DE102017200142A1 - Segmented permanent magnets - Google Patents

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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.

Figure DE102017200142A1_0000
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.
Figure DE102017200142A1_0000

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.

  • 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.
Further embodiments of the invention are disclosed in the drawings.
  • 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 10 ist in 1 gezeigt. Der Magnet 10 umfasst Körner 12, wie z. B. Nd2Fe14B-Körner, die durch Korngrenzen 14 getrennt sind. Die Körner nahe der Oberfläche 16 des Magneten neigen zu einem Fehlen der Nd-reichen Phase und neigen daher dazu, eine deutlich geringere Koerzitivfeldstärke aufzuweisen. Wird der Magnet 10 in kleinere Stücke geschnitten und/oder geschliffen, werden in die neu erzeugten Oberflächen Defekte eingeführt. Diese Defekte können Gitterdefekte, wie z. B. nichtgepaarte Bindungen, Verunreinigungen und/oder Punktdefekte, sowie größere Defekte oder Defekte auf Makroebene, wie z. B. erhöhte Oberflächenrauigkeit und/oder Rückstand aus dem Schneid-/Schleifprozess, umfassen. Im Allgemeinen verringert jede mechanische Beschädigung an dem Magneten, und somit an dem Nd2Fe14B-Gitter, das Anisotropiefeld des Magneten (und somit die Koerzitivfeldstärke).One approach to reducing eddy current losses is to cut or divide the magnet into smaller and thinner pieces and then bond these segmented magnets to a magnet of the desired size using resin or epoxy. To reduce eddy current losses, the thickness of each segmented magnet piece should be as small as possible. However, this may lead to a new problem of deterioration of properties near the surface of the magnet. In sintered Nd-Fe-B magnets, it is known that the Nd-rich phase is important for the coercive force of the magnet. An exemplary cross section of a magnet 10 is in 1 shown. The magnet 10 includes grains 12 , such as B. Nd 2 Fe 14 B grains by grain boundaries 14 are separated. The grains near the surface 16 of the magnet tend to lack the Nd-rich phase and therefore tend to have a significantly lower coercive force. Will the magnet 10 cut into smaller pieces and / or ground, defects are introduced into the newly created surfaces. These defects can lattice defects, such. B. unmatched bonds, impurities and / or point defects, as well as larger defects or defects at the macro level, such. B. increased surface roughness and / or residue from the cutting / grinding process include. In general, any mechanical damage to the magnet, and thus to the Nd 2 Fe 14 B grid, reduces the anisotropy field of the magnet (and thus the coercive field strength).

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 2 gezeigt, die eine Entmagnetisierungskurve eines gesinterten Nd-Fe-B-Magneten mit hoher Koerzitivfeldstärke darstellt. Die Stärke des Knicks 18 kann basierend auf der Oberflächenrauigkeit und dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Magneten variieren. Bei einem segmentierten Magneten liegen aufgrund der geringeren Dicke viel mehr Körner an einer Oberfläche frei. Diese Körner weisen im Allgemeinen eine deutlich geringere Koerzitivfeldstärke auf, was einen großen Knick im zweiten Quadranten der Hysteresekurve zur Folge haben kann. Daher kann die Leistung des Magneten deutlich schlechter als bei einem entsprechenden Blockmagneten mit derselben Zusammensetzung und Verarbeitungshistorie sein.As a result, kinks in the second quadrant are usually present in the hysteresis curves of sintered Nd-Fe-B magnets. Even with high-quality magnets with heavy rare earth elements (HRE - Heavy Rare Earth) the kink is still visible. An example is in 2 which shows a demagnetization curve of a sintered Nd-Fe-B magnet with high coercive force. The strength of the Knicks 18 may vary based on the surface roughness and the surface to volume ratio of the magnet. In a segmented magnet much more grains are exposed on a surface due to the smaller thickness. These grains generally have a significantly lower coercivity, which can result in a large kink in the second quadrant of the hysteresis curve. Therefore, the performance of the magnet can be significantly worse than with a corresponding block magnet having the same composition and processing history.

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 3 ist ein schematisches Verfahren zum Ausbilden eines segmentierten Magneten 20 gezeigt. Ein gesinterter Blockmagnet kann in kleinere gesinterte Magnetschichten 22 geschnitten oder segmentiert werden, ähnlich zu den oben beschriebenen segmentierten Magneten. Anstatt jedoch die Magnetschichten 22 mithilfe eines Epoxids zusammenzufügen, können Isolationsschichten 24 die Magnetschichten 22 trennen. Wie unten weiter im Detail beschrieben, können die Isolationsschichten 24 die beschädigten Oberflächen 26 der Magnetschichten 22, die während des Segmentierens erzeugt werden, „heilen“. Dementsprechend können die Oberflächen 26 der Magnetschichten 22 im Vergleich zu auf herkömmliche Weise zusammengefügten segmentierten Magneten (z. B. mithilfe von Epoxid) ein verbessertes Anisotropiefeld, und somit eine verbesserte Koerzitivfeldstärke, aufweisen.With reference to 3 is a schematic method of forming a segmented magnet 20 shown. A sintered block magnet can be made into smaller sintered magnetic layers 22 cut or segmented, similar to the segmented magnets described above. But instead of the magnetic layers 22 With the help of an epoxy, insulating layers can be used 24 the magnetic layers 22 separate. As described in more detail below, the insulating layers 24 the damaged surfaces 26 the magnetic layers 22 that are generated during segmentation, "heal". Accordingly, the surfaces can 26 the magnetic layers 22 compared to conventionally joined segmented magnets (eg, using epoxy) have an improved anisotropy field, and thus improved coercivity.

