用光敏浆料近净成形制造磁体制造技术

提供了一种磁体和形成该磁体的方法。该方法包括形成包含磁粉材料和光聚合材料的浆料，以及由该浆料生成原始层。在最近固化层上形成另一层之前，通过电磁辐射固化每一层。这些层附接在一起。该方法还可以包括在固化该层的同时向每个原始层施加磁场，以使磁粉材料沿所需的方向取向。

【技术实现步骤摘要】
用光敏浆料近净成形制造磁体
本公开总体涉及永磁体以及形成各向同性或各向异性永磁体的方法，这些永磁体可以用于电动机、风车、电动自行车以及电气用具中。引言永磁体已经广泛用于各种装置中，包括用于混合动力和电动车辆的牵引电动机、风车、空调和其它机械化设备。这种永磁体可以是铁氧体、Nd-Fe-B、CmCo、CmFeN、Alnico等。对于Nd-Fe-B磁体，制造处理通常从初始制备开始，包括检查和称量用于所需材料组合物的初始原料。然后将材料真空感应熔化并速凝铸形成尺寸为几厘米的薄片(小于1mm)。随后进行氢破碎，其中所述薄片在约25℃至约300℃下吸收氢持续约5至约20小时，在约200℃至约400℃下脱氢持续约3至约25小时，然后进行锤磨和研磨和/或机械粉碎或氮研磨(如果需要)，以形成适于进一步粉末冶金加工的细粉。通常将该粉末筛分以进行尺寸分类，然后与其它合金粉末混合以得到最终所需的磁性材料组合物。在一种方法中，通过在模具中进行合适的压制操作，将磁粉与粘合剂混合以制备生坯部件(通常为立方体的形式)。该粉末可以在形成立方块或其它形状之前称重。然后将成形部件真空装袋并进行等静压制，之后将其烧结(例如，在真空中在约800℃至约1100℃下烧结约1至约30小时)并根据需要老化(例如，在真空中在约300℃至约700℃下老化约5至约20小时)。通常，总计约100kg至约800kg的一定数量的块以一批次同时进行烧结。然后，基于磁体的所需最终形状，从较大块切割磁体片并将其加工成最终形状。如果需要，再对磁体片进行表面处理。具有许多薄刀片的切割机用于从磁体块切割所需形状。许多材料在切割操作中损失，而且薄刀片需要维护。产生具有所需形状的磁体的切割和机械加工处理通常导致相对大量的材料损失，其中成品率通常为约55％至75％(即，材料损失率约25％至45％)。制造和机械加工操作中的高材料损失大大增加了成品稀土元素磁体的成本。在过去几年中，由于原料稀土金属价格急剧上升，该成本已经加剧。因此，存在与制造包含稀土材料的节省成本的磁体相关的显著问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种新颖的制造磁体的方法，包括通过将磁粉材料的一系列薄层打印成三维形状而将磁粉材料打印成磁体的所需最终形状，所述三维形状不需要将磁体机械加工成另一最终形状。因此，这节省了通常在磁体的切割和加工处理中损失的材料。为了使磁粉材料沿所需的方向取向，可以施加磁场。在磁场下生成磁粉材料层可以导致磁性材料基本上由于磁场而移动。本公开提供了包括磁粉材料和光敏树脂或光聚合物的浆料，其中所述材料的浆料形式保持粉末完整，并且然后其可以用电磁辐射，例如光源，固化以逐层硬化磁体的层。在可与本文公开的其它形式组合或分开的一种形式中，提供了一种形成磁体的方法。该方法包括形成包含磁粉材料和光聚合材料的浆料。然后该方法包括由浆料形成原始第一层并用电磁辐射固化该原始第一层以形成固化的第一层。在固化原始第一层之后，该方法包括由浆料形成与固化的第一层接触的原始第二层，以及用电磁辐射固化原始第二层以形成固化的第二层，其中固化的第二层附接到固化的第一层。可以提供附加特征，包括但不限于以下特征：在固化原始第一层的同时向原始第一层施加磁场；在固化原始第二层的同时向原始第二层施加磁场；其中施加磁场基本上使磁粉材料沿所需方向取向；在固化的第二层上逐层布置多个附加层；每个附加层由浆料形成；在布置每个附加层之间，用光固化最近布置的附加层以形成多个附接的固化层；浆料还包含有机基溶剂；电磁辐射为可见光；向可见光提供发光二极管(LED)；提供基部；提供保持浆料的平的浅槽，同时用锋利的刀将几微米至1毫米的浆料层均匀地施加在平的槽上；在固化原始第一层之前，朝向浆料降低基部并接触所述浆料以将原始第一层布置到基部上；在固化具有所需固化形状的原始第一层之后提起基部，所需的固化形状是由用于磁体的计算机辅助设计(CAD)输入形成的电磁辐射的图像；去除残留浆料，然后施加与第一层厚度大致相同的新浆料层；朝向浆料降低基部并接触浆料，以在固化原始第二层之前将原始第二层设置到固化的第一层上；固化原始第二层后提起基部；将具有所需的辐射形状的LED布置在该槽下方；槽具有半透明底部或透明底部；烧结固化的第一和第二层以及多个附接的固化层；使固化的第一和第二层以及多个附接的固化层经受热等静压(HIP)处理；提供粘度为至少2帕斯卡秒的浆料；提供0.5至4特斯拉范围内的磁场；其中形成浆料包含将磁性材料、光聚合材料和溶剂均匀地混合；提供包含至少一种稀土金属的磁粉材料；提供包含钕、铁和硼的磁粉材料；以及提供包含镝和铽中的至少一种的磁粉材料。在另一种形式中，本公开提供了包含多个层的磁体，所述多个层包含磁粉材料。每层包含固化的光敏树脂。磁体的附加特征可以包括但不限于：具有各向异性取向的磁体；磁体包含至少一种稀土金属；每层的厚度在10至1000微米的范围内；磁体包含钕、铁和硼；磁体包含镝和/或铽。此外，本公开提供了通过本文公开的方法的任何形式形成的磁体。当结合附图和所附权利要求书时，通过以下对本公开的许多方面的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。附图说明所提供的附图仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开或所附权利要求。图1A是根据本公开的原理的示例性磁体的平面图；图1B是根据本公开的原理的图1A的磁体的透视图；图1C是根据本公开的原理的沿图1B中的线1C-1C截取的图1A-1B的磁体的一部分的截面侧视图；图2是示出根据本公开的原理的形成磁体的方法的框图；图3A是根据本公开的原理的处于形成图1A-1C的磁体的方法中的初始步骤的用于形成图1A-1C的磁体的仪器的示意性截面图；图3B是根据本公开的原理的图3A的仪器的示意性平面图；图3C是根据本公开的原理的图3A-3B的仪器在图3A所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法的步骤处的示意性截面图；图3D是根据本公开的原理的图3A-3C的仪器在图3C所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法中的步骤的示意性截面图；图3E是根据本公开的原理的图3A-3D的仪器在图3D所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法中的步骤的示意性截面图；图3F是根据本公开的原理的图3A-3E的仪器在图3E所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法中的步骤的示意性截面图；图3G是根据本公开的原理的图3A-3F的仪器在图3F所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法中的步骤的示意性截面图；图3H是根据本公开的原理的图3A-3G的仪器在图3G所示的步骤之后处于形成图1A-1C的磁体的方法中的步骤的示意性截面图。具体实施方式本公开提供了一种永磁体和以减少材料损失的方式制造永磁体的方法。该方法极大地减少或消除了对后续机械加工操作的需要，并且允许磁性材料定向在所需的方向上而不引起磁粉材料的损失。现在参照图1A-1B，图中示出了永磁体并总体用10表示。在该变型中，永磁体10具有厚度为t的三维半环形形状；然而，永磁体10可以具有任何其它所需的形状，而不超出本公开的精神和范围。永磁体10可用于电动机等中，或用于任何其它所需的应用中。磁体10可以是具有铁基组合物的铁磁磁体，并且磁体10可以包含任何数量的稀土金属。例如，磁体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成磁体的方法，所述方法包含：形成包含磁粉材料和光聚合材料的浆料；由所述浆料形成原始第一层；用电磁辐射固化所述原始第一层，形成固化的第一层；在固化所述原始第一层之后，由与所述固化的第一层接触的所述浆料形成原始第二层；用电磁辐射固化所述原始第二层，形成固化的第二层，所述固化的第二层附接到所述固化的第一层。

