CN109285650A - 一种低涡流损耗烧结稀土永磁体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低涡流损耗烧结稀土永磁体及其制备方法，该永磁体包括两个以上永磁体单元和永磁体单元之间的绝缘层，所述绝缘层由柔性绝缘纤维和涂覆在柔性绝缘纤维上的绝缘胶构成。其制备方法包括如下步骤：(1)通过合金熔炼‑制粉‑磁场取向成型‑烧结‑回火工序制备烧结永磁体毛坯；(2)将永磁体毛坯加工成永磁体单元；(3)永磁体单元进行清洗除油；(4)永磁单元粘接面均匀涂覆绝缘胶，柔性绝缘纤维放置于两块相邻永磁单元粘接面中间，将不同永磁单元紧固在一起，保证彼此之间不发生位移；(5)对绝缘胶进行固化。本发明的低涡流损耗烧结稀土永磁体解决了现有降低涡流损耗工艺所存在的磁性能下降较多，制备工艺复杂，绝缘可靠性不高等问题。

Description

一种低涡流损耗烧结稀土永磁体及其制备方法
技术领域
本发明涉及稀土永磁材料领域，具体涉及一种低涡流损耗烧结稀土永磁体及其制备方法。
背景技术
稀土永磁材料是近年来迅速发展的一种金属功能材料，在航空航天、交通运输、电子通讯等方面具有广泛应用。随着稀土永磁材料应用的拓展，对材料的性能也提出了新的更高要求，特别是稀土永磁材料在高频交变电场环境中工作时，其内部由于电磁感应而形成涡流，涡流使得磁体自身发热升温而导致磁性能下降，这种现象被称为涡流损耗。在为了避免涡流损耗而工作磁场又要求不高的情况下，一般会使用磁性能较低但绝缘性能较好的铁氧体永磁材料，但是这将导致永磁器件相对体积较大，不利于器件的小型化、轻量化和节能化。在磁场要求较高的情况下，如高速电机领域，则必须使用磁性能高的稀土永磁材料，因而开发具有涡流损耗低和磁性性能高的烧结稀土永磁材料具有重要意义。
烧结稀土永磁材料主要包括烧结钕铁硼和烧结钐钴材料，它们均是电的良好导体，电阻率较小，仅在10-4～10-6Ω·cm。电阻率是表征材料绝缘性能的参数，电阻率越大，绝缘性越好，抗涡流能力越强。降低稀土永磁材料涡流损耗的有效方法是提高材料的电阻率，常用的方法是在微观尺度下，采用高分子聚合物颗粒对稀土永磁合金粉末进行绝缘包覆。公开号为CN1508815一种具有绝缘性的稀土永磁材料，采用环氧树脂、环氧聚酯漆、聚乙烯醇缩丁醛、硅烷和稀土磁粉混合后再进行取向成型烧结，由于非磁性颗粒的添加，会使得材料的磁性能大大降低，另外该方法对烧结工艺要求较高，不易制备。此外，现有技术中倾向使用刚性绝缘材料作为绝缘层，例如：中国发明专利申请No.201410588219.8(公开号CN104332263)为‘一种可降低涡流损耗的烧结型稀土永磁体及其制备方法’，该申请采用依次交替的第一永磁层和第二绝缘层，其中绝缘层为陶瓷材料或铁氧体粉末进行胚料制作，然后进行静压和烧结。然而，采用这种方法在胚料制作时，由于粉末具有流动性，很难保证导电的永磁粉末和绝缘粉末严格间隔排布，另外导电的永磁材料和绝缘材料属于不同材料体系，进行烧结时对工艺要求较高，不易制备。中国发明专利申请No.201710717192.1(公开号CN107527705)为‘低涡流损耗的稀土永磁体’，采用磁体单元和绝缘单元共同形成紧密结构，其绝缘单元为陶瓷材料或高分子聚合物。然而，陶瓷材料或者高分子聚合物与稀土永磁体属于刚性结合，在受到外力作用时，很容易导致绝缘层破裂，从而降低其抗涡流损耗的能力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低涡流损耗烧结稀土永磁体，通过对绝缘层的改进，可以在不改变材料本身电阻率的情况下，有效降低磁钢的涡流损耗。
本发明的另一目的是提供了上述低涡流损耗烧结稀土永磁体的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种低涡流损耗烧结稀土永磁体，包括两个以上永磁体单元和永磁体单元之间的绝缘层，所述绝缘层由柔性绝缘纤维和涂覆在柔性绝缘纤维上的绝缘胶构成。
