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CN201410343152.1 扭摆器磁极单元的制造方法

技术领域

本发明涉及磁极单元中扭摆器的核心部件的制造工艺技术领域,尤其是 涉及一种扭摆器磁极单元的制造方法。

背景技术

扭摆器的磁极单元的制造水平是影响扭摆器性能参数的关键之一。磁极 单元的质量直接决定了整个磁极的性能,其稳定可靠性对扭摆器非常重要, 因此,能否通过良好的粘结工艺方法保证磁极单元的质量,尤其是针对大尺 寸、强剩磁的磁化块,如何采用科学合理的粘结工艺,关系扭摆器磁工作性 能的稳定性和可靠性。目前,如果不用一套系统的工艺方法和工装夹具,很 难用人工的粘结方法,保证每块磁化块磁极方向的正确性,并且在强磁性的 环境中,无法将磁化块压入相应位置,若有一块在安装过程中在磁力的作用 下发生翻转,整个磁极单元就得想办法将错误的磁块取出或整个磁极单元报 废,直接影响整个磁极单元的粘结质量。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种扭摆器磁极单元的制 造方法,从而有效解决现有技术的问题。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:所述的扭摆器磁极单元的 制造方法,其特点是包括如下步骤:

(1)、每个磁极单元由一个磁化块框、一个磁极和十二块磁化块组成, 磁极和磁化块框通过螺钉连接,磁极的两面各六块磁化块,通过高强度结构 胶粘结在一起;将锻铝材质的磁化块框加工到尺寸,关键控制磁化块装配面 的尺寸公差在±0.03mm范围内,两侧面与底面的垂直度0.025mm;磁极装配 槽的两侧面与底面的垂直度0.025mm;铁钴钒材质的磁极加工到尺寸,宽度 公差值在±0.04mm范围内,高度公差值在±0.025mm范围内,厚度公差值在 ±0.013mm范围内,每块之间的尺寸一致性不大于0.02mm,钕铁硼材质的磁 化块加工到尺寸,尺寸公差值要求在±0.02mm范围内;

(2)、对经检测合格的磁化块进行电镀处理,要求镀镍层0.01-0.03mm 之间;然后在充磁机上对磁化块进行充磁,要求剩磁大于1.25特斯拉;

(3)、对完成充磁的磁化块,在温度为20℃,湿度为45%RH的环境中, 用亥姆霍兹线圈对磁化块的宽度方向X、磁化块的高度方向Y、磁化块的厚 度方向Z(即易轴方向)三个方向分别进行磁通和剩磁测量,计算出易轴方 向的角度,保证磁块的剩磁和磁通的离散性小于±1.5%,易轴方向的角度离 散性小于1.5°,筛选出合格的磁块;

(4)、筛选合格的磁化块,每十二块作为一组,将一组单元的六个磁化 块的磁极面上分别标记N1、N2、N3、N4、N5、N6,等粘结好一面后,再将另 一组单元的六个磁化块的磁极面上分别标记N7、N8、N9、N10、N11、N12记 号标记在非粘接的磁极面上;确保磁方向和标号的一致性;粘结另一磁极单 元时,仍然每十二块作为一组,但标记为S1、S2、S3、……S12;

(5)、先加工好十二块铝块,铝块的尺寸大小和磁化块的尺寸完全一致, 将磁极装到磁化块框的中间,用内六方螺栓固定好,再将十二块铝块装到磁 化块框的两侧,在粘结磁化块的过程中,利用替代的方法,每取出一块铝块 便在相应位置安装一块磁化块,依次粘结好每一面的六块磁化块,两面共十 二块;

(6)、将装有磁极和铝块的磁化块框整体装到不锈钢材质的无磁性粘结 工装中,粘结工装包括一块无磁不锈钢底板,底板上装配四块无磁不锈钢立 板,四块无磁不锈钢立板包括两块长立板和两块短立板,四块无磁不锈钢立 板与长压板、垫块和短压板组成一个矩形框,矩形框的三个立板上有紧定螺 钉,目的是在粘结磁块的过程中对磁块进行固定和调整;

(7)、准备好粘结过程中用到的无磁性工具、夹具、检具和量具,包括 无磁表座、千分表、无磁游标卡尺、无磁扳手、无磁螺钉和无磁压板,要求 导磁率小于1.1,确保操作过程中的人身安全和工件安全,保证粘结后磁化 块的平面度小于30μm;

(8)、先用第一紧定螺栓和第二紧定螺栓将磁化块框整体固定,再用压 板分别将六块铝块压紧;

(9)、把磁化框和粘结工装整体装到具有三维运动功能的机床上;

(10)、把用于压紧标记有N1的磁化块上的压板取掉,再用专用无磁不 锈钢拔销器将N1位置的铝块拔出,用有机溶剂对工装模具仔细擦洗,去除 油污,保证粘结表面清洁;

