专利名称：层压的极性各向异性混合磁体的制备方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及一种层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，其比常规的各向异性注入磁体(injected magnet)具有更高的磁性，可以减少昂贵的磁体材料的使用。更具体而言，本发明涉及一种层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，其特征在于，将磁性低的便宜的永磁体粉末和磁性高的昂贵的永磁体粉末单独与热塑性树脂混合，此后，在通过使用具有不同外径的极性各向异性模具的磁场中，相继进行第一次和第二次注射模塑方法。在此情况下，对于通过注射模塑方法或压制成型方法制备环型各向异性粘接磁体，使用磁路设计技术，将永磁体材料层叠和杂交，由此可以经济地增加上述各向异性粘接磁体的磁性，并且上述各向异性粘接磁体在磁体表面上具有可控的磁通量密度(magnetic flux density)波以得到适宜于马达的性能和特性的、具有增强的温度性能的通量密度波。因此，有效地改善了本发明的层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，导致其实际应用中的生产率及可靠性的提高。
背景技术：
近年来，根据对于诸如马达，致动器或医疗器械的产品设计技术的开发，以及用于这种产品的构成部件和材料的小型化和高功能性，日益要求制备具有高磁性的永磁体。
具有高磁性的永磁体主要应用于高功率马达产品，例如VCRs，激光打印机，硬盘驱动器(HDD)，机器人，电动转向装置(electric power steering)，汽车燃料泵，洗衣机，冰箱，空调器等。同样，永磁体的高磁能导致各种可变马达设计技术及其广泛的应用。而且，可以减小成品的尺寸，由此降低其制造成本。此外，通过使用高效的马达，可以期望节能的成品。因此，对于永磁体的主要研究倾向于开发具有高能积的永磁材料，或即使使用相同的永磁材料，通过使磁路设计最佳化，以使永磁体的表面磁通密度最大。
尽管前一种研究对于永磁体的形成需要高的材料成本，后一种研究可以经济地进行，原因在于可以仅仅通过磁路设计技术增加磁性。
通常，将制备环型各向异性粘接磁体的常规方法分为注射模塑方法和压制成型方法。
对于注射模塑方法，于150-300℃，在空气或惰性气体中，将用于粘接磁体的永磁体粉末如铁氧体(ferrite)粉末，铝镍钴磁钢(alnico)粉末，Sm-Co粉末，HDDR(Hydrogen Disproportionation Desorption Recombination，氢歧化解吸重组)-处理过的Nd-Fe-B粉末，Sm-Fe-N粉末等与热塑性树脂(例如尼龙)混合，制备复合物，将其于150-300℃再加热以具有流动性，接着通过使用施加有磁场的具有预定空腔的模具而注射模塑。
对于压制成型方法，在室温至100℃，在空气或惰性气体中，将用于粘接磁体的永磁体粉末如铁氧体粉末，铝镍钴磁钢粉末，Sm-Co粉末，HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末，Sm-Fe-N粉末等与热固性树脂如环氧树脂混合，制备复合物，然后将其放置于具有预定空腔的模具中，然后施加磁场，由此将该复合物定向于磁场方向，并且压制。
在制备环形各向异性粘接磁体过程中，当将复合物填充入通过永磁体或电磁体施加有磁场的模具中时，复合物的磁体粉末被定向于磁场方向。同样，如图1a所示，磁体的磁化方向形成于从圆心朝向外面的径向(箭头方向)。这种磁体被称为径向磁体10，其在沿着径向磁体10的圆周，具有形成为锯齿状波形的表面磁通密度。
