專利名稱：用于組裝在內(nèi)置永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械中使用的轉(zhuǎn)子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明涉及一種永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其包括轉(zhuǎn)子以及定子，該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子 軛部和多個(gè)嵌入轉(zhuǎn)子軛部的永磁體塊，該定子包括具有多個(gè)槽和線圈的定子軛部，該轉(zhuǎn)子 和該定子配置為在它們之間形成間隙，所述機(jī)械通常稱為內(nèi)置永磁(Interior Permanent Magnet, IPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于組裝該轉(zhuǎn)子的方法。該轉(zhuǎn)子用 于永磁結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，該永磁結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)機(jī)械尤其適合作為可高速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)車輛馬達(dá)、 發(fā)電機(jī)和工廠自動(dòng)化(FA)馬達(dá)。
背景技術(shù)：
釹基(Nd base)燒結(jié)磁體由于其優(yōu)異磁性，應(yīng)用范圍日益增長(zhǎng)。此外在包括馬達(dá)和 發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的技術(shù)領(lǐng)域中，采用釹基(Nd base)燒結(jié)磁體的永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械的發(fā)展符 合現(xiàn)在對(duì)于尺寸、外形和重量的減小、性能的提高和能源的節(jié)約方面的需求。由于磁體部分 嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械可以不僅僅采用由磁體磁化引起的轉(zhuǎn)矩，還可以采用 由轉(zhuǎn)子軛部磁化引起的磁阻轉(zhuǎn)矩，因此已經(jīng)作為高性能旋轉(zhuǎn)機(jī)械開始進(jìn)行了研究工作。這 些旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有高水平的機(jī)械安全性，這是由于磁體部分嵌入到由硅鋼片等制成的轉(zhuǎn)子軛 部?jī)?nèi)，從而防止磁體部分在旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力而脫離，并且這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械能夠高轉(zhuǎn)矩運(yùn)行 或通過(guò)控制電流相位而以寬范圍變化的速度運(yùn)行。它們代表了節(jié)省能量、高效率以及高轉(zhuǎn) 矩的馬達(dá)。近年來(lái)，IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械作為電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力汽車、高性能空調(diào)、工業(yè)器械及火 車的馬達(dá)和發(fā)電機(jī)獲得了快速和廣泛的應(yīng)用。由于繞組和軛部產(chǎn)生的熱量，旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的永磁體暴露在高溫中，由于繞組的去 磁磁場(chǎng)而可能去磁。因此需要一種釹基(Nd base)燒結(jié)磁體，其作為耐熱性和抗去磁指標(biāo)的 保磁力(coercive force)高于一定水平，其作為磁力幅值指標(biāo)的剩磁(或剩余磁通密度) 盡可能高。進(jìn)而，釹基(Nd base)燒結(jié)磁體是具有100至200 μ Ω -cm電阻的導(dǎo)體。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)時(shí)，磁體發(fā)生磁通密度的變化，由此渦流流動(dòng)。減小渦流的有效方法是將磁體分割以斷開 渦流的路徑。而將磁體分割為更小的片進(jìn)一步減小渦流損耗的同時(shí)，必須考慮由于增大了 空隙而使磁體體積減小而引起的如增大了制造成本和降低了輸出這些問(wèn)題。渦流路徑位于垂直于磁體磁化方向的平面上，其外圍部分具有更高的電流密度。 在靠近于定子的一側(cè)電流密度還更高。也就是說(shuō)，在磁體表面由渦流產(chǎn)生的熱量幅值更大， 從而磁體表面區(qū)域具有更高的溫度而變得易于去磁。為了抑制由渦流引起的去磁，需要一 種釹基(Nd base)燒結(jié)磁體，其磁體表面區(qū)域的作為抗去磁指標(biāo)的保磁力高于磁體內(nèi)部。若干種用于提高保磁力的方法是已知的。通過(guò)增大NdJe14B混合物的體積分率和晶體取向的等級(jí)而實(shí)現(xiàn)了釹基(Nd base) 燒結(jié)磁體的剩磁的增大，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于這些目的的工藝的各種改進(jìn)。為了增大保磁 力，已知有各種不同方法，包括形成更精微尺寸的晶粒，使用具有增加了釹(Nd)成分以及 其它有效元素的合金混合物。這些方法中，現(xiàn)有最普遍的方法是使用具有鏑(Dy)或鋱(Tb)的合金混合物，所述鏑(Dy)或鋱(Tb)用于對(duì)部分的釹(Nd)加以替代。通過(guò)使用這些元素 代替Ndfe14B混合物中的釹(Nd)，該混合物在各項(xiàng)異性磁場(chǎng)和保磁力兩方面都得到改進(jìn)。 另一方面，用鏑(Dy)或鋱(Tb)作為替代，減小了混合物的飽和磁性極化。因此，通過(guò)以上 方法來(lái)增大保磁力的嘗試，不能避免剩磁的降低。在釹基(Nd base)燒結(jié)磁體中，由外磁場(chǎng)的幅值給定保磁力，該外磁場(chǎng)由晶界上的 反向磁疇的原子核建立。反向磁疇的原子核的產(chǎn)生大體上由晶界的結(jié)構(gòu)以這樣一種方式 來(lái)確定，即接近邊界的顆粒結(jié)構(gòu)的任何無(wú)序都將引起磁體結(jié)構(gòu)的干擾，有助于建立反向磁 疇。通常認(rèn)為從晶界延伸到大約5nm深度的磁性結(jié)構(gòu)能夠增大保磁力(參見(jiàn)K. D. Durst和 H. Kronmuller, "THE COERCIVE FIELD OF SINTERED ANDMELT-SPUN NdFeB MAGNETS (燒結(jié) 的矯頑磁場(chǎng)和熔融旋轉(zhuǎn)NdFeB磁體)”，磁學(xué)與磁性材料雜志，68 (1987)，63-75)。