分段式永磁體制造技術

公開了一種分段式永磁體，該永磁體包括：第一層，包括永磁材料；第二層，包括永磁材料；絕緣層在它們之間。絕緣層可以包括稀土元素和至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料的陶瓷混合物。陶瓷材料可以包括鹵素和堿土金屬、堿金屬或具有+3價或+4價氧化態的金屬。稀土元素可以包括達到絕緣層的30wt％。分段式磁體可以通過以下步驟形成：將絕緣層施用到第一燒結永磁層；堆疊與絕緣層接觸并與第一燒結永磁層分隔開的第二燒結永磁層；加熱形成的磁體堆疊。加熱步驟可以包括在退火溫度在陶瓷混合物的熔點的100℃內下退火磁體堆疊。

Segmented permanent magnet

A segmented permanent magnet is disclosed that includes a first layer including a permanent magnetic material; the second layer includes a permanent magnetic material; an insulating layer between them. The insulating layer may include a rare earth element and a ceramic mixture including at least the first ceramic material and the second ceramic material. Ceramic materials may include halogen and alkaline earth metals, alkali metals, or metals having +3 valence or +4 valence oxidation states. The rare earth element may include an 30wt% that reaches the insulating layer. The segmented magnets can be formed by the following steps: the insulating layer is applied to the first permanent magnet sintering layer; second sintering stacked in contact with the insulating layer and the first sintered permanent magnetic layers separated permanent magnetic layer; the formation of stacked magnet heating. The heating step may include annealing the magnet stack at an annealing temperature of 100 DEG C at the melting point of the ceramic mixture.

