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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein permanentmagnetisches Material
mit Seltenerdelementen, ein Herstellungsverfahren dafür und einen
Motor mit einem solchen Material.
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In
der
JP 2002 064 009
A ist ein Verfahren zum Herstellen eines permanentmagnetischen
Materials mit Seltenerdelementen beschrieben. Die Druckschrift beschreibt
Zusammensetzungen mit Seltenerdelementen, Kohlenstoff und Bor und
die Kristallstruktur, die Größe der Kristalle,
die Struktur, die Zusammensetzung, die Form, die mittlere Teilchengröße, die
Koerzitivkraft, die magnetische Restflußdichte von Borid und ein Herstellungsverfahren
mit einem schnellen Abkühlschritt
sowie ein Herstellungsverfahren mit einem Heizschritt.
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In
Physical Review B 65, 174420 (2002) ist ein Verfahren zum Verbessern
der Koerzitivkraft von magnetischem Material durch Mahlen von SmCo5 und NiO in einer Kugelmühle beschrieben
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Die
genannte Druckschrift
JP
2002 64009 A beschreibt Verfahren zum Herstellen des Materials
und zeigt dessen Koerzitivkraft auf, die nur 360 Oe (290 A/cm) beträgt. In dieser
Druckschrift wird erwähnt,
daß, wenn
V, Cr etc. als Feststoff in Fe gelöst sind, deren Spins in der
Gegenrichtung zur Magnetisierungsrichtung des Fe ausgerichtet sind;
als Folge davon wird die magnetische Restflußdichte geringer bzw. die Rechteckigkeit
kleiner.
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Das
Temperaturverhalten und die magnetische Restflußdichte der in der Phys. Rev.
B65, 174420 (2002) genannten hartmagnetischen Materialien sind gering
und nicht ausreichend.
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Aus
FR 1 168 240 A ist
ein hartmagnetisches Material bekannt, das Kobaltoxid und keine
Seltenerdelemente enthält.
Außerdem
offenbart diese Druckschrift ein Herstellungsverfahren für das magnetische
Material. Das Kobaltoxid weist eine Néel-Temperatur von 290 K (17°C) auf.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein permanentmagnetisches Material
zu schaffen, das als hartmagnetisches Material eine verbesserte
Koerzitivkraft, eine erhöhte
Restflußdichte
und ein vergrößertes Energieprodukt
aufweist. Es soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Materials und ein Motor mit einem solchen magnetischen Material
geschaffen werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem
in den Patentansprüchen
genannten permanentmagnetischen Material, dem Herstellungsverfahren
dafür und
dem Motor gelöst.
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Der
wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein Permanentmagnet
aus einem hartmagnetischen Material mit Seltenerdelementen und einem
antiferromagnetischen Material besteht, wobei dem zwischen dem hartmagnetischen
Material und dem antiferromagnetischen Material eine magnetische Kopplung
besteht, und wobei das antiferromagnetische Material weniger als
20 Vol.-% ausmacht.
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Die
magnetische Kopplung ergibt sich durch das Verbinden des hartmagnetischen
Materials mit dem antiferromagnetischen Material im Magnet, wodurch
die Koerzitivkraft des hartmagnetischen Materials ansteigt und der
Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft kleiner wird. Im Ergebnis
wird, wenn der Magnet für
Motoren verwendet wird, die bei Temperaturen über der Raumtemperatur benutzt
werden, auch bei hohen Temperaturen eine hohes Drehmoment erhalten.
Die Motoren können
für industrielle
Zwecke verwendet werden, etwa bei der Kraftfahrzeugherstellung,
dem Transport von Halbleitervorrichtungen usw. und in Generatoren.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft
beschrieben. Es zeigen:
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1 graphisch
die Beziehung zwischen der als antiferromagnetisches Material hinzugefügten Menge
an NiO und der Koerzitivkraft.
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2 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an antiferromagnetischen
Material NiFe/Ru/NiFe und der Koerzitivkraft.
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3 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an NiMn und der
Koerzitivkraft.
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4 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an NiMn und Hk/iHc.
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5 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an NiMn und dem
Temperaturkoeffizienten der Koerzitivkraft.
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6 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an NiMn und der
thermischen Entmagnetisierung.
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7 graphisch
die Beziehung zwischen der hinzugefügten Menge an NiMn und dem
Energieprodukt.
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8, 9 und 10 sind
perspektivische Ansichten von erfindungsgemäßen Rotoren.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht eines Rotors vom Oberflächenmagnettyp.
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12, 13 und 14 sind
Ansichten der Struktur von Magneten mit antiferromagnetischen Materialien.
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15 ist
eine Mikrophotographie, die die Struktur eines Magnets zeigt, der
dadurch hergestellt wurde, daß 5
Gew.-% an MiN zu 15 Gew.-% Nd2Fe14B hinzugefügt wurden, gefolgt von einem
Sintern bei niedriger Temperatur und dem Abkühlen in einem Magnetfeld.
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Bei
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeichnet sich der Permanentmagnet dadurch aus,
daß er
ein hartmagnetisches Material und ein antiferromagnetisches Material
enthält,
wobei das antiferromagnetische Material 20 Vol.-% oder weniger umfaßt. Im Ergebnis
werden Verbindungen mit Seltenerdelementen magnetisch mit dem antiferromagneti schen
Material gekoppelt. Seltenerdelemente sind die Elemente, die die
Ordnungszahlen von 57 (La) bis 71 (Lu) und Sc und Y der Gruppe 3a
im Periodensystem umfassen.
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Die
Verbindungen der Seltenerdelemente R sind zum Beispiel R2Fe14B, R2CO17, RCo5 etc. Die Verbindungen sind pulverförmige Materialien
für Sinterkörper und
zum Verbinden mit magnetischen Materialien. Die pulverförmigen Verbindungen
der hartmagnetischen Materialien weisen vorzugsweise eine Teilchengröße von 1
bis 100 nm auf. Antiferromagnetisches Material wird in der Nähe der Kristallkörner nur
in RCo5 und NiO ausgebildet.
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Das
Energieprodukt von RCo5 und NiO, das bei
Raumtemperatur 11 MGOe beträgt,
ist so klein, daß solche
Magneten bei verschiedenen Arten von sich drehenden Maschinen, bei
medizinischen Instrumenten, Audiogeräten, Informationsverarbeitungsvorrichtungen
wie HDDs (Festplattenlaufwerken), industriellen Geräten, Kraftfahrzeugen
usw. verwendet werden.
