DE102013100989A1

DE102013100989A1 - Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten

Info

Publication number: DE102013100989A1
Application number: DE102013100989A
Authority: DE
Inventors: Haruhiro Komura; Toshinori Suzuki; Noboru Menjo
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-08-01
Also published as: US20130192723A1; CN103227046A; JP2013157505A; CN103227046B

Abstract

Aufgabe ist es, ein Herstellungsverfahren für einen Verbundmagneten anzugeben, welcher eine gute Magnetisierungseigenschaft mit einem weiten Einstellungsbereich dieser Magnetisierungseigenschaft aufweist und dennoch einfach und preisgünstig ist. Ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten wird vorgeschlagen, welches einen Erwärmungsprozess umfasst, bei welchem in die Nähe des Verbundmagneten eine Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung angeordnet wird und der Verbundmagnet in eine Temperatur über dessen Curiepunkt gebracht wird, und einen Magnetisierungsprozess, bei welchem der Verbundmagnet, welcher eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als dessen Curiepunkt, auf eine Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt abgekühlt wird und währenddessen durch die Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung an den Verbundmagneten andauernd ein Magnetfeld angelegt wird, wobei sich durch die Verwendung eines Verbundmagneten aus der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor, bei welchem es sich bei den Elementen von zwei oder mehr Sorten der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt, die Läuterungskosten verringern und man ein einfaches und preisgünstiges Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten erhält.

Description

[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten, welcher mehrpolig magnetisiert ist.
[Technischer Hintergrund der Erfindung]
Um der starken Miniaturisierung von elektronischen Geräten in den letzten Jahren entgegenzukommen, geht es auch mit der Miniaturisierung beziehungsweise der Verkleinerung des Durchmessers der in diesen Geräten verwendeten Schrittmotoren und dergleichen voran. Infolgedessen wird auch die Verkleinerung des Durchmessers der im Rotor verwendeten Permanentmagnete gefordert, wodurch sich der Magnetisierungsabstand (die Entfernung zwischen den magnetisierten Polen) verringert und eine mehrpolige Magnetisierung schwierig wird.
Als Verfahren für eine mehrpolige Magnetisierung ist die Impulsmagnetisierung bekannt. Bei einer Impulsmagnetisierung wird beim Magnetisieren eines ringförmigen Permanentmagneten ein großer Impulsstrom durch den Draht einer Magnetisierungseinrichtung geleitet, wobei jedoch das Problem bestand, dass infolge der Verkleinerung des Durchmessers der ringförmigen Permanentmagnete bei einem herkömmlichen Magnetisierungswerkzeug der Durchmesser des Drahts der Magnetisierungseinrichtung dünn wurde und somit kein Impulsstrom für eine ausreichende Magnetisierung des Magneten fließen konnte. Für die Verbesserung dieses Problems ist eine Technik bekannt, bei welcher der zu magnetisierende Gegenstand auf eine hohe Temperatur gebracht wird, die geringer ist als der Curiepunkt des zu magnetisierenden Gegenstands, um somit eine Magnetisierung in einem Zustand durchzuführen, bei welchem das gesättigte Magnetfeld reduziert ist (siehe z. B. Patentdokument 1 und Patentdokument 2).
Ferner ist ein Verfahren zur Magnetisierung eines Permanentmagneten bekannt, bei welchem der zu magnetisierende Gegenstand von einer Temperatur über dessen Curiepunkt in eine Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt abgekühlt wird und während dessen an den Permanentmagneten andauernd ein Magnetfeld angelegt wird (siehe z. B. Patentdokument 3).
[Übersicht der Erfindung]
[Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe]
Mit den in Patentdokument 1, Patentschrift JP2940048B2 und Patentdokument 2, Offenlegungsschrift JP6140248A beschriebenen Magnetisierungsverfahren ist es jedoch unmöglich, eine ausreichende Magnetisierungseigenschaft zu erzielen. Ferner ist die Möglichkeit eines Isolationsdurchschlags nicht vermeidbar, da eine Bestromung des Magnetdrahts der Magnetisierungsspule trotzdem stattfindet. Außerdem werden die Bestandteile des Magnetisierungswerkzeugs, vor allen Dingen das Gussharz, dadurch, dass sie einer hohen Temperatur ausgesetzt werden, schlechter, wodurch sich die Lebensdauer des Magnetisierungswerkzeugs verkürzt.
