JP2008141851A - Self-starting permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Abstract
【課題】
エポキシ樹脂で磁石材を接着する磁石は、磁石材に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなり、磁石にしめる磁石材料の割合が低下し、磁気特性が悪くなる課題がある。そこで、特性の良好な永久磁石を使用した特性の良好な自己始動式永久磁石同期電動機を提供することが目的である。
【解決手段】
回転子に永久磁石とバーを有する自己始動式永久磁石同期電動機において、前記永久磁石は、磁性粉体と前記磁性粉体を結着するSiO2 を有する結着材とにより構成されることを特徴とする。
【選択図】図1【Task】
The magnet which adhere | attaches a magnet material with an epoxy resin has the subject that the ratio of the epoxy resin material with respect to a magnet material increases, the ratio of the magnet material which makes a magnet fall, and a magnetic characteristic worsens. Therefore, an object is to provide a self-starting permanent magnet synchronous motor having good characteristics using a permanent magnet having good characteristics.
[Solution]
In the self-starting permanent magnet synchronous motor having a permanent magnet and a bar on a rotor, the permanent magnet is composed of a magnetic powder and a binder having SiO 2 that binds the magnetic powder. And
[Selection] Figure 1
Description
本発明は自己始動式永久磁石同期電動機の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a self-starting permanent magnet synchronous motor.
近年永久磁石の特性は著しく向上している。代表的な高性能の永久磁石は希土類の磁石材料を焼結して製造した焼結磁石である。この焼結磁石は磁気特性が優れているが、高温で焼結する製造工程が必要であり、生産性悪化の要因となっている。 In recent years, the properties of permanent magnets have improved significantly. A typical high-performance permanent magnet is a sintered magnet manufactured by sintering a rare earth magnet material. Although this sintered magnet has excellent magnetic properties, it requires a manufacturing process for sintering at a high temperature, which is a factor of deterioration in productivity.
また磁石材料を樹脂で固めるいわゆるボンド磁石が研究されている。この磁石は、熱硬化性エポキシ樹脂と磁石材料とを混合し、この混合物を成型し製造する、エポキシ樹脂で磁石材料を接着した磁石である。 In addition, so-called bonded magnets that harden magnet materials with resin have been studied. This magnet is a magnet in which a thermosetting epoxy resin and a magnet material are mixed, and the mixture is molded and manufactured. The magnet material is bonded with an epoxy resin.
エポキシ樹脂を使用した磁石は次の特許文献1乃至3に開示されており、これらの特許文献では、磁気特性の改善等に関する技術が開示されている。
Magnets using an epoxy resin are disclosed in the following
従来のエポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石では、磁石材料とエポキシ樹脂との混合物を圧縮成型して磁石を製造している。エポキシ樹脂で磁石材を接着する磁石は、磁石材に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなり、磁石にしめる磁石材料の割合が低下し、磁気特性が悪くなる問題がある。このため上記磁石を使用する自己始動式永久磁石同期電動機は、自己始動式永久磁石同期電動機の特性が著しく低下する問題がある。 In a magnet using a conventional epoxy resin as a binder, a magnet is manufactured by compression molding a mixture of a magnet material and an epoxy resin. The magnet which adheres a magnet material with an epoxy resin has a problem that the ratio of the epoxy resin material to the magnet material is increased, the ratio of the magnet material used for the magnet is decreased, and the magnetic properties are deteriorated. For this reason, the self-starting permanent magnet synchronous motor using the magnet has a problem that the characteristics of the self-starting permanent magnet synchronous motor are remarkably deteriorated.
本発明の目的は、特性の良好な永久磁石を使用した特性の良好な自己始動式永久磁石同期電動機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a self-starting permanent magnet synchronous motor having good characteristics using a permanent magnet having good characteristics.
本発明の特徴は自己始動式永久磁石同期電動機において、固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子との間に空隙を介して、回転自在に配置された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と該回転子鉄心の外周部近傍に周方向に設けた多数のスロットと、これらスロット内に埋設した導電性のバーと、これらのバーを軸方向端面で短絡する導電性のエンドリングと、前記バーの内周側に配置した磁石挿入孔に埋設した複数の永久磁石とを備えており、該永久磁石は界磁極を構成し、前記永久磁石は、磁性粉体と前記磁性粉体を結着するSiO2 を有する結着材とにより構成されることを特徴とする。 A feature of the present invention is that in a self-starting permanent magnet synchronous motor, a stator having a stator core and a stator winding, and a rotor rotatably disposed via a gap between the stator and the stator The rotor includes a rotor core, a number of slots provided in the circumferential direction in the vicinity of the outer periphery of the rotor core, a conductive bar embedded in the slots, and the bars in the axial direction. A conductive end ring that is short-circuited at the end face, and a plurality of permanent magnets embedded in a magnet insertion hole arranged on the inner peripheral side of the bar, the permanent magnets constitute field poles, the permanent magnets The magnetic powder is composed of a magnetic powder and a binder having SiO 2 for binding the magnetic powder.
特性の良好な永久磁石を使用した特性の良好な自己始動式永久磁石同期電動機を提供することができる。 A self-starting permanent magnet synchronous motor with good characteristics using a permanent magnet with good characteristics can be provided.
以下に説明する実施例では、自己始動式永久磁石同期電動機に設けられている永久磁石を次のようにして製造する。まず磁性材料を圧縮成型し、この圧縮成型した磁性材料にこの材料と濡れ性が優れた結着剤の前駆体を含浸し、結着剤にて磁性材料を結着した磁石を得る。自己始動式永久磁石同期電動機にこのような磁石を使用することで、エポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石を使用する自己始動式永久磁石同期電動機より、より高性能の自己始動式永久磁石同期電動機を得ることができる。 In the embodiment described below, a permanent magnet provided in a self-starting permanent magnet synchronous motor is manufactured as follows. First, the magnetic material is compression-molded, and the compression-molded magnetic material is impregnated with this material and a binder precursor having excellent wettability to obtain a magnet in which the magnetic material is bound with the binder. By using such a magnet in a self-starting permanent magnet synchronous motor, higher performance self-starting permanent magnet synchronization than a self-starting permanent magnet synchronous motor that uses a magnet using epoxy resin as a binder. An electric motor can be obtained.
なお永久磁石の製造には、結着剤で磁性材料を結着する工程の他に、さらに磁化する工程が必要である。この磁化する工程は、結着剤で磁性材料を結着した磁石材の形成体(磁石と記載する)を自己始動式永久磁石同期電動機の部品に組み込んだ後で行っても良い。むしろ磁化しない状態で自己始動式永久磁石同期電動機の回転子などの部品に固定し、その後磁化する方法が自己始動式永久磁石同期電動機を製造し易い場合が多い。上記磁石は上記磁化の工程で磁化されることにより、永久磁石としての作用をなす。 In addition, in the manufacture of the permanent magnet, in addition to the step of binding the magnetic material with a binder, a step of further magnetizing is necessary. This magnetizing step may be performed after a magnet material formed by binding a magnetic material with a binder (described as a magnet) is incorporated into a self-starting permanent magnet synchronous motor component. Rather, it is often easy to manufacture a self-starting permanent magnet synchronous motor by fixing it to a component such as a rotor of a self-starting permanent magnet synchronous motor in a non-magnetized state and then magnetizing it. The magnet functions as a permanent magnet by being magnetized in the magnetizing step.
以下の実施例では、さらに次のような優れた効果がある。 In the following examples, there are further excellent effects as follows.
希土類焼結磁石では、焼結するために希土類磁石材を高温に熱する必要があり、設備費用を含め、生産コストが高くなる。 In the rare earth sintered magnet, it is necessary to heat the rare earth magnet material to a high temperature in order to sinter, and the production cost including the equipment cost becomes high.
また、磁石材を高温に熱する焼結工程により、焼結工程前の形状・寸法に対し焼結工程後の形状・寸法が変化してしまう。従って焼結工程の後の成形工程で、寸法精度を得るために大幅な切削を含む成形作業が必要となる。以下に説明する本発明の実施例の方法では、磁石を比較的低い温度で製造できるため、磁石材のプレス成型による形状・寸法を高い精度で維持した状態で磁石材の結着を行うことができる。結果として高い精度で磁石を生産することが容易と成る。このため結着剤により固められた後の磁石は成形処理が焼結磁石に比べ非常に簡単になり、場合によっては不要となることもある。 Moreover, the shape and dimension after a sintering process will change with respect to the shape and dimension before a sintering process by the sintering process which heats a magnet material to high temperature. Therefore, in the molding process after the sintering process, a molding operation including significant cutting is required to obtain dimensional accuracy. In the method of the embodiment of the present invention described below, since the magnet can be manufactured at a relatively low temperature, the magnet material can be bound while maintaining the shape and dimensions of the magnet material by press molding with high accuracy. it can. As a result, it becomes easy to produce magnets with high accuracy. For this reason, the magnet after being hardened by the binder is much easier to form than the sintered magnet, and may be unnecessary in some cases.
曲線を有する形状に磁石を成形することは切削加工では困難な場合が多い。円などの単純な曲線は切削加工がまだ可能であるが、複雑な曲線の切削加工は困難なことが多い。曲線の加工は切削加工よりプレス加工の方が適している。焼結磁石では上述のごとく焼結のために高温に熱することが必要で、焼結工程の後に大幅な切削加工が必要となる。 In many cases, it is difficult to form a magnet into a curved shape by cutting. Simple curves such as circles can still be cut, but complex curves are often difficult to cut. For curve processing, press working is more suitable than cutting. A sintered magnet needs to be heated to a high temperature for sintering as described above, and requires a large amount of cutting after the sintering process.
以下に説明する本発明の実施例では、プレス加工の後高温に熱することがないので、磁石材の結着工程後においてもプレス加工の形状や寸法関係が高い精度で維持されている。このため、磁石の最終形状がわずかな切削加工で得られることが多く、場合によっては切削作業無しで磁石を完成することが可能となる。 In the embodiment of the present invention described below, since it is not heated to a high temperature after pressing, the shape and dimensional relationship of the pressing are maintained with high accuracy even after the magnet material binding step. For this reason, the final shape of the magnet is often obtained by a slight cutting process, and in some cases, the magnet can be completed without a cutting operation.
本発明によれば、従来製造が困難であった曲線形状の磁石を容易に生産することが可能となる。このことにより、より特性の優れた自己始動式永久磁石同期電動機を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily produce a curved magnet that has been difficult to manufacture. This makes it possible to manufacture a self-starting permanent magnet synchronous motor with better characteristics.
また以下に説明する実施例では、磁石材のプレス加工後に加工された磁石材をモータの部品に取付け、例えば回転子の磁石挿入孔に挿入し、その後に結着剤を浸透させる結着作業を行うことが可能である。この方法によれば、磁石材の結着工程で磁石材のみならず磁石材と磁石近傍の自己始動式永久磁石同期電動機の部品との結着を合わせて行うことが可能となる。例えは磁石挿入孔内面と挿入された磁石の接着も同時に行える。これにより作業性が向上する。また磁石あるいは磁石を備えた自己始動式永久磁石同期電動機の部品の耐久性も向上する。強いては自己始動式永久磁石同期電動機の耐久性が向上する。
〈自己始動式永久磁石同期電動機の説明〉
図1は、本発明による永久磁石式同期電動機の一実施例を示す径方向断面図を示す。
In the embodiment described below, the magnet material processed after pressing the magnet material is attached to the motor part, for example, inserted into the magnet insertion hole of the rotor, and then the binding work for infiltrating the binder is performed. Is possible. According to this method, it is possible to combine not only the magnet material but also the magnet material and the self-starting permanent magnet synchronous motor component in the vicinity of the magnet in the magnet material binding step. For example, the inner surface of the magnet insertion hole and the inserted magnet can be bonded simultaneously. This improves workability. Further, the durability of the magnet or the parts of the self-starting permanent magnet synchronous motor including the magnet is improved. For this reason, the durability of the self-starting permanent magnet synchronous motor is improved.
<Description of self-starting permanent magnet synchronous motor>
FIG. 1 is a radial sectional view showing an embodiment of a permanent magnet type synchronous motor according to the present invention.
図1において、自己始動式永久磁石同期電動機24は、固定子8と回転子1とで構成されている。
In FIG. 1, a self-starting permanent magnet
固定子8は固定子鉄心9とそれに施された多数(図では24個)のスロット10と、これらのスロット10で分割されたティース11とを備えている。U相巻線12A,V相巻線12B,W相巻線12Cからなる電機子巻線12は、多数のスロット10に同じ相が分布する分布巻で巻装されている。
The
このような構成において、電機子巻線12に一定周波数の交流電圧を給電すれば、回転子1は誘導電動機として起動・加速でき、その後、同期電動機としての定速運転が可能となる。
In such a configuration, if an AC voltage having a constant frequency is supplied to the armature winding 12, the
図2は、本発明の一実施例による同期電動機の回転子の径方向断面図である。 FIG. 2 is a radial sectional view of a rotor of a synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
図2において、回転子1は、シャフト6上に設けられた回転子鉄心2の内部に、多数の始動用かご型巻線3と、磁石挿入孔7に埋設した希土類を主成分とする永久磁石4を、磁極数が2極となるように配置して構成している。また、磁極間には空孔5を施し、磁極間に生ずる漏洩磁束の防止に配慮している。
In FIG. 2, the
永久磁石4の幅開度θは磁極ピッチ角度αに対し、0.54<θ/α<0.91以下となるように施している。 The width opening θ of the permanent magnet 4 is set such that 0.54 <θ / α <0.91 or less with respect to the magnetic pole pitch angle α.
なお、永久磁石4の幅開度と、永久磁石4の磁束分布の周方向ピッチ角度は、その着磁によっては異なる場合も考えられるが、この実施例においては、永久磁石4の磁束分布の周方向ピッチ角度は、永久磁石4の幅開度に等しい場合としている。 Although the width opening of the permanent magnet 4 and the circumferential pitch angle of the magnetic flux distribution of the permanent magnet 4 may be different depending on the magnetization, in this embodiment, the circumference of the magnetic flux distribution of the permanent magnet 4 is considered. The direction pitch angle is assumed to be equal to the width opening of the permanent magnet 4.
図3は、誘導起電力波形歪率、及びモータ効率の実測データを示すグラフであり、横軸は、磁束ピッチ角度θと磁極ピッチ角度αの比θ/αを、縦軸は誘導起電力波形歪率(%)、およびモータ効率(%)を夫々示している。 FIG. 3 is a graph showing measured data of induced electromotive force waveform distortion and motor efficiency. The horizontal axis represents the ratio θ / α of the magnetic flux pitch angle θ and the magnetic pole pitch angle α, and the vertical axis represents the induced electromotive force waveform. The distortion rate (%) and motor efficiency (%) are shown.
日本工業規格JIS−C4212によると、高効率低圧三相かご形誘導電動機の効率は、例えば全閉形,出力3.7kW ,2極,200V,50Hz運転時の場合、冷媒温度
40℃以下の条件で87.0% 以上を満足している必要がある。このことから永久磁石式同期電動機の効率は、冷媒温度100℃以上の環境となる圧縮機内で駆動される場合、
87%以上であれば同程度体格の誘導電動機と比較し、良好な特性であると言える。
According to Japanese Industrial Standard JIS-C4212, the efficiency of a high-efficiency low-pressure three-phase squirrel-cage induction motor is, for example, fully closed, with an output of 3.7 kW, 2-pole, 200 V, and 50 Hz operating at a refrigerant temperature of 40 ° C. or less. It is necessary to satisfy 87.0% or more. From this, the efficiency of the permanent magnet type synchronous motor is driven in a compressor that becomes an environment having a refrigerant temperature of 100 ° C. or higher.
If it is 87% or more, it can be said that it is a favorable characteristic compared with the induction motor of a comparable physique.
図3において、幅開度θと磁極ピッチαとの比θ/αが0.62以上,0.91以下とした場合が効率87%以上を確保できる範囲であるが、θ/αの比が0.67 を超える範囲でピークを有しており、比θ/αが0.72 のときが最も優れた特性となることが分かった。よって、モータ特性としてはθ/αの比を0.67以上0.91以下と設定することが望ましいと言える。 In FIG. 3, when the ratio θ / α between the width opening θ and the magnetic pole pitch α is 0.62 or more and 0.91 or less, an efficiency of 87% or more can be secured, but the ratio of θ / α is It has a peak in a range exceeding 0.67, and it was found that the most excellent characteristics were obtained when the ratio θ / α was 0.72. Therefore, it can be said that it is desirable to set the ratio of θ / α as 0.67 or more and 0.91 or less as motor characteristics.
この理由は、永久磁石の周方向ピッチ角度θを大きくし過ぎると、永久磁石の磁束が増え、固定子に生ずる鉄損が大きくなる。また、誘導起電力が印加電圧に対し大きくなり、弱め界磁駆動となるため、入力電流が増大する。一方、永久磁石の周方向ピッチ角度θを極端に小さくすると、永久磁石の磁束量が減り、誘導起電力が印加電圧に対し極小となり、増磁作用となるため、やはり入力電流が増大するためである。 The reason for this is that if the circumferential pitch angle θ of the permanent magnet is excessively increased, the magnetic flux of the permanent magnet increases and the iron loss generated in the stator increases. Further, the induced electromotive force increases with respect to the applied voltage, and field weakening driving is performed, so that the input current increases. On the other hand, if the circumferential pitch angle θ of the permanent magnet is extremely small, the amount of magnetic flux of the permanent magnet is reduced, and the induced electromotive force is minimized with respect to the applied voltage, resulting in a magnetizing action, which also increases the input current. is there.
