JP7335292B2 - 異方性結合磁石およびその作製方法 - Google Patents
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Description
ここで、R-T-B型永久磁石粉末において、Rの含有量は28~31wt.%であり、Bの含有量は0.9~1.1wt.%であり、残りはTであり、Rは1つ以上の希土類元素から選択され、TはFeまたはFeCoおよび遷移金属であり、Bはホウ素であり、
SmFeN永久磁石粉末はR-T-B型永久磁石粉末の重量含有量の3%~40%であり、
前記異方性結合磁石は複数の異なる予備成形体をプレスすることによって形成され、得られた異方性結合磁石のプレス方向の密度差が2%未満である。
さらに、前記SmFeN永久磁石粉末の粒子径は1~30μm、好ましくは3~10μmである。
結合磁気リング原料はR-T-B型永久磁石粉末、SmFeN永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダー、カップリング剤および潤滑剤などである。
複数種類の異なる乾燥複合磁性粉末をキャビティに入れ磁場H1に配置しプレス成形して複数種類の異なる予備成形体を得、前記プレス圧力は100~600MPaであり、前記磁場H1は0.15Tより小さく、前記成形の温度は室温であり、
前記予備成形体の密度は3.6~5.0g/cm3であり、予備成形体の強度は密度の低下に従って低下し、密度が3.6g/cm3未満の場合、予備成形体の強度が低く、輸送過程でそのまま維持することができないが、密度が5.0g/cm3を超えると、後の温間プレスおよび磁場配向過程で高い配向度を得ることが困難になるからである。
複数の離型された異なる予備成形体を積み重ねて別の金型に入れ磁場H2に配置して温間プレス成形および配向し、高い性能を有する成形体は中央に配置され、低い性能を有する成形体は両端に配置され、または者高い性能を有する成形体は中央に配置され、低い性能を有する成形体は周辺に配置され、再びプレスを行う。具体的には、中央から両端へ配列された予備成形体の密度および/またはSmFeN含有量は徐々に低下し、または、中央から周辺へ配列された予備成形体の密度および/またはSmFeN含有量は徐々に低下する。
硬化プロセスは以下の通りである:最終成形体を一定の温度に加熱して保温し、結合磁気リングの強度を一層高め、ここで、保温温度は一般に100~200℃、好ましくは120~180℃であり、保温時間は一般に0.5~2時間であるが、磁気リングの寸法に応じて適切に調整すればよい。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ9%および23%である。
以上の異なる予備成形体を積み重ねて別の金型に入れ磁場H2(2.5T)に配置し温間プレス成形および配向を行い、プレス圧力は700MPaであり、成形温度は150℃であり、成形体とキャビティ間のヤング率は5%であり、ここで、高い性能および密度を有する第2の予備成形体は中央に配置され、低い性能および密度を有する第1の予備成形体は両端に配置され、第1の予備成形体の高さは第2の予備成形体より高く、各成形体は磁力によって互いに引き付け合うように配置されて温間プレス配向およびプレス成形を行う。
以上で得られた最終成形体を160℃に加熱し硬化処理を行い、保温時間は1時間であり、異方性磁気リングを作製する。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ5%および23%である。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ15%および23%である。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ9%および15%である。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ9%および25%である。
実施例6
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ9%および23%である。
以上の異なる予備成形体を積み重ねて別の金型に入れ磁場H2(2.5T)に配置し温間プレス成形および配向を行い、プレス圧力は700MPaであり、成形温度は150℃であり、成形体とキャビティ間のヤング率は5%であり、ここで、高い性能および密度を有する第2の予備成形体は中央に配置され、低い性能および密度を有する第1の予備成形体は両端に配置され、第1の予備成形体の高さは第2の予備成形体より高く、各成形体は磁力によって互いに引き付け合うように配置されて温間プレス配向およびプレス成形を行う。
以上で得られた最終成形体を120℃に加熱し硬化処理を行い、保温時間は1時間であり、異方性磁気リングを作製する。
実施例9
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して異なる予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、ここで、第1および第2の予備成形体中SmFeNの含有量はそれぞれ5%および13%である。