Gemäß des in dem Patentdokument 3, Offenlegungsschrift JP2006203173A beschriebenen Magnetisierungsverfahrens erhält man bei einem Verbundmagnet der Nd-Fe-B Gruppe (Nd = Neodym, Fe = Eisen, B = Bor) eine gute Magnetisierungseigenschaft, wobei jedoch der Einstellungsbereich der Magnetisierungseigenschaft wegen der Abhängigkeit von der physikalischen Eigenschaft des Magnetpulvers allgemein verengt wird und es deswegen schwierig ist, die gewünschte Magnetisierungseigenschaft zu erhalten. Ferner besteht wegen der angestiegenen Preise von Seltenen Erden und dergleichen verstärkt der Wunsch, einen preisgünstigeren Verbundmagneten aus der Gruppe der Seltenen Erden zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung solcher Umstände gemacht worden und deren Ziel ist es, ein Herstellungsverfahren für einen Verbundmagneten anzugeben, welcher eine gute Magnetisierungseigenschaft mit einem weiten Einstellungsbereich dieser Magnetisierungseigenschaft aufweist und dennoch einfach und preisgünstig ist.
[Mittel zur Lösung der Aufgabe]
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst das Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung einen Erwärmungsprozess, bei welchem in der Nähe des Verbundmagneten eine Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung angeordnet wird und der Verbundmagnet in eine Temperatur über dessen Curiepunkt gebracht wird, sowie einen Magnetisierungsprozess, bei welchem der Verbundmagnet, welcher eine Temperatur erreicht hat, die größer ist als dessen Curiepunkt, auf eine Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt abgekühlt wird und währenddessen durch die Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung an den Verbundmagneten andauernd ein Magnetfeld angelegt wird, wobei ein Verbundmagnet der Gruppe der Seltenen Erden verwendet wird, bei welchem in dem im Verbundmagneten enthaltenem Magnetpulver zwei oder mehr Sorten von Elementen der Seltenen Erden enthalten sind.
Dadurch, dass zwei oder mehr Sorten von Elementen der Seltenen Erden enthalten sind, verringern sich die Läuterungskosten, und man erhält ein preisgünstiges Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten.
Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden mehr als 12 Atomprozent beträgt. Mit Atomprozent wird der Anteil der betreffenden Atome an der Gesamtzahl der Atome der Bezugsmenge bezeichnet.
Dadurch, dass die Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden mehr als 12 Atomprozent beträgt, erhält man ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit guter Magnetisierungseigenschaft, welcher eine hervorragende statische magnetische Eigenschaft, insbesondere des Quotienten aus Sättigungsremanenz und Sättigungsmagnetisierung, sowie der Koerzitivfeldstärke aufweist.
Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers mehr als 716 kA/m (9 kOe) beträgt.
Dadurch, dass die spezifische Koerzitivfeldstärke mehr als 716 kA/m (9 kOe) beträgt, erhält man ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit guter Magnetisierungseigenschaft, welches eine hervorragende Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme und eine sehr geringe anfängliche Entmagnetisierung aufweist.
Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten dadurch gekennzeichnet, dass als Elemente der Seltenen Erden Neodym (Nd) und Praseodym (Pr) enthalten sind.
Dadurch, dass Nd und Pr als Elemente der Seltenen Erden enthalten sind, kann auf den letzten Läuterungsprozess, d. h. das metallurgische Trennen der Elemente Neodym und Praseodym voneinander, eventuell verzichtet werden, wodurch Kosten reduziert werden und außerdem eine gute statische magnetische Eigenschaft erzielt werden kann. Daher erhält man ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit hoher Magnetisierungseigenschaft, bei welchem die Kosten reduziert sind. Weiterhin ist es durch die Nutzung der physikalischen Eigenschaft mit der geringfügig sinkenden Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme möglich, den Einstellungsbereich der Magnetisierungseigenschaft zu erweitern. Daher erhält man ein Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit weitem gewerblichem Anwendungsgebiet, welches bei einer hohen Magnetisierungseigenschaft einen weiten Einstellungsbereich der Eigenschaften aufweist und dennoch einfach und preisgünstig herstellbar ist.
Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Pr in Bezug auf die Gesamtmenge von Pr und Nd zwischen 5 Atomprozent und 50 Atomprozent beträgt.
