一种轴向磁通电机磁钢分区晶界扩散系统及控制方法与流程
本发明涉及永磁材料加工，具体涉及一种轴向磁通电机磁钢分区晶界扩散系统及控制方法。
背景技术：
1、轴向磁通电机通常采用盘状转子，并在转子上沿周向设置多块永磁磁钢。电机运行过程中，磁钢受到工作温度及电枢反向磁场的共同作用，而同一磁钢不同位置承受的反向磁场强度存在差异，容易形成抗退磁需求不同的区域。为使磁钢在高温和反向磁场作用下保持磁性能，现有技术通常采用晶界扩散处理，将含有镝或铽的扩散源设置在钕铁硼磁钢表面，再通过热处理使扩散元素沿晶界进入磁钢内部，以提高磁钢的矫顽力和抗退磁能力。
2、专利cn102859621a公开了一种晶界扩散处理用涂敷装置，通过具有规定透过图案的格网将扩散材料涂敷于磁体表面。该方案能够形成预定涂敷图案，但涂敷图案主要由格网预先限定，未建立轴向磁通电机运行工况、磁钢安装方位、局部抗退磁需求、实际工件位置及供料结果之间的连续数据对应关系。
3、又如，专利cn111653407a公开了一种梯度分布的钕铁硼磁体及其制备方法，根据磁体不同区域的退磁风险在各区域设置不同含量的重稀土扩散材料。该方案能够形成差异化磁性能分布，但对于扇形或梯形磁钢在供料前后的方位一致性、分区边界向实际磁钢表面的对应、覆盖状态核验以及核验结果向原分区供料规则的反馈仍缺少完整闭环。
4、因此，现有技术需要解决的关键技术问题是：如何在不依赖各执行装置内部机械结构的前提下，以同一磁钢的方位参照和工件关联信息贯穿抗退磁需求获取、分区生成、定位对应、隔离供料、覆盖核验、修正反馈和晶界扩散热处理，使各晶界扩散分区的供料位置及供料程度与局部抗退磁需求保持一致。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种轴向磁通电机磁钢分区晶界扩散系统及控制方法，通过磁钢方位需求信息和分区扩散控制信息建立统一的数据关联，使抗退磁需求、分区边界和单位面积供料量能够对应至同一磁钢及同一安装方位；通过定位状态核验、隔离供料、覆盖核验及修正反馈，使越界覆盖区域和未覆盖区域能够返回其所属晶界扩散分区进行处理；在覆盖合格后保持分区方位执行晶界扩散热处理，从而形成面向磁钢分区晶界扩散过程的系统控制闭环。为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
2、本技术的第一方面，涉及一种轴向磁通电机磁钢分区晶界扩散系统的控制方法，包括：
3、步骤s1、获取磁钢表面轮廓、安装方位及各表面位置的抗退磁需求，根据所述安装方位确定内周侧、外周侧和周向侧，并将各表面位置与抗退磁需求关联，得到磁钢方位需求信息；
4、步骤s2、基于所述磁钢方位需求信息，按照抗退磁需求划分晶界扩散分区，确定各晶界扩散分区的分区边界和单位面积供料量，得到分区扩散控制信息；
5、步骤s3、将所述内周侧、外周侧和周向侧与定位基准对应，并限定磁钢的位置和朝向，得到与所述分区扩散控制信息方位对应的定位磁钢；
6、步骤s4、按照所述分区扩散控制信息，对所述定位磁钢的各晶界扩散分区依次隔离供料，使扩散源按对应单位面积供料量附着，得到分区涂覆磁钢；
7、步骤s5、核验所述分区涂覆磁钢的覆盖边界和覆盖连续状态，清除越界扩散源并对未覆盖区域补偿供料，得到合格分区涂覆磁钢；
8、步骤s6、保持所述合格分区涂覆磁钢的分区方位进行晶界扩散热处理，使扩散源沿晶界向内扩散，得到与所述抗退磁需求对应的分区晶界扩散磁钢。
9、进一步地，所述步骤s1包括：
10、获取所述磁钢的表面轮廓以及所述磁钢在轴向磁通电机转子中的安装位置；