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Im
vorliegenden Fall sind die antiferromagnetischen Materialien Legierungen,
die Mangan und Laminate daraus enthalten, um ein hohes Energieprodukt
(von 12 MGOe bis 70 MGOe) zu erhalten, wobei das Volumenverhältnis des
antiferromagnetischen Materials so eingestellt wird, daß es 20%
oder weniger beträgt.
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Um
das antiferromagnetische Material magnetisch mit den Kristallkörnern des
hartmagnetischen Materials zu verbinden (die beiden Materialien
liegen gegebenenfalls in verschiedenen Phasen vor), ist es wichtig, daß zwischen
dem antiferromagnetischen Material und dem hartmagnetischen Material
keine Verunreinigungen vorliegen, daß die Kristalle der Materialien
orientiert sind, und daß ein
Wachstum des antiferromagnetischen Materials in den Körnern verhindert
wird.
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Wenn
die obigen Bedingungen erfüllt
sind, steuert das Wachstum des antiferromagnetischen Materials in
der Umgebung der Kristallkörner
des hartmagnetischen Materials die Magnetisierungsrichtung des antiferromagnetischen
Materials durch die Magnetisierung des antiferromagnetischen Materials
beim Abkühlen
in einem Magnetfeld und bewirkt dadurch eine magnetische Kopplung
zwischen dem antiferromagnetischen Material und dem hartmagnetischen
Material.
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Das
antiferromagnetische Material ist eine Mischung aus NiO, Fe2O3, NiO und CoO
etc. Wenn das Volumen der Oxide 20 Vol.-% oder weniger beträgt (das
Verhältnis
von hartmagnetischem Material zu antiferromagnetischem Material
sollte 4 zu 1 oder kleiner sein), ist es möglich, das Energieprodukt so
zu maximieren, daß es
12 MGOe oder mehr beträgt.
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Im
Falle von Manganlegierungen können
reguläre
Phasen oder irreguläre
Phasen von NiMn, PtMn, IrMn, FeMn, PdMn etc. verwendet werden. Bei
einem Laminatmaterial werden um magnetisches Pulver lamellare Materialien
aus Fe/Cr/Fe, Fe/Ru/Fe, NiFe/Ru/NiFe etc. aufwachsen gelassen, wodurch
die Koerzitivkraft des hartmagnetischen Materials durch eine Austauschkopplung
mit dem hartmagnetischen Material in der Form einer magnetischen
Kopplung ansteigt. Die Austauschkopplung tritt zwischen dem hartmagnetischen Material
und dem antiferromagnetischen Material durch Ausbilden der genannten
verschiedenen Materialien auf.
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Die
Austauschkopplung unterdrückt
eine Bewegung der magnetischen Grenzen und das Entstehen von Grenzen
des hartmagnetischen Materials. Diese Unterdrückung hat den Vorteil, daß sich die
Koerzitivkraft des hartmagnetischen Materials erhöht, die
Temperaturabhängigkeit
der Koerzitivkraft und der Restflußdichte verringert und die
Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve zunimmt.
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Es
wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Magneten beschrieben.
Mit dem Verfahren werden die Temperatureigenschaften des hartmagnetischen
Materials verbessert, wobei die Austauschkopplung mit dem antiferromagnetischen
Material ausgenutzt wird. Da die Austauschkopplung im allgemeinen
ein lokaler Effekt ist und von der Oberflächenstruktur abhängt, wird
sie durch Verunreinigungen wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff,
die nicht die Hauptphase bilden, drastisch herabgesetzt.
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Die
Kristallkörner
des hartmagnetischen Materials sollten so klein wie möglich sein.
Vorzugsweise beträgt
die Korngröße 1 bis
10 Mikrometer. Durch eine Reduktionsbehandlung sollten Verunreinigungen
wie Sauerstoff von den Grenzflächen
der Kristallkörner
entfernt werden.
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Eine
Phase mit niedrigem Schmelzpunkt wie R2Fe14B beginnt bei etwa 850°C zu schmelzen, wobei an den
Grenzflächen
der Körner
eine Nd-reiche Phase gefunden wird. Wenn das Mangan enthaltende
antiferromagnetische Material mit der Nd-reichen Phase reagiert, wächst sie
um die Körner
weiter. Bei der Bildung der antiferromagnetischen Phase ordnen sich
die Spins der antiferromagnetischen Phase bei einer Temperatur unter
der des Néel-Punktes
nichtparallel an und lassen sich hinsichtlich der Energie stabilisieren.
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Wenn
während
der Abkühlperiode
nach dem Sintern des Materials von außen ein magnetisches Feld angelegt
wird, tritt in der Richtung des Magnetfeldes eine Austauschkopplung
zwischen dem antiferromagnetischen Material und dem hartmagnetischen
Material auf.
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Auch
wenn die Zusammensetzung des antiferromagnetischen Materials außerhalb
der oben genannten Legierungszusammensetzung liegt, tritt in den
Körnern
im antiferromagnetischen Material mit dem hartmagnetischen Material
eine Austauschkopplung auf, wodurch die Ausbildung einer magnetischen
Barriere und die Bewegung von magnetischen Grenzen unterdrückt wird.
Wenn die Korngröße von R2Fe14B klein ist,
kann es mit dem antiferromagnetischen Material bei einer Temperatur
unterhalb von 850°C
eine magnetische Verbindung ausbilden.
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Die
erwähnte
Wärmebehandlung
erfolgt, nachdem das Pulver des antiferromagnetischen Materials mit
dem Pulver des ferromagnetischen Materials vermischt wurde. Die
Korngröße des antiferromagnetischen Materials
in der Mischung ist vorzugsweise kleiner als die Korngröße des anderen
Materials.
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Ein
anderes Verfahren ist ein mechanisches Legierungsverfahren oder
ein Kugelmühlenverfahren zum
Mischen des antiferromagnetischen Materials mit dem hartmagnetischen
Material derart, daß eine
magnetische Wirkung (statische Magnetisierung, Austauschkopplung)
auf das antiferromagnetische Material und das hartmagnetische Material
ausgeübt
wird.
