生产永磁体的方法及永磁体和带有此类永磁体的电动机器的制造方法_2

文档序号:9602599阅读:来源:国知局
首先在步骤(c)中使该粘合剂组合物热分解,其中将该 粘合剂组合物的至少部分转化为对应的氧化物(二氧化硅以及这种/所述另外的氧化物)。 作为步骤(C)的结果,这些氧化物还作为低分子的化合物以粉末(所谓的"白炭黑")的形 式存在并且形成了用于该待产生的基质结构的前体。然后在步骤(d)中将这些氧化物烧结 成(抗磁的或顺磁的)基质材料,即然后这些氧化物形成紧凑的、连续的结构,在玻璃的情 况下该结构典型地是透明的。
[0023] 通过该基质,尤其在烧结期间避免了由于临近的磁性颗粒长到一起导致的不期望 的晶体生长。结果是,该成品磁体的这些磁性芯的直径大体上与所使用的粉末颗粒的直径 对应,所使用的粉末颗粒的直径例如为彡3μm,优选彡1μm,尤其为200至400nm。由此根 据本发明获得如下磁体,该磁体大体由多个单筹微粒或单筹晶体组成,并且由此具有较高 的矫顽场强和改善的耐热性。同时,很小的颗粒大小导致更稠密的晶体填装并由此导致更 高的机械强度(硬度)。
[0024] 除此之外,通过用粘合剂组合物来交联这些磁性颗粒提高了该磁性材料的耐腐蚀 性。同时,磁性颗粒的交联导致了颗粒表面的钝化。由此在该非常容易自燃的磁性材料接 触空气时消除了自燃的危险,该自燃的危险尤其存在于处理粉末时。与该很小的颗粒大小 相关的顺磁或抗磁的基质的介电绝缘作用还导致在烧结的磁体中产生的涡流电流的减少。 这又导致磁场强度提高并避免了该磁体的不期望的加热。
[0025] 除此之外,该方法的突出之处在于,在待使用的材料(磁性材料和基质材料)方面 的高的挠性。此外,与开头所述的GBDP方法相比,该方法能够更快且更成本有效地实施。
[0026] 在此在本发明的范围内,名称"用于二氧化硅的前体化合物"理解为如下化合 物,该化合物在进行热处理(步骤(c))的条件下形成二氧化硅或由二氧化硅组成。在 本发明的范围内,特别适合的用于二氧化硅的前体化合物包括硅氧烷、尤其通式为 R-[-0-Si(R)2-]-R的聚二烷基硅氧烷,其中R指烷基、尤其C1至C3烷基、优选甲基。在本 发明的范围内,也可以使用不同的硅氧烷的混合物、尤其还有链长或摩尔质量不同的聚二 烷基硅氧烷。在此例如可以使用相对长链的聚二烷基硅氧烷作为主要成分并且使用较短链 的和由此低粘性的硅氧烷(例如硅油)来调节该粘合剂组合物的流变特性。作为在本发明 的范围内另外的适合的用于二氧化硅的前体化合物要提及的是硅酸盐,尤其有机硅酸盐、 如四烷基正硅酸盐Si(0R1) 4,其中R1指烷基、尤其C1至C3烷基、优选乙基。温度升高时,硅 氧烷和所提及的硅酸盐在与二氧化碳断裂的情况下转化为二氧化硅。有利的是,使用至少 一种硅氧烷和至少一种硅酸盐的混合物作为用于二氧化硅的前体化合物。
[0027] 该粘合剂组合物还包括一种另外的、与二氧化硅不同的氧化物的至少一种前体化 合物。当前,概念"氧化物的前体化合物"理解为如下化合物,该化合物在进行热处理的条件 下在步骤(c)中形成或由一种此类的氧化物组成。该至少一种另外的氧化物具有组成凡0¥, 其中〇指氧气并且Μ指一种阳离子元素。Μ优选地选自下组:Al、B、P、Ge、Li、Na、K、Sr、Mg、 Ca、Ba、Ti、Zr、Cu、Pb、Zn、Be、Dy、Pr、Nd和Tb。下标X和y是彡1的整数并且从Μ的氧化 价得出。这些氧化物在对应的玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷中具有助熔剂的功能。作为该另外的 氧化物的前体化合物优选使用该元素Μ的有机化合物,尤其醇盐化合物M(OR2) ζ或烷基化合 物M(R2)ζ,其中R2指烷基、尤其Cl至C5烷基,并且ζ指彡1的整数并且对应于Μ的氧化价 得出。
[0028] 该粘合剂组合物的量值上和化学上的组成决定了之后在该方法中形成的玻璃基 质、陶瓷基质或玻璃陶瓷基质的组成。在此可以看到该方法的特别的优点。通过包围磁性 颗粒的基质的原位形成,可以极其灵活地选择该基质。