Die magnetischen Schichten 22 können aus jedem geeigneten hart- oder permanentmagnetischen Material ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann das magnetische Material ein Seltenerdelement, wie z. B. Neodym oder Samarium, umfassen. Beispielsweise kann das magnetische Material ein Neodym-Eisen-Bor (Nd-Fe-B)-Magnet oder ein Samarium-Cobalt (Sm-Co)-Magnet sein. Die spezifischen magnetischen Materialzusammensetzungen können Nd2Fe14B oder SmCo5 umfassen, jedoch versteht es sich, dass Varianten dieser Zusammensetzungen oder andere Permanentmagnetzusammensetzungen ebenfalls verwendet werden können. Andere Materialien und/oder Elemente können ebenfalls in dem magnetischen Material enthalten sein, um die Eigenschaften des Magneten (z. B. magnetische Eigenschaften, wie z. B. Koerzitivfeldstärke) zu verbessern, beispielsweise schwere Seltenerdelemente wie z. B. Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu.The magnetic layers 22 may be formed of any suitable hard or permanent magnetic material. In an embodiment, the magnetic material may be a rare earth element, such as a rare earth element. Neodymium or samarium. For example, the magnetic material may be a neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) magnet or a samarium-cobalt (Sm-Co) magnet. The specific magnetic material compositions may include Nd 2 Fe 14 B or SmCo 5 , however, it should be understood that variations of these compositions or other permanent magnet compositions may also be used. Other materials and / or elements may also be included in the magnetic material to enhance the properties of the magnet (eg, magnetic properties such as coercive force), for example, heavy rare earth elements such as e.g. Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu.

Die Isolationsschichten 24 können aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein, das einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer als der der magnetischen Schichten 22 ist. In einer Ausführungsform können die Isolationsschichten 24 ein Keramikmaterial umfassen. Ein Beispiel eines Materials, das getestet wurde, ist Calciumfluorid (CaF2). Es wurde jedoch festgestellt, dass Isolationsschichten aus CaF2 relativ dick sein müssen, um einen geeigneten Widerstand bereitzustellen. Dicke Schichten von CaF2 bewirken jedoch, dass ein Magnet schlechte mechanische Eigenschaften aufweist, was auf den relativ hohen Schmelzpunkt von CaF2 zurückzuführen sein kann, der höher als die in der Regel für Nd-Fe-B-Magnete verwendeten Sinter- und Glühtemperaturen ist.The insulation layers 24 may be formed of any suitable material having an electrical resistance greater than that of the magnetic layers 22 is. In an embodiment, the insulating layers 24 a ceramic material. An example of a material that has been tested is calcium fluoride (CaF 2 ). It has been found, however, that insulating layers of CaF 2 must be relatively thick to provide suitable resistance. However, thick layers of CaF 2 cause a magnet to have poor mechanical properties, which may be due to the relatively high melting point of CaF 2 , which is higher than the sintering and annealing temperatures typically used for Nd-Fe-B magnets ,

Es hat sich herausgestellt, dass Mischungen von Keramikmaterialien in den Isolationsschichten 24 verwendet werden können, die niedrigere Schmelzpunkte aufweisen können als die zugrunde liegenden Keramiken. Diese Mischungen können eutektische Reaktionen nutzen. Obwohl die Keramiken dazu neigen, hohe Schmelzpunkte aufzuweisen, kann die eutektische Reaktion zwischen Keramiken den Schmelzpunkt einer Keramikmischung deutlich reduzieren. Selbst wenn die Gesamtzusammensetzung der Mischung eines Systems nicht an oder nahe an dem eutektischen Punkt liegt, kann an der Oberfläche der Teilchen der Mischung der Schmelzpunkt deutlich verringert sein. Beim Verdichtungsprozess von Keramiken kann die Ausbildung einer flüssigen Phase die Verdichtungsrate verbessern und somit die Kohäsionskraft der Isolationsschichten erhöhen. Beim Flüssigphasensintern ist der Materialtransport durch einen durchgehenden flüssigen Korngrenzenfilm viel schneller und wird durch Kapillarkräfte unterstützt, die durch Hohlräume in der in den Zwischenräumen zwischen den Teilchen vorhandenen Flüssigkeit entstehen. Ferner kann ein Erhöhen des Flüssigphasenvolumens während des Sinterns die Wechselwirkung zwischen dem Magneten und den Isolationsschichten verbessern.It has been found that mixtures of ceramic materials in the insulation layers 24 can be used, which may have lower melting points than the underlying ceramics. These mixtures can utilize eutectic reactions. Although the ceramics tend to have high melting points, the eutectic reaction between ceramics can significantly reduce the melting point of a ceramic mixture. Even if the total composition of the mixture of a system is not at or near the eutectic point, the melting point on the surface of the particles of the mixture may be significantly reduced. In the densification process of ceramics, the formation of a liquid phase can improve the compaction rate and thus increase the cohesive force of the insulation layers. In liquid phase sintering, material transport through a continuous liquid grain boundary film is much faster and is assisted by capillary forces created by voids in the liquid present in the interstices between the particles. Further, increasing the liquid phase volume during sintering may improve the interaction between the magnet and the insulating layers.

