分段式永磁体制造技术

公开了一种分段式永磁体，该永磁体包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；绝缘层在它们之间。绝缘层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。陶瓷材料可以包括卤素和碱土金属、碱金属或具有+3价或+4价氧化态的金属。稀土元素可以包括达到绝缘层的30wt％。分段式磁体可以通过以下步骤形成：将绝缘层施用到第一烧结永磁层；堆叠与绝缘层接触并与第一烧结永磁层分隔开的第二烧结永磁层；加热形成的磁体堆叠。加热步骤可以包括在退火温度在陶瓷混合物的熔点的100℃内下退火磁体堆叠。

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.

【技术实现步骤摘要】
分段式永磁体
本公开涉及分段式磁体，例如，Nd-Fe-B磁体。
技术介绍
电动车辆中通常可以使用永磁马达。由于烧结Nd-Fe-B磁体的高电导率和槽/齿谐波，所以会在磁体内产生涡流损耗。这会增大磁体温度并可能劣化永磁体的性能，这会导致马达效率相应的减小。为试图解决这些问题并使磁体在提高的温度下工作，可以在马达中使用高矫顽力的磁体。这些磁体通常包括诸如Tb和Dy的昂贵的重稀土(HRE)元素。减少涡流损耗可以改善马达效率，并且材料成本可以被降低。
技术实现思路
在至少一个实施例中，提供了一种分段式磁体。磁体可以包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；绝缘层，使第一层和第二层分开，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个的熔点低的熔点。在一个实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素。在另一实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素。在另一实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为BH的化合物，其中，B为碱金属，H为卤素。陶瓷混合物可以具有小于或等于1000℃的熔点。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中的一种或更多种。在一个实施例中，稀土元素可以包括达到绝缘层的20wt％。在第一层和第二层中的永磁材料可以是Nd-Fe-B磁体，在绝缘层中的稀土元素可以是Nd。在至少一个实施例中，提供了一种形成分段式磁体的方法。所述方法可以包括：将绝缘层施用到第一烧结永磁层；堆叠与绝缘层接触并与第一烧结永磁层分隔的第二烧结永磁层，以形成磁体堆叠；加热磁体堆叠。绝缘层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。在一个实施例中，第一陶瓷材料和第二陶瓷材料可以从由下列化合物组成的组中选择：具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素；具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素；具有化学式为BH的化合物，其中，B为碱金属，H为卤素。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个的熔点低的熔点。加热步骤可以包括在退火温度在陶瓷混合物的熔点的100℃内下对磁体堆叠进行退火。所述方法可以包括在加热步骤期间对磁体堆叠施加压力。所述方法可以包括在施用步骤前从块状的烧结磁体分割第一烧结永磁层和第二烧结永磁层。在一个实施例中，稀土元素包括达到绝缘层的30wt％。在至少一个实施例中，提供了一种分段式磁体。分段式磁体可以包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；绝缘层，使第一层和第二层分开，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统中的至少两种陶瓷材料。陶瓷混合物可以具有在共晶系统的共晶点温度的100℃内的熔点。共晶系统可以是二元系统、三元系统或四元系统。在一个实施例中，所述至少两种陶瓷材料中的至少一种从由下列化合物组成的组中选择：具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素；具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素；具有化学式为BH的化合物，其中，B为碱金属，H为卤素。附图说明图1是烧结磁体的截面的示意性示例；图2是烧结Nd-Fe-B磁体的退磁曲线；图3是根据实施例的形成分段式磁体的方法的示意图；以及图4是包括CaF2和AlF3的混合物的共晶反应的二元相图的示例。