DE3642228A1

DE3642228A1 - Harzgebundener magnet, umfassend einen spezifischen typ an ferromagnetischem pulver, dispergiert in einem spezifischen typ an harzbindemittel

Info

Publication number: DE3642228A1
Application number: DE19863642228
Authority: DE
Inventors: Fumitoshi Yamashita; Masami Wada; Shuichi Kitayama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1987-08-27
Anticipated expiration: 2006-12-11
Also published as: KR900003477B1; FR2595001A1; US4689163A; DE3642228C2; KR870008343A; FR2595001B1

Description

Die Erfindung betrifft harzgebundene Magnete, die eine breite Anwendungsmöglichkeit auf mechanisch-elektronischem Gebiet besitzen und z. B. in Pulsmotoren, Servomotoren, Betätigungsgliedern und dergl. verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung harzgebundene Magnete, welche ferromagnetische Fe-B-R-Legierungen umfassen, in denen R Nd und/oder Pr bedeuten, und zwar in Form eines in einem Bindemittelharz dispergierten und hierin fixierten Pulvers. Der hier verwendete Ausdruck "harzgebundener Magnet" bedeutet einen Magnet, der ein ferromagnetisches Pulver umfaßt, das in einem Harzbindemittel dispergiert ist, wobei die Dispersion anschließend je nach Wunsch verformt wurde.

Sintermagnete aus Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen oder intermetallischen Verbindungen sind an sich bekannt, einschließlich Magnete aus RCo₅ oder R(Co, Cu, Fe, M)_n, worin R ein Seltenerdmetall wie Sm, Ce und dergl. bedeutet, M eines oder mehrere Elemente aus den Gruppen IV, V, VI und VII des Periodensystems ist und n eine ganze Zahl von 5 bis 9 darstellt. Diese Magnete besitzen jedoch den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, die Legierungen in Form eines Zylinders zu formen und diesen längs der Radialrichtung des Zylinders magnetisch anisotrop zu machen. Als Hauptgrund hierfür wird angesehen, daß der Zylinder eine Differenz im Ausdehnungskoeffizienten während des Sintervorganges auf Basis der Anisotropie erfährt. Obwohl die Differenz im Ausdehnungskoeffizienten mehr oder weniger durch das Ausmaß der magnetischen Anisotropie und die Form des Zylinders beeinflußt wird, muß dies im allgemeinen dadurch überwunden werden, daß der Zylinder isotrop gemacht wird. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß die Magnetcharakteristik auf etwa 5 MGOe längs der radialen Richtung des Zylinders erniedrigt wird, während die magnetischen Eigenschaften eigentlich 20 bis 30 MGOe in Werten des maximalen Energieproduktes erreichen sollten. Für die Anwendung des zylindrischen Magneten in Permanentmagnetmotoren wie Pulsmotoren, Servomotoren und Betätigungsgliedern, bei denen eine hohe Dimensionsgenauigkeit erforderlich ist, ist ein Schleifen nach dem Sintern erforderlich, was eine schlechte Ausbeute an Magnetprodukt ergibt. Da kostspielige Hauptbestandteile Sm und Co für den Magnet verwendet werden, sind außerdem die magnetischen Eigenschaften diesen wirtschaftlichen Einsatz nicht wert. Im allgemeinen ist der gesinterte Magnet mechanisch spröde, so daß ein Teil des Magnetes sich abtrennen und wegfliegen kann. Falls dies in einem Zwischenraum zwischen einem Rotor und einem Stator des Motors oder in einem Gleitabschnitt auftreten würde, ergäbe dies beim Motor ein schwerwiegendes Problem hinsichtlich der Aufrechterhaltung seiner Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit.

Bei harzgebundenen Magneten unter Verwendung von Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen kann die Differenz im Ausdehnungskoeffizienten zwischen Seltenerdmetallen und Kobalt, welche magnetisch anisotrop längs der Radialrichtung gemacht wurden, durch ein Matrixharz aufgefangen werden. Daher besitzt der erhaltene Magnet eine magnetische Anisotropie längs der Radialrichtung. In den letzten Jahren wurde gefunden, daß spritzgegossene, harzgebundene Magnete aus Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen, welche magnetisch längs einer Axialrichtung anisotrop gemacht wurden, ein maximales Energieprodukt von 8 bis 10 MGOe erreichen. Darüber hinaus besitzt der harzgebundene Magnet eine um annähernd 30% geringere Dichte als gesinterte Magnete und er kann mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit ausgelegt werden und ist hinsichtlich der mechanischen Sprödigkeit verbessert. Wenn daher eine magnetische Anisotropie längs der Radialrichtung erreicht werden soll, wird daher ein harzgebundener Magnet als bevorzugt angesehen.

Um die magnetische Anisotropie längs der Radialrichtung eines zylinderförmigen, harzgebundenen Magnetes aus Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen zu erreichen, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 57- 1 70 501 eine Einrichtung beschrieben, um ein Magnetfeld zur Erzielung einer magnetischen Anisotropie längs der Radialrichtung bei den Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen zu erreichen. Diese Einrichtung umfaßt eine Form mit einem magnetischen Joch und einem nicht-magnetischen Joch, welche so angeordnet sind, daß sie einen Hohlraum umgeben, sowie eine magnetisierende Spule, welche rings um die Form vorgesehen sind, oder eine Form mit einer in dem Hohlraum eingebetteten, magnetisierenden Spule. Um eine vorbestimmte Intensität eines Magnetfeldes in dem Hohlraum zu erzeugen, wird üblicherweise eine Stromversorgung mit hoher Spannung und geringer Stromstärke bei großer magnetomotorischer Kraft angewandt. Jedoch muß der magnetische Pfad so lang sein, daß er einen Magnetfluß, der durch die Energieversorgung der Joche mit der magnetisierenden Spule von der äußeren Oberfläche der Form erzeugt wird, effektiv innerhalb des Hohlraumes fokussiert. Insbesondere bei einem Magnet mit kleinen Abmessungen wird ein wesentlicher Anteil der magnetomotorischen Kraft als Leckfluß verloren oder verbraucht. Das Ergebnis ist, daß es schwierig ist, ein ausreichendes Ausmaß der magnetischen Anisotropie längs der Radialrichtung zu erzielen.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, kann der harzgebundene Magnet aus Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen bessere magnetische Eigenschaften als gesinterte Magnete aus Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen entwickeln, wenn die magnetische Anisotropie längs der Radialrichtung erforderlich ist. Jedoch werden die magnetischen Eigenschaften des harzgebundenen Magnetes stark durch die Form oder Gestalt des Magnetes beeinflußt. Dies ist nachteilig, da zufriedenstellende magnetische Kenneigenschaften längs der Radialrichtung nicht erwartet werden können, wenn die Neigung zur Miniaturisierung und zur Leichtgewichtsbauweise ausgeprägt gefordert wird.

