DE102017200142A1 - Segmented permanent magnets - Google Patents
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- H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
Abstract
Ein segmentierter Magnet ist offenbart, der erste und zweite Schichten von permanentmagnetischem Material und eine dazwischen liegende Isolationsschicht umfasst. Die Isolationsschicht kann ein Seltenerdelement und eine Keramikmischung mit mindestens ersten und zweiten Keramikmaterialien umfassen. Die Keramikmaterialien können ein Halogen und ein Erdalkalimetall, ein Alkalimetall oder ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 oder +4 umfassen. Das Seltenerdelement kann bis zu 30 Gew-% der Isolationsschicht umfassen. Der segmentierte Magnet kann ausgebildet sein durch ein Aufbringen der Isolationsschicht auf eine erste gesinterte Permanentmagnetschicht, ein Stapeln einer zweiten gesinterten Permanentmagnetschicht in Kontakt mit der Isolationsschicht und beabstandet von der ersten gesinterten Permanentmagnetschicht und ein Erwärmen des ausgebildeten Magnetstapels. Der Schritt des Erwärmens kann ein Glühen des Magnetstapels bei einer Glühtemperatur innerhalb von 100 °C des Schmelzpunkts der Keramikmischung umfassen. A segmented magnet is disclosed comprising first and second layers of permanent magnetic material and an insulating layer therebetween. The insulating layer may include a rare earth element and a ceramic mixture having at least first and second ceramic materials. The ceramic materials may include a halogen and an alkaline earth metal, an alkali metal, or a metal having a +3 or +4 oxidation state. The rare earth element may comprise up to 30% by weight of the insulating layer. The segmented magnet may be formed by depositing the insulating layer on a first sintered permanent magnet layer, stacking a second sintered permanent magnet layer in contact with the insulating layer and spaced from the first sintered permanent magnet layer, and heating the formed magnetic stack. The step of heating may include annealing the magnetic stack at an annealing temperature within 100 ° C of the melting point of the ceramic mixture.
Description
Diese Erfindung betrifft segmentierte Magnete, beispielsweise Nd-Fe-B-Magnete.This invention relates to segmented magnets, for example Nd-Fe-B magnets.
Permanentmagnetmotoren werden häufig eingesetzt und können in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Aufgrund der hohen Leitfähigkeit von gesinterten Nd-Fe-B-Magneten sowie den Nutharmonischen können in den Magneten Wirbelstromverluste entstehen. Dies kann die Magnettemperatur erhöhen und die Leistung der Permanentmagnete beeinträchtigen, was zu einer entsprechenden Verringerung der Effizienz der Motoren führen kann. Bei dem Versuch, diese Probleme zu lösen und zu bewirken, dass die Magnete bei erhöhten Temperaturen funktionieren, können Magnete mit hoher Koerzitivfeldstärke in Motoren verwendet werden. Diese Magnete enthalten in der Regel teure schwere Seltenerdelemente (HRE - Heavy Rare Earth), wie z. B. Tb und Dy. Ein Verringern von Wirbelstromverlusten kann die Motoreffizienz verbessern und die Materialkosten können reduziert werden.Permanent magnet motors are widely used and can be used in electric vehicles. Due to the high conductivity of sintered Nd-Fe-B magnets as well as the Nutharmonischen eddy current losses can occur in the magnet. This can increase the magnet temperature and degrade the performance of the permanent magnets, which can result in a corresponding reduction in the efficiency of the motors. In an attempt to solve these problems and cause the magnets to operate at elevated temperatures, high coercivity magnets can be used in motors. These magnets usually contain expensive heavy rare earth elements (HRE), such as: Tb and Dy. Reducing eddy current losses can improve motor efficiency and reduce material costs.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein segmentierter Magnet bereitgestellt. Der Magnet kann eine erste Schicht von permanentmagnetischem Material; eine zweite Schicht von permanentmagnetischem Material; und eine Isolationsschicht, die die ersten und zweiten Schichten trennt und ein Seltenerdelement und eine Keramikmischung mit mindestens ersten und zweiten Keramikmaterialien umfasst, umfassen.In at least one embodiment, a segmented magnet is provided. The magnet may comprise a first layer of permanent magnetic material; a second layer of permanent magnetic material; and an insulating layer separating the first and second layers and comprising a rare earth element and a ceramic mixture having at least first and second ceramic materials.
