R-t-b系烧结磁铁以及电机的制作方法_4

文档序号:9693347阅读:来源:国知局
电机或音圈电机、电动车或混合动力轿车用电机、 汽车的电动动力转向装置用电机、工作机械的伺服电机、手机的振动器用电机、印刷机用电 机、发电机用电机等用途。
[0081] 〈电机〉
[0082] 接下来,对将本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁用于电机的优选的实施方式 进行说明。在此,针对将本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁适用于SPM电机的一个例子 进行说明。图3是简略地表示SPM电机的一个实施方式的构成的截面图。如图3所示,SPM电机 10在壳体11内具有圆柱状的转子12、圆筒状的定子13、旋转轴14。旋转轴14贯通转子12的横 截面的中心。
[0083] 转子12具有由铁材料等构成的圆柱状的转子铁芯(C〇re)15、以规定间隔被设置于 该转子铁芯15外周面的多个永久磁铁16、容纳永久磁铁16的多个磁铁插入槽17。本实施方 式所涉及的R-T-B系烧结磁铁被用于永久磁铁16。沿着转子12的圆周方向在各个磁铁插入 槽17内以N极和S极交替排列的方式设置多个该永久磁铁16。由此,沿着圆周方向相邻的永 久磁铁16沿着转子12的直径方向相互产生反方向的磁力线。
[0084] 定子13在其筒壁(周壁)的内部的周方向上具有沿着转子12的外周面以规定间隔 设置的多个定子铁芯18和节流阀19。该多个定子铁芯18以向着定子13的中心并且与转子12 相对的方式设置。另外,在各个节流阀19内卷绕安装有线圈20。永久磁铁16和定子铁芯18以 相互相对的方式设置。
[0085] 转子12与旋转轴14一起以能够旋转的方式被设置在定子13内的空间内。定子13通 过电磁作用给转子12赋予扭矩,从而转子12在圆周方向上进行旋转。
[0086] SPM电机10使用本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁作为永久磁铁16。永久磁铁 16因为具有尚的磁特性,并且难以尚温退磁,所以SPM电机10能够提尚电机的扭矩特性等电 机的性能,并且能够维持高输出功率,并且可靠性优异。
[0087]以下,基于具体的实施例来进一步具体地说明本发明,但是本发明并不限定于以 下的实施例。
[0088] 实施例 [0089](烧结体的制作)
[0090]用二合金法进行实施例1~3、比较例1、2中使用的烧结体的制作。首先,以能得到 具有表1和表2所示的磁铁组成I以及II的R-T-B系烧结磁铁的方式通过薄带连铸法(strip casting method)准备原料合金。作为原料合金,准备制作主要形成磁铁的主相的第1合金A 以及B以及主要形成晶界相的第2合金a和b共4种。另外,在表1和表2(后述的表3也相同)中, bal.表示将各合金的全部组成作为100质量%的情况下的余量,(T.RE)表示稀土类的合计 质量%。
[0095]接着,分别在室温下使氢对合金进行吸附之后,在Ar气氛下在600°C下进行1小时 的脱氢进行氢粉碎处理(粗粉碎)。
[0096]另外,在本实施方式中,在氧浓度小于50ppm的Ar气氛下进行从该氢粉碎处理至烧 结的各个工序(微粉碎以及成型)(以下的实施例和比较例中相同)。
[0097]接着,在氢粉碎后实行微粉碎之前,相对于各合金,在粗粉碎粉末中作为粉碎助剂 添加硬脂酸锌〇· 1质量%,使用诺塔混合机(Nautamixer)进行混合。之后,使用气流粉碎机 进行微粉碎,制成平均粒径为4. Ομπι程度的原料微粉末。
[0098]之后,使用诺塔混合机将第1合金的原料微粉末和第2合金的原料微粉末以95:5的 质量比例进行混合,并且调制了作为R-T-B系烧结磁铁的原料粉末的混合粉末。
[0099]将得到的混合粉末填充于配置于电磁铁中的金属模具内,在一边施加1200kA/m的 磁场一边在施加120MPa的压力的磁场中进行成型,并得到成型体。
[0100]之后,将得到的成型体在真空中在1060°c保持4小时进行烧结之后,进行急冷,从 而得到具有表1所示的磁铁组成I和磁铁组成II的烧结体(R-T-B系烧结磁铁)。之后,通过垂 直加工机进行加工,并做成10.1 mmX 10. lmmX4.2mm的长方体。做成R2T14B结晶颗粒的C轴的 取向方向成为4.2mm的厚度的方向的方式。
[0101](扩散材料粉末的制作)
