МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ


RU (11) 2021640 (13) C1

(51) 5 H01F1/053, C22C38/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5021593/02 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.03 
(45) Опубликовано: 1994.10.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ТУ 16-586-290-86. Материалы магнитотвердые спеченные. Европейский патент N 0134304, кл. H 01F 1/04, 1985. 
(71) Заявитель(и): Всероссийский научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт релестроения 
(72) Автор(ы): Коротков Г.С.; Албутов А.А.; Яковлев Л.С.; Лилеев А.С.; Менушенков В.П. 
(73) Патентообладатель(и): Всероссийский научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт релестроения 

(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ 

Изобретение относится к постоянным магнитам и может найти применение, в частности, в электромеханических изделиях, требующих высоких рабочих характеристик постоянных магнитов. Сущность изобретения: предложен материал для постоянных магнитов следующего состава, мас.%: неодим 28 - 34; диспрозий с тербием 4 - 6,5; кобальт 7 - 14; бор 1 - 1,3; галлий 0,75 - 3; ниобий 0,75 - 4; железо остальное. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к постоянным магнитам и может найти применение, в частности, в электромеханических изделиях, например, электрических вентильных двигателях, требующих высоких рабочих характеристик постоянных магнитов.

Известен постоянный магнит (Патент Японии 61-34242, кл. Н 01 F 1/08) типа РЗМ-железо-бор, содержащий указанные компоненты в следующих соотношениях, мас. % : редкоземельные элементы - 10,0-40,0%, бор 1,0-10,0%, железо остальное.

Однако, известный постоянный магнит обладает низкой термостабильностью. Точка Кюри (Тс) этого магнита составляет 310оС, что не позволяет применять его в электромеханизмах, работающих при температурах выше 100оС.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является постоянный магнит (ТУ 16-586-250-86 Материалы магнитотвердые спеченные), содержащий, мас.%: неодим 28,0-37,0%, диспрозий+тербий 4,0-6,5%, бор 1,0-1,3%, кобальт не более 5,0%, железо остальное.

Недостатком этого постоянного магнита также является низкая термическая стабильность. Точка Кюри магнита с таким составом равна 350оС, что не позволяет использовать его в вентильных электродвигателях, работающих при температурах, превышающих 150оС.

Целью изобретения является увеличение термостабильности постоянного магнита за счет повышения точки Кюри и коэрцитивной силы по намагниченности.

Поставленная цель достигается тем, что постоянный магнит, содержащий редкоземельные элементы (неодим, диспрозий, тербий), железо, кобальт, бор, дополнительно содержит галлий с ниобием, а процент содержания кобальта составляет 7-14 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Неодим (Nd) 28-34 Диспрозий (Dy) + + Тербий (Тb) 4-6,5 Кобальт (Со) 7-14 Бор (В) 1-1,3 Галлий (Gа) 0,75-3 Ниобий (Nb) 0,75-4 Железо (Fе) Остальное

Сущность изобретения заключается в том, что использование ниобия и галлия в качестве легирующих элементов и увеличение содержания кобальта до 7-14 мас.%, позволило повысить термостабильность магнитов за счет повышения точки Кюри до 450оС и коэрцитивной силы по намагниченности до 1800 кА/м, а следовательно, возможность его использования в вентильных электродвигателях с рабочей температурой выше 150оС.

Шихту для изготовления образцов магнитов выплавляют в вакуумной индукционной печи типа "Кристалл-1" в количестве 3,5 кг. Шихту дробят в щековой дробилке до фракции порошка 0,63 мм, после чего производят помол до 5-10 мкм в вибромельнице М-10 в среде ацетона в количестве 2 кг в течение 60 мин, с добавлением олеиновой кислоты (ПАВ). ПАВ позволяет уменьшить удельное давление прессования в 8-10 раз. Таблетки для постоянных магнитов с размерами 6х16х20 мм массой 15 г прессуют в электромагните ИПС в магнитном поле более 2000 кА/м и удельным давлением прессования 600 кг/см2. Полученные таблетки спекают в вакуумной печи типа СНВЭ-1.3.1/16 при температуре Тсп=1080-1120оС в течение 1 ч, производят первую ступень термообработки при Т1=900оС в течение 1 ч, затем медленно охлаждают до 100оС в печи.

Вторую термообработку при Т2=580оС производят в инертной среде в течение 1 ч, а затем резко охлаждают в воздушном потоке вне камеры электропечи.

Температура спекания зависит от содержания ниобия и галлия, а температура термообработки Т 2 зависит в основном от содержания кобальта. В сплавах в качестве редкоземельных элементов использованы неодим, диспрозий, тербий.

Точку Кюри сплавов определяли на вибромагнитометре. Индукцию насыщения и коэрцитивную силу по намагниченности определяли на установке ТКМГП ГЛЦИ. 421 419.005.И1 с применением мини-ЭВМ "Электроника Д3-28".

Из таблицы следует, что сплавы 3-7 обладают более высокими магнитными свойствами. Точка Кюри сплавов повысилась до 400-450оС, коэрцитивная сила по намагниченности - от 1500 кА/м до 1800 кА/м.

Сплав 8 обладает низкой коэрцитивной силой, что не позволяет применять его в вентильных электродвигателях. Сплав 9 обладает непрямоугольной петлей гистерезиса и низкой остаточной индукцией, что так же ухудшает технические характеристики электродвигателя.

Испытание вентильного электродвигателя с применением постоянных магнитов, изготовленных из сплавов 3-7, показали положительные результаты (протокол испытаний прилагается).

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволило повысить термостабильность магнитов и увеличить рабочую температуру вентильных электродвигателей выше 150оС.

Использование предлагаемого термостабильного постоянного магнита обеспечивает снижение массогабаритов вентильных электродвигателей на 20-30%, магнитный момент увеличивается на 40-50%. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ, содержащий неодим, диспрозий с тербием, железо, кобальт, бор, ниобий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неодим 28 - 34

Диспрозий с тербием 4 - 6,5

Кобальт 7 - 14

Бор 1 - 1,3

Галлий 0,75 - 3

Ниобий 0,75 - 4

Железо Остальное