Andererseits sind bei intermetallischen Fe-B-R-Verbindungen oder -Legierungen, welche nach einer vergleichbaren Arbeitsweise die bei Seltenerdmetall- und Kobaltlegierungen erhalten wurden, die Legierungsteilchen mit einer Größe von etwa 3 µm von Natur aus magnetisch anisotrop als Folge der Ausbildung einer Koerzitivkraft in den Teilchen oder weil eine Bewegung der Magnetwand aus dem Pinning (koerzitive Blockierung) erfolgt. Genauer gesagt, falls die Legierung bis zu einem zur Bildung einzelner magnetischer Bereiche ausreichendem Ausmaß feinzerteilt wird, werden die Teilchen magnetisch anisotrop. Daher besitzt der Magnet aus den Fe-B-R-Legierungen charakteristische Eigenschaften sowohl der gesinterten als auch der harzgebundenen Magnete der Seltenerdmetall- und Kobalt-legierungen. Beispielsweise werden Teilchen einer Legierung mit einer typischen Atomzusammensetzung von Fe₇₇B₈Nd₁₅ in einem Magnetfeld von etwa 10 KOe unter einem Druck von etwa 1,5 kbar (1,5 tons/cm²) komprimiert, bei einer Temperatur von 1000°C bis 1200°C in einer Ar- Strömung gesintert und thermisch auf 500 bis 600°C erhitzt, wobei ein gesinterter Magnet erhalten wird. Dieser gesinterte Magnet kann eine Koerzitivkraft entwickeln. Der Magnet besitzt eine BCC-Phase, welche an den Korngrenzen ausfällt, und Nd ist gegenüber Oxidation mit Luft an der Oberfläche des Magneten leichter oxidierbar als Fe. Aus diesen Gründen sind Fe-B-R-Legierungen bei der Herstellung eines harzgebundenen Magnetes schwieriger zu handhaben als Seltenerdmetall- und Kobalt-legierungen, wobei typische dieser Legierungen aus Sm(Co, Cu, Fe, M)_n bestehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines harzgebundenen Magnetes, der in einfacher Weise bei guten magnetischen Eigenschaften hergestellt werden kann und wobei die in neuerer Zeit auftretende Neigung zur Miniaturisierung und einer hohen Leistungsfähigkeit des Magneten erreicht werden kann und bei dem Teilchen einer Fe-B-R-Legierung in einem Harzbindemittel dispergiert sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient der erfindungsgemäße harzgebundene Magnet, der Teilchen eines aus einer Schmelze abgeschreckten, ferromagnetischen Materials der Formel Fe-B-R, worin R Nd und/oder Pr bedeutet, und ein Bindemittelharz, welches die Teilchen innerhalb des Harzes dispergiert und die Teilchen fixiert, umfaßt, wobei das Bindemittelharz ein Oligomeres mit wenigstens einer alkoholischen Hydroxylgruppe und ein Blockisocyanat mit einer aktiven Wasserstoff tragenden Verbindung umfaßt. Vorzugsweise ist der Magnet in Form eines Zylinders, Ringes oder einer Säule mit einem Außendurchmesser von nicht mehr als 25 mm und einer Dichte von nicht weniger als 5,0 g/cm³ geformt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine Mikrophotographie, welche die teilchenförmige Struktur einer Fe-B-R-Legierung zeigt, welche durch Abschrecken aus der Schmelze erhalten wurde;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Ergebnisse der Differentialthermoanalyse von unterschiedlichen Typen von magnetischen Materialien;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Einfrierbereiches (Glasübergangstemperatur) in Abhängigkeit vom Molekulargewicht eines Oligoethers für unterschiedliche Arten von Blockisocyanaten;

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Strömungsverhältnisses und der Druckfestigkeit in Abhängigkeit einer Veränderung des Molekulargewichtes eines Oligoethers;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Druckfestigkeit eines zylindrischen Körpers längs der Radialrichtung in Abhängigkeit von der Veränderung des Molekulargewichtes eines Oligoethers für unterschiedliche Blockisocyanate;

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Entmagnetisierungsfaktors in Abhängigkeit von der Veränderung des Molekulargewichtes eines Oligoethers für unterschiedliche Blockisocyanate;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der magnetischen Restflußdichte längs einer radialen Richtung in Abhängigkeit von der Veränderung des Außendurchmessers eines zylinderförmigen, harzgebundenen Magneten;

Fig. 8 eine schematische, explodierte Ansicht eines Motors vom Permanentmagnettyp, bei welchem ein erfindungsgemäßer, harzgebundener Magnet verwendet wird;

Fig. 9 eine graphische Darstellung des Außertrittfallmomentes in Abhängigkeit zu der Pulsrate eines Motors unter Verwendung eines Permanentmagnetrotors;

Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht eines Magnetfeldgenerators für die magnetische Ausrichtung von Teilchen eines ferromagnetischen Fe-B-R-Pulvers;

Fig. 11 a und 11 b jeweils Mikrophotographien eines Magnetpols, in welchem plättchenförmige Teilchen einer aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung magnetisch ausgerichtet und fixiert werden, und ein Abschnitt zwischen Magnetpolen, in denen die Teilchen der Fe-B-R- Legierung willkürlich fixiert sind;

Fig. 12 eine graphische Darstellung des Außertrittfallmomentes eines Motors vom Permanentmagnetrotortyp unter Verwendung eines harzgebundenen Magneten, in welchem die durch Abschrecken aus der Schmelze erhaltenen Fe-B-R- Teilchen magnetisch ausgerichtet und innerhalb eines Harzbindemittels fixiert sind, in Abhängigkeit von der Pulsrate; und

Fig. 13 eine graphische Darstellung des Wertes des Magnetflußes in Abhängigkeit von der Temperatur für unterschiedliche Typen von Motoren unter Verwendung von erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magneten und eines harzgebundenen Seltenerdmetall- und Kobalt-Magneten zum Vergleich.

Im folgenden wird die Erfindung näher beschrieben und Ausführungsformen hiervon erläutert.

Die Fe-B-R-Legierungen oder intermetallischen Verbindungen, in denen R = Nd und/oder Pr bedeutet, besitzen eine Zusammensetzung der folgenden Formel:

Nd_1-x(Fe_1-y,B_y)_x

worin sind: 0,5 x 0,9 und 0,05 y 0,10.

