一種永磁環(huán)組件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于儀器儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種慣性儀表用永磁力矩器組件的制造技術(shù)，具體為一種稀土-鈷基輻向永磁環(huán)組件及其制造方法。該永磁環(huán)組件采用稀土-鈷基永磁合金材料，通過(guò)粉末冶金方法制備制得多個(gè)輻向磁極塊(1)，每個(gè)輻向磁極塊(1)具有單一的磁極方向A，通過(guò)將多個(gè)輻向磁極塊(1)粘結(jié)固定形成圓筒狀結(jié)構(gòu)的永磁環(huán)組件制得。永磁環(huán)組件機(jī)械強(qiáng)度可靠，中性狀態(tài)下易于實(shí)現(xiàn)磁性元件的精密工藝制造，充磁后磁極表面輻向磁場(chǎng)強(qiáng)度大，均勻度好，解決了輻向永磁環(huán)表面磁性能低，均勻穩(wěn)定性差，裝配精度不高的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于儀器儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于高精度慣性儀表核心元件永磁力矩 器中永磁環(huán)組件及其制造方法。 一種永磁環(huán)組件及其制造方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，對(duì)慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性提出了更高 要求，而系統(tǒng)的小型化、輕量化發(fā)展對(duì)慣性儀表部件的結(jié)構(gòu)體積和重量要求也更加苛刻。力 矩器作為陀螺儀、加速度計(jì)等慣性測(cè)量裝置的關(guān)鍵部件，其工作性能的好壞對(duì)慣性儀表測(cè) 量起著十分重要的作用。一直以來(lái)永磁力矩器由于穩(wěn)定性和線性度較好而廣泛用于慣性 儀表中，永磁力矩器的主要構(gòu)成組件為能提供穩(wěn)定、均勻、可靠輻射向磁場(chǎng)的永磁環(huán)。通過(guò) 對(duì)力矩器永磁環(huán)組件的性能和結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)能夠獲得綜合性能好，結(jié)構(gòu)緊湊的永磁力矩 器，從而實(shí)現(xiàn)提高陀螺儀等測(cè)量的精度和穩(wěn)定性，同時(shí)減小物理體積，降低重量。
[0003] 永磁材料中稀土 -鈷基永磁合金與其他種類永磁材料相比磁性能和穩(wěn)定性綜合 表現(xiàn)最好，最適合用于制造慣性儀表的永磁力矩器永磁環(huán)組件。通常力矩器永磁環(huán)組件結(jié) 構(gòu)上為配對(duì)使用，制造永磁力矩器磁性組件現(xiàn)有技術(shù)方法主要有兩種：傳統(tǒng)方法是將平行 磁化永磁材料機(jī)械加工成圓弧角度不小于30度的瓦片型磁鋼件，在強(qiáng)平行磁場(chǎng)下充磁飽 和后，磁鋼件逐個(gè)粘接在圓環(huán)狀支撐合金殼體上，結(jié)合形成磁性元件，裝配構(gòu)成磁路形成工 作氣隙磁場(chǎng)。由于永磁合金屬于硬脆性材料，機(jī)械加工性能差，且磁鋼件加工成瓦片形狀的 精度控制不高，充磁后在環(huán)套內(nèi)組裝粘接難度大，均勻一致性差，易造成結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，磁取 向角度偏差大，充磁后的組件也難以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精密加工，使得磁環(huán)組件表面磁場(chǎng)不均勻， 穩(wěn)定性不高，永磁力矩器使用效果不佳。
[0004] 為了提高永磁力矩器永磁環(huán)組件的均勻性和精密度，降低有害干擾力矩，增強(qiáng)穩(wěn) 定性，另一種方法采用了直接制備輻射取向永磁環(huán)的技術(shù)工藝。這種方法基于輻射取向的 成型與充磁設(shè)備，但受設(shè)備條件限制難以實(shí)現(xiàn)取向均勻度好的高壁磁環(huán)及小尺寸的永磁環(huán) 制備要求，同時(shí)，磁環(huán)材料本身存在各向異性，成型取向過(guò)程受力不均勻以及熱處理過(guò)程產(chǎn) 生的內(nèi)應(yīng)力等因素使得輻向磁環(huán)容易開裂，磁環(huán)取向度低，難以獲得高的表面磁性能，提高 控制力矩，應(yīng)用環(huán)境受到一定限制，不能滿足儀表小型化、高精度、輕量化的發(fā)展需求。
