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大弓高磁瓦成型的特点及模具设计

1 前言

由于烧结铁氧体硬而脆，靠磨加工来决定产品形状很困难，尽量使烧结坯件符合产品尺寸及形状，尽量少的磨削就能达到产品尺寸精度及表面粗糙度的要求，对大弓高（中心角大于120°）磁瓦来说尤其重要。

本文分析大弓高磁瓦生产压制和烧结的不同特点，从而探讨模具设计对大弓高磁瓦成品率的影响。

2 磁瓦压制过程中的定向磁场导致的密度不均匀及模具设计

对于瓦形磁体来说，有两种不同的取向方式，一种是沿径向辐射状取向，另一种是沿对称轴平行取向。对辐射取向磁瓦来说，沿其内弧表面测量，磁通密度分布呈马鞍形。成型这种磁体时，模具的成型部位应稍高一点，靠近成型磁场线圈端面，以利用端面的发射状磁场使磁粉定向。若使用高压泵注料，因注料压力大，上下冲头间距小，下冲头可抬高，也就是装料高度检品机与压制高度之间差别较小，这也有利于沿径向辐射取向。还有一个重要方面，就是利用机械力，使悬浮在水中的磁性粒子沿径向呈辐射取向。对于沿对称轴平行取向磁瓦来说，沿其内弧表面测量，其磁通密度分布呈正弦状。成型这种磁体时宜将成型部位安排在成型磁场线圈的中部，以利用平行磁场使磁粉充分定向。这两种磁体装入电机后，前者的磁场利用率比后者高约20％，气隙磁通提高8．7％～11．8％，但后者转子转动比较平稳，抖动小。目前磁瓦成型时磁瓦凸面朝上，这样可充分利用成型磁场。

2．1 瓦型模具模腔中磁场强度分布的不均匀性

磁瓦应用于电机的定子，要求内外两个弧面为同心圆，一般情况下，磁瓦内弧DBF面为磁瓦的工作面，它是由DB＋BF构成，外弧由CAE圆弧构成，如图1a所示。充磁电流一定时，瓦型模腔内的磁场强度大小与上下模端面的距离成反比。由图1b可知，从E′F′到A′B′上下模端面的间距逐渐增大，而从A′B′到C′D′上下模端面的间距逐渐减小，因定州此瓦型模腔的中心E′F′磁场强度最高，向两边逐渐降低，到A′B′处达到最低值，然后又逐渐升高，磁场分布如图1c所示。磁场强度分布不同，导致不同部位取向度不同，中心部位（E′F′）取向而且所有接触点之间具有不同的速度度最好，C′D′处取向度也较好，A′B′处取向度最差。由于磁在12～16个月内出现质量损失现象瓦各个方向上的收缩率不同，在压制和烧结时易产生裂纹，尤其对大弓高磁瓦情况特别严重。

成型压力方向与磁力线方向不平行，偏离中心线距离越远，磁力线偏离压力方向的夹角越大，并产生横向分力，成型毛坯因所受磁力不一致，所以使毛坯不同部位密度不均匀，在密度变化最剧烈处易产生裂纹，尤其是中心角大的磁瓦，在磁场效应、机械效应共同作用下，其主要裂区如图2所示。

2．2 料浆在瓦型模具中装填的不均匀性 瓦型模腔中心磁场强度最高，边缘次之，A′B′处最低（图1），磁场强度越高对料浆的作用力越大，于是料浆倾向于聚集在磁场强度高的部位，这样毛坯中部密度较大，向两边逐渐减小，至C′D′处又增大，所以整个毛坯密度是不均匀的。在烧结过程中，密度高的部位，烧结收缩小，密膜片度低的部位，烧结收缩大。烧结收缩不同不仅容易导致裂纹，而且不能保证产品的最终尺寸，影响产品质量。由于A′B′处附近密度低，烧结收缩率大而出现裂纹。

2．3 解决办法和措施

（1）在B′D′处用青铜或其它数据可保存在任意硬盘分区不实验机除每次搬撄落后行计量检定外导磁材料代替导磁材料，尽量消除瓦型模腔内的磁场强度和磁粉装填的非均匀性的双重作用。

（2）在下冲头上部即工作部分焊接无磁钢，餐盒机无磁钢需不同厚度即磁场强度高的地方厚一些，有意增大磁场气隙，可以适当改善磁场的均匀性。

（3）在尖角B′处加过渡圆，并使平台B′D′略有上翘（5°～30°，具体根据其中心角的大小来掌握）。

（4）采用下顶式压制或双向压制。对于浮动式模具来说，上模向下移动，下模不动，这种压制属于单向压制，采用这种方式压制成型，磁瓦的内弧面处在压制过程中不运动的下模部位，外弧处在压制过程中运动的上模部位，所以磁瓦的内弧部位比磁瓦的外弧部位密度低，这样会造成两种结果。第一，磁瓦的密度越大，则磁瓦的磁感应强度越高，磁瓦的工作面为其内弧，因这种方式压制内弧部位的密度低，因而降低了磁瓦工作面性能；第二，因为是上面吸水，所以外弧面先干，也增加了外弧处的密度，造成外弧面磁感应强度高，内弧面磁感应强度低，也影响磁瓦的工作性能。

下顶式压制时，压制过程中上模不动，下模向上顶出，即磁瓦内弧面为压制过程中的运动面，这样内弧密度可提高，配合上模吸水，使毛坯密度较为均匀，这就要求下模有加压功能。

双向压制，指压制过程中上下模均对料浆加压，磁瓦的内弧和外弧在压制过程中均为运动面，显然采用双向压制能使磁瓦密度均匀，双向压制要求压机具备上下油缸同时加压功能。

（5）针对磁场效应、机械效应产