烧结磁体、电机、烧结磁体的用于电机的用途和烧结磁体的制造方法技术

一种烧结磁体(1)，其例如用于电机，该烧结磁体包括芯体部分(3)、布置在烧结磁体的外部部分处的壳体部分(2)、以及至少部分地布置在芯体部分与壳体部分之间的扩散部分(4)。壳体部分(2)具有比芯体部分(3)的矫顽力大至少30 kA/m的矫顽力。在扩散部分(4)中，矫顽力不小于芯体部分(3)的矫顽力且不大于壳体部分(2)的矫顽力，并且矫顽力的值从芯体部分(3)朝壳体部分(2)逐渐增大。芯体部分(3)的厚度不小于1 mm，并且壳体部分(2)和扩散部分(4)的总厚度至少为5 mm。

Uses of sintered magnets, motors and sintered magnets for motors and manufacturing methods of sintered magnets

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结磁体、电机、烧结磁体的用于电机的用途和烧结磁体的制造方法
本公开的实施例涉及一种烧结磁体、一种电机、一种烧结磁体的用于电机的用途，以及一种烧结磁体的制造方法。
技术介绍
用于应用在电机(诸如高扭矩电动机和风力发电机)中的磁性材料需要满足许多要求，诸如承受范围为从20℃到300℃或甚至高于300℃的操作温度，表现出高矫顽力和高剩磁。然而，这样的操作温度大大地削弱了磁性材料的性质，且甚至可造成去磁。例如，磁性材料的抗去磁性(矫顽力)随温度升高而降低。针对该问题的一种可能的方法是选择甚至在受到范围为从20℃到300℃的温度时也维持高矫顽力和高剩磁的磁性材料。这样的材料的典型示例是基于稀土的磁体。由于稀土元素的开采过程费力且耗时，故在磁体中使用这些元素会大大增加磁体的总成本。降低适合于应用在电机中的磁体的总成本的一种方法是优化其设计。例如，在国际专利申请WO2016/023961A1中，描述了一种具有呈不同磁性质的区域的磁体。所描述的磁体具有：具有高矫顽力值的区域和具有较低矫顽力值的区域，而具有高矫顽力值的区域选择性地布置在磁体的其中需要增强的磁特性的那些区域中。由于只有具有高矫顽力值的区域才需要包含稀土元素，故可减少昂贵的稀土元素的总量。根据WO2016/023961A1，可通过使用选择性激光熔融或放电等离子体烧结构建磁性层来生产这样设计的磁体。然而，这些方法为耗时的和/或成本低效益高的，并且对设计可能性施加了若干限制。因此，这些方法目前尚未在工业上得到实施。因此，期望形成一种磁体，其适合于应用在电机中，承受范围为从20℃到300℃或甚至高于300℃的操作温度，表现出高矫顽力和高剩磁，并且与此同时，其所具有的昂贵磁性材料的量减少。
技术实现思路
鉴于上文，根据本文中公开的实施例，提供了一种烧结磁体、一种电机、一种烧结磁体的用于电机的用途、以及一种烧结磁体的制造方法。根据本公开的第一方面，提供了一种烧结磁体，其特别是用于电机。烧结磁体包括芯体部分、布置在烧结磁体的外部部分处的壳体部分、以及至少部分地布置在芯体部分与壳体部分之间的扩散部分，其中壳体部分具有比芯体部分的矫顽力大至少30kA/m的矫顽力，其中，在扩散部分中，矫顽力不小于芯体部分的矫顽力且不大于壳体部分的矫顽力，并且矫顽力的值从芯体部分朝壳体部分逐渐增大，并且其中芯体部分的厚度不小于1mm，并且壳体部分和扩散部分的总厚度至少为5mm。根据本公开的第二方面，提供了一种电机。电机包括至少一个根据上文描述的本公开的第一方面的烧结磁体。根据本公开的第三方面，提供了一种根据上文描述的本公开的第一方面的烧结磁体的用于电机的用途。根据第四方面，提供了一种烧结磁体的制造方法。该方法包括：通过使第一磁粉和第二磁粉磁性对准且可选地压缩第一磁粉和第二磁粉，使得第二磁粉设在第一磁粉的至少部分上，来形成坯体；在烧结炉中烧结坯体，且可选地使烧结坯体退火，以形成具有芯体部分、壳体部分和至少部分地定位在芯体部分与壳体部分之间的扩散部分的烧结磁体，其中壳体部分具有比芯体部分的矫顽力大至少30kA/m的矫顽力，其中，在扩散部分中，矫顽力不小于芯体部分的矫顽力且不大于壳体部分的矫顽力，并且矫顽力的值从芯体部分朝壳体部分逐渐增大，并且其中芯体部分的厚度不小于1mm，并且壳体部分和扩散部分的总厚度至少为5mm。根据从属权利要求和描述，本公开的其它方面、优点和特征是显而易见的。附图说明因此，通过参考实施例可得到可详细理解本公开的上文叙述的特征所用的方式、上文简要概述的本公开的更具体的描述。附图涉及本公开的实施例，并且在下文中被描述。在附图中描绘典型的实施例，并且在接下来的描述中详述这些实施例。