[0005] 慣性儀表設(shè)計(jì)特點(diǎn)要求永磁力矩器結(jié)構(gòu)更加精密，緊湊，性能穩(wěn)定可靠。從而力矩 器永磁環(huán)組件必須結(jié)構(gòu)對(duì)稱，易于福向充磁，具有高的表面磁場(chǎng)，且分布均勻，磁穩(wěn)定性好， 適于精密工藝加工和靈活裝配。從而有利于永磁力矩器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小有害力矩，適應(yīng)大 的力矩變化，提高控制精度和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)制造的永磁環(huán)組件性能低或均勻性不高，限 制了慣性部件向高精度，小體積重量，高穩(wěn)定性方面的進(jìn)一步發(fā)展，由此獲得一種滿足永磁 力矩器發(fā)展需要的永磁環(huán)組件制造方法十分必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于慣性儀表力矩器中永磁環(huán)組件及其制造方法，用于 制造具有高表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，均勻性好，易于精密加工裝配，能夠滿足力矩器穩(wěn)定性發(fā)展要求 的永磁組件，主要作為慣性儀表功能元件。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種永磁力矩器用永磁環(huán)組件，該永磁環(huán)組件采用稀土 -鈷基永磁合金材料，通 過(guò)粉末冶金方法制備制得多個(gè)磁極塊1，每個(gè)磁極塊1具有單一的磁極方向A，通過(guò)將多個(gè) 磁極塊1粘結(jié)固定形成圓筒狀結(jié)構(gòu)的永磁環(huán)組件制得。
[0009] 所述單個(gè)磁極塊1的橫截面為一段圓弧，圓弧的圓心角為5?15度。
[0010] 永磁環(huán)組件為圓環(huán)形，外徑尺寸為10?30毫米。
[0011] 該磁環(huán)組件的永磁合金材料的成分（按重量比％ )為：Sm :24?27%，Co :45? 55%，Cu :3 ?6%，Zr :2 ?4%，余量為 Fe。
[0012] 該合金材料的剩磁Br = 10. 5?11. 5kGs，矯頑力He = 10?20k0e。
[0013] 所述永磁環(huán)組件的單個(gè)磁極塊壁厚（d)與單個(gè)磁極塊長(zhǎng)度（2)的最終尺寸之比為 0· 7 ?2. 0 ;
[0014] 所述永磁環(huán)組件的圓筒高度滿足一組或多組永磁力矩器磁環(huán)制作要求。
[0015] 所述永磁環(huán)組件的均勻輻向磁密大于2500GS。
[0016] 一種永磁環(huán)組件的制備方法，包括如下步驟：
[0017] 1)首先制備該永磁環(huán)組件所需的永磁合金材料；
[0018] 2)將滿足輻射取向要求的永磁合金材料加工成能拼接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁極塊1， 該磁極塊1的橫截面為一段圓弧；
[0019] 3)在中性狀態(tài)下用導(dǎo)電性粘接劑將多個(gè)磁極塊1粘結(jié)成圓筒狀結(jié)構(gòu)的永磁環(huán)坯 體，永磁環(huán)坯體粘結(jié)過(guò)程中，使用根據(jù)力矩器組件內(nèi)外徑設(shè)計(jì)制造的夾具做為約束夾具；
[0020] 4)經(jīng)粘結(jié)固定成型的圓筒狀永磁環(huán)坯體除去約束夾具后，進(jìn)行表面拋光處理，然 后通過(guò)機(jī)械加工和電加工方式精加工，直接或進(jìn)一步加工成符合力矩器組件設(shè)計(jì)要求的永 磁環(huán)組件；
[0021] 5)裝配前在強(qiáng)輻向磁場(chǎng)中充磁獲得具有不同磁極性的力矩器永磁環(huán)組件。
[0022] 所述步驟2)采用如下粉末冶金工藝完成：
[0023] a)按合金原料成分組成配制合金原料，進(jìn)行熔煉鑄錠；
[0024] b)合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣氛下氣流磨制粉；
[0025] c)粉末采用磁場(chǎng)取向成型，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑，進(jìn)一步經(jīng)冷等靜壓處理；
[0026] d)保護(hù)氣氛燒結(jié)和梯度熱處理；
[0027] e)獲得滿足輻射取向要求的稀土-鈷基永磁合金材料。
[0028] 步驟b)中，粉末粒度尺寸為3. 5?5 μ m。
[0029] 步驟c)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度大于1· 5T。
[0030] 步驟d)中，熱處理制度為燒結(jié)溫度1200?1210°C，時(shí)間0.5?1小時(shí)，然后于 1170?1195°C，固溶處理2?4小時(shí)，快冷至室溫，在830?845°C回火處理3?12小時(shí)， 控溫冷卻至350?400°C后快速冷卻至室溫。
