JP4577026B2 - 自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法 - Google Patents
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Nd−Fe−B bonded magnet to the micro−motor”,Proc. of the 11th International Rare−Earth Magnets and Their Applications,Pittsburgh,USA,pp.583−595(1990)]、Kasai[”MQ1,2&3magnets applied to motors and actuators”,Polymer Bonded Magnets’92,Embassy Suite O’Hare−Rosemont,Illinois,USA,(1992)]などによってなされ、1990年代から、主にOA、AV、PCおよびその周辺機器、情報通信機器の永久磁石型モータ用途の環状磁石として、広く普及した経緯がある(非特許文献2、3、4、5参照)。
powder”,120th Topical Symposium of the Magnetic Society of Japan,pp.23−28(2001)、B.M.Ma,”Recent powder development at magnequench”,Polymer Bonded Magnets 2002,Chicago(2002)、S.Hirasawa,H.Kanekiyo,T.Miyoshi,K.Murakami,Y.Shigemoto,T.Nishiuchi,”Structure and magnetic properties of Nd2Fe14B/FexB−type nanocomposite permanent magnets prepared by strip casting”,9thJoint MMM/INTERMAG,CA(2004)FG−05]。また、等方性でありながら(BH)maxが220kJ/m3に達するというDaviesらの報告もある[H.A.Davies,J.I.Betancourt,C.L.Harland,”Nanophase Pr and Nd/Pr based rare−earth−iron− boron alloys”,Proc. of 16th Int.Workshop on Rare−Earth Magnets and Their Applications,Sendai,pp.485−495(2000)]。しかし、工業的に利用可能な急冷凝固粉末の(BH)maxは〜134kJ/m3、等方性Nd2Fe14Bボンド磁石の(BH)maxは略80kJ/m3と見積もられる(非特許文献6、7、8、9、10参照)。
Fe14B粉末を作製した[H.Sakamoto,M.Fujikura and T.Mukai,”Fully−dense Nd−Fe−B magnets prepared from hot−rolled anisotropic powders”,Proc.11th Int.Workshop on Rare−earth Magnets and Their Applications,Pittsburg,pp.72−84(1990)](非特許文献13参照)。このように、GaやCuの添加で熱間加工性を向上させ、Nd2Fe14B結晶粒径を制御して高HCJ化した粉末が知られた。1991年、V.Panchanathanらは熱間加工バルクの粉砕法とし、粒界から水素を侵入させNd2Fe14BHXとして崩壊させ、真空加熱で脱水素したHD(Hydrogen Decrepitation)−Nd2Fe14B粒子とし、(BH)max150kJ/m3の異方性ボンド磁石とした[M.Doser,V.Panchanacthan,and R.K.Mishra,”Pulverizing anisotropic rapidly solidified Nd−Fe−B materials for bonded magnets”,J.Appl.Phys.,Vol.70,pp.6603−6805(1991)](非特許文献14参照)。2001年、IriyamaはNd0.137Fe0.735Co0.067B0.055Ga0.006を同法で310kJ/m3の粒子とし、(BH)max177kJ/m3の異方性ボンド磁石に改良した[T.Iriyama,”Anisotropic bonded NdFeB magnets made
from hot−upset powders”,Polymer Bonded Magnet 2002, Chicago(2002)](非特許文献15参照)。
processes powder”,IEEE.Trans.Magn.,Vol.37,pp.2467−2470(2001)]、N.Hamadaらは(BH)max358kJ/m3の同d−HDDR異方性Nd2Fe14B粒子を150℃、2.5Tの配向磁界中、0.9GPaで圧縮し、密度6.51Mg/m3、(BH)max213kJ/m3の立方体(7mm×7mm×7mm)異方性ボンド磁石を作製している[N.Hamada,C.Mishima,H.Mitarai and Y.Honkura,”Development of anisotropic bonded magnet wit
h 27MGOe”IEEE.Trans.Magn.,Vol.39,pp.2953−2956(2003)](非特許文献18、19参照)。しかし、立方体磁石は、一般の永久磁石型モータには適合しない。例えば、肉厚1mm程度の環状、或いは円弧状の磁気異方性磁石として永久磁石型モータへの形状対応力を高める必要がある。
る欠点がある。