一方、同グラフにおける誘導起電力波形の歪率に着目すると、θ/αの比を0.54 ないし0.67 以下の場合に最小化できることが分かる。モータ効率の観点では有効な寸法ではないが、モータ振動や騒音の観点からは十分価値がある側面を有していると考える。この結果を踏まえ、永久磁石4の周方向ピッチ角度又は永久磁石4がつくる磁束分布の周方向ピッチ角度θを、磁極ピッチ角度αの0.54以上0.91以下となるように構成した。
〈永久磁石4の説明〉
ここで永久磁石4は磁石材料である希土類材料のネオジウム(Nd)の粉体をこのネオジウム(Nd)と前駆体が親和性の良い性質を備えているバインダーで結着した構造をしている。ここで親和性の優れた前駆体とは例えばSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサンまたはアルコキシシランである。
On the other hand, paying attention to the distortion factor of the induced electromotive force waveform in the graph, it can be seen that the θ / α ratio can be minimized when the ratio is 0.54 to 0.67. Although it is not an effective dimension from the viewpoint of motor efficiency, it is considered to have a sufficiently valuable aspect from the viewpoint of motor vibration and noise. Based on this result, the circumferential pitch angle θ of the permanent magnet 4 or the circumferential pitch angle θ of the magnetic flux distribution created by the permanent magnet 4 is configured to be 0.54 to 0.91 of the magnetic pole pitch angle α.
<Description of the permanent magnet 4>
Here, the permanent magnet 4 has a structure in which a neodymium (Nd) powder of a rare earth material, which is a magnet material, is bound with a binder having a property that the neodymium (Nd) and the precursor have good affinity. Here, the precursor having excellent affinity is, for example, alkoxysiloxane or alkoxysilane which is a precursor of SiO 2 .
ネオジウム(Nd)の粉体は板状の形状を為しており、高さ方向であるZ軸方向の値に対しX軸やY軸方向の大きさが数倍以上である、厚みが薄い形状をしている。ネオジウム(Nd)粉体のX軸やY軸方向の大きさは大きい方が良く、例えば粉体のX軸またはY軸方向の大きさが45μメータ以上の大きさの粉体を使用する方が残留特性が良くなる。成形中にネオジウム(Nd)の粉体が割れるなどで細かくなり、小さい形状の粉体が混ざることはやむを得ないが、粉体の半分以上が45μメータ以上の大きさ粉体であることが望ましく、さらには7割以上が45μメータ以上の大きさの粉体であるとより好ましい結果が得られる。9割以上が45μメータ以上の大きさの粉体であるとさらにより好ましい結果が得られる。なおネオジウム(Nd)にさらにディスプロシウム(Dy)を若干含んでいると特性が改善される。このディスプロシウム(Dy)を含むことにより、自己始動式永久磁石同期電動機の温度が上昇しても良好な磁気特性が維持される。ディスプロシウム(Dy)の含有割合は数%程度で、多くても10%以下である。バインダーで希土類磁石材料の粉体を結着した構造の磁石は後で詳述する。
〈永久磁石4の製造方法〉
本実施の形態に係る永久磁石4の製造プロセスの一例を図4に示す。工程10では、粉体状の磁石材料を生成する。例えば希土類の磁石用磁粉は、組成を調整した母合金を急冷することにより製造できる。
The neodymium (Nd) powder has a plate-like shape, and the thickness in the X-axis and Y-axis directions is several times larger than the value in the Z-axis direction, which is the height direction. I am doing. The size of neodymium (Nd) powder in the X-axis or Y-axis direction should be large. For example, it is better to use powder whose size in the X-axis or Y-axis direction is 45 μm or more. Residual properties are improved. Neodymium (Nd) powder breaks down during molding, and it is inevitable that small-sized powder is mixed, but it is desirable that more than half of the powder is a powder having a size of 45 μm or more, Furthermore, more preferable results can be obtained when 70% or more is a powder having a size of 45 μm or more. Even more preferable results can be obtained when 90% or more is a powder having a size of 45 μm or more. If neodymium (Nd) further contains dysprosium (Dy), the characteristics are improved. By including this dysprosium (Dy), good magnetic characteristics are maintained even if the temperature of the self-starting permanent magnet synchronous motor rises. The content of dysprosium (Dy) is about several percent, and at most 10%. A magnet having a structure in which a rare earth magnet material powder is bound with a binder will be described in detail later.
<Manufacturing method of permanent magnet 4>
An example of the manufacturing process of the permanent magnet 4 according to the present embodiment is shown in FIG. In
本実施の形態では非酸化物磁粉を用い、特に希土類磁石、例えばNdFeB等の磁粉を使用する。本発明では、以下に詳述する方法を用いることにより、比較的低温の工程で永久磁石を製造することができる。これにより、非酸化物の磁粉を用いる場合であっても、磁粉の酸化を抑制し、磁気特性の高い磁石を得ることができる。 In the present embodiment, non-oxide magnetic powder is used, and in particular, rare earth magnet, for example, magnetic powder such as NdFeB is used. In the present invention, a permanent magnet can be manufactured in a relatively low temperature step by using the method described in detail below. Thereby, even if it is a case where a non-oxide magnetic powder is used, the oxidation of a magnetic powder can be suppressed and a magnet with a high magnetic characteristic can be obtained.
工程15では、前記粉体状の磁石材料を圧縮成形する。例えば自己始動式永久磁石同期電動機に使用する永久磁石を製造する場合は、この工程15では、自己始動式永久磁石同期電動機に使用する永久磁石の最終磁石形状の型を用い、型に粉体状の磁石材料を供給し、圧縮成形する。圧縮成形された磁石材料は型により形状が決められた多孔質の状態であり、機械的強度は弱く、強い衝撃を受けると壊れる状態である。また磁化されていないので、永久磁石としての特性は有していない。この圧縮成形の状態のままで磁化しても自己始動式永久磁石同期電動機の構成部品として使用することは機械強度的に困難である。
In
圧縮成形された磁石は、以下に詳述する製造方法を用いることで、磁石形状の寸法関係がその後の工程であまり変化しない。すなわち工程15で圧縮成形された形状が高い精度で維持できる。例えば以下の製造工程を使用した場合、磁石材料を結着するバインダーのバリなどの一部分を切削成形することが必要かもしれないが、形状の多くの部分は高い精度が維持されており、自己始動式永久磁石同期電動機において要求される磁石の精度を達成できる可能性が高い。
The compression-molded magnet uses the manufacturing method described in detail below, so that the dimensional relationship of the magnet shape does not change much in the subsequent steps. That is, the shape compression-molded in
焼結磁石では、圧縮成形された磁石材料を製造工程で高温に熱することが必要で、高温に熱した後冷却されることで磁石の形状は圧縮成形の形状から変形してしまう問題がある。このため従来の焼結磁石では最終形状の精度を維持するために切削加工が必須であった。このことにより生産性が悪くなる問題があった。また切削加工では曲線形状の加工が困難であり、曲線形状を備えた磁石を簡単に生産することができなかった。 In sintered magnets, it is necessary to heat the compression-molded magnet material to a high temperature in the manufacturing process, and there is a problem that the shape of the magnet is deformed from the shape of the compression-molding by cooling after heating to a high temperature. . For this reason, in the conventional sintered magnet, in order to maintain the precision of a final shape, cutting was essential. As a result, there is a problem that productivity is deteriorated. In addition, it is difficult to process a curved shape by cutting, and a magnet having a curved shape cannot be easily produced.
工程20では、圧縮成形された磁石成形体にSiO2 の前駆体の溶液を含浸する。圧縮成形された磁石成形体は多孔質の状態であり、粘性が低く、磁石材料に対して濡れ性の良い性質を持つ結着剤の前駆体を含浸する。圧縮成形された磁石成形体に対し前記前駆体は濡れ性が良好で粘性も低いので、多孔質の圧縮成形体に前記前駆体が吸い込まれるように含浸される。具体的な前駆体は以下で詳述する。
In
磁石成形体に対する濡れ性の良好な結着剤の前駆体溶液を含浸することで、磁石成形体を構成するそれぞれの磁石粉体の表面を前記結着剤が被い、結果として多数の粉体を良好につなぎ合わせる作用を為す。また良好な濡れ性の作用で結着剤の前駆体溶液が磁石成形体の細部に入り込むので、量的に少ない結着剤で良好な結着効果が得られる。また良好な濡れ性を利用しているので、エポキシ樹脂の使用に比べ設備が比較的シンプルで安価になる。さらに以下に詳述する前駆体は比較的低い温度で硬化するので、工程20は120度以上200度以下の温度範囲、特に150度程度の温度条件で行うことができる。これにより、圧縮成形体の寸法,形状が高い精度で維持したまま最終的な磁石が得られる。また、NdFeB等の磁石用磁粉が酸化することを抑制し、磁気特性の低下を防止することができる。もちろん前駆体の含浸の工程で結着剤のバリなどができるが、粉末磁石の圧縮成形体の寸法や形状が変化するわけでは無いので、結着剤の切削処理を行うことで磁石が製造される。
By impregnating a precursor solution of a binder having good wettability with respect to the magnet compact, the surface of each magnetic powder constituting the magnet compact is covered with the binder, resulting in a large number of powders. It works to join together. Further, since the precursor solution of the binder enters into the details of the magnet molded body due to the action of good wettability, a good binding effect can be obtained with a small amount of binder. In addition, the use of good wettability makes the equipment relatively simple and inexpensive compared to the use of epoxy resin. Further, since the precursor described in detail below is cured at a relatively low temperature, the
工程25は、含浸された圧縮成形体を熱処理することにより結着剤で磁石材料を結着する工程である。以下に詳述する如くSiO2 を結着剤として磁石材料を結着することで良好な磁石を得ることができる。以下に詳述するように、工程25での処理温度は比較的低い温度であり、この熱処理で前記磁石成形体の形状や寸法が変化することがほとんど無く、製造された磁石の形状や寸法関係は圧縮成形された形状や寸法に対し高い精度が維持されている。
〈永久磁石4の結着剤〉
上記工程20で使用される結着剤の前駆体の溶液は、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシランを有しており、化学式2や化学式3に示すような末端基及び側鎖にアルコキシ基を有する化合物を有している。
<Binder of permanent magnet 4>
The binder precursor solution used in the
また、溶媒のアルコールにはアルコキシシロキサン,アルコキシシラン中のアルコキシ基と同じ骨格の化合物が好ましいがこれらに限られるものではない。具体的にはメタノール,エタノール,プロパノール,イソプロパノール等が挙げられる。また、加水分解及び脱水縮合用触媒としては酸触媒,塩基触媒,中性触媒のいずれでも良いが中性触媒が金属の腐食を最小限に抑えられるので最も好ましい。中性触媒としては、オルガノスズ触媒が効果的で、具体的にはビス(2−エチルヘキサノエート)スズ,n−ブチルトリス(2−エチルヘキサノエート)スズ,ジ−n−ブチルビス(2−エチルヘキサノエート)スズ,ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ,ジ−n−ブチルジラウリルスズ,ジメチルジネオデカノエートスズ,ジオクチルジラリル酸スズ,ジオクチルジネオデカノエートスズ等が挙げられるがこれらに限られるものではない。また、酸触媒としては希塩酸,希硫酸,希硝酸,蟻酸,酢酸等が、塩基触媒としては水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,アンモニア水等が挙げられるがこれらに限られるものではない。 Further, the alcohol of the solvent is preferably a compound having the same skeleton as the alkoxy group in alkoxysiloxane or alkoxysilane, but is not limited thereto. Specific examples include methanol, ethanol, propanol, isopropanol and the like. The catalyst for hydrolysis and dehydration condensation may be any of an acid catalyst, a base catalyst, and a neutral catalyst, but the neutral catalyst is most preferable because corrosion of the metal can be minimized. As the neutral catalyst, an organotin catalyst is effective. Specifically, bis (2-ethylhexanoate) tin, n-butyltris (2-ethylhexanoate) tin, di-n-butylbis (2-ethyl) Hexanoate) tin, di-n-butylbis (2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyl dilauryl tin, dimethyl dineodecanoate tin, dioctyl dilarylate tin, dioctyl dineodecano Examples include, but are not limited to, ate tin. Examples of the acid catalyst include dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, dilute nitric acid, formic acid, acetic acid, and the like, and examples of the base catalyst include sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, and the like, but are not limited thereto.
結着剤の溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量は体積分率として5vol%以上かつ96vol%以下が好ましい。アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が5vol% 未満になると、磁石中の結着剤の含有率が低いため、硬化後の結着剤の材料としての強度がやや小さくなる。一方、アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が96vol% 以上になると、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシランの高分子量化の反応が速いため、結着剤溶液の増粘速度も速くなる。これは結着剤溶液の適正粘度の制御がより困難であることを意味しており、この結着剤溶液を含浸法に用いることが先に説明した材料に比べ難しくなる。 The total content of alkoxysiloxane, alkoxysilane, hydrolysis product thereof, and dehydration condensate thereof, which is a precursor of SiO 2 in the binder solution, is preferably 5 vol% or more and 96 vol% or less. When the total content of alkoxysiloxane, alkoxysilane, its hydrolysis product, and its dehydration condensate is less than 5 vol%, the binder content in the magnet is low. The strength of is slightly reduced. On the other hand, alkoxysiloxane, alkoxysilane, hydrolysis product thereof, and when the content of dehydrated condensates total is more than 96 vol%, alkoxysiloxane that is a precursor of SiO 2, the fast reaction of the molecular weight of the alkoxysilane Therefore, the thickening speed of the binder solution is also increased. This means that it is more difficult to control the proper viscosity of the binder solution, and it becomes more difficult to use this binder solution for the impregnation method than the materials described above.
結着剤溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランと水とは、以下の化学式4,化学式5に示した加水分解反応が生じる。ここで化学反応式は加水分解が部分的に生じた時の反応式である。
Hydroxylation shown in the following chemical formula 4 and
この際、水の添加量がアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応の進行度を支配する因子の一つとなる。この加水分解反応は硬化後の結着剤の機械的強度が大きくするためには重要である。アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応が発生していないと、その次に起こるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応物同士の脱水縮合反応が進行しないからである。この脱水縮合反応生成物が
SiO2であり、このSiO2が磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度を大きくする重要な材料となるからである。更に、シラノールのOH基が磁粉表面のO原子又はOH基と相互作用が強く高接着化に寄与するからである。しかしながら、加水分解反応が進みシラノール基の濃度が高くなるとシラノール基を含む有機ケイ素化合物(アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解生成物)同士の脱水縮合反応が進行し、有機ケイ素化合物の分子量が大きくなり、結着剤の溶液の粘度は高くなる。これは含浸法に用いる結着剤の溶液としては適正な状態が遠ざかる特性である。従って、結着剤溶液中のSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランに対する適正な水の添加量が必要となる。ここで、絶縁層形成処理液中の水の添加量として、化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1/10〜1が好ましい。水の添加量が化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1/10以下では、有機ケイ素化合物のシラノール基の濃度が低いため、シラノール基を含む有機ケイ素化合物と磁粉表面との相互作用が低く、また、脱水縮合反応が生じにくいため生成物中にアルコキシ基が多量に残存したSiO2 が生成するため、SiO2 中に欠陥部が多数発生し、SiO2 の強度が低くなる。一方、水の添加量が化学反応式1,2に示した加水分解反応における反応当量の1より大きくなると、シラノール基を含む有機ケイ素化合物は脱水縮合が発生し易くなり、結着剤溶液が増粘するため、磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液は浸透できなくなり含浸法に用いる結着剤溶液としては適正な状態から遠ざかる特性である。結着剤溶液中の溶媒には通常アルコールを用いる。それは結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速く、溶媒のアルコールと置換し平衡状態にあるからである。そのため溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール,エタノール,n−プロパノール,iso−プロパノールが好ましい。しかし、化学的には溶液の安定性が若干低下するものの、結着剤の溶液の粘度が数時間で増加してしまうことが無く、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明の結着剤として用いることが可能で、アセトン等のケトン類などの水溶性溶媒であれば適用できる。
At this time, the amount of water added is one of the factors governing the progress of the hydrolysis reaction of alkoxysiloxane or alkoxysilane. This hydrolysis reaction is important for increasing the mechanical strength of the binder after curing. This is because if the hydrolysis reaction of alkoxysiloxane or alkoxysilane does not occur, the dehydration condensation reaction between the alkoxysiloxane or alkoxysilane hydrolysis reaction products that occurs next does not proceed. This is because the dehydration condensation reaction product is SiO 2 , and this SiO 2 has high adhesiveness with magnetic powder and becomes an important material for increasing the mechanical strength of the binder. Furthermore, the OH group of silanol has a strong interaction with the O atom or OH group on the surface of the magnetic powder and contributes to high adhesion. However, when the hydrolysis reaction proceeds and the concentration of silanol groups increases, dehydration condensation reaction between organosilicon compounds containing silanol groups (alkoxysiloxane or alkoxysilane hydrolysis products) proceeds, and the molecular weight of the organosilicon compounds increases. The viscosity of the binder solution increases. This is a characteristic that an appropriate state of the binder solution used in the impregnation method is not suitable. Accordingly, it is necessary to add an appropriate amount of water to the alkoxysiloxane or alkoxysilane that is the precursor of SiO 2 in the binder solution. Here, the addition amount of water in the insulating layer forming treatment liquid is preferably 1/10 to 1 of the reaction equivalent in the hydrolysis reaction shown in the
以上説明した本発明の結着剤の一態様について、以下の事項を確認できる。 The following matters can be confirmed about the one aspect | mode of the binder of this invention demonstrated above.