[0031] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0032] 1)永磁環(huán)組件制造加工精度容易控制，實(shí)現(xiàn)多組同時(shí)制造，減少偏差，解決了硬脆 性永磁組件難加工問(wèn)題。
[0033] 2)通過(guò)永磁合金材料性能調(diào)控和磁極塊形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使組件整體表面磁場(chǎng)均勻 性明顯改善，同時(shí)降低了充磁難度。
[0034] 3)工藝過(guò)程不需要考慮整體磁環(huán)生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)力開裂問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高取向度。同時(shí)，所 述方法可實(shí)現(xiàn)小尺寸，高壁等特殊要求永磁環(huán)組件的制造，應(yīng)用范圍更加廣泛。
[0035] 4)本發(fā)明所述的永磁力矩器用永磁環(huán)組件的制備方法使力矩器中異極磁環(huán)組件 構(gòu)成氣隙磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)更加對(duì)稱，均勻性提高，在減小體積重量情況下，磁組件能夠提供足夠大 的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了永磁力矩器穩(wěn)定性，適應(yīng)大的力矩變化范圍，其作為高精度儀表 中的關(guān)鍵功能元件，可滿足不同環(huán)境下應(yīng)用慣性儀表的精確控制，測(cè)量要求，減小永磁力矩 器誤差。
[0036] 5)本發(fā)明所制造的力矩器用永磁環(huán)組件結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好，穩(wěn)定性高，表面磁場(chǎng)強(qiáng)度 提高了 25%以上，且圓周分布均勻。在控制力矩器永磁環(huán)組件體積的情況下實(shí)現(xiàn)了高性能， 高穩(wěn)定度永磁環(huán)組件的制造，提高了抗環(huán)境干擾能力，降低了質(zhì)心偏移，特別適合用于中小 型高精度陀螺儀，加速計(jì)等慣性儀表力矩器中，制造技術(shù)有利于慣性儀表的實(shí)際應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的永磁環(huán)組件磁極取向示意圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明永磁環(huán)組件俯視圖。
[0039] 附圖標(biāo)記
[0040] 1磁極塊 2單個(gè)磁極塊長(zhǎng)度
[0041] d單個(gè)磁極塊壁厚 A磁極方向

【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0043] 本發(fā)明所采用技術(shù)方案是采用穩(wěn)定性好的稀土-鈷基永磁合金，調(diào)控永磁合金材 料的性能，提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，控制矯頑力，使得永磁環(huán)組件易于充磁且能提供高磁能輸出， 在中性狀態(tài)下將永磁材料加工成符合特定形狀尺寸要求的磁極塊1，直接采用雙組份導(dǎo)電 膠粘結(jié)為強(qiáng)度可靠，適于精加工的整體環(huán)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成輻向取向的同軸磁極，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高 表面磁場(chǎng)均勻性，在滿足性能情況下減小了組件質(zhì)量，降低了硬脆性永磁組件加工難度，減 少制造缺陷，改善了制造精度，并實(shí)現(xiàn)多組同時(shí)加工制造，裝配前在強(qiáng)輻向磁場(chǎng)中充磁獲得 具有不同磁極性的力矩器永磁環(huán)組件，磁環(huán)組件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性可進(jìn)一步調(diào)控，實(shí) 現(xiàn)了適于高精度，穩(wěn)定性好，小體積重量永磁力矩器部件的制造。