In einer Ausführungsform können die Isolationsschichten 24 eine Mischung aus (z. B. zwei oder mehreren) Verbindungen umfassend ein Erdalkalimetall und ein Halogen umfassen. Diese Verbindungen können eine Formel AH2, wie z. B. Difluoride, umfassen, wobei A ein Erdalkalimetall und H ein Halogen ist. Die Erdalkalimetalle können Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba) und Radium (Ra) umfassen. Die Halogene können Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I) und Astat (At) umfassen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Erdalkalimetall Calcium und/oder Magnesium sein. In mindestens einer Ausführungsform kann das Halogen Fluor (F) oder Chlor (Cl) sein. Mischungen können aus zwei oder mehreren aus jeder Kombination der oben genannten ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Mischung MgF2 und CaF2 umfassen.In an embodiment, the insulating layers 24 a mixture of (eg, two or more) compounds comprising an alkaline earth metal and a halogen. These compounds may have a formula AH 2 , such as. B. difluorides include, wherein A is an alkaline earth metal and H is a halogen. The alkaline earth metals may include beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra). The halogens may include fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I) and astatine (At). In at least one embodiment, the alkaline earth metal may be calcium and / or magnesium. In at least one embodiment, the halogen may be fluorine (F) or chloro (Cl). Mixtures may be formed of two or more of any combination of the above. For example, the mixture may include MgF 2 and CaF 2 .

Die Isolationsschichten 24 können auch Verbindungen mit einer Formel MH3, wie z. B. Trifluoride, umfassen, wobei M ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 und H ein Halogen ist. Verbindungen mit einer Formel MH4 können ebenfalls enthalten sein, wobei das Metall eine Oxidationsstufe +4 aufweist. Beispiele von Metallen M können Aluminium, Eisen, Zirkonium, Seltenerdelemente oder andere Metalle in den Aluminium- und Scandiumspalten des Periodensystems umfassen. Diese Verbindungen können mit AH2-Verbindungen wie oben beschrieben gemischt sein.The insulation layers 24 also compounds with a formula MH 3 , such as. Trifluorides, where M is a metal having a +3 oxidation state and H is a halogen. Compounds having a formula MH 4 may also be included, wherein the metal has a +4 oxidation state. Examples of metals M may include aluminum, iron, zirconium, rare earth elements or other metals in the aluminum and scandium columns of the periodic table. These compounds may be mixed with AH 2 compounds as described above.

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 4 gezeigt. Die eutektische Temperatur für dieses System beträgt etwa 836 °C, was viel niedriger ist als jeder der einzelnen Schmelzpunkte mit 1.410 °C (CaF2) und 1.291 °C (AlF3). Die eutektische Zusammensetzung beträgt etwa 37,5 Mol-% AlF3.A phase diagram showing a mixture of AlF 3 and CaF 2 is shown in FIG 4 shown. The eutectic temperature for this system is about 836 ° C, which is much lower than any of the individual melting points of 1,410 ° C (CaF 2 ) and 1,291 ° C (AlF 3 ). The eutectic composition is about 37.5 mol% AlF 3 .

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 22 liegen. Beispielsweise kann der Schmelzpunkt innerhalb von (z. B. ±) 10 °C, 25 °C, 50 °C, 75 °C oder 100 °C der Glühtemperatur liegen. Wenn die Glühtemperatur 900 °C beträgt und der Schmelzpunkt innerhalb von 25 °C liegt, kann der Schmelzpunkt daher 875 °C bis 925 °C betragen. Gleichermaßen kann die Glühtemperatur innerhalb von (z. B. ±) 10 °C, 25 °C oder 50 °C der Schmelztemperatur liegen. Wie oben beschrieben kann sogar, wenn die Zusammensetzung der Mischung keine eutektische Zusammensetzung ist (z. B. Molverhältnis von etwa 1:1 für MgF2 und CaF2 und 37,5 Mol-% AlF3 für AlF3 und CaF2), dennoch ein Schmelzen an der Oberfläche der Teilchen oder Pulver auftreten, wodurch der Materialtransport und die Verdichtung während des Sinterns verbessert werden.Depending on the composition of the mixtures used for the insulating layers, the melting point may vary. The composition of the insulating material mixture may be designed such that the melting point is less than or equal to 1100 ° C, 1050 ° C or 1000 ° C, for example 800 ° C to 1100 ° C, 850 ° C to 1000 ° C, 800 ° C to 950 ° C, 850 ° C to 950 ° C, 800 ° C to 900 ° C, 900 ° C to 1000 ° C, 950 ° C to 1000 ° C, 800 ° C to 875 ° C or 800 ° C to 850 ° C , The melting point of the mixture may be lower than a sintering temperature of the magnetic material. In one embodiment, the sintering temperature of the magnetic material may be 1000 ° C to 1100 ° C, for example, 1025 ° C to 1075 ° C or about 1060 ° C. The melting point of the insulating layers may be at or near the annealing temperature of the magnetic layers 22 lie. For example, the melting point may be within (eg ±) 10 ° C, 25 ° C, 50 ° C, 75 ° C or 100 ° C of the annealing temperature. Therefore, when the annealing temperature is 900 ° C and the melting point is within 25 ° C, the melting point may be 875 ° C to 925 ° C. Likewise, the annealing temperature may be within (eg ±) 10 ° C, 25 ° C or 50 ° C of the melting temperature. As described above, even if the composition of the mixture is not a eutectic composition (e.g., molar ratio of about 1: 1 for MgF 2 and CaF 2 and 37.5 mol% AlF 3 for AlF 3 and CaF 2 ), still melting occurs on the surface of the particles or powders, thereby improving material transport and densification during sintering.