径向磁体10具有优异的磁性并且用于形成集成环形磁体，由此与通过装配C-型磁体部件得到的环形磁体相比，产生经济效益。但是，由于径向磁体10的表面磁通密度具有锯齿状波形，在马达中，磁体与电枢的硅钢片之间的磁力变得高，由此产生齿槽现象(cogging phenomenon)。
此外，图1b所示为仅在圆周外面分布的极性各向异性磁体20的磁场的定位方向。与通过使用相同的永磁体材料制备的相同孔数和大小的径向磁体相比，上述的极性各向异性磁体20的表面磁通密度高30-40％并且具有适宜于马达使用的正弦波形。但是，各向异性磁体20由于制造成本高因而是不利的，原因在于其要求使用用于形成直到磁体内部的磁路的额外磁体材料。
以提高环形各向异性粘接磁体的磁性(表面磁通密度)为目的，增大磁体粉末在复合物中的体积比，或者再使用稀土粉末，如Sm-Co粉末，HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末，Sm-Fe-N粉末等。但是，稀土粉末约10倍贵重于磁性低的铁氧体粉末。因此，在仅需要高特性的马达中，限制使用稀土粉末。
备选地，为了制造具有所需要磁性的环形磁体同时降低材料成本，通过复配方法以适宜的比率混合铁氧体粉末和稀土粉末，由此得到极性各向异性混合磁体30，如图2a所示。
这种极性各向异性混合磁体30，由以50∶50体积％混合的铁氧体与稀土粉末组成，具有与稀土粉末的体积比率成比例的表面磁通密度，因而它不能如愿地作用，由此降低了经济效益(图2b)。
同时，由使用具有高磁性的稀土粉末如HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末，Sm-Fe-N粉末等，得到具有高磁性的环形各向异性粘接磁体，但是，上面所述的各向异性粘接磁体的矫顽力随着温度的增加而以-0.4至-0.45％/℃和-0.4至-0.42％/℃的速度急剧地降低。因此，上面所述的各向异性粘接磁体与通过使用相对便宜的铁氧体粉末(矫顽力变化0.35-0.55％/℃)制备的粘接磁体相比，磁性的热可靠性更低，并且不能应用于在相对高温下采用的马达。
因而，环形各向异性粘接磁体的常规制备方法的效率有限，显著地降低了其实际应用中的生产率和可靠性。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于减轻用于制备应用于高功率马达和致动器用的环形各向异性粘接磁体的相关技术中注射模塑或压制成型的问题，并且提供一种层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，该层压的极性各向异性混合磁体比常规的各向异性注入磁体具有更高的磁性，可以减少昂贵的磁体材料的使用。
本发明的另一目的在于提供一种层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，所述的层压的极性各向异性混合磁体在磁体表面上具有可控的磁通量密度波，以得到适宜于马达的性能和特性的磁通密度波，并且具有增强的温度性能。
本发明的再一目的在于提供一种层压的极性各向异性混合磁体的制备方法，其特征在于提高制造效率，由此使其实际应用中的生产率和可靠性最大化。
为了达到本发明的上述目的，提供了一种制备作为环形各向异性粘接磁体的层压的极性各向异性混合磁体的方法，所述的层压的极性各向异性混合磁体得自于注射模塑方法或压制成型方法，并且具有使用磁路设计技术的永磁体的层叠的或杂化的结构，该方法包括将磁性低的便宜的永磁体粉末与热塑性树脂混合，制备磁性低的第一种复合球粒，和将磁性高的昂贵的永磁体粉末与热塑性树脂混合，制备磁性高的第二种复合球粒；通过使用极性各向异性和各向异性的模具，第一次注射第一种复合球粒以制备极性各向异性和各向异性的树脂磁体；并且将所述的极性各向异性和各向异性的树脂磁体放置入极性各向异性模具中，所述的极性各向异性模具的外径比所述的极性各向异性和各向异性的模具的外径大，接着，在磁场下，与第二种复合球粒一起第二次注射。