[0102] 制作了用于通过晶界扩散法使用扩散材料粉末向烧结体内导入Co、Cu、Ga元素的 扩散材料。以成为表3所示的1~4的扩散材料组成的方式称量单质金属并用氩熔解炉重复3 次熔解?铸造从而制作了合金。将得到的合金用高频感应加热进行熔解,并将熔浆通过辊 急冷从而做成急冷薄带。将得到的急冷薄带进行粗粉碎,并在50ppm以下的氧浓度的Ar气氛 下和不锈钢制的粉碎媒介一起加入到密闭容器中,做成平均粒径为10~20μπι的粉末。另外, 将得到的扩散材料粉末在手套箱中回收,并以在空气中安全处理的方式进行慢氧化处理。 向这样得到的扩散材料粉末中添加粘结剂树脂,并将醇作为溶剂制作了扩散材料的涂料。 混合比率在将扩散材料粉末的质量作为100的情况下,作为粘结剂树脂的丁缩醛微粉末为 2,并将醇设为100。在Ar气氛中,将上述混合物加入到树脂制的圆筒形带盖容器中并关闭盖 子,置于球磨架台上并在120rpm下使之旋转24小时从而涂料化。
[0103] [表 3]
[0105] (比较例1)
[0106] 将磁铁组成II的烧结体加工品在900°C下进行18小时时效处理,接下来在540°C下 进行2小时(都在Ar气氛下)时效处理。将其作为比较例1。
[0107] (比较例2)
[0108] 在磁铁组成I的烧结体加工品(10· ImmX 10 · ImmX4· 2mm)上涂布表3的扩散材料4〇 均勾涂布于10.1 mmX 10.1mm的两个宽面上,合计两面为5.5wt%。在Ar气氛中进行900°C的 扩散热处理6小时,并用砂纸除去涂布面的扩散材料残渣。再次涂布同样量的扩散材料4同 样在Ar气氛中900°C下进行6小时的扩散热处理,同样除去涂布面的扩散材料残渣。进一步, 涂布等量的扩散材料4从而在900°C下进行6小时的扩散热处理。即,重复进行5.5wt %的扩 散材料4的涂布和Ar中900°C下6小时的热处理3次。接下来在Ar气氛中在540°C下进行2小时 时效处理。用砂纸除去涂布了扩散材料的面的扩散材料的残渣,并得到了R-T-B系烧结磁 铁。
[0109] (实施例1)
[0110] 在磁铁组成I的烧结体加工品(10.1 mmX 10.1 mmX4.2mm)上涂布表3的扩散材料3, 均匀涂布于10.1mm X 10.1mm的两个面上,合计涂布3.8wt %,在Ar气氛中进行900°C的扩散 热处理6h。热处理之后,用砂纸除去扩散材料涂布面的扩散材料残渣。接下来以两面合计为 4.5wt%涂布扩散材料2并同样在Ar气氛中900°C下进行6h的热处理。热处理之后,用砂纸擦 落涂布面的扩散材料残渣,并以两面合计为5.5wt%涂布扩散材料1并同样在Ar气氛中900 °C下进行6h的热处理。接下来在Ar气氛中在540°C下进行2小时的时效处理。用砂纸除去扩 散材料涂布面的扩散材料的残渣,并得到了 R-T-B系烧结磁铁。
[0111] (实施例2)
[0112] 在磁铁组成I的烧结体加工品(10.1mm X 10.1mm X 4.2mm)上涂布表3的扩散材料3, 均勾涂布于10.1 mmX 10.1mm的两个面上,合计两面为3.8wt%,在Ar气氛中进行800°C的扩 散热处理10小时。热处理之后,用砂纸除去扩散材料涂布面的残渣,接下来涂布4.5wt %的 扩散材料2,并同样在Ar气氛中800°C下进行10小时的热处理。热处理之后,用砂纸除去涂布 面的扩散材料残渣,涂布5.5wt %的扩散材料1而同样在Ar气氛中800°C下进行10小时的热 处理。接下来在Ar气氛中在540°C下进行2小时的时效处理。用砂纸除去扩散材料涂布面的 扩散材料的残渣,并得到了 R-T-B系烧结磁铁。
[0113] (实施例3)
[0114] 在磁铁组成I的烧结体加工品(10.1 mmX 10.1 mmX4.2mm)上涂布表3的扩散材料1, 均勾涂布于10.1 mmX 10.1mm的两个面上,合计两面为5.5wt%,在Ar气氛中进行900°C6h的 扩散热处理。热处理之后,用砂纸除去扩散材料涂布面的残渣,接下来涂布4.4wt %的扩散 材料2,并同样在Ar气氛中900°C下进行6h的热处理。热处理之后,用砂纸除去涂布面的扩散 材料残渣,涂布3.8wt%的扩散材料3而同样在Ar气氛中900°C下进行10h的热处理。接下来 在Ar气氛中在540°C下进行2小时的时效处理。用砂纸除去涂布了扩散材料涂布面的扩散材 料的残渣,并得到了 R-T-B系烧结磁铁。
[0115] 所得到的比较例、实施例中都重复进行扩散材料的涂布和热处理以及通过砂纸的 表面加工,因此为了确保面的平滑度、平行度,将比较例1、2、实施例1~3-起进行磨削加 工,并都做成10. X 10. X 4.0mm的长方体。
[0116] 通过荧光X射线以及ICP进行了组成分析,将结果示于表4中。确认了所有样品都成 为大致相同的组成,确认了 Co、Cu、Ga的增量,不过以涂布成分的原子比计占7成以上的Nd的 增加分量很少。认为其原因在于,烧结体内所含
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