Durch Verringern der Schmelztemperatur des Isolationsschichtmaterials kann die Isolationsschicht zumindest teilweise während einer Glüh-Wärmebehandlung nach dem Zusammenfügen der Magnetschichten 22 und der Isolationsschichten 24 schmelzen. Dieses Schmelzen kann die Adhäsionskraft zwischen den Magnet- und Isolationsschichten erhöhen, während zudem die Diffusion zwischen den Schichten verbessert wird. Hierdurch kann ein „Kleben“ (z. B. Zusammenfügen) der magnetischen Schichten 22 und das Glühen der magnetischen Schicht 22 in einem einzigen Schritt durchgeführt werden. Dieser Schritt kann das Aufbringen von Druck, beispielsweise senkrecht zu den gestapelten Schichten, umfassen. Der Druck kann erhöht werden, wenn die Schmelztemperatur der Isolationsschichten 24 höher als die Glühtemperatur ist. Im Gegensatz dazu kann der Druck verringert oder, in einigen Ausführungsformen, weggelassen werden, wenn die Schmelztemperatur der Isolationsschichten 24 niedriger als die Glühtemperatur ist.By reducing the melting temperature of the insulating layer material, the insulating layer may be at least partially exposed during annealing. Heat treatment after joining the magnetic layers 22 and the insulation layers 24 melt. This melting can increase the adhesion force between the magnetic and insulating layers, while also improving inter-layer diffusion. This may cause "sticking" (eg, joining) of the magnetic layers 22 and the annealing of the magnetic layer 22 be carried out in a single step. This step may include the application of pressure, for example perpendicular to the stacked layers. The pressure can be increased when the melting temperature of the insulation layers 24 is higher than the annealing temperature. In contrast, the pressure may be reduced or, in some embodiments, omitted when the melting temperature of the insulating layers 24 lower than the annealing temperature.

In mindestens einer Ausführungsform können die Isolationsschichten 24 ein oder mehrere Seltenerdelemente (REE - Rare Earth Elements), Seltenerdlegierungen (REA - Rare Earth Alloys) oder Seltenerdverbindungen (REC - Rare Earth Compounds) umfassen. Seltenerdelemente können Cer (Ce), Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Holmium (Ho), Lanthan (La), Lutetium (Lu), Neodym (Nd), Praseodym (Pr), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Scandium (Sc), Terbium (Tb), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Yttrium (Y) umfassen, die leichte und schwere Seltenerdelemente umfassen. Seltenerdlegierungen können jede Legierung umfassen, die mindestens ein Seltenerdelement umfasst, und können Nicht-Seltenerdelemente umfassen. Gleichermaßen können Seltenerdverbindungen jede Verbindung umfassen, die mindestens ein Seltenerdelement umfasst, und können Nicht-Seltenerdelemente umfassen. Beispiele möglicher Seltenerdlegierungen können NdCu, NdAl, DyCu, NdGa, PrAl, PrCu und/oder PrAg umfassen. Die Seltenerdlegierungen können ein oder mehrere Seltenerdelemente sowie Kupfer und/oder Aluminium und/oder Gallium und/oder Silber umfassen. Die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen und/oder Seltenerdverbindungen können mit anderen oben unter Bezug auf die Isolationsschichten 24 offenbarten Materialien gemischt sein. Beispielsweise können die Isolationsschichten 24 MgF2 und CaF2 und NdCu oder AlF3 und CaF2 und NdAl umfassen.In at least one embodiment, the insulating layers 24 one or more rare earth elements (REE), rare earth alloys (REA) or rare earth compounds (REC). Rare earth elements may include cerium (Ce), dysprosium (Dy), erbium (Er), europium (Eu), gadolinium (Gd), holmium (Ho), lanthanum (La), lutetium (Lu), neodymium (Nd), praseodymium (Pr ), Promethium (Pm), samarium (Sm), scandium (Sc), terbium (Tb), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and yttrium (Y), which include light and heavy rare earth elements. Rare earth alloys may include any alloy comprising at least one rare earth element and may include non-rare earth elements. Similarly, rare earth compounds may include any compound comprising at least one rare earth element and may include non-rare earth elements. Examples of possible rare earth alloys may include NdCu, NdAl, DyCu, NdGa, PrAl, PrCu and / or PrAg. The rare earth alloys may include one or more rare earth elements as well as copper and / or aluminum and / or gallium and / or silver. The rare earth elements, rare earth alloys and / or rare earth compounds may be used with others above with respect to the insulating layers 24 disclosed materials may be mixed. For example, the insulation layers 24 MgF 2 and CaF 2 and NdCu or AlF 3 and CaF 2 and NdAl include.

