一种永磁铁氧体磁体成型助推注料装置及磁体制造方法

摘要

一种永磁铁氧体磁体成型助推注料装置及磁体制造方法，永磁铁氧体磁体成型助推注料装置包括料浆搅拌桶、卧式助推柱塞泵和注料泵，卧式助推柱塞泵安装在料浆搅拌桶正下方，料浆搅拌桶底部的出料口和卧式助推柱塞泵上方的出料口为直通连接，出料口与进料口的通孔直径≥Φ80mm；注料泵通过闸阀与卧式助推柱塞泵的出料管连接，注料泵的送料管连接磁体成型模具。本发明还包括利用永磁铁氧体磁体成型助推注料装置的磁体制造方法。利用本发明，可以在不添加稀土元素和钴元素的情况下，实现“剩磁B≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”的永磁铁氧体磁体的批量生产；大幅提升永磁铁氧体磁体的成型压制效率和质量合格率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种助推注料装置及磁体制造方法，具体涉及一种永磁铁氧体磁体成型助推注料装置及磁体制造方法。

背景技术

永磁铁氧体磁体是一种常见的永磁产品，其外形多为瓦形、环形或方块形，主要应用在永磁电机、音响和磁选设备中，永磁铁氧体磁体生产通常包括以下过程：（1）将原料湿磨为粒度1μm左右的料浆，料浆含水量在34%-38%范围内；（2）料浆在强磁场取向条件下压制脱水成型为生坯；（3）生坯经高温烧结为毛坯；（4）毛坯经磨削清洗后成为磁体成品。

磁性能是磁体的最重要性能指标，主要包括剩磁Br和内禀矫顽力Hcj，目前“剩磁Br≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”的永磁铁氧体磁体是行业内应用最为广泛的产品，通常批量生产该种磁体需要在原料中添加稀土元素和钴元素。由于稀土和钴原料价格昂贵，导致磁体生产成本大幅上升，产品市场竞争力大幅下降，因此磁体生产企业均在大力研究不添加稀土元素和钴元素的生产技术。

从磁学理论可知，将料浆粒度进一步磨细和在料浆中加入分散剂改善磁晶粒磁场取向度这两种措施理论上可提升磁体的磁性能，因而磁体生产企业多在这两个方面开展研究。

然而遗憾的是，料浆粒度磨细后大大增加了压制脱水成型难度，目前行业内粒度低于0.7μm的料浆用于磁体生产时，易出现生坯密度低，烧结后毛坯易开裂，无法保证磁体质量合格率；而在料浆中加入分散剂虽能有效提升磁体磁性能，但料浆压制脱水成型难度也大幅上升，即使将压制速度降低也无法抑制磁体质量合格率下降。目前添加了分散剂的料浆只能应用在方块类磁体、拱形张角较小的瓦形磁体和厚度较小的薄瓦形磁体生产中，无法应用到拱形张角较大、厚度较大的瓦形磁体生产过程中。

也有技术方案试图将料浆的含水量降至30%以下来降低以上料浆的压制成型难度。图4为常规的永磁铁氧体磁体成型注料装置原理图，由于料浆含水量越低，料浆的流动性越差，料浆搅拌桶出料口、闸阀通道均存在一定阻力，压制成型时注料泵料浆腔内的真空负压（通常为0.1MPa）难以把低含水量料浆顺利地从料浆搅拌桶吸入注料泵料浆腔，导致注料泵注入模具成型腔中的料浆量不稳定，压制出来的各腔生坯重量偏差往往在8%以上，生坯经烧结、磨削和清洗后磁体的质量合格率很难超过80%，产品的利润率大大下降。

另有人利用螺杆泵或螺旋送料装置等辅助装置连接在搅拌桶和闸阀之间，试图通过该辅助装置将料浆主动送入注料泵料浆腔，但这些方案并没有改善料浆从搅拌桶中进入螺杆泵或螺旋送料装置等辅助装置的流动性，且输送力量较小，因此低含水量料浆很难从搅拌桶进入辅助装置，辅助装置易出现“空送”现象，导致注料泵注入模具成型腔中的料浆量依旧不稳定。

