【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于生產磁體的方法，該方法尤其用于生產諸如電動機、發電機或傳感器等電機的轉子的具有定向磁通量的多極磁體，本專利技術還涉及一種能夠實施該方法的工具。
技術介紹
1、現有技術包括文獻de-10/2015-006916-a1和us-2017/170695-a1。
2、存在兩種類型的磁體：單向磁體和可變取向磁體，單向磁體在其北極和南極之間具有單向取向，可變取向磁體在其北極和南極之間具有連續可變的取向。
3、可變取向磁體在磁體的兩側具有不對稱的磁力線，因此被稱為定向磁通量的磁體，因為相對于北/南取向，可變取向磁體在磁體的一側所產生的磁場比在另一側所產生的磁場更強。
4、該特性在多極環形磁體的生產中具有特別的意義。當在電機中使用時，此類磁體使得可以限制漏磁。
5、例如，具有定向磁通量的多極環形磁體形成了所謂的哈爾巴赫(halbach)磁體陣列，其優點是增加了磁體一側的磁場，同時幾乎完全消除了另一側的磁場。
6、當此類磁體用于電機的轉子時，此種配置使得能夠提供主要朝向轉子外部(即朝向其定子)的磁力線，朝向轉子外部的磁力線的磁場通常更強，而朝向轉子內部的磁力線幾乎不存在。因此，相較于使用了傳統磁體的電機，此種電機更高效。
7、此類磁體的磁化在現有技術中是眾所周知的，并且記載在文獻wo-97/37362-a1中。
8、作為電機轉子的生產的一部分，此類磁體還具有單部件的優點。在使用單向磁體的常規設計中，需要將大量的單向磁體粘合到環形支撐件上。如此操
9、文獻ep-3637060-a2描述了生產此種磁體的方法。通常，該方法包括第一步驟，在第一步驟中，選擇被配置為提供金屬磁體粉末的材料。在感應爐中熔化這些材料；然后所獲得的鑄錠將經過初始研磨階段，以獲得尺寸接近500μm的晶粒；隨后通過球磨或加壓氣體噴射研磨，將晶粒粉碎至尺寸接近10μm的粉末。
10、于第一步驟之后，在第二步驟中，混合粉末；在第三步驟中，將粉末置于模具中；以及，在第四步驟中，在室溫下，經受由第一磁化工具所產生的磁場的作用，對粉末進行壓制。
11、然后，在第五步驟中，停止由第一磁化工具所產生的磁場；以及，在第六步驟中，將所獲得的磁體坯料通過常規燒結法進行致密化處理。隨后，可以在第七步驟中對該坯料進行加工，進而最終在第八步驟(即，最終的磁化步驟)中實現磁化。
12、上述方法存在一些缺點。
13、第一，該方法僅限于獲得易于從模具中移除的簡單形狀。
14、第二，室溫壓制步驟、致密化步驟和最終的磁化步驟是分開的，且通常在獨立的工具中進行，這增加了生產范圍的復雜性，導致了較長的生產時間。這還導致了如下問題：為了增強磁體的最終磁場，在不同步驟之間需要重新定位待磁化的磁體坯料，因為在最終的第八磁化步驟中，該坯料必須保持與第四步驟過程中相同的位置的取向。這一點對于形場磁體(shaped?field?magnet)更為關鍵，其中冷磁化步驟和致密化之后之間的角間隙必須最小化。
15、第三，通常在坯料未受壓力的情況下進行致密化處理的步驟，即所謂的“自由燒結(free?sintering)”，這需要大量的致密化時間和溫度以實現超過90％的高致密化水平。
16、最后，冷磁化步驟需要大量能量以使得材料飽和，因此需要高容量磁化工具，由于所消耗的總能量分布在廣泛的的場角域上，導致每個方向的場振幅都減小了，因此高容量磁化工具在產生旋轉場的情況下具有局限性。
17、因此，非常確實需要一種生產方法，可以在減少數量的步驟中生產具有定向磁通量的多極磁體。
技術實現思路
1、本專利技術通過提出一種新的生產方法來彌補這些缺陷，其中，將在同一工具中執行環境溫度下的壓制步驟以及致密化步驟，其中，通過快速火花等離子燒結(spark?plasmasintering，sps)或電弧等離子體燒結執行致密化步驟。
2、為此，本專利技術提出了一種用于生產用于電機的轉子的磁體的方法，該方法包括用于生產磁體坯料的第一階段，該第一階段包括以下步驟。
3、第一步驟，在第一步驟中，提供金屬磁體粉末和/或陶瓷磁體粉末。
4、第二步驟，在第二步驟中，混合該粉末。
5、第三步驟，在第三步驟中，將該粉末放置在模具中，并且將第一磁化工具放置在該模具周圍。
6、在磁場下進行壓制的第四步驟，在第四步驟中，在室溫下壓制該粉末以獲得磁體坯料，該粉末同時經受由第一磁化工具所產生的磁場的作用。
7、第五步驟，在第五步驟中，停止由第一磁化工具所產生的磁場。
8、第六步驟，在第六步驟中，對該磁體坯料進行致密化處理。
9、該方法還包括用于精加工該磁體坯料的第二階段，該第二階段包括：至少一個對該磁體坯料進行加工的步驟、以及對該磁體坯料進行最終磁化的步驟，以獲得該磁體。
10、在第三步驟中，將模具放置在致密化腔室中，加工通過在該致密化腔室中的快速sps來執行第六步驟。
11、通過這種方式，本專利技術中描述的方法使得可以在同一工具中執行室溫下的壓制步驟以及致密化步驟，從而消除了從一個工具到另一個工具的轉移時間和角度定位誤差。此外，通過快速sps執行致密化步驟顯著減少了該步驟的持續時間，因為不再需要在執行致密化的腔室中進行長時間的溫升。
12、根據該方法的另一特征，根據第一變型，用于精加工磁體坯料的第二階段包括以下步驟。
13、第七步驟，在第七步驟中，使該磁體坯料冷卻至該磁體的居里溫度。
14、形成最終磁化步驟的第八步驟，在第八步驟中，該磁體坯料再次經受由該第一磁化工具所產生的磁場的作用。
15、從模具中加工出磁體坯料的第九步驟，在第九步驟結束時獲得磁體。
16、在該第一變型中，有利地是，環境溫度下的壓制步驟、致密化步驟、以及磁化步驟均在同一工具中進行，這可以節省大量時間并且減少所涉及的工具的數量。
