稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法
2023-12-01 14:29:11 1
稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法
【專利摘要】本發明提供提高永久磁鐵的磁特性並且大幅提高製造效率的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法。將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末，將粉碎後的磁鐵粉末與粘結劑混合，由此形成混合物(12)。而且，通過熱熔成形將形成的混合物(12)在支撐基材(13)上成形為片狀而製作生片(14)。然後，對成形後的生片(14)加熱而使其軟化，並且通過在將加熱後的生片(14)多片層疊的狀態下施加磁場而進行磁場取向，再將磁場取向後的生片(14)燒結，由此製造永久磁鐵(1)。
【專利說明】稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，對於在混合動力車、硬碟驅動器等中使用的永磁電動機，要求小型輕量化、高輸出功率化以及高效率化。因此，在實現上述永磁電動機的小型輕量化、高輸出功率化、高效率化時，對於埋設在電動機中的永久磁鐵，要求薄膜化並且進一步提高磁特性。
[0003]在此，作為永磁電動機中使用的永久磁鐵的製造方法，以往一般使用粉末燒結法。在此，粉末燒結法中，首先利用氣流粉碎機(乾式粉碎)將原材料粉碎而製造磁鐵粉末。然後，將該磁鐵粉末放入模具中，加壓成形為期望的形狀。然後，將成形為期望形狀的固形磁鐵粉末在預定溫度(例如，Nd-Fe-B基磁鐵為1100°C )下燒結來製造(例如參考日本特開平2-266503號公報)。另外,一般而言，為了提高永久磁鐵的磁特性，通過從外部施加磁場而進行磁場取向。而且，在通過以往的粉末燒結法製造永久磁鐵的方法中，在加壓成形時將磁鐵粉末填充到模具中，施加磁場而進行磁場取向後施加壓力，將粉末壓制後的成形體成形。另外，在通過其它的擠出成形法、注射成形法、壓延成形法等製造永久磁鐵的方法中，在施加有磁場的環境中施加壓力而將磁鐵成形。由此，可以形成磁鐵粉末的易磁化軸方向與磁場的施加方向一致的成形體。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平2-266503號公報(第5頁)
【發明內容】
[0007]發明所要解決的問題
[0008]但是，通過上述的粉末燒結法製造永久磁鐵時，存在以下的問題。即，在粉末燒結法中，為了進行磁場取向，需要使加壓成形後的磁鐵粉末確保一定的空隙率。而且，將具有一定的空隙率的磁鐵粉末燒結時，難以使燒結時產生的收縮均勻地進行，在燒結後產生翹曲或凹陷等變形。另外，磁鐵粉末的加壓時產生壓力不均勻，因此燒結後的磁鐵產生密度不均勻，從而在磁鐵表面產生應變。因此，以往需要預先假定能夠在磁鐵表面產生應變並以比期望形狀大的尺寸將磁鐵粉末壓縮成形。而且，在燒結後進行金剛石切削研磨作業，進行修整為期望形狀的加工。結果，製造工序增加，並且製造的永久磁鐵的品質也有可能下降。
[0009]另外，特別是通過如上所述從大尺寸的塊體切出來製造薄膜磁鐵時，材料成品率產生顯著的下降。另外，還產生加工工時大幅增加的問題。
[0010]本發明為了解決現有的問題而創立，其目的在於提供稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法，通過將粘結劑與磁鐵粉末混合而形成生片，並且通過對多片層疊後的生片施加磁場而進行磁場取向，由此防止燒結後的磁鐵產生翹曲或凹陷等變形，並且大幅提聞製造效率，進而提聞永久磁鐵的磁特性。[0011]用於解決問題的手段
[0012]為了實現前述目的，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，包括:將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序；將所述粉碎後的磁鐵粉末與粘結劑混合而形成混合物的工序；通過熱熔成形將所述混合物成形為片狀而製作生片的工序；對所述生片進行加熱、並且通過在將加熱後的所述生片多片層疊的狀態下施加磁場而進行磁場取向的工序；和將磁場取向後的所述生片燒結的工序。
[0013]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，在進行所述磁場取向的工序中，在將所述生片多片層疊的狀態下進行加熱。
[0014]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，在製作所述生片的工序中，在連續運送的基材上將所述混合物成形，由此在所述基材上製作所述生片，在進行所述磁場取向的工序中，對與所述基材一起連續運送的所述生片進行加熱，並且對所述生片施加磁場。