Diese Legierungen werden in einfacher Weise durch homogenes Legieren einer Mischung der jeweiligen Elemente in geeigneten Proportionen in üblicher Weise erhalten. Ausgangsmaterialien für die Legierungsbildung können ferromagnetisches Nd, ferro-B und Fe sein. In der Praxis wird die Legierung in Form von plättchenförmigen Teilchen verwendet. Zur Bildung der Teilchen wird eine geschmolzene Legierung oder eine Schmelze durch eine Düse in eine Atmosphäre eines Inertgases, wie z. B. Argon, eingeführt und zwischen Walzen herabfallen gelassen, zwischen denen die geschmolzene Legierung abgeschreckt wird, so daß ein rasch abgeschrecktes Band erhalten wird. Das abgeschreckte Band wird in geeigneter Weise gemahlen, um plättchenförmige Teilchen mit einer Dicke von etwa 10 bis 30 µm und einer größeren Länge von mehreren 10 bis mehreren 100 µm zu erhalten. Es wird angenommen, daß diese Teilchen eine solche Mikrostruktur besitzen, daß eine sehr feine ternäre Phase der Fe-B-R-Legierung sporadisch in orthorhombischen und tetragonalen Fe₃B-Phasen vorliegt und sie sind von Natur aus magnetisch isotrop. Die aus der Schmelze abgeschreckte Fe-B-R-Legierung kann entweder eine Legierung sein, welche nach einer Verfahrensweise erhalten wird, bei der das abgeschreckte Band in einem amorphen Zustand erhalten wird und anschließend auf eine höhere Temperatur als die Kristallisationstemperatur der Legierung erhitzt wird, so daß die ternäre Phase der Fe-B-R-Legierung sporadisch in Fe₃B ausgefällt wird, oder eine Legierung, welche eine endgültige Mikrostruktur nach dem Abschrecken besitzt. Im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften wird vorzugsweise Nd als R in der Fe-B-R-Legierung eingesetzt. Diese Legierung kann unvermeidbar andere Elemente wie Si, Mo, Al, Co, Zr, Pd, Y, Tb und dergl. enthalten, welche aus den für die Legierungsbildung verwendeten Ausgangsmaterialien stammen. Jedoch können diese Elemente in Mengen vorliegen, welche die charakteristischen Eigenschaften der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R- Legierung, welche auf der Mikrostruktur basiert, nicht stören.

Die Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Legierung gemäß der Erfindung können einzeln einen Oberflächenüberzug in Form einer monomolekularen oder höher molekularen Schicht besitzen, beispielsweise aus einem Kohlenstoff-funktionellen- Silan. Beispiele für solche Kohlenstoff-funktionelle-Silane umfassen: γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan und dergl.. Andere organische Verbindungen wie organische Titanatverbindungen können ebenfalls für diesen Zweck eingesetzt werden. Die Ausbildung des Oberflächenüberzuges der einzelnen Teilchen wird wegen der Verbesserung der Verträglichkeit mit einem Harzbindemittel bevorzugt.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden diese Legierungsteilchen mit einem Harzbindemittel fixiert, welches ein Oligomeres, das wenigstens eine alkoholische Hydroxylgruppe aufweist, und ein Blockisocyanat oder einen Isocyanatregenerator umfaßt.

Brauchbare Olgiomere sind Oligoether der folgenden Formel (1) und Oligoetherester der folgenden Formel (2) worin R₁ -S-, -O-, -SO-, -SO₂- oder ein aliphatischer Rest wie -CH₂, -CH₂CH₂-, -C(CH₃)₂- oder dergl. ist;
jeder Rest R₂ ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest wie -CH₃, -C₂H₅ oder dergl., bedeutet,
R₃ einen aliphatischen, aromatischen oder alicyclischen Rest darstellt, und
n und m jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 100 bedeuten.

Typische Beispiele des Restes R₃ umfassen:

Hiervon sind Oligoether mit einem Molekulargewicht von nicht weniger als 900 bevorzugt.

Die Blockisocyanatverbindungen, welche in Kombination mit dem Oligomeren verwendet werden, sind Diisocyanataddukte mit aktiven Wasserstoff tragenden Verbindungen. Beispiele der Diisocyanate umfassen aromatische Isocyanatverbindungen wie p-Phenylendiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, 2,4-Tolylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat, p,p′-Diphenylendiisocyanat, p,p′-Diphenylmethandiisocyanat, p,p′-Diphenyletherdiisocyanat p,p′-Diphenylsulfondiisocyanat, p,p′-Benzophenondiisocyanat und Mischungen hiervon. Diese Isocyanatverbindungen werden vorzugsweise mit aromatischen Imiden eingeführt. Die Einführung von aromatischen Imiden kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, das aromatische, carbocyclische Anhydride und Diisocyanate der Decarbonisierung in Lösungsmitteln wie m-Cresol, N,N′-Dimethylformamid, N,N′-Dimethylacetoamid, Methylpyrrolidon und dergl. in an sich bekannter Weise unterworfen werden.

Die aktiven Wasserstoff tragenden Verbindungen können beliebige Verbindungen sein, welche aktiven Wasserstoff aufweisen und zur Bildung von Addukten mit den Isocyanaten in der Lage sind. Beispiele für die Verbindungen umfassen verschiedene Amine, saure Sulfite, tert.-Alkohole, Lactame, Mercaptane, Enolverbindungen, Oxime, Phenole und dergl.. Spezifische und bevorzugte Beispiele umfassen: Phenol, m-Cresol, Xylenol und dergl.. Der Grund hierfür ist, daß diese Verbindungen Isocyanataddukte zu liefern vermögen, deren thermische Dissoziationstemperatur innerhalb eines relativ niedrigen Bereiches liegt.

Das Oligomere und das Isocyanataddukt können in einem willkürlichen Verhältnis miteinander vermischt werden, sie werden jedoch bevorzugt in einem stöchiometrisch äquivalenten Verhältnis hinsichtlich der alkoholischen Hydroxylgruppen des Oligomeren und der Isocyanatgruppen vermischt, d. h. OH/NCO = 1.

Das Harzbindemittel wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-%, bevorzugt von 1,5 bis 4 Gew.-%, bezogen auf den harzgebundenen Magnet, mit aus der Schmelze abgeschrecktem Fe-B-R, eingesetzt.