Die Keramikmischung kann einen Schmelzpunkt aufweisen, der niedriger ist als ein Schmelzpunkt der ersten und zweiten Keramikmaterialien. In einer Ausführungsform umfasst das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel AH2, wobei A ein Erdalkalimetall und H ein Halogen ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel MH3, wobei M ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 und H ein Halogen ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel BH, wobei B ein Alkalimetall und H ein Halogen ist.The ceramic mixture may have a melting point lower than a melting point of the first and second ceramic materials. In one embodiment, the first or second ceramic material comprises a compound having a formula AH 2 wherein A is an alkaline earth metal and H is a halogen. In another embodiment, the first or second ceramic material comprises a compound having a formula MH 3 , wherein M is a metal having a +3 oxidation state and H is a halogen. In another embodiment, the first or second ceramic material comprises a compound having a formula BH, wherein B is an alkali metal and H is a halogen.
Die Keramikmischung kann einen Schmelzpunkt aufweisen, der kleiner oder gleich 1.000 °C ist. Das Seltenerdelement kann Teil einer Seltenerdlegierung oder einer Seltenerdverbindung sein. Die Seltenerdlegierung kann NdCu und/oder NdAl und/oder DyCu und/oder NdGa und/oder PrAl und/oder PrCu und/oder PrAg umfassen. In einer Ausführungsform kann das Seltenerdelement bis zu 20 Gew-% der Isolationsschicht umfassen. Das permanentmagnetische Material in den ersten und zweiten Schichten kann ein Nd-Fe-B-Magnet sein und das Seltenerdelement in der Isolationsschicht kann Nd sein.The ceramic mixture may have a melting point that is less than or equal to 1000 ° C. The rare earth element may be part of a rare earth alloy or a rare earth compound. The rare earth alloy may comprise NdCu and / or NdAl and / or DyCu and / or NdGa and / or PrAl and / or PrCu and / or PrAg. In an embodiment, the rare earth element may comprise up to 20% by weight of the insulating layer. The permanent magnetic material in the first and second layers may be an Nd-Fe-B magnet and the rare earth element in the insulating layer may be Nd.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Ausbilden eines segmentierten Magneten bereitgestellt. Das Verfahren kann ein Aufbringen einer Isolationsschicht auf eine erste gesinterte Permanentmagnetschicht, ein Stapeln einer zweiten gesinterten Permanentmagnetschicht in Kontakt mit der Isolationsschicht und beabstandet von der ersten gesinterten Permanentmagnetschicht zum Ausbilden eines Magnetstapels und ein Erwärmen des Magnetstapels umfassen. Die Isolationsschicht kann ein Seltenerdelement und eine Keramikmischung mit mindestens ersten und zweiten Keramikmaterialien umfassen.In at least one embodiment, a method of forming a segmented magnet is provided. The method may include applying an insulating layer to a first sintered permanent magnet layer, stacking a second sintered permanent magnet layer in contact with the insulating layer and spaced from the first sintered permanent magnet layer to form a magnetic stack, and heating the magnetic stack. The insulating layer may include a rare earth element and a ceramic mixture having at least first and second ceramic materials.
In einer Ausführungsform können die ersten und zweiten Keramikmaterialien aus einer Gruppe ausgewählt sein, die aus Folgendem besteht: einer Verbindung mit einer Formel AH2, wobei A ein Erdalkalimetall und H ein Halogen ist; einer Verbindung mit einer Formel MH3, wobei M ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 und H ein Halogen ist; und einer Verbindung mit einer Formel BH, wobei B ein Alkalimetall und H ein Halogen ist.In an embodiment, the first and second ceramic materials may be selected from the group consisting of: a compound having a formula AH 2 , wherein A is an alkaline earth metal and H is a halogen; a compound having a formula MH 3 , wherein M is a metal having a +3 oxidation state and H is a halogen; and a compound having a formula BH, wherein B is an alkali metal and H is a halogen.