通過(guò)僅僅在晶界附近集中鏑(Dy)或鋱(Tb)的存在而增大僅僅邊界附近的各項(xiàng)異 性磁場(chǎng)，在抑制剩磁的任何降低的同時(shí)可增大保磁力(參見(jiàn)JP-B 5-31807)。接下來(lái)，發(fā)明 人建立了一種制造方法，包括分別制備NdJe14B混合物成分合金和富含鏑(Dy)或鋱(Tb)的 合金，將它們混合并且燒結(jié)混合物(參見(jiàn)JP-A 5-21218)。在該方法中，富含鏑(Dy)或鋱 (Tb)的合金在燒結(jié)期間變?yōu)橐合?，并且散開以環(huán)繞Ndfe14B混合物。作為結(jié)果，僅僅在混合 物的晶界附近發(fā)生鏑(Dy)或鋱(Tb)對(duì)Nd的替代，以使在抑制剩磁的任何減小的同時(shí)有效 地增大保磁力。然而，由于在混合狀態(tài)的兩種類型合金微粉在1000至1100°C高的溫度下燒結(jié)，上 述方法中，鏑(Dy)或鋱(Tb)不僅可能擴(kuò)散到邊界，還可能擴(kuò)散到Ndfe14B顆粒的內(nèi)部。對(duì) 實(shí)際制成的磁體結(jié)構(gòu)的觀察顯示出，鏑(Dy)或鋱(Tb)從晶界表層的邊界擴(kuò)散到了大約1 至2μπι的深度，擴(kuò)散區(qū)域達(dá)到了 60%甚至更多，其用體積分率計(jì)算。擴(kuò)散到顆粒中的距離 越長(zhǎng)，則邊界附近的鏑(Dy)或鋱(Tb)的濃度越低。一種能夠確實(shí)地抑制過(guò)度擴(kuò)散到顆粒 中的有效方法是通過(guò)降低燒結(jié)溫度。但是，這種方法實(shí)際上不可接受，因?yàn)樗鼡p害了由燒結(jié) 引起的致密化。一種在低溫時(shí)燒結(jié)的替換方法采用利用熱壓等方式的壓力來(lái)產(chǎn)生致密化， 但是出現(xiàn)的問(wèn)題是產(chǎn)率大為降低。另一方面，據(jù)報(bào)道可以通過(guò)將燒結(jié)磁體機(jī)械加工為小尺寸、通過(guò)噴射將鏑(Dy) 或鋱(Tb)沉積在磁體表面上、以及在低于燒結(jié)溫度的溫度下對(duì)磁體進(jìn)行熱處理，由此 使鏑(Dy)或鋱(Tb)僅僅擴(kuò)散到晶界，而增大保磁力(參見(jiàn)K. Τ. Park, K. Hiraga和 M. Sagawa, "Effect ofMetal-Coating and Consecutive Heat Treament on Coercivity of ThinNd-Fe-B Sintered Magnets (金屬涂層和持續(xù)熱處理對(duì)薄Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的 矯頑磁性的影響)”，關(guān)于稀土磁體和其應(yīng)用的第十六次國(guó)際研討會(huì)公報(bào)，仙臺(tái)，第257頁(yè) (2000) ； \)JsR K. Machida, H. Kawasaki, Τ. Suzuki, Μ. Ito \)JsRl. Hor ikawa," Grain Boundary Tailoring of Sintered Nd-Fe-BMagnets and Their Magnetic Properties(Nd-Fe-B燒結(jié) 磁體的晶界調(diào)節(jié)及其磁特性)”，2004年日本粉體粉末以及粉體粉末冶金協(xié)會(huì)春季會(huì)議公 報(bào)，第202頁(yè))。這些方法允許鏑(Dy)或鋱(Tb)更加有效地在晶界集中，并且在沒(méi)有大量 損失剩磁的情況下成功地增大保磁力。由于當(dāng)磁體的比表面積變得更大，也就是說(shuō)磁體變 得更小時(shí)，供給的鏑(Dy)或鋱(Tb)的量變大，表示該方法僅僅適用于小型的或薄的磁體。 但是，這仍然留下了與通過(guò)噴射等沉積金屬涂層相關(guān)的低產(chǎn)量的問(wèn)題。W02006/043348公開了用于有效提高保磁力的方法，其解決了前述問(wèn)題，并且其本身已經(jīng)被用于批量生產(chǎn)。當(dāng)燒結(jié)的R1-Fe-B磁體(典型的是釹基(Nd base)燒結(jié)磁體)在 表面存在粉末的情況下被加熱時(shí)，粉末包括一個(gè)或多個(gè)R2氧化物、R3氟化物和R4氧氟化物， 其中的R1至R4中的每個(gè)都是選自包括釔(Y)和鈧(Sc)的稀土元素中的一個(gè)或多個(gè)元素， 粉末中包括的R2、R3或R4被吸收到磁體中，由此在有效抑制剩磁減小的同時(shí)增大保磁力。尤 其是當(dāng)使用R3氟化物或R4氧氟化物時(shí)，R3或R4與氟化物一起被有效地吸收到磁體內(nèi)，使得 燒結(jié)磁體具有高剩磁和高保磁力。由于IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械構(gòu)造為使磁體配置在鋼板薄片的孔內(nèi)，其優(yōu)于在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中將磁體固定在表面永磁(Surface Permanent Magnet, SPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械表面。在IPM旋轉(zhuǎn) 機(jī)械中，解決在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在磁體中產(chǎn)生渦流和由此產(chǎn)生熱量的其中一個(gè)一般方法是 將磁體分割為磁片，并用多個(gè)磁片組成磁體塊。同樣是在這種情況中，在馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)的過(guò) 程中從定子通過(guò)磁體施加的磁場(chǎng)頻率增大，由此有更多渦流流過(guò)磁體。為了避免磁通進(jìn)入 磁體，渦流沿著磁體的外圍流動(dòng)，這期間產(chǎn)生了熱量。因此期望使磁體那部分被調(diào)節(jié)得更加 具有耐熱性。