[发明专利]一种基于HALBACH结构的多极磁环的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于HALBACH结构的多极磁环的制备方法，属于粉末冶金工艺制备技术领域，其工序包括制备粉体、成型和等静压烧结，其中，所述成型工序采用径向取向或对角线取向的成型方法；本发明采用常规的两极取向成型压机，利用径向取向或对角线取向的成型方法，大大提高了材料取向度，从而提高了材料的磁性能；通过等静压将多块生坯拼接，烧结成整环，提高了磁环机械性能，大大缩减了后加工工序，节约了人力物力，提高了使用性能。

技术领域

本发明涉及粉末冶金工艺制备技术领域，尤其涉及一种基于HALBACH结构的多极磁环的制备方法。

背景技术

永磁体在微电机、微波器件、电真空器件、磁力传动、传感器、仪器仪表、5G通讯等领域被广泛应用。其中永磁电机因体积重量、效率、控制性等方面的优势，在军用器件中占据着不可替代的作用。多极磁环广泛应用于无刷直流电动机、交流无刷同步电动机，以及延伸产品中，如导弹和炮弹舵机平衡电机，用以调整炮弹运行姿态，其次在民用方面也有很大应用市场，如无人机、航模等。

多极磁环可以分为粘结多极磁环和烧结多极磁环，粘结多极磁环磁性能较低，磁能积约只有烧结制备材料的四分之一。烧结多极磁环从制备工艺来讲，分为瓦形拼接、各向同性和各向异性辐向取向、HALBACH结构的极取向磁环等。其中，以HALBACH结构的极取向多极磁环综合性能最优。表现在HALBACH结构具有聚磁效应，表面磁通密度近似正弦波态，磁极磁性很强，提高了磁环的整体磁性能，相同体积尺寸的多极磁环可以减轻磁环重量，从而提高了电机的性能，实现电机高性能化、轻量化。

关于多极磁环制备，已经有很多文献报道，如中国专利申请201910491353.9，200910241438.8，201920851182.1，200320120101.X等等，从这些文献可知，现有的多极磁环制备方法中，瓦形拼接较为普遍，永磁铁氧体多极磁环多采用辐向取向多极磁环一次成型的制备方法。中国专利200320120101.X以各向异性烧结钕铁硼磁体为每个极，采用导磁材料为磁环骨架，以耐热树脂层为粘结层，形成整环，以此来提高取向度，但该方法增加了磁环骨架，磁环体积重量大大增加，与轻量化的发展趋势不符。中国专利200910241438.8、201910491353.9、201920851182.1采用多极取向成型压机一次成型，多仅针对更易成型的永磁铁氧体，且该方法成型生坯轴向密度梯度大，烧结毛坯极可能变形，且薄壁环极易开裂，成品率不高；

具体而言，比如申请号为201910491353.9的中国专利申请，采用多极成型夹具整体成型取向，其成型取向取向度不高，大多针对取向磁场要求较低的永磁铁氧体，该方法成型生坯轴向密度梯度大，且成型夹具较为复杂，制造费用昂贵，多极间不能通用；又比如申请号为201210361026.X的中国专利申请，通过初压得到径向取向的初坯磁瓦，进行二次初压得到拼接磁环初坯，成型夹具复杂，对成型压机要求高，薄壁环后续等静压、烧结过程极易开裂，成品率不高，很难实现。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种基于HALBACH结构的多极磁环的制备方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于HALBACH结构的多极磁环的制备方法，其工序包括制粉、成型和等静压烧结，其中，所述成型工序采用径向取向或对角线取向的成型方法。

具体方法为：

首先将粉体于无氧工艺下成型为径向取向或对角线取向的成型生坯，然后将四个或多个生坯进行拼接并封装；

将封装好的生坯进行等静压工序，促使初坯小块间紧密结合，初步形成整体成型生坯；

烧结工序装料时成型生坯拼接面垂直于底面竖直摆放，以达到各个拼接面受力均匀，通过高温烧结，各拼接的成型毛坯之间完全固溶在一起，形成一个整体毛坯。

本专利通过常规的成型压机初压形成径向取向初坯，通过二次等静压形成整体初坯，再通过后续工序得到整体磁环，成型过程简单，易于实现。