Da Nd und Pr ähnliche magnetische Eigenschaften aufweisen, kann das Absinken der statischen magnetischen Eigenschaft möglichst klein gehalten werden. Wenn im Mischungsverhältnis von Nd und Pr der Anteil von Pr in Bezug auf die Gesamtmenge von Pr und Nd zwischen 5 Atomprozent und 50 Atomprozent beträgt, würde dies dem in der Natur vorhandenen Verhältnis nahe liegen. Damit wird das Läutern erleichtert, wodurch Kosten reduziert werden können. Der Grund dessen, dass mehr als 5 Atomprozent angegeben sind, besteht darin, dass mindestens dieser Wert notwendig ist, um einen sichtbaren Effekt zu erzielen. Der Grund dessen, dass 50 Atomprozent als Obergrenze angegeben sind, besteht darin, dass dieser Wert notwendig ist, um ein drastisches Sinken der magnetischen Eigenschaft zu verhindern.
Durch die Einmischung von Pr reduziert sich die Wärmebeständigkeit etwas, wobei dies jedoch als Mittel zur Einstellung der Eigenschaften genutzt werden kann.
Ferner kann dadurch, dass der Curiepunkt sinkt, auch die eingestellte Temperatur an der Magnetisierungsvorrichtung reduziert werden, wodurch die Vorrichtung weniger belastet wird und auch eine Magnetisierung eines großen zu magnetisierenden Gegenstands mit großer Wärmekapazität möglich ist. Daher können im gesamten Herstellungsprozess die Kosten effektiv reduziert werden und außerdem können relativ große Magnete magnetisiert werden.
Dadurch erhält man eine bessere Magnetisierungseigenschaft und ein einfaches und kostenreduziertes Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit weitem Einstellungsbereich.
Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet aus der Gruppe der eisenbasierten Seltenen Erden wenig oder kein Kobalt (Co) beinhaltet.
Dadurch, dass Co nicht enthalten ist, kann der Preis des Magnetmaterials verringert und der Curiepunkt erniedrigt werden, wodurch auch die Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme herabgesetzt werden kann. Somit erhält man einen kostenreduzierten Verbundmagnet mit hoher Magnetisierungseigenschaft, und dadurch, dass die Magnetisierung mit verhältnismäßig niedriger Erwärmungstemperatur erfolgen kann, wird die Vorrichtung weniger belastet und auch die Einstellung der Eigenschaft ist umso einfacher. Ferner ist auch die Magnetisierung eines Magneten mit hoher Wärmekapazität verhältnismäßig einfach. Daher erhält man eine bessere Magnetisierungseigenschaft und ein einfaches und preisgünstiges Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten mit einem weiten Einstellungsbereich.
[Effekt der Erfindung]
Durch die vorliegende Erfindung erhält man, durch das Nutzen des Absinkens der Curietemperatur und/oder der Wärmeentmagnetisierungseigenschaft, ein Herstellungsverfahren eines industriell anwendbaren Verbundmagneten (mit hoher Magnetisierungseigenschaft, verhältnismäßig großem Einstellungsbereich der Magnetisierungseigenschaft und preisgünstig).
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1(a) zeigt eine Draufsicht eines Magnetisierungswerkzeugs und eines Verbundmagneten gemäß der Ausführungsform, und (b) einen Querschnitt.
2 zeigt eine mehrpolige Magnetisierung an einen Verbundmagneten.
3 zeigt ein Beispiel eines Messergebnisses der Oberflächen-Flussdichte einer 10-poligen Magnetisierung.
4 zeigt Magnetisierungseigenschaften von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1.
5 zeigt Magnetisierungseigenschaften von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1.
6 zeigt Magnetisierungseigenschaften von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4.
7 zeigt eine Senkungsrate der Magnetisierungseigenschaften bei höherer Temperatur in Bezug auf eine Magnetisierungseigenschaft mit einer eingestellten Temperatur von 50 Grad als Ausgangswert.
8 zeigt Magnetisierungseigenschaften von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4.
9 zeigt Magnetisierungseigenschaften von Ausführungsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 5 und Vergleichsbeispiel 6.
[Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung]
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten anhand von Beispielen von Ausführungsformen näher beschrieben.