Die Keramikmischung kann einen Schmelzpunkt aufweisen, der niedriger ist als ein Schmelzpunkt der ersten und zweiten Keramikmaterialien. Der Schritt des Erwärmens kann ein Glühen des Magnetstapels bei einer Glühtemperatur innerhalb von 100 °C des Schmelzpunkts der Keramikmischung umfassen. Das Verfahren kann ein Aufbringen von Druck auf den Magnetstapel während des Schritts des Erwärmens umfassen. Das Verfahren kann ein Segmentieren der ersten und zweiten gesinterten Permanentmagnetschichten von einem gesinterten Blockmagneten vor dem Schritt des Aufbringens umfassen. In einer Ausführungsform umfasst das Seltenerdelement bis zu 30 Gew-% der Isolationsschicht.The ceramic mixture may have a melting point lower than a melting point of the first and second ceramic materials. The step of heating may include annealing the magnetic stack at an annealing temperature within 100 ° C of the melting point of the ceramic mixture. The method may include applying pressure to the magnetic stack during the step of heating. The method may include segmenting the first and second sintered permanent magnet layers from a sintered block magnet prior to the applying step. In one embodiment, the rare earth element comprises up to 30% by weight of the insulating layer.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein segmentierter Magnet bereitgestellt. Der Magnet kann eine erste Schicht von permanentmagnetischem Material; eine zweite Schicht von permanentmagnetischem Material; und eine Isolationsschicht umfassen, die die ersten und zweiten Schichten trennt und Folgendes umfasst: ein Seltenerdelement und eine Keramikmischung mit mindestens zwei Keramikmaterialien in einem eutektischen System. Die Keramikmischung kann einen Schmelzpunkt aufweisen, der innerhalb von 100 °C einer Temperatur des eutektischen Punkts des eutektischen Systems liegt. Das eutektische System kann ein binäres, ternäres oder quaternäres System sein.In at least one embodiment, a segmented magnet is provided. The magnet may comprise a first layer of permanent magnetic material; a second layer of permanent magnetic material; and an insulating layer separating the first and second layers and comprising: a rare earth element and a ceramic mixture having at least two ceramic materials in a eutectic system. The ceramic mixture may have a melting point that is within 100 ° C of a eutectic point temperature of the eutectic system. The eutectic system can be a binary, ternary or quaternary system.
In einer Ausführungsform ist mindestens eines der mindestens zwei Keramikmaterialien aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: einer Verbindung mit einer Formel AH2, wobei A ein Erdalkalimetall und H ein Halogen ist; einer Verbindung mit einer Formel MH3, wobei M ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 und H ein Halogen ist; und einer Verbindung mit einer Formel BH, wobei B ein Alkalimetall und H ein Halogen ist.In one embodiment, at least one of the at least two ceramic materials is made a group selected from: a compound having a formula AH 2 , wherein A is an alkaline earth metal and H is a halogen; a compound having a formula MH 3 , wherein M is a metal having a +3 oxidation state and H is a halogen; and a compound having a formula BH, wherein B is an alkali metal and H is a halogen.
Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen offenbart.
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1 ist ein schematisches Beispiel eines Querschnitts eines gesinterten Magneten; -
2 ist eine Entmagnetisierungskurve eines gesinterten Nd-Fe-B-Magneten; -
3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden eines segmentierten Magneten gemäß einer Ausführungsform; und -
4 ist ein Beispiel eines binären Phasendiagramms umfassend eine eutektische Reaktion für eine Mischung aus CaF2 und AlF3.
-
1 Fig. 10 is a schematic example of a cross section of a sintered magnet; -
2 is a demagnetization curve of a sintered Nd-Fe-B magnet; -
3 FIG. 12 is a schematic illustration of a method of forming a segmented magnet according to an embodiment; FIG. and -
4 is an example of a binary phase diagram comprising a eutectic reaction for a mixture of CaF 2 and AlF 3 .
Wie erfordert, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.As required, detailed embodiments of the present invention are disclosed herein; however, it should be understood that the disclosed embodiments are merely exemplary of the invention, which may be embodied in various and alternative forms. The figures are not necessarily to scale; some features may be exaggerated or minimized to show details of particular components. The specific structural and functional details disclosed herein are therefore not to be interpreted as limiting, but merely as a representative basis for teaching one skilled in the art how to variously employ the present invention.