まず、SiO2 の前駆体は、水溶液を溶媒とする溶液ではなく、アルコールを溶媒とする溶液で構成される。水は加水分解反応を調整するために添加されるにすぎない。水溶液ではなく、アルコールをベースとした溶液を使って含浸処理することにより、熱硬化後に水がほとんど残存しないこととなる。永久磁石内の水の残存を抑えているため、酸化等により経時的に磁気特性が劣化することもなくなる。一方、SiO2 の前駆体として、アルコキシシロキサン,アルコキシシラン等を用いて加水分解を行っているため、メトキシが残存することが考えられる。従って、製造された永久磁石には磁粉、磁粉を結着するバインダーの他にメトキシが含有される構成が考えられる。 First, the precursor of SiO 2 is not a solution using an aqueous solution as a solvent, but a solution using an alcohol as a solvent. Water is only added to adjust the hydrolysis reaction. By impregnating with an alcohol-based solution instead of an aqueous solution, almost no water remains after thermosetting. Since the remaining water in the permanent magnet is suppressed, the magnetic characteristics are not deteriorated over time due to oxidation or the like. On the other hand, since hydrolysis is performed using alkoxysiloxane, alkoxysilane or the like as a precursor of SiO 2 , methoxy may remain. Therefore, it is conceivable that the manufactured permanent magnet contains magnetic powder and methoxy in addition to the binder for binding the magnetic powder.
次に、上記工程により生成した磁石は、NdFeB等の希土類の磁石用磁粉を、SiO系のバインダーで結着した構造となる。このバインダーはアモルファス状(非結晶状態)の連続膜構造をとる。上記のように、バインダーはSiO2 で構成されることを基本とするが、アモルファス状であるため、部分的にSiO等の組成が存在することも考えられる。主としてSiとOとからなる連続膜、即ちSiO系の連続膜からなるバインダーが形成されていれば、本実施形態に係る磁石を構成するものと考えられる。 Next, the magnet produced | generated by the said process becomes a structure which bound the rare earth magnet magnetic powders, such as NdFeB, with the SiO-type binder. This binder takes an amorphous (non-crystalline) continuous film structure. As described above, the binder is basically composed of SiO 2 , but since it is amorphous, a composition such as SiO may partially exist. If a continuous film mainly composed of Si and O, that is, a binder composed of a SiO-based continuous film is formed, it is considered that the magnet according to the present embodiment is configured.
次に、バインダーとして、SiO系以外の酸化物ガラス質を用いる構成について検討する。上述のように、本発明の製造工程を踏むためには、含浸溶液としての前駆体には様々な要件が課せられる。低粘度であること、浸透性が高いこと、安定性が高いこと、比較的低温で硬化すること、等である。これらの要件を満たすものとして、SiO系のバインダーが最良であることを確認しているが、本製造工程に適した要件を満たせば、他の酸化物ガラス質をバインダーとして用いた場合であっても、ある程度の効果は期待できる。
〈永久磁石4の製造方法の他の実施形態〉
本発明に係る磁石製造プロセスの他の実施形態を図5および図6に示す。図5の実施形態では、粉体状の磁石材料を生成後で圧縮成形前に絶縁皮膜を作る処理を施す工程が加わる点が、上記で説明した図4のプロセスと異なる。また図6では、圧縮成形した磁石を回転子に装着し、その後に結着剤を含浸する処理を行っている点がことなる。
Next, a configuration using an oxide glass material other than SiO-based as a binder will be examined. As described above, various requirements are imposed on the precursor as the impregnation solution in order to perform the manufacturing process of the present invention. It has a low viscosity, high permeability, high stability, and curing at a relatively low temperature. It has been confirmed that the SiO-based binder is the best for satisfying these requirements, but other oxide glassy materials can be used as binders if the requirements suitable for this production process are satisfied. However, a certain degree of effect can be expected.
<Other Embodiments of Manufacturing Method of Permanent Magnet 4>
Another embodiment of the magnet manufacturing process according to the present invention is shown in FIGS. The embodiment of FIG. 5 is different from the process of FIG. 4 described above in that a step of applying an insulating film to the powdered magnet material after generation and before compression molding is added. Further, FIG. 6 is different in that the compression-molded magnet is attached to the rotor, and thereafter the treatment of impregnating the binder is performed.
図5で図4と同じ工程の番号はほぼ同様の処理内容であることを示す。工程10で粉体状の磁石材料を生成し、工程12で生成された磁石材料の各粉体の表面に電気的な絶縁膜を作る処理を行う。磁粉表面のできるだけ全面にさらにできるだけ均一に電気的な絶縁層を作ることが望ましく、具体的な処理方法は後述する。製造された磁石が自己始動式永久磁石同期電動機に使用される場合、上述の通り交流磁場で使用される。磁石を通る磁束が周期的に変化し、磁束の変化により、磁石内に渦電流が発生する。この渦電流は自己始動式永久磁石同期電動機の効率を低下させる問題があり、また渦電流により磁石内の発熱を増大する恐れがある。磁石材料のそれぞれの粉体の表面を絶縁層で被うことによりこの渦電流を抑え、回転機の効率低下を抑えることができ、また磁石の発熱しいては自己始動式永久磁石同期電動機の発熱を抑制できる。特に回転子に内蔵される磁石では回転子は自己始動式永久磁石同期電動機のハウジングと軸受けを介して機械的につながっており、熱伝導性が良くない。このため磁石の発熱を抑えることは重要なことである。
In FIG. 5, the same process numbers as those in FIG. 4 indicate substantially the same processing contents. In
高調波を含む交流磁束が磁石に印加される条件下で磁石を使用する場合は、希土類の磁石材料は電気抵抗が低く、渦電流を抑えて発熱を抑える観点から希土類の磁石粉体の表面に無機絶縁膜を形成されていることが好ましい。希土類の磁石粉体の表面に無機絶縁膜を形成するには、無機絶縁膜としてリン酸塩化成処理膜を適用するのが良い。リン酸塩化成処理液にリン酸,マグネシウム,ほう酸を用いた場合、以下のような組成が良い。リン酸量は1〜163g/dm3が望ましく、163g/dm3より大きいと磁束密度の低下を招き、1g/dm3 より小さいと絶縁性が悪くなる。また、ほう酸量はリン酸1gに対して0.05〜0.4gが望ましくこの範囲を超えると絶縁層の安定性が悪くなる。磁粉表面の全面に絶縁層をできるだけ均一に形成するためには、絶縁層の形成処理液の磁粉に対する濡れ性を向上させることが有効である。これには界面活性剤の添加が望ましい。こうした界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキル系、アルキルベンゼンスルホン酸系,両性イオン系、またはポリエーテル系の界面活性剤が挙げられ、その添加量は、絶縁層形成処理液中に0.01〜1重量%含有させることが望ましく、0.01重量%未満では表面張力を下げて磁粉表面を濡れさせる効果が不十分であり、1重量%を超えてもそれ以上の効果は望めず不経済である。 When magnets are used under the condition that AC magnetic flux including harmonics is applied to the magnets, rare earth magnet materials have a low electrical resistance, and on the surface of rare earth magnet powders from the viewpoint of suppressing eddy currents and suppressing heat generation. An inorganic insulating film is preferably formed. In order to form an inorganic insulating film on the surface of the rare earth magnet powder, a phosphate chemical conversion film is preferably applied as the inorganic insulating film. When phosphoric acid, magnesium, or boric acid is used for the phosphating solution, the following composition is good. Phosphorus acid content is desirably 1~163g / dm 3, cause a decrease in 163 g / dm 3 larger than the magnetic flux density, smaller and insulating 1 g / dm 3 is deteriorated. The amount of boric acid is preferably 0.05 to 0.4 g per 1 g of phosphoric acid, and if it exceeds this range, the stability of the insulating layer is deteriorated. In order to form the insulating layer as uniformly as possible on the entire surface of the magnetic powder, it is effective to improve the wettability of the insulating layer forming treatment liquid to the magnetic powder. For this, addition of a surfactant is desirable. Examples of such surfactants include perfluoroalkyl-based, alkylbenzenesulfonic acid-based, zwitterionic-based, or polyether-based surfactants, and the amount added is 0.01 in the insulating layer forming treatment liquid. If it is less than 0.01% by weight, the effect of lowering the surface tension and wetting the surface of the magnetic powder is insufficient, and if it exceeds 1% by weight, no further effect can be expected and it is uneconomical. It is.
さらに防錆剤を入れることが磁石の特性劣化を防止するなどの観点から望ましい。防錆剤の量は0.01〜0.5mol/dm3が望ましく、0.01mol/dm3 未満では磁粉表面の錆の抑制が難しく、0.5mol/dm3より多くしても以上の効果は望めず経済的でない。 Further, it is desirable to add a rust preventive agent from the viewpoint of preventing deterioration of the characteristics of the magnet. The amount of rust inhibitor is desirably 0.01~0.5mol / dm 3, 0.01mol / dm difficult suppression of rust surface of the magnetic powder is less than 3, 0.5 mol / dm more than 3 more than the effect Is not economical because it cannot be expected.
リン酸塩化成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が0.1 〜500μmの場合、希土類磁石用磁粉1kgに対して300〜25mlが望ましい。300mlより多いと磁粉表面の絶縁膜が厚くなりすぎ、また、錆が発生し易くなるために磁石作製時の磁束密度の低下を招き、25mlより少ないと絶縁性が悪く、処理液の濡れない部分で錆の発生量が多くなり、磁石の特性劣化を引起す恐れがある。 The addition amount of the phosphating solution depends on the average particle size of the rare earth magnet magnetic powder. When the average particle size of the rare earth magnet magnetic powder is 0.1 to 500 μm, 300 to 25 ml is desirable for 1 kg of the rare earth magnet magnetic powder. If the amount exceeds 300 ml, the insulating film on the surface of the magnetic powder becomes too thick, and rust is likely to occur, leading to a decrease in magnetic flux density at the time of magnet production. As a result, the amount of rust generated increases, which may cause deterioration of the magnet characteristics.
コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤させるのは、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物ゲルがゼラチン状の柔軟な構造を有することと、アルコールが希土類磁石用磁粉に対して優れた濡れ性を有するからである。また、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が10μm以下のレベルまで粉砕する必要があるのは、希土類磁石用磁粉表面に形成されたコート膜が均一厚になり易いからである。更に、アルコールを主成分とした溶媒にすることにより、非常に酸化され易い希土類磁石用磁粉の酸化の抑制が可能となる。 The rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the coating film forming treatment liquid swells in a solvent mainly composed of alcohol. The rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride gel has a gelatinous flexible structure. This is because alcohol has excellent wettability with respect to rare earth magnet magnetic powder. Also, the average particle size of the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the gel state must be pulverized to a level of 10 μm or less because the coating film formed on the surface of the rare earth magnet magnetic powder has a uniform thickness. It is easy. Furthermore, by using a solvent containing alcohol as a main component, it is possible to suppress the oxidation of rare earth magnet magnetic powder that is very easily oxidized.
更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。このような理由で希土類磁石粉体表面にフッ化物コート膜を形成する場合、フッ化物コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度に関しては希土類磁石用磁粉表面に形成する膜厚に依存するが、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が10μm以下のレベルまで粉砕され、かつアルコールを主成分とした溶媒に分散された状態を保つことが重要で、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度として200g/dm3から1g/dm3となる。 Furthermore, a fluoride coat film is desirable as the inorganic insulating film for the purpose of improving the insulating properties and magnetic characteristics of the magnetic powder. For this reason, when a fluoride coating film is formed on the surface of rare earth magnet powder, the concentration of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in the fluoride coating film forming solution is formed on the surface of the magnetic powder for rare earth magnets. Depending on the film thickness, the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is swollen in a solvent mainly composed of alcohol, and the average particle diameter of the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride in a gel state Is preferably pulverized to a level of 10 μm or less and dispersed in a solvent containing alcohol as a main component. The concentration of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is 200 g / dm 3 to 1 g / dm. 3
希土類フッ化物コート膜形成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が0.1 〜500μmの場合、希土類磁石用磁粉1kgに対して300〜10mlが望ましい。これは処理液量が多いと溶媒の除去に時間を要するだけでなく、希土類磁石用磁粉が腐食し易くなるためである。一方、処理液量が少ないと希土類磁石用磁粉表面に処理液の濡れない部分が生じるためである。以上の事項に関し、表1には希土類フッ化物,アルカリ土類金属フッ化物コート膜について、処理液として有効な濃度等を纏めている。 The addition amount of the rare earth fluoride coating film forming treatment liquid depends on the average particle diameter of the rare earth magnet magnetic powder. When the average particle diameter of the rare earth magnet magnetic powder is 0.1 to 500 μm, 300 to 10 ml is desirable for 1 kg of the rare earth magnet magnetic powder. This is because if the amount of the treatment liquid is large, not only it takes time to remove the solvent, but also the magnetic powder for rare earth magnets is easily corroded. On the other hand, when the amount of the processing liquid is small, a portion where the processing liquid does not get wet occurs on the surface of the rare earth magnet magnetic powder. Regarding the above matters, Table 1 summarizes the effective concentrations and the like of the treatment liquid for rare earth fluoride and alkaline earth metal fluoride coating films.
図5のプロセスでは工程12で希土類の磁石材料の各粉体の表面に絶縁膜を形成し、その後工程15で磁石材料を圧縮成形して多孔質の磁石を成形する。その後図4と同様工程20で結着剤の前駆体を含浸し、工程25で前駆体を硬化して磁石材料を結着剤で結着する。
In the process of FIG. 5, an insulating film is formed on the surface of each powder of rare earth magnet material in
以上、図4と図5を用いて本発明に係る磁石製造プロセスの例を述べた。図6は結着剤の含浸工程の前に圧縮成形された多孔質の磁石を回転子の磁石挿入孔に挿入し、その後結着剤の前駆体を磁石挿入孔に流し込み含浸する方法である。工程15までは既に説明したプロセスと同じである。工程17で回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に多孔質の圧縮磁石を挿入し、工程磁石22でSiO2 の前駆体の溶液を回転子の磁石挿入孔に流し込む。
次に工程27で回転子自身の温度を上げると前記前駆体が硬化し、圧縮成形された磁石の強度が強くなると共に磁石が前記回転子鉄心の磁石挿入孔に固定される。
The example of the magnet manufacturing process according to the present invention has been described above with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 6 shows a method in which a porous magnet compression-molded before the binder impregnation step is inserted into the magnet insertion hole of the rotor, and then the binder precursor is poured into the magnet insertion hole and impregnated. The processes up to step 15 are the same as those already described. In
Next, when the temperature of the rotor itself is raised in
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、組成を調整した母合金を急冷することにより作製したNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。NdFeB系母合金は鉄,
Fe−B合金(フェロボロン)にNdを混合して真空あるいは不活性ガス中または還元ガス雰囲気中で溶解し組成を均一化されている。必要に応じて切断した母合金を単ロールや双ロール法などのロールを用いた手法で、回転するロールの表面に溶解させた母合金をアルゴンガスなどの不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気で噴射急冷し薄帯とした後、不活性ガス中あるいは還元性ガス雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は200℃以上700℃以下でありこの熱処理によりNd2Fe14B の微結晶が成長する。薄帯は10〜100μmの厚さでありNd2Fe14Bの微結晶の大きさは10から100nmである。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon produced by rapidly cooling a mother alloy having an adjusted composition was used as the rare earth magnet magnetic powder. NdFeB master alloy is iron,
Nd is mixed with an Fe-B alloy (ferroboron) and dissolved in a vacuum, an inert gas, or a reducing gas atmosphere to make the composition uniform. If necessary, the master alloy cut by a single roll or twin roll method is used, and the master alloy dissolved on the surface of the rotating roll is injected and quenched in an inert or reducing gas atmosphere such as argon gas. After forming the ribbon, heat treatment is performed in an inert gas or a reducing gas atmosphere. The heat treatment temperature is 200 ° C. or more and 700 ° C. or less, and Nd 2 Fe 14 B microcrystals grow by this heat treatment. The ribbon has a thickness of 10 to 100 μm, and the crystallite size of Nd 2 Fe 14 B is 10 to 100 nm.