1 zeigt ein Magnetisierungswerkzeug 10 für das Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten gemäß der Ausführungsform sowie einen Verbundmagneten 14 als einen zu magnetisierenden Gegenstand; 1(a) stellt eine Draufsicht dar und 1(b) eine Querschnittsansicht. In der Ausführungsform wird ein ringförmiger Verbundmagnet 14 10-polig magnetisiert um einen mehrpolig magnetisierten Verbundmagneten 140 zu erhalten.
Bei dem Magnetisierungswerkzeug 10 ist es so, dass in einen nichtmagnetischen Block (zum Beispiel einem Block aus nicht rostenden Stahl) 12 ein Verbundmagnet 14 eingelegt wird, ein Aufnahmeloch 16 für den zu magnetisierenden und herausnehmbaren Gegenstand vorgesehen wird und als weiteres noch zehn Nuten 18 mit einem rechteckigen Querschnitt vorgesehen sind, die sich radial von der äußeren Fläche des Aufnahmelochs 16 für die zu magnetisierenden Gegenstände weg erstrecken. In den Nuten 18 sind jeweils stabförmige Permanentmagnete 20 zur Magnetisierung eingebaut, welche im Querschnitt rechteckig sind und als Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds zur Magnetisierung dienen, wobei deren Curiepunkt höher ist als der des Verbundmagneten 14.
Als Permanentmagnet 20 für die Magnetisierung kann zum Beispiel ein Sintermagnet der SmCo-Gruppe verwendet werden, dessen Curiepunkt bei etwa 850 Grad liegt.
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren von einem Verbundmagneten 14 zu einem mehrpolig magnetisierten Verbundmagneten 140 beschrieben.
Das Herstellungsverfahren des Verbundmagneten 140 umfasst einen Erwärmungsprozess, bei welchem in der Nähe des Verbundmagneten 14 ein Permanentmagnet 20 für die Magnetisierung angeordnet wird und der Verbundmagnet 14 in eine Temperatur über dessen Curiepunkt gebracht wird sowie einen Magnetisierungsprozess, bei welchem der Verbundmagnet, welcher eine Temperatur erreicht hat die größer ist als dessen Curiepunkt ist, auf eine Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt abgekühlt wird und währenddessen durch den Permanentmagneten 20 für die Magnetisierung an den Verbundmagneten 14 andauernd ein Magnetfeld angelegt wird.
Als Verbundmagnet 14 wird ein Verbundmagnet der Gruppe der Seltenen Erden verwendet, welcher zwei oder mehr Sorten von Elementen der Seltenen Erden enthält. Dadurch, dass er zwei oder mehr Sorten von Elementen der Seltenen Erden enthält, verringern sich die Läuterungskosten und es kann ein preisgünstiger Verbundmagnet aus der Gruppe der Seltenen Erden bereitgestellt werden.
In der Tabelle 1 sind die Magnetisierungseigenschaften von Seltenerd-Eisen-Bor Magneten (R₂Fe₁₄B) angegeben. Zum Beispiel wird in Bezug auf Nd₂Fe₁₄B, welches von den in der Tabelle 1 gezeigten chemischen Verbindungen die höchste gesättigte Magnetisierung aufweist, ein Verbundmagnet der Gruppe der eisenbasierten Seltenen Erden verwendet, bei welchem ein Teil von Nd durch Elemente, die eine der magnetischen Eigenschaft von Nd naheliegende magnetische Eigenschaft aufweisen, wie zum Beispiel Yttrium (Y), Cer (Ce) und Praseodym (Pr), ersetzt ist, wobei es sich bei der Ersetzung so verhält, dass das Absinken der magnetischen Eigenschaft im kleinen Bereich bleibt.
Hierbei ist es kostenmäßig vorteilhaft, eine Kombination zu wählen, die dem Zustand der Erzeugung möglichst nahe liegt, wobei es zudem vorteilhaft ist, dass Elemente mit guter Magnetisierungseigenschaft zusammengesetzt werden.