从下面结合附图的详述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它益处，这些附图中图1a所示为常规径向磁体的磁化方向图；图1b所示为常规极性各向异性磁体的磁化方向图；图2a所示为常规极性各向异性混合磁体的磁化方向图；图2b所示为图2a的极性各向异性混合磁体的表面磁通密度的曲线图；图3a所示为用于制备常规极性各向异性磁体的极性各向异性模具图；图3b所示为通过使用图3a的极性各向异性模具制备的极性各向异性磁体剖视图；图4a所示为根据本发明的第一实施方案，用于制备层压的极性各向异性磁体的极性各向异性模具的图；图4b所示为通过使用图4a的极性各向异性模具制备的层压的极性各向异性磁体的剖视图；
图5a所示为用于制备常规极性各向异性磁体的另一极性各向异性模具的图；图5b所示为通过使用图5a的极性各向异性模具制备的极性各向异性磁体的剖视图；图6a所示为根据本发明的第二实施方案，用于制备层压的极性各向异性混合磁体的极性各向异性模具的图；图6b所示为通过使用图6a的极性各向异性模具制备的层压的极性各向异性混合磁体的剖视图；图7a所示为本发明的层压的极性各向异性混合磁体的磁化方向图；图7b所示为图7a的层压的极性各向异性混合磁体的表面磁通密度的曲线图；图8a和8b分别为根据本发明的第三和第四实施方案，层压的极性各向异性混合磁体的磁化方向图；图9至13所示为本发明实施例2至6中制备的极性各向异性磁体的表面磁通密度的曲线图；和图14所示为本发明实施例7中制备的各向异性树脂磁体的矫顽力改变的曲线图。
具体实施例方式
以下，参考附图，将更详细的给出对制备层压极性混合磁体的详细描述。
本发明中，相关技术或结构(方法)的具体描述被认为是不必要的，因而被省略。
具体而言，附图主要围绕涉及本发明的内容进行举例说明，其中不包括本领域技术人员已知的部分。此外，在图中，本领域技术人员容易理解尺寸比的表示差别，因而省略对其的描述。
此外，应当理解的是，此处所用的术语可以根据生产商和制造商的意图或目的而改变，并且其定义以本发明的说明书为根据。
根据本发明，具有相对低磁性的第一种永磁体粉末与热塑性树脂混合，然后挤出，以制备具有低磁性的第一种复合球粒，并且具有相对高磁性的第二种永磁体粉末与热塑性树脂混合，然后挤出，以制备具有高磁性的第二种复合球粒。然后，通过使用具有多个磁极和多个空腔的极性各向异性和各向异性模具，将第一种复合球粒注射模塑，得到极性各向异性和各向异性的树脂磁体，然后将其导入至极性各向异性模具中，所述的极性各向异性模具比所述用于第一次注射模塑的极性各向异性和各向异性的模具的外径大，然后在磁场下，与第二种复合球粒一起第二次注射模塑。由此，可以得到具有多极性和多层的层压的极性各向异性混合磁体。
因而，层压的极性各向异性混合磁体包括在其里面部分的具有低磁性的极性各向异性和各向异性树脂磁体，和在其外面部分的具有高磁性的极性各向异性磁体。同样，第一种和第二种永磁体粉末，其分别构成上述混合磁体的里面部分和外面部分，具有彼此不同的温度性能。
具有低磁性的第一种永磁体粉末是由任何一种选自铁氧体基粉末(Ba-，Sr-和Pb-基粉末)及其混合物，铝镍钴磁钢粉末，Fe-Cr-Co粉末，SmCo粉末，Sm-Fe-N粉末和Nd-Fe-B粉末中的粉末组成的。
此外，第一种永磁体粉末可以组合使用选自上面所列的粉末中的两种至四种粉末。
另一方面，具有高磁性的第二种永磁体粉末含有任何一种选自SmCo粉末，Sm-Fe-N粉末，Nd-Fe-B粉末，铝镍钴磁钢粉末和Fe-Cr-Co粉末中的粉末。
此外，第二种永磁体粉末可以组合使用选自上面所列的粉末中的两种至四种粉末。
而且，在第二种永磁体粉末中，可以将选自上面所列的粉末中的任何一种或两种至四种粉末的组合另外与所述铁氧体粉末混合。
层压的极性各向异性混合磁体的磁极为2至100个，外径为5-500mmΦ，并且高度为5-500mm。
