CN104333156B - 高效微电机的转子磁环及其制备方法 - Google Patents

高效微电机的转子磁环及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高效微电机的转子磁环，它由铁氧体磁粉、聚1,9‑亚壬基对苯二酰胺、聚十二内酰胺、尼龙6/粘土纳米复合材料、油酸经注塑制造得到。本发明提供的高效微电机的转子磁环，通过大量实验筛选研究得到最佳的组份原料及其最佳的用量配比，采用本发明提供的方法制备得到电机转子磁环，不仅可减小电机转子的质量，同时减轻整机重量，提高了电机效率，电机噪音更低，运行频率更高，牵出力矩大，使得电机质量有了重大突破，取得了显著的技术进步。

Description

高效微电机的转子磁环及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高效微电机，具体涉及一种新型材料电机转子磁环及其制备方法。
背景技术
随着节能、环保的环境要求和高新技术的发展，微电机整机产品正在向“轻量化、高效率、低噪音和低成本”的方向发展。这就对微电机的设计及制造提出了更高的要求。微电机的核心零部件转子的设计与制造尤其重要。目前转子主要是通过注射工艺模塑制造，可以一次成型各种复杂形状产品，不需要进行后加工就能获得尺寸精度满足基本要求的产品，可制备复杂形状产品也可连续大批量自动化生产，可满足一般要求不高的微电机的使用要求。由于全球市场对高效率微电机的需求不断上涨，所以就需要不断根据微电机的行业发展特点进行创新，从设计到制造上寻求突破。
粘结铁氧体材料价格低廉，且具有不导电的特性，因而适用于高频磁场的场合，并可以不同的塑料为基材制成刚性或柔性产品，产品设计比烧结磁体更灵活。磁性合成材料分为结构型和复合型两种。其中，复合型磁性材料分为两大类，热塑性和热固性。热塑性磁性合成材料按照加工方法可分为两类，一类为以氯化聚乙烯或丁腈橡胶等为基材，采用橡胶的加工工艺成型的磁性橡胶；另一类以尼龙、聚苯硫醚为基材的注射磁体。复合型磁性材料所填充的磁粉以铁氧体为多，如BaO·6Fe2O3、SrO·6FeO等，此外还有另一类磁粉材料，如SmCo5、NdFeB和钐铁氮类。目前，广泛应用的粘结铁氧体主要由尼龙6、尼龙12做粘结剂；尼龙6虽然价格低廉，具有较强的流动性，但是其强度较差，且吸水性也较大，因而易导致产品吸水后尺寸发生变化，，使用寿命也较短，尼龙12强度好，吸水性小，产品稳定性，寿命等都高于尼龙6注塑铁氧体。但由于尼龙12比尼龙6的体积比大，同重量比条件下尼龙12注塑铁氧体的性能要比尼龙6注塑铁氧体的性能低，且尼龙12的流动性比尼龙6差。润滑剂作用机理不仅仅是能够降低高聚物材料与加工机械之间、高聚物内部分子之间、磁粉与磁粉之间、磁粉与粘结剂之间的相互摩擦，如果仅仅是加入如上普通的润滑剂，必定要加入热稳定剂，这样大大减少了磁粉的含量，引起磁性能的下降，这也是目前市场上常规塑磁产品的普遍缺点，大大影响了微电机的效率和品质。
因此，迫切需要突破现有的技术方案，设计研发一种组分配比科学合理，可降低注塑成型温度，产品性能稳定，成型稳定，磁性能高，使用寿命长的微电机的电机转子磁环。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，针对现有技术在加入润滑剂的同时，必需加入热稳定剂，减少了磁粉含量，引起磁性能的下降、成型不稳定、寿命短的不足；提供一种采用内外润滑剂，而不采用热稳定剂的配方，不仅可减低注塑成型温度，提高料的使用次数及利用率，减少尼龙的分解和氧化，且流动性提高，提高磁粉的使用含量和磁粉的分布均匀性，保证电机运动平稳，提高颗粒料的性能，降低材料的密度，使得转子轻量化，成型稳定，制造精度高。本发明提供的电机转子磁环还可解决现有技术所存在的产品稳定性不高，转子质量较重，使用寿命较短，磁性能低等的技术问题。本发明优选得到的电机转子磁环的原料，各组分配比科学合理，粘结剂的强度高，吸水性小、磁性好。
技术方案，为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效微电机的转子磁环，微电机的转子磁环由铁氧体磁粉、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)、油酸经注塑制造得到。
作为优选方案，以上所述的高效微电机的转子磁环，微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉80～90％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺4～9％、聚十二内酰胺1～5％、尼龙6/粘土纳米复合材料4～11％、油酸2～6％。
作为更加优选方案，以上所述的高效微电机的转子磁环，所述的微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉80～85％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)5～9％、聚十二内酰胺(尼龙12)1～3％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)、7～11％、油酸3～6％。
作为更加优选方案，以上所述的高效微电机的转子磁环，微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉85～90％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)4～9％、聚十二内酰胺(尼龙12)3～5％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)、4～6％、油酸2～5％。
作为优选方案，以上所述的高效微电机的转子磁环，所述的油酸选用原生油酸。
作为优选方案，以上所述的高效微电机的电机转子，所述的铁氧体磁粉为球形或者是近球形颗粒。
本发明所述的微电机的转子磁环的制备方法，其括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将按上述重量份数的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)、和油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在230～250℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在275～300℃温度下注塑成型得到。成型时各配方都加10000Oe的取向磁场，成型样品的尺寸为10×10mm。
为了改善尼龙的流动性,改善注射工艺性，本发明通过大量实验筛选，在传统的注塑铁氧体中增加了油酸,并将铁氧体磁粉颗粒形状设计为球形或近球形,将大大提高复合材料的流动性，降低复合材料的密度，改善铁氧体的均匀性，并且可改善转子的磁性能,提高隔温隔热性、绝缘性能，降低转子的收缩变形。
为了降低转子的重量，提高转子的强度，使得转子能够以更高的速度工作。本发明通过大量实验筛选研究，在传统的铁氧体中加入尼龙/粘土纳米复合材料,使得转子件具有高耐热性、高比强、高模量、耐磨、阻燃和低的膨胀性能，且可降低转子的重量。传统尼龙12材料的一个缺点是吸水性比较大,本发明在传统的尼龙12材料中添加适量的尼龙9T，可改善尼龙塑料的吸湿性,提高转子长期工作时的热稳定性。
由于本发明的复合材料具有极佳的注射工艺性,注射加工得到的转子具有精确的制造尺寸，本发明制备得到的电机转子磁环检测结果表明，收缩率仅为1‰～5‰或更小，尺寸变化极小，质量分布非常均匀.转子工作时几乎没有附加离心力,没有振动,大大降低转动噪声，并且稳定的尺寸使得转子与定子间的气隙非常小(0.15毫米),小的气隙可大大降低磁阻，降低电磁噪声，提高了效率，和现有技术相比取得了非常好的技术效果。
一种高效微电机，它包括本发明上述的电机转子磁环。