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Um
das Energieprodukt zu erhöhen,
sollte das Volumen des antiferromagnetischen Materials vorzugsweise
20% oder weniger betragen. Das Anlegen eines Magnetfeldes während oder
nach dem Mahlen in der Kugelmühle,
um das hartmagnetische Material mit dem antiferromagnetischen Material
anisotrop zu machen, ergibt ein Magnetmaterial mit einem hohen Energieprodukt.
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Beispiel 1
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In
diesem Beispiel wurde Nd als Seltenerdelement gewählt und
aus den entsprechenden Rohmaterialien Nd2Fe14B hergestellt. Die Rohmaterialien wurden
mittels einer Hochfrequenz-Induktionsheizung aufgeschmolzen und
zusammenlegiert. Es wurde in diesem Fall Nd mit 5 Gew.-% Überschuß zu der
Rohmaterialzusammensetzung hinzugegeben, um den Verlust von Nd beim
Aufheizen auszugleichen.
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Dann
wurde die Legierung in einer Stampfmühle oder einem Backenbrecher
gebrochen, um ein grobes Pulver mit einer mittleren Korngröße von 100
Mikrometern zu erhalten. Danach wurde das Pulver weiter zu einem
Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 5 Mikrometer vermahlen.
Das abschließende
Mahlen kann in einer Kugelmühle
erfolgen. Das erhaltene Pulver wurde bei 400 bis 850°C einer Wasserstoffbehandlung
unterzogen, um Oxide von der Oberfläche der Partikel zu entfernen.
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Bei
einem anderen Verfahren wird magnetisches Pulver, das wenigstens
ein Seltenerdelement enthält, bei
einer Temperatur von 400°C
oder höher
in einer Wasserstoffatmosphäre
gehalten und dann der Wasserstoff entfernt. Das erhaltene Pulver
wird weiter gemahlen, um ein feines magnetisches Pulver zu erhalten.
Das feine Pulver wird mit dem antiferromagnetischen Material vermischt.
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Das
antiferromagnetische Material ist NiO, dessen Néel-Temperatur bei 155°C liegt.
Die Teilchengröße des NiO-Pulvers sollte kleiner
sein als die des magnetischen Nd2Fe14B-Pulvers,
um die Grenzflächen
zwischen dem magnetischen Pulver und dem NiO zu vergrößern. Nach
dem Zumischen des NiO in einem Mischer wurde die Mischung in eine
mit Elektromagneten versehene Form gefüllt und dann ein magnetisches
Feld angelegt, um die Kristallachsen des Nd2Fe14B in der Richtung des Magnetfeldes auszurichten.
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Der
Formdruck betrug mindestens 108 N/m2, um ein Formteil mit einer Erscheinungsdichte
von etwa 60% zu erhalten. Wenn als antiferromagnetisches Material
NiO gewählt
wird, können
Ni und O in die Mutterphase oder Matrix eindiffundieren, wenn eine
Sintertemperatur von 1100°C
oder höher
verwendet wird. Das Sintern sollte daher bei 850°C oder darunter ausgeführt werden.
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In
diesem Beispiel wurde das Ausformen mit Joulescher Wärme durchgeführt, die
in einem Formverfahren mit elektrischem Strom erzeugt wurde, wobei
der Form ein Gleichstrom von etwa 1500 A zugeführt wurde.
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Während des
Abkühlens
nach dem Zuführen
des Stroms wurde in anisotroper Richtung ein Magnetfeld angelegt,
um dem antiferromagnetischen Material und dem Nd2Fe14B eine unidirektionale magnetische Anisotropie
zu erteilen. Die Beziehung zwischen der Koerzitivkraft des Magneten
aus dem so hergestellten Mischpulver aus Nd2Fe14B und NiO und der Zugabemenge des antiferromagnetischen
Materials ist in der 1 gezeigt.
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Wenn
NiO hinzugefügt
wird, weist der Magnet eine erhöhte
Koerzitivkraft auf. Der Anstieg in der Koerzitivkraft wird durch
die Austauschkopplung zwischen dem NiO und dem hartmagnetischen
Material, d.h. dem Nd2Fe14B,
herbeigeführt.
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Beispiel 2
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Im
zweiten Beispiel wurden als Seltenerdelemente Nd und Dy ausgewählt, um
eine Rohmaterialmischung aus (Nd,Dy)2Fe14B zu erzeugen. Die Rohmaterialmischung
wurde mit einer Induktionsheizung aufgeschmolzen und zusammenlegiert.
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Die
hinzugefügte
Menge an Dy betrug, bezogen auf das Nd, 0,5 bis 1,0 Gew.-%. Nd und
Dy wurden mit einer Überschußmenge von
etwa 5 Gew.-% hinzugefügt,
um den Verlust beim Aufheizen zu kompensieren.
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Dann
wurde die Legierung in einer Stampfmühle oder einem Backenbrecher
gebrochen, um ein grobes Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 100
Mikrometern zu erhalten. Danach wurde das Pulver in einer Gasstrahlmühle weiter
zermahlen, um ein feines Pulver einer mittleren Teilchengröße von 3
bis 5 Mikrometer zu erhalten. Das abschließende Mahlen kann auch in einer
Kugelmühle
erfolgen.
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Das
erhaltene Feinpulver wurde bei 600 bis 850°C in einer Wasserstoffatmosphäre behandelt,
um Oxide an der Oberfläche
der Körner
zu entfernen. Dann wurde das Pulver mit dem antiferromagnetischen
Pulver vermischt. Das antiferromagnetische Material war NiFe/Ru/NiFe.
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Mit
einem Zerstäubungsverfahren
wurde ein Laminat hergestellt. Die Materialien wurde in der Reihenfolge
NiFe, Ru und NiFe in einer Argonatmosphäre oder im Vakuum verdampft
bzw. zerstäubt.
Das zerstäubte Material
bildete die aus NiFe, Ru und NiFe bestehenden Laminatstruktur aus.
Die Verdampfungsmenge des NiFe wurde so gesteuert, daß sich eine
NiFe-Schicht mit
einer Dicke von 2 bis 50 nm ausbildete, und die Verdampfungsmenge
des Ru wurde so gesteuert, daß sich
eine Schicht mit einer Dicke ausbildete, die kleiner war als die
der NiFe-Schicht.
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Das
magnetische Pulver mit der Laminatstruktur wurde in einem Mischer
mit dem magnetischen (Nd,Dy)2Fe14B-Pulver
vermischt. Nach dem Vermischen wurde das Mischpulver in eine mit
Elektromagneten versehene Form gefüllt, und an die Form wurde
ein magnetisches Feld so angelegt, daß sich die Kristallachse des
(Nd,Dy)2Fe14B in
der Richtung des magnetischen Feldes ausrichtete.