而且，层压的极性各向异性混合磁体包括两至四层，层压的各层的厚度比为1∶0.1-10。
根据本发明的第一个实施方案，通过使用高速混合器，将具有低磁性的第一种永磁体，如铁氧体(例如，Ba-，Sr-和Pb-基铁氧体)及其混合物，和铝镍钴磁钢粉末与用核酸稀释的胺偶联剂(例如，购自日本Unikar的A-1120)均匀混合，并且干燥，然后进行粉末表面处理。通过使用混合器，将偶联处理过的粉末与热塑性树脂(Nylon12；ZZ3000P，购自Degussa)和脂肪酸酰胺(购自Nippon Kasei Chemical)均匀混合，以提高流动性，然后通过双螺杆挤出机，在空气或惰性气体中，于150-300℃挤出，以制备第一种复合球粒。另一方面，以与上述相同的程序制备第二种复合球粒，不同之处在于，使用的是具有高磁性的第二种永磁体粉末，如Sm-Co粉末，HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末或Sm-Fe-N粉末。其后通过使用施加有磁场的外径为46mmΦ和内径为30mmΦ的8磁极各向异性模具(图3a)，在模制温度为70-110℃，注射温度为210-300℃和注射压力为800-1500kg/cm2的注射条件下，第一次注射模塑。由此，制备了极性各向异性铁氧体磁体(图3b)。
接着，将极性各向异性铁氧体磁体放置入外径为50mmΦ和内径为30mmΦ的极性各向异性模具(图4a)中，然后在与上述相同的注射条件下，与第二复合球粒一起第二次注射模塑，同时施加磁场，由此得到层压的极性各向异性混合磁体(图4b)。
对于本发明层压的极性各向异性混合磁体的制备，认为在磁场中将复合球粒注射模塑的方法是重要的，以便通过使定向于磁场方向的复合球粒的磁体粉末各向异性，而提高表面磁通密度。在本发明中，如图3a所示，用于形成对于使磁体粉末定向最大化所需要的磁场的永磁体3-1由购自日本Smitomo Metal Industries的39SH级Nd-基稀土烧结磁体(残留磁通密度12.8kg，矫顽力21kOe，最大磁能积39MGOe)示例。此外，非磁性隔离物3-2由钨铬钴合金钢(stellite steel)组成。上述永磁体和注射材料之间的气隙降低至1mmt，并且在永磁体的外部提供软磁性钢片3-3，以使磁力线平滑流动，得到高达6000G的内部设置的磁场增大。为了改善注射材料的流动性，不仅调节注射温度，而且调节闸门(gate)和流道(runner)的尺寸和形状。
而且，将杆状物3-4插入至注射材料中，以制备集成转子，由此不需要额外进行型芯组合方法(core assembling process)或粘接方法。控制在磁体中的H型凹槽的深度和内径，由此，通过利用最低的制造成本，制备了根据本发明第一实施方案的层压的极性各向异性混合磁体。
另一方面，转子应当具有适宜的重量，以使其得到更高的惯性。因此，根据本发明的第二个实施方案，在通过使用如图5a和6a所示的具有磁芯3-5的模具，在磁场中进行注射模塑方法时，可以得到中空环形层压的极性各向异性混合磁体，以便如图5b和6b所示将磁芯插入至转子中。
如图7a所说明的，在制备最大表面磁通密度为1700G的、外径为46mmΦ和内径为30mmΦ的极性各向异性铁氧体磁体7-2之后，以层叠的方法，第二次注射外径为50mmΦ和内径为46mmΦ的HDDR-处理过的Nd-Fe-B极性各向异性磁体7-1。由此可以制备外径为50mmΦ和内径为30mmΦ的层压的极性各向异性混合磁体，其具有提高至3100G的最大表面磁通密度。在此情况下，从图7b所示的表面磁通密度的曲线图中，证实了上述结果。
在本发明中，外径为50mmΦ和内径为30mmΦ的层压的极性各向异性混合磁体，和通过使用HDDR-处理过的Nd-Fe-B的外径为50mmΦ和内径为46mmΦ的极性各向异性磁体的表面磁通密度分别为3100G(图7b)和2180G(实施例4)。从中可以发现层压的极性各向异性混合磁体与极性各向异性磁体相比，其磁性高40％以上。