Darüber hinaus können andere Zusatzstoffe wie Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Antioxidantien und dergl. zu der Zusammensetzung für den harzgebundenen Magnet erforderlichenfalls zugesetzt werden.

Für die Herstellung des harzgebundenen Magnetes gemäß der Erfindung wird eine Fe-B-R-Legierung geschmolzen und durch eine Öffnung oder Düse beispielsweise zwischen Walzen fallengelassen, wo die geschmolzene Legierung abgeschreckt wird, um ein abgeschrecktes Band zu erhalten.

Dieses Band wird anschließend in Stücke mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung gebrochen, so daß diese eine Größe und Dicke wie zuvor definiert besitzen. Diese Stücke werden mit einem Harzbindemittel in einem geeigneten Mischungsverhältnis vermischt, anschließend folgt das Aushärten des Harzbindemittels bei einer geeigneten Temperatur für das verwendete Harzbindemittel mit oder ohne Ausrichtung der magnetischen Teile in einem Magnetfeld.

Der erfindungsgemäße harzgebundene Magnet ist besonders geeignet zur Verwendung bei Motoren vom Permanentmagnettyp, wobei diese zum sog. Permanentmagnetrotortyp oder zum Permanentmagnetfeldtyp gehören. Solche Motoren sind beispielsweise Pulsmotoren, Gleichstrommotoren und dergl.. Der in diesen Typen von Permanentmagnetmotoren verwendete Magnet sollte in Form eines Ringes, eines Zylinders oder einer Säule vorliegen, welche multipolar magnetisiert worden sind, und einen Außendurchmesser von nicht größer als 25 mm besitzen. Ein Außendurchmesser oberhalb von 25 mm ist nicht vorteilhaft, da die Effekte des erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magnets hinsichtlich der Eigenschaften solcher Motoren fast aufgehoben werden. Zusätzlich sollte die Dichte des harzgebundenen Magnetes so festgelegt werden, daß sie nicht weniger als 5,0 g/cm³ beträgt, und zwar aus den in den Beispielen angegebenen Gründen.

Vorzugsweise werden bei der praktischen Durchführung die aus der Schmelze abgeschreckten Teilchen der Fe-B-R-Legierung, welche in einem Harzbindemittel dispergiert sind, magnetisch ausgerichtet, danach werden sie durch das Harzbindemittel fixiert. Jede bekannte Arbeitsweise zur Ausbildung eines Magnetfeldes in einem Formhohlraum kann als Mittel für die magnetische Ausrichtung der Teilchen angewandt werden. Beispielsweise kann eine Form verwendet werden, in der die Magnetpole aufweisenden Ausrichtungsjoche in einer Stellung rings um einen Hohlraum vorgesehen sind und wobei einer Leiter in den Jochen montiert ist. Bei diesem System werden die Magnetpole durch Anlegen eines elektrischen Stromes an den Leiter in den Jochen erregt. Zur Ausbildung eines Pulsmagnetfeldes wird eine unverzögerte Gleichstromversorgung, in welcher ein Pulsstrom durch ein Nur-Thyristor-Vollwellenphasenkontrollsystem, in welches eine handelsübliche Frequenzwechselstromquelle eingebaut ist, erzeugt, oder durch eine unverzögerte Gleichstromversorgung, bei welcher ein Wechselstrom bis auf einen vorbestimmten Gleichstrom erhöht und gleichgerichtet wird, danach wird er in einer Gruppe von Kondensatoren eingespeist und über einen Thyristor entladen. Selbstverständlich ist die Einrichtung zur Ausrichtung der Teilchen nicht auf die zuvor beschriebenen Einrichtungen begrenzt, sondern es kann jede bekannte Einrichtung ebenfalls bei der Durchführung der Erfindung eingesetzt werden.

Die Ausrichtung der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R- Teilchen, welche z. B. in den Magnetpolen eines Permanentmagnetmotors verwendet werden, bedeutet, daß die Dichte der Permanentmagnete inhomogen wird. Insbesondere bekommen die Magnetpole eine höhere Dichte als ein Abschnitt zwischen den Polen. Bei einem Motor vom Permanentmagnetrotortyp wird eine relativ geringe Trägheitskraft erreicht, während die Leistungsfähigkeit des Motors beibehalten wird. Auf diese Weise ist der Motor unter Verwendung eines erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magnets besonders leistungsfähig als Permanentmagetmotor des Typs, bei dem ein Inkrementalbetrieb durchgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsversuche näher erläutert.

Beispiel 1 Magnetlegierungen:

In diesem Beispiel werden Magnetlegierungen beschrieben.

Legierungen mit einer atomaren Zusammensetzung von Fe₈₁B₆Nd₁₃, welche in einem Hochfrequenzofen in einer Ar-Atmosphäre geschmolzen waren, wurden jeweils kontinuierlich zwischen Walzen eingeführt, um ein aus der Schmelze abgeschrecktes Band zu erhalten. Das so erhaltene Band wurde in geeigneter Weise in Stückchen mit einer Dicke von etwa 10 µm und einer Länge von mehreren 10 bis mehreren 100 µm zerbrochen. Die Mikrophotographie der Stücke ist in Fig. 1 wiedergegeben. Die Ergebnisse einer qualitativen Analyse von Na-U mittels Fluoreszenzröntgenanalyse sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

Die Röntgenbeugung der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R- Legierungen zeigte, daß alle Proben zwei Typen von orthorhombischen und tetragonalen FeB₃ enthalten, daß jedoch Fe-B, Fe-Nd, B-Nd und alpha-Fe nicht vorliegen. Hieraus wird angenommen, daß die Legierungen eine solche Mikrostruktur besitzen, daß eine ternäre Fe-B-Nd-Magnetphase sporadisch in einer metastabilen Fe₃B-Phase vorliegt.

Andererseits wurde eine Seltenerdmetall-Kobalt-legierung mit der Standardzusammensetzung:

Sm(Co_0,668-Cu_0,101Fe_0,214Zr_0,017)_7,33

in Form von Teilchen mit einer Größe von 10 bis 80 µm hergestellt.

Die Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R- Legierung und der Seltenerdmetall-Kobalt-legierung besaßen jeweils spezifische Oberflächen von 0,070 m²/g bzw. 0,110 m²/g. Die jeweiligen Teilchen wurden mit einem Kohlenstoff- funktionellen-Silan in der erforderlichen Menge zur Bildung einer monomolekularen Schicht auf der Oberfläche der einzelnen Teilchen behandelt. Das für diesen Zweck verwendete Silan war gamma-Aminopropyltrimethoxysilan.