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Die
Teilchengröße des NiFe/Ru/NiFe
war kleiner als die des (Nd,Dy)2Fe14B, um die Chancen für einen Kontakt der (Nd,Dy)2Fe14B-Körner mit
dem antiferromagnetischen Material zu vergrößern. Der Formdruck betrug
bei einer Temperatur von 850°C
oder kleiner mindestens 108 N/m2,
um eine Erscheinungsdichte von etwa 60% zu erhalten.
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Wenn
die Temperatur 850°C übersteigt,
kann die Struktur des Laminats nicht aufrechterhalten werden, und
die Austauschkopplung mit dem antiferromagnetischen Material verringert
sich. Das Pulver sollte daher mit einer Temperatur in Form gebracht
werden, die so niedrig wie möglich
ist. Im vorliegenden Beispiel wurde ein Stromflußformen mit einem elektrischen
Strom von 1000 bis 1500 A zum Erzeugen von Joulescher wärme verwendet.
Während
des Abkühlens
nach dem Aufheizen wurde in der Richtung der Anisotropie ein magnetisches
Feld an die Form angelegt, um dem antiferromagnetischen Material
und dem (Nd,Dy)2Fe14B
eine unidirektionale magnetische Anisotropie zu erteilen.
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Die
Beziehung zwischen der Koerzitivkraft des Magnets aus dem (Nd,Dy)2Fe14B und der hinzugefügten Menge
des antiferromagnetischen Materials, d.h. des NiFe/Ru/NiFe, ist
in der 2 gezeigt. Die Zugabe des antiferromagnetischen
Materials erhöht
die Koerzitivkraft des Magnets. Der Anstieg in der Koerzitivkraft wird
durch die Austauschkopplung zwischen dem antiferromagnetischen Material
und dem hartmagnetischen Material, d.h. dem (Nd,Dy)2Fe14B, herbeigeführt.
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Beispiel 3
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Im
dritten Beispiel wurden für
das antiferromagnetische Material Manganlegierungen gewählt. Zur Herstellung
des Manganlegierungspulvers wurden Gaszerstäubungsverfahren oder Flüssigkeitsabschreckverfahren
angewendet. Die Manganlegierungen sind zum Beispiel NiMn, FeMn,
PdMn, IrMn oder PtMn. Im Falle von NiMn bildet sich eine reguläre Phase
aus, während
in den anderen Fällen
irreguläre
Phasen entstehen.
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Die
mittlere Teilchengröße betrug
bei den genannten Manganlegierungen 1 bis 5 Mikrometern. Je kleiner
die Teilchengröße ist,
um so größer kann
die Koerzitivkraft sein.
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Es
wird der Fall beschrieben, daß als
Manganlegierung NiMn verwendet wird. Mit einem Gaszerstäubungsverfahren
zum Zerstäuben
der NiMn-Legierung läßt sich
ein NiMn-Legierungspulver erhalten, bei dem der Ni-Gehalt im Mn
50 Vol.-% (±1%)
bei einer mittleren Teilchengröße von 1
bis 5 Mikrometern beträgt.
Das sich ergebende Pulver wurde mit magnetischem Pulver vermischt,
das wenigstens ein Seltenerdelement enthält und eine mittlere Teilchengröße von 5
bis 100 Mikrometern besitzt.
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Zum
Vermischen der Pulver im Vakuum (1 × 10–2 Pa
oder weniger) wurde ein V-Mischer oder eine Kugelmühle verwendet.
Das Mischpulver wurde in einem magnetischen Feld zusammengedrückt. Die
Stärke
des magnetischen Feldes betrug mindestens 0,5 MA/m und der Formdruck
mindestens 107 N/m2.
Der Vorgang wurde in einer Inertgasatmosphäre wie einer Stickstoffatmosphäre oder
in Vakuum (1 × 10–2 Pa
oder weniger) ausgeführt.
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Zwischen
den Teilchen des hartmagnetischen Materials sind in dem Formteil
NiMn-Pulverteilchen verteilt, aber es tritt keine Austauschkopplung
zwischen dem ferromagnetischen Material und dem antiferromagnetischen
Material auf. Die Austauschkopplung tritt erst dann auf, wenn das
Formprodukt der folgenden Wärmebehandlung
unterzogen wird. Im Inneren des Ofens befindet sich dabei ein reduzierendes
Gas, das Wasserstoff enthält,
um die Oberfläche
des Pulvers mit dem Seltenerdelement zu reduzieren, bevor das Formteil in
den Wärmebehandlungsofen
eingeführt
und wärmebehandelt
wird.
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Das
Aufheizen des Formteils in der reduzierenden Atmosphäre entfernt
die Oxide von der Oberfläche des
Pulvers mit dem Seltenerdelement. Die Wärmebehandlung wird in der reduzierenden
Atmosphäre
bei 850°C
für 2 Stunden
ausgeführt,
woraufhin ein Magnetfeld angelegt wird, wenn das Formteil abkühlt. Die
Richtung des Magnetfeldes ist die gleiche wie zum Zeitpunkt des
Ausformens des Formteils. Das Magnetfeld kann in Abhängigkeit
von der Form und der Größe des Formteils
unterschiedlich sein, die Stärke
des Magnetfeldes sollte jedoch wenigstens 0,1 MA/m betragen.
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Die
Abkühlgeschwindigkeit
im Magnetfeld beträgt
vorzugsweise 2°C/min
oder weniger. Bei einer solchen Abkühlgeschwindigkeit wird die
Ausbildung der regulären
Phase des NiMn begünstigt.
Beim Abkühlen
ist keine reduzierende Atmosphäre
erforderlich.
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Der
Nd2Fe14B-Magnet,
der mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt wird, beinhaltet
eine Nd-reiche primäre
Nd2Fe14B-Phase und
eine NiMn-Phase, wobei die NiMn-Phase als reguläre Phase in der Nähe der Körner des
Nd2Fe14B vorliegt,
die sich magnetisch mit dem Nd2Fe14B verbindet.