引用文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP-B H05-31807專利文獻(xiàn)2 JP-A H05-21218專利文獻(xiàn)3 :W02006/043348非專利文獻(xiàn)1 :K. D. Durst 和 H. KronmulIer，“ THE COERCIVEFIELD OF SINTERED AND MELT-SPUN NdFeB MAGNETS (燒結(jié)的矯頑磁場(chǎng)和和熔融旋轉(zhuǎn)NdFeB磁體)〃，磁學(xué)與磁 性雜志，68 (1987)，63-75非專利文獻(xiàn) 2 :Κ· T. Park，K. Hiraga 禾口 M. Sagawa，〃 Effect ofMetal—Coating and Consecutive Heat Treatment on Coercivity of ThinNd-Fe-B Sintered Magnets (金屬 涂層和持續(xù)熱處理對(duì)薄Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的矯頑磁性的影響)“，關(guān)于稀土磁體和其應(yīng)用 的第十六次國(guó)際研討會(huì)公報(bào)，仙臺(tái)，第257頁(yè)Q000)非專利文獻(xiàn)3 :K. Machi da, H. Kawasaki，Τ. Suzuki ,Μ. Ito 和 Τ. Horikawa, “ Grain Boundary Modification and Magnetic Properties of Nd-Fe-B Sintered Magnets (Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的晶界調(diào)節(jié)及其磁特性)“，2004年日本粉體粉末以及粉體粉 末冶金協(xié)會(huì)春季會(huì)議公報(bào)，第202頁(yè)非專利文獻(xiàn) 4 :Yasuaki Aoyama 禾口 Koji Miyata, ‘‘ Evaluation of Alternating magnetic Loss in Divided Nd-Fe-B Sintered Magnet ( ^v |ij Nd-Fe-B ) ^n ￠1 # Φ ^ 替磁損的評(píng)估)“，靜態(tài)裝置和旋轉(zhuǎn)機(jī)械聯(lián)合技術(shù)會(huì)議論文，日本電工學(xué)會(huì)，SA-06-83和 RM-06-85, 2006 年 8 月 25 日，第 41-46 頁(yè)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在具有高輸出和高耐熱性的IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械中使用的 轉(zhuǎn)子的組裝方法。總體上通過(guò)下述方法制造在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子中使用的磁體塊塊。首先制備用 于組裝磁體塊的小磁片。每個(gè)磁片在軸向、磁化方向和寬度方向上具有三個(gè)尺寸，這些方向 是當(dāng)由磁片組成的塊設(shè)置在轉(zhuǎn)子中時(shí)確定的。具體地說(shuō)，當(dāng)多個(gè)磁片堆疊以形成磁體塊時(shí)，每個(gè)磁片在軸向(轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線)上具有使總體軸向尺寸基本等于預(yù)定值的尺寸，同時(shí) 磁片在垂直于軸向的磁化方向和寬度方向上的尺寸稍大于預(yù)定值。接下來(lái)，將磁片粘結(jié)在一起以形成磁體塊。在這個(gè)階段中，磁片之間在粘結(jié)時(shí)不可 避免會(huì)發(fā)生偏移，尤其在垂直于軸向的磁化方向和寬度方向上。這表示即使磁片在磁化方 向和寬度方向上的尺寸設(shè)置為等于整個(gè)塊的尺寸時(shí)，也會(huì)發(fā)生偏移，從而磁體塊在磁化方 向和寬度方向上的尺寸變得大于磁片在磁化方向和寬度方向上的尺寸。因而，以這種方式 完成的磁體塊不能插入到轉(zhuǎn)子軛部的孔中。因而一種通常做法是將磁片預(yù)制件制成稍大尺 寸，將它們粘結(jié)形成磁體塊，然后研磨磁體塊的表面，尤其是磁體塊的外圍表面和可選擇的 磁體塊端面，以將磁體塊研磨至最終尺寸。在這種情況中，由于初始的磁片成型為比最終的 必要尺寸大，因此需要額外的磁性材料。由于磁片被加工兩次，因此必然增大加工成本。尤其是當(dāng)使重稀土元素僅僅在接近于每個(gè)磁片的表面擴(kuò)散的處理時(shí)，即采用所謂 的晶界擴(kuò)散處理來(lái)提高保磁力和耐熱性，引起了一個(gè)問(wèn)題在磁體塊被精細(xì)研磨至其最終 形狀期間，磁體塊中的保磁力和耐熱性已經(jīng)獲得提高的磁片表面區(qū)域被部分地磨掉了。關(guān)于內(nèi)置永磁體(IPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其包括具有旋轉(zhuǎn)軸線以及包括孔的轉(zhuǎn)子軛部的 轉(zhuǎn)子，和多個(gè)配置在轉(zhuǎn)子軛部的孔中的永磁塊，每個(gè)永磁塊包括多個(gè)磁片，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng) 通過(guò)將多個(gè)磁片安裝在轉(zhuǎn)子孔中來(lái)組裝轉(zhuǎn)子時(shí)，可以通過(guò)將多個(gè)磁片插入到每個(gè)轉(zhuǎn)子軛部 的孔中，使磁片保持松散，也就是說(shuō)，不使用例如粘合劑將磁片粘結(jié)在一起，由此將磁片軸 向地堆疊在孔中，并且此后，將堆疊的磁片牢固地固定在孔中，而獲得改進(jìn)。如此，從一開始 起，磁片的尺寸就等于磁體塊的相應(yīng)尺寸。這消除了由于對(duì)磁體塊的精細(xì)研磨而脫落所導(dǎo) 致的磁性材料的損耗，也消除了對(duì)通過(guò)晶界擴(kuò)散或類似處理而已經(jīng)提高了保磁力的表面下 區(qū)域(subsurface region)進(jìn)行研磨的需要。因此，能夠以低成本制造具有耐熱性的轉(zhuǎn)子。因此，關(guān)于內(nèi)置永磁體(IPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其包括具有旋轉(zhuǎn)軸線以及包括孔的轉(zhuǎn)子 軛部的轉(zhuǎn)子，和多個(gè)配置在轉(zhuǎn)子軛部的孔中的永磁塊，每個(gè)永磁塊包括多個(gè)磁片，本發(fā)明提 供一種用于組裝轉(zhuǎn)子的方法，其包括下述步驟將多個(gè)磁片插入轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中，使各磁片相對(duì)于彼此保持松散，用于沿軸 向?qū)⒏鞔牌询B在孔中，以及將堆疊的磁片牢固地固定在轉(zhuǎn)子軛部的孔中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁片在表面和內(nèi)部具有保磁力，并且磁片表面附近的 保磁力大于磁片內(nèi)部的保磁力。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁片在表面和內(nèi)部具有耐熱性，并且磁片表面附近的 耐熱性高于磁片內(nèi)部的耐熱性。