Ein Ansatz zum Verringern von Wirbelstromverlusten ist, den Magneten in kleinere und dünnere Stücke zu schneiden oder zu teilen, und diese segmentierten Magnete anschließend zu einem Magneten in der gewünschten Größe mithilfe von Harz oder Epoxid zu verkleben. Um die Wirbelstromverluste zu verringern, sollte die Dicke von jedem segmentierten Magnetstück so klein wie möglich sein. Dies kann jedoch zu einem neuen Problem einer Verschlechterung der Eigenschaften nahe der Oberfläche des Magneten führen. Bei gesinterten Nd-Fe-B-Magneten ist bekannt, dass die Nd-reiche Phase für die Koerzitivfeldstärke des Magneten wichtig ist. Ein beispielhafter Querschnitt eines Magneten
Im Ergebnis sind in der Regel Knicke im zweiten Quadranten in den Hysteresekurven von gesinterten Nd-Fe-B-Magneten vorhanden. Sogar bei qualitativ hochwertigen Magneten mit schweren Seltenerdelementen (HRE - Heavy Rare Earth) ist der Knick noch zu sehen. Ein Beispiel ist in
Die offenbarten segmentierten Permanentmagnete und Verfahren zum Ausbilden derselben können die Oberflächenweichheit und Beschädigung von gesinterten und segmentierten Nd-Fe-B-Magneten beseitigen, wobei dennoch segmentierte Magnete zu einem Magneten in Blockgröße kombiniert werden. Die offenbarten Magnete und Verfahren können die Koerzitivfeldstärke des gesinterten Nd-Fe-B-Magneten erhöhen und kombinieren zudem die Wärmebehandlung und den Kombinationsprozess zu einem Schritt.The disclosed segmented permanent magnets and methods of forming them can eliminate the surface softness and damage of sintered and segmented Nd-Fe-B magnets while still combining segmented magnets into a block-sized magnet. The disclosed magnets and methods can increase the coercivity of the sintered Nd-Fe-B magnet and also combine the heat treatment and the combination process into one step.
Unter Bezugnahme auf
Die magnetischen Schichten
Die Isolationsschichten
Es hat sich herausgestellt, dass Mischungen von Keramikmaterialien in den Isolationsschichten
In einer Ausführungsform können die Isolationsschichten
Die Isolationsschichten
Zusätzlich zu den oben genannten Verbindungen kann die Mischung eine oder mehrere Verbindungen umfassend ein Alkalimetall und ein Halogen umfassen. Die Alkalimetalle können Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) oder Caesium (Cs) umfassen. Dementsprechend kann die Mischung Verbindungen wie z. B. LiF, NaF, KF, LiCI, NaCl, KCl oder jede andere Kombination umfassen. Diese Verbindungen können eine Formel BH aufweisen, wobei B ein Alkalimetall und H ein Halogen ist.In addition to the above compounds, the mixture may include one or more compounds comprising an alkali metal and a halogen. The alkali metals may include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb) or cesium (Cs). Accordingly, the mixture compounds such. LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl or any other combination. These compounds may have a formula BH, wherein B is an alkali metal and H is a halogen.
Die oben genannten Verbindungen können in jeder Kombination gemischt sein, um binäre, ternäre oder quaternäre Systeme oder höher (z. B. Systeme mit 2, 3, 4 oder mehr Komponenten) auszubilden. Alle Systeme können einen Verbindungstyp umfassen (z. B. binäre oder ternäre Systeme, wobei alle Erdalkalimetall-Halogen- oder alle Alkalimetall-Halogen-Verbindungen sind), wie z. B. ein binäres System MgF2 und CaF2 oder ein ternäres System LiF-NaF-KF. Oder die Systeme können gemischt sein, wie z. B. ein binäres System mit einer Erdalkalimetall-Halogen- und einer Alkalimetall-Halogen-Verbindung oder ein ternäres System mit zwei von einem Typ und einem von dem anderen Typ. Gleichermaßen können Metall-Halogen-Verbindungen in Irgendeines der oben genannten aufgenommen sein.The above compounds may be mixed in any combination to form binary, ternary or quaternary systems or higher (eg, systems having 2, 3, 4 or more components). All systems may include one type of compound (e.g., binary or ternary systems, all being alkaline earth metal halide or all alkali metal halide compounds), such as. B. a binary System MgF 2 and CaF 2 or a ternary system LiF-NaF-KF. Or the systems can be mixed, such. A binary system comprising an alkaline earth metal halide and an alkali metal halide compound or a ternary system having two of one type and one of the other type. Similarly, metal halo compounds may be included in any of the above.
