專利名稱：整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)及其制備方法。
背景技術(shù)：
各向異性多極鐵氧體磁環(huán)在變頻空調(diào)電機(jī)、麻將機(jī)、洗衣機(jī)、油泵電機(jī)、伺服電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛使用。在交流的伺服電機(jī)和無刷電機(jī)中，作為定子或轉(zhuǎn)子的永磁體，需在圍繞旋轉(zhuǎn)主軸的一側(cè)提供周期分布的表面磁場，同時(shí)要保證各周期的磁通分布差別較小。提供以上要求的周期性磁場，傳統(tǒng)的方法是圍繞旋轉(zhuǎn)主軸安置形狀大小、材料性能和表面磁場均相同的磁瓦，磁瓦位置按圓周等分成幾個(gè)部分，如4塊、8塊等。磁瓦間的結(jié)合采用膠水粘結(jié)。這樣的磁瓦粘結(jié)多極磁環(huán)設(shè)計(jì)存在著兩個(gè)問題一是漏磁現(xiàn)象嚴(yán)重，磁通分布均勻性也較差，導(dǎo)致電機(jī)的齒槽效應(yīng)增大；二是在電機(jī)旋轉(zhuǎn)主軸高轉(zhuǎn)速或高溫下，粘結(jié)磁瓦的膠水可能失效，造成磁瓦部件脫落，嚴(yán)重影響電機(jī)使用時(shí)的安全性。針對以上不足，人們開發(fā)了整體式多極磁環(huán)。整體磁環(huán)可分為各向同性和各向異性兩類。其中，各向同性的磁環(huán)在相同充磁條件下，磁通分布均勻性最佳。但由于磁環(huán)在制造過程中沒有取向，因此，同種材料同樣充磁條件下，各向同性磁環(huán)所產(chǎn)生的表面磁通僅為異性磁環(huán)的表面磁通的二分之一左右，磁性能較低，相應(yīng)的電機(jī)輸出功率較小。各向異性鐵氧體的制備通常采用磁場取向成型法，即利用成型時(shí)附加的直流磁場使單疇顆粒的易磁化方向沿著外磁場作整齊的取向排列，這樣的坯件經(jīng)過燒結(jié)可獲得各向異性的永磁鐵氧體。永磁鐵氧體的成型工藝主要有干壓和濕壓兩種，其中干壓成型具有成型效率高，收縮比好控制便于生產(chǎn)小尺寸和形狀復(fù)雜的產(chǎn)品等生產(chǎn)優(yōu)勢。然而，由于受工藝條件的限制，與濕壓產(chǎn)品相比，我國的干壓各向異性鐵氧體產(chǎn)品磁性能較低，有很大的提升空間。隨著我國濕壓工藝的日趨完善，磁性能的提高及成品率的提高，產(chǎn)品的成本不斷下降，對干壓各向異性產(chǎn)品構(gòu)成巨大的壓力。因此唯有提高干壓異性產(chǎn)品的磁性能，才能穩(wěn)住市場，發(fā)揮其生產(chǎn)優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于，由主成分和副成分制成；所述主成分由質(zhì)量比為1: 5. 5 1: 5. 7的Fe2O3和SrO組成；以所有主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，所述副成分包括O. 35% O. 50%的高嶺土，O. 40% O. 60%的碳酸鈣，1.0% 5.0%的納米無機(jī)助熔劑；所述納米無機(jī)助熔劑，由無機(jī)助溶劑和相對于無機(jī)助溶劑的質(zhì)量用量為I 4%的偶聯(lián)劑，球磨至粒徑小于IOOnm所得；所述無機(jī)助溶劑為CuO、Bi2O3或WO3中的一種或兩種以上任意配比的混合物。上述制備納米無機(jī)助熔劑時(shí)的球磨速度優(yōu)選為200 400rpm，球磨時(shí)間優(yōu)選為8 15小時(shí)。所述的偶連劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑，更優(yōu)選為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-丙烯酰氧基丙基二甲氧基娃燒、3_氨基丙基二乙氧基娃燒、3_氨丙基二乙氧基娃燒或Y -氨基丙基三乙氧硅烷中的一種或兩種以上任意配比的混合物，進(jìn)一步優(yōu)選為一種。以所有主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，所述副成分還包括O. 8 1. 2%的樟腦，O. 3
