本發明涉及一種成型模具，尤其是涉及一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具。

背景技術：

永磁電機具有優秀的精密控制性能，目前已經廣泛被應用于各種高端尖端技術領域。采用稀土永磁材料制作的多極燒結稀土永磁體在各種永磁電機中得到廣泛應用。多極燒結稀土永磁體的形狀主要有圓柱形和圓環形，圓環形的多極燒結稀土永磁體在永磁電機中的應用較多。

現有的圓環形的多極燒結稀土永磁體通常由多極燒結稀土永磁體生坯燒結得到，多極燒結稀土永磁體生坯性能的優劣直接影響多極燒結稀土永磁體的質量。多極燒結稀土永磁體生坯主要分兩種：采用拼接成型方法制備的拼接式磁環生坯和采用整體壓制成型方法得到的整環壓制磁環生坯。拼接成型方法對尺寸限制較少，但其材料利用率較低，同時其技術競爭力也較低；而整體壓制成型方法雖然對尺寸的限制較多，但其材料利用率較拼接式磁環高，并且技術含量較高、競爭力較強。由此，目前主要通過成型模具將稀土永磁粉料整體壓制取向成型得到多極燒結稀土永磁體生坯。

現有的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具通常包括上壓頭、下壓頭和陰模，陰模具有圓柱形的模腔。稀土永磁粉料在模腔內取向時，距離磁極不同位置的稀土永磁粉料取向度不同，距離磁極位置近的稀土永磁粉料取向度較高，距離磁極位置遠的稀土永磁粉料取向度則較低。由于燒結時多極燒結稀土永磁體生坯不同取向度部位的收縮比會不同，由此導致燒結得到的多極燒結稀土永磁體外表面會出現起皺或不平現象，需要對其表面進行磨削，而磨削必然會導致多極燒結稀土永磁體尺寸的減小，為了保證多極燒結稀土永磁體的尺寸符合設計要求，在設計成型模具時必然要增加產品尺寸加工余量，由此造成材料大量浪費，并且多極燒結稀土永磁體的磁損失隨著磨削量的增加而增大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種預留加工余量較小，可以減少材料浪費，提高燒結后的磁體磁性能的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭、下壓頭和陰模，所述的陰模具有模腔，所述的模腔沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔的一個周期；在模腔的每個周期內，其橫截面的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線，所述的基準線將所述的橫截面的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線所在處的角度記為0，所述的模腔的橫截面的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；所述的上壓頭的外徑和所述的下壓頭的外徑與所述的模腔匹配。

所述的陰模、所述的上壓頭和所述的下壓頭均采用硬度大于60HRA的金屬材料制備而成。

所述的金屬材料為硬質合金。

所述的金屬材料為硬度大于80HRA的硬質合金。

在所述的模腔的每個周期內，其橫截面的半徑R最小處為R2，其中R1>R2且R1/R2<2。

所述的模腔每相鄰兩個周期的連接處為圓弧連接。

所述的上壓頭的外徑和下壓頭的外徑上每相鄰兩個周期連接處均為圓弧連接。

與現有技術相比，本發明的優點在于通過將模腔沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔的一個周期；在模腔的每個周期內，其橫截面的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線，基準線將橫截面的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線所在處的角度記為0，模腔的橫截面的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1，上壓頭的外徑和下壓頭的外徑與模腔匹配，當多極外充線圈均固定在陰模外壁上時，雖然陰模內壁處磁場由于距離磁極的位置不同而不同，但是成型模具陰模的模腔半徑按照收縮比不同而變化，上壓頭和下壓頭的外徑同樣按照此規律變化，由此生坯收縮比大的部分，模腔設計余量較大，而生坯收縮比小的部分，模腔設計余量較小，由此模腔的內部形狀保證生坯燒結為磁體后外表面呈比較規則的圓環狀，可減少加工時的磨削量，提高機加工過程中的材料利用率，同時，外充多極磁體的磁性分布規律為外表面到內表面逐漸降低，故外表面加工掉較少的厚度，磁體磁性損失越小，使用本發明的成型模具生產磁體的表磁可達到580mT以上，遠高于一般現有模具生產磁體的表磁；

