稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法
【专利摘要】本发明提供提高永久磁铁的磁特性并且大幅提高制造效率的稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法。将磁铁原料粉碎成磁铁粉末，将粉碎后的磁铁粉末与粘结剂混合，由此形成混合物(12)。而且，通过热熔成形将形成的混合物(12)在支撑基材(13)上成形为片状而制作生片(14)。然后，对成形后的生片(14)加热而使其软化，并且通过在将加热后的生片(14)多片层叠的状态下施加磁场而进行磁场取向，再将磁场取向后的生片(14)烧结，由此制造永久磁铁(1)。
【专利说明】稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，对于在混合动力车、硬盘驱动器等中使用的永磁电动机，要求小型轻量化、高输出功率化以及高效率化。因此，在实现上述永磁电动机的小型轻量化、高输出功率化、高效率化时，对于埋设在电动机中的永久磁铁，要求薄膜化并且进一步提高磁特性。
[0003]在此，作为永磁电动机中使用的永久磁铁的制造方法，以往一般使用粉末烧结法。在此，粉末烧结法中，首先利用气流粉碎机(干式粉碎)将原材料粉碎而制造磁铁粉末。然后，将该磁铁粉末放入模具中，加压成形为期望的形状。然后，将成形为期望形状的固形磁铁粉末在预定温度(例如，Nd-Fe-B基磁铁为1100°C )下烧结来制造(例如参考日本特开平2-266503号公报)。另外,一般而言，为了提高永久磁铁的磁特性，通过从外部施加磁场而进行磁场取向。而且，在通过以往的粉末烧结法制造永久磁铁的方法中，在加压成形时将磁铁粉末填充到模具中，施加磁场而进行磁场取向后施加压力，将粉末压制后的成形体成形。另外，在通过其它的挤出成形法、注射成形法、压延成形法等制造永久磁铁的方法中，在施加有磁场的环境中施加压力而将磁铁成形。由此，可以形成磁铁粉末的易磁化轴方向与磁场的施加方向一致的成形体。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平2-266503号公报(第5页)
【发明内容】
[0007]发明所要解决的问题
[0008]但是，通过上述的粉末烧结法制造永久磁铁时，存在以下的问题。即，在粉末烧结法中，为了进行磁场取向，需要使加压成形后的磁铁粉末确保一定的空隙率。而且，将具有一定的空隙率的磁铁粉末烧结时，难以使烧结时产生的收缩均匀地进行，在烧结后产生翘曲或凹陷等变形。另外，磁铁粉末的加压时产生压力不均匀，因此烧结后的磁铁产生密度不均匀，从而在磁铁表面产生应变。因此，以往需要预先假定能够在磁铁表面产生应变并以比期望形状大的尺寸将磁铁粉末压缩成形。而且，在烧结后进行金刚石切削研磨作业，进行修整为期望形状的加工。结果，制造工序增加，并且制造的永久磁铁的品质也有可能下降。
[0009]另外，特别是通过如上所述从大尺寸的块体切出来制造薄膜磁铁时，材料成品率产生显著的下降。另外，还产生加工工时大幅增加的问题。
[0010]本发明为了解决现有的问题而创立，其目的在于提供稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法，通过将粘结剂与磁铁粉末混合而形成生片，并且通过对多片层叠后的生片施加磁场而进行磁场取向，由此防止烧结后的磁铁产生翘曲或凹陷等变形，并且大幅提闻制造效率，进而提闻永久磁铁的磁特性。[0011]用于解决问题的手段
[0012]为了实现前述目的，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，包括:将磁铁原料粉碎成磁铁粉末的工序；将所述粉碎后的磁铁粉末与粘结剂混合而形成混合物的工序；通过热熔成形将所述混合物成形为片状而制作生片的工序；对所述生片进行加热、并且通过在将加热后的所述生片多片层叠的状态下施加磁场而进行磁场取向的工序；和将磁场取向后的所述生片烧结的工序。
[0013]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，在进行所述磁场取向的工序中，在将所述生片多片层叠的状态下进行加热。
[0014]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，在制作所述生片的工序中，在连续运送的基材上将所述混合物成形，由此在所述基材上制作所述生片，在进行所述磁场取向的工序中，对与所述基材一起连续运送的所述生片进行加热，并且对所述生片施加磁场。