O.7 %的硬脂酸鈣。上述整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，與常規(guī)制備方法一樣，包括以下步驟1、配料；2、一次球磨；3、預(yù)燒；4、二次配方；5、二次球磨；6、預(yù)磁化；7、干壓成型；8、燒結(jié)9、磨削10、檢驗(yàn)。所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，將納米無機(jī)助熔劑在一次球磨之前加入主成分中。樟腦和硬脂酸鈣優(yōu)選在二次球磨過程中加入。樟腦在加入之前，更優(yōu)選為在150°C至200°C加熱至熔融態(tài)。在干壓成型中，將預(yù)磁化后的鐵氧體磁粉填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，在中心位置的模條上施以大小為50A至100A軸向電流。使模條或者凹模的內(nèi)徑上產(chǎn)生與磁環(huán)極數(shù)相同數(shù)量垂直磁場，且相鄰的兩極構(gòu)成磁回路，該多極磁場便可對鐵氧體磁粉形成徑向取向作用，即磁環(huán)在一體沖壓成型的過程中，實(shí)現(xiàn)磁環(huán)的整體多極徑向取向。采用一體沖壓成型工藝通過充磁線圈設(shè) 計(jì)可實(shí)現(xiàn)多極磁環(huán)極數(shù)可控調(diào)節(jié)。上述制備方法沒提到的工藝，均采用常規(guī)工藝。本發(fā)明整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，剩磁Br彡400mT,矯頑力Heb彡245kA/m,內(nèi)稟矯頑力Hcj彡250kA/m,最大磁能積(BH)max彡30kJ/m3。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的退磁曲線具體實(shí)施例方式以下說明本發(fā)明的具體實(shí)施例但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明剩磁、矯頑力、內(nèi)稟矯頑力、最大磁能積的測試方式參照GB/T 3217-1992永磁(硬磁)材料磁性試驗(yàn)方法。實(shí)施例1主成分Fe203 SrO=I 5. 5 ;以主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，高嶺土加入量
O.35% ;碳酸鈣加入量0. 60%，納米無機(jī)助熔劑1. 0%進(jìn)行配料，將配得的混合物經(jīng)過球磨、預(yù)燒、二次配方、二次球磨、預(yù)磁化、干壓成型、燒結(jié)、磨削、檢驗(yàn)等步驟。其中，納米無機(jī)助熔劑是將質(zhì)量比為1:1的Bi2O3粉體和Bi2O3，和相對于無機(jī)助熔劑的質(zhì)量含量為3%的DL602硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行高能球磨獲得，球磨速度為400rpm，球磨時(shí)間為10小時(shí)。在上述二次球磨過程中，加入1. (^七％樟腦作為粘合劑，加入O. 5wt%硬脂酸鈣作為潤滑劑。粘合劑樟腦經(jīng)150°C加熱處理，為熔融態(tài)。干壓成型過程如下將該鐵氧體磁粉預(yù)磁化后填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，通過在中心位置的模條上施以軸向電流，電流大小為100A，為使模條(或者凹模的內(nèi)徑)上產(chǎn)生24極的垂直磁場，該多極磁場便可對鐵氧體磁粉形成徑向取向作用，即獲得24極整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)。上述制得的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的性能經(jīng)測定，剩磁Br = 413mT,矯頑力 Hcb = 250. OkA/m,內(nèi)稟矯頑力 Hcj = 253. 8kA/m,最大磁能積(BH)max = 33. 5kJ/m3。實(shí)施例2主成分Fe203 SrO=I 5. 7 ;以主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，高嶺土加入量
