基于干压成型工艺的NdFeB永磁体制备及应用研究.pdf

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1、基于干压成型工艺的NdFeB永磁体制备及应用研究口宣仲义浙江师范大学职业技术学院浙江金华321019摘要：利用脉冲磁场对NdFeB粉末进行预磁化，并运用磁场取向干压成型工艺制备环状烧结磁体。研究了粉末填充密度、取向磁场强度和粉末预磁化对永磁体磁性能的影响。预磁化处理使永磁体表面磁感应强度从未预磁化时的0．57T增加至O．63T。基于该永磁体制备新型无刷直流电机，与采用瓦形永磁体的直流电机相比，在1000r／min转速时的反电动势为2．7V，提高了41％；电机转矩常数为0．O316Nm／A，提高了4O％。关键词

2、：直流电机干压成型工艺永磁体各向异性NdFeB中图分类号：TM381文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)02—0053—03永磁体(如NdFeB)具有的高能量密度是设计出高末填充密度约为2～3g／cm3。压制过程中利用4极电容功率容积比无刷直流电机的关键所在【11。在各类Nd—放电式脉冲磁化装置对粉末进行取向，使其沿极向取FeB永磁体中，由注塑成型212艺制备的粘结永磁体在向，磁化装置的电容器组储能、电容量和充电电压分低功率电机设计中得到广泛应用【2】。而在高功率电机别为6．25kJ、200

3、0F和2500V。粉末取向成型结束应用方面，烧结工艺制备的高磁能积NdFeB永磁体比后，生坯在1060～1100℃的温度下烧结4h，然后在粘结永磁体更有优势1。在烧结型NdFeB永磁体中，500～600℃的温度范围内退火2h。用于电机设计的主要是瓦形和环状各向异性永磁体。1．2电机性能比较一般来说，环状永磁体在干压成型过程中难以施加足分别选取商品化永磁电机(磁体为未经过预磁化够强的磁场进行粉末取向排布，因此具有比瓦形永磁处理的环状NdFeB磁体，牌号为AM一11)和瓦形永磁体稍低的剩磁和磁能积。体电机(磁体为

4、未经预磁化处理的NdFeB磁体)作为烧结型各向异性NdFeB永磁体可以产生更强的磁基准，与采用预磁化处理后的环状NdFeB永磁体电机场，设计出的永磁电机也具有更高的功率，但这种电机进行比较，所有进行比较的电机都具有相同的外形尺的性能受永磁体表面磁通分布和取向度的影响较大H1，寸，3种磁体均为各向异性。在应用中应重点考虑这两方面因素。为了制备具有更2结果与讨论好性能的烧结型各向异性NdFeB永磁体，文中研究了锻压过程中磁性粉末填充密度、取向磁场强度和粉末2．1粉末取向度与取向磁场分布预磁化处理对永磁体磁性能的影

5、响，并对使用3种不同为了能够施加更强的磁场进行粉末取向，试验中NdFeB永磁体材料的无刷直流电机性能进行比较。采用脉冲电流代替直流电流。文献[5】中报道利用6500kA／m脉冲取向磁场制备出的NdFeB永磁体具有最大1试验磁能积为451kJ／m。，相比直流场产生的磁f~gN35okJ／1．1NdFeB粉末的取向分布m’来说，脉冲磁场具有明显优势。NdFeB永磁体的剩余磁感应强度受磁体密度和粉粉末取向度表征NdFeB粉末在外加取向磁场情末取向度的影响较大。在Ar气氛围下利用片铸工艺制况下，易磁化晶面沿磁场方向产

6、生取向排列的程度。利备了原子比例为Ndl4DylB6Co1A10．5Nb0．5Febal的用晶体对x射线产生衍射的原理，测出NdFeB磁体易合金，经过氢化和脱氢处理后，合金在气流粉碎机中碾磁化晶面对x射线衍射线的累积强度(衍射峰高与半磨成NdFeB粉末，粉末平均直径为3．5m。高宽乘积)，然后进行取向度的计算。为了得到高性能为了提高粉末的取向度，粉末在1600kA／m的脉的环形各向异性磁体，本文研究了取向磁场强度与粉冲磁场中进行预磁化，经过预磁化处理的NdFeB粉末末取向度之间的关系，如图1中所示，随着取向磁

7、场强(PNP)与没有预磁化处理的NdFeB粉末(NP)分别在度的增大，粉末取向度也随之增大。图1中的NP粉末搅拌机中进行混合，随后装入一个非磁性环状模具中取向度曲线是将NP粉末放置在脉冲磁化装置的腔室进行干压成型，模具腔体内径为5cm，外径为15cm，粉中，粉末填充密度在2～3g／cm。之间变化时测量得到收稿日期：200B年8月的。从图1中可以看出，NP粉末的取向度与外加磁场强200912国10o＼80＼瓣旧60曼100尽I80m盛(b)60060012o0外加磁场强度见／(kA·nl)750g500外加磁场

8、强度以／(kA·m。。)▲图1NP在不同粉末填充密度下的粉末取向250▲图3不同填充密度下PNP与NP粉度，以填充密度为2g／cm、外磁场为0末取向度的比较，以NP在填充1200kA／m时的粉末取向度为基准一250BT"密度为2g／cm3、外磁场为1200度成正比，与粉末填充密度成反比，警-50kA／m时的粉末取向度为基准．1000这主要是因为粉末填充密度低时，粉●图2有限元模型与分析结果(a)3D