(11)、在粘结专用机床的磁化块卡头处,装入一块确定好磁方向和编 号的磁化块,做好磁极粘结面的清洁,然后在磁化块粘结面和相应的磁化块 框取出铝块的空缺处涂上粘结剂,通过粘结专用机床的手轮调节上、下位置, 最后将磁化块与空缺处对齐,采用工装将磁化块压入到N1位置;

(12)、通过调节第一紧定螺栓和第二紧定螺栓将磁化块顶紧,然后先 将压板压紧磁化块,再将磁化块卡头移开;

(13)、通过重复第八步骤至第十步骤,分别将标记有N2、N3、N4、N5、 N6的五块磁化块都粘结装入磁化块框,精确定位后进行固定,要求极面的平 面度小于30μm;为了提高效率,缩短粘结剂的固化时间,将模具整体进行 一定温度的烘烤,待冷却后,然后再进行另一面六个磁化块的粘结工作,对 一个磁极单元来讲,一侧磁化块粘结面的磁极方向与另一侧磁化块粘结面的 磁极方向是相对的,即一侧磁化块粘结面如果是N极(或S极),另一侧磁 化块粘结面也是对应的N极(或S极);

(14)、最后对整个粘结好的上下磁极单元进行装配,磁极间隙为13mm, 用测磁设备检测的磁场强度为2.1特斯拉,完全满足1.944特斯拉的要求, 由此证明用这种粘结方法制造的磁极单元完全满足设计和使用要求。

所述的对于磁化块、磁化块框和磁极之间的粘结剂,要进行粘结试验, 保证有足够的粘结力,确保磁化块粘结牢固,采用一种坚固、柔韧、耐冲击 强度高的结构胶,平均破坏力矩20~40N.m,剪切强度:15MPa。

本发明的有益效果是:所述的扭摆器磁极单元的制造方法,其采用这种 工艺制造出的扭摆器磁极单元,能确保磁极方向的正确性,确保粘结过程中 的人身安全、零件的安全、安装误差小、安装效率高,改善和提高了磁极单 元粘结的可靠性,完全可以到达磁极单元整体安装精度,气隙在13mm时磁 场强度达到2.1特斯拉,完全满足设计和使用要求,是一个非常理想的结果。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图;

图2为本发明的磁极单元示意图;

图3为本发明粘结工装的结构示意图;

图4为本发明粘结磁化块的示意图。

图中:1.磁化块框;2.磁极;3.磁化块;3-1~3-12.两面的十二块磁化 块;4-1、4-2.螺钉;5.粘结工装;5-1.底板;5-2.长立板;5-3.短立 板;5-4.垫块;5-5.短压板;5-6.紧定螺钉;5-7.长压板;

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本 发明,并非用于限定本发明的范围。

如图1至4所示,所述的扭摆器磁极单元的制造方法,其特点是包括如 下步骤:

(1)、每个磁极单元由一个磁化块框1、一个磁极2和十二块磁化块3 组成,磁极2和磁化块框3通过螺钉4-1、4-2连接,磁极2的两面各六块 磁化块,共十二块磁化块3-1~3-12,通过高强度结构胶粘结在一起;将锻 铝材质的磁化块框加工到尺寸,关键控制磁化块装配面的尺寸公差在± 0.03mm范围内,两侧面与底面的垂直度0.025mm;磁极装配槽的两侧面与底 面的垂直度0.025mm;铁钴钒材质的磁极加工到尺寸,宽度80mm,公差值在 ±0.04mm范围内,高度30mm,公差值在±0.025mm范围内,厚度12.8mm, 公差值在±0.013mm范围内,每块之间的尺寸一致性不大于0.02mm,钕铁硼 材质的磁化块加工到尺寸,宽度55mm,高度50mm,厚度24mm,公差值要求 在±0.02mm范围内;

(2)、对经检测合格的磁化块进行电镀处理,要求镀镍层0.01-0.03mm 之间;然后在充磁机上对磁化块进行充磁,要求剩磁大于1.25特斯拉;

(3)、对完成充磁的磁化块,在温度为20℃,湿度为45%RH的环境中, 用亥姆霍兹线圈对磁化块的宽度方向X、磁化块的高度方向Y、磁化块的厚 度方向Z(即易轴方向)三个方向分别进行磁通和剩磁测量,计算出易轴方 向的角度,保证磁块的剩磁和磁通的离散性小于±1.5%,易轴方向的角度离 散性小于1.5°,筛选出合格的磁块;

(4)、筛选合格的磁化块,每十二块作为一组,将一组单元的六个磁化 块的磁极面上分别标记N1、N2、N3、N4、N5、N6,等粘结好一面后,再将另 一组单元的六个磁化块的磁极面上分别标记N7、N8、N9、N10、N11、N12记 号标记在非粘接的磁极面上;确保磁方向和标号的一致性;粘结另一磁极单 元时,仍然每十二块作为一组,但标记为S1、S2、S3、……S12;