Fig. 2 zeigt die Ergebnisse einer Differentialthermoanalyse von 30 mg der jeweiligen Magnetlegierungen in Luft. In der Figur gehört die Kurve A zu der aus der Schmelze abgeschreckte Fe-B-R-Legierung, die Kurve B gehört zu der Seltenerdmetall-Kobalt-legierung, und die Kurve C gilt für die aus der Schmelze abgeschreckte Fe-B-R-Legierung, welche mit dem Silan auf ihrer Oberfläche behandelt wurde. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die gemäß der Erfindung verwendete Legierung einen besseren Oxidationswiderstand als die bekannte Seltenerdmetall-Kobalt-legierung besitzt. Die Silanbehandlung ist für die Stabilisierung der Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen wirksam.

Beispiel 2 Bindemittel:

Bindemittel für die Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung sind in diesem Beispiel beschrieben.

Oligoether der folgenden Formel (3) mit unterschiedlichen Molekulargewichten wurden als Oligomere mit alkoholischen Hydroxylgruppen in ihrem Molekül eingesetzt:

Da der zuvor beschriebene Oligoether ein Epichlorhydrinaddukt war, waren die Endgruppen jeweils Epoxygruppen.

Die in Kombination mit den Oligoethern verwendeten Isocyanataddukte waren jeweils Addukte der folgenden Formeln (4), (5) bzw. (6), d. h. ein meta-Cresoladdukt von p,p′-Diphenylmethandiisocyanat, ein meta-Cresoladdukt von Amidoimidodiisocyanat, erhalten durch Decarbonisierungsreaktion zwischen 1 mol Trimellithsäure und 2 mol p,p′-Diphenylmethandiisocyanat, und ein meta-Cresoladdukt von Imidodiisocyanat, erhalten durch Decarbonisierungsreaktion zwischen 1 mol Pyromellithanhydrid und 2 mol p,p′-Diphenylmethandiisocyanat.

Für das Aushärten der Epoxyendgruppen der Oligoether wurde p,p′-Diphenylmethandiamin als Aminverbindung verwendet.

Das Mischverhältnis der Oligoether und der Isocyanataddukte wurde so festgelegt, daß das Verhältnis der Isocyanatgruppen zu der Gesamtmenge der Epoxyendgruppen und der alkoholischen Hydroxylgruppen äquivalent war. Das Mischverhältnis des Oligoethers und des Diamins wurde so festgelegt, daß ein Äquivalentverhältnis zwischen den Epoxyendgruppen und den aktiven Wasserstoffatomen in dem Amin gegeben war.

Die jeweiligen Bindemittel wurden bei 170°C während 2 h ausgehärtet und einer Bestimmung des Einfrierbereiches (Glasübergangstemperatur) nach einer TBA-Methode unterzogen. Der Einfrierbereich der jeweiligen Bindemittel ist gegenüber dem Molekulargewicht des Oligoethers in Fig. 3 aufgetragen. In dieser Figur gilt die Kurve A für das Imidodiisocyanat, die Kurve B für das Amidoimidodiisocyanat, die Kurve C für p,p′- Diphenylmethandiisocyanat und die Kurve D für p,p′-Diphenylmethandiamin zum Vergleich.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, wird die Konzentration der Epoxyendgruppen niedrig, wenn das Molekulargewicht des Oligoethers ansteigt. Daher kann ein hoher Einfrierbereich im Fall der Aminverbindung nicht erreicht werden, jedoch wird er sichergestellt, wenn die Isocyanataddukte verwendet werden.

Beispiel 3 Formbarkeit:

Mischungen aus Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-Nd-Legierung und 3 Gew.-% an Kombinationen von Oligoethern mit unterschiedlichen Molekulargewichten und p,p′- Diphenylmethandiisocyanat wurden jeweils zu einem Grünling in Form eines Hohlzylinders mit einem Außendurchmesser von 8 mm, einem Innendurchmesser von 5,5 mm, einer Höhe von 4 mm und einer Dichte von 5,3 bis 5,5 g/cm³ verformt. Die Druckfestigkeit des Zylinders des Grünlings längs der Radialrichtung wurde nach der in der japanischen Norm JIS-Z-2507 beschriebenen Methode bestimmt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung wurde nach der in der japanischen Norm JIS-Z- 2502 beschriebenen Methode bestimmt. Die Festigkeit und die Strömungsrate wurden jeweils gegenüber dem Molekulargewicht des Oigoethers in Fig. 4 aufgetragen. In der Figur gilt die Kurve A für die Fließgeschwindigkeit und die Kurve B für die Druckfestigkeit des Zylinders. Es ist anzumerken, daß die Fließgeschwindigkeit bestimmt wird als ein Verhältnis zu einer Fließgeschwindigkeit einer Mischung unter Verwendung von mit Kohlenstoff-funktionellem-Silan behandelten, aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-Nd-Teilchen.

Die Figur zeigt, daß die Fließgeschwindigkeit der Mischung und die Druckfestigkeit des Grünlings beide von dem Molekulargewicht des Oligomeren abhängig sind. Für einen geeigneten Formvorgang der Mischung sollte das Molekulargewicht des Oligoethers vorzugsweise nicht weniger als 900 betragen.

Beispiel 4 Mechanische Festigkeit und Entmagnetisierung:

Mischungen der Teilchen aus aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-Nd-Legierung und 3 Gew.-% an Kombinationen von Oligoethern mit unterschiedlichen Molekulargewichten und p,p′- Diphenylmethandiisocyanat oder p,p′-Diphenylmethandiamin wurden jeweils zu Grünlingen in Form eines Zylinders mit einem Außendurchmesser von 8 mm, einem Innendurchmesser von 5,5 mm, einer Höhe von 4 mm und einer Dichte von 5,3 bis 5,5 g/cm³ verformt, anschließend wurde bei 170°C während 2 h zur Herstellung eines harzgebundenen Magnets ausgehärtet. Die harzgebundenen Magnete wurden jeweils der Messung der Druckfestigkeit des Zylinders und des Entmagnetisierungsfaktors unterzogen. Der Entmagnetisierungsfaktor wurde aus dem Schulter- oder Spitzenwert, 20 KA, nach Behandlung während 500 Stunden in einer Atmosphäre von 130°C und einer Magnetflußmenge (Maxwell) bei der Magnetisierung mit 10 Polen rings um die äußere Oberfläche des Magnetes erhalten. Die Druckfestigkeit in einer Atmosphäre von 130°C bzw. der Entmagnetisierungsfaktor sind in den Fig. 5 und 6 gegenüber dem Molekulargewicht des Oligoethers aufgetragen.