Die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen oder Seltenerdverbindungen können als eine Art Kleber oder Bindemittel dienen, wenn sie mit den Isolationsmaterialien gemischt werden. Der Gesamtschmelzpunkt der Isolationsschichten 24 mit den Seltenerdelementen kann sich ebenfalls innerhalb der oben offenbarten Bereiche befinden. Wenn ein Schmelzen oder ein teilweises Schmelzen der Isolationsschichten auftritt, können die Seltenerdelemente in den Isolationsschichten 24 in die magnetischen Schichten 22 diffundieren. Wie zuvor beschrieben können die Oberflächen der segmentierten magnetischen Schichten erhebliche Beschädigung aus dem Segmentierungsprozess aufweisen. Die Diffusion der Seltenerdelemente aus den Isolationsschichten 24, wie z. B. Nd, können die Magnetschichten 22 durch Erhöhen der Konzentration von Nd an der Oberfläche des Magneten „heilen“. Nd-reiche Phasen sind sehr wichtig für die Koerzitivfeldstärke von Nd-Fe-B-Magneten; daher kann ein Erhöhen von Nd an der Oberfläche die Koerzitivfeldstärke an der Oberfläche der Magnetschichten 22 erhöhen. Die Seltenerdlegierungen, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, können eine verbesserte Diffusion der Seltenerdelemente in die Oberfläche der Magnetschichten 22 ermöglichen.The rare earth elements, rare earth alloys or rare earth compounds may serve as a type of adhesive or binder when mixed with the insulation materials. The total melting point of the insulation layers 24 The rare earth elements may also be within the ranges disclosed above. When melting or partial melting of the insulating layers occurs, the rare earth elements in the insulating layers 24 into the magnetic layers 22 diffuse. As described above, the surfaces of the segmented magnetic layers can have significant damage from the segmentation process. The diffusion of the rare earth elements from the insulation layers 24 , such as B. Nd, the magnetic layers 22 "cure" by increasing the concentration of Nd on the surface of the magnet. Nd-rich phases are very important for the coercivity of Nd-Fe-B magnets; therefore, increasing Nd at the surface can increase the coercive force at the surface of the magnetic layers 22 increase. The rare earth alloys having a low melting point can improve diffusion of the rare earth elements into the surface of the magnetic layers 22 enable.

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: σ ( p p c ) μ

Figure DE102017200142A1_0001
While addition of rare earth elements / alloys / compounds may improve the magnetic properties and bonding between the magnetic and insulating layers, they typically have very low electrical resistance, and placing them in an insulating layer may serve the purpose of the insulating layer conflict. However, it has been found that the conductivity of a mixture of metallic and dielectric materials is subject to percolation theory. Therefore, the conductivity of the insulating layers can be modulated by controlling the amount of metal or alloy powders in the mixture. If the volume ratio of the metallic component is less than a threshold, the conductivity of the mixture may be close to zero. If the volume ratio of the metallic component is above the threshold, the conductivity of the mixture of a dielectric and a metallic component may be approximately expressed as: σ ~ ( p - p c ) μ
Figure DE102017200142A1_0001

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 1 bis 30 Gew-% der Isolationsschichten 24 oder irgendeinen Teilbereich darin umfassen. Beispielsweise können die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen oder Seltenerdverbindungen 5 bis 30 Gew-%, 5 bis 25 Gew-%, 10 bis 25 Gew-%, 15 bis 25 Gew-% oder etwa 20 Gew-% (z. B. ±5 Gew-%) umfassen.Where μ is the critical exponent that describes the behavior of conductivity with varying volume ratio of metal and insulating materials, p can be considered as the volume ratio of the metallic component and p c is the threshold indicating the formation of long-range metal phase compounds. Therefore, rare earth elements / alloys / compounds can be mixed with insulation powders to a certain amount to improve the mechanical and / or magnetic properties of segmented magnetic layers, but without increasing the conductivity to an unacceptable level. If the ratio of the metallic powders is below the threshold, the insulating layer would still be dielectric. When a certain level of electrical conductivity is acceptable, the proportion of rare earth elements can be increased until this level is reached. It has been found, for example, that at a weight ratio of 20% by weight, the specific resistance of the insulating layer can still be up to 1.5 × 10 5 Ω · cm. In one embodiment, the rare earth elements, rare earth alloys, and / or rare earth compounds 1 to 30 % By weight of the insulation layers 24 or any portion thereof. For example, the rare earth elements, rare earth alloys or rare earth compounds 5 to 30 Wt%, 5 to 25 wt%, 10 to 25 wt%, 15 to 25 wt% or about 20 wt% (eg ± 5 wt%).