上述两种极性各向异性磁体包括相同重量的HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末。尽管，为了制备还含有铁氧体磁体的层压的极性各向异性混合磁体，尽管另外购买铁氧体粉末，但与Nd-Fe-B粉末的价格相比，其购买价格仅仅相当于约1/10。因此，上述极性各向异性磁体的总制备成本是相似的。
此外，使用HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末的外径为50mmΦ和内径为30mmΦ的极性各向异性磁体的表面磁通密度为4300G(实施例3)，其相当于比层压的极性各向异性混合磁体高35％的值。但是，上述极性各向异性磁体的制备成本是层压的极性各向异性混合磁体的制备成本的四倍，由此降低了经济效益。毕竟，可以断定，通过层叠两种或多种永磁体粉末制备的层压的极性各向异性混合磁体与使用一种永磁体粉末的极性各向异性磁体相比，可以产生经济效益，并且还提高磁性。
用于层压的极性各向异性混合磁体的铁氧体磁体和HDDR-处理过的Nd-Fe-B树脂磁体的残留磁通密度分别为2.71和7.89kG，并且其最大磁能积分别为1.85和12.97MGOe。常规地，在50∶50体积％的比例下将上述两种粉末混合在一起，以制备一种复合物，然后将其在磁场下注射，以制备混合磁体。另一方面，本发明中，分开使用上面所述的两种粉末，以制备两种复合物，然后将它们在磁场下进行第一次和第二次注射，以制备粉末体积比率为50∶50体积％的层压的极性各向异性混合磁体。得到的极性各向异性混合磁体的残留磁通密度为4.75kG，并且其最大磁能积为5.02MGOe，这类似于常规的混合磁体。
但是，根据Fleming的左手定则(left hand motor rule)，配备有磁体的马达的驱动力与电枢的长度乘以在电枢中流动的电流乘以磁体的表面磁通密度成比例地增加。因此，与具有不同磁性的两种粉末混合在一起的常规混合磁体相比，磁体的表层具有高磁性且磁体的里层具有低磁性的层压混合磁体可以进一步提高表面磁通密度约20％。
即，本发明层压的极性各向异性混合磁体可以具有使所使用的整个磁体的能量最大化的功能，因为具有更高磁性的磁体被安置在需要能量的混合磁体的外部，并且将具有低磁性的磁体安置在其里面部分。具体地，当构成混合磁体的外面和里面部分的粉末具有相同的组成时，可以制备最优选的混合磁体。
此外，当与通过使用相同的材料制备的具有相同大小和磁极数量的常规径向磁体比较时，表层具有高磁性且里层具有低磁性的层压混合磁体具有更高的表面磁通密度。典型地，由于径向磁体形成锯齿状的表面磁通密度波形，它可以产生齿槽现象，原因在于通过配备有上述径向磁体的马达的操作，电枢的硅钢片的磁力增大。同时，本发明的层压的极性各向异性混合磁体通过改变组成其表层和里层的永磁体粉末的种类，或通过控制具有高磁性的表层的厚度，可以形成种表面磁通密度。因此，马达设计变得容易并且马达效率可以提高。
根据本发明的第三和第四实施方案，其旨在使磁体达到更高的磁性或经济地制备磁体，改变层压的极性各向异性混合磁体的表层和里层的磁体形状，由此如图8a和8b所示，可以使磁路最佳化。
另一方面，显示高磁性的稀土磁体粉末，如HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末，或Sm-Fe-N粉末在室温下具有优异的磁性。但是，它们的磁性在高温下急剧地降低。
例如，对于使用HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末制备的磁体，作为决定磁体性能可靠性的矫顽力，温度每升高1度(1°)就降低约-0.45％。因此，上述磁体的磁力随着温度的升高而逐渐降低。
相反，使用铁氧体粉末的磁体的矫顽力随温度升高而增大0.35-0.55％/℃，因而显示热稳定性。