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Die
NiMn-Phase ist antiferromagnetisch, und das Nd2Fe14B ist ferromagnetisch. An den Grenzen der Phasen
verbinden sich Teile der NiMn-Spins und der Nd2Fe14B-Spins magnetisch miteinander und koppeln
die Bewegung der Nd2Fe14B-Spins
mit den NiMn-Spins. Da ein Teil der Nd2Fe14B-Spins fixiert ist, wird eine Drehung
und Bewegung der magnetischen Segmente der Nd2Fe14B-Spins unterdrückt.
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Die
Bereiche, in denen sich die magnetische Kopplung zwischen der antiferromagnetischen
Phase und der hartmagnetischen Phase ausbildet, liegen innerhalb
etwa 0,1 μm
an den Grenzen des NiMn. Die Abnahme der magnetischen Barriere,
die sich in der Umgebung der magnetischen Körner ausbildet, oder die Homogenisierung
der Störungen
der Magnetisierung in der Umgebung der Körner führt zu den folgenden Vorteilen:
- 1. Erhöhung
der Koerzitivkraft.
- 2. Verringerung des Temperaturkoeffizienten der Koerzitivkraft.
- 3. Erhöhung
der Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve.
- 4. Abnahme der thermischen Entmagnetisierung.
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Diese
Vorteile sind mit Bezug zu den hinzugefügten Mengen an NiMn in den 3 bis 7 gezeigt. Die 3 zeigt
die Tatsache, daß die
Koerzitivkraft linear ansteigt, bis die hinzugefügte Menge 10 Gew.-% beträgt, und
die 4 zeigt, daß das
Verhältnis
von Hk zu iHc (Hk/iHc) linear ansteigt, bis die hinzugefügte Menge
5 Gew.-% beträgt.
Da die 1 einen Anstieg von iHc zeigt, ist offensichtlich,
daß auch
der Hk-Wert ansteigt. Das heißt,
daß sich
die Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve verbessert.
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Aus
der 5 geht hervor, daß der Absolutwert des Temperaturkoeffizienten
der Koerzitivkraft mit der Zugabe von NiMn kleiner wird. Die Abnahme
des Temperaturkoeffizienten hängt
von der Unterdrückung
der Magnetisierung oder der magnetischen Wände aufgrund der Austauschkopplung
zwischen dem antiferromagnetischen Material und dem hartmagnetischen
Material ab bzw. von der Unterdrückung
der Bewegung der magnetischen Wände.
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Aufgrund
der Unterdrückung
der Magnetisierung und der Bewegung der magnetischen Wände wird die
thermische Entmagnetisierung klein, wie es in der 6 gezeigt
ist. Das hartmagnetische Material kann daher auch bei Teilen verwendet
werden, die bei Temperaturen betrieben werden, die über der
Raumtemperatur liegt, insbesondere bei Teilen, bei denen eine Stabilität des Temperaturkoeffizienten
(hohe magnetische Flußdichte
an der Oberfläche
des Magnets und niedrige Entmagnetisierung) erforderlich ist und
die nicht so teuer sind wie SmCo-Magnete.
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Wie
in der 7 gezeigt, erhöht
die Zugabe von NiMn das Energieprodukt (BHmax), da die Rechteckigkeit
der Entmagnetisierung besser ist. Das Hinzufügen des antiferromagnetischen
Materials verringert jedoch die Restflußdichte, so daß das Energieprodukt
ab einer Zugabe von etwa 15 Vol.-% wieder abnimmt. Wenn die hinzugefügte Menge
20 Vol.-% übersteigt,
wird das Energieprodukt kleiner als es ohne Zugabe ist.
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Deshalb
sollte die Zugabemenge an antiferromagnetischem Material oder die
Menge an antiferromagnetischem Material, die im Magnet ausgebildet
wird, bei 20 Vol.-% oder weniger liegen. Wenn das antiferromagnetische
Material aus NiO, Fe2O3,
IrMn, PtMn, CrMnPt, CoO etc. besteht, übersteigt die Abnahme in der Restflußdichte
den Anstieg in der Rechteckigkeit, wenn die Zugabemenge an antiferromagnetischem
Material oder die Menge an antiferromagnetischem Material, die im
Magnet ausgebildet wird, etwa 20 Vol.-% oder mehr beträgt.
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Wenn
zu dem hartmagnetischen Material das antiferromagnetische Material
und ein weichmagnetisches Material hinzugefügt werden und das weichmagnetische
Material im hartmagnetischen Material ausgebildet wird, steigt die
Restflußdichte
des weichmagnetischen Materials weiter an, wenn die Flußdichte
des weichmagnetischen Materials hoch ist. Im Ergebnis wird ein Hochenergieprodukt
erhalten, auch wenn der Volumenanteil des antiferromagnetischen
Materials ansteigt.
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Wenn
zusammen mit dem antiferromagnetischen Material eine dünne Schicht
oder feine Teilchen aus Eisen oder einer Legierung der Eisenreihe,
die kein antiferromagnetisches Material wie NiMn etc. ist, ausgebildet
wird bzw. werden, wird ein Anstieg der Restflußdichte und der Rechteckigkeit
erhalten, der das Energieprodukt erhöht, da die Sättigungsflußdichte
von Materialien der Eisenreihe hoch ist und durch die magnetische Verbindung
zwischen dem weichmagnetischen Material und dem hartmagnetischen
Material ein Verbesserung der Rechteckigkeit erhalten wird.
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Beispiel 4
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Im
folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem IrMn, PdMn oder
FeMn, die alle irreguläre
Phasen sind, als antiferromagnetisches Material verwendet wird.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines hartmagnetischen Materials mit
Legierungen mit 10 bis 30 Vol.-% Ir, Rest Mn, 10 bis 30 Vol.-% Pd,
Rest Mn, oder 30 bis 60% Fe, Rest Mn, oder tertitären Legierungen
aus CrMnPt, IrMnPd etc. beschrieben.
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Hartmagnetische
Materialien sind solche, bei denen die Hauptphase aus Verbindungen
besteht, die wenigstens ein Seltenerdelement, Fe, Co, B, C und/oder
N enthalten. Die Materialien wurden im Vakuum (1 × 10–2 Pa
oder weniger) aufgeschmolzen, um eine feste Lösung zu bilden, gefolgt von
einer chemischen Analyse und vom Zerbrechen. Das Zerbrechen erfolgte
in einer Stickstoff- oder Argonatmosphäre. Die Körner wurden des weiteren mit
einer Gasstrahlmühle
oder einer Kugelmühle
vermahlen, um ein feines Pulver mit einer Teilchengröße von 1
bis 5 μm
zu erhalten. Der Magnet wurde durch eine Dampfabscheidung des antiferromagnetischen
Materials auf dem hartmagnetischen Material hergestellt. Das hartmagnetische
Material wurde in einer Vakuumkammer auf einem Transfertisch plaziert
und das antiferromagnetische Material aus der Mn-Reihe verdampft. Die Dicke des auf das
hartmagnetische Material aufgebrachten antiferromagnetischen Mn-Materials betrug
10 bis 100 nm.