Unter erneuter Bezugnahme auf 3 ist ein segmentierter gesinterter Magnet 20 im Querschnitt gezeigt. Der Magnet 20 kann mehrere magnetische Schichten 22 und eine oder mehrere Isolationsschichten (IL - Insulating Layers) 24 aufweisen. Die Isolationsschichten 24 können zwischen den magnetischen Schichten 22 angeordnet sein, um den elektrischen Widerstand des Magneten 20 zu erhöhen und Wirbelstromverluste zu reduzieren. Die Isolationsschichten 24 können in direktem Kontakt mit zwei beabstandeten und gegenüberliegenden magnetischen Schichten 22 sein. Die magnetischen und/oder Isolationsschichten 24 können eine einheitliche oder im Wesentlichen einheitliche Dicke (z. B. innerhalb 5 % der durchschnittlichen Dicke) aufweisen. Es können mehrere Isolationsschichten 24 vorhanden sein, beispielsweise eine Isolationsschicht 24 zwischen jedem Paar benachbarter magnetischer Schichten 22. In einer Ausführungsform können „x-1“ Isolationsschichten 24 vorhanden sein, wenn „x“ magnetische Schichten 22 vorhanden sind. In dem in 3 gezeigten Beispiel sind drei magnetische Schichten 22 und zwei Isolationsschichten 24 vorhanden, jedoch kann jede geeignete Anzahl jeder Schicht vorhanden sein. Der Magnet kann mindestens zwei magnetische Schichten 22 derart umfassen, dass diese durch eine Isolationsschicht 24 getrennt sind. Es können jedoch 3, 4, 5, 10 oder mehr magnetische Schichten 22 vorhanden sein, die entsprechend 2, 3, 4, 9 oder mehr Isolationsschichten 24 umfassen können, die zwischen jedem Paar magnetischer Schichten 22 angeordnet sind.Referring again to 3 is a segmented sintered magnet 20 shown in cross section. The magnet 20 can have multiple magnetic layers 22 and one or more insulating layers (IL) 24. The insulation layers 24 can be between the magnetic layers 22 be arranged to the electrical resistance of the magnet 20 increase and reduce eddy current losses. The insulation layers 24 can be in direct contact with two spaced and opposite magnetic layers 22 be. The magnetic and / or insulating layers 24 may have a uniform or substantially uniform thickness (eg, within 5% of the average thickness). There can be several layers of insulation 24 be present, for example, an insulation layer 24 between each pair of adjacent magnetic layers 22 , In one embodiment, "x-1" isolation layers 24 be present when "x" magnetic layers 22 available. In the in 3 Example shown are three magnetic layers 22 and two insulation layers 24 but any suitable number of each layer may be present. The magnet can have at least two magnetic layers 22 such that they pass through an insulating layer 24 are separated. However, there may be 3, 4, 5, 10 or more magnetic layers 22 be present, corresponding to 2, 3, 4, 9 or more insulation layers 24 may include, between each pair of magnetic layers 22 are arranged.

In mindestens einer Ausführungsform kann bzw. können die Isolationsschicht(en) 24 relativ dünn sein. Beispielsweise kann bzw. können die Isolationsschicht(en) 24 eine Dicke (z. B. durchschnittliche Dicke) von 1 bis 1.000 µm oder jeden Teilbereich darin aufweisen. In einer Ausführungsform können die Isolationsschichten 24 eine Dicke von 5 bis 500 µm, 5 bis 300 µm, 5 bis 200 µm, 5 bis 150 µm, 5 bis 100 µm, 5 bis 50 µm, 5 bis 25 µm, 10 bis 500 µm, 10 bis 250 µm, 10 bis 150 µm, 25 bis 250 µm, 25 bis 150 µm, 50 bis 150 µm, 50 bis 100 µm oder 25 bis 100 µm aufweisen. Dicken außerhalb dieser Bereiche können jedoch ebenfalls möglich sein. In einer Ausführungsform kann die Dicke dick genug sein, um trotz der Oberflächenrauigkeit der magnetischen Schichten 22 eine durchgehende Schicht von Widerstandsmaterial bereitzustellen.In at least one embodiment, the insulating layer (s) may / may 24 be relatively thin. For example, the insulation layer (s) may / may 24 have a thickness (eg, average thickness) of 1 to 1,000 μm or each portion therein. In an embodiment, the insulating layers 24 a thickness of 5 to 500 μm, 5 to 300 μm, 5 to 200 μm, 5 to 150 μm, 5 to 100 μm, 5 to 50 μm, 5 to 25 μm, 10 to 500 μm, 10 to 250 μm, 10 to 150 μm, 25 to 250 μm, 25 to 150 μm, 50 to 150 μm, 50 to 100 μm or 25 to 100 μm. However, thicknesses outside these ranges may also be possible. In one embodiment, the thickness may be thick enough to be in spite of the surface roughness of the magnetic layers 22 to provide a continuous layer of resistive material.

Um den Magneten 20 auszubilden, kann ein Blockmagnet, der zuvor gesintert wurde, in dünnere Stücke oder Schichten 22 geschnitten, segmentiert oder anderweitig geteilt werden. In Abhängigkeit von der Rauigkeit der Schichten kann nach dem Segmentieren ein Polier- oder Schleifschritt folgen. Der Blockmagnet kann ein Seltenerdmagnet, wie z. B. ein Nd-Fe-B- oder Sm-Co-Magnet, sein. Nachdem die Schichten 22 ausgebildet sind, kann eine Isolationsschicht 24 auf die Magnetschicht 22 aufgebracht, aufgetragen oder angeordnet werden. Die Isolationsschicht 24 kann eine Mischung aus Materialien umfassen, die Isolationsmaterialien und „Klebstoff“-Materialien wie oben beschrieben umfassen können. Beispielsweise können die Isolationsmaterialien AH2- und/oder MH3-Materialien, wie z. B. Ca/MgF2 und/oder AlF3, umfassen. Wie oben beschrieben, können diese Mischungen im Vergleich zu ihren einzelnen Bestandteilen verringerte Schmelzpunkte aufweisen.To the magnet 20 For example, a block magnet that has been previously sintered may be thinned into pieces or layers 22 cut, segmented or otherwise shared. Depending on the roughness of the layers, a polishing or grinding step may follow after segmentation. The block magnet may be a rare earth magnet, such as. A Nd-Fe-B or Sm-Co magnet. After the layers 22 are formed, an insulating layer 24 on the magnetic layer 22 applied, applied or arranged. The insulation layer 24 may comprise a mixture of materials which may include insulation materials and "adhesive" materials as described above. For example, the insulation materials AH 2 - and / or MH 3 materials, such as. As Ca / MgF 2 and / or AlF 3 include. As described above, these mixtures may have reduced melting points as compared to their individual components.