以上の異なる予備成形体を積み重ねて別の金型に入れ磁場H2(2.5T)に配置し温間プレス成形および配向を行い、プレス圧力は700MPaであり、成形温度は150℃であり、成形体とキャビティ間のヤング率は5%であり、ここで、高い性能および密度を有する第2の予備成形体は中央に配置され、低い性能および密度を有する第1の予備成形体は両端に配置され、第1の予備成形体の高さは第2の予備成形体より高く、各成形体は磁力によって互いに引き付け合うように配置されて温間プレス配向およびプレス成形を行う。
以上で得られた最終成形体を180℃に加熱し硬化処理を行い、保温時間は1時間であり、異方性磁気リングを作製する。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、予備成形体中SmFeNの含有量は5%である。
(1)結合磁気リング原料の準備
Nd含有量29.5wt.%のNdFeB異方性永久磁石粉末、SmFeN異方性永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダーであるエポキシ樹脂、カップリング剤であるシランおよび潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を準備する。
計量されたシランを有機溶媒であるアセトンに溶解し、上記の2バッチのSmFeN含有量が異なる異方性永久磁石粉末とそれぞれ真空混合攪拌機に配置し、均一に混合して、アセトンが揮発した後、シランが磁性粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたエポキシ樹脂、およびステアリン酸亜鉛をそれぞれアセトンに溶解し、シランで被覆された異方性永久磁石粉末と均一に混合し、アセトンが揮発した後、異なる性能を有する2バッチの結合磁石用の複合磁性粉末を作製することができる。
上記で作製された2種類の複合磁性粉末を乾燥した後キャビティに入れ磁場H1=0に配置しプレス成形して予備成形体を得、ここで、前記プレス圧力は350MPaであり、予備成形体中SmFeNの含有量は13%である。
Claims (20)
- R-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末を含み、
ここで、R-T-B型永久磁石粉末において、Rの含有量は28~31wt.%であり、Bの含有量は0.9~1.1wt.%であり、残りはTであり、Rは1つ以上の希土類元素から選択され、TはFeまたはFeCoおよび遷移金属であり、Bはホウ素であり、
SmFeN永久磁石粉末はR-T-B型永久磁石粉末の重量含有量の5%~30%であり、複数の異なる予備成形体をプレスすることによって形成され、
前記複数の異なる予備成形体が、R-T-B型永久磁石粉末とSmFeN永久磁石粉末とを含み、前記複数の異なる予備成形体が、SmFeN永久磁石粉末の含有量が異なるか、密度が異なるか、含有量および密度の両方が異なる予備成形体を含み、得られた異方性結合磁石のプレス方向の密度差が2%未満である、ことを特徴とする異方性結合磁石。 - RはY、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中の1つまたは2つ以上の元素から選択される、ことを特徴とする請求項1に記載の異方性結合磁石。
- 前記結合磁石は結合磁気リングであり、結合磁気リングのアスペクト比が0.6より大きく、壁の厚さが1mmより大きい、ことを特徴とする請求項1に記載の異方性結合磁石。
- 前記SmFeN永久磁石粉末の粒子径は1~30μmである、ことを特徴とする請求項1に記載の異方性結合磁石。
- 結合磁石の原料の準備:前記原料はR-T-B型永久磁石粉末、SmFeN永久磁石粉末、熱硬化性樹脂バインダー、カップリング剤および潤滑剤を含み、ここで、R-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の重量含有量は100であり、SmFeN永久磁石粉末はR-T-B型永久磁石粉末の重量含有量の3%~40%であり、バインダーの重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の1.0%~6.0%であり、カップリング剤の重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の0.05%~1.0%であり、潤滑剤の重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の0.05%~2.0%であるステップ1と、
混合:前記原料中のR-T-B型永久磁石粉末、SmFeN永久磁石粉末を、前記熱硬化性樹脂バインダー、カップリング剤および潤滑剤と均一に混合して、複合磁性粉末を得るステップ2と、
室温での予備成形:異なる磁気性能を有する乾燥複合磁性粉末を第1の金型に入れて磁場H1に配置し、プレス成形してそれぞれ複数の異なる予備成形体を得、前記予備成形体が、R-T-B型永久磁石粉末とSmFeN永久磁石粉末とを含み、前記複数の異なる予備成形体が、SmFeN永久磁石粉末の含有量が異なるか、密度が異なるか、含有量および密度の両方が異なる予備成形体を含み、プレス圧力は100~600MPaであり、前記磁場H1は0.15Tより小さく、プレス温度は室温であるステップ3と、
温間プレスおよび磁場配向成形:複数の異なる予備成形体を積み重ねて第2の金型に入れて磁場H2に配置し、温間プレス成形および配向を行ったらプレスして、その後、減磁、冷却、離型を行い、温間プレスおよび磁場配向成形された異方性結合磁石を得、ここで、前記磁場H2の強度は0.6~3Tであり、プレス圧力は300~1000MPaであり、成形の温度は60~200℃であるステップ4と、