[0044] 本發(fā)明的永磁力矩器用永磁環(huán)組件采用稀土 -鈷基永磁合金材料，成分組成（按 重量比）為Sm :24?27%，Co :45?55%，Cu :3?6%，Zr :2?4%，余量為Fe。此種材 料具有溫度穩(wěn)定性好，耐腐蝕，抗退磁能力強(qiáng)以及較高的磁能積等特點(diǎn)，剩磁Br = 10. 5? 11. 5kGs，矯頑力He = 10?20k0e，永磁合金性能控制使永磁環(huán)組件易于充磁，充磁后具有 高的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，可在力矩器磁路中形成可靠的強(qiáng)氣隙磁密。
[0045] 上述永磁合金材料的制備方法為粉末冶金工藝，工藝流程包括合金熔煉一干法或 濕法制粉一強(qiáng)磁場(chǎng)取向成型一保護(hù)氣氛燒結(jié)和梯度熱處理一獲得滿足輻射取向要求的稀 土-鈷基永磁合金材料。
[0046] 本發(fā)明的永磁力矩器用永磁環(huán)組件所需的稀土-鈷基永磁合金材料的具體制備 方法，包括如下步驟：
[0047] a)按合金成分組成配制合金原料，進(jìn)行熔煉鑄錠；
[0048] b)合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣氛下氣流磨制粉，粉末粒度尺寸為3. 5?5μπι ;
[0049] c)粉末采用磁場(chǎng)取向成型，磁場(chǎng)強(qiáng)度大于1. 5Τ，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑，進(jìn)一步經(jīng) 冷等靜壓處理；
[0050] d)保護(hù)氣氛燒結(jié)和梯度熱處理，其中，熱處理制度為燒結(jié)溫度1200?1210°C，時(shí) 間0. 5?1小時(shí)，然后于1170?1195°C固溶處理2?4小時(shí)，快冷至室溫，在830?845°C 回火處理3?12小時(shí)，控溫冷卻至350?400°C后快速冷卻至室溫；
[0051] e)獲得滿足輻射取向要求的稀土-鈷基永磁合金材料。
[0052] 本發(fā)明的永磁力矩器用永磁環(huán)組件由多個(gè)磁極塊1粘結(jié)成圓筒狀結(jié)構(gòu)的永磁環(huán) 組件，磁極塊1對(duì)稱排列，由外向內(nèi)固定成一體，如圖1所示，所述永磁環(huán)組件有多個(gè)磁極方 向A。永磁環(huán)組件每個(gè)磁極方向A為取向一致的單個(gè)磁極塊1，單個(gè)獨(dú)立磁極塊1可以根據(jù) 永磁力矩器組件設(shè)計(jì)要求機(jī)械加工而成。如圖2所示，單個(gè)磁極塊壁厚d與單個(gè)磁極塊長(zhǎng) 度2的最終尺寸之比應(yīng)滿足0. 7?2. 0,這樣能夠保證永磁環(huán)組件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，均勻性和 可靠性；所述永磁環(huán)組件的圓筒高度滿足一組或多組永磁力矩器磁環(huán)制作要求，此種永磁 環(huán)組件的均勻輻向磁密大于2500Gs。
[0053] 本發(fā)明的永磁力矩器用永磁環(huán)組件的具體制備方法，包括如下步驟：
[0054] f)力矩器高性能永磁環(huán)組件是利用上述工藝方法制備的永磁材料，按照力矩器永 磁環(huán)組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，將滿足輻射取向要求的永磁材料加工成能拼接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁 極塊1 ;
[0055] g)在中性狀態(tài)下利用高強(qiáng)度雙組分導(dǎo)電膠將單個(gè)磁極塊1粘結(jié)成圓筒狀結(jié)構(gòu)的 永磁環(huán)胚體，粘結(jié)過(guò)程使用根據(jù)力矩器組件內(nèi)外徑設(shè)計(jì)制造的夾具做為約束裝置；
[0056] h)制造加工好的圓筒狀永磁環(huán)胚體除去約束夾具后，表面拋光處理后，通過(guò)機(jī)械 加工和電加工方式精加工，直接進(jìn)一步加工成符合力矩器組件設(shè)計(jì)要求的永磁環(huán)組件，精 加工時(shí)先加工圓周內(nèi)外表面，再沿軸向方向電加工成單個(gè)永磁環(huán)，永磁環(huán)組件磁極塊1沿 圓周緊密對(duì)稱排列結(jié)合成整體結(jié)構(gòu)，所述永磁環(huán)組件機(jī)械強(qiáng)度可靠，較容易的在輻向磁場(chǎng) 中充磁，獲得均勻的輻向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯提高。
[0057] I)裝配前在強(qiáng)輻向磁場(chǎng)中充磁獲得具有不同磁極性的力矩器永磁環(huán)組件。