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Vor
dem Aufdampfen des antiferromagnetischen Materials wurde die Oberfläche des
Pulvers des hartmagnetischen Materials in einer Wasserstoffatmosphäre aufgeheizt,
um Oxide auf der Oberfläche
zu reduzieren, wodurch sich die magnetischen Eigenschaften verbessern.
Wenn der Oberflächenbereich
des aufgedampften hartmagnetischen Materials, der mit dem antiferromagnetischen
Material in Kontakt steht, etwa 10% oder mehr beträgt, verbessert
sich der Temperaturkoeffizient.
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Aufdampfverfahren
sind zum Beispiel das Vakuumaufdampfen und das Sputtern. Das Sputterverfahren
unter Verwendung von Argongas ist für die Massenproduktion besser
geeignet, da sich die damit erzeugte Zusammensetzung kaum ändert. Wenn
zur Ausbildung des antiferromagnetischen Materials ein Aufdampfverfahren
angewendet wird, sollte vor dem Aufbringen des antiferromagnetischen
Materials auf dem hartmagnetischen Material eine 1 bis 10 nm dicke
Schicht aus einem weichmagnetischen Material wie Fe, NiFe etc. abgeschieden
werden, um Fluktuationen in der Zusammensetzung gering zu halten.
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Das
sich ergebende Pulver des hartmagnetischen Materials, auf das das
antiferromagnetische Material aufgebracht wurde, wurde in einem
magnetischen Feld mit einer Stärke
von wenigstens 0,6 MA/cm und einem Druck von 107 N/m2 oder mehr zusammengedrückt, um ein Formteil mit Anisotropie
herzustellen. Das sich ergebende Formteil wies eine spezifische
Dichte von etwa 7 g/cm3 auf. Das Formteil
wurde in einen Heizofen gebracht und in einem Wasserstoffgasfluß auf 850
bis 1100°C
aufgeheizt. Die Abkühlgeschwindigkeit
ist nicht beschränkt.
Wenn das Formteil in einem magnetischen Feld abgekühlt wird,
ergibt sich eine magnetische Verbindung zwischen dem antiferromagnetischen
Material und dem hartmagnetischen Material.
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Die
magnetische Verbindung erhöht
die Koerzitivkraft des hartmagnetischen Materials. Es wird so ein hartmagnetisches
Material mit hoher Koerzitivkraft erhalten, das gegen eine thermische
Entmagnetisierung bei hohen Temperaturen unempfindlich ist.
-
Die
folgende Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung, die Art des antiferromagnetischen
Materials und die magnetischen Eigenschaften des hartmagnetischen
Materials der oben genannten Beispiele. Tabelle 1
Nr. | Hartmagnet.
Material | Antiferromagnet.
Material A | Volumen
anteil v. A (%) | Max.
Behandl.-Temp. (°C) | Koerzitivkraft
(iHc) (MA/m) | Temp.-koeff. (%/°C) |
1 | Nd2Fe14B | NiMn | 5 | 850 | 1.5 | –0.45 |
2 | Nd2Fe14B | FeMn | 5 | 850 | 1.6 | –0.47 |
3 | Nd2Fe14B | NiFe/Ru/NiFe | 3 | 800 | 2.1 | –0.41 |
4 | Nd2Fe14B | CrMnPt | 5 | 800 | 1.6 | –0.46 |
5 | Nd2Fe14B | NiO | 5 | 400 | 1.4 | –0.46 |
6 | Sm2Co17 | NiO | 10 | 200 | 2.0 | –0.16 |
7 | Sm2Fe17N3 | NiO | 10 | 200 | 1.3 | –0.28 |
8 | (Nd0.95Dy0.05)2Fe14B | IrMn | 4 | 850 | 2.0 | –0.40 |
9 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiMn | 5 | 850 | 2.2 | –0.40 |
10 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiMn | 10 | 850 | 2.5 | –0.38 |
11 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | IrMn | 4 | 900 | 2.3 | –0.36 |
12 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | FeMn | 3 | 800 | 2.0 | –0.43 |
13 | (Nd0.97Dy0.03)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiO | 5 | 400 | 1.9 | –0.44 |
14 | Ce2Fe14B | NiMn | 5 | 700 | 1.7 | –0.47 |
15 | Pr2Fe14B | NiMn | 5 | 700 | 1.4 | –0.46 |
16 | (Nd0.97Pr0.03)2(Fe,Co)14B | NiMn | 4 | 600 | 2.0 | –0.40 |
17 | Nd2Fe14(B,C) | NiMn | 5 | 600 | 1.8 | –0.39 |
18 | Sm2Fe17N3 | NiMn | 4 | 500 | 1.1 | –0.30 |
19 | Nd15Fe77B8 | NiMn | 5 | 800 | 1.8 | –0.41 |
20 | (Nd0.95Dy0.05)15Fe77.5B7Al0.5 | NiMn | 4 | 850 | 2.1 | –0.35 |
21 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)B7Al0.5 | NiMn | 3 | 600 | 1.9 | –0.36 |
22 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | NiMn | 5 | 600 | 2.1 | –0.32 |
23 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | IrMn | 6 | 850 | 2.2 | –0.31 |
24 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | FeMn | 5 | 800 | 1.9 | –0.39 |
25 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | NiO | 6 | 800 | 1.8 | –0.41 |
26 | Nd3.5Dy1Fe73Co3Ga1B18.5 | NiMn | 5 | 600 | 2.5 | –0.30 |
27 | Sm(Co0.72Fe0.2Cu0.055Zr0.025)7.5 | NiMn | 5 | 600 | 2.5 | –0.16 |
-
Es
ist offensichtlich, daß in
Abhängigkeit
von der Zusammensetzung des antiferromagnetischen Materials und
des hartmagnetischen Materials die optimale Zugabemenge des antiferromagnetischen
Materials zwischen 3 und 20 Vol.-% liegt. Wenn die Zugabemenge 20
Vol.-% übersteigt,
nimmt die Restflußdichte
des Magneten ab, und das Energieprodukt läßt sich kaum halten, auch wenn
die Koerzitivkraft zunimmt.