Die Isolationsschichten 24 können als ein Pulver, eine Suspension, ein Sprühmittel, eine Flüssigkeit, eine Platte, ein Grünkörper oder in jeder anderen geeigneten Form aufgebracht werden. Wenn die Schicht beispielsweise als ein Pulver aufgebracht wird, können die Magnetschichten 22 in eine Form platziert werden und das Isolationspulver kann auf oder über einer Magnetschicht aufgetragen werden. Das Pulver kann nivelliert, gepresst oder anderweitig einheitlich gemacht werden, bevor eine andere Magnetschicht 22 auf oder über die Isolationspulverschicht platziert wird. Diese Schritte können wiederholt werden, bis eine gewünschte Anzahl an Isolationsschichten 24 eine gewünschte Anzahl an Magnetschichten 22 trennt.The insulation layers 24 may be applied as a powder, a suspension, a spray, a liquid, a plate, a green body or in any other suitable form. For example, when the layer is applied as a powder, the magnetic layers may 22 placed in a mold and the insulating powder can be applied to or over a magnetic layer. The powder can be leveled, pressed or otherwise made uniform before another magnetic layer 22 is placed on or over the insulating powder layer. These steps can be repeated until a desired number of insulation layers 24 a desired number of magnetic layers 22 separates.

Sobald der Stapel an Magnetschichten 22 und Isolationsschichten 24 ausgebildet ist, kann ein Koaleszenzprozess durchgeführt werden. Dieser Prozess kann ein Erwärmen des Magnetstapels und gegebenenfalls ein Aufbringen von Druck (z. B. senkrecht zu den gestapelten Schichten, wie gezeigt) umfassen. Dieser Prozess kann bei derselben Temperatur und/oder über dieselbe Dauer wie der herkömmliche Glühprozess durchgeführt werden, und kann daher den Glühprozess ersetzen. Bei dem offenbarten Magnetstapel kann die Wärmebehandlung auch bewirken, dass sich die gesinterten magnetischen Schichten 22 und die ungesinterten Isolationsschichten 24 aneinander binden. Die Bindung kann durch Diffusion aufgrund der Wärmebehandlung, die an oder nahe an dem Schmelzpunkt des Isolationsmaterials stattfindet, entstehen. In mindestens einer Ausführungsform entsteht die Bindung ohne irgendeinen Klebstoff oder ein Harz, wie z. B. Polymere oder Epoxide. Die Isolationsschicht kann in einer Ausführungsform nur aus anorganischen Materialien (z. B. Keramiken) und Metall(en) bestehen.Once the stack of magnetic layers 22 and insulation layers 24 is formed, a coalescing process can be performed. This process may include heating the magnetic stack and optionally applying pressure (eg, perpendicular to the stacked layers as shown). This process can be performed at the same temperature and / or for the same duration as the conventional annealing process, and therefore can replace the annealing process. In the disclosed magnetic stack, the heat treatment may also cause the sintered magnetic layers 22 and the unsintered insulating layers 24 bind together. The bond may be due to diffusion due to the heat treatment occurring at or near the melting point of the insulating material. In at least one embodiment, the bond is formed without any adhesive or resin, such as e.g. As polymers or epoxides. The insulating layer may in one embodiment only consist of inorganic materials (eg ceramics) and metal (s).

Die Seltenerdelemente, Seltenerdlegierungen oder Seltenerdverbindungen an oder nahe an den segmentierten Oberflächen des Magneten können die in den Oberflächen der magnetischen Schichten 22 als Ergebnis des Segmentierungsprozesses entstandene Beschädigung „heilen“. Seltenerdelemente, wie z. B. Nd, können aus dem Isolationsmaterial in die Oberfläche der magnetischen Schichten 22 diffundieren, wodurch die Menge an Nd-reicher Phase an der Oberfläche erhöht und die Koerzitivfeldstärke der Schichten erhöht wird. Druck kann ebenfalls aufgebracht werden, um die Bindung zwischen den Isolationsschichten und den magnetischen Schichten zu verbessern. Höhere Drücke können aufgebracht werden, wenn die Isolationsmaterialien einen Schmelzpunkt aufweisen, der höher als die Wärmebehandlungstemperatur ist. Geringere Drücke (oder kein Druck) können bzw. kann aufgebracht werden, wenn die Isolationsmaterialien einen Schmelzpunkt aufweisen, der genauso hoch oder niedriger als die Wärmebehandlungstemperatur ist.The rare earth elements, rare earth alloys or rare earth compounds at or near the segmented surfaces of the magnet may be those in the surfaces of the magnetic layers 22 "heal" damage resulting from the segmentation process. Rare earth elements such. B. Nd, can be made of the insulating material in the surface of the magnetic layers 22 which increases the amount of Nd-rich phase at the surface and increases the coercivity of the layers. Pressure can also be applied to improve the bond between the insulating layers and the magnetic layers. Higher pressures can be applied if the insulating materials have a melting point higher than the heat treatment temperature. Lower pressures (or no pressure) can be applied if the insulating materials have a melting point as high or lower than the heat treatment temperature.

