日本爱知制钢在2005年4月20日~22日于千叶幕张messe会展中心举办的“第23届马达技术展”上,展出了有助于缩小小型马达体积的圆柱型4极钕铁硼(nd-fe-b)各向异性连接磁铁(bond magnet)。据该公司称,与使用2极铁氧体磁铁相比,使用该磁铁可将马达重量减轻一半。其最大特点在于又薄又长,可进行一体成形的尺寸在圆柱的厚部最小可达1mm,一体成形的长度最大可达35mm。其实,过去就有圆柱型4极钕铁硼各向异性连接磁铁,但圆柱的长度最大也就是直径的一半左右。
此次展出的磁铁,最大能量乘积(bh)高达二十多mgoe,约为铁氧体磁铁的5倍,约为4极钕铁硼各向同性连接磁铁的2倍。与使用2极铁氧体磁铁时相比,之所以能够实现马达的小型轻量化设计,原因就在于此。另外,在这种磁铁中之所以能够将圆柱长度增大至35mm,原因在于对磁铁成形阶段的磁束施加方式进行了改进,并且提高了模具中注入的混合物的流动性。
具体来说,作为连接磁铁,为了控制磁铁的配向,一般会在磁铁成形时施加磁束。在圆柱型连接磁铁中形成4极配向时,过去的做法是在圆柱内部插入一个磁极,由中心以放射状施加磁束。因此,圆柱内径越小,可插入的磁极直径就越小,而可施加的磁束也就越小,由此一来,作为可对配向进行控制的圆柱长度只有直径的一半左右。因而,该公司就开发了由圆柱外侧施加磁束的方式。通过由圆柱外侧2个相对的位置施加“人”字形磁束,即使圆柱加长以后,仍能形成4极配向。
作为圆柱长度上的制约,还存在着一个成形性问题。具体来说,这个问题就是指在圆柱型连接磁铁中,圆柱越长,或者圆柱的厚部越薄,均匀地在模具中注入混合物的难度就越大。于是,该公司提出的做法就是利用作为混合物另一种成份的粘合剂树脂覆盖后,再对作为混合物主要成份的磁粉进行微胶囊化处理。由此就提高了混合物的流动性。
顺便提一下,爱知制钢已经开发成功以低成本生产钕铁硼各向异性连接磁铁的独特方法。这种方法就是使钕铁硼合金的结晶块在一定温度和压力下与氢气发生反应,然后再通过去除氢气,重新形成结晶。与传统的生产方法相比,由于工序简单,因此能够控制成本。在混合物中加入的磁粉就是由这种结晶粉碎而成的。
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