[发明专利]制造磁性材料的方法和电机

说明书

本发明涉及制造包含硬磁相(2)和晶界相(3)的磁性材料的方法，其中硬磁相(2)包含至少一种元素Z、铁和钛，该元素Z选自一种或多种稀土金属（RE）和/或钇；且硬磁相(2)具有下式：Z_aTM_bFe_c‑eTi_d‑fX_e+f，其中TM是至少一种过渡金属，a=7至9原子%、b ≤ 41原子%、c ≥ 41原子%、d=7至9原子%，X选自Mo、V、Ta、Nb、Cr、Si、B、Zr、Al、W、Pd和P，e+f=0至4.5原子%，所述稀土金属（RE）含有至少3.5原子%铈且a+b+(c‑e)+(d‑f)+(e+f)=100原子%，且其中晶界相(3)包含至少一种金属M并具有低于硬磁相(2)的包晶温度的熔程。所述方法包括热压和/或热成型的步骤。

现有技术

本发明涉及制造具有出色磁性性能的磁性材料的易实施且降低成本的方法。此外，本发明涉及具有高功率密度的电机。

具有高能量积(BH)max的磁性材料通常由Nd₂Fe₁₄B硬磁相和富含钕的晶界相构成，并通常通过烧结法制造。在此，晶界相实现液相烧结以实现高烧结密度。液相烧结在此归因于液相在烧结过程中展现出对于硬磁相元素的高溶解度，以使得大的磁性晶粒取代小晶粒通过溶解和再沉积过程而生长并产生多面（facettiert）球形晶粒结构。这提高了磁性材料的矫顽场强度。但是，缺点是钕元素的高成本。通过基于CeFe₁₁Ti的硬磁体实现成本结构的改进。但是，使用Ce和部分Fe和Ti的熔体的类似的液相烧结由于该液相与CeFe₁₁Ti的反应而导致形成CeFe₂。硬磁相由于高含量的沉积CeFe₂而具有差的磁性性能，因为硬磁相的晶粒受进攻（angegriffen）并且对于磁性性能而言重要的多面晶粒结构的形成受限制。

发明公开内容

根据主权利要求的制造磁性材料的本发明方法克服了这些困难。获得特征在于具有多面球形硬磁晶粒的硬磁相的磁性材料。硬磁相的晶粒通过形成晶界相而磁解耦（magnetisch entkoppelt），以使得磁性材料具有高的矫顽场强度和因此高的能量积(BH)max。

根据本发明，所述硬磁相含有至少一种元素Z，其选自一种或多种稀土金属（RE）和/或钇。作为其它元素，在该硬磁相中包含铁、钛和至少一种其它元素X。所述硬磁相具有下式：

Z_aTM_bFe_c-eTi_d-fX_e+f

其中TM是至少一种过渡金属，a = 7至9原子%、b ≤ 41原子%、c ≥ 41原子%且d = 7至9原子%。所述其它元素X选自 Mo、V、Ta、Nb、Cr、Si、B、Zr、Al、W、Pd和P，其中e+f = 0至4.5原子%。特别地，元素X或上面对于X所述的元素的混合物可以替代Fe或Ti。元素X的以原子%为单位的含量（e+f的总和）此时从Fe或Ti的原子%含量中减去。Z_a在此应理解为可以含有一种或多种稀土金属（RE）和/或钇，其中指数“a”一起适用于元素Z，即稀土金属含量和钇含量的总和。如果所述硬磁相含有RE，其含有至少3.5原子%铈。总体上，根据a+b+(c-e)+(d-f)+(e+f) = 100原子%，由这些指数的总和得到100原子%。

有利地，本发明的硬磁相是基于CeFe₁₁Ti的硬磁相。由上述根据本发明提到的元素形成的硬磁相相比于富含钕的硬磁相而言明显降低成本，但是特征仍在于高的矫顽场强度。这通过如下方式得以辅助，即硬磁晶粒通过根据本发明制造的晶界相而极好地磁解耦。

为此，晶界相包含至少一种金属M并具有低于硬磁相的包晶温度的熔程。如果晶界相包含多种金属M，则它们以合金形式存在并且该合金具有低于硬磁相的包晶温度的熔程。

根据本发明，制造上述磁性材料的方法包括热压和/或热成型的步骤。