所述柔性绝缘纤维具有绝缘胶可渗透性。
所述柔性绝缘纤维选自玻璃纤维网格布或合成纤维。
绝缘胶涂覆在永磁体单元的粘接面上，柔性绝缘纤维放置于两块相邻永磁单元粘接面中间，使得相邻永磁体单元紧固在一起，不发生位移。
永磁体单元为烧结钕铁硼永磁材料或烧结钐钴永磁材料。
绝缘胶的主要成分为环氧树脂或丙烯酸酯，优选为环氧树脂。
玻璃纤维网格布的主要成分为二氧化硅、氧化铝和氧化钙；厚度为0.01～0.30mm，优选为0.02～0.10mm。
绝缘层的厚度为0.02～0.50mm，优选为0.03～0.20mm。
一种低涡流损耗烧结稀土永磁体的制备方法，包括如下步骤：
(1)通过合金熔炼-制粉-磁场取向成型-烧结-回火工序制备烧结永磁体毛坯；
(2)将永磁体毛坯加工成永磁体单元；
(3)永磁体单元表面进行清洗除油；
(4)永磁单元粘接面均匀涂覆绝缘胶，柔性绝缘纤维放置于两块相邻永磁单元粘接面中间，将不同永磁单元紧固在一起，保证彼此之间不发生位移；
(5)将粘接好的多组永磁体单元置于烤箱中，对绝缘胶进行固化。
一种玻璃纤维网格布的用途，与绝缘胶一起，作为制备低涡流损耗烧结稀土永磁体时的绝缘层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的低涡流损耗烧结稀土永磁体内部是由绝缘层将整个磁体分为若干永磁体单元，涡流被限制在永磁体单元内部，绝缘层阻断了永磁体单元之间的涡流传导路径，大大降低了永磁体工作时的涡流损耗。
(2)绝缘层中的柔性绝缘纤维(如玻璃纤维网格布)属于绝缘材料，可以有效降低永磁体单元之间彼此接触的可能性，提高了永磁体绝缘的可靠性；放置柔性绝缘纤维(如玻璃纤维网格布)可以有效控制绝缘层的厚度，这样可提高绝缘层厚度的一致性，从而解决了批量产品尺寸一致性不高的问题。
(3)本法发明的低涡流损耗烧结稀土永磁体中的绝缘层属于柔性材料，在永磁体受到外力作用，如振动、冲击时，绝缘层可以发生形变而不破裂，可以满足永磁体在复杂工况下的使用要求。
(4)与单独涂覆绝缘胶相比，放置柔性绝缘纤维(如玻璃纤维网格布)后，由于该柔性绝缘纤维可允许绝缘胶渗透通过，可以有效改善绝缘胶的均匀性。
附图说明
图1是本发明低涡流损耗烧结稀土永磁体的结构示意图。
其中：1、永磁体单元2、永磁体单元3、绝缘层4、玻璃纤维网格布。
具体实施方式：
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件下进行。
本发明中稀土永磁体单元为烧结钕铁硼永磁材料或烧结钐钴永磁材料。所述稀土永磁单元所用的毛坯是通过永磁材料常规工艺路线制备的，主要包括以下工序：合金熔炼-制粉-磁场取向成型-烧结-回火。
实施例1
将烧结钕铁硼永磁体毛坯加工成尺寸为5*25*25mm的永磁体单元薄片。用千分尺测量每个薄片单元的厚度并记录。将厚度为0.03mm的玻璃纤维网格布裁剪为25*25mm的方块状备用。
使用脱脂溶剂丙酮擦拭永磁单元薄片表面，去除表面油污。将永磁体单元1水平放置，并在其表面均匀涂覆一层绝缘胶，绝缘胶的主要成分为环氧树脂。将玻璃纤维网格布放在涂覆好绝缘胶的永磁体单元1之上。永磁体单元2表面用同样的方法涂覆一层绝缘胶。将永磁体单元1和单元2贴合好之后放置在夹具上，紧固夹具并清理永磁体单元边缘处的多余胶液。同样的方法，制备50组薄片单元。将粘接好的永磁体单元放入烘箱中，在100℃下固化2小时。
用千分尺测试粘接方向的尺寸，计算出粘接层的厚度。用万用表测试粘接好的两片薄片单元之间是否绝缘，万用表的两个电极分别在磁钢表面的中间和边缘位置进行测试，电阻显示为无穷大时表示两个磁钢之间达到了绝缘。用电子万能试验机沿着磁钢粘结面施加切向压力，测出磁钢粘结面的剪切强度。