【技術實現步驟摘要】
分段式永磁體
本公開涉及分段式磁體，例如，Nd-Fe-B磁體。
技術介紹
電動車輛中通常可以使用永磁馬達。由于燒結Nd-Fe-B磁體的高電導率和槽/齒諧波，所以會在磁體內產生渦流損耗。這會增大磁體溫度并可能劣化永磁體的性能，這會導致馬達效率相應的減小。為試圖解決這些問題并使磁體在提高的溫度下工作，可以在馬達中使用高矯頑力的磁體。這些磁體通常包括諸如Tb和Dy的昂貴的重稀土(HRE)元素。減少渦流損耗可以改善馬達效率，并且材料成本可以被降低。
技術實現思路
在至少一個實施例中，提供了一種分段式磁體。磁體可以包括：第一層，包括永磁材料；第二層，包括永磁材料；絕緣層，使第一層和第二層分開，并且包括稀土元素和陶瓷混合物，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料。陶瓷混合物可以具有比第一陶瓷材料和第二陶瓷材料中的每個的熔點低的熔點。在一個實施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化學式為AH2的化合物，其中，A為堿土金屬，H為鹵素。在另一實施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化學式為MH3的化合物，其中，M是具有+3價氧化態的金屬，H為鹵素。在另一實施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化學式為BH的化合物，其中，B為堿金屬，H為鹵素。陶瓷混合物可以具有小于或等于1000℃的熔點。稀土元素可以是稀土合金或稀土化合物的一部分。稀土合金可以包括NdCu、NdAl、DyCu、NdGa、PrAl、PrCu和PrAg中的一種或更多種。在一個實施例中，稀土元素可以包括達到絕緣層的20wt％。在第一層和第二層中的永磁材料可以是Nd-Fe-B磁體，在絕緣層中的稀土元素可以是Nd。在至少一個實施例中，提供了一種形成分段式磁體的方法。所述方法可以包括：將絕緣層施用到第一燒結永磁層；堆疊與絕緣層接觸并與第一燒結永磁層分隔的第二燒結永磁層，以形成磁體堆疊；加熱磁體堆疊。絕緣層可以包括稀土元素以及至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料的陶瓷混合物。在一個實施例中，第一陶瓷材料和第二陶瓷材料可以從由下列化合物組成的組中選擇：具有化學式為AH2的化合物，其中，A為堿土金屬，H為鹵素；具有化學式為MH3的化合物，其中，M是具有+3價氧化態的金屬，H為鹵素；具有化學式為BH的化合物，其中，B為堿金屬，H為鹵素。陶瓷混合物可以具有比第一陶瓷材料和第二陶瓷材料中的每個的熔點低的熔點。加熱步驟可以包括在退火溫度在陶瓷混合物的熔點的100℃內下對磁體堆疊進行退火。所述方法可以包括在加熱步驟期間對磁體堆疊施加壓力。所述方法可以包括在施用步驟前從塊狀的燒結磁體分割第一燒結永磁層和第二燒結永磁層。在一個實施例中，稀土元素包括達到絕緣層的30wt％。在至少一個實施例中，提供了一種分段式磁體。分段式磁體可以包括：第一層，包括永磁材料；第二層，包括永磁材料；絕緣層，使第一層和第二層分開，并且包括稀土元素和陶瓷混合物，所述陶瓷混合物包括在共晶系統中的至少兩種陶瓷材料。陶瓷混合物可以具有在共晶系統的共晶點溫度的100℃內的熔點。共晶系統可以是二元系統、三元系統或四元系統。在一個實施例中，所述至少兩種陶瓷材料中的至少一種從由下列化合物組成的組中選擇：具有化學式為AH2的化合物，其中，A為堿土金屬，H為鹵素；具有化學式為MH3的化合物，其中，M是具有+3價氧化態的金屬，H為鹵素；具有化學式為BH的化合物，其中，B為堿金屬，H為鹵素。附圖說明圖1是燒結磁體的截面的示意性示例；圖2是燒結Nd-Fe-B磁體的退磁曲線；圖3是根據實施例的形成分段式磁體的方法的示意圖；以及圖4是包括CaF2和AlF3的混合物的共晶反應的二元相圖的示例。具體實施方式按照要求，在這里公開了本專利技術的詳細實施例；然而，將理解的是，所公開的實施例僅是可以以各種可替換形式實施的本專利技術的舉例說明。附圖不一定按比例繪出；一些特征可以被夸大或最小化以示出具體組件的細節。因此，在這里所公開的特定結構性和功能性細節不被解釋為限制性的，而是僅作為教導本領域技術人員以多種形式采用本專利技術的代表性基礎。一種減少渦流損耗的方法是：將磁體切割或分開成更小和更薄的片，然后使用樹脂或環氧樹脂將這些分段的磁體粘合成期望的尺寸的磁體。為減少渦流損耗，分段的磁體的每片的厚度應盡可能的小。然而，這會導致磁體的表面附近的性能劣化的新問題。對于燒結Nd-Fe-B磁體，已知的是，富Nd相對于磁體的矯頑力是重要的。在圖1中示出了磁體10的截面的示例。磁體10包括被晶界14分隔的諸如Nd2Fe14B晶粒的晶粒12。在磁體的表面16附近的晶粒傾向于缺乏富Nd相，因此傾向于具有低得多的矯頑力。當將磁體10切割和/或研磨為小片時，缺陷被引入到新創建的表面中。這些缺陷可以包括：諸如懸鍵、雜質和/或點缺陷的晶體缺陷，以及諸如增加的表面粗糙度和/或切割/研磨工藝的殘留的更大或宏觀尺度的缺陷。通常，對磁體因而對Nd2Fe14B晶格的任何機械損壞將減小磁體的各向異性場(并因此減小矯頑力)。結果，通常在燒結Nd-Fe-B磁體的磁滯曲線的第二象限中存在扭折。即使對具有重稀土(HRE)元素的優質磁體而言，也仍可以看到扭折。圖2中示出了高矯頑力的燒結Nd-Fe-B磁體的退磁曲線的示例。扭折18的大小會根據磁體的表面粗糙度和比表面積而變化。對于分段的磁體，由于較小的厚度，有更多的晶粒暴露于表面。這些晶粒通常具有明顯較低的矯頑力，這會在磁滯曲線的第二象限中導致大的扭折。因此，該磁體的性能會大大劣于對應的具有相同組成和工藝歷史的塊狀磁體。公開的分段式永磁體及其形成方法可以在仍將分段的磁體結合成塊狀尺寸的磁體的同時，克服表面柔軟度以及燒結和分段的Nd-Fe-B磁體的損壞。所公開的磁體及方法可以增加燒結Nd-Fe-B磁體的矯頑力，并且還將熱處理和結合工藝合并到一個步驟中。參照圖3，示出了形成分段式磁體20的示意性方法。可以將燒結的塊狀磁體切割或分割成更小的燒結的磁性層22，類似于上述的分段式磁體。然而，絕緣層24可以使磁性層22分開，而不是利用環氧樹脂接合磁性層22。如在下面附加的詳細描述的，絕緣層24可以“治愈”磁性層22在分割期間造成的損壞的表面26。因此，與傳統的接合的分段式磁體(例如，利用環氧樹脂)相比，磁性層22的表面26可以具有改善的各向異性場，因此提高矯頑力。磁性層22可以由任何適合的硬磁或永磁材料形成。在一個實施例中，磁性材料可以包括諸如釹或釤的稀土(RE)元素。例如，磁性材料可以是釹-鐵-硼(Nd-Fe-B)磁體或釤-鈷(Sm-Co)磁體。特定的磁性材料組分可以包括Nd2Fe14B或SmCo5，然而，將理解的是，也可以使用這些組分或其它永磁體組分的變型。其它材料和/或元素也可以被包括在磁性材料中以改善磁體的性能(例如，諸如矯頑力的磁性性能)，例如，諸如Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的重稀土元素。絕緣層24可以由比磁性層22的電阻大的任何適合的材料來形成。在一個實施例中，絕緣層24可以包括陶瓷材料。已經過測試的材料的一個示例為氟化鈣(CaF2)。然而，已經發現CaF2的絕緣層必須相對地厚以提供適當的電阻。但是，厚的CaF2層導致磁體具有差的機械性能，這可能是由于CaF2的相對高的熔點，從而Nd-Fe-B磁體的典型燒結溫度和退火溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分段式磁體，所述分段式磁體包括：第一層，包括永磁材料；第二層，包括永磁材料；以及絕緣層，使第一層和第二層分開，并且包括稀土元素以及至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料的陶瓷混合物。

【技術特征摘要】
2015.09.28 US 14/867,0651.一種分段式磁體，所述分段式磁體包括：第一層，包括永磁材料；第二層，包括永磁材料；以及絕緣層，使第一層和第二層分開，并且包括稀土元素以及至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料的陶瓷混合物。2.如權利要求1所述的分段式磁體，其中，陶瓷混合物具有比第一陶瓷材料和第二陶瓷材料中的每個的熔點低的熔點。3.如權利要求1所述的分段式磁體，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化學式為AH2的化合物，其中，A為堿土金屬，H為鹵素。4.如權利要求1所述的分段式磁體，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化學式為MH3的化合物，其中，M是具有+3價氧化態...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李萬鋒，
申請(專利權)人：福特全球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國,US