最后，因为稀土磁体的矫顽力随温度升高的降低由铁氧体磁体所补偿，所以层压的混合磁体的热性能得到了提高。
已经一般性地描述了本发明，通过参考仅为了举例说明而在此提供的确定的具体实施例，可以得到进一步的理解，除非另有说明，这些实施例不是限制性的。
实施例1通过使用高速混合器，根据下表1中所示的混合比例，将Sr-铁氧体粉末(OP-71，可以得自Nippon Bengara)，HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末(MFC-15，可以得自Aichi)和Sm-Fe-N粉末(可以得自SMM)中的每一种均匀地与用核酸稀释的胺偶合剂A-1120(可以得自日本Unikar)混合，各自表面处理过的粉末与作为热塑性树脂的Nylon 12(ZZ3000P，可以得自Degussa)和用于提高流动性的脂肪酸酰胺(可以得自Nippon Kasei Chemical)捏合，然后通过使用双螺杆挤出机，在空气或惰性气体中，于210-260℃挤出，以制备三种复合球粒。将相应的复合球粒导入至注射模塑机中，然后在模制温度为80℃，注射温度为220-270℃和注射压力为900-1500kg/cm2的注射条件下，在相对于施加有磁场并且外径为30mmΦ并且高度为5mmt的模具的高度方向挤出，以制备每种各向同性树脂磁体。
通过使用BH描图器，测定用30kOe的磁场磁化的各向异性树脂磁体的M-H曲线，同时向其施加20kOe的磁场。结果示于下面的表1中。
表1各向异性树脂磁体的磁性
*Nylon+添加剂实施例2基于上述粉末，通过使用高速混合器，将Sr-铁氧体粉末与0.5重量％作为用核酸稀释的胺偶合剂的A-1120混合，然后进行粉末表面处理。将偶合处理过的粉末，作为热塑性树脂的Nylon 12，和脂肪酸酰胺以重量比率为89.5∶10.3∶0.2重量％称重，然后通过使用混合器而均匀地混合。
接着，使用双螺杆挤出机，于240℃将混合物挤出，以制备复合球粒，然后将其导入至注射模塑机中，接着在模制温度为80℃，注射温度为260℃和注射压力为1000kg/cm2的注射条件下，在磁场中，通过使用外径为50mmΦ、内径为30mmΦ并且高度为33mmt的8磁极各向异性模具进行注射模塑，以制备极性各向异性磁体。
具体地，在磁场中进行注射复合球粒的方法，以通过使复合球粒的磁体粉末定向于磁场方向而各向异性，来提高表面磁通密度。如图3a所示，永磁体3-1，其用来形成使粉末定向最大化所需要的磁场，由购自日本Smitomo Metal Industries的39SH级Nd-基稀土烧结磁体(残留通量密度12.8kg，矫顽力21kOe，最大磁能积39MGOe)示例。此外，非磁性隔离物3-2由钨铬钴合金钢组成，并且上述永磁体和注射材料之间的气隙降低至1 mmt。此外，在永磁体的外部提供软磁性钢片(3-3)，以使其适宜于磁力线流，得到高达6000G的内部设置的磁场增大。注射材料的流动性的改善是控制注射温度以及闸门和流道的尺寸和形状的结果。
通过高斯计，在将极性各向异性磁体在以其外径方向旋转的同时，测定用20kOe的磁场磁化的极性各向异性磁体的表面磁通密度。结果示于下面的表2中。
表2
极性各向异性磁体的表面磁通密度的曲线图示于图9中。
实施例3将与实施例2相同的方法偶合处理过的93.3重量％的HDDR-处理过的Nd-Fe-B粉末与6.4重量％的Nylon 12和0.3重量％的脂肪酸酰胺均匀混合，然后使用双螺杆挤出机，于230℃挤出，制备复合球粒。然后，将复合球粒导入至注射模塑机中，在模制温度为80℃，注射温度为250℃和注射压力为900kg/cm2的注射条件下，在磁场中，通过使用外径为50mmΦ、内径为30mmΦ并且高度为33mmt的8磁极各向异性模具进行注射，以制备极性各向异性磁体。
同样，所使用的各向异性模具具有与实施例2中的相同结构(图4a)。