昭52−54998号公報、特開昭59−170201号公報、特開昭60−128202号公報、特開平3−211203号公報、特開昭46−7153号公報、特開昭56−55503号公報、特開昭61−154112号公報、特開平3−126801号公報等に開示されているような、湿式ないし乾式処理による除酸化皮膜を表面に形成したものが望ましい。また、特開平5−230501号公報、特開平5−234729号公報、特開平8−143913号公報、特開平7−268632号公報や、日本金属学会講演概要(1996年春期大会、No.446、p184)等に開示されている金属皮膜を形成する方法や、特公平6−17015号公報、特開平1−234502号公報、特開平4−217024号公報、特開平5−213601号公報、特開平7−326508号公報、特開平8−153613号公報、特開平8−183601号公報等による無機皮膜を形成する方法など1種以上の表面処理Sm2Fe17N3微粉末であっても差し支えない。
B粒子の併用には本発明にかかる磁石の磁石粉末体積分率を高めることができ、結果として磁石の高(BH)max化が図れる。
ol.12,pp.89−92(1997)]が好ましい。また、配向磁界発生源1と垂直磁気異方性薄板圧粉体2を直接接触させず、非磁性部材で隔離しても差し支えない。
キシ基とポリマーBのアミノ活性水素(−NHCO−)の直接反応もあるが、主反応はケミカルコンタクトC(イミダゾール誘導体)のアミノ活性水素である。
Sm2Fe17N3微粉末38.20重量部、Nd2Fe14B粒子57.44重量部にオリゴマーAを1重量部表面被覆し、120〜130℃でポリマーBと溶融混練したのち、室温に冷却して粗粉砕し、ケミカルコンタクトCを0.28重量部混合したコンパウンドを160℃の成形型キャビティに充填し、1.5MA/m以上の平行磁界中、50MPaで
圧縮成形し、厚さ1.35mm以下、幅25mm、長さ160mmの垂直磁気異方性薄板圧粉体を作製した。ただし、Nd2Fe14B粒子は合金組成Nd12.3Dy0.3Fe64.7Co12.3B6.0Ga0.6Zr0.1のHDDR処理粒子、オリゴマーAはエポキシ当量205〜220g/eq,融点70−76℃のポリグリシジルエ−テル−o−クレゾールノボラック型エポキシ、ポリマーBは融点80℃、酸価10以下、アミン価20以下、分子量4000〜12000のポリアミド粉末、ケミカルコンタクトCは平均粒子径3μm、融点80−100℃のイミダゾール誘導体である。
前項で得た本発明にかかる垂直磁気異方性薄板圧粉体の自己組織化と磁極間中心部表面を起点とした面内異方性部分の形成は以下のように実施した。
自己組織化薄板異方性希土類ボンド磁石を得た。
前項で得た厚さ1mm、磁極部分の垂直方向(BH)max151kJ/m3の自己組織化薄板異方性希土類ボンド磁石は架橋間巨大分子の延伸方向に可撓性が発現する。したがって、延伸方向の可撓性を利用して積層電磁鋼板や磁性フレームに巻き付けることができる。巻き付けて固定すれば、本発明にかかる自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石となり、磁極部分の垂直方向(BH)maxは方向転換してラジアル方向(BH)maxとなる。
1−1 配向磁界発生源1の希土類焼結磁石
1−2 磁極
1−3 水冷管
2 垂直磁気異方性薄板圧粉体
3 垂直磁気異方性薄板磁石
3a、3b ステンレス鋼板(SUS304)
A 希土類磁石粉末固定成分としてのオリゴマー
B 架橋間巨大分子を形成するポリマー
Bx 面内配向磁界成分
Bs パルス着磁後の表面磁束密度分布の最大値
C ケミカルコンタクト
D 架橋間巨大分子D
Claims (6)
- 垂直磁気異方性薄板圧粉体の結合剤成分を熱により自己組織化して架橋間巨大分子を生成せしめる際、面に垂直方向、並びに面内方向への配向磁界中で架橋/冷却固化して薄板磁石とする工程、生成した架橋間巨大分子を機械的に延伸する工程とを必須とした自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
- 垂直磁気異方性薄板圧粉体を薄板磁石とする際、磁極中心部分が垂直磁気異方性、磁極間中心部分を起点として面内異方性成分、垂直磁気異方性成分と面内異方性成分、並びにそれらの中間方向成分とから成るように熱と磁界中で自己組織化し、当該磁極部分の最大エネルギー積(BH)maxが140kJ/m3以上である請求項1記載の自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
- 垂直磁気異方性薄板圧粉体の結合剤成分がオリゴマー、ポリマー、並びにケミカルコンタクトを必須成分とする請求項1記載の自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
- 垂直磁気異方性薄板圧粉体がエポキシオリゴマーで被覆した平均粒子径1〜5μmのSm2Fe17Nx(x≒3)微粉末、並びに平均粒子径50〜150μmのNd2Fe14B粒子をポリアミドと溶融混練、冷却固化、粗粉砕して得たグラニュールに平均粒子径10μm以下のイミダゾール誘導体を添加した構成のコンパウンドの結合剤成分を溶融させ、1MA/m以上の磁界中、50MPa以下で圧縮成形した厚さ1.35mm以下の圧粉体である請求項1,2記載の自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
- 1分子中1つの極性基(−OH),3つの無極性長鎖脂肪族炭化水素から成るペンタエリスリトールC17トリエステルを加えてポリアミドと溶融混練し、15〜50MPaで磁界中圧縮成形した薄板圧粉体である請求項1,2,3記載の自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
- 配向磁界発生源が磁石と磁極とを交互に規則的に組み合わせた構成である請求項1記載の自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法。
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