CN1048350C - 具有绝缘性能的稀土永磁材料 - Google Patents

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本发明所涉及的是稀土永磁材料领域。特别适用于制备具有较高绝缘性的稀土永磁材料。该材料的组成是环氧树脂1-10%，聚乙烯醇缩丁醛为0-10%，硅烷偶联剂为0-8%，环氧聚酯漆为0.5-10%，其余为稀土永磁合金粉。该材料与现有技术相比较具有稀土永磁体在较高频的交变磁场环境中使用，磁体本身不发热，磁性能不损失，而且还具有很好的绝缘性。

Description

具有绝缘性能的稀土永磁材料
本发明所涉及的是稀土永磁材料领域。特别适用于制备具有较高绝缘性的绝缘稀土永磁材料。
目前在现有技术中，人们对永磁材料的使用一般均不考虑该材料的绝缘性能。但稀土永磁材料被使用在需要绝缘的环境中，其所采用的解决方法也仅是对永磁体表面镀层绝缘材料，例如日本专利公报特开平8-279407号中所介绍了一种多磁极电绝缘R-Fe-B永磁体。这种磁体的制备方法与传统生产方法相同，即将R-Fe-B合金铸锭破碎制粉，压制成型，烧结，热处理后获得稀土永磁体，然后采用真空蒸镀的方法，在每块磁体表面镀有2-10μm的聚酰亚氨的树脂薄膜层，该镀膜层具有电绝缘性。这类稀土永磁体只是在磁体的表面镀有很薄的绝缘材料，在较高频的交变磁场下使用，因磁体产生涡流自身发热而导致磁性能的严重损失。热量过高，镀膜层被破坏而使磁体丧失绝缘特性。所以这种绝缘磁体的使用具有很大的局限性。
众所周知，金属物体在交变的高频电场下会产生涡流而发热，金属永磁体也不例外，作为稀土永磁材料在较高频率交变的磁场中也将产生感应电动势。对于较大尺寸的金属物体，其电阻相对较小，此时由电动势所产生的感应电流将会很大。这种感应电流的流线呈闭合旋涡状，即涡流。涡流不像导线中的电流那样被输送出去，而只能是使物体本身发热，造成能量的损耗。因此大尺寸的稀土永磁体在较高频率交变的磁场下使用，同样会产生涡流和发热。由于稀土永磁材料的磁性能与温度有很强的依赖关系，即随的温度升高磁体本身的磁性能降低，因此稀土永磁体若产生的涡流过大，磁体则会剧烈的发热，导致磁体大幅度的退磁。要解决稀土永磁体在较高频率交变的磁场下使用而不发热，保证永磁体磁性能不受损失的解决办法，是将稀土永磁体本身制备成具有很好绝缘性的稀土永磁绝缘体。
本发明的目的是提出一种永磁体本身具有绝缘性质的和使用范围宽的绝缘稀土永磁材料。
本发明所提出的绝缘稀土永磁材料是由稀土永磁合金粉末与粘结剂、绝缘添加剂组合而成，其特征在于组成绝缘稀土永磁材料的成份为(重量％)：环氧树脂为1-10％；环氧聚酯漆(EIU)为0.5-10％；聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为0-10％；硅烷偶联剂(KH)为0-8％；其余为稀土永磁合金粉末。在本发明的绝缘稀土永磁材料中稀土永磁合金粉的粒度应分布在10-200μm之间。环氧树脂作为粘结剂。聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、硅烷偶联剂(KH)、环氧聚酯漆(EIV)均为市场所售，在本发明的材料中是作为绝缘添加剂。本发明的其它特征是：该稀土永磁合金粉末是钐钴系的永磁粉。或是钕铁硼系的永磁粉。在该绝缘稀土永磁材料的成份中，环氧树脂的加入量为2-6％。环氧聚酯漆的加入量为3-8％。聚乙烯醇缩丁酯的加入量为3-8％。硅烷偶联剂的加入量为3-6％。这样才能保证该材料具有良好的绝缘性。在本发明的绝缘稀土永磁材料中，稀土合金永磁粉末可以是钐钴系永磁粉末，例如，SmCo5、Sm2Co17等合金粉末，也可以是NdFeB系数永磁合金粉末。永磁合金粉末的粒度取决于永磁合金粉末的成份。所以稀土永磁合金粉末的粒度定为10-200μm。在本发明绝缘稀土永磁材料的成份中，环氧树脂主要是作为粘结剂使用，虽然PVB、KH和EIV也有一些粘合作用，但我们将这些材料(组份)是作为绝缘添加剂使用。在本发明材料的成份中，环氧树脂与PVB组合后再与稀土永磁合金粉末混合组成磁体时，不但起到粘结和一定的绝缘效果外，还可提高合成大块磁体时的密着性和磁块的抗冲击性。稀土永磁合金粉末的表面都属于亲水性材料，而上述的环氧树脂与PVB均属于亲油性物质，硅烷偶联剂KH组分的加入是起到偶联活化的作用，提高了稀土永磁合金粉末与粘结剂的粘结力，改善磁粉在环氧树脂中的分散性，使稀土永磁体具有良好的机械性能，同时仍具有绝缘效果。环氧聚酯漆EIU是本发明绝缘稀土永磁材料成份中主要的绝缘添加剂，它具有组份挥发物少，可使磁性粉末击穿场强度高，同时还具有一定的粘接效果，能使稀土永磁体整体绝缘性好。以上是对本发明绝缘稀土永磁材料成份的详细叙述，即每个单颗粒磁粉均包围有绝缘添加剂和粘结剂，压制成型方法将其压制成所需要的整体形状。其制备工艺是首先将稀土永磁粉末和环氧树脂粘结剂按要求配制好，再将设定量的一种，也可以两种或两种以上的绝缘添加剂一起放入溶器中充分浸润并混合均匀后进行干燥，最后按普通粘结磁体压制工艺压制成所需形状的稀土永磁绝缘磁体。