Nd2Fe14B の微結晶が平均30nmの大きさの場合、粒界層はNd70Fe30に近い組成であり、単磁区臨界粒径よりも薄いためにNd2Fe14B の微結晶内に磁壁が形成されにくい。Nd2Fe14B 微結晶の磁化はそれぞれの微結晶で磁気的に結合しており磁化の反転は磁壁の伝搬によって起こっていると推定されている。磁化反転を抑制するためのひとつの手法として薄帯を粉砕した磁粉同士の磁気的結合をしやすくすることが挙げられる。そのために、磁粉間の非磁性部をできるだけ薄くすることが有効となり、粉砕粉は
Coを添加したWC製超硬金型内に挿入後上下パンチでプレス圧力5t−20t/cm2 で圧縮成形しプレス方向に垂直な方向で磁粉間の非磁性部が少ない。これは磁粉が薄帯を粉砕した扁平粉であるために、圧縮成形した成形体で扁平粉の配列に異方性が生じ、プレス方向に垂直方向に扁平粉の長軸(薄帯の厚さ方向と垂直な方向に平行)方向がそろうことによる。扁平粉の長軸方向がプレス方向の垂直方向に向きやすくなる結果、成形体においてプレス方向の垂直方向は、プレス方向よりも磁化が連続しておりそれぞれの粉においてパーミアンスが大きくなるため、磁化反転し難くなる。このため成形体のプレス方向とプレス方向に垂直な方向では減磁曲線に差が生じてくる。10×10×10mmの成形体において、プレス方向に垂直方向に20kOeで着磁し減磁曲線を測定すると残留磁束密度
(Br)は0.64T、保磁力(iHc)は12.1kOeであるのに対し、プレス方向に平行方向で20kOe の磁界で着磁後、着磁方向で減磁曲線を測定するとBr0.60T,iHc11.8kOe であった。このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。
When the Nd 2 Fe 14 B microcrystals have an average size of 30 nm, the grain boundary layer has a composition close to that of Nd 70 Fe 30 and is thinner than the single-domain critical grain size, so that the inside of the Nd 2 Fe 14 B microcrystals It is difficult to form a domain wall. The magnetizations of Nd 2 Fe 14 B microcrystals are magnetically coupled in the respective microcrystals, and it is presumed that the magnetization reversal is caused by propagation of the domain wall. One technique for suppressing magnetization reversal is to facilitate magnetic coupling between magnetic powders obtained by pulverizing a ribbon. For this purpose, it is effective to make the nonmagnetic part between magnetic powders as thin as possible. The pulverized powder is inserted into a WC carbide mold to which Co is added and then compression molded with a top and bottom punch at a press pressure of 5t-20t / cm 2. There are few nonmagnetic parts between magnetic particles in the direction perpendicular to the pressing direction. Since the magnetic powder is a flat powder obtained by pulverizing a ribbon, anisotropy occurs in the arrangement of the flat powder in a compression molded product, and the long axis of the flat powder (thickness of the ribbon) is perpendicular to the pressing direction. (Parallel to the direction perpendicular to the direction). As a result of the long axis direction of the flat powder being easily oriented in the direction perpendicular to the press direction, the magnetization direction is reversed in the vertical direction of the formed body because the magnetization is continuous in the vertical direction and the permeance is greater in each powder. It becomes difficult to do. For this reason, a difference occurs in the demagnetization curve between the pressing direction of the compact and the direction perpendicular to the pressing direction. When a 10 × 10 × 10 mm compact is magnetized at 20 kOe in the direction perpendicular to the press direction and the demagnetization curve is measured, the residual magnetic flux density (Br) is 0.64 T and the coercive force (iHc) is 12.1 kOe. On the other hand, when magnetized with a magnetic field of 20 kOe in the direction parallel to the press direction, the demagnetization curve was measured in the magnetization direction to be Br 0.60 T and iHc 11.8 kOe. This difference in demagnetization curve is considered to be caused by the fact that flat powder is used for the magnetic powder used in the molded body, and the orientation of the flat powder has anisotropy in the molded body. It is done.
このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。個々の扁平粉の結晶粒は10−100nmと小さく、その結晶方位の異方性は少ないが、扁平粉の形状が異方性をもつため、扁平粉の配列方向に異方性がある場合には磁気的にも異方性が生じることになる。このような成形体の試験片に下記1)〜3)のSiO2 前駆体溶液を含浸し熱処理した。実施した工程を以下に説明する。 This difference in demagnetization curve is considered to be caused by the fact that flat powder is used for the magnetic powder used in the molded body, and the orientation of the flat powder has anisotropy in the molded body. It is done. The crystal grains of each flat powder are as small as 10-100 nm and the crystal orientation is small, but the shape of the flat powder has anisotropy. Is magnetically anisotropic. The test piece of such a molded body was impregnated with the following SiO 2 precursor solutions 1) to 3) and heat-treated. The implemented process is demonstrated below.
結着剤であるSiO2前駆体には以下の3つの溶液を用いた。 The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を5ml,水
0.96ml,脱水メチルアルコール95ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
1) 5 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.96 ml of water, 95 ml of dehydrated methyl alcohol,
2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
2) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), water 4.8 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml,
3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を100ml,水3.84ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、4時間25℃の温度で放置した。 3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 3.84 ml, dibutyltin dilaurate 0.05ml were mixed It was left at a temperature of 25 ° C. for 4 hours.
1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled into a mold, and a test piece of 10 mm in length, 10 mm in width and 5 mm in thickness is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , and for measuring strength. A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.
(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
図7に前記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片の断面部のSEM観察結果の一例を示す。図7(a)が二次電子像、(b)が酸素面分析像、(c)は珪素面分析像である。(a)に示すように扁平粉が異方性をもって堆積しており部分的にクラックが発生している。また、扁平粉の表面及び扁平粉内部のクラックに沿って酸素及び珪素が検出されている。このクラックは圧縮成形時に発生したものであり、含浸処理前は空洞になっている。このことから、SiO2 前駆体溶液は磁粉中のクラック内部まで含浸されていることが分かった。 FIG. 7 shows an example of SEM observation results of the cross-section of a compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in (5). 7A is a secondary electron image, FIG. 7B is an oxygen surface analysis image, and FIG. 7C is a silicon surface analysis image. As shown to (a), the flat powder has accumulated with anisotropy and the crack has generate | occur | produced partially. Further, oxygen and silicon are detected along the surface of the flat powder and the cracks inside the flat powder. This crack is generated at the time of compression molding and is a cavity before the impregnation treatment. From this, it was found that the SiO 2 precursor solution was impregnated into the cracks in the magnetic powder.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200度大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石(比較例1)場合3%近い値であった。これは含浸処理によりクラックを含む粉末表面がSiO2により保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減されたからである。即ち、SiO2 前駆体による含浸処理によりクラックを含む粉末表面が保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減される。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、PCT試験や塩水噴霧試験でも含浸処理磁石の方が減磁の少ない結果が得られている。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the impregnation treatment is performed, whereas the value is close to 3% in the case of the epoxy bond magnet (Comparative Example 1). Met. This is because the surface of the powder containing cracks is protected by SiO 2 by the impregnation treatment, thereby preventing corrosion such as oxidation and reducing the irreversible thermal demagnetization rate. That is, since the surface of the powder including cracks is protected by the impregnation treatment with the SiO 2 precursor, corrosion such as oxidation is suppressed, and the irreversible thermal demagnetization rate is reduced. In addition to suppressing irreversible thermal demagnetization, the impregnated magnet has obtained less demagnetization results in the PCT test and the salt spray test.
更に(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片について大気中で225℃に1時間保持し冷却後20℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は10mm方向であり、最初に+20kOeの磁界で着磁後±1kOeから±10kOeの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。 Further, the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm and a thickness of 5 mm produced in (5) was kept at 225 ° C. for 1 hour in the atmosphere, and after cooling, the demagnetization curve was measured at 20 ° C. The magnetic field application direction was 10 mm. First, after magnetization with a magnetic field of +20 kOe, a demagnetization curve was measured by alternately applying a magnetic field between ± 1 kOe and ± 10 kOe.
その結果を図8に示す。ここでは、上記2)の条件で含浸処理した磁石と、後述する、エポキシ樹脂をバインダーとして15vol% 含有した圧縮成形ボンド磁石と、の減磁曲線を比較している。図8の横軸は印加した磁界、縦軸は残留磁束密度を示す。含浸処理した磁石は磁界が−8kOeよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−5kOeよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−10kOeの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合0.44、圧縮成形ボンド磁石では0.11Tであり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の4倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が225℃で加熱中に各NdFeB粉の表面やNdFeB粉のクラック表面が酸化することで各NdFeB粉を構成しているNdFeB結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではNdFeB粉及びクラック表面がSiO2 膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。 The result is shown in FIG. Here, the demagnetization curves of a magnet impregnated under the above condition 2) and a compression-molded bonded magnet containing 15 vol% of an epoxy resin as a binder, which will be described later, are compared. In FIG. 8, the horizontal axis represents the applied magnetic field, and the vertical axis represents the residual magnetic flux density. In the magnet subjected to the impregnation treatment, when a magnetic field larger than −8 kOe is applied to the negative side, the magnetic flux rapidly decreases. The compression-molded bonded magnet has a magnetic field whose value is smaller than that of the impregnated magnet, and the magnetic flux rapidly decreases. The magnetic field on the negative side of −5 kOe is significantly decreased. The residual magnetic flux density after applying a magnetic field of −10 kOe is 0.44 for the impregnated magnet, and 0.11 T for the compression-molded bonded magnet, and the residual magnetic flux density of the impregnated magnet is four times the value of the compression-molded bonded magnet. ing. This is because the magnetic anisotropy of the NdFeB crystals constituting each NdFeB powder is reduced by oxidizing the surface of each NdFeB powder and the crack surface of the NdFeB powder while the compression molded bonded magnet is heated at 225 ° C. This is considered to be because the coercive force decreased and the magnetization was easily reversed by applying a negative magnetic field. On the other hand, in the impregnated magnet, the NdFeB powder and the crack surface are covered with the SiO 2 film, so that it is considered that the reduction in coercive force is small as a result of preventing oxidation during heating in the atmosphere.
(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は30MPa以上、本実施例中の2),3)のSiO2 前駆体溶液を用いたときは100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but 30 MPa or more after the SiO 2 impregnation heat treatment, 2 in this example. ), 3) When the SiO 2 precursor solution was used, it was possible to produce a magnet molded body having a bending strength of 100 MPa or more.
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。しかし、自己始動式永久磁石同期電動機として使用する場合、渦電流損の発生は小さく、問題ない。特に磁石内蔵型の自己始動式永久磁石同期電動機においては、高調波の磁束は回転子のかご型巻線3から内部に深く入り込まないので、磁石内の渦電流は少なく、それほど大きな問題では無い。 The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. However, when used as a self-starting permanent magnet synchronous motor, the occurrence of eddy current loss is small and there is no problem. In particular, in a self-starting permanent magnet synchronous motor with a built-in magnet, the harmonic magnetic flux does not penetrate deeply into the interior of the rotor cage winding 3, so there is little eddy current in the magnet and this is not a big problem.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%向上し、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it was found that the magnetic characteristics were improved by 20 to 30%, the bending strength was equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate was reduced to half or less, and the magnet was highly reliable.
尚、本実施例と後述の(実施例2)〜(実施例5)について、結着剤1)〜3)を用いた場合の磁石特性を、表2にまとめている。 Table 2 summarizes the magnet characteristics when binders 1) to 3) are used for this example and (Example 2) to (Example 5) described later.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また、結着剤であるSiO2 の前駆体として以下の3つの溶液を用いた。 In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. In addition, the following three solutions were used as precursors for the SiO 2 binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水0.96ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
1) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 0.96 ml, dehydrated methanol 75 ml,
2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
2) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), water 4.8 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml,
3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を100ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml,
1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.
(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は70MPa以上、本実施例中の2),3)のSiO2 前駆体溶液を用いたときは100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but 70 MPa or more after the SiO 2 impregnation heat treatment. ), 3) When the SiO 2 precursor solution was used, it was possible to produce a magnet molded body having a bending strength of 100 MPa or more.
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損がやや増加する恐れがあるが、使用を妨げるほどの障害とはならない。 The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although eddy current loss may increase slightly, it does not interfere with use.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 2-3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯
を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)−CH3を25ml,水5.9ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) Mix CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) —CH 3 with 25 ml, 5.9 ml of water, 75 ml of dehydrated methyl alcohol, and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate. Left alone.
2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
2) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 4.8 ml of water, 75 ml of dehydrated methyl alcohol,
3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは6〜8、平均は7) を25ml,水4.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 6-8, average 7) a 25 ml, water 4.6 ml, dehydrated methanol 75 ml,
1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Injection was performed so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.
(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm in length, 10 mm in width, and 2 mm in thickness produced in (7) is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after heat treatment with SiO 2 impregnation. It was possible to make a body.
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。しかし、この抵抗値の減少はそれほど大きな問題ではない。例えば自己始動式永久磁石同期電動機として使用する場合、渦電流損はやや増加するが使用を妨げるほどの問題とはならない。 The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. However, this decrease in resistance is not a big problem. For example, when it is used as a self-starting permanent magnet synchronous motor, the eddy current loss increases slightly, but it does not become a problem that hinders use.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 2-3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。 In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)−CH3を25ml,水5.9ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。 1) Mix CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) —CH 3 with 25 ml, water 5.9 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml, dibutyltin dilaurate 0.05 ml Left alone.
2)C2H5O−(Si(C2H5O)2−O)−CH3を25ml,水4.3ml ,脱水エチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、3昼夜25℃の温度で放置した。 2) 25 ml of C 2 H 5 O— (Si (C 2 H 5 O) 2 —O) —CH 3 , 4.3 ml of water, 75 ml of dehydrated ethyl alcohol, and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate were mixed for 3 days and nights. It was left at a temperature of 25 ° C.
3)n−C3H7O−(Si(C2H5O)2−O)−n−C3H7を25ml,水3.4ml,脱水iso−プロピルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、6昼夜25℃の温度で放置した。
3) n-C 3 H 7 O- (Si (C 2 H 5 O) 2 -O) -n-C 3 a
1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1
mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Liquid level is 1 in the vertical direction
Injection was performed so as to be mm / min. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.
(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界
を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
(7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は80MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 80 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to make a body.
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。 The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although the generation of eddy current loss is slightly increased, such a decrease in resistance value is not a problem.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約2倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about twice, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯
を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2 前駆体には以下の3つの溶液を用いた。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The following three solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、1昼夜25℃の温度で放置した。
1) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 9.6 ml of water, 75 ml of dehydrated methyl alcohol,
2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml,
3)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を100ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、4昼夜25℃の温度で放置した。
3) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 100 ml, water 9.6 ml, dehydrated methanol 75 ml,
1)〜3)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) to 3) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1)〜3)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1
mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression molded test piece prepared in (1) is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) to 3) as the binder is placed in the bat. Liquid level is 1 in the vertical direction
Injection was performed so as to be mm / min. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression-molded test piece used in (2) was placed, and the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in (4) is set in a vacuum drying furnace, and vacuum is applied to the compression molding test piece under the conditions of 1 to 3 Pa and 150 ° C. Heat treatment was applied.
(6)(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width, and 5 mm thickness produced in (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (5). For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は130MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 130 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約10倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約1/10の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。 The specific resistance of the magnet was about 10 times that of the sintered rare earth magnet, but about 1/10 that of the compressed rare earth bonded magnet. became. Although the generation of eddy current loss is slightly increased, such a decrease in resistance value is not a problem.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は3〜4倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. As a result, it was found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is 3-4 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯
を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
(1)水に溶解度の高い塩、例えばLaの場合は酢酸La、または硝酸La4gを100mlの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
(2)10%に希釈したフッ化水素酸をLaF3 が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。
(3)ゲル状沈殿のLaF3 が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。
(4)4000〜6000r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取除きほぼ同量のメタノールを加えた。
(5)ゲル状のLaF3 を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。
(6)(4)と(5)の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、3〜10回繰り返した。
(7)最終的にLaF3 の場合、ほぼ透明なゾル状のLaF3 となった。処理液としてはLaF3が1g/5mlのメタノール溶液を用いた。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. A treatment liquid for forming a rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film was prepared as follows.
(1) A salt having high solubility in water, for example, in the case of La, acetic acid La or nitric acid La 4 g was introduced into 100 ml of water, and completely dissolved using a shaker or an ultrasonic stirrer.
(2) The equivalent of the chemical reaction in which LaF 3 produces hydrofluoric acid diluted to 10% was gradually added.
(3) The solution in which LaF 3 of gelled precipitate was formed was stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.
(4) After centrifugation at 4000 to 6000 rpm, the supernatant was removed and the same amount of methanol was added.
(5) A methanol solution containing gelled LaF 3 was stirred to make a complete suspension, and then stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.
(6) The operations of (4) and (5) were repeated 3 to 10 times until no anion such as acetate ion or nitrate ion was detected.
(7) When finally LaF 3, was the LaF 3 almost transparent sol-like. As the treatment liquid, a methanol solution containing 1 g / 5 ml of LaF 3 was used.
その他の使用した希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成処理液について、表3に纏めた。 The other rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film forming treatment liquids are summarized in Table 3.