當金屬材料為硬質合金時，可提高成型模具的使用壽命，減少成型模具在使用過程中出現劃痕、變形和破裂等情況；

當金屬材料為硬度大于大于80HRA的硬質合金時，該硬度下的成型模具在壓制時不易變形；

當在模腔的每個周期內，其橫截面的半徑R最小處為R2，其中R1>R2且R1/R2<2時，可避免模具厚度過大，降低了充磁場強度；產品最大處與最小處收縮比比值為1～2，控制R1/R2的比值在1～2范圍內，有利于生坯燒結后尺寸的控制，有利于產品的表磁數值沿圓周方向呈周期性變化；

當模腔每相鄰兩個周期的連接處為圓弧連接時，生坯易脫模，可避免形狀變化大造成生坯易損壞和不易脫模的情況；

當上壓頭的外徑和下壓頭的外徑上每相鄰兩個周期連接處均為圓弧連接時，生坯易脫模，可避免形狀變化大造成生坯易損壞和不易脫模的情況。

附圖說明

圖1為本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的剖面結構示意圖；

圖2為本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的磁極為四極時，陰模的俯視圖；

圖3為本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的磁極為八極時，陰模的俯視圖；

圖4為本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的磁極為六極時，第1個磁環的表面磁極分布圖；

圖5為本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的磁極為六極時，第2個磁環的表面磁極分布圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

實施例一：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

實施例二：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

實施例三：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

本實施例中，陰模3的采用硬度大于大于80的金屬材料制備而成。

實施例三：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

本實施例中，陰模3、上壓頭1和下壓頭2均采用硬度大于60HRA的金屬材料制備而成。

實施例四：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

本實施例中，陰模3、上壓頭1和下壓頭2均采用硬度大于60HRA的金屬材料制備而成。

本實施例中，金屬材料為硬質合金。

實施例五：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

本實施例中，陰模3、上壓頭1和下壓頭2均采用硬度大于60HRA的金屬材料制備而成。

本實施例中，金屬材料為硬度大于大于80HRA的硬質合金。

實施例六：如圖1所示，一種制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具，包括上壓頭1、下壓頭2和陰模3，陰模3具有模腔31，模腔31沿圓周方向分為n等份，n為多極燒結稀土永磁體生坯的極數，n≥4，將每一等份作為模腔31的一個周期；在模腔31的每個周期內，其橫截面32的角度為2π/n，半徑記為R，R＝R1所在的半徑線為基準線L，基準線L將橫截面32的角度平分，R1為多極燒結稀土永磁體產品半徑的1～5倍，該橫截面32的圓心與圓周上任意一點連成的直線與基準線L之間的夾角記為θ，θ在-π/n到π/n范圍內變化，基準線L所在處的角度記為0，模腔31的橫截面32的半徑滿足條件：R＝R1cosθ+k(R1-R1cosθ)，0≤k<1；上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑與模腔31匹配。

本實施例中，陰模3、上壓頭1和下壓頭2均采用硬度大于60HRA的金屬材料制備而成。

本實施例中，金屬材料為硬度大于大于80HRA的硬質合金。

本實施例中，模腔31每相鄰兩個周期的連接處為圓弧連接。

本實施例中，上壓頭1的外徑和下壓頭2的外徑上每相鄰兩個周期連接處均為圓弧連接。

將本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具的上壓頭1固定在壓機的上缸滑塊4上，陰模3固定在工作臺5上，下壓頭2固定在壓機基座6，多極外充線圈均固定在陰模3外壁上。當模腔31沿圓周方向分為6等份，此時模腔31具有六個周期，R₁為產品半徑的1.2倍，-π/6≤θ≤π/6，0≤k<1；模腔31的任意周期均可通過以陰模中心軸線為圓軸旋轉π/3與相鄰周期重合。采用本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具制備尺寸為40mm*30mm*40mm(外徑x內徑x厚度)且磁極為6極的磁環，并任意選擇兩個磁環測量其表磁數據，兩個磁環分別記為第1個磁環和第2個磁環，其中，第1個磁環的表面磁極分布如圖4所示，第2個磁環的表面磁極分布如圖5所示。分析圖4和圖5可知，第1個磁環和第2個磁環的表磁均可達到580mT以上，并且表面磁場均勻、一致性較好。并且，采用本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具制備的尺寸為40mm*30mm*40mm(外徑x內徑x厚度)且磁極為6極的磁環的加工出材率為87％，而采用現有的成型模具制備該磁環的加工出材率為80％左右。本發明的制備多極燒結稀土永磁體生坯的成型模具預留加工余量較小，可以明顯減少材料浪費，顯著提高了材料的利用率和燒結后的磁體的磁性能。