[0015]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，具有將通過所述熱熔成形而成形的所述生片卷繞到第一輥上的工序，在進行所述磁場取向的工序中，從多個所述第一輥上將所述生片分別拉出並進行層疊，並且通過對層疊後的所述生片施加磁場而進行磁場取向，還具有將磁場取向後的層疊後的所述生片逐片分開並分別卷繞到多個第二輥上的工序。
[0016]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，在製作所述生片的工序中，在從多個第三輥分別拉出的多個所述基材上分別將所述混合物成形為片狀，由此製作多片所述生片，在進行所述磁場取向的工序中，將多片所述生片層疊，並且通過對層疊後的所述生片施加磁場而進行磁場取向，還具有將磁場取向後的層疊後的所述生片逐片分開並分別卷繞到多個第四輥上的工序。
[0017]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，在進行所述磁場取向的工序中，使與所述基材一起連續運送的所述生片從施加有電流的螺線管內通過，由此對所述生片施加磁場。
[0018]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，所述粘結劑為熱塑性樹月旨、長鏈烴、脂肪酸甲酯或它們的混合物，在進行所述磁場取向的工序中，將所述生片加熱到所述粘結劑的玻璃化轉變溫度或熔點以上。
[0019]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法的特徵在於，在將所述生片燒結之前，將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘結劑飛散而除去。
[0020]另外，本發明的稀土類永久磁鐵的特徵在於，通過如下工序製造:將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序；將所述粉碎後的磁鐵粉末與粘結劑混合而形成混合物的工序；通過熱熔成形將所述混合物成形為片狀而製作生片的工序；對所述生片進行加熱、並且通過在將加熱後的所述生片多片層疊的狀態下施加磁場而進行磁場取向的工序；和將磁場取向後的所述生片燒結的工序。
[0021]發明效果
[0022]根據具有前述構成的本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，通過將磁鐵粉末與粘結劑混合併通過熱熔成形而成形的生片燒結而製造永久磁鐵，因此，由燒結引起的收縮變得均勻，由此不產生燒結後的翹曲或凹陷等變形，並且加壓時無壓力不均勻，因此不需要進行以往進行的燒結後的修整加工，可以簡化製造工序。由此，可以以高尺寸精度形成永久磁鐵。另外，即使在將永久磁鐵薄膜化的情況下，也不會降低材料成品率，可以防止加工工時增加。另外，對成形後的生片進行加熱，並且通過對加熱後的生片施加磁場而進行磁場取向，因此，即使在成形後也可以適當地對生片進行磁場取向，可以提高永久磁鐵的磁特性。另外，不用擔心在磁場取向時產生不均衡的液體分布(液寄>9 )，即不用擔心生片的厚度產生不均勻。另外，通過在均勻的磁場中運送並加熱而使粘結劑的粘度下降，僅利用均勻磁場中的轉矩就可以進行一致的C軸取向。另外，粘結劑成為充分纏結的狀態，因此不用擔心在脫粘結劑工序中產生層間剝離。
[0023]另外，在對生片進行磁場取向時，在將生片多片層疊的狀態下進行，因此，可以通過一個工序對多片生片同時進行C軸取向，可以大幅提高製造效率。另外，通過熱熔成形而成形的生片與由漿料成形的情況相比，即使是在層疊的情況下也不易產生生片的變形等，可以適當地將多片生片層疊。
[0024]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，在將生片多片層疊的狀態下進行生片的加熱，因此，可以通過一個工序對多片生片同時進行加熱處理，可以大幅提高製造效率。
[0025]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，通過在連續運送的基材上將混合物成形而製作生片，對與基材一起連續運送的生片進行加熱，並且通過對生片施加磁場而進行磁場取向，因此，可以以連續的工序進行從生片的製作到加熱和磁場取向的工序，可以實現製造工序的簡化以及生廣率的提聞。
[0026]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，將通過熱熔成形而成形的生片卷繞到第一輥上，並且從多個第一輥上將生片分別拉出並進行層疊，並且通過對層疊後的所述生片施加磁場而進行磁場取向，進而，將磁場取向後的層疊後的生片逐片分開並分別卷繞到第二輥上，因此，可以通過連續的工序進行從生片的層疊到加熱和磁場取向的工序，可以實現製造工序的簡化以及生產率的提高。