Ein Phasendiagramm, das eine Mischung aus AlF3 und CaF2 zeigt, ist in
Diese binären, ternären, quaternären oder höheren Systeme können eutektische Systeme sein. Die für die Isolationsmaterialmischung verwendete Gesamtzusammensetzung kann an oder nahe an dem eutektischen Punkt liegen, so dass der Schmelzpunkt der Mischung im Vergleich zu den zugrunde liegenden Komponenten verringert ist. Beispielsweise kann die Zusammensetzung innerhalb eines bestimmten Molverhältnisses des eutektischen Punkts liegen, wie z. B. 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 % oder 30 %. Dies ist sehr einfach für ein binäres System, wie z. B. AlF3 und CaF2, beschrieben. Der eutektische Punkt dieses Systems liegt bei etwa 37,5 Mol-% AlF3 und 62,5 % CaF2, daher kann die Zusammensetzung, bei einer Zusammensetzung, die innerhalb von 10 % des eutektischen Punkts liegt, 27,5 % bis 47,5 % AlF3 und 52,5 % bis 72,5 % CaF2 sein. Dasselbe kann bei anderen binären Systemen oder bei ternären und quaternären Systemen zutreffen. In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung der Mischung für das binäre System AlF3 und CaF2 30 % bis 60 % AlF3 im Molverhältnis und 40 % bis 70 % CaF2 im Molverhältnis sein.These binary, ternary, quaternary or higher systems can be eutectic systems. The overall composition used for the insulation material mixture may be at or near the eutectic point such that the melting point of the mixture is reduced compared to the underlying components. For example, the composition may be within a certain molar ratio of the eutectic point, such as. 5%, 10%, 15%, 20%, 25% or 30%. This is very easy for a binary system, such as B. AlF 3 and CaF 2 described. The eutectic point of this system is about 37.5 mol% AlF 3 and 62.5% CaF 2 , therefore, for a composition that is within 10% of the eutectic point, the composition may have 27.5% to 47, 5% AlF 3 and 52.5% to 72.5% CaF 2 . The same can apply to other binary systems or to ternary and quaternary systems. In one embodiment, the composition of the mixture for the binary system AlF 3 and CaF 2 may be 30% to 60% AlF 3 in molar ratio and 40% to 70% CaF 2 in molar ratio.
Wie oben beschrieben, kann sogar, wenn die Zusammensetzung der Mischung keine eutektische Zusammensetzung ist, dennoch ein Schmelzen an der Oberfläche der Teilchen oder Pulver bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt auftreten. Dementsprechend können sogar relativ kleine Mengen einer zweiten oder zusätzlichen Verbindung das Sintern verbessern. Daher kann die Zusammensetzung mindestens 5 Mol-% einer zweiten oder zusätzlichen Verbindung, beispielsweise mindestens 10 Mol-%, 15 Mol-%, 20 Mol-% oder 25 Mol-%, umfassen. Die zweite oder zusätzliche Verbindung kann jede der Verbindungen in einem binären System sein. Beispielsweise kann, wenn die zweite Verbindung mit 10 Mol-% in dem System AlF3 und CaF2 vorhanden ist, die Zusammensetzung entweder 10 Mol-% AlF3 oder 20 Mol-% CaF2 sein. Dasselbe kann bei anderen binären Systemen oder bei ternären und quaternären Systemen zutreffen.As described above, even if the composition of the mixture is not a eutectic composition, melting on the surface of the particles or powders may still occur at temperatures below the melting point. Accordingly, even relatively small amounts of second or additional compound can enhance sintering. Thus, the composition may comprise at least 5 mole% of a second or additional compound, for example at least 10 mole%, 15 mole%, 20 mole% or 25 mole%. The second or additional connection can be any of the connections in a binary system. For example, if the second 10 mol% compound is present in the AlF 3 and CaF 2 system, the composition may be either 10 mol% AlF 3 or 20 mol% CaF 2 . The same can apply to other binary systems or to ternary and quaternary systems.