17、將在磁體坯料仍然處于接近居里溫度的溫度下冷卻時，執行第八步驟的致密化，這也使得可以在限制第一磁化工具所消耗的能量的同時使得材料強磁化，因為在接近居里溫度的溫度下，材料中的磁疇(magnetic?domain)或魏斯疇(weiss?domain)的取向更容易實現，能耗更少。
18、根據該方法的另一特征，根據第二變型，用于精加工磁體坯料的第二階段包括以下步驟。
19、從模具中加工出該磁體坯料的第七步驟。
20、第八步驟，在第八步驟中，將該磁體坯料放置在獨立于該模具的第二磁化工具中，該磁體坯料的放置方向類似于在第四步驟結束時該磁體坯料在第一磁化工具中占據的位置。
21、形成最終磁化步驟的第九步驟，在第九步驟中，該磁體坯料再次經受由獨立于模具的第二磁化工具所產生的磁場的作用。...
【技術保護點】
1.一種用于生產用于電機的轉子的磁體(20)的方法，所述方法包括用于生產磁體坯料(42)的第一階段(P1)，所述第一階段(P1)包括：
2.根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，所述用于精加工所述磁體坯料(42)的第二階段(P2)包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于精加工所述磁體坯料的第二階段(P2)包括：
4.根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，使用電機的定子作為獨立于所述模具(38)的第二磁化工具，來執行所述第九步驟(ET’9)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述磁場下進行壓制的第四步驟(ET4)中，在小于100MPa的遞增的壓力下，對所述粉末進行壓制。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述第六步驟(ET6)中，將所述粉末的溫度快速升高到900℃至1200℃，以使得所述粉末致密化。
7.一種用于實施根據前述權利要求中任一項所述的生產方法的設備(50)，其特征在于，所述設備(50)至少包括：
8.根據前述權利要求所述的設
9.根據權利要求7或8所述的設備(50)，其特征在于，還包括環形冷卻交換器(78)，所述環形冷卻交換器(78)圍繞所述腔室(64)內的所述磁路(68)布置。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的設備(50)，其特征在于，所述設備(50)被配置用于生產磁通量沿X軸定向的多極環形磁體，以及，
11.根據前述權利要求所述的設備，其特征在于，貫穿所述磁芯(70)的磁線圈(72)的個數介于4至16之間，優選地所述磁線圈(72)的個數介于8至16之間。
12.根據權利要求7至10中任一項所述的設備，其特征在于，所述模具(38)由石墨制成或者基于碳化鎢或三元碳化物制成。
13.根據權利要求7至12中任一項所述的設備，其特征在于，所述電流傳導裝置(60)是石墨導體。
14.一種裝置，用于根據權利要求3至6中任一項所述的生產方法來生產磁通量沿X軸定向的多極環形磁體(20)，其特征在于，所述裝置包括：根據權利要求8所述的生產設備(50)以及位于所述生產設備(50)外部的第二磁化工具，所述第二磁化工具與所述第一磁化工具(66)具有類似的配置，并且能夠圍繞所述磁體坯料(42)。
15.根據前述權利要求所述的裝置，其特征在于，所述第二磁化工具是電機的定子，所述電機的轉子被配置為承接具有定向磁通量的所述磁體(20)。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于生產用于電機的轉子的磁體(20)的方法，所述方法包括用于生產磁體坯料(42)的第一階段(p1)，所述第一階段(p1)包括：
2.根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，所述用于精加工所述磁體坯料(42)的第二階段(p2)包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于精加工所述磁體坯料的第二階段(p2)包括：
4.根據前述權利要求所述的方法，其特征在于，使用電機的定子作為獨立于所述模具(38)的第二磁化工具，來執行所述第九步驟(et’9)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述磁場下進行壓制的第四步驟(et4)中，在小于100mpa的遞增的壓力下，對所述粉末進行壓制。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述第六步驟(et6)中，將所述粉末的溫度快速升高到900℃至1200℃，以使得所述粉末致密化。
7.一種用于實施根據前述權利要求中任一項所述的生產方法的設備(50)，其特征在于，所述設備(50)至少包括：
8.根據前述權利要求所述的設備(50)，其特征在于，還包括環形隔熱罩(76)，所述環形隔熱罩(76)插入在所述模具(38)和所述磁路(68)之間。
9.根據權利要求7或8所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：本杰明·達居澤，薩布麗娜·西哈姆·阿亞特，P·J·薩勒特，
申請(專利權)人：賽峰集團，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。