[0027]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，通過在從多個第三輥上分別拉出的多個基材上將混合物分別成形為片狀而製作多個生片，將多個所述生片層疊，並且通過對層疊後的生片施加磁場而進行磁場取向，進而，將磁場取向後的層疊後的生片逐片分開並分別卷繞到第四輥上，因此，可以通過連續的工序進行從生片的成形到加熱和磁場取向的工序，可以實現製造工序的簡化以及生廣率的提聞。
[0028]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，使與基材一起連續運送的生片從施加有電流的螺線管內通過，由此對生片施加磁場，因此,可以對生片施加均勻的磁場，可以均勻且適當地進行磁場取向。
[0029]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，在進行磁場取向的工序中，對通過將生片加熱到粘結劑的玻璃化轉變溫度或熔點以上而軟化的生片進行磁場取向，因此可以適當地進行磁場取向。
[0030]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵的製造方法，在將生片燒結之前，將生片在非氧化性氣氛中在粘結劑分解溫度保持一定時間，由此使粘結劑飛散而除去，因此，可以預先減少磁鐵粒子所含有的碳量。結果，在燒結後的磁鐵的主相與晶粒間界相之間不產生空隙，並且可以將磁鐵整體緻密地燒結，可以防止矯頑力下降。另外，燒結後的磁鐵的主相內不會大量析出α Fe，不會大幅降低磁鐵特性。
[0031]另外，根據本發明的稀土類永久磁鐵，通過將磁鐵粉末與粘結劑混合併通過熱熔成形而成形的生片燒結而得到磁鐵，利用該磁鐵構成永久磁鐵，因此，由燒結引起的收縮變得均勻，由此不產生燒結後的翹曲或凹陷等變形，並且在加壓時無壓力不均勻，因此不需要以往進行的燒結後的修整加工，可以簡化製造工序。由此，可以以高尺寸精度形成永久磁鐵。另外，即使在將永久磁鐵薄膜化的情況下，也不會降低材料成品率，可以防止加工工時增加。另外，對成形後的生片進行加熱，並且通過對加熱後的生片施加磁場而進行磁場取向，因此，即使在成形後也可以適當地對生片進行磁場取向，可以提高永久磁鐵的磁特性。另外，不用擔心在磁場取向時產生不均衡的液體分布，即不用擔心生片的厚度產生不均勻。另外，通過在均勻的磁場中運送並加熱而使粘結劑的粘度下降，僅利用均勻磁場中的轉矩就可以進行一致的C軸取向。另外，粘結劑成為充分纏結的狀態，因此不用擔心在脫粘結劑工序中產生層間剝離。
[0032]另外，在對生片進行磁場取向時，在將生片多片層疊的狀態下進行，因此，可以通過一個工序對多片生片同時進行C軸取向，可以大幅提高製造效率。另外，通過熱熔成形而成形的生片與由漿料成形的情況相比，即使是在層疊的情況下也不易產生生片的變形等，可以適當地將多片生片層疊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是表示本發明的永久磁鐵的整體圖。
[0034]圖2是表示本發明的永久磁鐵的製造工序的說明圖。
[0035]圖3是表示本發明的永久磁鐵的製造工序中特別是生片的成形工序的說明圖。
[0036]圖4是表示本發明永久磁鐵的製造工序中特別是生片的層疊工序、加熱工序以及磁場取向工序的說明圖。
[0037]圖5是表示沿生片的面內垂直方向進行磁場取向的例子的圖。
[0038]圖6是對使用熱介質(矽油)的加熱裝置進行說明的圖。
[0039]圖7是表示本發明的永久磁鐵的製造工序中特別是生片的加壓燒結工序的說明圖。
[0040]圖8是表示實施例的生片的外觀形狀的照片。
[0041 ]圖9是放大顯示實施例的生片的SEM照片。
[0042]圖10是表示實施例的生片的晶體取向分布的反極圖。
[0043]圖11是表示關於實施例和比較例的各磁鐵的各種測定結果的圖。
【具體實施方式】
[0044]以下，關於本發明的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的製造方法，下面參考附圖對具體化的一個實施方式進行詳細說明。
[0045][永久磁鐵的構成]
[0046]首先，對本發明的永久磁鐵I的構成進行說明。圖1是表示本發明的永久磁鐵I的整體圖。另外，圖1所示的永久磁鐵I具有扇形形狀，但是，永久磁鐵I的形狀根據衝裁的形狀而變化。
[0047]本發明的永久磁鐵I為Nd-Fe-B基各向異性磁鐵。另外，各成分的含量設定為Nd:27~40重量％、B:0.8~2重量％、Fe (電解鐵):60~70重量％。另外，為了提高磁特性，可以含有少量的 Dy、Tb、Co、Cu、Al、S1、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、T1、W、Ag、B1、Zn、Mg 等其它元素。圖1是表示本實施方式的永久磁鐵I的整體圖。
