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高質(zhì)量發(fā)明專利、快速授權(quán)，成功案例系列之四：
2個月發(fā)證：一種圓形磁片流延取向成型的方法、裝置及制品（湖南工程學(xué)院）
一、發(fā)明專利案件基本信息
技術(shù)領(lǐng)域：新材料
專利號： CN202110242475.1
專利名稱：一種圓形磁片流延取向成型的方法、裝置及制品
專利申請日：2021.03.05
專利授權(quán)日：2021.05.11
專利申請人：廣東高鑫信息股份有限公司 湖南工程學(xué)院
發(fā)明人：顏鑠清 翟文正 曹粲 賀君 孫明科 孫化海
專利代理機構(gòu)：廣州高炬知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
專利代理師：劉志敏
二、發(fā)明專利申請文件信息
申請文件：16頁，0.97萬字
授權(quán)權(quán)利要求：11，其中獨立權(quán)利要求：4
權(quán)項結(jié)構(gòu)：
三、發(fā)明內(nèi)容摘要：
本發(fā)明公開了一種圓形磁片的流延取向成型裝置，其包括基座、驅(qū)動電機、漿料導(dǎo)管、驅(qū)動軸、圓形轉(zhuǎn)盤、卡槽、永磁體；所述的永磁體設(shè)置在卡槽內(nèi)，卡槽、圓形轉(zhuǎn)盤均隨驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，驅(qū)動軸、圓形轉(zhuǎn)盤、卡槽、永磁體的圓心處于同一直線上；所述的圓形轉(zhuǎn)盤為導(dǎo)磁材料制成；所述漿料導(dǎo)管的出口將磁性漿料導(dǎo)入到該圓心部位，該漿料隨圓形轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動并向周圍擴展。本發(fā)明該公開了采用該裝置的流延取向成型方法，以及制得的圓形磁片。本發(fā)明通過同步改進制備裝置及工藝，采用永磁體代替電磁鐵，大幅降低設(shè)備的體積、功耗，利用靜磁場與離心力相互作用，在漿料轉(zhuǎn)動過程中快速完成對磁性填料的取向，其取向固定，均指向磁片的圓心，制得的磁片材料綜合性能高。
四、發(fā)明摘要附圖：
五、獨立權(quán)利要求1：
1.一種圓形磁片的流延取向成型裝置，其特征在于，其包括基座、驅(qū)動電機、漿料導(dǎo)管(1)，以及安裝在基座上的驅(qū)動軸(6)、圓形轉(zhuǎn)盤(2)、卡槽(4)、永磁體(3)，所述的永磁體(3)設(shè)置在卡槽（4）的空腔內(nèi)，該卡槽（4）的下表面設(shè)置在驅(qū)動軸(6)上，所述的圓形轉(zhuǎn)盤(2)下表面設(shè)置在卡槽（4）上，二者均隨驅(qū)動軸(6)一起轉(zhuǎn)動，且所述的驅(qū)動軸(6)、圓形轉(zhuǎn)盤(2)、卡槽(4)、永磁體(3)的圓心處于同一直線上；所述驅(qū)動軸(6)、永磁體(3)、卡槽(4)、圓形轉(zhuǎn)盤(2)的直徑依次增大；所述的圓形轉(zhuǎn)盤(2)為導(dǎo)磁材料制成，用來將永磁體(3)的磁場由其圓心導(dǎo)向其邊緣；所述永磁體(3)與導(dǎo)磁的圓形轉(zhuǎn)盤(2)在圓形轉(zhuǎn)盤(2)的上表面上，共同形成中心位置最強、向周圍逐漸減弱的磁場；所述漿料導(dǎo)管(1)的設(shè)置在圓形轉(zhuǎn)盤(2)的正上方、其出口朝向圓形轉(zhuǎn)盤(2)的圓心部位，將磁性漿料導(dǎo)入到該圓心部位，使該漿料隨圓形轉(zhuǎn)盤(2)轉(zhuǎn)動，并在磁場力、離心力及重力的共同作用下向周圍流動、擴展。
獨立權(quán)利要求2：