Anders ausgedrückt, die für die Isolationsmaterialmischung verwendete Gesamtzusammensetzung kann an oder nahe an dem eutektischen Punkt liegen, so dass der Schmelzpunkt der Mischung an oder nahe an der Temperatur des eutektischen Punkts liegt. Beispielsweise kann die Zusammensetzung derart ausgelegt sein, dass der Schmelzpunkt innerhalb einer bestimmten Temperatur der Temperatur des eutektischen Punkts liegt, wie z. B. innerhalb von 5 °C, 10 °C, 25 °C, 50 °C, 75 °C oder 100 °C. Wenn die Zusammensetzung dazu ausgelegt ist, einen Schmelzpunkt aufzuweisen, der innerhalb von 50 °C der Temperatur des eutektischen Punkts für eine Mischung aus AlF3 und CaF2 (eutektischer Punkt von 836 °C) liegt, dann kann die Zusammensetzung dementsprechend einen Schmelzpunkt von 786 °C bis 886 °C aufweisen. Da jedoch der eutektische Punkt in der Regel einen minimalen Schmelzpunkt (oder zumindest ein lokales Minimum) darstellt, kann die Zusammensetzung einen Schmelzpunkt von der Temperatur des eutektischen Punkts (836°C) bis 886 °C aufweisen.In other words, the overall composition used for the insulating material mixture may be at or near the eutectic point such that the melting point of the mixture is at or near the temperature of the eutectic point. For example, the composition may be designed such that the melting point is within a certain temperature of the temperature of the eutectic point, such. Within 5 ° C, 10 ° C, 25 ° C, 50 ° C, 75 ° C or 100 ° C. Accordingly, if the composition is designed to have a melting point within 50 ° C of the temperature of the eutectic point for a mixture of AlF 3 and CaF 2 (eutectic point of 836 ° C), then the composition may have a melting point of 786 ° C to 886 ° C have. However, since the eutectic point is typically a minimum melting point (or at least a local minimum), the composition may have a melting point from the temperature of the eutectic point (836 ° C) to 886 ° C.
In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der für die Isolationsschichten verwendeten Mischungen kann der Schmelzpunkt variieren. Die Zusammensetzung der Isolationsmaterialmischung kann derart ausgelegt sein, dass der Schmelzpunkt kleiner oder gleich 1.100 °C, 1.050 °C oder 1.000 °C ist, beispielsweise 800 °C bis 1.100 °C, 850 °C bis 1.000 °C, 800 °C bis 950 °C, 850 °C bis 950 °C, 800 °C bis 900 °C, 900 °C bis 1.000 °C, 950 °C bis 1.000 °C, 800 °C bis 875 °C oder 800 °C bis 850 °C. Der Schmelzpunkt der Mischung kann niedriger als eine Sintertemperatur des magnetischen Materials sein. In einer Ausführungsform kann die Sintertemperatur des magnetischen Materials 1.000 °C bis 1.100 °C sein, beispielsweise 1.025 °C bis 1.075 °C oder etwa 1.060 °C. Der Schmelzpunkt der Isolationsschichten kann an oder nahe an der Glühtemperatur der Magnetschichten
Durch Verringern der Schmelztemperatur des Isolationsschichtmaterials kann die Isolationsschicht zumindest teilweise während einer Glüh-Wärmebehandlung nach dem Zusammenfügen der Magnetschichten
In mindestens einer Ausführungsform können die Isolationsschichten
Die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen oder Seltenerdverbindungen können als eine Art Kleber oder Bindemittel dienen, wenn sie mit den Isolationsmaterialien gemischt werden. Der Gesamtschmelzpunkt der Isolationsschichten
Während ein Hinzufügen von Seltenerdelementen/-legierungen/-verbindungen die magnetischen Eigenschaften und die Bindung zwischen den Magnet- und Isolationsschichten verbessern kann, weisen diese in der Regel einen sehr geringen elektrischen Widerstand auf, und sie in eine Isolationsschicht einzubringen, kann dem Zweck der Isolationsschicht entgegenstehen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Leitfähigkeit einer Mischung von metallischen und dielektrischen Materialien der Perkolationstheorie unterliegt. Daher kann die Leitfähigkeit der Isolationsschichten durch ein Steuern der Menge an Metall oder Legierungspulvern in der Mischung moduliert werden. Wenn das Volumenverhältnis der metallischen Komponente geringer als ein Schwellenwert ist, kann die Leitfähigkeit der Mischung nahezu Null sein. Wenn das Volumenverhältnis der metallischen Komponente über dem Schwellenwert liegt, kann die Leitfähigkeit der Mischung einer dielektrischen und einer metallischen Komponente in etwa ausgedrückt werden als:
Wobei µ der entscheidende Exponent ist, der das Verhalten der Leitfähigkeit bei variierendem Volumenverhältnis von Metall und Isolationsmaterialien beschreibt, p als das Volumenverhältnis der metallischen Komponente angesehen werden kann und pc der Schwellenwert ist, der die Ausbildung von weitreichenden Verbindungen einer Metallphase anzeigt. Daher können Seltenerdelemente/-legierungen/- verbindungen mit Isolationspulvern bis zu einer bestimmten Menge gemischt werden, um die mechanischen und/oder magnetischen Eigenschaften von segmentierten Magnetschichten zu verbessern, jedoch ohne die Leitfähigkeit auf ein inakzeptables Maß zu erhöhen. Wenn das Verhältnis der metallischen Pulver unter dem Schwellenwert liegt, wäre die Isolationsschicht immer noch dielektrisch. Wenn ein bestimmtes Maß an elektrischer Leitfähigkeit akzeptabel ist, kann der Anteil der Seltenerdelemente erhöht werden, bis dieses Maß erreicht ist. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, dass bei einem Gewichtsverhältnis von 20 Gew-% der spezifische Widerstand der Isolationsschicht immer noch bis zu 1,5×105Ω·cm betragen kann. In einer Ausführungsform können die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen und/oder Seltenerdverbindungen
Unter erneuter Bezugnahme auf
In mindestens einer Ausführungsform kann bzw. können die Isolationsschicht(en)
Um den Magneten
Die Isolationsschichten
Sobald der Stapel an Magnetschichten
Die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen oder Seltenerdverbindungen an oder nahe an den segmentierten Oberflächen des Magneten können die in den Oberflächen der magnetischen Schichten
Die offenbarten Magnete können für jede magnetische Anwendung verwendet werden, in der Hart-/Permanentmagnete verwendet werden. Die Magnete können vorteilhaft sein, wenn Wirbelströme entstehen. In einer Ausführungsform können die Magnete in Elektromotoren oder Generatoren verwendet werden, wie sie z. B. in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen verwendet werden. Die offenbarten Magnete und Verfahren zum Ausbilden derselben können die Temperatur des Magneten verringern, so dass eine geringere Koerzitivfeldstärke des Magneten erforderlich ist. Daher sind weniger schwere Seltenerdmaterialien erforderlich, was die Kosten von Elektromotoren verringert. Zudem wird Energie gespart, was den Kraftstoffverbrauch/die Reichweite (MPG - Miles Per Gallon) von Elektrofahrzeugen verbessern kann.The disclosed magnets can be used for any magnetic application in which hard / permanent magnets are used. The magnets can be advantageous when eddy currents arise. In one embodiment, the magnets may be used in electric motors or generators, as described, for. B. used in hybrid or electric vehicles. The disclosed magnets and methods of forming the same may reduce the temperature of the magnet, thus requiring a lower coercive force of the magnet. Therefore, less heavy rare earth materials are required, which reduces the cost of electric motors. In addition, energy is saved, which can improve the fuel consumption / range (MPG - Miles Per Gallon) of electric vehicles.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung gebrauchten Worte eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.Although exemplary embodiments are described above, it is not intended that these embodiments describe all possible forms of the invention. Rather, the words used in the specification are words of description rather than limitation, and it is understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Moreover, the features of various implementation embodiments may be combined to form further embodiments of the invention.
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