[0048]在此,永久磁鐵I為具有例如0.05mm~10mm(例如Imm)的厚度的薄膜狀的永久磁鐵。而且，如後所述，通過將由磁鐵粉末與粘結劑混合得到的混合物成形為片狀而形成的成形體(生片)燒結來製作。
[0049]另外，本發明中，混合到磁鐵粉末中的粘結劑使用樹脂、長鏈烴、脂肪酸甲酯或者它們的混合物等。
[0050]另外，使用樹脂作為粘結劑時，優選使用結構中不含氧原子並且具有解聚性的聚合物。另外，如後所述，通過熱熔成形將生片成形時，為了在對成形後的生片進行加熱而軟化的狀態下進行磁場取向，使用熱塑性樹脂。具體而言，包含選自以下通式(I)表示的單體中的一種或兩種以上單體的聚合物或共聚物的聚合物是符合的。
[0051]
【權利要求】
1.一種稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於，包括: 將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序； 將所述粉碎後的磁鐵粉末與粘結劑混合而形成混合物的工序； 通過熱熔成形將所述混合物成形為片狀而製作生片的工序； 對所述生片進行加熱、並且通過在將加熱後的所述生片多片層疊的狀態下施加磁場而進行磁場取向的工序；和 將磁場取向後的所述生片燒結的工序。
2.如權利要求1所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 在進行所述磁場取向的工序中，在將所述生片多片層疊的狀態下進行加熱。
3.如權利要求1或2所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 在製作所述生片的工序中，在連續運送的基材上將所述混合物成形，由此在所述基材上製作所述生片， 在進行所述磁場取向的工序中，對與所述基材一起連續運送的所述生片進行加熱，並且對所述生片施加磁場。
4.如權利要求3所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 具有將通過所述熱熔成形而成形的所述生片卷繞到第一輥上的工序， 在進行所述磁場取向的工序中，從多個所述第一輥上將所述生片分別拉出並進行層疊，並且通過對層疊後的所述生片施加磁場而進行磁場取向， 還具有將磁場取向後的層疊後的所述生片逐片分開並分別卷繞到多個第二輥上的工序。
5.如權利要求3所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 在製作所述生片的工序中，在從多個第三輥分別拉出的多個所述基材上分別將所述混合物成形為片狀，由此製作多片所述生片， 在進行所述磁場取向的工序中，將多片所述生片層疊，並且通過對層疊後的所述生片施加磁場而進行磁場取向， 還具有將磁場取向後的層疊後的所述生片逐片分開並分別卷繞到多個第四輥上的工序。
6.如權利要求3所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 在進行所述磁場取向的工序中，使與所述基材一起連續運送的所述生片從施加有電流的螺線管內通過，由此對所述生片施加磁場。
7.如權利要求1所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 所述粘結劑為熱塑性樹脂、長鏈烴、脂肪酸甲酯或它們的混合物， 在進行所述磁場取向的工序中，將所述生片加熱到所述粘結劑的玻璃化轉變溫度或熔點以上。
8.如權利要求1所述的稀土類永久磁鐵的製造方法，其特徵在於， 在將所述生片燒結之前，將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘結劑飛散而除去。
9.一種稀土類永久磁鐵，其特徵在於，通過如下工序製造:
將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序；將所述粉碎後的磁鐵粉末與粘結劑混合而形成混合物的工序； 通過熱熔成形將所述混合物成形為片狀而製作生片的工序； 對所述生片進行加熱、並且在將加熱後的所述生片多片層疊的狀態下施加磁場而進行磁場取向的工序；和 將磁場取向後的所述生片燒結的工序。
【文檔編號】H01F41/02GK103959410SQ201380004063
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年3月8日 優先權日:2012年3月12日
【發明者】大牟禮智弘, 久米克也, 奧野利昭, 尾關出光, 尾崎孝志, 太白啟介, 山本貴士 申請人:日東電工株式會社