内部分段式磁体及其形成方法技术

公开了一种内部分段式磁体及其形成方法。磁体可以包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；绝缘层，使第一层和第二层分开。绝缘层可以包括至少包含第一陶瓷材料和第二陶瓷材料的陶瓷混合物。混合物具有达到1100℃的熔点并可以是共晶组分或在共晶组分附近。可以通过下述方法形成所述磁体：形成包括粉末状永磁材料的第一层；在第一层上方沉积绝缘层；在绝缘层上方沉积包括粉末状永磁材料的第二层以形成内部分段的磁体堆叠；烧结该磁体堆叠。陶瓷材料可以包括卤素与碱土金属、碱金属或具有+3价或+4价氧化态的金属。

【技术实现步骤摘要】
内部分段式磁体及其形成方法
本公开涉及分段式磁体，例如，内部分段式钕磁体。
技术介绍
电动车辆中通常可以使用永磁马达。由于烧结Nd-Fe-B磁体的高电导率和槽/齿谐波，所以会在磁体内产生涡流损耗。这会增大磁体温度并可能劣化永磁体的性能，可能会导致马达效率相应的减小。为试图解决这些问题并使磁体在提高的温度下工作，可以在马达中使用高矫顽力磁体。这些磁体通常包括诸如Tb和Dy的昂贵的重稀土(HRE)元素。减少涡流损耗可以改善马达效率，并且材料成本可以被降低。为减小涡流损耗，磁体的电阻率必须增加。通常有两种方法来提高电阻率。第一种方法是通过将高电阻率的材料混合到磁体中来增加磁体的整体电阻率。然而，这通常导致磁性性能的劣化。第二种方法是通过将Nd-Fe-B磁体分隔成薄片并且绝缘材料位于其间来对磁体进行分段。这样的磁体通常通过利用聚合物粘合分片的磁体来制备。这样的磁体分段工艺包括各种制造步骤并增加磁体的制造成本。
技术实现思路
在至少一个实施例中，提供了一种内部分段式磁体。磁体可以包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；绝缘层，使第一层和第二层分开，并且包括陶瓷混合物，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料，所述陶瓷混合物具有达到1100℃的熔点。在一个实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料可以包括具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素。卤素可以包括氟或氯，碱土金属可以从由镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)组成的组中选择。在另一实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料可以包括具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素。在另一实施例中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料可以包括具有化学式为BH的化合物，其中，B为碱金属，H为卤素。陶瓷混合物可以具有比第一陶瓷材料和第二陶瓷材料中的每个的熔点低的熔点。绝缘层还可以包括金属或金属合金。金属或金属合金可以包括铁、铝、铜、稀土金属或它们的合金。在一个实施例中，金属包括小于绝缘层的20wt％。在至少一个实施例中，提供了一种形成内部分段式磁体的方法。所述方法可以包括：形成包括粉末状永磁材料的第一层；在第一层上方沉积包括陶瓷混合物的绝缘层，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料；在绝缘层上方沉积包括粉末状永磁材料的第二层，以形成内部分段的磁体堆叠；烧结磁体堆叠。在一个实施例中，第一陶瓷材料和第二陶瓷材料可以从由下列化合物组成的组中选择：具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素；具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素；具有化学式为BH的化合物，其中，B为碱金属，H为卤素。陶瓷混合物可以具有比第一陶瓷材料和第二陶瓷材料中的每个的熔点低的熔点。绝缘层还可以包括金属或金属合金。金属或金属合金可以包括铁、铝、铜、稀有金属或它们的合金，金属可以包括小于陶瓷混合物的20wt％。绝缘层还可以包括具有30℃至400℃的低熔点(LMP)材料。LMP材料可以具有比烧结步骤的烧结温度低的沸点。在第一沉积步骤之前，可以将绝缘层压成片。可以在比LMP材料的熔点高且比LMP材料的沸点低的温度下将绝缘层压成片。所述方法也可以包括在烧结步骤之前执行热压步骤，其中，热压步骤包括将磁体堆叠加热到LMP材料的熔点以下的温度。在至少一个实施例中，可以提供一种内部分段式磁体生坯。生坯可以包括：第一层，包括粉末状永磁材料；第二层，包括粉末状永磁材料；绝缘片，使第一层和第二层分开，并且包括陶瓷混合物和具有30℃至400℃的熔点的低熔点(LMP)材料，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料。