【技术特征摘要】
2018.04.27 US 15/9647191.一种形成磁体的方法，所述方法包含：形成包含磁粉材料和光聚合材料的浆料；由所述浆料形成原始第一层；用电磁辐射固化所述原始第一层，形成固化的第一层；在固化所述原始第一层之后，由与所述固化的第一层接触的所述浆料形成原始第二层；用电磁辐射固化所述原始第二层，形成固化的第二层，所述固化的第二层附接到所述固化的第一层。2.根据权利要求1所述的方法，还包含在固化所述原始第一层的同时向所述原始第一层施加磁场，以及在固化所述原始第二层的同时向所述原始第二层施加磁场，以使所述磁粉材料基本上在所需的方向上定向。3.根据所述前述权利要求中任一项所述的方法，还包含在所述固化的第二层上逐层布置多个附加层，每个附加层由所述浆料形成，并且在布置每个附加层之间，用光固化最近布置的附加层以形成多个附接的固化层，其中所述电磁辐射是可见光。4.根据所述前述权利要求中任一项所述的方法，所述浆料还包含有机基溶剂。5.根据权利要求3所述的方法，还包含：向所述可见光提供发光二极管(LED)；提供基部；提供容纳所述浆料的槽；在固化所述原始第一层之前，朝向所述浆料降低所述基部以将所述原始...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·王，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US