6.一種采用權(quán)利要求1～5之一所述裝置的圓形磁片的流延取向成型方法，其特征在于，其包括如下步驟：（1）制備磁性漿料，其中包括長形磁性填料；（2）設(shè)置一圓形磁片的流延取向成型裝置，并且在其圓形轉(zhuǎn)盤（2）上表面覆蓋一層PET膜，作為承載該磁性漿料及制備的流延膜的基片；所述的圓形轉(zhuǎn)盤（2）將永磁體(3)的磁場從圓心部位導(dǎo)向四周，在圓形轉(zhuǎn)盤(2)的上表面上形成中心位置最強、向周圍逐漸減弱的磁場；（3）啟動電機，驅(qū)動軸(6)帶動圓形轉(zhuǎn)盤(2)、卡槽(4)、永磁體(3)一起旋轉(zhuǎn)，并達到設(shè)定的轉(zhuǎn)速；（4）將磁性漿料經(jīng)其設(shè)置在圓形轉(zhuǎn)盤(2)的正上方、朝向圓形轉(zhuǎn)盤(2)的圓心部位的漿料導(dǎo)管（1）的出口，導(dǎo)入到該圓心部位，磁性漿料在離心力和磁場磁力、重力的共同作用下向周圍流動、擴展、攤平，開始流延；漿料中的磁性填料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)向外的離心力，與永磁體磁場向內(nèi)的磁力及重力的共同作用之下與漿料一起向周圍流動、擴展，并在此過程中使其顆粒的軸線朝向圓心，完成取向排列；（5）驅(qū)動軸(6)保持均勻轉(zhuǎn)速，漿料導(dǎo)管（1）持續(xù)將漿料導(dǎo)入、流延、取向，直至基片上的流延膜厚度達到設(shè)定的厚度，停止導(dǎo)入磁性漿料，然后停止圓形轉(zhuǎn)盤（2）轉(zhuǎn)動，固化，干燥，得到取向成型的各向異性的圓形磁片。
獨立權(quán)利要求3：
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9之一所述的圓形磁片的流延取向成型方法，其特征在于：所述的磁性填料，為具有磁性長形的橢球體顆粒、棒狀顆粒或短纖維之一。
獨立權(quán)利要求4：
11.一種采用權(quán)利要求6～10之一所述流延取向成型方法制備的圓形磁片，其特征在于：所述的圓形磁片中磁性填料的定向排列方向一致，均指向圓形磁片的圓心。
六、本發(fā)明主要的有益效果：
（1）本發(fā)明提供的圓形磁片的流延取向成型方法、裝置及制品，其通過同步改進制備工藝及裝置，采用永磁體代替電磁鐵，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)，大幅降低了設(shè)備的體積、功耗；永磁體在圓形轉(zhuǎn)盤的圓心位置形成靜磁場，再由采用導(dǎo)磁材料圓形轉(zhuǎn)盤將該磁場向周圍傳遞，在圓形轉(zhuǎn)盤上形成中心部位最強、向周圍逐漸減弱的磁場；該磁場將漿料中的磁性填料顆粒向圓心部位吸引，而圓形轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力則將該磁性填料顆粒推離圓心部位，二者相互作用，可在漿料轉(zhuǎn)動過程中快速完成對磁性填料的取向，并且其取向固定，均指向磁片的圓心。
（2）本發(fā)明通過獨特的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計，使本發(fā)明提供的裝置對比現(xiàn)有使用電磁鐵提供磁場的裝置，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、成本低；其體積減小到現(xiàn)有技術(shù)的1/3，重量減小到現(xiàn)有技術(shù)的1/10，設(shè)備功耗為現(xiàn)有技術(shù)的1/20，成本為現(xiàn)有技術(shù)的1/40。
（3）采用本發(fā)明提供裝置及工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，各處磁性填料顆粒分布、磁化和取向方向的均勻性好，材料各處性能的一致好，且不同批次制備的產(chǎn)品性能差別可控制在3%以內(nèi)，有利于批量化生產(chǎn)。本發(fā)明制備的以平面六角鐵氧體為磁性填料的圓形磁片，采用該發(fā)明裝置取向成型后對比未取向成型的材料，磁導(dǎo)率從10-12增加到30-40左右，通頻帶內(nèi)損耗從1-2降低到0.1-0.2。