通过高斯计，在将极性各向异性磁体在其外径方向旋转的同时，测定用20kOe的磁场磁化的极性各向异性磁体的表面磁通密度。结果示于下面的表3中。
表3
极性各向异性磁体的表面磁通密度的曲线图示于图10中。
实施例4在磁场中，在与实施例3相同的注射条件下，通过使用外径为50mmΦ、内径为46mmΦ并且高度为33mmt的8磁极各向异性模具，将实施例3中制备的复合球粒进行注射，以制备极性各向异性磁体。
同样，所使用的各向异性模具具有与实施例2中相同的结构(图4a)。
使用高斯计，在将极性各向异性磁体在其外径方向旋转的同时，测定用20kOe的磁场磁化的极性各向异性磁体的表面磁通密度。结果示于下面的表4中。
表4
极性各向异性磁体的表面磁通密度的曲线图示于图11中。
实施例5将在体积比为50∶50体积％下称重的实施例2和3制备的复合球粒均匀混合，然后将其导入至注射模塑机中，接着在模制温度为80℃，注射温度为245℃和注射压力为960kg/cm2的注射条件下，在磁场中，通过使用外径为50mmΦ、内径为30mmΦ并且高度为33mmt的8磁极各向异性模具进行注射模塑，以制备极性各向异性混合磁体。
同样，所使用的各向异性模具具有与实施例2中的相同结构(图4a)。
使用高斯计，在将极性各向异性磁体在其外径方向旋转的同时，测定用20kOe的磁场磁化的极性各向异性磁体的表面磁通密度。结果示于下面的表5中。
表5
极性各向异性混合磁体的表面磁通密度的曲线图示于图12中。
实施例6在与实施例2相同的注射条件下，在磁场中，通过使用外径为46mmΦ、内径为30mmΦ并且高度为33mmt的8磁极各向异性模具，将实施例2中制备的复合球粒第一次注射，以制备极性各向异性铁氧体磁体。接着，将所述的铁氧体磁体装入至外径为50mmΦ、内径为30mmΦ并且高度为33mmt的极性各向异性模具中，并且在与实施例3中相同的注射条件下，与用实施例3中制备的复合球粒进行第二次注射，以制备层压的极性各向异性混合磁体。
通过高斯计，在将极性各向异性混合磁体在其外径方向旋转的同时，测定用20kOe的磁场磁化的极性各向异性混合磁体的表面磁通密度。结果示于下面的表6中。
表6
层压的极性各向异性混合磁体的表面磁通密度的曲线图示于图13中。
实施例7在与实施例2和3相同的注射条件下，在磁场中，在相对于外径为50mmΦ且高度为5mmt的模具的高度方向上，注射实施例2和3制备的复合球粒，以制备各向异性树脂磁体。
参考图14，所示为在对用30kOe磁化的各向异性树脂磁体施加20kOe的磁场时，通过使用BH描图器，矫顽力在室温至120℃范围内的变化。
在上面所述的图中，在竖轴上的β表示矫顽力根据温度变化的降低率(％/℃)。
在本发明中，层压的极性各向异性混合磁体应用于高功率马达产品，例如VCRs，激光打印机，硬盘驱动器(HDD)，机器人，电动转向装置，汽车燃料泵，洗衣机，冰箱，空调器等。同样，可以实现永磁体更高的磁性，因而，可以多样地改变马达设计技术，并且磁体的应用领域变得更宽。还有，可以得到小尺寸的成品，导致其生产成本的降低。
此外，通过使用具有高效率的马达，可以降低能量消耗。因此，可以进一步促进对具有高能积的永磁体材料的开发。而且，即使使用相同的永磁体材料，因为使磁路设计最佳化，可以使磁体的表面磁通密度最大化。
如上所述，本发明提供一种制备层压的极性各向异性混合磁体的方法，所述的混合磁体作为可以应用于高功率马达和致动器的环形各向异性粘接磁体，其特征在于，得到更高的磁性，并且减少昂贵磁性材料的使用，因此产生经济效益。此外，可以容易地控制磁体表面上的磁体的通量密度波，以适宜于马达的性能和特性，并且可以改善磁体的温度性能。因此，可以有效地进行磁体的整个制备方法，由此改善其实际应用中的生产率和可靠性。
尽管为了举例说明的目的，已经公开了本发明的优选实施方案，但对于本领域的技术人员应当理解的是各种改变，增加和替代是可能的，而没有离开本发明如后附权利要求所公开的范围和精神。