[0029] 除前面提及的成分外,该粘合剂组合物可以包括另外的添加剂。适合的添加剂包 括如交联剂,该交联剂使磁性颗粒与粘合剂组合物的交联变容易;和如下成分,这些成分改 善了该粘合剂组合物或由该粘合剂组合物和磁性颗粒组成的混合物的流变特性和可加工 性。这些添加剂优选为有机化合物,这些化合物在后续的工艺步骤中无残留地分解,以使这 些化合物在成品中基本上不再存在。
[0030] 该磁性的材料尤其是铁磁性的金属,优选铁磁性的金属合金。此外在本发明的范 围内,"磁性的材料"、"磁性材料"、"永磁性或长期磁性的材料"理解为铁磁性或亚铁磁性 的材料,该铁磁性或亚铁磁性材料在其磁化后持久地产生一个磁场并且吸引或排斥其他的 铁磁性或亚铁磁性的物体(根据磁极的取向)。在该方法中使用一种此类的材料作为粉末 材料并且在该工艺链之后在该成品磁体中形成磁芯。当前优选的是,使用SE-TM-B类型或 SE-TM类型的合金,其中SE是一种稀土元素,ΤΜ是铁族的一种过渡金属(铁Fe、钴Co、镍 Ni),并且B指硼。该第一类型的典型代表是Nd-Fe-B合金,而该第二类型的一个示例是由 Sm和Co形成的合金。此类合金的突出之处在于特别高的矫顽场强。
[0031] 在步骤(a)中使用的该磁性材料的粉末优选地具有至多3μπκ优选至多1μπι的 颗粒直径。该颗粒直径优选在0. 1至0. 6μm(100至600nm)的范围内并且特别优选在0. 2 至0.4μm(200至400nm)的范围内。在该范围内的颗粒大小基本上与磁筹的大小对应,以 便使所提及的直径与特别高的磁场强度同时存在。所使用的颗粒的直径在根据本发明的方 法中基本上得以保留并且因此也以所谓的单筹微粒的形式存在于该成品磁体中。
[0032] 根据本发明的方法的一个特别优选的构型,在步骤(b)中的成型通过注塑实现, 其中特别优选地使用粉末注塑(PIM,代表PowderInjectionMolding)的方法。优选地, 在该情况下直接在该注塑机的挤出机(尤其双螺杆挤出机)中进行由磁体粉末和粘合剂组 合物组成的混合物(当前也称为原料)的生产。在此例如在该注塑机的螺杆中生产一种均 匀的混合物,该注塑机可以提供一个适合的温度控制装置。该原料通过该注塑机的喷嘴喷 入成型模具中,该原料在该成型模具中凝固并由此成型。凝固之后,被称为生坯(或也叫坯 体)的部件从该模具中脱模。注塑特别适合用于复杂的部件几何形状,这些部件几何形状 例如具有多个凹切部(Hinterschneidung),这些凹切部能够以此方式简单地生产。
[0033] 在该方法的替代性的构型中,通过压制该混合物实现成型为生坯。该压制能够均 匀地(即在在所有空间方向上的均匀的压力加载情况下)或不均匀地/机械地在一个压制 模具中进行。优选在压制期间加热该压制模具。在不均匀压制的情况下,仅在一个或两个 空间方向上向该部件施加压力(例如通过一个或两个冲模)。与注塑相比,通过压制来固化 在技术上耗费更低,并且优选使用于具有简单的几何形状的部件。
[0034] 优选地,该混合物在用外部的磁场加载的情况下实现成型为生坯。以此方式确定 在该生坯中的磁性材料粉末的磁筹的结晶学取向,其方式为,使得这些晶体在该尚未固化 的混合物中对应于该磁场方向取向并在该取向上"冻结"(预磁化)。结果是,得到该磁体 的提高的矫顽场强。在通过注塑来固化的情况下,可以如在该注塑机的喷嘴的范围内产生 外部的磁场,例如借助于一个电磁线圈(例如参见DE690 33 178T2)。此外,可以用磁场 加载该注塑机的成型模具。在通过压制来固化的情况下,优选用该磁场加载该压制模具。
[0035] 替代或附加于该部件在其成型和固化为生坯期间的预磁化,该方法包括一个额外 的磁化步骤,该步骤接着步骤(d)中的烧结实施并且该步骤包括在外部的磁场中磁化该磁 性材料。在此,这些磁筹的磁性偶极与该磁场的取向对应地取向。
[0036] 优选在200°C至300°C的温度范围内实施热处理以分解该粘合剂组合物并释放不 同的氧化物。尤其通过热学的加热或通过用磁性交变场加载来提供该能量,该磁性交变场 导致该磁性材料的感应式加热。优选在一种中性气氛中实施该处理,例如在氩气、氮气或氦 气气氛中。
[0037] 该方法的烧结步骤(d)用于将从该粘合剂组合物释放的粉末状
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