In den Fig. 5 und 6 gelten die Kurven A für p,p′-Diphenylmethandiisocyanat und die Kurven B für p,p′-Diphenylmethandiamin zum Vergleich.

Wenn das Molekulargewicht des Oligoethers und der Einfrierbereich des Harzbindemittels betrachtet werden, ist ersichtlich, daß die mechanische Festigkeit des harzgebundenen Magnets bei hohen Temperaturen und der Entmagnetisierungsfaktor in starkem Maße durch den Einfrierbereich beeinflußt werden.

Das Harzbindemittel des Typs, in welchem der Oligoether mittels des Isocyanatadduktes ausgehärtet wurde, ermöglicht es, hohe Einfrierbereiche unabhängig von dem Molekulargewicht des Oligoethers sicherzustellen. Höhere Einfrierbereiche können leicht durch Einführung von Imidogruppen erreicht werden. Hieraus ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße, harzgebundene Magnet zuverlässig hergestellt werden kann, wobei die Herstellung relativ einfach im Hinblick auf die gute Fließrate der Mischung und die gute Druckfestigkeit des Grünlings ist.

Beim Aushärten des Oligoethers mit den Blockisocyanaten wird die an das Isocyanataddukt addierte, aktiven Wasserstoff tragende Verbindung dissoziiert und aktiv gemacht. Diese Verbindung beeinflußt jedoch den Magnet nicht, obwohl sie in dem Bindemittel zurückbleibt, da der Magnet ein poröser Körper mit einer relativen Dichte von etwa 75 bis 80% ist. Zusätzlich ist die Dissoziation bei Zimmertemperatur von der den aktiven Wasserstoff tragenden Verbindung, welche zu dem Isocyanataddukt zugesetzt wurde, vernachlässigbar, so daß keine spezifische Sorge hinsichtlich der Lagerung der Mischung aus den Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung und des Oligoethers getragen werden muß.

Beispiel 5 Charakteristische Eigenschaften der harzgebundenen Magnete:

Die in der Tabelle angegebenen Proben 1 bis 4 wurden verwendet, um harzgebundene Magnete mit Dichten von 5,8 bis 6,0 g/ cm³ herzustellen. Diese harzgebundenen Magnete wurden der Messung der magnetischen Eigenschaften unterzogen. Zum Vergleich wurde ein harzgebundener Seltenerdmetall-Kobalt-Magnet durch Spritzformen hergestellt und längs der Axialrichtung anisotrop magnetisch gemacht. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Die Ergebnisse von Tabelle 2 zeigen, daß die magnetischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magnete nicht so beeinflußt werden, obwohl geringe Mengen an Zr, Y und ähnlichen Elementen in den aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierungen enthalten sind.

Wenn die erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magnete unter einem Kompressionsdruck von z. B. 20 kbar (20 tons/cm²) verformt werden, sind die magnetischen Eigenschaften nicht so gut wie diejenigen von spritzgeformten, harzgebundenen Seltenerdmetall-Kobalt-Magneten, welche längs der Axialrichtung magnetisch anisotrop gemacht worden sind. In diesem Sinn ist der harzgebundene Seltenerdmetall-Kobalt-Magnet als ausgezeichneter harzgebundener Magnet anzusehen. Wenn jedoch der harzgebundene Magnet mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung mit einer Dichte von etwa 5,0 g/cm³ hergestellt wird, kann der erforderliche Preßdruck in einem wesentlichen Ausmaß niedriger liegen als bei der Herstellung eines gesinterten Produktes aus metallischem Pulver. Daher kann der erfindungsgemäße, harzgebundene Magnet relativ einfach, ähnlich wie ein durch Spritzgießen geformter, harzgebundener Seltenerdmetall- Kobalt-Magnet hergestellt werden. Die magnetischen Eigenschaften längs der Radialrichtung von zylindrischen Magneten mit unterschiedlichen Außendurchmessern jedoch L/D = 1, worin L die Länge und D der Außendurchmesser ist, werden für einen harzgebundenen Magneten mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung, wobei der Magnet eine Dichte von 5,0 g/cm³ besitzt, und einem spritzgegossenen, harzgebundenen Magneten aus Seltenerdmetall-Kobalt-legierung beschrieben.

Der spritzgegossene, harzgebundene Magnet mit Seltenerdmetall- Kobalt-legierung wurde unter Verwendung einer Form hergestellt, welche einen magnetischen Kern, der koaxial mit einem zylindrischen Hohlraum versehen war, aufwies, wobei hierum Magnetjoche und nichtmagnetische Joche alternierend sowie Spulen für die Magnetisierung, wovon jede in Hälften mit den Magnetjochen unterteilt waren, an der Außenseite angeordnet waren. Beim Spritzgießen wurden die jeweiligen Magnetisierungsspulen so erregt, daß eine magnetomotorische Rückstoßkraft von 3 × 10⁴ A/m bewirkt wurde, wodurch das Seltenerdmetall-Kobalt magnetisch anisotrop längs der Radialrichtung gemacht wurde. Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Außendurchmesser des zylindrischen Magnetes und der magnetischen Restflußdichte längs der Radialrichtung. In der Figur gilt die Kurve I für den harzgebundenen Magneten mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung und die Kurve II für den harzgebundenen Magneten mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung zum Vergleich. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist der harzgebundene Magnet mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung, der magnetisch anisotrop längs der Radialrichtung gemacht wurde, in einer solchen Weise hergestellt, daß der von den Magnetisierungsspulen erzeugte Magnetfluß innerhalb des Hohlraumes mit Hilfe der Joche von der äußeren Peripherie der Form fokussiert ist. Ein wesentliches Ausmaß an magnetomotorischer Kraft wird als Magnetleckfluß verbraucht, wenn der Durchmesser des Hohlraumes gering wird. Daher bedingt ein kleinerer Außendurchmesser größere Schwierigkeiten bei der anisotropen Magnetisierung des Magneten längs der Radialrichtung, so daß die Magneteigenschaften verschlechtert werden. Insbesondere ist die Magnetrestflußdichte eines Magnetzylinders mit einem Außendurchmesser von 25 mm, der längs der Radialrichtung magnetisch anisotrop gemacht wurde, etwa das 3/4-fache eines zylindrischen Magneten, der längs der Axialrichtung magnetisch anisotrop gemacht wurde. Falls die Größe des zylindrischen Magnetes weiter abnimmt, erniedrigt sich der Magnetfluß entsprechend. Daher ist festzustellen, daß der bekannte harzgebundene Magnet mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung nicht für die Miniaturisierung und einen Permanentmagnetmotor mit leichtem Gewicht geeignet ist, während die Magneteigenschaften des harzgebundenen Magneten beibehalten werden.