[0015]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，具有将通过所述热熔成形而成形的所述生片卷绕到第一辊上的工序，在进行所述磁场取向的工序中，从多个所述第一辊上将所述生片分别拉出并进行层叠，并且通过对层叠后的所述生片施加磁场而进行磁场取向，还具有将磁场取向后的层叠后的所述生片逐片分开并分别卷绕到多个第二辊上的工序。
[0016]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，在制作所述生片的工序中，在从多个第三辊分别拉出的多个所述基材上分别将所述混合物成形为片状，由此制作多片所述生片，在进行所述磁场取向的工序中，将多片所述生片层叠，并且通过对层叠后的所述生片施加磁场而进行磁场取向，还具有将磁场取向后的层叠后的所述生片逐片分开并分别卷绕到多个第四辊上的工序。
[0017]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，在进行所述磁场取向的工序中，使与所述基材一起连续运送的所述生片从施加有电流的螺线管内通过，由此对所述生片施加磁场。
[0018]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，所述粘结剂为热塑性树月旨、长链烃、脂肪酸甲酯或它们的混合物，在进行所述磁场取向的工序中，将所述生片加热到所述粘结剂的玻璃化转变温度或熔点以上。
[0019]另外，本发明的稀土类永久磁铁的制造方法的特征在于，在将所述生片烧结之前，将所述生片在非氧化性气氛中在粘结剂分解温度保持一定时间，由此使所述粘结剂飞散而除去。
[0020]另外，本发明的稀土类永久磁铁的特征在于，通过如下工序制造:将磁铁原料粉碎成磁铁粉末的工序；将所述粉碎后的磁铁粉末与粘结剂混合而形成混合物的工序；通过热熔成形将所述混合物成形为片状而制作生片的工序；对所述生片进行加热、并且通过在将加热后的所述生片多片层叠的状态下施加磁场而进行磁场取向的工序；和将磁场取向后的所述生片烧结的工序。
[0021]发明效果
[0022]根据具有前述构成的本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，通过将磁铁粉末与粘结剂混合并通过热熔成形而成形的生片烧结而制造永久磁铁，因此，由烧结引起的收缩变得均匀，由此不产生烧结后的翘曲或凹陷等变形，并且加压时无压力不均匀，因此不需要进行以往进行的烧结后的修整加工，可以简化制造工序。由此，可以以高尺寸精度形成永久磁铁。另外，即使在将永久磁铁薄膜化的情况下，也不会降低材料成品率，可以防止加工工时增加。另外，对成形后的生片进行加热，并且通过对加热后的生片施加磁场而进行磁场取向，因此，即使在成形后也可以适当地对生片进行磁场取向，可以提高永久磁铁的磁特性。另外，不用担心在磁场取向时产生不均衡的液体分布(液寄>9 )，即不用担心生片的厚度产生不均匀。另外，通过在均匀的磁场中运送并加热而使粘结剂的粘度下降，仅利用均匀磁场中的转矩就可以进行一致的C轴取向。另外，粘结剂成为充分缠结的状态，因此不用担心在脱粘结剂工序中产生层间剥离。
[0023]另外，在对生片进行磁场取向时，在将生片多片层叠的状态下进行，因此，可以通过一个工序对多片生片同时进行C轴取向，可以大幅提高制造效率。另外，通过热熔成形而成形的生片与由浆料成形的情况相比，即使是在层叠的情况下也不易产生生片的变形等，可以适当地将多片生片层叠。
[0024]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，在将生片多片层叠的状态下进行生片的加热，因此，可以通过一个工序对多片生片同时进行加热处理，可以大幅提高制造效率。
[0025]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，通过在连续运送的基材上将混合物成形而制作生片，对与基材一起连续运送的生片进行加热，并且通过对生片施加磁场而进行磁场取向，因此，可以以连续的工序进行从生片的制作到加热和磁场取向的工序，可以实现制造工序的简化以及生广率的提闻。
[0026]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，将通过热熔成形而成形的生片卷绕到第一辊上，并且从多个第一辊上将生片分别拉出并进行层叠，并且通过对层叠后的所述生片施加磁场而进行磁场取向，进而，将磁场取向后的层叠后的生片逐片分开并分别卷绕到第二辊上，因此，可以通过连续的工序进行从生片的层叠到加热和磁场取向的工序，可以实现制造工序的简化以及生产率的提高。