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Wenn
eine Diffusion von Komponenten des antiferromagnetischen Materials
in die Kristallkörner
des hartmagnetischen Materials verhindert wird und wenn eine Zersetzung
des antiferromagnetischen Materials vermieden wird, kann das Verhalten
des Temperaturkoeffizienten des hartmagnetischen Materials auch
dann verbessert werden, wenn nur eine geringe Menge des antiferromagnetischen
Materials zugegeben wird. Um die Eigenschaften des Temperaturkoeffizienten
von Magneten aus der NdFeB-Reihe zu verbessern, wird im allgemeinen
Dy hinzugefügt.
Da Dy teuer ist, steigen die Kosten für die Magneten an, wodurch
nicht nur die Magnete, sondern auch die Vorrichtungen, die solche
Magnete enthalten, teurer werden.
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Aus
der Tabelle 1 geht hervor, daß auch
dann, wenn kein Dy hinzugefügt
wird, das Hinzufügen
des antiferromagnetischen Materials die Eigenschaften des Temperaturkoeffizienten
verbessert, weshalb die vorliegende Erfindung Vorteile hinsichtlich
der Kosten und des Preises hat.
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Die 15 zeigt
eine Schnittansicht eines Magneten, der durch ein Niedertemperatursintern
hergestellt wurde, gefolgt von einem Abkühlen in einem Magnetfeld, wobei
zu dem Nd2Fe14B
5 Vol.-% NiMn hinzugefügt
worden waren.
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An
den Korngrenzen lassen sich Ni und Mn feststellen, so daß eine NiMn-Legierung
ausgebildet wurde. Die Ausbildung der NiMn-Legierung an den Korngrenzen
bringt die Austauschkopplung zwischen dem antiferromagnetischen
Material NiMn und dem hartmagnetischen Material Nd2Fe14B hervor. Es wird daher angenommen, daß eine Drehung
der Magnetisierung und die Entstehung von magnetischen Barrierenwänden sowie
eine Bewegung der Wände
vermieden werden konnte.
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Beispiel 5
-
Ein
Pulver für
ein hartmagnetisches Materials, das wenigstens ein Seltenerdelement
enthielt, wurde in einem reduzierenden Gas wie Wasserstoff zu Pulver
mit einer Teilchengröße von 1
bis 5 μm
zerkleinert. Dann wurde an das Pulver, das auf Kunstharz aufgebracht
wurde, ein magnetisches Feld angelegt.
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Auf
das magnetische Pulver auf dem Kunstharz wurde dann antiferromagnetisches
Material aufgedampft, während
ein magnetisches Feld angelegt wurde, woraufhin dann das beschichtete
magnetische Pulver mit Kunstharz abgedeckt wurde. Das antiferromagnetische
Material ist eine Legierung in einer irregulären Phase, die Mn enthält, ihre
Dicke betrug 1 bis 50 nm. Die Temperatur an der Oberfläche des
magnetischen Pulvers betrug beim Aufdampfen 50 bis 100°C.
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Das
antiferromagnetische Material wurde durch das magnetische Feld in
einer Richtung magnetisiert, wenn die Temperatur von der obigen
Temperatur auf Raumtemperatur absinkt. Bei diesem Verfahren wird
ein dünnes,
blattartiges hartmagnetisches Material hergestellt.
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Das
Blatt aus dem hartmagnetischen Material kann dazu verwendet werden,
an den Stellen für
die Magneten in einem Rotor eingesetzt und angebracht zu werden.
Das Blatt aus dem hartmagnetischen Material kann auch zerbrochen
werden, um ein Verbundmaterial herzustellen. Das Verbundmaterial
kann dann als Material zum Spritzgießen eines anisotropen Magneten
verwendet werden.
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Beispiel 6
-
Im
folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das hartmagnetische
Material und das antiferromagnetische Material in einer Kugelmühle vermischt
werden.
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Als
Kugelmühle
wurde eine Zentrifugal-Kugelmühle
mit einer Drehzahl von 200 Umdrehungen pro Minute für eine vorgegebene
Zeitspanne verwendet. Das Ergebnis ist in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
Nr. | Hartmagnet.
Material | Antiferromagnet.
Material (A) | Volumenanteil
von A (%) | Mahldauer (h)
in Kugelmühle | Koerzitivkraft
(iHc) (MA/m) | Temperaturkoeff.