（4）本發(fā)明提供的裝置及其方法，可使所制備的鐵氧體產(chǎn)品中鐵氧體粉末的晶相方向趨近相同，其制得的磁片材料，磁性材料分布及取向均勻，綜合性能高。同時，通過調(diào)整磁場強度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，本發(fā)明還可以適用于平面六角鐵氧體、MnZn、NiZn、Co2Z、Co2Y等各種軟磁生料片的成型。本發(fā)明生產(chǎn)的磁性生料片成型時，由于其原料粉末采用晶向取向成型，所以燒結(jié)過后的材料，在平面方向的諧振頻率更高，磁導(dǎo)率也提高，損耗降低，綜合性能可以得到大幅的提升。
七、本案專利代理師經(jīng)驗分享：
隨著各種精密電子電器技術(shù)的發(fā)展，高性能磁性材料的應(yīng)用也越來越廣泛。磁性材料在磁場中成型可以獲得磁各向異性，從而性能獲得提升。鐵氧體等磁性材料在成型時經(jīng)過磁場取向成型，在燒結(jié)以后晶粒的晶向排列更加有序，從而具備更強的磁各向異性。各向異性增強能大幅度提升鐵氧體材料的性能。比如鍶鐵氧體在壓制成型過程中普遍采取了施加磁場的方式。其施加方式為采用模具外套線圈的方式，通過電流產(chǎn)生磁場。磁場方向垂直線圈平面。采用磁場成型后的鍶鐵氧體的飽和磁化強度與矯頑力都在磁場成型方向能提升50%以上?，F(xiàn)有技術(shù)中為了獲得均勻的磁場需要很大尺寸的電磁鐵，設(shè)備體積大重量大，造價高，系統(tǒng)復(fù)雜，使用能耗大，而且由于其磁場方向與圓盤旋轉(zhuǎn)的方向平行，在圓盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)的過程中，該漿料中的磁性粉末材料的被定向的方向并不一致，而且由于磁性粉末材料的比重大于漿料的其他組分，在離心力的作用下，會快速從圓盤圓心位置向外移動，導(dǎo)致最終所制得的磁片各處粉末材料的分布并不均勻。
因此，湖南工程學(xué)院與廣東高鑫信息股份有限公司研發(fā)團隊合作攻關(guān)，提出提供一種圓形磁片的流延取向成型方法、裝置及制品，通過同步改進制備工藝及裝置，大幅降低設(shè)備的體積、功耗，采用永磁體代替電磁鐵，利用圓心位置的永磁體形成的靜磁場與圓盤離心力相互作用，在漿料轉(zhuǎn)動過程中快速完成對磁性填料的取向，各處磁粉分布的一致性好、取向固定，均指向磁片的圓心，以解決現(xiàn)有磁性材料成型設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、重量大、功耗高和取向方向不固定、磁性材料分布不均勻等問題。
本專利涉及多個學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，包括材料、化工、機械、自動化控制及工藝等，對專利代理師的跨領(lǐng)域的專業(yè)能力、綜合水平，對新材料技術(shù)領(lǐng)域的經(jīng)驗要求較高。我公司派出專利代理師劉志敏與研發(fā)團隊深入交流，共同分析、檢索和撰寫完成了本項發(fā)明專利的申請文件。專利代理師通過與研發(fā)團隊成員密切溝通，認真聽取發(fā)明人的構(gòu)思和技術(shù)方案，并且進行了深入的技術(shù)挖掘，從而得到了本發(fā)明呈現(xiàn)的較為完善的技術(shù)方案。
本案件由于涉及新能源和新一代電子信息領(lǐng)域，專利代理師根據(jù)相關(guān)規(guī)定，為申請人辦理了加快審查的相關(guān)手續(xù)，并且在后續(xù)的繳費、審查意見答復(fù)等多個環(huán)節(jié)均做加急處理，最終使本發(fā)明能夠在2個月的時間內(nèi)頒發(fā)了發(fā)明證書，創(chuàng)下我公司自成立以來最快的發(fā)明發(fā)證時間記錄（我國發(fā)明專利的通常授權(quán)發(fā)證時間為24-36個月）。
本專利是專利代理師撰寫的跨領(lǐng)域高質(zhì)量專利申請案件，反復(fù)修改了多稿、歷時二個多月才最終定稿，發(fā)明人團隊及代理師對本發(fā)明均付出了辛苦的勞動。
本發(fā)明專利作為高質(zhì)量的發(fā)明專利，對材料、設(shè)備、工藝均進行了合理的保護，采用加快的申請和審查方法，大幅縮短了審查時間。獲得專利授權(quán)后，有利于專利權(quán)人對該成果該成果的后續(xù)轉(zhuǎn)化、實施、維權(quán)等活動，協(xié)助該專利技術(shù)盡早投入市場，使其價值早日實現(xiàn)。