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
NdF3コート膜形成プロセスの場合:NdF3濃度1g/10ml半透明ゾル状溶液
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して15mlのNdF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)(1)のNdF3 コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
(3)(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。
(4)(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。
In the case of NdF 3 coat film forming process: NdF 3 concentration 1 g / 10 ml translucent sol solution (1) Add 15 ml of NdF 3 coat film forming treatment liquid to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB-based ribbon. The mixing was performed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wet.
(2) The methanol powder of the rare earth magnet subjected to the NdF 3 coat film forming treatment of (1) was subjected to methanol removal under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
(3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent of (2) was removed was transferred to a quartz boat and subjected to heat treatment at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. .
(4) The magnetic powder heat-treated in (3) is transferred to a Macor lidded lid (manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.) and then heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 For the SiO 2 precursor as a binder, 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydration A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the above rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film is filled in a mold, and is 10 mm in length and 16 mm in width for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. A test piece having a thickness of 10 mm and a thickness of 5 mm was prepared, and a compression test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
本実施例の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、TbF3とDyF3を、又効果は小さいがPrF3 をコート膜形成に用いた場合、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。 The magnet using the rare earth magnetic powder formed with the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film of this embodiment not only functions as an insulating film described later, but also uses TbF 3 and DyF 3 , and although the effect is small, PrF It was found that when 3 was used for coating film formation, it could contribute to the improvement of the coercive force of the magnet.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は50MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 50 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上TbF3とDyF3とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be made more reliable, and TbF 3 and DyF 3 are coated. It was found that the magnetic properties can be greatly improved when used for formation.
本実施例において、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 In this example, a magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used. The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
PrF3コート膜形成プロセスの場合:PrF3濃度0.1g/10ml 半透明ゾル状溶液を用いた。
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して1〜30mlのPrF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)上記(1)のPrF3 コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×
10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。
(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。
In the case of the PrF 3 coat film forming process: A PrF 3 concentration of 0.1 g / 10 ml translucent sol solution was used.
(1) 1 to 30 ml of PrF 3 coat film forming treatment liquid was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wet.
(2) Methanol was removed from the solvent of the rare earth magnet magnetic powder subjected to the PrF 3 coat film forming treatment of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
(3) The magnetic powder for rare earth magnets from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and 1 ×
Heat treatment was performed at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 10 −5 torr.
(4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 For the SiO 2 precursor as a binder, 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydration A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記PrF3コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the above PrF 3 coating film is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. Also, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
本実施例のPrF3 コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、効果は小さいが磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。 It was found that the magnet using the rare earth magnetic powder formed with the PrF 3 coat film of this example not only functions as an insulating film to be described later, but can contribute to the improvement of the coercive force of the magnet although the effect is small.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損の発生は小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the occurrence of eddy current loss is small and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は2〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上PrF3 をコート膜形成に用いた時は磁気特性向上が可能であることが分かった。PrF3 をコート膜形成した希土類磁粉を用いた磁石は磁気特性,曲げ強度,信頼性が全体的に向上しておりバランスの取れた磁石であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is 2 to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half and the magnet can be highly reliable, and PrF 3 is used for forming the coating film. It was found that magnetic characteristics can be improved at times. It was found that a magnet using rare earth magnetic powder formed with a coating film of PrF 3 is a well-balanced magnet with improved overall magnetic properties, bending strength and reliability.
本実施例において、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 In this example, a magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used. The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
DyF3コート膜形成プロセスの場合:DyF3濃度2〜0.01g/10ml 半透明ゾル状溶液を用いた。
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して10mlのDyF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)上記(1)のDyF3 コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×
10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。
(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。
In the case of the DyF 3 coat film formation process: A DyF 3 concentration of 2 to 0.01 g / 10 ml of a translucent sol solution was used.
(1) 10 ml of DyF 3 coat film forming solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wetted.
(2) The methanol of the solvent was removed from the rare earth magnet magnetic powder that had been subjected to the DyF 3 coat film forming process of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
(3) The magnetic powder for rare earth magnets from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and 1 ×
Heat treatment was performed at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 10 −5 torr.
(4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 For the SiO 2 precursor as a binder, 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydration A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記DyF3コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the above DyF 3 coating film is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. Also, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
本実施例のDyF3 コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜とし
て機能するだけでなく、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。
It was found that the magnet using the rare earth magnetic powder formed with the DyF 3 coating film of this example not only functions as an insulating film described later, but can contribute to the improvement of the coercive force of the magnet.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は40MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 40 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and the same value as that of the compression type rare earth bonded magnet. Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約20%、曲げ強度は同等〜3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上TbF3とDyF3とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. In addition, the magnetic properties are about 20%, the bending strength is equivalent to 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate can be reduced to less than half, and the magnet can be made more reliable, and TbF 3 and DyF 3 are coated. It was found that the magnetic properties can be greatly improved when used for formation.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。 In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows.
水1lにリン酸20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgO,ZnO,CdO,CaOまたはBaOの4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製),EF−122(トーケムプロダクツ製),EF−132(トーケムプロダクツ製)を
0.1wt% になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT),イミダゾール(IZ),ベンゾイミダゾール(BI),チオ尿素(TU),2−メルカプトベンゾイミダゾール(MI),オクチルアミン(OA),トリエタノールアミン(TA)、o−トルイジン(TL),インドール(ID),2−メチルピロール(MP)を0.04mol/lになるように加えた。
20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO, ZnO, CdO, CaO or BaO are dissolved in 1 l of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products), EF-122 (Tochem Products) are dissolved as surfactants. EF-132 (manufactured by Tochem Products) was added to 0.1 wt%. As rust preventives, benzotriazole (BT), imidazole (IZ), benzimidazole (BI), thiourea (TU), 2-mercaptobenzimidazole (MI), octylamine (OA), triethanolamine (TA), o-Toluidine (TL), indole (ID), and 2-methylpyrrole (MP) were added at 0.04 mol / l.
リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を表4に示す。 The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method. Table 4 shows the composition of the phosphating solution used.
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
(1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.
(2) The magnetic powder for a rare earth magnet subjected to the phosphating film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, includes 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , 10 mm long, 10 mm wide, 5 mm thick In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgO4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt% になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT)を用い、その濃度として0.01〜0.5mol/l になるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)上記(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved in 1 l of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products) was added as a surfactant to a concentration of 0.1 wt%. Benzotriazole (BT) was used as a rust preventive agent, and was added so as to have a concentration of 0.01 to 0.5 mol / l. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
(1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.
(2) The magnetic powder for rare earth magnet subjected to the phosphatization film forming treatment of (1) above was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml ,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, contains 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, dehydrated A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , 10 mm long, 10 mm wide, 5 mm thick In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO 2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder. The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body. Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgO4gを溶解し、防錆剤としてベンゾトリアゾール(BT)を0.04mol/lになるように加えた。界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を用い、その濃度として0.01 〜1
wt%になるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対してのリン酸塩化成処理液5
mlを添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,、2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. In 1 liter of water, 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid, 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved, and benzotriazole (BT) was added as a rust preventive to 0.04 mol / l. EF-104 (manufactured by Tochem Products) is used as a surfactant, and its concentration is 0.01 to 1.
It added so that it might become wt%. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
(1) Phosphate
ml was added and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wet.
(2) The magnetic powder for a rare earth magnet subjected to the phosphating film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, includes 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, and dehydration. A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , the length is 10 mm, the width is 10 mm, and the thickness is 5 mm. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)上記圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molding test piece is arranged, and the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution is set is gradually returned to the atmospheric pressure, and the compression molding test piece is taken out from the SiO 2 precursor solution. did.
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、
SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate is also maintained in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour,
It is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment and is smaller than a value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は90MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression-molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 90 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。 From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。 In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder.
リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水1lにリン酸
20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgO4gを溶解し、界面活性剤としてEF−
104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt% 、防錆剤としてベンゾトリアゾール
(BT)を0.04mol/lになるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14Bの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して2.5〜30mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
(2)(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
The treatment liquid for forming the phosphate chemical conversion film was prepared as follows. Dissolve 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid, 4 g of MgO as a metal oxide in 1 l of water, and use EF- as a surfactant.
104 wt. (Made by Tochem Products), 0.1 wt%, benzotriazole as rust inhibitor
(BT) was added to 0.04 mol / l. The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was performed by the following method.
(1) 2.5 to 30 ml of phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wet.
(2) The magnetic powder for a rare earth magnet subjected to the phosphating film forming treatment of (1) was heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3 (mは3〜5、平均は4)を25ml,水4.8ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor, which is a binder, includes 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 4.8 ml of water, and dehydration. A solution obtained by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 2 days and nights was used.
(1)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14B の磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) Filling the mold with Nd 2 Fe 14 B magnetic powder that has been subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment, and measuring the magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 , 10 mm long, 10 mm wide, 5 mm thick In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、2昼夜25℃の温度で放置した結着剤であるSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The SiO 2 precursor solution, which is a binder, placed in a bat so that the pressing direction is in the horizontal direction and left at a temperature of 25 ° C. for two days and nights. Was injected into the vat so that the liquid level was 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も200℃大気中1時間保持後、SiO2 含浸熱処理後で1%以下でありSiO2 含浸無しの場合の3%近い値よりも小さい。これはSiO2 が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate is 1% or less after the SiO 2 impregnation heat treatment after being held in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour, and is smaller than the value close to 3% in the case of no SiO 2 impregnation. This is because SiO 2 suppresses deterioration due to oxidation of magnetic powder.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は100MPa以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before SiO 2 impregnation, but has a bending strength of 100 MPa or more after SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to produce a molded body.
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約100倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。 Further, the specific resistance of the magnet is about 100 times or more that of the sintered type rare earth magnet, and is equivalent to that of the compressed type rare earth bonded magnet. . Therefore, the eddy current loss is small, and it has good characteristics.
本実施例の結果から、本発明の低粘度のSiO2 前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は20〜30%、曲げ強度は約3倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
(比較例1)
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯
を粉砕した磁性粉を用いた。
From the results of this example, the rare earth bonded magnet impregnated in the rare earth magnet molded body produced by the cold forming method without using the low-viscosity SiO 2 precursor of the present invention is compared with a normal resin-containing rare earth bonded magnet. Thus, it has been found that the magnetic properties are 20-30%, the bending strength is about 3 times, the irreversible thermal demagnetization rate is reduced to less than half, and the magnet can be highly reliable.
(Comparative Example 1)
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder.
(1)上記希土類磁石用磁粉と100μm以下のサイズの固形エポキシ樹脂(ソマール社製EPX6136)を体積で0から20%になるようにVミキサーを用いて混合した。 (1) The rare earth magnet magnetic powder and a solid epoxy resin having a size of 100 μm or less (EPX6136 manufactured by Somaru) were mixed using a V mixer so that the volume might be 0 to 20%.
(2)前記(1)で作製した希土類磁石用磁粉と樹脂とのコンパウンドを金型中に装填し、不活性ガス雰囲気中で、成形圧16t/cm2 の条件で80℃の加熱圧縮成形した。作製した磁石は磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmのサイズを、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmのサイズである。 (2) The rare earth magnet magnetic powder produced in (1) above and a compound of resin were loaded into a mold and subjected to heat compression molding at 80 ° C. in an inert gas atmosphere under a molding pressure of 16 t / cm 2 . . The produced magnet is 10 mm long, 10 mm wide and 5 mm thick for measuring magnetic properties, and 15 mm long, 10 mm wide and 2 mm thick for measuring strength.
(3)前記(2)で作製したボンド磁石の樹脂硬化を窒素ガス中で170℃,1時間の条件で行った。 (3) Resin curing of the bonded magnet produced in (2) was performed in a nitrogen gas at 170 ° C. for 1 hour.
(4)前記(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (4) The specific resistance was measured by the four-probe method on the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (3).
(5)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (5) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(6)前記(3)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (6) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in (3) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
前記(4)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性を調べた。その結果、磁石中のエポキシ樹脂含有率が高くなるに従い、磁石の残留磁束密度は減少していった。SiO2 結着剤を含浸して作製したボンド磁石(実施例1〜5)と比較して、磁石の曲げ強度が50MPa以上の磁石で比較すると、エポキシ樹脂含有ボンド磁石は磁束密度が20〜30%低下していた。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はエポキシ樹脂含有ボンド磁石が5%とSiO2 含浸ボンド磁石の3.0% と比較して大きい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し(実施例1〜5)、エポキシ樹脂含有ボンド磁石(比較例1)場合3%近い値と大きかった。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、PCT試験や塩水噴霧試験でもエポキシ樹脂含有ボンド磁石はSiO2 含浸ボンド磁石と比較して低いレベルであった。 The magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in the above (4) were examined. As a result, the residual magnetic flux density of the magnet decreased as the epoxy resin content in the magnet increased. Compared with the bonded magnets (Examples 1 to 5) produced by impregnating the SiO 2 binder, when compared with a magnet having a bending strength of 50 MPa or more, the epoxy resin-containing bonded magnet has a magnetic flux density of 20 to 30. % Declined. Moreover, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the air is 5% for the epoxy resin-containing bond magnet and 3.0% for the SiO 2 impregnated bond magnet. Furthermore, the irreversible heat demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when impregnation is performed (Examples 1 to 5), whereas an epoxy resin-containing bond magnet (comparison) In the case of Example 1), the value was close to 3%. In addition to the suppression of irreversible thermal demagnetization, the epoxy resin-containing bond magnet was at a lower level than the SiO 2 impregnated bond magnet in the PCT test and the salt spray test.
更に前記(4)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片について大気中で225℃に1時間保持し冷却後20℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は10mm方向であり、最初に+20kOeの磁界で着磁後±1kOeから±10kOeの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。その結果を図8に示す。図8では、(実施例1)の2)の条件でSiO2 の含浸処理した磁石と、本比較例に示すようにエポキシ樹脂をバインダーとして15vol% 含有した圧縮成形ボンド磁石との、減磁曲線を比較している。図8の横軸は印加した磁界、縦軸は磁束密度を示す。SiO2 結着剤を含浸処理した磁石は磁界が−8kOeよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−5kOeよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−10kOeの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合0.44 、圧縮成形ボンド磁石では0.11T であり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の4倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が225℃で加熱中に各NdFeB粉の表面や
NdFeB粉のクラック表面が酸化することで各NdFeB粉を構成しているNdFeB結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではNdFeB粉及びクラック表面がSiO2 膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。
Further, the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (4) was held at 225 ° C. for 1 hour in the atmosphere, and after cooling, a demagnetization curve was measured at 20 ° C. The magnetic field application direction was 10 mm. First, after magnetization with a magnetic field of +20 kOe, a magnetic field was applied alternately between ± 1 kOe and ± 10 kOe, and a demagnetization curve was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 8, a demagnetization curve between a magnet impregnated with SiO 2 under the condition 2) of Example 1 and a compression-bonded magnet containing 15 vol% of an epoxy resin as a binder as shown in this comparative example. Are comparing. In FIG. 8, the horizontal axis represents the applied magnetic field, and the vertical axis represents the magnetic flux density. In the magnet impregnated with the SiO 2 binder, the magnetic flux rapidly decreases when a magnetic field greater than −8 kOe is applied to the negative side. The compression-molded bonded magnet has a magnetic field whose value is smaller than that of the impregnated magnet, and the magnetic flux rapidly decreases. The magnetic field on the negative side of −5 kOe is significantly decreased. The residual magnetic flux density after applying a magnetic field of −10 kOe is 0.44 for the impregnated magnet, and 0.11 T for the compression-molded bonded magnet, and the residual magnetic flux density of the impregnated magnet is four times the value of the compression-molded bonded magnet. ing. This is because the magnetic anisotropy of the NdFeB crystals constituting each NdFeB powder is reduced by oxidizing the surface of each NdFeB powder and the crack surface of the NdFeB powder while the compression molded bonded magnet is heated at 225 ° C. This is considered to be because the coercive force decreased and the magnetization was easily reversed by applying a negative magnetic field. On the other hand, in the impregnated magnet, the NdFeB powder and the crack surface are covered with the SiO 2 film, so that it is considered that the reduction in coercive force is small as a result of preventing oxidation during heating in the atmosphere.
前記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は結着剤のエポキシ樹脂含有率を増加させると、曲げ強度は増加し、体積含有率として20
vol% で磁石の曲げ強度は48MPaとなり、ボンド磁石として必要な曲げ強度を有する。エポキシ樹脂含有ボンド磁石はSiO2 含浸ボンド磁石と比較して、比抵抗は同等のレベルであった。
The bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in the above (7) increases the bending strength when the epoxy resin content of the binder is increased.
With a vol%, the bending strength of the magnet is 48 MPa, which is necessary for a bonded magnet. The specific resistance of the epoxy resin-containing bonded magnet was equivalent to that of the SiO 2 impregnated bonded magnet.
