Способ изготовления многополюсного цилиндрического постоянного магнита

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству постоянных магнитов, и может быть использовано для производства многополюсных роторов, электрогенераторов и двигателей. Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение коэффициента использования материала. Многополюсный постоянный магнит получается посредством спекания цилиндрического брикета порошка магнитотвердого анизотропного материала совместно с пустотелым цилиндром 1. В пресс-форме с устройством для получения радиальной текстуры устанавливают пустотелый цилиндр 1, который может быть стальным, а также из другого немагнитного материала. Внешняя цилиндрическая поверхность этого цилиндра выполняет роль одной из поверхностей полости 2 для засыпки порошка магнитотвердого анизотропного материала. Второй цилиндрической поверхностью этой полости является внутренняя цилиндрическая поверхность цилиндров 3 и 4 пресс-формы. Брикет получают прессованием в радиально ориентированном магнитном поле, выпрессовывают брикет совместно с цилиндрами 1 и 4, цилиндр 4 снимают. Затем производят спекание брикета совместно с цилиндром 1. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству многополюсных (а также двухполюсных) роторов электрических генераторов и двигателей.

Существуют методы изготовления цилиндрических многополюсных постоянных магнитов и многополюсных роторов электрических машин. В качестве такого можно привести способ [1], в котором многополюсный магнит (ротор) составляется из отдельных пришлифованных между собой постоянных магнитов, механически скрепленных с частями магнитопровода и запрессованных в кольцо. Недостаток такого способа является наличие кольца, которое увеличивает расстояние от полюса магнита до статорной обмотки. Это приводит к необходимости увеличения массы постоянного магнита для достижения магнитного потока, который достигался бы в случае отсутствия кольца. Вторым недостатком являются большие трудозатраты на шлифовку сопрягаемых участков.

В качестве прототипа можно привести многополюсный постоянный магнит [2], который составляется из отдельных постоянных магнитов (участков) из анизотропного магнитотвердого материала с кристаллической магнитной текстурой и дополнительных магнитов (участков) соответственно ориентированных кристаллической и магнитной текстурой. Причем полюсные (основные) и дополнительные магниты в местах стыков должны быть плотно пришлифованы друг к другу. Недостатком прототипа [2] является еще большие, чем в случае [1] трудозатраты, поскольку требуется пришлифовка сопрягаемых магнитов сложной формы.

Цель изобретения - увеличение коэффициента использования материала и упрощение конструкции в электромашиностроении.

В предлагаемом методе изготовления цилиндрического постоянного магнита исключено кольцо для закрепления магнитов и, таким образом, увеличен коэффициент использования магнитотвердого материала. Исключены также операции шлифовки сопрягаемых частей магнита и, таким образом, уменьшаются трудозатраты. Многополюсный цилиндрический постоянный магнит, изготовленный по предлагаемому методу, представляет собой двухслойный пустотелый цилиндр. Внутренний слой изготовлен из стали, а внешний цилиндрический слой спечен совместно с внутренним слоем из анизотропного магнитотвердого порошка (например, из сплава неодим-железо-бор [3]).

На фиг. 1 показана пресс-форма для получения двухслойного цилиндра: внутренний (из магнитной или немагнитной стали) цилиндр служит креплением для порошкового цилиндра из частиц анизотропного магнитотвердого материала. При прессовании текстуруется радиальным магнитным полем.

(а) Поперечный разрез пресс-формы с обмотками для создания текстурующего магнитного поля.

(б) Продольный разрез пресс-формы: 1 - внутренний цилиндр, 2 - полость для загрузки порошка анизотропного магнитотвердого материала, 3 - вспомогательный цилиндр с разрезом для облегчения выпрессовки, 4 - внешний цилиндр пресс-формы, 6 - обмотки для создания текстурующего магнитного поля при прессовании.

На фиг. 2 показан много-(четырех) полюсный цилиндрический постоянный магнит.

(а) Поперечный разрез четырехполюсного постоянного магнита с намагничивающими катушками; 1 - пустотелый цилиндр, 2' - слой, спеченный из порошка анизотропного магнитотвердого материала.

(б) Продольный разрез четырехполюсного постоянного магнита: 1 - внутренний цилиндр и 2' - слой, спеченый из частиц магнитотвердого материала.

На фиг. 3 показана зависимость тормозного вращающего момента от емкости конденсатора во вспомогательной обмотке статора стандартного асинхронного микродвигателя, на роторе которого нет постоянных магнитов, и такого же двигателя с установленными на роторе постоянных магнитов с эквивалентным слоем толщиной 3 мм из материала типа неодим-железо-бор. Тормозной вращающий момент после установки на роторе постоянных магнитов увеличивается в 2 раза.

Предлагаемый метод состоит в следующем. В пресс-форму для получения постоянных магнитов с радиальной текстурой [4](фиг. 1) вставляют внутренний стальной пустотелый цилиндр 1, который совместно с пустотелыми цилиндрами 3 и 4 образует полость 2 для засыпки порошка анизотропного магнитотвердого материала (типа неодим-железо-бор). Порошок засыпают в полость 2, затем с помощью пуансона 5 и намагничивающих катушек 6 производят прессование в статическом или импульсном магнитном поле, имеющем радиальную структуру (силовые линии ориентированы по радиусу). Пустотелый стальной цилиндр 4 с разрезом служит для облегчения выпрессовки после спекания. Выпрессовку брикета производят совместно с цилиндрами 1 и 4. Цилиндр 4 затем снимают. Разрез на цилиндре 4 облегчает его съем. Спекание брикета производят совместно с цилиндром 1 (в случае материала порошка из сплава типа неодим-железо-бор спекание производят при температуре 1080^oC±10^oC в течение одного часа). Спеченный пустотелый цилиндр, состоящий из стального слоя 1 и спеченого слоя (брикета) 2' из анизотропного магнитотвердого материала намагничивают в многополюсном магнитном поле с радиальной структурой. Число полюсов может быть различно. На фиг. 2 показан случай четырехполюсного постоянного магнита.

Аналогичный четырехполюсный постоянный магнит был установлен на роторе стандартного синхронного двигателя. При установке постоянных магнитов, эквивалентных слою в 3 мм из сплава типа неодим-железо-бор, тормозящий вращающий момент при выходе из синхронного режима возрастает более чем в 2 раза [5].

Формула изобретения

Способ изготовления многополюсного цилиндрического постоянного магнита, состоящий в образовании цилиндра из магнитотвердого анизотропного материала, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и повышения коэффициента использования материала, внутри пресс-формы для получения магнита с радиальной текстурой устанавливают стальной цилиндр 1, внешняя цилиндрическая поверхность которого образует одну из поверхностей полости 2 для засыпки порошка магнитотвердого анизотропного материала типа сплава неодим - железо - бор, внутренняя цилиндрическая поверхность двойного цилиндра 3 и 4 пресс-формы образует другую поверхность полости, прессование производят в радиально ориентированном магнитном поле, выпрессовку брикета производят совместно с цилиндром 1 и вспомогательным цилиндром 4, который затем снимают, цилиндр 1 и брикет спекают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3