由于以上原因，在不采用添加稀土元素和钴元素技术的条件下，现有技术很难实现“剩磁Br≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”的永磁铁氧体磁体批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能大幅提升磁体生坯的压制成型效率和磁体质量的永磁铁氧体磁体成型助推注料装置及磁体制造方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种永磁铁氧体磁体成型助推注料装置，包括料浆搅拌桶、卧式助推柱塞泵和注料泵，所述卧式助推柱塞泵安装在料浆搅拌桶正下方，料浆搅拌桶的底部的出料口和卧式助推柱塞泵上方的进料口为直通连接，且出料口与进料口的通孔直径≥Φ80mm，料浆因自身重力的作用进入卧式助推柱塞泵进料口；所述注料泵通过闸阀与卧式助推柱塞泵的出料管连接，注料泵的送料管连接磁体成型模具。

进一步，所述卧式助推柱塞泵设有卧式助推柱塞泵料浆腔、设于卧式助推柱塞泵料浆腔内的卧式助推柱塞，所述卧式助推柱塞泵设有卧式助推柱塞泵推进缸进油管和卧式助推柱塞泵退回缸进油管，所述卧式助推柱塞泵料浆腔的上侧设有进料口。

进一步，所述注料泵设有料浆腔，所述注料泵料浆腔内设有活塞，所述注料泵的外侧设有注料泵推进缸进油管、注料泵退回缸进油管。

进一步，所述料浆搅拌桶的底部的出料口与卧式助推柱塞泵的进料口之间通过法兰直通连接。

进一步，所述料浆搅拌桶的底部的出料口与卧式助推柱塞泵的进料口之间通过胶管直通连接。

进一步，所述卧式助推柱塞泵和注料泵为液压控制泵。

本发明之利用所述永磁铁氧体磁体成型助推注料装置的磁体制造方法，包括以下步骤：

（1）成型：采用永磁铁氧体料浆为原料，利用安装在料浆搅拌桶下方的卧式助推柱塞泵将料浆主动推入注料泵的料浆腔，然后由注料泵将料浆腔内料浆经注料管注入成型模具中成型，得成型生坯；

（2）烧结：将步骤（1）所得成型生坯置于烧结窑炉内进行烧结，得磁体毛坯；

（3）磨削清洗：将步骤（2）所得磁体毛坯按设计要求尺寸磨削加工为磁体成品，并清洗洁净。

进一步，所述永磁铁氧体料浆中，水分重量含量为22%-30%。

进一步，所述永磁铁氧体料浆中，所含永磁铁氧体颗粒料的平均粒度为0.6-0.7μm。

利用本发明，可以在不采用添加稀土元素和/或钴元素的情况下，实现“剩磁Br≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”的永磁铁氧体磁体的批量生产；在添加稀土元素和/或钴元素的条件下，可以大幅提升永磁铁氧体磁体生坯的成型压制效率和磁体成品质量及质量合格率。

附图说明

图1是本发明永磁铁氧体磁体成型助推注料装置实施例1/2的结构示意图；

图2 是图1所示实施例1/2处于吸料状态时的示意图；

图3 是图1所示实施例1/2处于注料状态时的示意图；

图4 是现有技术的永磁铁氧体磁体成型注料装置的结构示意图。

图中：1.料浆搅拌桶，1a.料浆搅拌桶底部出料口，1b.料浆搅拌桶清洗口，2 .卧式助推柱塞泵，2a.助推柱塞，2b.卧式助推柱塞泵推进缸进油管，2c.卧式助推柱塞泵退回缸进油管，2d.卧式助推柱塞泵料浆腔，2e.卧式助推柱塞泵进料口，2f.卧式助推柱塞泵出料管，3.闸阀，4.注料泵，4a.注料泵活塞，4b.注料泵推进缸进油管，4c.注料泵退回缸进油管，4d.注料泵料浆腔，4e.注料泵送料管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