硬化:前記温間プレスおよび磁場配向成形された異方性結合磁石を一定の温度に加熱して保温し、保温温度は100~200℃であり、保温時間は0.5~2時間であるステップ5、を含む、ことを特徴とする異方性結合磁石の作製方法。 - 前記ステップ2は、
上記ステップ1で計量されたカップリング剤を対応する有機溶媒に溶解し、R-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末と均一に混合し、有機溶媒が揮発により除去された後、カップリング剤は永久磁石粉末の表面を均一に被覆し、次に計量されたバインダー、潤滑剤を対応する有機溶媒に溶解し、カップリング剤で被覆されたR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末と均一に混合し、有機溶媒が除去された後、前記結合磁石を作製するための複合磁性粉末を得るステップを含む、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記複数の異なる予備成形体は第1の予備成形体および第2の予備成形体を含み、前記第1の予備成形体はSmFeN永久磁石粉末の含有量が低い複合磁性粉末から調製され、前記第2の予備成形体はSmFeN永久磁石粉末の含有量が高い複合磁性粉末から調製され、ここで、SmFeN永久磁石粉末の含有量が低い複合磁性粉末中のSmFeNの質量%含有量は3~15%であり、SmFeN永久磁石粉末の含有量が高い複合磁性粉末中のSmFeNの質量%含有量は15~40%である、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記第1の予備成形体の密度は前記第2の予備成形体の密度より小さく、両者の密度の比は1:1.1~1:1.5である、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記ステップ4において、前記の複数の異なる予備成形体を第2の金型に積み重ねて配置することは、第2の予備成形体を中央に配置し、第1の予備成形体を両端に配置し、中央の第2の予備成形体の長さは両端の第1の予備成形体の長さより小さい、ことを特徴とする請求項7または8に記載の方法。
- 前記ステップ4において、前記の複数の異なる予備成形体を第2の金型に積み重ねて配置することは、第2の予備成形体を中央に配置し、第1の予備成形体を周辺に配置する、ことを特徴とする請求項7または8に記載の方法。
- 前記の複数の異なる予備成形体を第2の金型に積み重ねて配置することは、中央から両端へ配列された予備成形体の密度および/またはSmFeN含有量は徐々に低下し、または、中央から周辺へ配列された予備成形体の密度および/またはSmFeN含有量は徐々に低下する、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記ステップ4において、予備成形体と温間プレスおよび磁場配向成形金型の間のヤング率は0.5~40%である、ことを特徴とする請求項5から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の予備成形体および第2の予備成形体は同じ形状を有する磁気シリンダまたは磁気リングであり、第1の予備成形体および第2の予備成形体の数の比は1:1~10:1である、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- RはNdまたはPrNdである、ことを特徴とする請求項2に記載の異方性結合磁石。
- 前記結合磁石は結合磁気リングであり、結合磁気リングのアスペクト比は1.0~10であり、壁の厚さは1~20mmである、ことを特徴とする請求項3に記載の異方性結合磁石。
- 前記結合磁石は結合磁気リングであり、結合磁気リングのアスペクト比は2~8であり、壁の厚さは1~5mmである、ことを特徴とする請求項15に記載の異方性結合磁石。
- 前記SmFeN永久磁石粉末の粒子径は3~10μmである、ことを特徴とする請求項4に記載の異方性結合磁石。
- 前記ステップ1において、前記バインダーの重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の2.5%~3.5%であり、前記カップリング剤の重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の0.1%~0.3%であり、前記潤滑剤の重量含有量はR-T-B型永久磁石粉末およびSmFeN永久磁石粉末の0.05%~0.5%であり、前記ステップ5において、保温温度は120~180℃である、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記SmFeN永久磁石粉末の含有量が低い複合磁性粉末中のSmFeNの質量%含有量は5~13%であり、SmFeN永久磁石粉末の含有量が高い複合磁性粉末中のSmFeNの質量%含有量は15~30%である、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記ステップ4において、予備成形体と温間プレスおよび磁場配向成形金型の間のヤング率は3.5~25%である、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
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