(5)、先加工好十二块铝块,铝块的尺寸大小和磁化块的尺寸完全一致, 将磁极装到磁化块框的中间,用内六方螺栓固定好,再将十二块铝块装到磁 化块框的两侧,在粘结磁化块的过程中,利用替代的方法,每取出一块铝块 便在相应位置安装一块磁化块,依次粘结好每一面的六块磁化块,两面共十 二块;

(6)、将装有磁极和铝块的磁化块框整体装到不锈钢材质的无磁性粘结 工装5中,粘结工装5包括一块无磁不锈钢底板5-1,底板5-1上装配四块 无磁不锈钢立板,四块无磁不锈钢立板包括两块长立板5-2和两块短立板 5-3,四块无磁不锈钢立板与长压板5-7、垫块5-4和短压板5-5组成一个矩 形框,矩形框的三个立板上有紧定螺钉5-6,目的是在粘结磁块的过程中对 磁块进行固定和调整;

(7)、准备好粘结过程中用到的无磁性工具、夹具、检具和量具,包括 无磁表座、千分表、无磁游标卡尺、无磁扳手、无磁螺钉和无磁压板,要求 导磁率小于1.1,确保操作过程中的人身安全和工件安全,保证粘结后磁化 块的平面度小于30μm;

(8)、先用第一紧定螺栓和第二紧定螺栓将磁化块框整体固定,再用压 板分别将六块铝块压紧;

(9)、把磁化框和粘结工装整体装到具有三维运动功能的机床上;

(10)、把用于压紧标记有N1的磁化块上的压板取掉,再用专用无磁不 锈钢拔销器将N1位置的铝块拔出,用有机溶剂对工装模具仔细擦洗,去除 油污,保证粘结表面清洁;

(11)、在粘结专用机床的磁化块卡头处,装入一块确定好磁方向和编 号的磁化块,做好磁极粘结面的清洁,然后在磁化块粘结面和相应的磁化块 框取出铝块的空缺处涂上粘结剂,通过粘结专用机床的手轮调节上、下位置, 最后将磁化块与空缺处对齐,采用工装将磁化块压入到N1位置;

(12)、通过调节第一紧定螺栓和第二紧定螺栓将磁化块顶紧,然后先 将压板压紧磁化块,再将磁化块卡头移开;

(13)、通过重复第八步骤至第十步骤,分别将标记有N2、N3、N4、N5、 N6的五块磁化块都粘结装入磁化块框,精确定位后进行固定,要求极面的平 面度小于30μm;为了提高效率,缩短粘结剂的固化时间,将模具整体进行 一定温度的烘烤,待冷却后,然后再进行另一面六个磁化块的粘结工作,对 一个磁极单元来讲,一侧磁化块粘结面的磁极方向与另一侧磁化块粘结面的 磁极方向是相对的,即一侧磁化块粘结面如果是N极(或S极),另一侧磁 化块粘结面也是对应的N极(或S极);

(14)、最后对整个粘结好的上下磁极单元进行装配,磁极间隙为13mm, 用测磁设备检测的磁场强度为2.1特斯拉,完全满足1.944特斯拉的要求, 由此证明用这种粘结方法制造的磁极单元完全满足设计和使用要求。

所述的对于磁化块3、磁化块框1和磁极2之间的粘结剂,要进行粘结 试验,保证有足够的粘结力,确保磁化块粘结牢固,采用一种坚固、柔韧、 耐冲击强度高的结构胶,平均破坏力矩20~40N.m,剪切强度:15MPa。

所述的扭摆器磁极单元的制造方法,实施时,其通过:在粘结专用机床 平台上将事先装好磁极的磁化块框装在粘结工装中;连同粘结工装固定在隔 磁板上,要求粘结工装要有定位,有利于拆卸后二次定位的要求,再加隔磁 板固定在机床平台上;在磁化块框里两侧面分别装入与磁化块一样尺寸的铝 块;再用压板将铝块压在粘结工装里,磁化块框的空挡需要用铝垫块垫实, 防止用力变形;先将压板A1松开,再用专用无磁不锈钢拔销器取出N1处的 铝块,把磁化块装入磁化块卡头里,并且在磁化块框和磁化块图涂好粘结剂, 装入时确定磁方向和标号;通过机床手轮调节将磁化块装入N1位处,用紧 顶螺栓将铝块和磁化块顶紧,用压板将磁化块压紧;用同样的方法将剩余铝 块都分别依次取出,分别依次装入磁化块;然后做粘结固化,每次取出一块, 保证有一个空缺位,其余都用铝块和已经安装的磁化块占位;为了缩短时间, 采取将整个磨具放在烘箱中烘烤,最后粘结另一侧磁化块;为了提高效率, 可以做上两套粘接工装轮流使用;粘结完成后标号包装好,装入专用木柜中, 确保格挡上标记与磁极单元相同编号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明 的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发 明的保护范围之内

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