具体实施方式按照要求，在这里公开了本专利技术的详细实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种可替换形式实施的本专利技术的举例说明。附图不一定按比例绘出；一些特征可以被夸大或最小化以示出具体组件的细节。因此，在这里所公开的特定结构性和功能性细节不被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以多种形式采用本专利技术的代表性基础。一种减少涡流损耗的方法是：将磁体切割或分开成更小和更薄的片，然后使用树脂或环氧树脂将这些分段的磁体粘合成期望的尺寸的磁体。为减少涡流损耗，分段的磁体的每片的厚度应尽可能的小。然而，这会导致磁体的表面附近的性能劣化的新问题。对于烧结Nd-Fe-B磁体，已知的是，富Nd相对于磁体的矫顽力是重要的。在图1中示出了磁体10的截面的示例。磁体10包括被晶界14分隔的诸如Nd2Fe14B晶粒的晶粒12。在磁体的表面16附近的晶粒倾向于缺乏富Nd相，因此倾向于具有低得多的矫顽力。当将磁体10切割和/或研磨为小片时，缺陷被引入到新创建的表面中。这些缺陷可以包括：诸如悬键、杂质和/或点缺陷的晶体缺陷，以及诸如增加的表面粗糙度和/或切割/研磨工艺的残留的更大或宏观尺度的缺陷。通常，对磁体因而对Nd2Fe14B晶格的任何机械损坏将减小磁体的各向异性场(并因此减小矫顽力)。结果，通常在烧结Nd-Fe-B磁体的磁滞曲线的第二象限中存在扭折。即使对具有重稀土(HRE)元素的优质磁体而言，也仍可以看到扭折。图2中示出了高矫顽力的烧结Nd-Fe-B磁体的退磁曲线的示例。扭折18的大小会根据磁体的表面粗糙度和比表面积而变化。对于分段的磁体，由于较小的厚度，有更多的晶粒暴露于表面。这些晶粒通常具有明显较低的矫顽力，这会在磁滞曲线的第二象限中导致大的扭折。因此，该磁体的性能会大大劣于对应的具有相同组成和工艺历史的块状磁体。公开的分段式永磁体及其形成方法可以在仍将分段的磁体结合成块状尺寸的磁体的同时，克服表面柔软度以及烧结和分段的Nd-Fe-B磁体的损坏。所公开的磁体及方法可以增加烧结Nd-Fe-B磁体的矫顽力，并且还将热处理和结合工艺合并到一个步骤中。参照图3，示出了形成分段式磁体20的示意性方法。可以将烧结的块状磁体切割或分割成更小的烧结的磁性层22，类似于上述的分段式磁体。然而，绝缘层24可以使磁性层22分开，而不是利用环氧树脂接合磁性层22。如在下面附加的详细描述的，绝缘层24可以“治愈”磁性层22在分割期间造成的损坏的表面26。因此，与传统的接合的分段式磁体(例如，利用环氧树脂)相比，磁性层22的表面26可以具有改善的各向异性场，因此提高矫顽力。磁性层22可以由任何适合的硬磁或永磁材料形成。在一个实施例中，磁性材料可以包括诸如钕或钐的稀土(RE)元素。例如，磁性材料可以是钕-铁-硼(Nd-Fe-B)磁体或钐-钴(Sm-Co)磁体。特定的磁性材料组分可以包括Nd2Fe14B或SmCo5，然而，将理解的是，也可以使用这些组分或其它永磁体组分的变型。其它材料和/或元素也可以被包括在磁性材料中以改善磁体的性能(例如，诸如矫顽力的磁性性能)，例如，诸如Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的重稀土元素。绝缘层24可以由比磁性层22的电阻大的任何适合的材料来形成。在一个实施例中，绝缘层24可以包括陶瓷材料。已经过测试的材料的一个示例为氟化钙(CaF2)。然而，已经发现CaF2的绝缘层必须相对地厚以提供适当的电阻。但是，厚的CaF2层导致磁体具有差的机械性能，这可能是由于CaF2的相对高的熔点，从而Nd-Fe-B磁体的典型烧结温度和退火温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段式磁体，所述分段式磁体包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；以及绝缘层，使第一层和第二层分开，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。

【技术特征摘要】
2015.09.28 US 14/867,0651.一种分段式磁体，所述分段式磁体包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；以及绝缘层，使第一层和第二层分开，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.如权利要求1所述的分段式磁体，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个的熔点低的熔点。3.如权利要求1所述的分段式磁体，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素。4.如权利要求1所述的分段式磁体，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万锋，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US