有益效果：本发明提供的高效微电机转子磁环和制备方法与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明通过大量实验筛选电机转子磁环的原料组成，优选得到有特定重量比例的铁氧体磁粉、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺、聚十二内酰胺、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)和油酸为电机转子磁环的原料，具有耐高温，高润滑性，流动性好，易加工，粘结剂的强度高，吸水性小、磁性好等诸多优点。
(2)通过本发明优选制备工艺，按本发明提供的原料制备得到的电机转子磁环，不仅可减小电机转子磁环的质量，同时也可减少整机重量，工作效率更高，电机噪音更低，运行频率更高，牵出力矩大，使得电机质量有了重大突破，取得了显著的技术进步。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
1、一种高效微电机的转子磁环，它由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉88％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)4％、聚十二内酰胺(尼龙12)3％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)4％、油酸2％。所述的铁氧体磁粉为球形。
2、微电机的转子磁环的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将1所述重量份数的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)和油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在232℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在275℃温度下注塑成型得到。成型时各配方都加10000Oe的取向磁场，成型样品的尺寸为φ10.2×10mm。
实施例2
1、一种高效微电机的转子磁环，它由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉80％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)7％、聚十二内酰胺(尼龙12)3％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)7％、油酸5％。所述的铁氧体磁粉为近球形颗粒。
2、微电机的转子磁环的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将1所述重量份数的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙/粘土纳米复合材料(NCH)、和油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在240℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在280℃温度下注塑成型得到。成型时各配方都加10000Oe的取向磁场，成型样品的尺寸为φ10.2×10mm。
实施例3
1、一种高效微电机的转子磁环，它由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉85％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)5％、聚十二内酰胺(尼龙12)3％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)5％、原生油酸2％。所述的铁氧体磁粉为球形颗粒。
2、微电机的转子磁环的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将上述1所述重量份数的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙/粘土纳米复合材料(NCH)和原生油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在250℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在300℃温度下注塑成型得到。成型时各配方都加10000Oe的取向磁场，成型样品的尺寸为φ10.2×10mm。
实施例4
1、一种高效微电机的转子磁环，它由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉90％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)9％、聚十二内酰胺(尼龙12)5％、尼龙6/粘土纳米复合材料(NCH)11％、油酸6％。所述的铁氧体磁粉为球形颗粒。
2、微电机的转子磁环的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将上述1所述重量份数的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(尼龙9T)、聚十二内酰胺(尼龙12)、尼龙/粘土纳米复合材料(NCH)和原生油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在250℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在300℃温度下注塑成型得到。成型时各配方都加10000Oe的取向磁场，成型样品的尺寸为φ10.2×10mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效微电机的转子磁环，其特征在于：微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉80～90％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺4～9％、聚十二内酰胺1～5％、尼龙6/粘土纳米复合材料4～11％、油酸2～6％。
2.根据权利要求1所述的高效微电机的转子磁环，其特征在于：微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉85～90％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺4～9％、聚十二内酰胺3～5％、尼龙6/粘土纳米复合材料4～6％、油酸2～5％。
3.根据权利要求1所述的高效微电机的转子磁环，其特征在于：微电机的转子磁环由下列重量百分比的原料经注塑制造得到：
铁氧体磁粉80～85％、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺5～9％、聚十二内酰胺1～3％、尼龙6/粘土纳米复合材料7～11％、油酸3～6％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的高效微电机的转子磁环，其特征在于，所述的铁氧体磁粉为球形或者是近球形颗粒。
5.权利要求1所述的高效微电机的转子磁环的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先用高速混合机将权利要求1所述重量百分比的各向异性球形的铁氧体粉末、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺、聚十二内酰胺、尼龙6/粘土纳米复合材料和油酸混合均匀；
(2)然后使用双螺杆混炼机在230～250℃下，将步骤(1)各组分混合物进行充分混炼得到高性能注塑永磁铁氧体，然后进行切粒，得到平均粒径为2～4mm的颗粒，然后通过注塑成型机，在275～300℃温度下注塑成型得到。
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