[发明专利]永磁体旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁体旋转电机，其包括通过增大烧结磁体的矫顽力同时抑制剩磁(或剩余通量密度)的下降获得的R-Fe-B永磁体，并且本发明更具体地涉及一种永磁体旋转电机，其最适合作为FA电动机或电动动力转向电动机，该FA电动机或电动动力转向电动机为了减小齿槽效应转矩(cogging torque)的目的而使用具有渐缩端部的磁体。

背景技术

依靠优异的磁特性，Nd-Fe-B永磁体找到了不断增大的应用范围。在诸如电动机和发电机的旋转电机的领域中，响应于对重量和尺寸的减小、性能提高以及节能的要求，近来已开发出使用Nd-Fe-B永磁体的永磁体旋转电机。旋转电机内的永磁体由于绕组和铁芯的发热而暴露于升高的温度下，并易于受到通过来自的绕组的反磁场产生的退磁的影响。因而需要一种Nd-Fe-B烧结磁体，其具有耐热性、用作抗退磁性的指标的一定水平的矫顽力和用作磁力的幅度的指标的最大剩磁。

可通过增大Nd₂Fe₁₄B化合物的体积系数和改善晶体取向实现Nd-Fe-B烧结磁体的剩磁的增大。为此，在方法上进行了大量修改。为了增大矫顽力，已知有包括晶粒细化、具有较大Nd含量的合金成分的使用和有效元素的添加的不同方法。目前最普通的方法是使用具有代替一部分Nd的Dy或Tb的合金成分。在Nd₂Fe₁₄B化合物中永这些元素代替Nd增大了各向异性的磁场和化合物的矫顽力。另一方面，永Dy或Tb的代替减小了化合物的饱和磁极化强度。因此，只要采用以上方法增大矫顽力，剩磁的损失就是不可避免的。

在Nd-Fe-B磁体中，通过外部磁场的幅度给出矫顽力，该外部磁场通过在晶界处的反向磁畴的晶核(nuclei)产生。反向磁畴的晶核的形成在很大程度上受到晶界的结构以这种方式的支配，即，接近边界的晶粒结构的任何无序都会引起磁结构的扰动，帮助反向磁畴的形成。通常相信，从晶界延伸到大约5nm的深度的磁结构有助于增大矫顽力。参见磁和磁性材料期刊第68期(1987)第63-75页K.D.Durst和H.Kronmuller发表的“烧结并熔纺的NdFeB磁体的矫顽磁场”。发明人在JP-B 5-31807中公开了，当仅在晶粒的分界面附近聚积微量的Dy或Tb以由此仅增大分界面附近的各向异性磁场时，可增大矫顽力，同时抑制剩磁的下降。此外，发明人建立了生产一种磁体的方法，该磁体包括像JP-A 5-21218中公开的那样混合并烧结的单独制备的Nd₂Fe₁₄B化合物合成合金和Dy或富含Tb的合金。在该方法中，Dy或富含Tb的合金在烧结步骤期间变成液相，并被分配成围绕Nd₂Fe₁₄B化合物。结果，代替Nd的Dy或Tb仅出现在化合物的晶界附近，这对于增大矫顽力同时抑制剩磁的降低是有效的。

然而，上述方法存在一些问题。由于两种合金细粉的混合物在高达1000到1100℃的温度下烧结，因此Dy或Tb倾向于不仅在Nd₂Fe₁₄B晶粒的分界面处扩散，而且还扩散到其中。对实际生产的磁体的结构的观察显示，Dy或Tb已在晶界表面层中从分界面扩散到大约1至2微米的深度，并且扩散的区域占60％或更高的体积百分比。当到晶粒中的扩散距离变得较长时，接近分界面的Dy或Tb的浓度变得较低。降低烧结温度对于使到晶粒中的过度扩散最小是有效的，但实际上由于低温延迟了通过烧结的致密化而不能被接受。在通过热压机或类似物施加的应力下在低温下烧结压块(compact)的替代方法在致密化方面是成功的，但必须承受生产力的急剧下降。