本发明绝缘稀土永磁材料与现有技术相比较，具有当该绝缘磁体被使用在较高频率的交变磁场环境中，磁体本身不会发热或发热极小，这样可以保证磁体的磁性能不受损失，该磁体也不存在因操作不当或表面破损而产生破坏绝缘现象，这些特点对绝缘永磁体的使用者和设计者是十分重要的，也是现有技术中镀绝缘层的磁体所不能得到的特性。
实施例
根据本发明所设计的绝缘稀土永磁材料的成份范围，我们做了两组不同稀土永磁粉末的对比试验，第一组为SmCo系永磁粉，(表中序号为1、2、3、4、5)第二组为Nd-Fe-B系永磁粉末，(表中序号为6、7、8)。试验过程是按实施例中的配比，先将粘结剂和绝缘添加剂，混合均匀后与SmCo系或(HDDR)Nd-Fe-B稀土永磁合金粉末一起放入溶器中充分搅拌，待浸润充分和溶剂完全挥发干燥后，再制成所需要的粉末。然后将混合均匀后SmCo系绝缘磁粉在磁场中取向模压成磁体部件。Nd-Fe-B系绝缘磁粉在无磁场下模压成磁体部件。最后将磁体部件在150℃，固化2小时。
对比试验在表中序号为(9，10)是将SmCO和Nd-Fe-B永磁合金粉末与4％的还氧树脂混合，再用上述实施例方法分别压制成相同的磁体部件进行对比。
实施例对比表说明：表1为绝缘稀土永磁材料与现有技术的成份对比。表2为本发明材料与现有技术的性能对比。在表中1、2、3、4、5、6、7、8为本发明绝缘稀土永磁材料，9、10为对比材料。
表1绝缘稀土永磁材料的成份配比
  材料序号         稀土永磁合金粉 环氧树脂Wt％ 聚乙烯醇缩丁酸Wt％ 硅烷偶联剂Wt％ 环氧聚脂漆Wt％
  合金   颗粒分布μm 成形状态 Wt％
 1  SmCO5  10-60 取向 82  5  5  0  8
 2  SmCO17  40-120 取向 91  3  0  3  3
 3  SmCO17  40-120 取向 84  4  3  4  5
 4  SmCO17  40-120 取向 70  5  9  6  10
 5  SmCO17  40-120 取向 65  9  10  6  10
 6  Nd-Fe-B(HDDR) 100-200 无取向 93  2  0  0  5
 7  Nd-Fe-B(HDDR) 100-200 无取向 88  4  3  0  5
 8  Nd-Fe-B(HDDR) 100-200 无取向 77  5  8  3  7
 9  SmCO5 40-120 取向 96  4  0  0  0
 10  Nd-Fe-B(HDDR) 100-200 无取向 96  4  0  0  0
表2绝缘稀土永磁材料的性能
    性能序号 Br(KG)       Hc(KOe)     (BH)max(MGOe)   体积电阻率Ω-Cm
 1  5.4  11.0  5.9  2×106
 2  7.1  15.0  11.0  2×103
 3  6.7  14.4  8.9  1×105
 4  5.7  14.0  6.5  1×107
 5  4.2  13.8  4.0  1×109
 6  5.5  12.0  6.5  1×104
 7  4.8  11.6  5.0  1×105
 8  4.2  11.4  4.0  1×107
 9  7.7  15.0  12.5  0.9
 10  6.3  12.0  8.5  1.4

Claims (7)

1、一种具有绝缘性的稀土永磁材料，以稀土永磁合金粉为基，并含有粘结剂和绝缘添加剂，其特征在于组成绝缘稀土永磁材料的成份为(重量％)环氧树脂为1-10％，环氧聚酯漆为0.5-10％，聚乙烯醇缩丁醛为0-10％，硅烷偶联剂为0-8％，其余为稀土永磁合金粉。
2、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于该稀土永磁合金粉是钐钴系的永磁粉。
3、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于该稀土永磁合金粉末是钕铁硼系的永磁粉。
4、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于环氧树脂的加入量为(重量％)2-6％。
5、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于环氧聚酯漆的加入量为(重量％)3-8％。
6、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于聚乙烯醇缩丁酯的加入量为(重量％)3-8％。
7、根据权利要求1所述具有绝缘性的稀土永磁材料，其特征在于硅烷偶联剂的加入量为(重量％)3-6％。
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