O.50% ;碳酸鈣加入量0. 40%，納米無機(jī)助熔劑5. 0%進(jìn)行配料，將配得的混合物經(jīng)過球磨、預(yù)燒、二次配方、二次球磨、預(yù)磁化、干壓成型、燒結(jié)、磨削、檢驗(yàn)等步驟。其中，納米改性助熔劑是將Bi2O3和WO3粉體按2 I質(zhì)量比例混合后，添加占混合粉體質(zhì)量I %的Y -氨丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行高能球磨獲得，球磨速度為300rpm，球磨時(shí)間為12小時(shí)。在上述二次球磨過程中，加入O. 8 丨％樟腦作為粘合劑，加入O. 7wt%硬脂酸鈣作為潤滑劑。粘合劑樟腦經(jīng)180°C加熱處理，為熔融態(tài)。干壓成型過程如下將該鐵氧體磁粉預(yù)磁化后填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，通過在中心位置的模條上施以軸向電流，電流大小為80A，為使模條(或者凹模的內(nèi)徑)上產(chǎn)生12極的垂直磁場，該多極磁場便可對鐵氧體磁粉形成徑向取向作用，即獲得12極整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)。上述制得的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的性能經(jīng)測定，剩磁Br = 40ImT,矯頑力 Hcb = 254. 5kA/m,內(nèi)稟矯頑力 Hcj = 258. 2kA/m,最大磁能積(BH)max = 32. 5kJ/m3。實(shí)施例3 主成分Fe203 SrO=I 5. 6 ;以主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，高嶺土加入量
O.46%，碳酸鈣加入量0. 53%，納米無機(jī)助熔劑5. O %進(jìn)行配料，將配得的混合物經(jīng)過球磨、預(yù)燒、二次配方、二次球磨、預(yù)磁化、干壓成型、燒結(jié)、磨削、檢驗(yàn)等步驟。其中，納米改性助熔劑是將Cu0、Bi203、W03粉體按1 I I質(zhì)量比例混合后，添加占混合粉體質(zhì)量4%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行高能球磨獲得，球磨速度為300rpm，球磨時(shí)間為12小時(shí)。在上述二次球磨過程中，加入1. 2 七％樟腦作為粘合劑，加入O. 3wt%硬脂酸鈣作為潤滑劑。粘合劑樟腦經(jīng)180°C加熱處理，為熔融態(tài)。干壓成型過程如下將該鐵氧體磁粉預(yù)磁化后填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，通過在中心位置的模條上施以軸向電流，電流大小為50A，為使模條(或者凹模的內(nèi)徑)上產(chǎn)生12極的垂直磁場，該多極磁場便可對鐵氧體磁粉形成徑向取向作用，即獲得12極整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)。上述制得的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的性能經(jīng)測定，剩磁Br = 410mT,矯頑力 Hcb = 252. 7kA/m,內(nèi)稟矯頑力 Hcj = 255. lkA/m,最大磁能積(BH)max = 33. 4kJ/m3。實(shí)施例4主成分Fe203 SrO=I 5. 6 ;以主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，高嶺土加入量
O.46%，碳酸鈣加入量0. 53%，納米無機(jī)助熔劑5. O %進(jìn)行配料，將配得的混合物經(jīng)過球磨、預(yù)燒、二次配方、二次球磨、預(yù)磁化、干壓成型、燒結(jié)、磨削、檢驗(yàn)等步驟。其中，納米改性助熔劑是將Cu0、Bi203、W03粉體按1 I I質(zhì)量比例混合后，添加占混合粉體質(zhì)量4%的Y-氨基丙基三乙氧硅烷進(jìn)行高能球磨獲得，球磨速度為300rpm，球磨時(shí)間為12小時(shí)。在上述二次球磨過程中，加入1. 2 丨％樟腦作為粘合劑，加入O. 3wt%硬脂酸鈣作為潤滑劑。粘合劑樟腦經(jīng)180°C加熱處理，為熔融態(tài)。干壓成型過程如下將該鐵氧體磁粉預(yù)磁化后填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，通過在中心位置的模條上施以軸向電流，電流大小為50A，為使模條(或者凹模的內(nèi)徑)上產(chǎn)生12極的垂直磁場，該多極磁場便可對鐵氧體磁粉形成徑向取向作用，即獲得12極整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)。 上述制得的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的性能經(jīng)測定，剩磁Br = 410mT,矯頑力 Hcb = 253. lkA/m,內(nèi)稟矯頑力 Hcj = 255. 4kA/m,最大磁能積(BH)max = 34. lkj/m3。