实施例2
将烧结钐钴永磁体加工成5*25*25的永磁体单元薄片。使用与实施例1相同的工艺粘接50组永磁体单元薄片，并进行粘接层厚度、绝缘性、剪切强度测试。
表1实施例试验结果
材料类别 组数 磁体尺寸 粘接层厚 绝缘比例 剪切强度
实施例1 烧结钕铁硼 50 10*25*20 0.05～0.07 100％ 19.6
实施例2 烧结钐钴 50 10*25*20 0.04～0.07 100％ 20.3
通过实施例1和实施例2可以看出，本发明的技术方案可以较好的控制粘接层厚度的一致性，粘接层厚度波动可以控制在0.03mm以内，永磁体单元之间实现了100％的绝缘效果，剪切强度满足永磁材料强度需求。
综上所述，使用本发明制备的烧结稀土永磁体具有绝缘性能好、尺寸一致性高、工艺路线简单的优势。永磁体在使用过程中，涡流被限定在彼此绝缘的永磁体单元内部，可有效降低整个永磁体的涡流损耗。
本发明制备的低涡流损耗烧结稀土永磁体，将对其在交通运输、电子器件领域的应用拓展具有重要意义。
本发明不限于上述实施例，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种变型和修改。

Claims (10)

1.一种低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，包括两个以上永磁体单元和永磁体单元之间的绝缘层，所述绝缘层由柔性绝缘纤维和涂覆在柔性绝缘纤维上的绝缘胶构成。
2.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，所述柔性绝缘纤维具有绝缘胶可渗透性。
3.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，所述柔性绝缘纤维选自玻璃纤维网格布或合成纤维。
4.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，绝缘胶涂覆在永磁体单元的粘接面上，柔性绝缘纤维放置于两块相邻永磁单元粘接面中间，使得相邻永磁体单元紧固在一起，不发生位移。
5.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，永磁体单元为烧结钕铁硼永磁材料或烧结钐钴永磁材料。
6.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，绝缘胶的主要成分为环氧树脂或丙烯酸酯，优选为环氧树脂。
7.根据权利要求3中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，玻璃纤维网格布的主要成分为二氧化硅、氧化铝和氧化钙；厚度为0.01～0.30mm，优选为0.02～0.10mm。
8.根据权利要求1中所述的低涡流损耗烧结稀土永磁体，其特征在于，绝缘层的厚度为0.02～0.50mm，优选为0.03～0.20mm。
9.一种低涡流损耗烧结稀土永磁体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过合金熔炼-制粉-磁场取向成型-烧结-回火工序制备烧结永磁体毛坯；
(2)将永磁体毛坯加工成永磁体单元；
(3)永磁体单元表面进行清洗除油；
(4)永磁单元粘接面均匀涂覆绝缘胶，柔性绝缘纤维放置于两块相邻永磁单元粘接面中间，将不同永磁单元紧固在一起，保证彼此之间不发生位移；
(5)将粘接好的多组永磁体单元置于烤箱中，对绝缘胶进行固化。
10.一种玻璃纤维网格布的用途，其特征在于，与绝缘胶一起，作为制备低涡流损耗烧结稀土永磁体时的绝缘层。
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