[0027]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，通过在从多个第三辊上分别拉出的多个基材上将混合物分别成形为片状而制作多个生片，将多个所述生片层叠，并且通过对层叠后的生片施加磁场而进行磁场取向，进而，将磁场取向后的层叠后的生片逐片分开并分别卷绕到第四辊上，因此，可以通过连续的工序进行从生片的成形到加热和磁场取向的工序，可以实现制造工序的简化以及生广率的提闻。
[0028]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，使与基材一起连续运送的生片从施加有电流的螺线管内通过，由此对生片施加磁场，因此,可以对生片施加均匀的磁场，可以均匀且适当地进行磁场取向。
[0029]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，在进行磁场取向的工序中，对通过将生片加热到粘结剂的玻璃化转变温度或熔点以上而软化的生片进行磁场取向，因此可以适当地进行磁场取向。
[0030]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁的制造方法，在将生片烧结之前，将生片在非氧化性气氛中在粘结剂分解温度保持一定时间，由此使粘结剂飞散而除去，因此，可以预先减少磁铁粒子所含有的碳量。结果，在烧结后的磁铁的主相与晶粒间界相之间不产生空隙，并且可以将磁铁整体致密地烧结，可以防止矫顽力下降。另外，烧结后的磁铁的主相内不会大量析出α Fe，不会大幅降低磁铁特性。
[0031]另外，根据本发明的稀土类永久磁铁，通过将磁铁粉末与粘结剂混合并通过热熔成形而成形的生片烧结而得到磁铁，利用该磁铁构成永久磁铁，因此，由烧结引起的收缩变得均匀，由此不产生烧结后的翘曲或凹陷等变形，并且在加压时无压力不均匀，因此不需要以往进行的烧结后的修整加工，可以简化制造工序。由此，可以以高尺寸精度形成永久磁铁。另外，即使在将永久磁铁薄膜化的情况下，也不会降低材料成品率，可以防止加工工时增加。另外，对成形后的生片进行加热，并且通过对加热后的生片施加磁场而进行磁场取向，因此，即使在成形后也可以适当地对生片进行磁场取向，可以提高永久磁铁的磁特性。另外，不用担心在磁场取向时产生不均衡的液体分布，即不用担心生片的厚度产生不均匀。另外，通过在均匀的磁场中运送并加热而使粘结剂的粘度下降，仅利用均匀磁场中的转矩就可以进行一致的C轴取向。另外，粘结剂成为充分缠结的状态，因此不用担心在脱粘结剂工序中产生层间剥离。
[0032]另外，在对生片进行磁场取向时，在将生片多片层叠的状态下进行，因此，可以通过一个工序对多片生片同时进行C轴取向，可以大幅提高制造效率。另外，通过热熔成形而成形的生片与由浆料成形的情况相比，即使是在层叠的情况下也不易产生生片的变形等，可以适当地将多片生片层叠。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是表示本发明的永久磁铁的整体图。
[0034]图2是表示本发明的永久磁铁的制造工序的说明图。
[0035]图3是表示本发明的永久磁铁的制造工序中特别是生片的成形工序的说明图。
[0036]图4是表示本发明永久磁铁的制造工序中特别是生片的层叠工序、加热工序以及磁场取向工序的说明图。
[0037]图5是表示沿生片的面内垂直方向进行磁场取向的例子的图。
[0038]图6是对使用热介质(硅油)的加热装置进行说明的图。
[0039]图7是表示本发明的永久磁铁的制造工序中特别是生片的加压烧结工序的说明图。
[0040]图8是表示实施例的生片的外观形状的照片。
[0041 ]图9是放大显示实施例的生片的SEM照片。
[0042]图10是表示实施例的生片的晶体取向分布的反极图。
[0043]图11是表示关于实施例和比较例的各磁铁的各种测定结果的图。
【具体实施方式】
[0044]以下，关于本发明的稀土类永久磁铁及稀土类永久磁铁的制造方法，下面参考附图对具体化的一个实施方式进行详细说明。
[0045][永久磁铁的构成]
[0046]首先，对本发明的永久磁铁I的构成进行说明。图1是表示本发明的永久磁铁I的整体图。另外，图1所示的永久磁铁I具有扇形形状，但是，永久磁铁I的形状根据冲裁的形状而变化。