11、根据所述安装位置，将所述磁钢靠近所述轴向磁通电机转轴中心的一侧确定为内周侧，将远离所述转轴中心的一侧确定为外周侧，并将连接所述内周侧和所述外周侧的两侧确定为周向侧；
12、获取与所述安装位置对应的抗退磁需求分布，并按照所述安装方位将所述抗退磁需求分布对应至所述磁钢的各表面位置；
13、将各表面位置对应的抗退磁需求与所述内周侧、所述外周侧和所述周向侧进行位置关联；
14、将所述表面轮廓、所述安装方位和位置关联后的抗退磁需求进行关联，得到所述磁钢方位需求信息。
15、进一步地，所述步骤s2包括：
16、将所述磁钢方位需求信息中的抗退磁需求对应至所述磁钢的晶界扩散表面；
17、对相邻表面位置对应的抗退磁需求进行比较，得到抗退磁需求发生变化的位置；
18、沿所述抗退磁需求发生变化的位置设置分区边界，并以所述分区边界对所述晶界扩散表面进行划分，得到多个晶界扩散分区；
19、根据各所述晶界扩散分区对应的抗退磁需求，从抗退磁需求与单位面积供料量的对应关系中确定各晶界扩散分区的单位面积供料量；
20、将各所述晶界扩散分区、对应的分区边界和单位面积供料量进行关联，得到所述分区扩散控制信息。
21、进一步地，所述步骤s3包括：
22、将所述磁钢放置于所述分区晶界扩散系统的磁钢承载位置；
23、将所述磁钢的内周侧与内周定位基准抵接，确定所述磁钢的内周方位；
24、将所述磁钢的一周向侧与周向定位基准抵接，确定所述磁钢的周向方位；
25、驱动外周定位基准与所述磁钢的外周侧抵接，使所述磁钢的表面轮廓与所述分区扩散控制信息中的分区边界保持位置对应；
26、对完成位置对应的所述磁钢进行夹持，得到与所述分区扩散控制信息方位对应的所述定位磁钢。
27、进一步地，所述步骤s4包括：
28、从所述分区扩散控制信息中提取当前晶界扩散分区及其分区边界；
29、按照所述分区边界调节遮蔽件的开口位置，使所述遮蔽件的开口边缘与当前晶界扩散分区的分区边界对应；
30、通过所述遮蔽件覆盖当前晶界扩散分区以外的晶界扩散表面；
31、使当前晶界扩散分区通过所述遮蔽件的开口露出，并使所述遮蔽件的开口边缘贴合于所述定位磁钢的晶界扩散表面；
32、将所述遮蔽件的开口限定的区域确定为当前晶界扩散分区对应的隔离供料区域。
33、进一步地，所述步骤s4还包括：
34、根据当前晶界扩散分区的分区边界确定对应的分区面积，并从所述分区扩散控制信息中提取当前晶界扩散分区对应的单位面积供料量；
35、根据所述分区面积和对应的单位面积供料量，确定当前晶界扩散分区的扩散源供给质量；
36、按照所述扩散源供给质量，向当前晶界扩散分区对应的隔离供料区域输送扩散源；
37、控制供料位置沿当前晶界扩散分区的分区边界及分区内部依次移动，使相邻供料轨迹连续衔接，得到当前晶界扩散分区的扩散源覆盖层；
38、完成当前晶界扩散分区的扩散源附着后，按照下一晶界扩散分区的分区边界调整所述遮蔽件的开口位置，得到下一晶界扩散分区对应的隔离供料区域；
39、依次完成各晶界扩散分区的扩散源附着，得到所述分区涂覆磁钢。
40、进一步地，所述步骤s5包括：
41、按照所述磁钢方位需求信息将所述分区涂覆磁钢放置于覆盖检查位置；
42、对所述分区涂覆磁钢的晶界扩散表面进行定向照明，并获取各晶界扩散分区的表面图像；
43、根据扩散源覆盖表面与裸露磁钢表面的图像差异，确定各晶界扩散分区的实际覆盖区域；
44、提取所述实际覆盖区域的外周边缘，得到实际覆盖边界，并将所述实际覆盖边界与对应的分区边界进行位置比较，得到越界覆盖区域；
45、在各晶界扩散分区的分区边界范围内确定被裸露磁钢表面分隔的区域，得到未覆盖区域；
46、将所述越界覆盖区域和所述未覆盖区域与对应的晶界扩散分区进行关联，得到分区覆盖核验结果。