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.

Claims (17)

Segmentierter Magnet, der Folgendes umfasst: 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.Segmented magnet, comprising: 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. Magnet nach Anspruch 1, wobei die Keramikmischung einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger ist als ein Schmelzpunkt der ersten und zweiten Keramikmaterialien.Magnet after Claim 1 wherein the ceramic mixture has a melting point lower than a melting point of the first and second ceramic materials. Magnet nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel AH2 umfasst, wobei A ein Erdalkalimetall und H ein Halogen ist.Magnet after Claim 1 or 2 wherein 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. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel MH3 umfasst, wobei M ein Metall mit einer Oxidationsstufe +3 und H ein Halogen ist.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein 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. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste oder das zweite Keramikmaterial eine Verbindung mit einer Formel BH umfasst, wobei B ein Alkalimetall und H ein Halogen ist.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein the first or second ceramic material comprises a compound having a formula BH, wherein B is an alkali metal and H is a halogen. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Keramikmischung einen Schmelzpunkt aufweist, der kleiner oder gleich 1.000 °C ist.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein the ceramic mixture has a melting point of less than or equal to 1000 ° C. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Seltenerdelement Teil einer Seltenerdlegierung oder einer Seltenerdverbindung ist.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein the rare earth element is part of a rare earth alloy or a rare earth compound. Magnet nach Anspruch 7, wobei die Seltenerdlegierung NdCu und/oder NdAl und/oder DyCu und/oder NdGa und/oder PrAl und/oder PrCu und/oder PrAg umfasst.Magnet after Claim 7 wherein the rare earth alloy comprises NdCu and / or NdAl and / or DyCu and / or NdGa and / or PrAl and / or PrCu and / or PrAg. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Seltenerdelement bis zu 20 Gew-% der Isolationsschicht umfasst.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein the rare earth element comprises up to 20% by weight of the insulating layer. Magnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das permanentmagnetische Material in den ersten und zweiten Schichten ein Nd-Fe-B-Magnet und das Seltenerdelement in der Isolationsschicht Nd ist.A magnet according to any one of the preceding claims, wherein the permanent magnetic material in the first and second layers is an Nd-Fe-B magnet and the rare earth element is in the insulating layer Nd. Verfahren zum Ausbilden eines segmentierten Magneten, insbesondere eines Magneten einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: Aufbringen einer Isolationsschicht auf eine erste gesinterte Permanentmagnetschicht, wobei die Isolationsschicht ein Seltenerdelement und eine Keramikmischung mit mindestens ersten und zweiten Keramikmaterialien umfasst; Stapeln einer zweiten gesinterten Permanentmagnetschicht in Kontakt mit der Isolationsschicht und beabstandet von der ersten gesinterten Permanentmagnetschicht zum Ausbilden eines Magnetstapels; und Erwärmen des Magnetstapels.A method for forming a segmented magnet, in particular a magnet according to one of the preceding claims, comprising: applying an insulating layer to a first sintered permanent magnet layer, wherein the insulating layer is a rare earth element and a Ceramic mixture comprising at least first and second ceramic materials; 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. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Keramikmaterialien aus einer Gruppe ausgewählt sind, 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.Method according to Claim 11 wherein the first and second ceramic materials are selected from a 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. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Keramikmischung einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger ist als ein Schmelzpunkt der ersten und zweiten Keramikmaterialien.Method according to Claim 11 or 12 wherein the ceramic mixture has a melting point lower than a melting point of the first and second ceramic materials. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erwärmens ein Glühen des Magnetstapels bei einer Glühtemperatur innerhalb von 100 °C des Schmelzpunkts der Keramikmischung umfasst.Method according to Claim 13 wherein the step of heating comprises annealing the magnetic stack at an annealing temperature within 100 ° C of the melting point of the ceramic mixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das ferner ein Aufbringen von Druck auf den Magnetstapel während des Schritts des Erwärmens umfasst.Method according to one of Claims 11 to 14 further comprising applying pressure to the magnetic stack during the step of heating. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, das ferner ein Segmentieren der ersten und zweiten gesinterten Permanentmagnetschichten von einem gesinterten Blockmagneten vor dem Schritt des Aufbringens umfasst.Method according to one of Claims 11 to 15 further comprising segmenting the first and second sintered permanent magnet layers from a sintered block magnet prior to the applying step. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Seltenerdelement bis zu 30 Gew-% der Isolationsschicht umfasst.Method according to one of Claims 11 to 16 wherein the rare earth element comprises up to 30% by weight of the insulating layer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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