der Koerzitivkr. (%/°C) |
1 | Nd2Fe14B | NiMn | 10 | 3 | 1.6 | –0.42 |
2 | Nd2Fe14B | FeMn | 15 | 3 | 1.8 | –0.45 |
3 | Nd2Fe14B | NiFe/Ru/NiFe | 5 | 0.5 | 2.3 | –0.42 |
4 | Nd2Fe14B | CrMnPt | 15 | 2 | 1.5 | –0.45 |
5 | Nd2Fe14B | NiO | 20 | 3 | 1.6 | –0.47 |
6 | Sm2Co17 | NiO | 15 | 3 | 2.2 | –0.05 |
7 | Sm2Fe17N3 | NiO | 15 | 3 | 1.5 | –0.28 |
8 | (Nd0.95Dy0.05)2Fe14B | IrMn | 10 | 1 | 2.3 | –0.30 |
9 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiMn | 10 | 1 | 2.4 | –0.28 |
10 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiMn | 20 | 1 | 2.3 | –0.28 |
11 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | IrMn | 10 | 1 | 2.3 | –0.30 |
12 | (Nd0.95Dy0.05)2(Fe0.95Co0.05)14B | FeMn | 5 | 1 | 2.2 | –0.28 |
13 | (Nd0.97Dy0.03)2(Fe0.95Co0.05)14B | NiO | 15 | 3 | 2.3 | –0.38 |
14 | Ce2Fe14B | NiMn | 10 | 1 | 2.0 | –0.35 |
15 | Pr2Fe14B | NiMn | 10 | 1 | 1.8 | –0.40 |
16 | (Nd0.97Pr0.03)2(Fe,Co)14B | NiMn | 10 | 1 | 2.1 | –0.40 |
17 | Nd2Fe14(B,C) | NiMn | 10 | 1 | 2.1 | –0.35 |
18 | (Sm0.7Nb0.3)(Fe0,8Co0.2)9.5Si1C0.5 | NiO | 10 | 1 | 1.9 | –0.15 |
19 | (Sm0.5Nb0.5)(Fe0.8Co0.2)9.5Si0.9 | NiO | 5 | 1 | 1.4 | –0.17 |
20 | Sm2Fe17N3 | NiMn | 5 | 1 | 1.5 | –0.30 |
21 | Nd15Fe77B8 | NiMn | 10 | 1 | 1.7 | –0.28 |
22 | (Nd0.95Dy0.05)15Fe77.5B7Al0.5 | NiMn | 10 | 1 | 2.3 | –0.30 |
23 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | NiMn | 5 | 1 | 2.1 | –0.37 |
24 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | NiMn | 10 | 1 | 2.2 | –0.29 |
25 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | IrMn | 10 | 1 | 2.4 | –0.28 |
26 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | FeMn | 10 | 1 | 2.1 | –0.28 |
27 | (Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B7Al0.5 | NiO | 10 | 2 | 2.1 | –0.30 |
28 | Nb3.5Dy1Fe73Co3Ga1B18.5 | NiMn | 15 | 1 | 2.8 | –0.28 |
29 | Sm(Co0.72Fe0.2Cu0.055Zr0.025)7.5 | NiMn | 15 | 1 | 2.8 | –0.20 |
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Wie
in der Tabelle 2 gezeigt, wird der Absolutwert des Temperaturkoeffizienten
der Koerzitivkraft klein, wenn das antiferromagnetische Material
hinzugefügt
wird. Durch Mischen des magnetischen Pulvers mit einem thermoplastischen
Kunstharz kann ein anisotropes oder isotropes Verbundmaterial für das Spritzgießen hergestellt
werden. Das magnetische Pulver kann auch mit einem sich thermisch
verfestigenden Kunstharz vermischt werden, um eine Verbundmasse
für ein
Druckgießen
herzustellen, das in einem magnetischen Feld für verschiedene Arten von Motoren
vergossen wird.
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Die 12 bis 14 zeigen
schematisch die Mikrostrukturen von Magneten, die in diesem Beispiel hergestellt
wurden. Die Magneten bestehen aus dem antiferromagnetischen Material 21 und
dem hartmagnetischen Material 22, wobei eine seltenerdelementreiche
Phase oder ferromagnetische Phase 23 ausgebildet werden
kann.
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Die 12 zeigt
die Mikrostruktur mit dem antiferromagnetischen Material 21,
das außerhalb
des hartmagnetischen Materials 22 ausgebildet wird. Auch
wenn zwischen dem antiferromagnetischen Material 21 und dem
hartmagnetischen Material 22 nur eine dünne Diffusionsschicht oder
hoch beanspruchte Phase ausgebildet wird, gibt es eine magnetische
Kopplung.
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Wie
in der 13 gezeigt, gibt es eine magnetische
Kopplung auch dann, wenn sich außerhalb des hartmagnetischen
Materials 22 antiferromagnetisches Material und weichmagnetisches
Material befindet, und auch dann, wenn es eine seltenerdelementreiche
Phase 23 gibt. Die 13 zeigt
auch, daß zwischen
den Körnern
des hartmagnetischen Materials Lücken
(Zwischenräume)
entstehen; durch die magnetische Kopplung verbessert sich jedoch
die Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve.
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Die 14 zeigt
außerhalb
der Körner 22 des
hartmagnetischen Materials antiferromagnetisches Material 21 und
weichmagnetisches Material oder eine seltenerdelementreiche Phase 23.
Dieser Magnet weist ein verbessertes Energieprodukt auf, und auch
die magnetische Restflußdichte
wird durch das weichmagnetische Material verbessert. Außerdem wird
die Rechteckigkeit durch das antiferromagnetische Material besser.
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Beispiel 7
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Im
folgenden wird die Herstellung von Rotoren für Motoren beschrieben. Die 8 bis 11 zeigen perspektivische
Ansichten von Rotoren. Im Falle eines Innenrotors sind um eine Welle 11 Magneten
angeordnet. Wenn die oben genannten Verbindungen verwendet werden,
werden diese durch Spritzgießen
oder durch thermisches Extrusionsgießen an den Stellen 12 für die Magneten
ausgebildet.
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Die
Welle 11 besteht aus Kohlenstoffstahl. Um die Welle sind
laminatförmig
elektromagnetische Stahlplatten 13 angeordnet, wobei schon
beim Ausformen der Stahlplatten 13 die Stellen 12 für die Magneten
ausgespart werden.
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Eine
der obigen Verbindungen mit einem antiferromagnetischen Material,
wenigstens einem Seltenerdelement und einem Kunstharz-Bindemittel
(thermoplastisches oder thermisch sich verfestigendes Harz) wird durch
Spritzgießen
oder Druckgießen
ausgeformt, wobei eine Form verwendet wird, die den laminierten
elektromagnetischen Stahlplatten entspricht. Zum Zeitpunkt des Gießens wird
ein magnetisches Feld von 0,7 MA/m angelegt, um dem Magnetpulver
eine Anisotropie zu verleihen.
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Die
Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzungen der Magnete für die 8 bis 11 und
verschiedene magnetische Eigenschaften der Magnete. Die auf die
Art und unter den Bedingungen der Tabelle 2 hergestellten Magnete
wurden an den Stellen 12 für die Magnete angeordnet. Die
Magnete wurden bearbeitet und mechanisch an den entsprechenden Stellen
eingesetzt, um die Rotoren auszubilden.
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Die
in den 8 bis 11 gezeigten Rotoren zeigten
auch bei hohen Temperaturen ein stabiles Ausgangsverhalten, sind
gegen magnetische Gegenfelder unempfindlich und weisen einen kleinen
Temperaturkoeffizienten für
die Induktionsspannung auf. Die obigen Rotoren können unter Verwendung von hartmagnetischem
Material hergestellt werden, das weniger entmagnetisierbar ist und
das einen kleinen Temperaturkoeffizienten für die Koerzitivkraft aufweist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung lassen sich Permanentmagneten mit hoher
Koerzitivkraft, einer hohen Restflußdichte und einem verbesserten
Energieprodukt des hartmagnetischen Materials erhalten. Mit diesen Magneten
können
Motoren hergestellt werden.