng)連接； 固定組件，所述固定組件包括定位擋板，所述定位擋板將所述磁化源與磁體回路固定 連接，并通過(guò)固定裝置緊固。
[0014] 其中，所述磁化源由高居里溫度永磁體組成。所述磁化源由釤鈷基Sm-Co永磁體 組成。所述磁體回路由軛鐵組成。所述磁化源與磁體回路通過(guò)聚醋酸乙酯、環(huán)氧樹(shù)脂或聚 氨酯-有機(jī)硅等耐高溫粘接劑緊密粘結(jié)。所述上、下磁頭為可配合所述待充磁燒結(jié)釹鐵硼 磁體或磁性組件的形狀。充磁方向與所述充磁裝置的磁場(chǎng)方向一致。
[0015] 本發(fā)明提出的燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁方法及裝置采用靜磁場(chǎng)高溫充 磁，避免了傳統(tǒng)高壓直流電充磁過(guò)程中由于高壓充電產(chǎn)生震蕩對(duì)磁體的破壞，可高效進(jìn)行 精密磁控器件組件的整體充磁，并極大地降低了磁控器件組件的裝配難度。充磁裝置采用 "回"字形磁路設(shè)計(jì)，極大地增加了磁化源的使用率，減少了在裝置中的磁通量損失，增大了 磁化場(chǎng)的穩(wěn)定性，減少了磁化場(chǎng)的邊界損失，極大地提高了磁化效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了 解。
[0017] 圖1為本發(fā)明燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁裝置使用結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明充磁裝置形成的閉合磁路的磁路分布狀態(tài)圖； 圖4為本發(fā)明充磁裝置形成的閉合磁路的內(nèi)部有限元二維磁路分布狀態(tài)圖； 圖5為本發(fā)明燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件在充磁過(guò)程中的磁路分布狀態(tài)圖； 圖6為磁體在常溫下脈沖飽和充磁后與采用本發(fā)明充磁方法充磁后磁通量的對(duì)比曲 線圖； 圖7A為本發(fā)明不規(guī)則形狀的磁控組件剖面圖； 圖7B為本發(fā)明不規(guī)則形狀的磁控組件整體結(jié)構(gòu)圖； 圖8為本發(fā)明充磁裝置與不規(guī)則形狀的磁控組件配合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0019] 如圖1和2所示，本發(fā)明燒結(jié)釹鐵硼磁體或磁體組件的充磁裝置包括磁化源5與 磁體回路2,磁化源5與磁體回路2組成"回"字形。"回"字形左右為磁化源5,左、右磁化 源5磁極方向相同，與磁體回路2連接組成"回"字形。磁化源5由高居里溫度永磁體組成， 比如由釤鈷基Sm-Co永磁體組成。磁體回路2由軛鐵組成。調(diào)節(jié)平臺(tái)包括梯形的上、下磁 頭4和8,下磁頭8固定在磁體回路2上，上磁頭4與磁體回路2活動(dòng)連接。上、下磁頭為 配合