Im Gegensatz dazu ist der erfindungsgemäße, harzgebundene Magnet mit aus der Schmelze abgeschreckte Fe-B-R-Legierung magnetisch isotrop und leidet nicht an dem Einfluß der Größe oder der Gestalt eines zylindrischen Magnetes hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften längs der Radialrichtung. Daher besitzt ein solcher harzgebundener Magnet breite Anwendungsmöglichkeiten bei Permanentmagnetmotoren, bei denen die Neigung zur Miniaturisierung und der Leichtgewichtsbauweise unter Beibehaltung ihrer Leistungsfähigkeit gegeben ist.

Der harzgebundene Magnet mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung mit einer Dichte von 5,0 g/cm³ besitzt ein maximales Energieprodukt von 5,2 MGOe. Dieser Wert liegt über einem maximalen Energieprodukt eines isotropen Sintermagneten mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung. Da der erfindungsgemäße Magnet kein Sinterprodukt, sondern ein harzgebundener Magnet ist, besteht keine Notwendigkeit für eine Schleifendbehandlung, wie nach einem Sintervorgang, mit hoher Ausbeute. Zusätzlich ist der harzgebundene Magnet mechanisch nicht spröde oder brüchig. Dies sichert eine hohe Dimensionsgenauigkeit und erschwert es, daß der harzgebundene Magnet partiell zerfällt, so daß die harzgebundenen Magnete sehr brauchbar bei der Herstellung von hochzuverlässigen Permanentmagnetmotoren sind.

Beispiel 6 Eigenschaften von Permanentmagnetmotoren unter Verwendung eines harzgebundenen Magnetes mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung:

Es wurde ein Motor vom Permanentmagnetrotortyp, wie er in der Fig. 8 dargestellt ist, hergestellt, wobei diese Fig. 8 eine perspektivische, explodierte Ansicht eines Motors vom Permanentmagnetrotortyp mit geringen Abmessungen ist. In der Figur ist im allgemeinen ein Motor M vom Permanentmagnetrotortyp gezeigt. Der Motor M umfaßt einen Rotor 1, der einen Magnet besitzt und einen Stator S. Der Stator S besitzt äußere Joche 2 a, 2 b und ein inneres Joch 3, das an die äußeren Joche 2 a, 2 b gebunden ist. Erregerspulen 4 a, 4 b sind jeweils zwischen den jeweiligen äußeren und inneren Jochen angeordnet. Dieser Motortyp ist ein sog. Pulsmotor vom PM-Typ, in welchem der Rotor nur um einen Stufenwinkel bei Einwirkung einer magnetomotorischen Kraft von den Erregerspulen verschoben wird, was einem Strompuls entspricht.

In diesem Beispiel war der Rotor 1 aus einem aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Magneten in Form eines Zylinders mit einem Außendurchmesser von 8 mm und einer Dichte von 5,0 g/ cm³ hergestellt. Der Magnet war gleichförmig dekapolar längs seiner äußeren Oberfläche magnetisiert. Zum Vergleich wurde ein harzgebundener Magnet mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung, der magnetisch anisotrop längs der Radialrichtung gemacht worden war, anstelle des erfindungsgemäßen, harzgebundenen Magneten eingesetzt.

Diese Motoren wurden jeweils der Messung des Außertrittfallmomentes in Beziehung zur Pulsrate unterzogen. In der Fig. 9 gilt die Linie I für den Permanentmagnetmotor unter Verwendung des harzgebundenen Magnetrotors mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung und die Linie II für den Motor unter Verwendung des harzgebundenen Magnetrotors mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung. Andere charakteristische Eigenschaften wurden ebenfalls gemessen, wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt sind:

Tabelle 3

Aus der Fig. 9 und den Ergebnissen der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße, zylindrische, harzgebundene Magnet einen besseren Permanentmagnetmotor als der bekannte harzgebundene Magnet aus Seltenerdmetall-Kobalt-legierung, der magnetisch anisotrop längs der Radialrichtung gemacht wurde, ergibt. Die besseren Eigenschaften werden so lange sichergestellt, wie der zylindrische Magnet gemäß der Erfindung einen Außendurchmesser von nicht größer als 25 mm und eine Dichte von nicht weniger als 5,0 g/cm³ besitzt und aus in einem Harzbindemittel dispergierten Teilchen aus aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung hergestellt wurde.

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurden Teilchen aus aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung, die in einem Harzbindemittel dispergiert waren, magnetisch ausgerichtet und anschließend fixiert, wobei ein harzgebundener Magnet aus Fe-B-R-Legierung erhalten wurde. Die Eigenschaften eines Permanentmagnetmotors unter Verwendung dieses Magneten werden im folgenden beschrieben.

Als Mittel zur Erzeugung eine Magnetfeldes zur Ausrichtung der abgeschreckten Fe-B-R-Legierungsteilchen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 erläutert. Die Fig. 10 zeigt einen Magnetfeldgenerator G mit einem Formhohlraum 11, um welchen ein Ausrichtungsjoch 13 mit einer Vielzahl von Magnetpolen 12 und ein Leiter 14 in dem Joch 13 angeordnet sind. Der Leiter 14 ist mit einer unverzögerten Gleichstromversorgung 15 verbunden, in welcher eine Wechselspannung zu einer Gleichspannung umgewandelt wird und nach Zwischenverstärkung und Gleichrichtung zu einer Gruppe von Kondensatoren geleitet wird, woran sich eine Entladung durch einen Thyristor anschließt.

Eine Mischung 16 aus ferromagnetischem Pulver und einem Harzbindemittel wird in den Hohlraum eingefüllt und mittels der Stempel 17, 18 zusammengepreßt.