本比較例の結果から、エポキシ樹脂含有希土類ボンド磁石は本発明の低粘度のSiO2前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性において20〜30%低く、不可逆熱減磁率並びに磁石の信頼性が低いことが判明した。 From the result of this comparative example, the epoxy resin-containing rare earth bonded magnet is compared with the rare earth bonded magnet in which the low viscosity SiO 2 precursor of the present invention is impregnated into a rare earth magnet molded body prepared by a cold forming method without a resin. Thus, it was found that the magnetic properties were 20 to 30% lower, and the irreversible thermal demagnetization rate and the reliability of the magnet were low.
尚、本比較例において、樹脂の体積分率(樹脂と希土類磁石用磁粉における樹脂の体積
分率を示す。)を変化させたエポキシ樹脂含有ボンド磁石の評価結果を表5に纏める。
In addition, in this comparative example, the evaluation result of the epoxy resin containing bond magnet which changed the volume fraction of resin (The resin volume fraction in the magnetic powder for resin and rare earth magnets) is summarized in Table 5.
(比較例2)
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder.
結着剤であるSiO2前駆体には、CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を1ml,水0.19ml ,脱水メチルアルコール99ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。 The SiO 2 precursor as a binder includes 1 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), 0.19 ml of water, A solution obtained by mixing 99 ml of dehydrated methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for two days and nights was used.
上記SiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosity of the SiO 2 precursor solution was measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記SiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/
minになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまで
SiO2前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression-molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution as the binder is placed vertically in the bat. 1mm / direction
Injected to reach min. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石の場合3%近い値であった(比較例1)。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density is improved by 20-30% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). are possible, the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Furthermore, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization was less than 1% when the impregnation treatment was performed, whereas it was close to 3% in the case of an epoxy-based bond magnet ( Comparative Example 1).
しかしながら、上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のSiO2 含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、1/10程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中のSiO2前駆体の含有量が1vol%と実施例おける結着剤中のSiO2 前駆体の含有量と比べて、1〜2桁少ないため、硬化後のSiO2 単体の曲げ強度が大きくても、磁石中の含有量が少なすぎることが影響している。 However, the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm in length, 10 mm in width, and 2 mm in thickness produced in the above (7) is a low level, and the SiO 2 impregnated bond magnet of this comparative example is compared with the epoxy resin-containing bond magnet. Only a value of about 1/10 was obtained. This is because the content of the SiO 2 precursor in the binder in this comparative example is 1 vol%, which is 1 to 2 orders of magnitude less than the content of the SiO 2 precursor in the binder in the examples. Even if the bending strength of SiO 2 alone is large, the content in the magnet is too small.
結論として、本比較例の磁石は磁石強度が低い短所があり、使用対象によっては上記曲げ強度を考慮することが必要。 In conclusion, the magnet of this comparative example has a disadvantage that the magnet strength is low, and it is necessary to consider the bending strength depending on the object of use.
尚、本比較例、及び後述する(比較例3)の1),2),(比較例4)の各種特性については、表6に纏めている。 Various characteristics of this comparative example and 1), 2), and (Comparative Example 4) of (Comparative Example 3) described later are summarized in Table 6.
(比較例3)
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
(Comparative Example 3)
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder.
結着剤であるSiO2前駆体には以下の2つの溶液を用いた。 The following two solutions were used for the SiO 2 precursor as a binder.
1)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水0.19ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
1) 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, average is 4), water 0.19 ml, dehydrated methyl alcohol 75 ml,
2)CH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水24ml,脱水エチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05ml を混合し、2昼夜25℃の温度で放置した。
2) CH 3 O- (Si ( CH 3 O) 2 -O) m -CH 3 (m is 3-5, average 4) 25 ml,
1),2)のSiO2 前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。 The viscosities of the SiO 2 precursor solutions 1) and 2) were measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である1),2)のSiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまでSiO2 前駆体溶液をバット中に注入した。 (2) The compression molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution of 1) and 2) as the binder is placed in the bat. The liquid surface was injected at 1 mm / min in the vertical direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(比較例3)の1)について、上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20〜30%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率はSiO2 含浸ボンド磁石で3.0% でありSiO2 含浸無しの場合の熱減磁率(5%)よりも小さい。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石(比較例1)場合3%近い値であった。 Regarding (1) of (Comparative Example 3), the residual magnetic flux density is a resin-containing bond magnet (Comparative Example 1) with respect to the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above. compared to, improved 20-30% demagnetization curve measured at 20 ° C., the matching values of residual magnetic flux density and coercivity and the molded body after the SiO 2 before impregnated and SiO 2 infiltration and heating almost did. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere is 3.0% for the SiO 2 impregnated bonded magnet, which is smaller than the thermal demagnetization factor (5%) without SiO 2 impregnation. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the impregnation treatment is performed, whereas the value is close to 3% in the case of the epoxy bond magnet (Comparative Example 1). Met.
しかしながら、上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のSiO2 含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、1/6程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中の水の添加量が少ないため、化学反応式1に示したSiO2 前駆体材料中のメトキシ基の加水分解が進行しないためシラノール基が生成せず、SiO2 前駆体の熱硬化反応におけるシラノール基間の脱水縮合反応が生じないため、熱硬化後のSiO2 の生成量が少なくSiO2 含浸ボンド磁石の曲げ強度が低かったのが原因である。
However, the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm in length, 10 mm in width, and 2 mm in thickness produced in the above (7) is a low level, and the SiO 2 impregnated bond magnet of this comparative example is compared with the epoxy resin-containing bond magnet. Only a value of about 1/6 was obtained. This is because the amount of water added in the binder in this comparative example is small, so the hydrolysis of the methoxy group in the SiO 2 precursor material shown in
結論として、(比較例3)の1)の磁石は磁石強度が低いため、使用対象における磁石強度の関係を十分に考慮して使用することが望ましい。 In conclusion, since the magnet of 1) of (Comparative Example 3) has a low magnet strength, it is desirable to use it in consideration of the relationship of the magnet strength in the object of use.
(比較例3)の2)について、(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度はSiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は170MPaの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。 Regarding (2) of (Comparative Example 3), the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but after the SiO 2 impregnation heat treatment Was able to produce a magnet compact having a bending strength of 170 MPa.
(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では4.0%と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%と比較して大きい値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では2%近い値であった。これはSiO2 前駆体溶液が磁石表面から1mm強程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石の中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。 Regarding the magnetic characteristics of the compression molded test piece of 10mm length, 10mm width and 5mm thickness produced in (5), the residual magnetic flux density can be improved by 20% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). the demagnetization curve measured at 20 ° C. the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with a shaped body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. However, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 4.0% in this comparative example, which was a large value compared to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, the value is close to 2%. Met. This was found to be due to the fact that the SiO 2 precursor solution penetrated into the magnet only up to about 1 mm from the magnet surface. Therefore, the magnetic powder in the central part of the magnet causes oxidative deterioration during heating in the atmosphere, which is the reason why the magnet of this comparative example has a larger irreversible heat demagnetization rate than the magnet of the example.
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。使用対象における酸化劣化を十分に考慮して使用することが望ましい。
(比較例4)
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるSiO2前駆体にはCH3O−(Si(CH3O)2−O)m−CH3(mは3〜5、平均は4) を25ml,水9.6ml,脱水メチルアルコール75ml,ジラウリン酸ジブチル錫0.05mlを混合し、6昼夜25℃の温度で放置した溶液を用いた。上記SiO2前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて30℃の温度で測定した。
From this result, although the bonded magnet of this comparative example is not inferior to the conventional epoxy-based bonded magnet, the long-term reliability may be lower than that of the conventional epoxy-based bonded magnet. It is desirable to use it in consideration of oxidative deterioration in the object of use.
(Comparative Example 4)
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. For the SiO 2 precursor as a binder, 25 ml of CH 3 O— (Si (CH 3 O) 2 —O) m —CH 3 (m is 3 to 5, the average is 4), 9.6 ml of water, dehydration A solution prepared by mixing 75 ml of methyl alcohol and 0.05 ml of dibutyltin dilaurate and leaving it at a temperature of 25 ° C. for 6 days and nights was used. The viscosity of the SiO 2 precursor solution was measured at a temperature of 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
(1)上記Nd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2の圧力で、磁気特性測
定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。
(1) The above Nd 2 Fe 14 B magnetic powder is filled in a mold, and a test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm is used for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2 . A compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared.
(2)上記(1)で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記SiO2 前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に1mm/min になるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から5mm上方になるまで
SiO2前駆体溶液をバット中に注入した。
(2) The compression-molded test piece prepared in (1) above is placed in the bat so that the pressing direction is horizontal, and the SiO 2 precursor solution as the binder is placed vertically in the bat. Injection was performed so as to be 1 mm / min in the direction. The SiO 2 precursor solution was poured into the vat until it was finally 5 mm above the upper surface of the compression molded specimen.
(3)上記(2)で使用した圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、80Pa程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。 (3) The compression molding test piece used in the above (2) was arranged, and a bat filled with the SiO 2 precursor solution was set in a vacuum vessel and gradually exhausted to about 80 Pa. The sample was left until the generation of bubbles from the surface of the compression molded test piece was reduced.
(4)圧縮成形試験片は配置され、SiO2 前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をSiO2 前駆体溶液内から取出した。 (4) The compression molded test piece was placed, the internal pressure of the vacuum vessel in which the bat filled with the SiO 2 precursor solution was set was gradually returned to atmospheric pressure, and the compression molded test piece was taken out from the SiO 2 precursor solution. .
(5)上記(4)で作製したSiO2 前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、1〜3Paの圧力,150℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。 (5) The compression molding test piece impregnated with the SiO 2 precursor solution prepared in the above (4) is set in a vacuum drying furnace, and the compression molding test piece is subjected to a pressure of 1 to 3 Pa at 150 ° C. Vacuum heat treatment was applied.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度は
SiO2 含浸前で2MPa以下であるが、SiO2 含浸熱処理後は190MPaの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
The bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (7) above is 2 MPa or less before the SiO 2 impregnation, but the magnet forming has a bending strength of 190 MPa after the SiO 2 impregnation heat treatment. It was possible to make a body.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.6% と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で
3.0% と比較して大きい値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1.6% の値となった。これはSiO2 前駆体溶液が磁石表面から2mm弱程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石の中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。
Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density can be improved by 20% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). There the demagnetization curve measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. However, the thermal demagnetization rate after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.6% in this comparative example, which was a large value compared with 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Furthermore, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas 1.6% in this comparative example. It became the value of. This was found to be due to the fact that the SiO 2 precursor solution penetrated into the magnet only up to about 2 mm from the magnet surface. Therefore, the magnetic powder in the central part of the magnet causes oxidative deterioration during heating in the atmosphere, which is the reason why the magnet of this comparative example has a larger irreversible heat demagnetization rate than the magnet of the example.
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。この点を十分考慮して使用することが望ましい。
(比較例5)
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
From this result, although the bonded magnet of this comparative example is not inferior to the conventional epoxy-based bonded magnet, the long-term reliability may be lower than that of the conventional epoxy-based bonded magnet. It is desirable to use it in consideration of this point.
(Comparative Example 5)
In this comparative example, magnetic powder obtained by pulverizing an NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. A treatment liquid for forming a rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film was prepared as follows.
(1)水に溶解度の高い塩、例えばNdの場合は酢酸Nd、または硝酸Nd4gを100mlの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。 (1) A salt having high solubility in water, for example, in the case of Nd, Nd acetate Nd or 4 g of nitrate Nd was introduced into 100 ml of water, and completely dissolved using a shaker or an ultrasonic stirrer.
(2)10%に希釈したフッ化水素酸をNdF3 が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。 (2) Hydrofluoric acid diluted to 10% was gradually added in an amount equivalent to the chemical reaction for producing NdF 3 .
(3)ゲル状沈殿のNdF3 が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (3) The solution in which the gel-like precipitate NdF 3 was produced was stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.
(4)4000〜6000r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取除きほぼ同量のメタノールを加えた。 (4) After centrifugation at 4000 to 6000 rpm, the supernatant was removed and approximately the same amount of methanol was added.
(5)ゲル状のNdF3 を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。 (5) A methanol solution containing gel-like NdF 3 was stirred to form a complete suspension, and then stirred for 1 hour or more using an ultrasonic stirrer.
(6)上記(4)と(5)の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、3〜10回繰り返した。 (6) The above operations (4) and (5) were repeated 3 to 10 times until no anion such as acetate ion or nitrate ion was detected.
(7)最終的にNdF3の場合、ほぼ透明なゾル状のNdF3となった。処理液としてはNdF3が1g/5mlのメタノール溶液を用いた。 (7) Finally, in the case of NdF 3 , an almost transparent sol-like NdF 3 was obtained. A methanol solution containing 1 g / 5 ml of NdF 3 was used as the treatment liquid.
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。 The process of forming the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coat film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method.
NdF3 コート膜形成プロセスの場合:NdF3 濃度1g/10ml半透明ゾル状溶液
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して15mlのNdF3 コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
In the case of NdF 3 coat film formation process: NdF 3 concentration 1 g / 10 ml translucent sol solution (1) Add 15 ml of NdF 3 coat film forming treatment liquid to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing NdFeB thin ribbon, The mixing was performed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnet was wet.
(2)上記(1)のNdF3コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。 (2) Methanol removal of the solvent was performed on the magnetic powder for rare earth magnets subjected to the NdF 3 coat film forming treatment of (1) above under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
(3)上記(2)の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、1×10-5torrの減圧下で200℃,30分と400℃,30分の熱処理を行った。 (3) The rare earth magnet magnetic powder from which the solvent of (2) has been removed is transferred to a quartz boat and heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. It was.
(4)上記(3)で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製(理研電子社製)容器に移したのち、1×10-5torrの減圧下で、700℃,30分の熱処理を行った。 (4) After the magnetic powder heat-treated in (3) above is transferred to a lid made by Macor (manufactured by Riken Denshi), heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 1 × 10 −5 torr. went.
(5)上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10
mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。
(5) Nd 2 Fe 14 B magnetic powder coated with the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film is filled in a mold, and is 10 mm in length and 16 mm in width for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t /
A test piece having a thickness of 5 mm and a thickness of 5 mm was prepared, and a compression test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(6)上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (6) The specific resistance was measured by the four-probe method for the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (5).
(7)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。 (7) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(8)上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (8) A mechanical bending test was performed using the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm prepared in (5) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
上記(5)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、約20%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.0%と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%と同等の値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2 含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1%未満の値となった。この結果を表7に示す。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10mm length, 10mm width and 5mm thickness produced in (5) above, the residual magnetic flux density can be improved by about 20% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). , and the demagnetization curve was measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. Further, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.0% in this comparative example, which was equivalent to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, it is less than 1%. Value. The results are shown in Table 7.
しかしながら、(7)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではSiO2 含浸を実施していないため、2.9MPa という値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して1/15程度の値となった。 However, the bending strength of the compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm produced in (7) is 2.9 MPa because it is not impregnated with SiO 2 in this comparative example. The value was about 1/15 compared to the bond magnet.
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点に注意が必要である。
(比較例6)
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例1〕と同様のNdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。またリン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
From this result, the bonded magnet of this comparative example has poor mechanical strength compared to the conventional epoxy-based bonded magnet, and attention should be paid to this point in use.
(Comparative Example 6)
In this example, magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon similar to [Example 1] was used for the rare earth magnet magnetic powder. Moreover, the process liquid which forms a phosphate chemical conversion treatment film was produced as follows.
水1lにリン酸20g,ほう酸4g、金属酸化物としてMgOの4gを溶解し、界面活性剤としてEF−104(トーケムプロダクツ製)を0.1wt%になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール(BT)を0.04mol/lになるように加えた。 20 g of phosphoric acid, 4 g of boric acid and 4 g of MgO as a metal oxide were dissolved in 1 liter of water, and EF-104 (manufactured by Tochem Products) as a surfactant was added to 0.1 wt%. As a rust preventive agent, benzotriazole (BT) was added to 0.04 mol / l.
リン酸塩化成処理膜を上記Nd2Fe14B の磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を表4に示す。 The process of forming the phosphate chemical conversion film on the magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B was carried out by the following method. Table 4 shows the composition of the phosphating solution used.
(1)NdFeB系の薄帯を粉砕した磁性粉100gに対して5mlのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。 (1) 5 ml of a phosphating solution was added to 100 g of magnetic powder obtained by pulverizing a NdFeB-based ribbon, and mixed until it was confirmed that the entire magnetic powder for rare earth magnets was wetted.
(2)上記(1)のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を180℃,
30分,2〜5torrの減圧下で熱処理を行った。
(2) The rare earth magnet magnetic powder subjected to the phosphatization film forming process of (1) above is heated at 180 ° C.
Heat treatment was performed for 30 minutes under a reduced pressure of 2 to 5 torr.
(3)上記リン酸塩化成膜形成処理を施したNd2Fe14Bの磁粉を成形型に充填し、16t/cm2 の圧力で、磁気特性測定用として縦10mm,横10mm,厚さ5mmの試験片を、また、強度測定用として縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を作製した。 (3) A magnetic powder of Nd 2 Fe 14 B subjected to the above-mentioned phosphatization film formation treatment is filled in a mold, and is 10 mm long, 10 mm wide and 5 mm thick for measuring magnetic properties at a pressure of 16 t / cm 2. In addition, a compression molded test piece having a length of 15 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was prepared for strength measurement.