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁片在軸向、磁化方向和寬度方向上具有尺寸，每個(gè)磁 體塊在軸向上具有長(zhǎng)度，磁片的軸向尺寸不大于永磁塊的軸向長(zhǎng)度的1/2，并大于磁片在磁 化方向和寬度方向上較短的一個(gè)尺寸。磁片典型地是釹基(Nd base)燒結(jié)稀土磁體。優(yōu)選地每片釹基(Ndbase)燒結(jié)稀土 磁體具有從表面朝向內(nèi)部的保磁力曲線(coercive force prof ile)，該曲線通過(guò)將鏑(Dy) 或鋱(Tb)從磁片表面向內(nèi)部擴(kuò)散而建立，尤其優(yōu)選地主要經(jīng)由晶界。還優(yōu)選地，使鏑(Dy) 或鋱(Tb)從釹基(Nd base)燒結(jié)稀土磁片表面向內(nèi)部擴(kuò)散的步驟包括在磁體表面施加鏑 (Dy)或鋱(Tb)氧化物粉末、鏑(Dy)或鋱(Tb)氟化物粉末或含鏑(Dy)或鋱(Tb)的合金粉末，然后將磁片保持在足以擴(kuò)散鏑(Dy)或鋱(Tb)的高溫下。在一個(gè)實(shí)施例中，在將多個(gè)磁片插入轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中以將磁片堆疊在孔中的 步驟中，這些磁片已經(jīng)被磁化。在另一實(shí)施例中，在將多個(gè)磁片插入轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中以將磁片堆疊在孔中的 步驟中，磁片沒(méi)有被磁化，該方法還包括從轉(zhuǎn)子外部施加穿過(guò)堆疊在孔中的磁片的磁場(chǎng)，而 將磁片磁化。在使用多個(gè)永磁塊的IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，每個(gè)永磁塊是兩個(gè)或多個(gè)經(jīng)分割的永磁片 的組件。當(dāng)組件的離散的(和經(jīng)分割的)永磁片是在表面和內(nèi)部具有保磁力和耐熱性的永 磁片，而磁片表面附近的保磁力和耐熱性高于磁片內(nèi)部的保磁力和耐熱性時(shí)，可以達(dá)到更 好的效果。就這一點(diǎn)而言，Machida等和W02006/043348中的方法由于沒(méi)有剩磁損耗而適合 用于高輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械，并且由于磁片表面附近的保磁力可以提高，當(dāng)在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn) 子中使用所述磁片時(shí)，預(yù)期能夠使得由渦流產(chǎn)生的熱量所引起的去磁被最小化。因而，對(duì)永 磁體組件的各磁片采用這種方法是有效的。在將釹基(Nd base)燒結(jié)磁體分割為磁片以使 得由渦流產(chǎn)生的熱量被最小化之后，磁片有效地用作永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械(典型地是IPM旋轉(zhuǎn)機(jī) 械)中的轉(zhuǎn)子的磁體。其表面附近的保磁力高于其內(nèi)部、其表面附近的耐熱有效改善了的 磁片，有效地用于在永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械中(典型地是IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械)使用的轉(zhuǎn)子中。當(dāng)將磁片裝載進(jìn)永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械時(shí)(其中磁塊被分割以使得由渦流產(chǎn)生的熱量被 最小化)，由于渦流產(chǎn)生的熱量，磁片在其表面附近顯示出局部溫度升高。為了提高磁體的 耐熱性，在溫度升高的磁體表面附近增大保磁力是有效的。尤其是為了提高磁體表面附近 的保磁力，可有效地使用具有一種從表面朝向內(nèi)部的保磁力曲線的釹基(Nd base)燒結(jié)磁 體，該保磁力曲線通過(guò)鏑(Dy)或鋱(Tb)從磁片表面向內(nèi)部擴(kuò)散而建立。從磁體表面向內(nèi) 部的鏑(Dy)或鋱(Tb)的擴(kuò)散主要經(jīng)由晶界發(fā)生。例如，在磁體表面施加鏑(Dy)或鋱(Tb) 氧化物粉末、鏑(Dy)或鋱(Tb)氟化物粉末或含鏑(Dy)或鋱(Tb)的合金粉末，并且使鏑 (Dy)或鋱(Tb)在足夠高的溫度下擴(kuò)散，有效地作為鏑(Dy)或鋱(Tb)從磁片表面向內(nèi)部的 擴(kuò)散反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明成功地提供一種具有高輸出和高耐熱性的永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械，機(jī)械的轉(zhuǎn)子載有 永磁體，典型地是釹基(Nd base)燒結(jié)磁體，其被分割為具有高剩磁和高保磁力的磁片，尤 其在其外圍部分，其適合在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子中使用。本發(fā)明消除了粘結(jié)后研磨磁片的 多余步驟，消除了磁性材料的任何損失，并實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約。當(dāng)對(duì)磁片采用晶界擴(kuò)散和類似 處理時(shí)，磁片可以就以此形態(tài)被加以使用，而不會(huì)對(duì)通過(guò)處理而改善了保磁力的磁片的表 面下區(qū)域產(chǎn)生任何浪費(fèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)4極/6槽的例示性IPM馬達(dá)的橫截面視圖；圖2A、2B和2C是組成IPM馬達(dá)中的永磁體組件的例示性磁片的橫截面視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用在IPM馬達(dá)中的例示性永磁體塊，圖3A是經(jīng)過(guò)鏑(Dy) 或鋱(Tb)從所有表面擴(kuò)散處理的磁片的立體圖，圖:3B是該種磁片的組件的立體圖4示出了圖3A的磁片中的保磁力分布，圖4A是在側(cè)表面，而圖4B是在端表面；圖5A示出了渦流在在IPM馬達(dá)中的如圖所示的永磁體組件中如何流動(dòng)，而圖 5B示出了在該組件中的磁片內(nèi)的溫度分布；圖6示出了另一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的用在IPM馬達(dá)中的例示性永磁體塊，圖6A是經(jīng)過(guò) 了鏑(Dy)或鋱(Tb)從平行于磁化方向的四個(gè)表面擴(kuò)散處理的磁片的立體圖，圖6B是該種 磁片的組件的立體圖；圖7示出了圖6A的磁片中的保磁力分布，圖7A是在側(cè)表面，而圖7B是在端面；圖8A、8B和8C是各種永磁體組件的立體圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的組裝轉(zhuǎn)子的方法的流程；圖10示出了現(xiàn)有技術(shù)的組裝轉(zhuǎn)子的方法的流程。