Da insbesondere Nd und Pr ähnliche magnetische Eigenschaften aufweisen, kann das Absinken der statischen magnetischen Eigenschaft möglichst klein gehalten werden. Der Anteil von Pr in Bezug auf die Gesamtmenge von Pr und Nd beträgt vorteilhaft zwischen 5 Atomprozent und 50 Atomprozent, noch vorteilhafter zwischen 10 Atomprozent und 35 Atomprozent, was dem Zustand des Vorkommens in der Natur nahe liegt, und somit eine Kostenreduzierung ermöglicht. [Tabelle 1]

Chemische Verbindung R₂Fe₁₄B	Gesättigte Magnetisierung Is (T)	Curiepunkt Tc (°C)	Anisotropiekonstante K (MJ/m³)	Anisotropiefeld HA (MA/m)	(BH)max Theoretischer Wert (Kj/m³)
Y₂Fe₁₄B	1.42	298	1.41	1.59	400
Ce₂Fe₁₄B	1.17	149	1.76	2.39	272
Pr₂Fe₁₄B	1.56	296	6.79	6.93	484
Nd₂Fe₁₄B	1.60	313	5.36	5.33	509
Sm₂Fe₁₄B	1.52	347	plane	-	460
Gd₂Fe₁₄B	0.893	386	1.12	2	158
Tb₂Fe₁₄B	0.703	347	7.73	17.51	98
Dy₂Fe₁₄B	0.712	325	5.34	11.94	100
Ho₂Fe₁₄B	0.807	300	3.03	5.97	129
Er₂Fe₁₄B	0.899	278	plane	-	160
Tm₂Fe₁₄B	0.925	276	plane	-	263
Lu₂Fe₁₄B	1.183	262	-	-	280

(Quelle: http://www.catnet.ne.jp/triceps/pub/sample/cs003.pdf)

Im Erwärmungsprozess wird der Verbundmagnet 14 in einem Zustand, bei welchem dieser über dessen Curiepunkt erwärmt ist, in das Aufnahmeloch 16 für den zu magnetisierenden Gegenstand eingelegt.
Im Magnetisierungsprozess wird ein Magnetfeld zur Magnetisierung mittels der Permanentmagneten 20 für die Magnetisierung angelegt. Anschließend wird der Verbundmagnet 14, so wie er im Magnetisierungswerkzeug 10 angeordnet ist, bis zu einer Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt gekühlt, und danach aus dem Magnetisierungswerkzeug 10 herausgenommen. Wenn zum Beispiel der Curiepunkt des Verbundmagneten 14 als Tc bezeichnet wird, ist es vorteilhaft, nachdem dieser auf eine Temperatur über (Tc + 30 Grad) erwärmt worden ist, im Magnetfeld zur Magnetisierung auf eine Temperatur bis unter (Tc – 50 Grad) zu kühlen.
Zum Erwärmen können beliebige Verfahren, wie zum Beispiel Widerstandsheizen, Hochfrequenzheizen, Heizen mit Laser, Heißgasflussheizen, Hochtemperaturflüssigkeitsheizen und dergleichen verwendet werden, wobei jedoch Einrichtungen wie Hochfrequenzheizen vorteilhaft sind, da diese nur eine kurze Zeit in Anspruch nehmen. Die Kühlung kann auf beliebige Weise neben natürlicher Kühlung auch durch Zwangskühlung wie zum Beispiel Wasserkühlung, Luftkühlung, Einblasen von Gas und dergleichen erfolgen. Falls in einer inerten Atmosphäre gearbeitet werden muss, ist Inertgas einzuleiten. Der Verbundmagnet 14 und der mehrpolig magnetisierte Verbundmagnet 140 sollten mit einem (nicht dargestellten) mobilen Gerät einfach und schnell in das am Magnetisierungswerkzeug 10 vorgesehene Aufnahmeloch 16 für den zu magnetisierenden Gegenstand einzulegen sein und wiederum einfach und schnell aus dem Aufnahmeloch 16 für den zu magnetisierenden Gegenstand herausnehmbar sein.
Durch den oben beschriebenen Prozess erscheinen auf der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Permanentmagneten, welcher der Verbundmagnet 14 ist, Magnetpole, die den Magnetisierungspolen entsprechen, wodurch man einen mehrpolig magnetisierten Verbundmagneten 140 erhält. 2 ist eine Draufsicht, die eine mehrpolige Magnetisierung eines ringförmigen Permanentmagneten, welcher ein mehrpolig magnetisierter Verbundmagnet 140 ist, darstellt. Das Bezugszeichen 22 stellt die Richtung des Magnetfelds zur Magnetisierung dar.