47、进一步地，所述步骤s5还包括：
48、从所述分区覆盖核验结果中提取越界覆盖区域，并确定所述越界覆盖区域对应的晶界扩散分区；
49、控制扩散源回收位置沿所述越界覆盖区域移动，通过负压吸取清除所述越界覆盖区域中的扩散源；
50、从所述分区覆盖核验结果中提取未覆盖区域，并确定所述未覆盖区域所属的晶界扩散分区；
51、按照所述未覆盖区域所属晶界扩散分区的分区边界重新形成隔离供料区域，并将供料位置移动至所述未覆盖区域；
52、按照所述未覆盖区域所属晶界扩散分区的单位面积供料量进行补偿供料，并重新核验补偿后的覆盖边界和覆盖连续状态；
53、重复扩散源清除、补偿供料和覆盖核验，直至各晶界扩散分区的实际覆盖边界均位于对应分区边界内且分区内部连续覆盖，得到所述合格分区涂覆磁钢。
54、进一步地，所述步骤s6包括：
55、按照所述磁钢方位需求信息夹持所述合格分区涂覆磁钢，使所述内周侧、所述外周侧和所述周向侧的方位在转移过程中保持不变；
56、将所述合格分区涂覆磁钢放置于具有对应方位定位位置的热处理承载件，使所述合格分区涂覆磁钢的分区方位与热处理承载位置保持对应；
57、使各晶界扩散分区的扩散源覆盖表面与所述热处理承载件保持分离，并使相邻合格分区涂覆磁钢间隔放置；
58、将承载有所述合格分区涂覆磁钢的热处理承载件置于保护气氛中进行晶界扩散热处理，使各晶界扩散分区中的扩散源由对应表面沿所述磁钢的晶界向内部扩散；
59、对完成晶界扩散热处理的磁钢进行回火处理，得到与所述抗退磁需求对应的所述分区晶界扩散磁钢。
60、本技术的第二方面，涉及一种轴向磁通电机磁钢分区晶界扩散系统，包括：
61、磁钢方位标定模块，用于获取磁钢表面轮廓、安装方位及各表面位置的抗退磁需求，根据所述安装方位确定内周侧、外周侧和周向侧，并将各表面位置与抗退磁需求关联，得到磁钢方位需求信息；
62、分区扩散控制模块，用于基于所述磁钢方位需求信息，按照抗退磁需求划分晶界扩散分区，确定各晶界扩散分区的分区边界和单位面积供料量，得到分区扩散控制信息；
63、磁钢定位模块，用于将所述内周侧、所述外周侧和所述周向侧与定位基准对应，并限定磁钢的位置和朝向，得到与所述分区扩散控制信息方位对应的定位磁钢；
64、分区隔离供料模块，用于按照所述分区扩散控制信息，对所述定位磁钢的各晶界扩散分区依次隔离供料，使扩散源按照对应的单位面积供料量附着，得到分区涂覆磁钢；
65、覆盖核验补偿模块，用于核验所述分区涂覆磁钢的覆盖边界和覆盖连续状态，清除越界扩散源并对未覆盖区域补偿供料，得到合格分区涂覆磁钢；
66、晶界扩散处理模块，用于保持所述合格分区涂覆磁钢的分区方位进行晶界扩散热处理，使扩散源沿晶界向内扩散，得到与所述抗退磁需求对应的分区晶界扩散磁钢。
67、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
68、1.通过以内周侧、外周侧和周向侧为共同方位参照，将磁钢表面位置、抗退磁需求、晶界扩散分区、分区边界和单位面积供料量关联至同一磁钢，使需求分区结果能够在定位、供料、核验和热处理过程中连续调用，降低因磁钢方向混淆或数据错配造成的分区错位。
69、2.通过在实际供料前核验磁钢表面轮廓与分区边界的位置对应，并按照分区扩散控制信息逐分区形成隔离供料区域，使各晶界扩散分区的供料范围和供料质量分别受对应分区边界及单位面积供料量约束，提高差异化供料的一致性。
70、3.通过将实际覆盖边界、越界覆盖区域、未覆盖区域及覆盖连续状态对应至原晶界扩散分区，并按照原分区的单位面积供料量实施清除和补偿供料，形成可终止的覆盖修正反馈路径，使进入晶界扩散热处理的磁钢保持分区覆盖状态合格。