(4)上記(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。 (4) The specific resistance was measured by the four-probe method on the compression molded test piece having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 5 mm produced in the above (3).
(5)更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、30kOe以上のパルス磁界
を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
(5) Further, a pulse magnetic field of 30 kOe or more was applied to the compression molded test piece whose specific resistance was examined. The compression molded specimen was examined for magnetic properties.
(6)上記(3)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状15mm×10mm×2mmの圧縮成形体を用い、支点間距離12mmの3点曲げ試験により曲げ強度を評価した。 (6) A mechanical bending test was carried out using the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in (3) above. For the bending test, a compression molded body having a sample shape of 15 mm × 10 mm × 2 mm was used, and the bending strength was evaluated by a three-point bending test with a distance between supporting points of 12 mm.
(3)で作製した縦10mm,横10mm,厚さ5mmの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石(比較例1)と比較して、約25%向上可能であり、20℃で測定した減磁曲線は、SiO2 含浸前とSiO2 含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、200℃大気中保持1時間後の熱減磁率は本比較例では3.1%と実施例でのSiO2 含浸ボンド磁石で3.0%とほぼ同等の値となった。更に200℃1時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのSiO2含浸処理を施した場合1%未満であるのに対し、本比較例では1.2%の値となりやや増加したものの大きな差はなかった(表7)。しかしながら、上記(5)で作製した縦15mm,横10mm,厚さ2mmの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではSiO2 含浸を実施していないため、2.9MPa という値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して1/20程度の値となった。 Regarding the magnetic properties of the compression molded test piece of 10 mm length, 10 mm width and 5 mm thickness produced in (3), the residual magnetic flux density can be improved by about 25% compared to the resin-containing bond magnet (Comparative Example 1). There the demagnetization curve measured at 20 ° C., the value of residual magnetic flux density and coercivity and SiO 2 before impregnated with the molded body after SiO 2 infiltration and heating were almost the same. In addition, the thermal demagnetization factor after 1 hour of holding at 200 ° C. in the atmosphere was 3.1% in this comparative example, which was substantially equivalent to 3.0% in the SiO 2 impregnated bonded magnet in the example. Further, the irreversible thermal demagnetization rate after returning to room temperature after 1 hour at 200 ° C. and re-magnetization is less than 1% when the SiO 2 impregnation treatment is performed in the example, whereas in this comparative example, it is 1.2%. Although there was a slight increase in the value, there was no significant difference (Table 7). However, with respect to the bending strength of the compression molded test piece of 15 mm length, 10 mm width and 2 mm thickness produced in the above (5), since it was not impregnated with SiO 2 in this comparative example, a value of 2.9 MPa was obtained. The value was about 1/20 compared with the system bond magnet.
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点を十分考慮して使用することが必要である。 From this result, the bonded magnet of this comparative example has poor mechanical strength compared to the conventional epoxy-based bonded magnet, and it is necessary to use this point with sufficient consideration in use.
上述の実施例により本発明を説明したが、本発明の磁石は次の効果を備えている。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the magnet of the present invention has the following effects.
1)磁石としての性能が従来の樹脂による磁石に比べ優れている。 1) Performance as a magnet is superior to conventional resin magnets.
2)さらに優れた特性に加え、磁石としての強度も強い。樹脂磁石では得られなかった特性に優れ、強度においても優れている磁石が得られる。 2) In addition to superior properties, it also has a strong strength as a magnet. It is possible to obtain a magnet that has excellent characteristics and strength that could not be obtained with a resin magnet.
上述1)と2)の効果は、上述のとおり、例えば次のようにして達成される。 The effects 1) and 2) are achieved as described above, for example, as follows.
樹脂のない状態で磁粉を圧縮成形した際に生じる、1μm以下の磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を浸透させる必要がある。そのためには結着剤溶液の粘度が100mPa・s以下であることと、磁粉と結着剤溶液の濡れ性が高いことが必要である。更には、硬化後の結着剤と磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度が大きく、結着剤が連続的に形成されていることが重要である。 It is necessary to infiltrate the binder solution into the gap between the magnetic powder of 1 μm or less and the magnetic powder, which is generated when the magnetic powder is compression molded without a resin. For this purpose, the viscosity of the binder solution must be 100 mPa · s or less, and the wettability of the magnetic powder and the binder solution must be high. Furthermore, it is important that the adhesive between the binder after curing and the magnetic powder is high, the mechanical strength of the binder is large, and the binder is continuously formed.
結着剤溶液の粘度に関しては磁石のサイズに依存するが圧縮成形体の厚さが5mm以下且つ磁粉と磁粉の隙間が1μm程度の場合は結着剤溶液の粘度が100mPa・s程度で磁
粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を圧縮成形体の中心部まで導入することが可能である。圧縮
成形体の厚さが5mm以上且つ磁粉と磁粉の隙間が1μm程度になると、例えば30mm程度の厚さを有する圧縮成形体では、圧縮成形体の中心部まで結着剤溶液を導入するには、結着剤溶液の粘度が100mPa・s程度では高く、結着剤溶液の粘度が20mPa・s以下、望ましくは10mPa・s以下が必要となる。これは通常の樹脂と比較して1桁以上低い粘度である。そのためにはSiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサンにおけるアルコキシ基の加水分解量の制御とアルコキシシロキサン分子量の抑制とが必要となる。即ち、アルコキシ基が加水分解するとシラノール基が生成されるが、そのシラノール基は脱水縮合反応を起こし易く、脱水縮合反応はアルコキシシロキサンの高分子量化を意味するからである。また、更にシラノール基同士は水素結合を生じるため、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン溶液の粘度は増大する。具体的にはアルコキシシロキサンの加水分解反応当量に対する水の添加量と加水分解反応条件を制御することである。結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速いことからアルコールを用いることが望ましい。溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール,エタノール,n−プロパノール,iso−プロパノールが好ましいが、結着剤溶液の粘度が数時間で増加しなく、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明に係る磁石の製造に用いることができる。
The viscosity of the binder solution depends on the size of the magnet, but when the thickness of the compression molded body is 5 mm or less and the gap between the magnetic powder and the magnetic powder is about 1 μm, the viscosity of the binder solution is about 100 mPa · s. It is possible to introduce the binder solution into the gap between the magnetic powders up to the center of the compression molded body. When the thickness of the compression molded body is 5 mm or more and the gap between the magnetic powder and the magnetic powder is about 1 μm, for example, in the compression molded body having a thickness of about 30 mm, the binder solution is introduced to the center of the compression molded body When the viscosity of the binder solution is about 100 mPa · s, the viscosity of the binder solution is 20 mPa · s or less, preferably 10 mPa · s or less. This is a viscosity that is one digit or more lower than that of a normal resin. For that purpose, it is necessary to control the hydrolysis amount of the alkoxy group in the alkoxysiloxane which is the precursor of SiO 2 and to suppress the molecular weight of the alkoxysiloxane. That is, when an alkoxy group is hydrolyzed, a silanol group is generated. The silanol group easily undergoes a dehydration condensation reaction, and the dehydration condensation reaction means an increase in the molecular weight of the alkoxysiloxane. Further, since silanol groups generate hydrogen bonds with each other, the viscosity of the alkoxysiloxane solution that is the precursor of SiO 2 increases. Specifically, the amount of water added to the hydrolysis reaction equivalent of alkoxysiloxane and the hydrolysis reaction conditions are controlled. As the solvent used for the binder solution, it is desirable to use alcohol because the alkoxy group in alkoxysiloxane has a fast dissociation reaction. As the solvent alcohol, methanol, ethanol, n-propanol, and iso-propanol having a lower boiling point than water and a low viscosity are preferable, but the viscosity of the binder solution does not increase in several hours and the boiling point is lower than that of water. If it is, it can be used for manufacture of the magnet according to the present invention.
硬化後の結着剤と磁粉との接着性に関しては、本発明に用いている結着剤であるSiO2前駆体は熱処理後の生成物がSiO2 であるため、磁粉表面が自然酸化膜で覆われていれば、磁粉表面とSiO2との接着性は大きく、SiO2を結着剤とした希土類磁石は磁石を破断した際の表面は磁粉またはSiO2 の凝集破壊面が殆どである。一方、結着剤に樹脂を用いた場合は樹脂と磁粉との接着性は磁粉表面とSiO2 と比較すると一般的に小さい。そのため、樹脂を用いたボンド磁石では、磁石を破断した際の表面は樹脂と磁粉の界面または樹脂の凝集破壊面の両方が存在する。従って、磁石強度を向上させるにはSiO2を結着剤として用いる方が樹脂を結着剤として用いるより有利である。 For the adhesion between the binder and the magnetic powder after curing, SiO 2 precursor, which is binding agent is used in the present invention because the product after the heat treatment is SiO 2, the surface of the magnetic powder in the natural oxide film If covered, the adhesion between the surface of the magnetic powder and SiO 2 is large, and rare earth magnets using SiO 2 as the binder have a cohesive fracture surface of the magnetic powder or SiO 2 when the magnet is broken. On the other hand, when a resin is used as the binder, the adhesion between the resin and the magnetic powder is generally smaller than that of the magnetic powder surface and SiO 2 . Therefore, in a bonded magnet using a resin, the surface when the magnet is broken has both an interface between the resin and magnetic powder or a cohesive failure surface of the resin. Therefore, in order to improve the magnet strength, it is more advantageous to use SiO 2 as the binder than to use the resin as the binder.
磁石中の希土類磁粉の含有率が75vol%以上になる時は、圧縮成形するタイプの希土類磁石を用いることになるが、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は、硬化後の結着剤の連続体が生成するかどうかが大きく影響する。それは接着界面の破断強度より同じ面積の結着剤単独の破断強度の方が大きいからである。エポキシ樹脂等の樹脂を用いた場合、全固形分中の樹脂体積分率が15vol% 以下になると樹脂と希土類磁粉との濡れ性が良好とはいえないため、磁石内部での樹脂硬化後の樹脂は連続体とはならず、島状に分布する。それに対して、前述したようにSiO2 前駆体は希土類磁粉との濡れ性が良好であるため、磁粉表面にSiO2 前駆体が連続的に拡がり、その連続的に拡がった状態で熱処理により硬化しSiO2 になる。一方、硬化後の結着剤の材料としての強度は曲げ強さで表すと
SiO2 は樹脂系と比較して1〜3桁大きい。そのため、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は結着剤にSiO2 前駆体を用いた方が、樹脂を用いるより桁違いに高い。
When the content of rare earth magnetic powder in the magnet is 75 vol% or more, a compression molded type rare earth magnet is used, but the strength of the rare earth magnet after curing the binder is that of the binder after curing. Whether or not a continuum is generated has a great influence. This is because the breaking strength of the binder alone having the same area is larger than the breaking strength of the adhesive interface. When resin such as epoxy resin is used, if the resin volume fraction in the total solid content is 15 vol% or less, it cannot be said that the wettability between the resin and the rare earth magnetic powder is good. Does not become a continuum but is distributed in islands. On the other hand, as described above, the SiO 2 precursor has good wettability with the rare earth magnetic powder. Therefore, the SiO 2 precursor spreads continuously on the surface of the magnetic powder, and is cured by heat treatment in the continuously spread state. It becomes SiO 2 . On the other hand, when the strength of the binder after curing is expressed in terms of bending strength, SiO 2 is 1 to 3 orders of magnitude larger than that of the resin system. Therefore, the strength of the rare earth magnet after the binder is cured is much higher when the SiO 2 precursor is used as the binder than when the resin is used.
次に本発明に係る磁石により適した磁石の材料について説明する。希土類磁石粉は、強磁性の主相および他成分からなる。希土類磁石がNd−Fe−B系磁石である場合には、主相はNd2Fe14B 相である。磁石特性の向上を考慮すると、希土類磁石粉は、HDDR法や熱間塑性加工を用いて調製された磁石粉であることが好ましい。希土類磁石粉は、Nd−Fe−B系磁石の他に、Sm−Co系磁石などが挙げられる。得られる希土類磁石の磁石特性や、製造コストなどを考慮すると、Nd−Fe−B系磁石が好ましい。ただし、本発明の希土類磁石がNd−Fe−B系磁石に限定されるものではない。場合によっては、希土類磁石中には2種以上の希土類磁石粉が混在していてもよい。即ち、異なる組成比を有するNd−Fe−B系磁石が2種以上含まれてもよく、Nd−Fe−B系磁石とSm−Co系磁石とが混在していてもよい。 Next, magnet materials more suitable for the magnet according to the present invention will be described. Rare earth magnet powder consists of a ferromagnetic main phase and other components. When the rare earth magnet is an Nd—Fe—B based magnet, the main phase is an Nd 2 Fe 14 B phase. Considering improvement in magnet characteristics, the rare earth magnet powder is preferably a magnet powder prepared by using the HDDR method or hot plastic working. Examples of the rare earth magnet powder include Sm—Co magnets in addition to Nd—Fe—B magnets. Considering the magnet characteristics of the obtained rare earth magnet and the manufacturing cost, Nd—Fe—B type magnets are preferable. However, the rare earth magnet of the present invention is not limited to Nd—Fe—B magnets. In some cases, two or more rare earth magnet powders may be mixed in the rare earth magnet. That is, two or more types of Nd—Fe—B magnets having different composition ratios may be included, and Nd—Fe—B magnets and Sm—Co magnets may be mixed.
なお、本明細書で「Nd−Fe−B系磁石」とは、NdやFeの一部が他の元素で置換されている形態も包含する概念である。Ndは、Dy,Tb等の他の希土類元素で置換されていてもよい。置換にはこれらの一方のみを用いてもよく、双方を用いてもよい。置換は、原料合金の配合量を調整することによって行うことができる。このような置換によって、Nd−Fe−B系磁石の保磁力向上を図れる。置換されるNdの量は、Ndに対して、0.01atom%以上,50atom%以下であることが好ましい。0.01atom%未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。50atom%を越えると、残留磁束密度を高レベルで維持できなくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。 In the present specification, the “Nd—Fe—B magnet” is a concept including a form in which a part of Nd or Fe is substituted with another element. Nd may be substituted with other rare earth elements such as Dy and Tb. Only one of these may be used for substitution, or both may be used. The substitution can be performed by adjusting the blending amount of the raw material alloy. By such replacement, the coercive force of the Nd—Fe—B magnet can be improved. The amount of Nd to be substituted is preferably 0.01 atom% or more and 50 atom% or less with respect to Nd. If it is less than 0.01 atom%, the effect of substitution may be insufficient. If it exceeds 50 atom%, the residual magnetic flux density may not be maintained at a high level, and it is desirable to pay attention to the application in which the magnet is used.
一方、Feは、Co等の他の遷移金属で置換されていてもよい。このような置換によって、Nd−Fe−B系磁石のキュリー温度(Tc)を上昇させ、使用温度範囲を拡大させることができる。置換されるFeの量は、Feに対して、0.01atom%以上,30atom%以下であることが好ましい。0.01atom% 未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。30atom%を越えると、保磁力の低下が大きくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。 On the other hand, Fe may be substituted with other transition metals such as Co. By such substitution, the Curie temperature (Tc) of the Nd—Fe—B magnet can be increased and the operating temperature range can be expanded. The amount of Fe to be substituted is preferably 0.01 atom% or more and 30 atom% or less with respect to Fe. If it is less than 0.01 atom%, the effect of substitution may be insufficient. If it exceeds 30 atom%, the coercive force may decrease significantly, and it is desirable to pay attention to the application in which the magnet is used.
希土類磁石における希土類磁石粉の平均粒径は、1〜500μmが好ましい。希土類磁石粉の平均粒径が1μm未満であると、磁粉の比表面積が大きく酸化劣化による影響が大きく、それを用いた希土類磁石の磁石特性の低下が懸念される。したがってこの場合磁石の使用状態を考え、注意することが望ましい。 The average particle diameter of the rare earth magnet powder in the rare earth magnet is preferably 1 to 500 μm. When the average particle size of the rare earth magnet powder is less than 1 μm, the specific surface area of the magnetic powder is large and the influence of oxidative degradation is great, and there is a concern that the magnet characteristics of a rare earth magnet using the rare earth magnet powder may be deteriorated. Therefore, in this case, it is desirable to pay attention to the usage state of the magnet.
一方、希土類磁石粉の平均粒径が500μmより大きいと、製造時の圧力によって磁石粉が砕け、十分な電気抵抗を得ることが難しくなる。加えて、異方性希土類磁石粉を原料として異方性磁石を製造する場合には、500μmを越えるサイズにわたり、希土類磁石粉における主相(Nd−Fe−B系磁石においては、Nd2Fe14B 相)の配向方向を揃えることは難しい。希土類磁石粉の粒径は、磁石の原料である希土類磁石粉の粒径を調節することによって、制御される。なお、希土類磁石粉の平均粒径はSEM像から算出することができる。 On the other hand, if the average particle size of the rare earth magnet powder is larger than 500 μm, the magnet powder is crushed by the pressure at the time of manufacture, and it becomes difficult to obtain sufficient electric resistance. In addition, when an anisotropic magnet is manufactured using anisotropic rare earth magnet powder as a raw material, the main phase in rare earth magnet powder (Nd 2 Fe 14 in Nd—Fe—B magnets) extends over a size exceeding 500 μm. It is difficult to align the orientation direction of the (B phase). The particle size of the rare earth magnet powder is controlled by adjusting the particle size of the rare earth magnet powder that is the raw material of the magnet. The average particle size of the rare earth magnet powder can be calculated from the SEM image.