图1a以3D视图、正视图、侧视图和俯视图显示了根据本文中描述的实施例的烧结磁体的示意性图示；图1b以3D视图、正视图、侧视图和俯视图显示了根据本文中描述的实施例的另一烧结磁体的示意性图示；图1c以3D视图、正视图、侧视图和俯视图显示了根据本文中描述的实施例的又一烧结磁体的示意性图示；图2显示了根据本文中描述的实施例的烧结磁体的预成形件的示意性图示；图3显示了根据本文中描述的实施例的烧结磁体的矫顽力分布的示意性图示；以及图4显示了根据本文中描述的实施例的电机的转子的示意性图示。具体实施方式现在将详细地参考各种实施例，其一个或多个示例在各图中被示出。各示例均作为阐释而被提供，而并非意在作为限制。例如，作为一个实施例的部分而示出或描述的特征可在任何其它实施例上使用或与其结合来使用，以产生又一个实施例。本公开旨在包括这样的修改和变型。在描述单独的实施例之前，首先描述本专利技术的一些一般性定义和方面，其可各自与任何其它方面或实施例组合。如本文中使用的电机包括转换、产生或消耗电能的机器。例如，用语电机包括机电能量转换器，诸如变压器、电动机、发电机或电磁促动器。此外，如本文中使用的电机可以以旋转机器或线性机器的形式出现。如本文中使用的电机可包括转子和定子。如本文中使用的电机优选地具有布置在转子处或转子中的磁体。磁体优选地布置在转子处或转子中，使得多个磁极沿径向、沿轴向或横向地从转子突出。如本文中使用的烧结磁体是指通过烧结过程生产的磁体。根据本公开的烧结过程是包括下者的过程：通过在不熔融起始材料(其为固体块材料，例如粉末材料)的情况下对其进行加热和/或按压来压实起始材料且使其成形。烧结过程可以是无压力的。这意味着压实步骤是可选的。因此，烧结磁体不同于铸造磁体、注射模制磁体或挤压磁体。如本文中使用的用语“矫顽力”是指在操作温度下的矫顽力，其中操作温度的范围是从20℃到300℃。根据本公开的烧结磁体包括芯体部分、布置在烧结磁体的外部部分处的壳体部分、以及布置在芯体部分与壳体部分之间的扩散部分。芯体部分形成烧结磁体的最里面的部分。芯体部分由扩散部分完全地或部分地覆盖。壳体部分形成烧结磁体的外部部分，且完全地或部分地覆盖扩散部分。芯体部分的未被扩散部分覆盖的区域可由壳体部分完全地或部分地覆盖。然而，可存在芯体部分的既未被扩散部分覆盖也未被壳体部分覆盖的区域。换句话说，扩散部分完全地或部分地包围芯体部分。壳体部分完全地或部分地包围扩散部分和/或芯体部分。芯体部分和壳体部分可具有相同或不同的几何形状。优选地，芯体部分和/或壳体部分具有矩形或椭圆形横截面。更优选地，芯体部分和/或壳体部分具有以下形状：长方体(例如矩形长方体)、立方体、球体、棱锥体、圆环体、中空柱体、圆柱体或圆锥体。在本申请的上下文中，当描述芯体部分和/或壳体部分的形状时，用语“形状”可描述芯体部分和/或壳体部分的实心形式或中空形式，或者可仅描述芯体部分和/或壳体部分的外观。例如，芯体部分是实心形式，而壳体部分是中空形式，其部分地或完全地围绕芯体部分。在图1a、图1b和图1c中，显示了烧结磁体1、10、100(即烧结磁体主体)的可能设计的示例。如从这些图1a、图1b和图1c中可观察到的那样，芯体部分3具有矩形长方体形状(以长的双点划线显示)，且形成烧结磁体1、10、100的最里面的部分。壳体部分2(以直线/轮廓线显示)布置在烧结磁体1、10、100的外部部分处，且至少部分地包围扩散部分4。扩散部分4至少部分地包围芯体部分3。在所有三个实施例中，相同的或在功能上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种烧结磁体(1, 10, 100)，其特别是用于电机，所述烧结磁体包括芯体部分(3)、布置在所述烧结磁体的外部部分处的壳体部分(2)、以及至少部分地布置在所述芯体部分与所述壳体部分之间的扩散部分(4)，其中所述壳体部分(2)具有比所述芯体部分(3)的矫顽力大至少30 kA/m的矫顽力，其中，在所述扩散部分(4)中，矫顽力不小于所述芯体部分(3)的矫顽力且不大于所述壳体部分(2)的矫顽力，并且矫顽力的值从所述芯体部分(3)朝所述壳体部分(2)逐渐增大，并且其中所述芯体部分(3)的厚度不小于1 mm，并且所述壳体部分(2)和所述扩散部分(4)的总厚度至少为5 mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种烧结磁体(1,10,100)，其特别是用于电机，所述烧结磁体包括芯体部分(3)、布置在所述烧结磁体的外部部分处的壳体部分(2)、以及至少部分地布置在所述芯体部分与所述壳体部分之间的扩散部分(4)，其中所述壳体部分(2)具有比所述芯体部分(3)的矫顽力大至少30kA/m的矫顽力，其中，在所述扩散部分(4)中，矫顽力不小于所述芯体部分(3)的矫顽力且不大于所述壳体部分(2)的矫顽力，并且矫顽力的值从所述芯体部分(3)朝所述壳体部分(2)逐渐增大，并且其中所述芯体部分(3)的厚度不小于1mm，并且所述壳体部分(2)和所述扩散部分(4)的总厚度至少为5mm。