参照附图1-3，本实施包括料浆搅拌桶1、安装于料浆搅拌桶1下方的卧式助推柱塞泵2、注料泵4，注料泵4通过闸阀3与卧式助推柱塞泵的出料管2f连接。

料浆搅拌桶1的底部设有出料口1a，底部侧面设有料浆搅拌桶清洗口1b。

卧式助推柱塞泵2包括卧式助推柱塞泵料浆腔2d、设于卧式助推柱塞泵料浆腔2d内的助推柱塞2a，助推柱塞2a的直径为Φ160mm，卧式助推柱塞泵料浆腔2d的内直径为Φ161.5mm，卧式助推柱塞泵料浆腔2d的上侧设有卧式助推柱塞泵进料口2e、卧式助推柱塞泵推进缸进油管2b和卧式助推柱塞泵退回缸进油管2c，卧式助推柱塞泵助推柱塞2a推进过程中卧式助推柱塞泵料浆腔2d内的料浆大部份通过卧式助推柱塞泵出料管2f进入闸阀3后进入注料泵料浆腔4d，少量料浆经卧式助推柱塞泵助推柱塞2a和卧式助推柱塞泵料浆腔2d之间的间隙返回料浆搅拌桶1。

注料泵4包括注料泵料浆腔4d、设于注料泵料浆腔4d内的注料泵活塞4a，注料泵料浆腔4d的侧面设有注料泵推进缸进油管4b、注料泵退回缸进油管4c和注料泵送料管4e 。

卧式助推柱塞泵2和注料泵4均采用液压控制，其中料浆搅拌桶1底部的出料口1a和卧式助推柱塞泵2上方的进料口2e之间为法兰盘或胶管直通连接，料浆可因自身重力而自由坠落进入卧式助推柱塞泵进料口2e，料浆搅拌桶1底部的出料口1a外径为100mm，卧式助推柱塞泵进料口2e的内径为101mm，注料泵送料管4e和磁体成型模具（图中未示出）相连接。成型模具为拱形的瓦形磁体模具（一模12出），安装在磁性材料专用磁场成型液压机上。

永磁铁氧体磁体成型助推注料装置的工作过程包括注料泵吸料过程和注料泵注料过程：

参照图2，注料泵吸料过程：

液压控制闸阀3开启，同时高压液压油进入卧式助推柱塞泵推进缸进油管2b，助推柱塞2a右推，对卧式助推柱塞泵料浆腔2d内的料浆加压；与此同时高压液压油进入注料泵退回缸进油管4c，注料泵活塞4a上移，注料泵料浆腔4d内形成真空；加压后的卧式助推柱塞泵料浆腔2d内的料浆经卧式助推柱塞泵出料管2f、闸阀3后充满注料泵料浆腔4d。由于卧式助推柱塞泵2推进缸中高压液压油的压强可高达2MPa以上，卧式助推柱塞泵料浆腔2d内的料浆能够顺利地通过卧式助推柱塞泵出料管2f和闸阀3后充满注料泵料浆腔4d内的真空范围，注料泵料浆腔4d内不会进入空气或残留真空；卧式助推柱塞泵料浆腔2d内多余的料浆经卧式助推柱塞泵助推柱塞2a和卧式助推柱塞泵料浆腔2d之间的间隙返回料浆搅拌桶1。

参照图3，注料泵注料过程：

液压控制闸阀3关闭，高压液压油进入注料泵推进缸进油管4b，注料泵活塞4a下压，注料泵料浆腔4d内的料浆被高压输送出注料泵送料管4e，进入瓦形磁体模具各模腔，由于注料泵推进缸可传递2MPa以上的压强，因而料浆可以顺利地充满模具各模腔。注料结束后压机开始对模腔内的料浆成型磁场取向、压制脱水成型。