[0058] 采用上述方法制造的單個(gè)永磁環(huán)組件表面均勻輻向磁密大于2500Gs，與原有技術(shù) 相比提高了 25%以上，整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性提高，一致性好，形成氣隙磁場(chǎng)均勻性明顯改善，進(jìn) 一步增強(qiáng)了永磁力矩器的精度，工作穩(wěn)定性和適用范圍。本發(fā)明永磁環(huán)組件在高精度慣性 功能部件中顯示出廣闊應(yīng)用前景，對(duì)推動(dòng)慣性儀表向小型化，輕量化和高穩(wěn)定度方向發(fā)展 具有重要意義。
[0059] 實(shí)施例1
[0060] 實(shí)施例1的永磁合金制備工藝方法為：合金原料成分組成（按重量比）為Sm : 25%，Co :49%，Cu :5%，Zr :2. 8%，F(xiàn)e :18. 2%熔煉鑄錠，合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣氛氣 流磨制粉成5 μ m左右，粉末采用大于1. 5T強(qiáng)磁場(chǎng)取向成型，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑，進(jìn)一步 經(jīng)冷等靜壓處理后，進(jìn)行燒結(jié)和回火熱處理，熱處理制度為燒結(jié)溫度1205°C，時(shí)間1小時(shí)， 然后于1175°C固溶處理4小時(shí)，快冷至室溫，在840°C回火處理12小時(shí)，控溫冷卻至400°C 后快速冷卻至室溫。常溫下測(cè)試永磁材料性能指標(biāo)結(jié)果，剩磁Br = 11. lkGs，矯頑力He = 17. 8kOe，制備的稀土 -鈷基永磁材料易于磁化到飽和，具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0061] 按照力矩器永磁環(huán)組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，將滿足磁性能要求的永磁材料加工成能拼 接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁極塊1，每個(gè)磁極塊充磁后能形成一個(gè)內(nèi)部沿圓周輻射狀取向的永磁 極，單個(gè)磁極塊壁厚d與單個(gè)永磁塊長(zhǎng)度2尺寸比為1. 08,在磁中性狀態(tài)下利用滿足永磁力 矩器組件內(nèi)外徑尺寸制造要求的固定夾具固定成環(huán)狀圓筒，相鄰磁極塊1間通過(guò)雙組份導(dǎo) 電膠粘結(jié)固定成一體結(jié)構(gòu)，去除固定外套后，機(jī)械強(qiáng)度可靠，直接用于精密工藝加工制造。 環(huán)狀結(jié)構(gòu)的圓筒表面拋光處理后，通過(guò)機(jī)械加工和電加工方式精加工，為減少加工工藝使 粉末燒結(jié)永磁材料自身產(chǎn)生的缺陷，先加工圓周內(nèi)外表面，再沿軸向方向斷開成單個(gè)永磁 環(huán)，圓筒高度可滿足一次制作多組永磁環(huán)組件，實(shí)現(xiàn)批量制造，所述方法降低了加工難度， 可獲得更高精度，改善結(jié)構(gòu)對(duì)稱性。精加工好的永磁環(huán)組件在對(duì)應(yīng)的輻向磁場(chǎng)中進(jìn)行充磁， 圓周形成均勻一致的輻向磁極，內(nèi)外圓周分別為N或S極，圓周磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性經(jīng)過(guò)檢測(cè) 和調(diào)控，獲得滿足磁極性要求的一對(duì)永磁環(huán)組件用于部件裝配。
[0062] 實(shí)施例2
[0063] 實(shí)施例2的永磁合金制備工藝方法為：合金原料成分組成（按重量比）為Sm : 24. 2%，Co :52. 0%，Cu :3. 0%，Zr :3. 8%，余量Fe熔煉鑄錠，合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣 氛氣流磨制粉成3. 5 μ m左右，粉末采用大于1. 5T強(qiáng)磁場(chǎng)取向成型，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑， 進(jìn)一步經(jīng)冷等靜壓處理后，進(jìn)行燒結(jié)和回火熱處理，熱處理制度為燒結(jié)溫度12KTC，時(shí)間 35分鐘，然后于1195°C固溶處理2小時(shí)，快冷至室溫，在840°C回火處理5小時(shí)，控溫冷卻至 400°C后快速冷卻至室溫。常溫下測(cè)試永磁材料性能指標(biāo)結(jié)果，剩磁Br = 10.6kGs，矯頑力 He = 19.6k0e〇