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種內(nèi)置永磁體(IPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，該旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括具有旋轉(zhuǎn)軸線以及 包括孔的轉(zhuǎn)子軛部的轉(zhuǎn)子，以及配置在轉(zhuǎn)子軛部的孔中的多個(gè)永磁體塊，每個(gè)永磁體塊包 括多個(gè)磁片。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過(guò)將多個(gè)磁片插入轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔來(lái)組裝轉(zhuǎn)子，各磁 片相對(duì)于彼此保持松散，用于沿軸向?qū)⒏鞔牌询B在孔中，此后將堆疊的磁片固定在孔中。圖1示出了一種例示性的IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械。圖1中的機(jī)械包括轉(zhuǎn)子1和定子2。轉(zhuǎn) 子1具有四極結(jié)構(gòu)，其包括層疊式磁鋼片的轉(zhuǎn)子軛部11，該轉(zhuǎn)子軛部11具有孔Ila和配置 在孔Ila中的多個(gè)永磁體塊12(也參見(jiàn)圖9)?？商鎿Q地，可在四個(gè)極處配置簡(jiǎn)單的矩形磁 體部分。根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特定用途而選擇磁極的數(shù)量。定子2具有層疊式磁鋼片的6槽結(jié) 構(gòu)，線圈13集中纏繞每個(gè)齒。線圈13是U、V、W三相Y形連接。在圖1中還示出了定子軛 部14。在圖1中，與U、V、W聯(lián)系的符號(hào)“ + ”和“-”表示線圈的纏繞方向，“ + ”表示從圖紙平 面出來(lái)的方向，而“_”表示進(jìn)入的方向。當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子如圖1所示地設(shè)置時(shí)，余弦波交流電 流作為U相流動(dòng)，相對(duì)于U相具有120°超前相位的交流電流作為V相流動(dòng)，而相對(duì)于U相 具有超前相位的交流電流作為W相流動(dòng)。從而，轉(zhuǎn)子由于永磁體的磁通和線圈的磁通 之間的相互作用而逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在圖1中，與每個(gè)永磁體塊12關(guān)聯(lián)的箭頭表示磁化方向。此處使用的術(shù)語(yǔ)“軸”向指轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的方向?，F(xiàn)在描述如何將永磁體塊安裝在轉(zhuǎn)子軛部中。如圖10所示，在現(xiàn)有步驟中，首先 將磁塊切割為多個(gè)預(yù)定尺寸的磁片12a。如果必要，對(duì)磁片1 進(jìn)行晶界擴(kuò)散處理，生成晶 界擴(kuò)散磁片12a (處理過(guò)的表面用陰影表示)。通過(guò)使用粘結(jié)劑等的粘結(jié)而將必要數(shù)目的磁 片1 固定在一起，形成磁片12a的組件，即永磁體塊12。每個(gè)磁片1 在軸向上具有第一 尺寸(當(dāng)磁片1 設(shè)置在轉(zhuǎn)子1中時(shí)與轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)齊)，使得當(dāng)堆疊適當(dāng)數(shù)量的磁 片12a以形成永磁體塊12時(shí)，第一尺寸的總量基本等于預(yù)定值，而在垂直于軸向的磁化方 向和寬度方向上的第二和第三尺寸稍大于預(yù)定值。然后，為了將永磁體塊12插入到轉(zhuǎn)子軛 部11的塊容納孔Ila中，采取研磨永磁體塊12表面的磨光步驟。減小了一定量尺寸的永 磁體塊12插入到轉(zhuǎn)子軛部11的塊容納孔Ila中。如圖9所示，本發(fā)明的方法首先沿用將磁塊切割為多個(gè)預(yù)定尺寸的磁片1 相同 的步驟，可選擇地采取晶界擴(kuò)散處理以生成晶界擴(kuò)散磁片12a。此后，將適當(dāng)數(shù)量的磁片 1 插入到轉(zhuǎn)子軛部11的塊容納孔Ila中，使各磁片相對(duì)于彼此保持松散，用于沿軸向?qū)⒋牌? 堆疊在孔Ila中。此后，將堆疊的磁片1 牢固地固定在孔Ila中?？傊?，通過(guò)將多 個(gè)未結(jié)合的磁片1 插入到孔中而在塊容納孔Ila中構(gòu)造永磁體塊12，然后在孔Ila中將 各磁片1 牢固地粘結(jié)以形成磁片12a的整體組件，從而構(gòu)造出在塊容納孔Ila中的永磁 塊12?，F(xiàn)在在孔Ila中構(gòu)造了永磁體塊12，永磁體塊12為各磁片1 組成的組件，初始 磁片的尺寸可以與組成磁體塊的最終磁片的尺寸相同。這消除了任何由對(duì)磁體塊加以研磨 而磨損掉的磁性材料的損失，并且避免了對(duì)于由于晶界擴(kuò)散處理而具有提高了保磁力的磁 片的表面下區(qū)域進(jìn)行研磨。由此，能夠以低成本制造出具有提高了的耐熱性的轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明，例如，永磁體塊12是如圖;3B所示的多個(gè)分割的永磁片12a的組件。分割的磁片1 優(yōu)選地是釹基(Nd base)燒結(jié)稀土磁體?？梢酝ㄟ^(guò)以標(biāo)準(zhǔn)方式粗 磨母合金、細(xì)磨、壓縮和燒結(jié)而得到此處使用的釹基(Ndbase)燒結(jié)稀土磁體。如上所述，本 發(fā)明使用了表面附近的保磁力和耐熱性比其內(nèi)部的保磁力和耐熱性高的分立(discrete) 燒結(jié)磁體，其通過(guò)使鏑(Dy)或鋱(Tb)從磁體表面向內(nèi)部擴(kuò)散而制成，并且主要經(jīng)由晶界。 更具體地說(shuō)，通過(guò)包括在比燒結(jié)溫度低的溫度下通過(guò)噴射和熱處理磁片而將鏑(Dy)或鋱 (Tb)沉積在磁片表面的步驟而得到磁片，由此使鏑(Dy)或鋱(Tb)僅僅擴(kuò)散到晶界，或者另 一種工藝，其包括在磁片的表面上施加鏑(Dy)或鋱(Tb)氧化物、氟化物或氧氟化物，以及 在低于燒結(jié)溫度的溫度下在真空或惰性氣體中熱處理磁片和粉末。尤其優(yōu)選地，可以通過(guò)在磁片的表面上施加鏑(Dy)或鋱(Tb)氧化物粉末、鏑(Dy) 或鋱(Tb)氟化物粉末或含鏑(Dy)或鋱(Tb)的合金粉末，然后保持磁片在高溫下，以使鏑 (Dy)或鋱(Tb)擴(kuò)散，從而獲得期望的磁片。