在压制结束前，高压液压油进入卧式助推柱塞泵退回缸进油管2c，助推柱塞2a左移退回，卧式助推柱塞泵料浆腔2d内形成真空腔，由于料浆搅拌桶底部出料口1a和卧式助推柱塞泵进料口2e之间的法兰盘孔径较大，且卧式助推柱塞泵2和料浆搅拌桶底部出料口1a之间无阀门等增加阻力因素，因而料浆搅拌桶1中料浆在自身重量的作用下能顺利地坠落充满该真空腔，为下一轮次成型周期中的注料泵吸料过程作为准备。

料浆搅拌桶清洗口1b的作用：当料浆搅拌桶中料浆需更换时，桶中料浆以及清洗搅拌桶的水可从该口排出。

采用公知的技术制作不含稀土元素和钴元素的永磁铁氧体预烧料粉，将料粉分为三份，作为制作永磁铁氧体磁体的原料，往三份原料中分别添加分散剂、配方料等公知配方后，分别湿磨成平均粒度为0.61μm、0.65μm、0.69μm的料浆，料浆经脱水调控成含水重量为28%的待用的永磁铁氧体料浆。

启动永磁铁氧体磁体成型助推注料装置和磁场成型液压机，将以上三种料浆分别加入料浆搅拌桶内，利用成型助推注料装置将料浆注入模具模腔中，料浆在磁场成型液压机的压制下成为瓦形磁体生坯，抽检各模腔生坯的重量；具体结果见下表1：

表1 各腔生坯重量

从表1可知，本实施例中三种料浆成型的生坯各腔重量差异均小于3%。一模多腔模具中各腔生坯重量偏差在3%时，各腔在压制过程中承受的压机压力接近，有利于实现各腔生坯密度一致。

以上料浆生产的生坯在电窑中经1180℃烧结后成为毛坯；毛坯经磨削、清洗后成为瓦形磁体成品；然后全检瓦形磁体成品的外观质量，统计质量合格率，抽检瓦形磁体磁性能，具体结果见下表2：

表2 三种料浆生产产品质量和磁性能

从表2可知，本实施例中采用三种料浆生产的质量合格率均在91%以上，且磁性能均满足“剩磁Br≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”标准要求。

实施例2

本实施例采用与实施例1采用相同的永磁铁氧体磁体成型助推注料装置、瓦形磁体一模多腔模具和磁性材料专用磁场成型液压机。

采用公知的技术制作不含稀土元素和钴元素的永磁铁氧体预烧料粉，往原料中添加分散剂、配方料等公知配方后，湿磨成平均粒度为0.66μm的料浆，料浆经脱水分别调控成含水重量为23%、26%、29%的待用的永磁铁氧体料浆。

启动永磁铁氧体磁体成型助推注料装置和磁场成型液压机，将以上三种料浆分别加入料浆搅拌桶内，利用成型助推注料装置将料浆注入模具模腔中，料浆在磁场成型液压机的压制下成为瓦形磁体生坯，抽检各模腔生坯的重量；具体结果见下表3：

表3 各腔生坯重量

从表3可知，本实施例中三种料浆成型的生坯各腔重量差异均小于3%。一模多腔模具中各腔生坯重量偏差在3%时，各腔在压制过程中承受的压机压力接近，有利于实现各腔生坯密度一致。

以上料浆生产的生坯在电窑中经1180℃烧结后成为毛坯；毛坯经磨削、清洗后成为770型电机用瓦形磁体成品；然后全检瓦形磁体成品的外观质量，统计质量合格率，抽检瓦形磁体磁性能，具体结果见下表4：

表4 三种料浆生产产品质量和磁性能

从表4可知，本实施例中采用三种料浆生产的质量合格率均在91%以上，且磁性能均满足“剩磁Br≥4150 Gs，内禀矫顽力Hcj≥4000 Oe”标准要求。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。