Eine Auswertung der Magnetisierungseigenschaft kann quantitativ vorgenommen werden, indem die Flussdichte an der Oberfläche mit einem Teslameter gemessen wird.
3 zeigt ein Messergebnis der Flussdichte an der äußeren umlaufenden Oberfläche des mehrpolig magnetisierten Verbundmagneten 140, wobei die Flussdichte an der Oberfläche Bo [mT] für einen Mittelpunktswinkel, ausgehend von einem beliebigen Punkt, gemessen ist.
Die Messung erfolgt, wie in 3 dargestellt, indem an der äußeren Oberfläche des Verbundmagneten 140 die Veränderung der Oberflächenflussdichte Bo [mT] für einen Mittelpunktswinkel, ausgehend von einem beliebigen Punkt, fortlaufend ermittelt wird. In den folgenden Ausführungsbeispielen ist der Durchschnittswert vom Scheitelwert (Absolutwert) Bo aller Pole als Magnetisierungseigenschaft angegeben.
Es folgt eine nähere Erklärung anhand von Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen.
Der in den folgenden Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Verbundmagnet 14 ist ein formgepresster Verbundmagnet mit einem Außendurchmesser von 2,6 mm, einem Innendurchmesser von 1,0 mm und einer Dicke von 3 mm, wobei Maße und Gewicht einheitlich sind. Es sind Magnetisierungseigenschaften angegeben, welche von einer 10-poligen Magnetisierung (Polteilung 0,8 mm) am Außenumfang, wie sie hier durchgeführt wurde, erhalten wurden. Das Magnetpulver besteht aus einem zerstoßenem gekühlten Band, wobei als Trägerharz Epoxidharz mit 2,5% Massenanteil in das Magnetpulver gemischt und damit die Formung vorgenommen wurde.
Zur Magnetisierung wird das Magnetisierungswerkzeug 10 verwendet, wobei eine Erwärmung von 3 Sekunden mit einer Erwärmungstemperatur von 380 Grad durchgeführt wird, anschließend eine Kühlung bis zur eingestellten Temperatur 6 Sekunden lang vorgenommen wird, und danach der bearbeitete Verbundmagnet 140 herausgenommen wird.
In den nachfolgend genannten Ausführungsbeispielen 1 und 2 sowie im Vergleichsbeispiel 1 beträgt die eingestellte Temperatur 50 Grad.
(Ausführungsbeispiel 1)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt und die Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden 12 Atomprozent beträgt.
(Ausführungsbeispiel 2)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt und die Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden 12,5 Atomprozent beträgt.
(Vergleichsbeispiel 1)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt, und die Gesamtmenge des Elements der Seltenen Erden 10,0 Atomprozent beträgt.
4 zeigt die Magnetisierungseigenschaft von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1.
In Hinsicht auf 4 hat sich herausgestellt, dass bei einer Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden von über 12 Atomprozent ein Effekt auftritt, bei welchem die anfängliche Entmagnetisierung unterdrückt wird, wodurch man einen Verbundmagneten 140 mit hoher Magnetisierungseigenschaft erhält.
Im nachfolgend angegebenen Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 wird die eingestellte Temperatur jeweils verändert.
(Ausführungsbeispiel 1)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt und die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers 716 kA/m (9 kOe) beträgt.
(Ausführungsbeispiel 2)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt und die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers 796 kA/m (10 kOe) beträgt.
(Vergleichsbeispiel 1)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei den Elementen der Seltenen Erden um Nd-Pr handelt und die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers 557 kA/m (7 kOe) beträgt.
5 zeigt die Magnetisierungseigenschaft von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1. Die Abszisse kennzeichnet die eingestellte Temperatur in Grad und die Ordinate die Magnetisierungseigenschaft (mT).
In Hinsicht auf 5 ist zu entnehmen, dass man durch die Verwendung von einem Magnetpulver mit einer spezifische Koerzitivfeldstärke über 716 kA/m (9 kOe) einen Verbundmagneten 140 mit hoher Magnetisierungseigenschaft erhält, welcher eine hervorragende Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme und eine sehr geringe anfängliche Entmagnetisierung aufweist.
(Vergleichsbeispiel 3)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei dem Element der Seltenen Erden um Nd handelt und die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers 716 kA/m (9 kOe) beträgt.