本発明は等方性磁石粉から製造される等方性磁石,異方性磁石粉をランダム配向させた等方性磁石、および異方性磁石粉を一定方向に配向させた異方性磁石のいずれにも適用可能である。高エネルギー積を有する磁石が必要であれば、異方性磁石粉を原料とし、これを磁場中配向させた異方性磁石が好適である。 The present invention relates to an isotropic magnet manufactured from isotropic magnet powder, an isotropic magnet in which anisotropic magnet powder is randomly oriented, and an anisotropic magnet in which anisotropic magnet powder is oriented in a certain direction. Any of them can be applied. If a magnet having a high energy product is required, an anisotropic magnet using anisotropic magnet powder as a raw material and oriented in a magnetic field is suitable.
希土類磁石粉は、製造する希土類磁石の組成に応じて、原料を配合して製造する。主相がNd2Fe14B 相であるNd−Fe−B系磁石を製造する場合には、Nd,Fe、およびBを所定量配合する。希土類磁石粉は、公知の手法を用いて製造したものを用いてもよいし、市販品を用いても良い。このような希土類磁石粉は、多数の結晶粒の集合体となっている。希土類磁石粉を構成する結晶粒は、その平均粒径が単磁区臨界粒子径以下であると、保磁力を向上させる上で好適である。具体的には、結晶粒の平均粒径は、500nm以下であるとよい。なお、HDDR法とは、Nd−Fe−B系合金を水素化させることにより、主相であるNd2Fe14B化合物をNdH3,α−Fe、およびFe2B の三相に分解させ、その後、強制的な脱水素処理によって再びNd2Fe14B を生成させる手法である。UPSET法とは、超急冷法により作製したNd−Fe−B系合金を、粉砕,仮成型後、熱間で塑性加工する手法である。 The rare earth magnet powder is produced by blending raw materials according to the composition of the rare earth magnet to be produced. When producing an Nd—Fe—B based magnet whose main phase is the Nd 2 Fe 14 B phase, a predetermined amount of Nd, Fe, and B is blended. As the rare earth magnet powder, one produced by a known method may be used, or a commercially available product may be used. Such rare earth magnet powder is an aggregate of a large number of crystal grains. The crystal grains constituting the rare earth magnet powder are suitable for improving the coercive force when the average particle diameter is not more than the single domain critical particle diameter. Specifically, the average grain size of the crystal grains is preferably 500 nm or less. In the HDDR method, the Nd—Fe—B alloy is hydrogenated to decompose the Nd 2 Fe 14 B compound as the main phase into three phases of NdH 3 , α-Fe, and Fe 2 B, Thereafter, Nd 2 Fe 14 B is again generated by forced dehydrogenation. The UPSET method is a technique in which an Nd—Fe—B alloy produced by an ultra-quenching method is subjected to plastic working hot after pulverization and temporary molding.
磁石の使用用途として高調波を含む高周波磁界が磁石に対して印加される条件下では、希土類磁石粉体表面に無機絶縁膜を形成されていることが好ましい。これにより磁石内部の電気抵抗を大きくでき、渦電流を低減でき、磁石中の渦電流損を低減化できる。このような無機絶縁膜としては、燐酸、硼酸,マグネシウムイオンを含有した燐酸塩化成処理液を用いて形成された膜が良く、膜厚の均一性と磁粉の磁気特性を確保するには界面活性剤と防錆剤が併用することが望ましい。特に界面活性剤としてはパーフルオロアルキル系界面活性剤、また、防錆剤としてはベンゾトリアゾール系防錆剤であることが望ましい。 As a use application of the magnet, an inorganic insulating film is preferably formed on the surface of the rare earth magnet powder under a condition where a high frequency magnetic field including harmonics is applied to the magnet. Thereby, the electrical resistance inside a magnet can be enlarged, an eddy current can be reduced, and the eddy current loss in a magnet can be reduced. As such an inorganic insulating film, a film formed by using a phosphating solution containing phosphoric acid, boric acid, and magnesium ions is preferable. In order to ensure the uniformity of the film thickness and the magnetic properties of the magnetic powder, the surface activity is required. It is desirable to use an agent and a rust inhibitor in combination. In particular, it is desirable that the surfactant is a perfluoroalkyl surfactant and the rust inhibitor is a benzotriazole rust inhibitor.
更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。該フッ化物コート膜を形成する処理液としては、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、且つ、該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物は平均粒径が10μm以下まで粉砕されアルコールを主成分とした溶媒に分散されたゾル状態である溶液が望ましい。磁気特性の向上には該フッ化物コート膜が表面に形成された磁粉を1×10-4Pa以下の雰囲気、且つ、600〜700℃温度で熱処理することが望ましい。
〈上記構造の自己始動式永久磁石同期電動機の効果〉
図1に記載の第1および第2の自己始動式永久磁石同期電動機24に使用される磁石が上記説明の構造を為すこと、すなわち粉体の磁石材料と濡れ性の良い結着剤の前駆体を磁石に含浸させて磁石を製造することで、次の効果の少なくとも1つまたは複数の効果を有している。なお上記説明のとおり、粉体の磁石材料と濡れ性の良い前駆体の結着剤としてSiO2 が最適である。
Furthermore, a fluoride coat film is desirable as the inorganic insulating film for the purpose of improving the insulating properties and magnetic characteristics of the magnetic powder. As the treatment liquid for forming the fluoride coat film, rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is swollen in a solvent mainly composed of alcohol, and the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is used. Is preferably a solution in a sol state in which the average particle size is pulverized to 10 μm or less and dispersed in a solvent containing alcohol as a main component. In order to improve the magnetic properties, it is desirable to heat-treat the magnetic powder having the fluoride coat film formed on the surface in an atmosphere of 1 × 10 −4 Pa or less and at a temperature of 600 to 700 ° C.
<Effect of self-starting permanent magnet synchronous motor with the above structure>
The magnets used in the first and second self-starting permanent magnet
効果1、上述の磁石の製造工程では、高温に熱する焼結工程が存在しないので磁石の製造が容易である。
効果2、また俗にボンド磁石と称せられるエポキシ樹脂を使用した磁石ではないので、磁石の磁気特性がボンド磁石より優れており、安価で比較的良好な特性の自己始動式永久磁石同期電動機を得ることができる。
Since it is not a magnet using an epoxy resin, which is referred to as an
効果3、上記磁石は磁石材による成形がなされた後、結着剤の硬化を比較的低い温度で行うことが可能であり、成形された磁石材の形状や寸法の変化が少ない。磁石の形状や寸法に関し高い精度で製造できるので、モータや発電機として高い特性が得られる。すなわち磁石材を結着剤で決着した後の切削加工が非常に少なく、又容易である。例えば接着剤の食み出し部分を切削するなど、実質的な磁石形状の形成加工では無いので、加工が容易である。従来の焼結磁石では焼結のために高温に熱するので、その後の温度が下がる過程で収縮し、磁石材の形状が変化する。従って従来の焼結磁石では、焼結工程の後に磁石の形状や寸法を整えるための切削加工に多くの時間を費やすことが必要であった。上記実施の形態では、極めて少ない切削加工で、場合によっては切削加工なしで必要な磁石形状を得ることができる。
効果4、上述の如く磁石材の成形形状がその後の結着剤の含浸や硬化の工程でほとんど変化しないので、プレス加工等による磁石材の曲線形状を高い精度で維持したままで磁石を製造することが可能である。理論的には好ましい磁石の厚みや形状が分かっていても、量産可能な方法が無いために製品化が困難であった磁石の曲線形状を実現でき、良好な特性の自己始動式永久磁石同期電動機を得ることが可能である。 Effect 4, as described above, since the molding shape of the magnet material hardly changes in the subsequent binder impregnation or curing process, the magnet is manufactured while maintaining the curved shape of the magnet material by pressing or the like with high accuracy. It is possible. Theoretically, a permanent magnet synchronous motor with good characteristics that can realize the curved shape of a magnet that was difficult to commercialize because there is no method that can be mass-produced even if the thickness and shape of the preferred magnet are known in theory. It is possible to obtain
効果5、焼結の希土類磁石は電気抵抗が小さく渦電流による損失や発熱が大きい。上記磁石は粉末磁石表面に絶縁皮膜を形成でき、上記渦電流損や磁石の発熱を大幅に低減できる。自己始動式永久磁石同期電動機、特に圧縮機に使用される自己始動式永久磁石同期電動機は100度を超える環境で使用される可能性があり、磁石内での渦電流による発熱を低く抑えることが必要である。上述の実施の形態では電気抵抗を大きくできるので、磁石の発熱を低減できる。またその分自己始動式永久磁石同期電動機の損失を低減でき、効率が向上する。
〈自己始動式永久磁石同期電動機の他の実施形態〉
図9は、本発明の他の実施例による同期電動機の回転子の径方向断面図である。図9において、図2と同一構成要素には同一符号を付け、重複説明は避ける。図2と異なる点は、永久磁石4の外周を形成する円弧の半径(以下、単に外径)r3を、磁石挿入孔7の外径r1に対して短く、かつ非同心としたことである。すなわち、磁石挿入孔7の外径r1は、シャフト6の原点Oを中心とした半径r1の円弧である。これに対し、永久磁石4の外径r3は、原点Oから距離lだけずれた点O1を中心とした半径r3の円弧である。ここで、永久磁石4の内径は、磁石挿入孔7の内径r4と同じくしている。
<Other Embodiments of Self-Starting Permanent Magnet Synchronous Motor>
FIG. 9 is a radial sectional view of a rotor of a synchronous motor according to another embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIG. The difference from FIG. 2 is that the radius (hereinafter simply referred to as the outer diameter) r3 of the arc that forms the outer periphery of the permanent magnet 4 is shorter than the outer diameter r1 of the
この実施例のように、本発明を適用することで製造可能となる偏心磁石を用いれば、磁石の周方向端部のギャップ長が広がるため、端部付近における磁束の固定子巻線への鎖交を軽減させることができ、より正弦波に近づけることが可能となる。 If an eccentric magnet that can be manufactured by applying the present invention is used as in this embodiment, the gap length of the circumferential end of the magnet is widened, so that the magnetic flux near the end is chained to the stator winding. Intersection can be reduced and it can be made closer to a sine wave.
したがって、この実施例によれば、図2と同様の効果を得ることができるほか、磁束分布をより正弦波に近づけることができる。 Therefore, according to this embodiment, the same effect as in FIG. 2 can be obtained, and the magnetic flux distribution can be made closer to a sine wave.
1 回転子
2 回転子鉄心
3 かご型巻線
4 永久磁石
5 空孔
6 シャフト
7 磁石挿入孔
8 固定子
9 固定子鉄心
10 スロット
11 ティース
12 電機子巻線
24 自己始動式永久磁石同期電動機
DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記固定子との間に空隙を介して、回転自在に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と該回転子鉄心の外周部近傍に周方向に設けた多数のスロットと、これらスロット内に埋設した導電性のバーと、これらのバーを軸方向端面で短絡する導電性のエンドリングと、
前記バーの内周側に配置した磁石挿入孔に埋設した複数の永久磁石とを備えており、
該永久磁石は界磁極を構成し、前記永久磁石は、磁性粉体と前記磁性粉体を結着する
SiO2 を有する結着材とにより構成されることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 A stator having a stator core and a stator winding;
Having a rotor rotatably arranged through a gap between the stator and
The rotor includes a rotor core, a number of slots provided in the circumferential direction in the vicinity of the outer periphery of the rotor core, a conductive bar embedded in the slots, and a short circuit between the bars at the end face in the axial direction. Conductive end ring,
A plurality of permanent magnets embedded in a magnet insertion hole arranged on the inner peripheral side of the bar,
The permanent magnet comprises a field pole, and the permanent magnet is composed of a magnetic powder and a binder having SiO 2 that binds the magnetic powder. Electric motor.
前記永久磁石の周方向ピッチ角度θと、磁極ピッチ角度αの比θ/αを、0.54 以上0.91以下に形成することを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
A self-starting permanent magnet synchronous motor characterized in that a ratio θ / α between a circumferential pitch angle θ of the permanent magnet and a magnetic pole pitch angle α is 0.54 or more and 0.91 or less.
前記永久磁石はその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように前記永久磁石は磁化されていることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
The permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the permanent magnets are magnetized so that polarities of the permanent magnets arranged on both sides in the circumferential direction are opposite to each other.
前記永久磁石は前記界磁極の中心から略円弧状としていることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
The permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the permanent magnet has a substantially arc shape from the center of the field pole.
前記回転子の隣合う磁極間に少なくとも一つ以上の空孔を設けたことを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
A self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein at least one hole is provided between adjacent magnetic poles of the rotor.
前記磁性粉体は表面に10μm〜10nm厚の無機絶縁膜を有していることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
A self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein the magnetic powder has an inorganic insulating film having a thickness of 10 μm to 10 nm on the surface.
前記結着剤は、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解による生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含んでいることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
The binder contains at least one of alkoxysiloxane, alkoxysilane, a product of hydrolysis thereof, and a dehydration condensate thereof, which is a precursor of SiO 2 , and water. Permanent magnet synchronous motor.
前記結着剤は、SiO2 の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含み、更にアルコールと加水分解用の触媒とを含んでいる、自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
The binder contains at least one of alkoxy siloxane, alkoxy silane, a hydrolysis product thereof, a hydrolysis product thereof, and a dehydration condensation product thereof, which is a precursor of SiO 2 , and water, and further contains an alcohol and a catalyst for hydrolysis. Includes self-starting permanent magnet synchronous motor.
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体にSiO2 の前駆体を含浸させ、SiO2 にて希土類磁性粉体を結着して成形したことを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 1,
The permanent magnet, compression molding the rare earth magnetic powder, the rare earth magnetic powder formed by compression molding is impregnated with a SiO 2 precursor was molded by binding a rare earth magnetic powder with SiO 2 A self-starting permanent magnet synchronous motor characterized by that.
前記結着剤は、加水分解用の触媒として中性触媒を含有していることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 10,
The self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein the binder contains a neutral catalyst as a catalyst for hydrolysis.
前記中性触媒が錫触媒であることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 11,
A self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein the neutral catalyst is a tin catalyst.
前記アルコキシシロキサン,アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の総和の体積分率が5vol%以上かつ96vol%以下であることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 8,
A self-starting permanent magnet synchronous motor characterized in that a total volume fraction of the alkoxysiloxane, alkoxysilane, hydrolysis product thereof, and dehydration condensate thereof is 5 vol% or more and 96 vol% or less.
前記結着剤の水の含有量がアルコキシシロキサン,アルコキシシラン及び、その加水分解による生成物、及びその脱水縮合物の前駆体であるアルコキシシロキサン,アルコキシシランの総量に対して、加水分解反応当量の1/10〜1であることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 8,
The amount of water in the binder is equivalent to the hydrolysis reaction equivalent to the total amount of alkoxysiloxane, alkoxysilane, the product of hydrolysis thereof, and the alkoxysiloxane and alkoxysilane which are precursors of the dehydration condensate. A self-starting permanent magnet synchronous motor characterized by being 1/10 to 1.
前記無機絶縁膜は、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜、又はリン酸塩化成処理膜からなることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 7,
The self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein the inorganic insulating film is formed of a rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride coating film or a phosphate chemical conversion film.
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜は、Mg,Ca,Sr,Ba,La,Ce,Pr,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luフッ化物中の少なくとも1種類以上含有することを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 15,
The coating film of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride is Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu fluoride. A self-starting permanent magnet synchronous motor comprising at least one of them.
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜は、該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、ゾル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が10μm以下まで粉砕され、かつアルコールを主成分とした溶媒に混合した処理液を用いて形成されていることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 15,
The coating film of rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride has the rare earth fluoride or alkaline earth metal fluoride swollen in a solvent mainly composed of alcohol, and the rare earth fluoride or alkaline earth fluoride in a sol state. A self-starting permanent magnet synchronous motor, characterized in that it is formed by using a treatment liquid in which the average particle size of a metal fluoride is pulverized to 10 μm or less and mixed with a solvent mainly composed of alcohol.
前記アルコールはメチルアルコール,エチルアルコール、n−プロピルアルコール又はイソプロピルアルコールであることを特徴とする自己始動式永久磁石同期電動機。 In claim 17,
A self-starting permanent magnet synchronous motor, wherein the alcohol is methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol or isopropyl alcohol.
自己始動式永久磁石同期電動機。 The phosphate chemical conversion treatment film according to claim 15 contains one or more of phosphoric acid, boric acid, Mg, Zn, Mn, Cd, Ca, Sr, and Ba, and a surfactant and a rust inhibitor. Formed from an aqueous solution containing
Self-starting permanent magnet synchronous motor.
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| CN111884376A (en) * | 2020-08-04 | 2020-11-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | Single-phase permanent magnet self-starting motor and electric equipment with same |
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