[0064] 制備的稀土 -鈷基永磁材料按照力矩器永磁環(huán)組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，將滿足磁性能 要求的永磁材料加工成能拼接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁極塊1，每個(gè)磁極塊1充磁后能形成一個(gè) 內(nèi)部沿圓周輻射狀取向的永磁極，單個(gè)磁極塊壁厚d與單個(gè)永磁塊長(zhǎng)度2尺寸比為1. 92,在 磁中性狀態(tài)下利用滿足永磁力矩器組件內(nèi)外徑尺寸制造要求的固定夾具固定成環(huán)狀圓筒， 相鄰磁極塊1間通過(guò)雙組份導(dǎo)電膠粘結(jié)固定成一體結(jié)構(gòu)，去除固定外套后，機(jī)械強(qiáng)度可靠， 直接用于精密工藝加工制造。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的圓筒表面拋光處理后，通過(guò)機(jī)械加工和電加工方 式精加工，為減少加工工藝使粉末燒結(jié)永磁材料自身產(chǎn)生的缺陷，先加工圓周內(nèi)外表面，再 沿軸向方向斷開成單個(gè)永磁環(huán)，圓筒高度可滿足一次制作多組永磁環(huán)組件，實(shí)現(xiàn)批量制造， 所述方法降低了加工難度，可獲得更高精度，改善結(jié)構(gòu)對(duì)稱性。精加工好的永磁環(huán)組件在 對(duì)應(yīng)的福向磁場(chǎng)中進(jìn)行充磁，圓周形成均勻一致的福向磁極，內(nèi)外圓周分別為N或S極，圓 周磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性經(jīng)過(guò)檢測(cè)和調(diào)控，獲得滿足磁極性要求的一對(duì)永磁環(huán)組件用于部件裝 配。
[0065] 實(shí)施例3
[0066] 實(shí)施例3的永磁合金制備工藝方法為：合金原料成分組成（按重量比）為Sm : 27%，Co :47. 8%，Cu :5. 5%，Zr :2. 2%，余量Fe熔煉鑄錠，合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣氛 氣流磨制粉成4 μ m左右，粉末采用大于1. 5T強(qiáng)磁場(chǎng)取向成型，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑，進(jìn)一 步經(jīng)冷等靜壓處理后，進(jìn)行燒結(jié)和回火熱處理，熱處理制度為燒結(jié)溫度1200°C，時(shí)間50分 鐘，然后于1170°C固溶處理3小時(shí)，快冷至室溫，在830°C回火處理3. 5小時(shí)，控溫冷卻至 350°C后快速冷卻至室溫。常溫下測(cè)試永磁材料性能指標(biāo)結(jié)果，剩磁Br = 11.4kGs，矯頑力 He = 11.9kOe〇
[0067] 制備的稀土-鈷基永磁材料易于磁化到飽和，具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度。按照力矩器永 磁環(huán)組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，將滿足磁性能要求的永磁材料加工成能拼接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁極 塊，每個(gè)磁極塊充磁后能形成一個(gè)內(nèi)部沿圓周輻射狀取向的永磁極，單個(gè)永磁塊壁厚d與 單個(gè)永磁塊長(zhǎng)度2尺寸比為0. 7,在磁中性狀態(tài)下利用滿足永磁力矩器組件內(nèi)外徑尺寸制 造要求的固定夾具固定成環(huán)狀圓筒，相鄰磁極塊1間通過(guò)雙組份導(dǎo)電膠粘結(jié)固定成一體結(jié) 構(gòu)，去除固定外套后，機(jī)械強(qiáng)度可靠，直接用于精密工藝加工制造。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的圓筒表面拋 光處理后，通過(guò)機(jī)械加工和電加工方式精加工，為減少加工工藝使粉末燒結(jié)永磁材料自身 產(chǎn)生的缺陷，先加工圓周內(nèi)外表面，再沿軸向方向斷開成單個(gè)永磁環(huán)，圓筒高度可滿足一次 制作多組永磁環(huán)組件，實(shí)現(xiàn)批量制造，所述方法降低了加工難度，可獲得更高精度，改善結(jié) 構(gòu)對(duì)稱性。精加工好的永磁環(huán)組件在對(duì)應(yīng)的輻向磁場(chǎng)中進(jìn)行充磁，圓周形成均勻一致的輻 向磁極，內(nèi)外圓周分別為N或S極，圓周磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性經(jīng)過(guò)檢測(cè)和調(diào)控，獲得滿足磁極 性要求的一對(duì)永磁環(huán)組件用于部件裝配。