(Vergleichsbeispiel 4)
Es wird ein Verbundmagnet 14 der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor verwendet, bei welchem es sich bei dem Element der Seltenen Erden um Nd handelt und die spezifische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers 796 kA/m (10 kOe) beträgt.
6 zeigt die Magnetisierungseigenschaft von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4, wobei die eingestellte Temperatur jeweils 50 Grad beträgt. 7 zeigt eine Senkungsrate der Magnetisierungseigenschaften bei höherer Temperatur in Bezug auf eine Magnetisierungseigenschaft bei einer eingestellten Temperatur von 50 Grad, welche die Temperatur der Kühlung ist, bei welcher der Verbundmagnet herausgenommen wird, als Ausgangswert.
In Hinsicht auf 6 hat sich herausgestellt, dass man dadurch, dass Nd und Pr als Elemente der Seltenen Erden enthalten sind, einen Verbundmagneten 140 mit guter Magnetisierungseigenschaft erhält.
Aus 7 ist zu entnehmen, dass es durch die Nutzung der physikalischen Eigenschaft mit der geringfügig sinkenden Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme möglich ist, den Einstellungsbereich der Magnetisierungseigenschaft zu erweitern. Genauer gesagt hat sich herausgestellt, dass bei einer eingestellten Temperatur auf der Seite einer hohen Temperatur sich die Senkungsrate der Magnetisierungseigenschaften vergrößert.
8 zeigt die Magnetisierungseigenschaft von Ausführungsbeispiel 1, Ausführungsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4. Die Abszisse kennzeichnet die Temperatur der Erwärmung in Grad, und die Ordinate die Magnetisierungseigenschaft in Prozent. Die Magnetisierungseigenschaft in Prozent stellt das Verhältnis des jeweiligen Materials gegen den Maximalwert dar. Die eingestellte Temperatur ist auf 50 Grad gesetzt.
Aus 8 kann entnommen werden, dass wenn infolge der Senkung des Curiepunkts die Erwärmungstemperatur reduziert wird, das Absinken der Magnetisierungseigenschaft unterdrückt werden kann. Durch die Senkung des Curiepunkts kann die eingestellte Temperatur an der Magnetisierungsvorrichtung reduziert werden, wodurch die Vorrichtung weniger belastet wird und dies sich bei der Herstellung als günstig erweist. Ferner kann für die Erwärmung eine niedrigere Temperatur eingestellt werden, wodurch auch die Magnetisierung eines Magneten mit großer Wärmekapazität verhältnismäßig einfach durchgeführt werden kann.
(Vergleichsbeispiel 5)
Das Vergleichsbeispiel 5 besteht aus einem Verbundmagneten 14 gemäß des Vergleichsbeispiels 1, zu welchem Co von 2 Atomprozent beigefügt ist.
(Vergleichsbeispiel 6)
Das Vergleichsbeispiel 6 besteht aus einem Verbundmagneten 14 gemäß des Vergleichsbeispiels 1, zu welchem Co von 5 Atomprozent beigefügt ist.
Hierbei betrug die spezifische Koerzitivfeldstärke sowohl im Vergleichsbeispiel 5 als auch im Vergleichsbeispiel 6 716 kA/m (9 kOe).
9 zeigt die Magnetisierungseigenschaft von Ausführungsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 5 und Vergleichsbeispiel 6. Die Abszisse kennzeichnet die Temperatur der Erwärmung in Grad und die Ordinate die Magnetisierungseigenschaft in Prozent. Die Magnetisierungseigenschaft in Prozent stellt das Verhältnis des jeweiligen Materials gegen den Maximalwert dar. Die eingestellte Temperatur ist auf 50 Grad gesetzt.
Aus 9 kann entnommen werden, dass sich die Magnetisierungseigenschaft bei niedriger Erwärmungstemperatur sättigt je weiter der Inhalt von Co reduziert wird.
Das Hinzufügen von Co ist bei einem Magneten der Gruppe der Seltenen Erden erforderlich, um dessen Curiepunkt zu steigern und diesen in Bezug auf die Wärme zu stabilisieren, wobei dadurch, dass kein Co beigefügt ist, der Preis des Magnetmaterials reduziert und der Curiepunkt gesenkt werden kann und damit auch die Entmagnetisierungseigenschaft bei Wärme gesenkt wird. Somit erhält man einen Verbundmagneten der Gruppe Seltene Erden-Eisen-Bor mit hoher Magnetisierungseigenschaft preisgünstig, und dadurch, dass die Magnetisierungsbedingungen auf verhältnismäßig niedriger Erwärmungstemperatur beruhen, wird die Vorrichtung weniger belastet und die Einstellung der Eigenschaften vereinfacht. Ferner kann die Magnetisierung eines Magneten mit großer Wärmekapazität verhältnismäßig einfach durchgeführt werden.