权利要求
1.一种制备层压的极性各向异性混合磁体的方法，该方法包括将具有低磁性的第一种永磁体粉末与热塑性树脂混合以制备具有低磁性的第一种复合球粒，和将具有高磁性的第二种永磁体粉末与热塑性树脂混合以制备具有高磁性的第二种复合球粒；通过使用具有多磁极和多空腔的极性各向异性和各向异性模具，第一次注射模塑第一种复合球粒以制备极性各向异性和各向异性树脂磁体；和将所述的极性各向异性和各向异性树脂磁体放入极性各向异性模具中，所述的极性各向异性模具的外径比用于第一次注射模塑的极性各向异性和各向异性模具的外径大，接着，在磁场下，与第二种复合球粒一起第二次注射模塑以制备具有多磁极和多层的层压的极性各向异性混合磁体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的层压的极性各向异性混合磁体包含在所述的层压的极性各向异性混合磁体里面部分的具有低磁性的极性各向异性和各向异性树脂磁体，和在其外面部分的具有高磁性的极性各向异性树脂磁体，前提条件是分别构成其里面部分和外面部分的第一种和第二种永磁体粉末具有彼此不同的温度性能。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的第一种永磁体粉末包含选自铁氧体(Ba，Sr和Pb)粉末及其混合物，铝镍钴磁钢粉末，Fe-Cr-Co粉末，SmCo粉末，Sm-Fe-N粉末和Nd-Fe-B粉末中的任何一种粉末。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述的第一种永磁体粉末包含选自上面所列粉末中的两种至四种粉末的组合。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的第二种永磁体粉末包含任何一种选自SmCo粉末，Sm-Fe-N粉末，Nd-Fe-B粉末，铝镍钴磁钢粉末和Fe-Cr-Co粉末中的粉末。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述的第二种永磁体粉末包含选自上面所列粉末中的两种至四种粉末的组合。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述的第二种永磁体粉末包含与铁氧体粉末混合的，选自上面所列粉末中的任何一种粉末或两种至四种粉末的组合。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述层压的极性各向异性混合磁体包含2至100个磁极，5-500mmΦ的外径和5-500mm的高度。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述层压的极性各向异性混合磁体包含两至四层，且层压的各层的厚度比为1∶0.1-10。
全文摘要
制备层压的极性各向异性混合磁体的方法，包括将磁性低的第一种永磁体粉末和磁性高的第二种永磁体粉末分别与热塑性树脂混合以分别制备第一种和第二种复合球粒，通过使用第一次注射模具，第一次注射模塑第一种复合球粒，制备极性各向异性和各向异性的树脂磁体，然后放置入外径大于第一种模具的第二次注射模具中，接着在磁场下与第二种复合球粒一起第二次注射模塑。本发明方法在显示压极性各向异性混合磁体更高的磁性和减少昂贵材料的使用由此产生经济效益方面有利。此外可容易地控制磁体表面上磁体的通量密度波，以适宜于马达的性能和特性，并且可改善磁体温度性能。因此可有效地进行磁体的整个制备方法，由此改善实际应用中的生产率和可靠性。
文档编号H01F41/02GK1581383SQ20041003743
公开日2005年2月16日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年8月13日
发明者金相冕, 金东奂 申请人:磁化电子株式会社