【權(quán)利要求】
1. 一種永磁力矩器用永磁環(huán)組件，其特征在于： 該永磁環(huán)組件采用稀土 -鈷基永磁合金材料，通過(guò)粉末冶金方法制備制得多個(gè)磁極塊 (1)，每個(gè)磁極塊（1)具有單一的磁極方向A，通過(guò)將多個(gè)磁極塊（1)粘結(jié)固定形成圓筒狀結(jié) 構(gòu)的永磁環(huán)組件制得。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 所述單個(gè)磁極塊（1)的橫截面為一段圓弧，圓弧的圓心角為5?15度。
3. 如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 永磁環(huán)組件為圓環(huán)形，外徑尺寸為10?30毫米。
4. 如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 該磁環(huán)組件的永磁合金材料的成分（按重量比％ )為：Sm :24?27%，C〇 :45?55%， Cu :3 ?6%，Zr :2 ?4%，余量為 Fe。
5. 如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 該合金材料的剩磁Br = 10. 5?11. 5kGs，矯頑力He = 10?20k0e。
6. 如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 所述永磁環(huán)組件的單個(gè)磁極塊壁厚（d)與單個(gè)磁極塊長(zhǎng)度（2)的最終尺寸之比為 0· 7 ?2. 0 ; 所述永磁環(huán)組件的圓筒高度滿足一組或多組永磁力矩器磁環(huán)制作要求。
7. 如權(quán)利要求7所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 所述永磁環(huán)組件的均勻輻向磁密大于2500GS。
8. -種如權(quán)利要求1所述的永磁環(huán)組件的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 首先制備該永磁環(huán)組件所需的永磁合金材料； 2) 將滿足輻射取向要求的永磁合金材料加工成能拼接成圓筒的長(zhǎng)條狀磁極塊（1)，該 磁極塊（1)的橫截面為一段圓?。? 3) 在中性狀態(tài)下用導(dǎo)電性粘接劑將多個(gè)磁極塊（1)粘結(jié)成圓筒狀結(jié)構(gòu)的永磁環(huán)坯體， 永磁環(huán)坯體粘結(jié)過(guò)程中，使用根據(jù)力矩器組件內(nèi)外徑設(shè)計(jì)制造的夾具做為約束夾具； 4) 經(jīng)粘結(jié)固定成型的圓筒狀永磁環(huán)坯體除去約束夾具后，進(jìn)行表面拋光處理，然后通 過(guò)機(jī)械加工和電加工方式精加工，直接或進(jìn)一步加工成符合力矩器組件設(shè)計(jì)要求的永磁環(huán) 組件； 5) 裝配前在強(qiáng)輻向磁場(chǎng)中充磁獲得具有不同磁極性的力矩器永磁環(huán)組件。
9. 如權(quán)利要求8所述的永磁環(huán)組件的制備方法，其特征在于： 所述步驟2)采用如下粉末冶金工藝完成： a) 按合金原料成分組成配制合金原料，進(jìn)行熔煉鑄錠； b) 合金鑄錠粗破碎后，在保護(hù)氣氛下氣流磨制粉； c) 粉末采用磁場(chǎng)取向成型，成型過(guò)程添加潤(rùn)滑劑，進(jìn)一步經(jīng)冷等靜壓處理； d) 保護(hù)氣氛燒結(jié)和梯度熱處理； e) 獲得滿足輻射取向要求的稀土-鈷基永磁合金材料。
10. 如權(quán)利要求9所述的永磁環(huán)組件，其特征在于： 步驟b)中，粉末粒度尺寸為3. 5?5 μ m。
11. 如權(quán)利要求9所述的永磁合金材料的制備方法，其特征在于： 步驟C)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度大于1.5T。
12.如權(quán)利要求9所述的永磁合金材料的制備方法，其特征在于： 步驟d)中，熱處理制度為燒結(jié)溫度1200?1210°C，時(shí)間0. 5?1小時(shí)，然后于1170? 1195°C，固溶處理2?4小時(shí)，快冷至室溫，在830?845°C回火處理3?12小時(shí)，控溫冷 卻至350?400°C后快速冷卻至室溫。
【文檔編號(hào)】H01F1/053GK104157387SQ201410406283
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】陳紅升, 李衛(wèi), 馮海波, 方以坤, 孫威, 朱明剛, 潘偉 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院