通過(guò)使用砂輪、車削刀片、鋼絲鋸等將燒結(jié)的磁塊機(jī)械加工為預(yù)期形狀而獲得用 在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的永磁體(磁片)。雖然為了改善旋轉(zhuǎn)機(jī)械的性能，磁片可以是如圖2B 或2C所示的梯形(trapezoidal)或弓形，但是從易于操作的角度，磁片的橫切面形狀通常 是如圖2A所示的矩形形狀。應(yīng)該注意的是在圖2中，箭頭表示磁化方向M。應(yīng)該注意，例如如圖3A所示的平行六面體磁片在軸向、磁化方向M和寬度(和縱 向)方向上分別具有三個(gè)尺寸L、T和W，其中的軸向由具有配置在孔中的磁片組件的轉(zhuǎn)子 確定。對(duì)磁片的尺寸沒(méi)有特殊的限制。為了磁片的鏑(Dy)或鋱(Tb)的擴(kuò)散處理，隨著 磁片的比表面積變大，即磁片的尺寸變小，鏑(Dy)或鋱(Tb)擴(kuò)散的比例增大。在圖3A和 6A中，優(yōu)選地，尺寸W、L、T中最小的一個(gè)至多50mm，尤其優(yōu)選地至多30mm，尤其優(yōu)選地至多 20mm。這個(gè)尺寸的低限并不嚴(yán)格，雖然它實(shí)際上是至少0. 1mm。根據(jù)本發(fā)明，初始的磁塊被機(jī)械加工或分割為具有期望特性的永磁片。永磁塊的 分割數(shù)量至少是2片，優(yōu)選地在2至50片之間，尤其優(yōu)選地在4至25片之間。該組件可以具 有任何不同的實(shí)施例，例如，如圖3B和6B所示，通過(guò)堆疊多個(gè)平行六面體或彎面形狀的磁 片12a，其軸向方向(W)與水平方向平行，從而構(gòu)造的組件；如圖8A所示，通過(guò)配置縱向與 垂直方向?qū)R的平行六面體形狀的磁片12a，將多個(gè)這種磁片并列排成一排，并使之成為一 個(gè)整體，從而構(gòu)造的組件；如圖8B所示，通過(guò)沿垂直方向堆疊多個(gè)立方體形狀的磁片12a， 將多個(gè)這種的堆疊橫向排成一排，并使之成為一個(gè)整體，從而構(gòu)造的組件；以及如圖8C所 示，由通過(guò)將每個(gè)包括如圖3B所示的堆疊的平行六面體形狀磁片的兩個(gè)堆疊并排，并使之成為一個(gè)整體而構(gòu)造的組件。該組件并非局限于上述實(shí)施例。在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，通過(guò)永磁體的磁通隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而時(shí)刻改變，并且磁場(chǎng)的 這種改變使得在磁體內(nèi)部產(chǎn)生了渦流。渦流在垂直于磁體磁化方向的平面上流動(dòng)。即使在分割的磁片12a中，渦流也在垂直于磁化方向的平面上流動(dòng)。磁片中渦流 的流動(dòng)以及溫度的分布概括在圖5的示意圖中。從圖5可知，在每個(gè)磁片的外圍部分渦流 密度變高，該處溫度升高。由于在定子側(cè)磁場(chǎng)變化大，定子側(cè)的在磁化方向上的溫度分布稍 高于轉(zhuǎn)子軸側(cè)。為了抑制由于渦流引起的去磁，需要一種釹(Nd)磁片，其保磁力(用作抗 去磁指標(biāo))在對(duì)應(yīng)于磁體外圍部分的磁片表面高于磁體內(nèi)部。磁體內(nèi)部由于渦流產(chǎn)生較少 熱量，從而不需要比必要的保磁力更高的保磁力。圖3示出了一個(gè)實(shí)施例。如圖3A所示，鏑(Dy)或鋱(Tb)從磁片12a的所有表面 擴(kuò)散(陰影區(qū)域是鏑(Dy)或鋱(Tb)從其擴(kuò)散的表面)。由此，具有在其表面這種增大了保 磁力的五個(gè)磁片1 堆疊(以及最終粘結(jié)結(jié)合)而形成如圖:3B所示的組件。圖6示出了另一個(gè)實(shí)施例。如圖6A所示，從平行于磁化方向延伸的磁片12a的四 個(gè)表面實(shí)現(xiàn)鏑(Dy)或鋱(Tb)的吸收/擴(kuò)散處理(陰影區(qū)域是鏑(Dy)或鋱(Tb)從其擴(kuò)散 的表面，兩個(gè)在X-Y平面的非陰影區(qū)域是沒(méi)有處理的)。如圖6B所示，五個(gè)磁片1 堆疊 (以及最終粘結(jié)結(jié)合)而形成如圖3B所示的組件(陰影區(qū)域是鏑(Dy)或鋱(Tb)從其擴(kuò)散 的表面)。即使在圖3或6的實(shí)施例中，得到的釹(Nd)磁片，其保磁力(用作抗去磁指標(biāo)) 在相應(yīng)于磁體外圍部分的磁片表面高于磁體內(nèi)部。如此處所使用的術(shù)語(yǔ)“表面附近”，是指 從表面延伸大約6mm(最大)的表面下區(qū)域。作為具有增強(qiáng)的磁晶各向異性的特殊效應(yīng)的元素(來(lái)自于釹基(Ndbase)燒結(jié)磁 體主體的表面的鏑(Dy)或鋱(Tb))的擴(kuò)散/吸收處理，在沒(méi)有大量損失剩磁的情況下，有 效地增大了釹基(Nd base)燒結(jié)磁體的保磁力。因此燒結(jié)磁體具有一種保磁力分布。圖4 示出了磁片的這種保磁力分布，該磁片已經(jīng)從其如圖3所示的所有表面進(jìn)行了擴(kuò)散/吸收 處理。磁體表面附近的保磁力高于磁體內(nèi)部的保磁力。圖7示出了磁片的保磁力分布，該磁 片已經(jīng)如圖6所示從其平行于磁化方向的四個(gè)表面進(jìn)行了擴(kuò)散/吸收處理。磁體表面附近 的保磁力高于磁體內(nèi)部的保磁力，但是那些垂直于磁化方向的表面附近的保磁力，由于沒(méi) 有從那些表面擴(kuò)散/吸收而沒(méi)有得到改進(jìn)。在IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的情況中，由于由渦流產(chǎn)生的 熱量在平行于磁化方向的四個(gè)表面(X-Z和Y-Z平面)上尤其高，即使是如圖7的保磁力分 布，也可以改善耐熱性。任何這些實(shí)施例在增大磁體表面附近的保磁力方面都是成功的，提 供了一種保磁力分布，這種保磁力分布能夠有效地改善對(duì)于由渦流產(chǎn)生的熱量的耐熱性。每個(gè)磁片在軸向上具有長(zhǎng)度(圖3中的L)，并且每個(gè)永磁體塊在軸向上具有長(zhǎng)度。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁片的軸向長(zhǎng)度L不大于永磁體塊軸向長(zhǎng)度的1/2，并大于每個(gè) 磁片在磁化方向和寬度方向上尺寸的T和W中較小的一個(gè)。理由如下為了減小渦流的影 響，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線方向上將永磁體塊分割為兩個(gè)或以上是有利的。但是，如果在軸向方 向上將永磁體塊分割的太多，即單個(gè)磁片的軸向尺寸太小，那么當(dāng)將它們插入到轉(zhuǎn)子的磁 體塊容納孔中時(shí)，則很難保持單個(gè)磁片的姿態(tài)穩(wěn)定。