Da ferner Co als Nebenprodukt von Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) produziert wird, kann es vorkommen, dass dessen Produktionsmenge je nach Preiszustand von Kupfer und Nickel beeinflusst wird, weshalb man nicht von einer beständigen Lieferung sprechen kann. Daher ist es vorteilhaft, wenn die gewünschte Eigenschaft, die gute Magnetisierungseigenschaft, ohne den Gebrauch von Co erzielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt.
Die obige Erklärung betrifft Beispiele, bei welchen der zu magnetisierende Gegenstand, ein ringförmiger Verbundmagnet, von der Außenseite magnetisiert wird, wobei die vorliegende Erfindung jedoch sowohl zur Magnetisierung von der Innenseite als auch von der Außenseite anwendbar ist. Durch diese Magnetisierungsverfahren erscheinen sowohl auf der inneren Umfangsfläche als auch der äußeren Umfangsfläche Magnetpole, die den Magnetisierungspolen entsprechen.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung ein Aufbau möglich, bei welchem die Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds zur Magnetisierung in axialer Richtung nur einstufig angeordnet wird, und außerdem ist auch eine Anordnung oben und unten, eine zweistufige Anordnung, möglich.
Eine Schrägmagnetisierung kann realisiert werden, indem zum Beispiel der Permanentmagnet für die Magnetisierung schräg angeordnet wird.
Ferner können Form, Größe und Sorte des Magnetpulvers des beispielhaft angegebenen Verbundmagneten, der Curiepunkt des Verbundmagneten, der Curiepunkt des Permanentmagneten für die Magnetisierung, auch so gewählt werden, wie es nicht in den Ausführungsformen angegeben ist.
Auch kann die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Änderungen ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Magnetisierungswerkzeug
12: Nichtmagnetischer Block
14: Verbundmagnet
16: Aufnahmeloch für den zu magnetisierenden Gegenstand
18: Nut
20: Permanentmagnet
22: Richtung des Magnetfelds zur Magnetisierung
140: Mehrpolig magnetisierter Verbundmagnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2940048 B2 [0005]
JP 6140248 A [0005]
JP 2006203173 A [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.catnet.ne.jp/triceps/pub/sample/cs003.pdf [0042]

Claims

Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten, welches einen Erwärmungsprozess umfasst, bei welchem in der Nähe des Verbundmagneten eine Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung angeordnet wird und der Verbundmagnet in eine Temperatur über dessen Curiepunkt gebracht wird, einen Magnetisierungsprozess, bei welchem der Verbundmagnet, welcher eine Temperatur erreicht hat, die größer als dessen Curiepunkt ist, auf eine Temperatur unterhalb dessen Curiepunkt abgekühlt wird und währenddessen durch die Einrichtung für die Anlegung eines Magnetfelds zur Magnetisierung an den Verbundmagneten andauernd ein Magnetfeld angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbundmagnet aus der Gruppe der eisenbasierten Seltenen Erden verwendet wird, bei welchem in dem im Verbundmagneten enthaltenen Magnetpulver zwei oder mehr Sorten von Elementen der Seltenen Erden enthalten sind.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Elemente der Seltenen Erden mehr als 12 Atomprozent des Verbundmagneten beträgt.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische magnetische Koerzitivfeldstärke des Magnetpulvers mehr als 716 kA/m (9 kOe) beträgt.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Elemente der Seltenen Erden Nd und Pr enthalten sind.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Pr in Bezug auf die Gesamtmenge von Pr und Nd zwischen 5 Atomprozent und 50 Atomprozent beträgt.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eisenbasierte Seltenerd-Magnet Co mit weniger als 2 Atomprozent der Gesamtmenge des Verbundmagneten beinhaltet.
Herstellungsverfahren eines Verbundmagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eisenbasierte Seltenerd-Magnet kein Co beinhaltet.