[0047]本发明的永久磁铁I为Nd-Fe-B基各向异性磁铁。另外，各成分的含量设定为Nd:27~40重量％、B:0.8~2重量％、Fe (电解铁):60~70重量％。另外，为了提高磁特性，可以含有少量的 Dy、Tb、Co、Cu、Al、S1、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、T1、W、Ag、B1、Zn、Mg 等其它元素。图1是表示本实施方式的永久磁铁I的整体图。
[0048]在此,永久磁铁I为具有例如0.05mm~10mm(例如Imm)的厚度的薄膜状的永久磁铁。而且，如后所述，通过将由磁铁粉末与粘结剂混合得到的混合物成形为片状而形成的成形体(生片)烧结来制作。
[0049]另外，本发明中，混合到磁铁粉末中的粘结剂使用树脂、长链烃、脂肪酸甲酯或者它们的混合物等。
[0050]另外，使用树脂作为粘结剂时，优选使用结构中不含氧原子并且具有解聚性的聚合物。另外，如后所述，通过热熔成形将生片成形时，为了在对成形后的生片进行加热而软化的状态下进行磁场取向，使用热塑性树脂。具体而言，包含选自以下通式(I)表示的单体中的一种或两种以上单体的聚合物或共聚物的聚合物是符合的。
[0051]
【权利要求】
1.一种稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于，包括: 将磁铁原料粉碎成磁铁粉末的工序； 将所述粉碎后的磁铁粉末与粘结剂混合而形成混合物的工序； 通过热熔成形将所述混合物成形为片状而制作生片的工序； 对所述生片进行加热、并且通过在将加热后的所述生片多片层叠的状态下施加磁场而进行磁场取向的工序；和 将磁场取向后的所述生片烧结的工序。
2.如权利要求1所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 在进行所述磁场取向的工序中，在将所述生片多片层叠的状态下进行加热。
3.如权利要求1或2所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 在制作所述生片的工序中，在连续运送的基材上将所述混合物成形，由此在所述基材上制作所述生片， 在进行所述磁场取向的工序中，对与所述基材一起连续运送的所述生片进行加热，并且对所述生片施加磁场。
4.如权利要求3所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 具有将通过所述热熔成形而成形的所述生片卷绕到第一辊上的工序， 在进行所述磁场取向的工序中，从多个所述第一辊上将所述生片分别拉出并进行层叠，并且通过对层叠后的所述生片施加磁场而进行磁场取向， 还具有将磁场取向后的层叠后的所述生片逐片分开并分别卷绕到多个第二辊上的工序。
5.如权利要求3所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 在制作所述生片的工序中，在从多个第三辊分别拉出的多个所述基材上分别将所述混合物成形为片状，由此制作多片所述生片， 在进行所述磁场取向的工序中，将多片所述生片层叠，并且通过对层叠后的所述生片施加磁场而进行磁场取向， 还具有将磁场取向后的层叠后的所述生片逐片分开并分别卷绕到多个第四辊上的工序。
6.如权利要求3所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 在进行所述磁场取向的工序中，使与所述基材一起连续运送的所述生片从施加有电流的螺线管内通过，由此对所述生片施加磁场。
7.如权利要求1所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 所述粘结剂为热塑性树脂、长链烃、脂肪酸甲酯或它们的混合物， 在进行所述磁场取向的工序中，将所述生片加热到所述粘结剂的玻璃化转变温度或熔点以上。
8.如权利要求1所述的稀土类永久磁铁的制造方法，其特征在于， 在将所述生片烧结之前，将所述生片在非氧化性气氛中在粘结剂分解温度保持一定时间，由此使所述粘结剂飞散而除去。
9.一种稀土类永久磁铁，其特征在于，通过如下工序制造:
将磁铁原料粉碎成磁铁粉末的工序；将所述粉碎后的磁铁粉末与粘结剂混合而形成混合物的工序； 通过热熔成形将所述混合物成形为片状而制作生片的工序； 对所述生片进行加热、并且在将加热后的所述生片多片层叠的状态下施加磁场而进行磁场取向的工序；和 将磁场取向后的所述生片烧结的工序。
【文档编号】H01F41/02GK103959410SQ201380004063
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】大牟礼智弘, 久米克也, 奥野利昭, 尾关出光, 尾崎孝志, 太白启介, 山本贵士 申请人:日东电工株式会社