這種薄磁片很容易翻轉(zhuǎn)而難以插入到 轉(zhuǎn)子的孔中。在將磁片插入到轉(zhuǎn)子的磁體塊容納孔中的步驟中，磁片可以已經(jīng)被磁化或可以未 被磁化。在一個(gè)實(shí)施例中，將磁化的磁片插入并堆疊在孔中。在另一實(shí)施例中，可以將沒(méi)有被磁化的磁片插入并堆疊在孔中，并且可以在轉(zhuǎn)子外部施加磁場(chǎng)，而將孔內(nèi)的堆疊磁片磁 化?？梢栽趯⒍询B的磁片一起固定在孔內(nèi)之前或之后進(jìn)行磁化。在將磁化的磁片插入并堆疊在轉(zhuǎn)子的磁體塊容納孔中的實(shí)施例中，例如，孔設(shè)有 用作導(dǎo)槽的非磁性框架，磁片穿過(guò)該導(dǎo)槽而插入導(dǎo)孔中。這是由于轉(zhuǎn)子通常由磁性材料制 成，典型地是鋼板疊片，由于磁性引力，磁片在孔的入口處停止。使用推頂螺栓等將磁片從 該點(diǎn)向內(nèi)推至合適的位置。使用推頂螺栓同樣將下一個(gè)磁片向內(nèi)推，雖然與之前插入的磁 片之間的磁反作用力可能起作用?？梢砸詭追N方式實(shí)施將堆疊的磁片固定在塊容納孔中的步驟。例如，在將磁片插 入到孔中之前提前用粘合劑涂敷孔?；蛘?，當(dāng)將磁片插入到孔中時(shí)，在磁片上采用粘合劑。 在各磁片被配置在合適的位置以后，粘合劑凝固，以將磁片固定。機(jī)械方法也是有效的，即， 用蓋子提前將磁體塊容納孔的一個(gè)開口關(guān)閉，并在插入磁片之后，用蓋子關(guān)閉孔的另一個(gè) 開口。粘合劑與機(jī)械方法的結(jié)合也是可接受的。實(shí)例下面給出的實(shí)例用于示出本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是并非用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)例1通過(guò)所謂的帶鑄(strip casting)技術(shù)來(lái)制備合金薄板，制備過(guò)程具體如下稱 取預(yù)定量的至少具有99%純度(重量)的釹、鈷、鋁和鐵金屬，以及硼鐵，在氬氣氣氛中高頻 加熱熔化，并且在氬氣氣氛中在銅單輥上鑄造合金熔化物。得到的合金組成為13.5at0m% 釹、1.0atOm%鈷、0. 5atom%鋁、5.8atom%硼，其余為鐵，并且被指定為合金Α。合金A被氫 化，然后在500°C加熱用于在抽到真空的條件下部分地脫氫。通過(guò)這種所謂的氫化研碎，合 金被研碎為具有至多30目(mesh)粒徑的粗粉。通過(guò)稱取預(yù)定量的至少99%純度(重量) 的釹、鋱、鐵、鈷、鋁和銅金屬，以及硼鐵，在氬氣氣氛中高頻加熱熔化并鑄造，從而制備另一 種合金。得到的合金組成是20atom%釹、10atom%鋱、鐵、6atom%硼、latom%鋁、 2at0m%銅、其余為鈷，并且被指定為合金B(yǎng)。在氮?dú)鈿夥罩惺褂貌祭恃心C(jī)，將合金B(yǎng)粗磨 為至多30目粒徑。隨后，分別稱取90%重量和10%重量的合金A粉末和合金B(yǎng)粉末，在V形混合器 中混合在一起30分鐘，該V形混合器已使用氮凈化。使用高壓氮?dú)膺M(jìn)行噴射研磨，將混合 粉末精細(xì)研磨為平均顆粒尺寸為4 μ m。得到的細(xì)粉末在15k0e的磁場(chǎng)中定向的同時(shí)，在氮 氣氣氛中于大約lton/cm2的壓力下進(jìn)行壓縮。然后將生坯送入燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛中以 1060°C燒結(jié)2個(gè)小時(shí)，從而得到永磁塊。使用金剛石砂輪，在所有表面上將永磁塊機(jī)械加工 為如圖3所示的平行六面體磁片。這些磁片的尺寸為L(zhǎng) = 5mm、W = 70mm和T = 20mm (Τ位 于磁性各異性方向)。采用堿性溶液清洗所加工出的磁片，酸洗并干燥。在每個(gè)清洗步驟之 前和之后包括使用去離子水漂清的步驟。所生成的平行六面體磁片稱為Ml。接下來(lái)，以重量百分率50%將平均顆粒尺寸為5 μ m的鏑氟化物與乙醇相混合，其 中采用超聲波將磁片Ml浸入一分鐘。將磁片取出并立即使用熱空氣進(jìn)行干燥。此時(shí)，磁體 表面周圍空間的鏑氟化物的填充系數(shù)為45%。磁片在氬氣氣氛中在900°C下接受一個(gè)小時(shí) 的吸收處理。然后在500°C下老化一個(gè)小時(shí)，并冷浸，從而得到磁片M2。使用磁片M2制造用于四極IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子具有312mm的外徑和90mm的長(zhǎng)度，包括層疊的0. 5mm的磁性鋼片，并且設(shè)有用于容納永磁體塊的孔。磁體塊容納孔具 有能夠容納18個(gè)磁片M2(L = 5mm)的90mm的軸向尺寸。在將磁片插入到孔中之后，用環(huán) 氧樹脂粘合劑充填孔，然后環(huán)氧樹脂粘合劑凝固而將各磁片固定在一起，形成一體組件。最 后，用蓋子封閉孔的入口。由此構(gòu)造的轉(zhuǎn)子被磁化，然后被組裝在定子中，構(gòu)成IPM馬達(dá)。在馬達(dá)以負(fù)載轉(zhuǎn)矩 和兩倍于額定轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行之前和之后，測(cè)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和耐熱性。由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由磁體 的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的減小被看作是磁體的去磁。此外，將馬達(dá)置于烤爐中， 馬達(dá)在溫度變化的環(huán)境中運(yùn)行。以這種方式評(píng)估馬達(dá)的耐熱性。結(jié)果顯示在表1中。比較例1通過(guò)所謂的帶鑄技術(shù)來(lái)制備合金薄板，制備過(guò)程具體如下稱取預(yù)定量的至少具 有99%純度(重量)的釹、鈷、鋁和鐵金屬，以及硼鐵，在氬氣氣氛中高頻加熱熔化，并且在 氬氣氣氛中在銅單滾上鑄造合金熔化物。得到的合金組成為13. 5at0m%釹、l.Oatom1^鈷、 0. 5at0m%鋁、5. 8at0m%硼，其余為鐵，并且被指定為合金A。合金A被氫化，然后在500°C加 熱用于在抽到真空的條件下部分地脫氫。通過(guò)這種所謂的氫化研碎，合金被研碎為具有至 多30目粒徑的粗粉。通過(guò)稱取預(yù)定量至少具有99%純度(重量)的釹、鋱、鐵、鈷、鋁和銅 金屬，以及硼鐵，在氬氣氣氛中高頻加熱熔化并鑄造，從而制備另一種合金。得到的合金組 成是 20atom% 釹、IOatom% 鋱、Matom%鐵、6atom%硼、Iatom%鋁、2atom%銅、其余為鈷， 并且被指定為合金B(yǎng)。