附图说明图1是根据实施例的内部分段式磁体的示意性剖视图；图2是包括CaF2和MgF2的混合物的共晶反应的二元相图的示例；图3是对比CaF2绝缘层和包括CaF2和MgF2的混合物的绝缘层的SEM图像；图4是根据实施例的形成内部分段式磁体的方法的示意图；以及图5是根据实施例形成的内部分段式磁体的图像。具体实施方式按照要求，在这里公开了本专利技术的详细实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种可替换形式实施的本专利技术的举例说明。附图不一定按比例绘出；一些特征可以被夸大或最小化以示出具体组件的细节。因此，在这里所公开的特定结构性和功能性细节不被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员各种各样地应用本专利技术的代表性基础。为减少工艺成本，已经开发出分段磁体的可选方法，这可被称为内部分段技术。在这种技术中，可以在烧结期间通过将绝缘层置入生坯来使磁体分段。可以选择绝缘材料以使它们不劣化磁性性能，因此，绝缘层不与硬磁相反应。然而，已经发现，内部分段式磁体的机械性能很差，具体地说在绝缘层厚且均匀以使硬磁相完全绝缘时。因此，内部分段式磁体已经被形成为具有很薄的绝缘层，其中，绝缘层太薄而不连续，这由于绝缘不充分导致电阻率的增大十分有限。例如，绝缘层相比于磁性相仅会提供电阻率2倍至3倍的增大。为了充分地使磁性材料绝缘，电阻率必须很高，诸如高出磁性材料自身的数千倍、数百万倍或数十亿倍。公开的内部分段式磁体及其形成方法可以增强/增加内部分段式磁体的机械性能。为了改善机械性能，考虑到这种材料的异构本质，需要增加“粘合力”和“内聚力”两者。前者，粘合力可以指磁体和绝缘层(IL)之间的界面附近的相互作用。后者，内聚力可以反映形成IL的绝缘材料的机械性能。在夹层磁体-IL-磁体结构中，粘合力可以是绝缘材料和磁性材料(例如，Nd-Fe-B)之间的相互作用，而内聚力可以依赖于绝缘层自身的机械性能。用于内部分段式磁体的绝缘材料可以是陶瓷，可以不与磁体的主要相反应，因此不劣化磁性性能。然而，这种相互作用的缺乏会意味着没有形成绝缘层和Nd-Fe-B之间的化学键。因此，粘合力可以包括这两种材料之间的相对弱的静电相互作用，也被称作范德华力。已经发现，如果绝缘材料在烧结期间被熔化，则可以改善机械性能。这被认为这种改善是由于绝缘材料薄地分散并且很好地润湿磁体的表面，从而改善粘合力。参照图1，在截面图中示出了内部分段式磁体10。磁体10可以具有多层磁性层12以及一层或更多层绝缘层(IL)14。绝缘层14可以设置在磁性层12之间以增大磁体10的电阻并减少涡流损耗。绝缘层14可以与两层分隔开的并相对的磁性层12直接接触。磁性层12和/或绝缘层14可以具有均匀或基本上均匀的厚度(例如，在平均厚度的5％内)。可以有多层绝缘层14，例如，一层绝缘层14位于每对相邻的磁性层12之间。在一个实施例中，如果有“x”层磁性层12，那么可以有“x-1”层绝缘层14。在图1中示出的示例中，有四层磁性层12和三层绝缘层14，然而，可以有任意适合的每种层的数量。磁体可以包括至少两层磁性层12，使得它们被绝缘层14分开。但是，可以有3、4、5、10或更多的磁性层12，其可以包括设置在每对磁性层12之间的相应的2、3、4、9或更多的绝缘层14。在至少一个实施例中，绝缘层14可以是相对薄的。例如，绝缘层14可以具有1μm至1000μm的厚度(例如平均厚度)，或其中的任意子范围。在一个实施例中，绝缘层14可以具有5μm至500μm、5μm至300μm、5μm至200μm、5μm至150μm、5μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内部分段式磁体，所述内部分段式磁体包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；以及绝缘层，使第一层和第二层分开，并且包括陶瓷混合物，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料，所述陶瓷混合物具有达到1100℃的熔点。

【技术特征摘要】
2015.09.28 US 14/867,0641.一种内部分段式磁体，所述内部分段式磁体包括：第一层，包括永磁材料；第二层，包括永磁材料；以及绝缘层，使第一层和第二层分开，并且包括陶瓷混合物，所述陶瓷混合物至少包括第一陶瓷材料和第二陶瓷材料，所述陶瓷混合物具有达到1100℃的熔点。2.如权利要求1所述的内部分段式磁体，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为AH2的化合物，其中，A为碱土金属，H为卤素。3.如权利要求2所述的内部分段式磁体，其中，卤素为氟或氯，碱土金属从由镁、钙和锶组成的组中选择。4.如权利要求1所述的内部分段式磁体，其中，第一陶瓷材料或第二陶瓷材料包括具有化学式为MH3的化合物，其中，M是具有+3价氧化态的金属，H为卤素。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万锋，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US