權(quán)利要求
1.一種整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于其由主成分和副成分制成； 所述主成分由質(zhì)量比為1: 5. 5 1: 5. 7的Fe2O3和SrO組成； 以所有主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，所述副成分包括O. 35 % O. 50 %的高嶺土、O.40 % O. 60 %的碳酸鈣和1. 0% 5. O %的納米無機(jī)助熔劑； 所述納米無機(jī)助熔劑，由無機(jī)助溶劑和相對于無機(jī)助溶劑的質(zhì)量用量為I 4%的偶聯(lián)劑，球磨至粒徑小于IOOnm所得；所述無機(jī)助溶劑為CuO、Bi2O3或WO3中的一種或兩種以上任意配比的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于所述偶聯(lián)劑為娃燒偶聯(lián)劑。
3.如權(quán)利要求2所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨丙基二乙氧基娃燒、Y _丙烯酸氧基丙基二甲氧基娃燒、3-氨基丙基二乙氧基娃烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或Y -氨基丙基三乙氧硅烷中的一種或兩種以上任意配比的混合物。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于以所有主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，所述副成分還包括O. 8 1. 2 %的樟腦，O. 3 O. 7 %的硬脂酸鈣。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，其特征在于納米無機(jī)助熔劑的球磨速度為200 400rpm,球磨時(shí)間為8 15小時(shí)。
6.權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，包括如下步驟配料、一次球磨、預(yù)燒、二次配方、二次球磨、預(yù)磁化、干壓成型、燒結(jié)，其特征在于，將納米無機(jī)助熔劑在一次球磨之前加入主成分中。
7.如權(quán)利要求6所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，其特征在于將樟腦和硬脂酸鈣在二次球磨過程中加入。
8.如權(quán)利要求了所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，其特征在于樟腦在加入之前，在150°C至200°C加熱處至熔融態(tài)。
9.如權(quán)利要求6至8中的任一項(xiàng)所述的整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)的制備方法，其特征在于在干壓成型中，將預(yù)磁化后的鐵氧體磁粉填入環(huán)狀模具組，模具組以軸向?qū)⒋欧蹧_壓成型的同時(shí)，在中心位置的模條上施以大小為50A至100A軸向電流。
全文摘要
本發(fā)明公開一種整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)及其制備方法，所述磁環(huán)由主成分和副成分制成；所述主成分由質(zhì)量比為1∶5.5～1∶5.7的Fe2O3和SrO組成；以所有主成分的質(zhì)量之和為基準(zhǔn)，所述副成分包括0.35％～0.50％的高嶺土，0.40％～0.60％的碳酸鈣，1.0％～5.0％的納米無機(jī)助熔劑。本發(fā)明整體式各向異性多極鐵氧體磁環(huán)，剩磁Br≥400mT，矯頑力Hcb≥245kA/m，內(nèi)稟矯頑力Hcj≥250kA/m，最大磁能積(BH)max≥30kJ/m3。
文檔編號H01F41/02GK103065760SQ20111031789
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者周連明 申請人:南通萬寶磁石制造有限公司