在氮?dú)鈿夥罩惺褂貌祭恃心C(jī)，將合金B(yǎng)粗磨為至多30目粒徑。隨后，分別稱取90%重量和10%重量的合金A粉末和合金B(yǎng)粉末，在V形混合器 中混合在一起30分鐘，該V形混合器已使用氮凈化。使用高壓氮?dú)膺M(jìn)行噴射研磨，將混合 粉末精細(xì)研磨為平均顆粒尺寸為4 μ m。得到的細(xì)粉末在15k0e的磁場(chǎng)中定向的同時(shí)，在氮 氣氣氛中于大約lton/cm2的壓力下進(jìn)行壓縮。然后將生坯送入燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛中以 1060°C燒結(jié)2個(gè)小時(shí)，從而得到永磁塊。使用金剛石砂輪，在所有表面上將永磁塊機(jī)械加工 為如圖3所示的平行六面體磁片。這些磁片的尺寸為L(zhǎng) = 5mm、W = 71mm并且T = 2Imm(Τ 位于磁性各異性方向)。使用堿性溶液清洗加工的磁片，酸洗并干燥。在每個(gè)清洗步驟之前 和之后包括使用去離子水漂清的步驟。所生成的平行六面體磁片稱為Pl。接下來(lái)，以重量百分率50%將平均顆粒尺寸為5 μ m的鏑氟化物與乙醇相混合，其 中采用超聲波將磁片Pl浸入一分鐘。將磁片取出并立即使用熱空氣進(jìn)行干燥。此時(shí)，磁體 表面周圍空間的鏑氟化物的填充系數(shù)為45%。磁片在氬氣氣氛中在900°C下接受一個(gè)小時(shí) 的吸收處理。然后在500°C下老化一個(gè)小時(shí)，并冷浸，從而得到磁片P2。將十八(18)片磁片P2沿L方向布置，并用環(huán)氧樹脂粘合劑將其粘結(jié)在一起以 形成由多個(gè)磁片組成的一體的平行六面體組件，其尺寸為L(zhǎng) = 90. 9m, W = 72. 2mm和T = 22. 2mm。然后將組件的所有表面進(jìn)行研磨以形成平行六面體永磁體塊，其尺寸為L(zhǎng) = 90m, W = 70mm和T = 20mm。使用這些永磁體塊制造用于四極IPM旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子(外徑312mm， 長(zhǎng)90mm)。轉(zhuǎn)子被磁化并組裝在定子中，構(gòu)成IPM馬達(dá)，如實(shí)例1那樣被測(cè)試，結(jié)果也顯示在 表1中。表 權(quán)利要求
1.一種用于組裝轉(zhuǎn)子的方法，該方法用于內(nèi)置永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械，所述內(nèi)置永磁旋轉(zhuǎn)機(jī)械 包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)軸線，并且包括轉(zhuǎn)子軛部，該轉(zhuǎn)子軛部具有孔、以及配置在轉(zhuǎn)子 軛部的孔中的多個(gè)永磁體塊，每個(gè)永磁體塊包括多個(gè)磁片，所述方法包括下列步驟將多個(gè)磁片插入轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中，各磁片相對(duì)于彼此保持松散，用于沿軸向?qū)⑺?述磁片堆疊在孔中，以及將堆疊的磁片牢固地固定在轉(zhuǎn)子軛部的孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)磁片在表面和內(nèi)部具有保磁力，并且磁片的表 面附近的保磁力高于磁片內(nèi)部的保磁力。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)磁片在表面和內(nèi)部具有耐熱性，并且磁片的表 面附近的耐熱性高于磁片內(nèi)部的耐熱性。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)磁片在軸向、磁化方向和寬度方向上具有尺寸， 每個(gè)永磁體塊在軸向上具有長(zhǎng)度，磁片的軸向尺寸不大于永磁塊的軸向長(zhǎng)度的1/2，并大于 磁片在磁化方向和寬度方向上尺寸較短的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中磁片是釹基燒結(jié)稀土磁體。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中每個(gè)釹基燒結(jié)稀土磁片具有從表面朝向內(nèi)部的保磁 力曲線，該保磁力曲線通過(guò)使鏑或鋱從該磁片的表面向內(nèi)部擴(kuò)散而建立。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中每個(gè)釹基燒結(jié)稀土磁片具有從表面朝向內(nèi)部的保磁 力曲線，該保磁力曲線通過(guò)使鏑或鋱主要經(jīng)由晶界從該磁片的表面向內(nèi)部擴(kuò)散而建立。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中使鏑或鋱從釹基燒結(jié)稀土磁片表面向內(nèi)部擴(kuò)散的 步驟包括在所述磁片的表面施加鏑或鋱氧化物粉末、鏑或鋱氟化物粉末或含鏑或鋱合金粉 末，然后將該磁片保持在足以擴(kuò)散鏑或鋱的高溫下。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在將多個(gè)磁片插入到轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中以在孔中 堆疊磁片的步驟中，這些磁片已經(jīng)被磁化。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在將多個(gè)磁片插入到轉(zhuǎn)子軛部的每個(gè)孔中以在孔 中堆疊磁片的步驟中，這些磁片沒(méi)有被磁化，該方法還包括從轉(zhuǎn)子外面施加穿過(guò)堆疊在孔中的磁片的磁場(chǎng)以磁化磁片的步驟。
全文摘要
一種內(nèi)置永磁鐵(IPM)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其包括具有轉(zhuǎn)子軛部的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子軛部具有孔，以及配置在轉(zhuǎn)子軛部的孔中的多個(gè)永磁體塊，每個(gè)永磁體塊包括多個(gè)磁片。通過(guò)將多個(gè)未結(jié)合的磁片插入用于堆疊磁片的每個(gè)孔中，并且將在孔中堆疊的磁片牢固地固定，來(lái)組裝所述轉(zhuǎn)子。
文檔編號(hào)H02K15/03GK102088225SQ20101057701
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者中村元, 土井祐仁, 廣田晃一, 美濃輪武久 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社