Eine Mischung aus 97 Gew.-% Teilchen aus aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung und als Rest ein Harzbindemittel wurde in den Hohlraum 11 eingefüllt, der einen Außendurchmesser von 8 mm, einen Innendurchmesser von 5,5 mm und eine Höhe von 4,1 mm besaß. Die Stempel 17, 18 wurden senkrecht in einem solchen Maß bewegt, wie dies der scheinbaren Dichte der Mischung entspricht. Danach wurde ein Pulsstrom mit einem Spitzenwert von 20 KA und einer Pulsbreite von 400 msec durch den Leiter 14 durchgeschickt, wodurch ein Pulsmagnetfeld in dem Hohlraum erzeugt wurde. Als Ergebnis waren die Fe-B-R- Teilchen in dem Hohlraum partiell durch die Wirkung des Pulsmagnetfeldes ausgerichtet. Danach wurde die Mischung mit den sich gegenüberliegenden Stempeln 17, 18 komprimiert, um einen harzgebundenen Magneten mit einer Dichte von 5,0 g/cm³ zu erhalten. Das Harzbindemittel wurde dann zur Fixierung der Teilchen ausgehärtet.

Die Fig. 11a und 11b sind jeweils Mikrophotographien eines Elektronenabtastmikroskops, welche die teilchenförmige Struktur eines Abschnittes eines Magnetpoles und eines Abschnittes zwischen den Magnetpolen des Magneten mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung zeigen. Die Fig.11a zeigt insbesondere einen Magnetpolabschnitt, wo die abgeschreckten Teilchen der Fe-B-R-Legierung durch das Harzbindemittel nach der magnetischen Ausrichtung fixiert sind, und die Fig. 11b zeigt einen Abschnitt zwischen den Magnetpolen, wo die Teilchen der abgeschreckten Fe-B-R-Legierung statistisch fixiert sind. Die Mikrophotographien zeigen, daß der Magnetpolabschnitt, wo die Teilchen magnetisch ausgerichtet sind, eine höhere Konzentration an Legierungsteilchen als der Abschnitt zwischen den Magnetpolen besitzt.

Die Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen dem Außertrittfallmoment und der Pulsrate eines Motors vom Permanentmagnetrotortyp unter Verwendung des harzgebundenen Magneten mit der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung, in welchem die Teilchen der Fe-B-R-Legierung magnetisch ausgerichtet sind. In der Figur gilt die Kurve I für den Motor unter Verwendung des Magneten, bei welchem die Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung nicht ausgerichtet sind, und die Kurve II gilt für den ausgerichteten Magneten. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Leistungsfähigkeit des Motors als Folge der höheren Dichte in den Magnetpolabschnitten in jedem Fall, wo die Teilchen der aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierung magnetisch ausgerichtet und innerhalb eines Bindemittels fixiert sind, verbessert ist, obwohl der Magnet makroskopisch die gleiche Dichte wie ein harzgebundener Magnet aus abgeschreckten Fe-B-R-Legierungsteilchen, welche nicht magnetisch ausgerichtet sind, besitzt.

Beispiel 8

Es wurden Motore vom Permanentmagnetrotortyp, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, unter Verwendung von harzgebundenen Magneten mit aus der Schmelze abgeschreckten Fe-B-R-Legierungen mit den Zusammensetzungen 1 bis 4 von Tabelle 1 und ebenfalls unter Verwendung eines spritzgegossenen, harzgebundenen Magneten mit Seltenerdmetall-Kobalt-legierung zum Vergleich hergestellt. Diese Motoren wurden der Messung des Wertes des Magnetflusses als Funktion der Temperatur unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 13 dargestellt, wobei die Kurve I für die Zusammensetzungen 1 bis 3 gilt, die Kurve II für die Seltenerdmetall- Kobalt-Legierung gilt und die Kurve III für die Zusammensetzung 4 gilt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Permanentmagnetmotoren unter Verwendung der harzgebundenen Magnete mit aus der Schmelze abgeschreckter Fe-B-R-Legierung gute Eigenschaften des Magnetflusses über einen breiten Temperaturbereich zeigen. Die Zugabe von Pd zu der Fe-B-R-Legierung ist bevorzugt, dies ergibt sich aus einem Vergleich mit der Zusammensetzung 4, bei welcher kein Pd verwendet wurde.

Claims

1. Harzgebundener Magnet, dadurch gekennzeichnet, daß er Teilchen eines aus der Schmelze abgeschreckten ferromagnetischen Materials der Formel Fe-B-R, worin R Nd und/ oder Pr bedeutet, und ein Bindemittelharz, welches die Teilchen innerhalb des Harzes dispergiert und die Teilchen fixiert, umfaßt, wobei das Bindemittelharz ein Oligomeres, welches wenigstens eine alkoholische Hydroxylgruppe aufweist, und ein Addukt eines Isocyanates mit einer aktiven Wasserstoff tragenden Verbindung umfaßt.

2. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material folgende allgemeine Formel besitzt: Nd_1-x(Fe_1-y′B_y)_x,worin sind: 0,5 x 0,9 und 0,05 y 0,10.

3. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R = Nd ist.

4. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material in Form von Teilchen mit einer Dicke von etwa 10 bis 30 µm und einer Länge von mehreren zehn bis mehreren hundert µm vorliegt.

5. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilchen des ferromagnetischen Materials eine Schicht aus einem Kohlenstoff-funktionellen- Silan auf ihrer Oberfläche tragen.

6. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoff-funktionelle-Silan gamma- Glycidoxypropyltriethoxy-silan, gamma-Aminopropyltrimethoxy- silan, N-beta-(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxy-silan oder gamma-Mercaptopropyltrimethoxy-silan ist.

7. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomere ein Oligoether der folgenden Formel (1) oder ein Oligoetherester der folgenden Formel (2) ist: worin R₁ -S-, -O-, -SO-, -SO₂- oder ein aliphatischer Rest ist, jeder Rest R₂ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, R₃ einen der folgenden Reste darstellt und n und m jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 100 sind.

8. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomere ein Oligoether mit einem Molekulargewicht von nicht weniger als 900 ist.

9. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isocyanataddukt aus einem aromatischen Isocyanat und einer aktiven Wasserstoff tragenden Verbindung besteht.

10. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Isocyanat einen aromatischen Imidorest aufweist.

11. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomere und das Isocyanataddukt in ausreichenden Mengen eingesetzt werden, um ein stöchiometrisch äquivalentes Verhältnis zwischen den alkoholischen Hydroxylgruppen in dem Oligomeren und den Isocyanatgruppen einzustellen.

12. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzbindemittel in einer Menge nicht größer als 6 Gew.-% des harzgebundenen Magnetes eingesetzt worden ist.

13. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen nach der magnetischen Ausrichtung der Teilchen fixiert worden sind.

14. Harzgebundener Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet in Form eines Zylinders, eines Ringes oder einer Säule mit einem Außendurchmesser von nicht größer als 25 mm und einer Dichte von nicht weniger als 5,0 g/cm³ vorliegt.