2.根据权利要求1所述的烧结磁体，其特征在于，在整个所述扩散部分中，所述扩散部分具有至少5(kA/m)/mm的矫顽力梯度|∇Hc|。3.根据权利要求1或2所述的烧结磁体，其特征在于，所述烧结磁体的平均密度为4.0g/cm3至8.5g/cm3。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的烧结磁体，其特征在于，所述芯体部分的矫顽力至少为300kA/m且小于5000kA/m，并且所述壳体部分的矫顽力不大于5000kA/m。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的烧结磁体，其特征在于，所述芯体部分包括合金，所述合金包括选自组I的至少一种元素组合物a)至l)，且可选地包括选自组II的至少一种元素，组I：a)Al、Ni和Co；b)Sm和Co；c)Sm和Fe；d)Sm、Fe和N；e)Fe和N；f)Mn、Al和C；g)Mn和Bi；h)硬铁氧体；i)Fe、B和至少一种稀土元素；j)Fe、C和至少一种稀土元素；k)Nd、Fe和B；1)Nd、Fe、B和至少一种稀土元素；以及组II：Al、Co、Cu、Ga、Nb、Ti、Zr和至少一种轻稀土元素。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的烧结磁体，其特征在于，所述壳体部分包括合金，所述合金包括选自组I的至少一种元素组合物a)至l)，且可选地包括选自组II的至少一种元素，组I：a)Al、Ni和Co；b)Sm和Co；c)Sm和Fe；d)Sm、Fe和N；e)Fe和N；f)Mn、Al和C；g)Mn和Bi；h)硬铁氧体；i)Fe、B和至少一种稀土元素；j)Fe、C和至少一种稀土元素；k)Nd、Fe和B；1)Nd、Fe、B和至少一种稀土元素；以及组II：Al、Ce、Co、Cu、Ga、La、Nb、Pr、Ti和Zr，以及至少一种重稀土元素，所述至少一种重稀土元素优选地为Dy和Tb中的至少一种。7.根据权利要求5所述的烧结磁体，其特征在于，在所述芯体部分中，组II中的所述至少一种元素的总量为0.05-20.0质量%。8.根据权利要求6所述的烧结磁体，其特征在于，在所述壳体部分中，组II中的所述至少一种元素的总量为0.05-20.0质量%。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的烧结磁体，其特征在于，可通过以下方式来生产所述烧结磁体：通过使第一磁粉和第二磁粉磁性对准且可选地压缩所述第一磁粉和所述第二磁粉，使得所述第二磁粉设在所述第一磁粉的至少部分上，来形成坯体，在烧结炉中烧结所述坯体，且可选地使所烧结的坯体退火，以形成具有所述芯体部分、所述壳体部分和在所述芯体部分与所述壳体部分之间的所述扩散部分的所述烧结磁体，其中烧结时间为0.1至20小时，且烧结温度为400℃至1200℃，其中，可选地，在300℃至700℃的温度下执行所述退火达1至10小时的持续时间，其中，可选地，在具有133至1013Pa的压力的惰性气体下执行所述烧结，所述惰性气体优选地包括N2、Ar和He中的至少一种，以及其中，可选地，在烧结之前，在50MPa至500MPa的压力下执行对所述第一磁粉和所述第二磁粉的所述压缩，其中，优选地，压力是单轴压力、等静压力或单轴压力后接等静压力。10.一种电机，包括至少一个根据权利要求1至9中的任一项所述的烧结磁体。11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述电机包括磁促动器以及电动机、发电机、功率变压器、仪表变压器、线性运动装置和磁偏置电感器中的至少一者。12.一种根据权利要求1至11中的任一项所述的烧结磁体的用于电机的用途。13.根据权利要求12所述的烧结磁体的用途，其特征在于，所述电机包括磁促动器以及电...

【专利技术属性】
技术研发人员：E佩里戈，DD特雷梅林，J雅西莫维奇，N赞特，R西蒙，L赫尔曼，F格罗伊特，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH