純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法

純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法。所述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分表達式為：(RE)y-Mz-Fe100-y-zB0.95-1.05，其中28≤y≤32，3.0≤z≤4.0，RE由下列稀土元素組成：鐠釹、鏑和鋱，其中鐠釹的含量為25～25.5，鏑的含量為2.0～5.0，鋱的含量為1.0～1.5，鐠釹、鏑和鋱含量之和范圍為y的范圍，即28～32，M由下列幾種元素組成：Co、Al、Ga、Cu和Zr，其中Co的含量至少為2.0，其余四種元素含量之和為1.0～2.0，五種元素含量之和范圍為Z的范圍，即2.0～5.0。本發明通過對純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分進行設計及生產工藝進行改進，使產品的材料成本降低，綜合性能提高，在性價比方面全面提升，提高了磁性能、抗退磁性。
【專利說明】純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 隨著全球能源日趨緊張，汽車尾氣污染日趨嚴重，環保節能的產品將成為新的寵 兒，混合動力汽車因具有能耗低、排放有害氣體少而必將大力提倡使用，需求逐漸增加。而 制造驅動電機的耐高溫、抗退磁釹鐵硼磁鋼在混合動力汽車中的應用也日趨增大，具有巨 大的發展空間。
[0003] 目前汽車對驅動電機有著特殊的要求，電動汽車驅動電機需要有4-5倍的過載以 滿足短時加速或爬坡的要求，而工業電機只要求有2倍的過載；電動汽車的最高轉速要求 達到在公路上巡航時基本速度的4-5倍，而工業電機只需要達到恒功率是基本速度的2倍 即可；電動汽車驅動電機需要根據車型和駕駛員的駕駛習慣設計，而工業電機只需根據典 型的工作模式設計；電動汽車驅動電機要求有高度功率密度(一般要求達到1KG/KW以內） 和好的效率圖(在較寬的轉速范圍和轉矩范圍內都有較高的效率)，從而能夠降低車重，延 長續駛里程；而工業電機通常對功率密度、效率和成本進行綜合考慮，在額定工作點附近對 效率進行優化；電動汽車驅動電機要求工作可控性高、穩定精度高、動態性能好；而工業電 機只有某一種特定的性能要求；電動汽車驅動電機被裝在機動車上，空間小，工作在高溫、 壞天氣、及頻繁振動等等惡劣環境下，而工業電機通常在某一固定位置工作。
[0004] 相比傳統工業電機，電動汽車驅動電機的設計要求和參數更高,而電機的核心性 能是根據電機內的磁體來決定的，這就對電機磁鋼的性能要求相當高，需要磁鋼具有高性 能、高矯頑力和耐高溫、抗退磁等特性，需要將磁鋼的綜合性能達到極限，本發明旨在設計 一種純電動汽車驅動電機專用磁鋼及其制備方法。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種純電動汽車驅動電機專用磁 鋼。
[0006] 本發明的另一個目的是提供一種純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法。
[0007] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是： 純電動汽車驅動電機專用磁鋼，所述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分表達式為： (REh-MfFeLpA.m，其中28彡y彡32,3.0彡z彡4.0，RE由下列稀土元素組成：鐠 釹、鏑和鋱，其中鐠釹的含量為25~25. 5,鏑的含量為2. (Γ5. 0,鋱的含量為I. (Tl. 5，鐠釹、 鏑和鋱含量之和范圍為y的范圍，即28~32，M由下列幾種元素組成：&)31、6 &、(：11和21·， 其中Co的含量至少為2. 0,其余四種元素含量之和為I. (Γ2. 0,五種元素含量之和范圍為Z 的范圍，即2. (Γ5. 0。
[0008] 要實現純電動汽車驅動電機專用磁鋼耐高溫、高性能、高矯頑力和抗退磁，磁鋼的 各元素組成非常關鍵，尤其是鏑、鋱和Co元素的含量，本發明的純電動汽車驅動電機專用 磁鋼通過對其成分合理設計，調整各微量元素的含量，其中鏑的含量為2. (Γ5. 0,鋱的含量 為I. (Tl. 5, Co的含量至少為2.0,配以本發明的生產工藝，獲得的磁鋼產品性價比方面全 面提升，尤其是耐高溫和抗退磁性能顯著提高。另外本申請的發明人研究發現當鏑和鋱的 含量不在本發明的范圍內，以及Co的含量少于2. 0,通過本發明的生產工藝制得的磁鋼性 能達不到本發明的純電動汽車驅動電機專用磁鋼的性能。
[0009] -種純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法，所述方法按如下步驟進行： (1) 利用真空感應速凝爐，將準備好的所有原料在氬氣保護下，在1500-1550°C溫度下 熔化，熔化后在148(Tl520°C精煉3(T35min，然后冷卻澆鑄成0. 3-0. 6 μ m厚的鑄片； (2) 步驟（1)的鑄片經過氫破碎，獲得粒徑小于40目的粗磁粉； (3) 將步驟（2)得到的粗磁粉與抗氧化劑混合均勻，然后進一步經過氣流磨破碎成 2. 5-2. 8 μ m的細磁粉，抗氧化劑的用量為粗磁粉質量的1. 05% ; (4) 將步驟（3)得到的細磁粉與抗氧化劑混合均勻，抗氧化劑的用量為細磁粉質量的 1. 25%，采用氮氣保護密封箱壓機成型，真空封裝坯料，經過冷等靜壓，然后在氮氣保護密封 箱中拆袋，裝盒； (5) 裝盒完畢后進真空燒結爐中于真空度0. Ipa下脫蠟處理，脫蠟完畢后于105(TC? 1090 °C燒結處理4-5h，再分別于890°C -920 °C和470°C -510°C時效處理2h和3-4. 5h，最 終獲得純電動汽車驅動電機專用磁鋼。
[0010] 所述步驟（3)和步驟（4)中的抗氧化劑由山梨醇、聚環氧乙烷烷基醚和石油醚充 分攪拌混合均勻組成，山梨醇和聚環氧乙烷烷基醚二者的質量百分比含量< 10%。
[0011] 步驟（3)氣流磨碎中系統中含氧量控制在60_80ppm。
[0012] 本發明的有益效果是： 1. 通過對純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分進行設計及生產工藝進行改進，使產品 的材料成本降低，綜合性能提高，在性價比方面全面提升，提高了磁性能、抗退磁性； 2. 采用快凝鑄片、氫破碎工藝路線，同時采取強力氣流磨粉，控制磁粉粒度分布范圍， 實現平均粒度在2. 5~3. 0微米之間，采用分段燒結及時效處理，降低最高燒結溫度，實現細 化晶粒、改善微結構的目標； 3. 實行過程抗氧化防護體系，采用自主研發的抗氧化劑，在制粉和壓制成型時全過程 保護磁粉，避免氧化發生，消除因氧化造成的磁性能下降和耐溫特性降低； 4. 改進細粉粒度分布，改善磁體結構，提高磁體的穩定性和磁性能均勻性。

【具體實施方式】
[0013] 下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。
[0014] 鐠釹：購自包鋼稀土新材料有限公司；硼鐵：購自遼陽國際硼合金有限公司，純 鐵，選用武鋼純鐵，其它原料采用市購常規原料。
[0015] 氣流磨：吉林新大科機電技術有限責任公司，型號QLMR-300,噴嘴壓力設置為 0· 58-0. 62Mpa，分選輪轉速設置在 3300-3700r/min。
[0016] 實施例1 : 純電動汽車驅動電機專用磁鋼，所述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分表達式為： (RE)28-M3^-Fe79Ba95, RE由下列稀土元素組成：鐠釹、鏑和鋱，其中鐠釹的含量為25,鏑的含 量為2.0,鋱的含量為1.0, M由下列幾種元素組成：Co、Al、Ga、Cu和Zr，其中Co的含量為 2. 0, Al的含量為0. 1，Ga的含量為0. 1、Cu的含量為0. 4和Zr的含量為0. 4。
[0017] 上述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法按如下步驟進行： (1) 利用真空感應速凝爐，將準備好的所有原料在氬氣保護下，在1500-1520°c溫度下 熔化，熔化后在148(Tl500°C精煉3(T35min，然后冷卻澆鑄成0. 3-0. 4 μ m厚的鑄片； (2) 步驟（1)的鑄片經過氫破碎，獲得粒徑小于40目的粗磁粉； (3) 將步驟（2)得到的粗磁粉與抗氧化劑混合均勻，然后進一步經過氣流磨破碎成 2. 5-2. 8μπι的細磁粉，抗氧化劑的用量為粗磁粉質量的1. 05%，氣流磨碎中系統中含氧量 控制在60_80ppm ; (4) 將步驟（3)得到的細磁粉與抗氧化劑混合均勻，抗氧化劑的用量為細磁粉質量的 1. 25%，采用氮氣保護密封箱壓機成型，真空封裝坯料，經過冷等靜壓，然后在氮氣保護密封 箱中拆袋，裝盒； (5) 裝盒完畢后進真空燒結爐中于真空度0. Ipa下脫蠟處理，脫蠟完畢后于105(TC? 1070 °C燒結處理5h，再分別于890°C -900 °C和470°C _490°C時效處理2h和4. 5h，最終獲 得純電動汽車驅動電機專用磁鋼。
[0018] 所述步驟（3)和步驟（4)中的抗氧化劑由山梨醇3% (質量百分數)、聚環氧乙烷烷 基醚6%和石油醚91%充分攪拌混合均勻組成。
[0019] 實施例2: 純電動汽車驅動電機專用磁鋼，所述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的成分表達式為： (RE)32-M5^-Fe63Bu5, RE由下列稀土元素組成：鐠釹、鏑和鋱，其中鐠釹的含量為25. 5,鏑的 含量為5. 0,鋱的含量為1. 5, M由下列幾種元素組成：Co、Al、Ga、Cu和Zr，其中Co的含量 為3. 0, Al的含量為0. 5, Ga的含量為0. 5、Cu的含量為0. 5和Zr的含量為0. 5。
[0020] 上述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法按如下步驟進行： (1) 利用真空感應速凝爐，將準備好的所有原料在氬氣保護下，在1520-1550°c溫度下 熔化，熔化后在150(Tl520°C精煉3(T35min，然后冷卻澆鑄成0. 4-0. 5 μ m厚的鑄片； (2) 步驟（1)的鑄片經過氫破碎，獲得粒徑小于40目的粗磁粉； (3) 將步驟（2)得到的粗磁粉與抗氧化劑混合均勻，然后進一步經過氣流磨破碎成 2. 6-2. 8μπι的細磁粉，抗氧化劑的用量為粗磁粉質量的1. 05%，氣流磨碎中系統中含氧量 控制在60_80ppm ; (4) 將步驟（3)得到的細磁粉與抗氧化劑混合均勻，抗氧化劑的用量為細磁粉質量的 1. 25%，采用氮氣保護密封箱壓機成型，真空封裝坯料，經過冷等靜壓，然后在氮氣保護密封 箱中拆袋，裝盒； (5) 裝盒完畢后進真空燒結爐中于真空度0. Ipa下脫蠟處理，脫蠟完畢后于107(TC? 1090 °C燒結處理4h，再分別于910°C -920 °C和500°C -510°C時效處理2h和3h，最終獲得 純電動汽車驅動電機專用磁鋼。
[0021] 所述步驟（3)和步驟（4)中的抗氧化劑由山梨醇4% (質量百分數)、聚環氧乙烷烷 基醚6%和石油醚90%充分攪拌混合均勻組成。
[0022] 對比例： 對比例磁鋼的成分表達式同實施例2,不同點是鐠釹、鏑、鋱和Co元素的含量不同于本 發明所設計的保護范圍。
[0023] 對比例磁鋼，成分表達式為：（RE)32-M5^-Fe 63Bu5, RE由下列稀土元素組成：鐠釹、 鏑和試，其中鐠釹的含量為22,鏑的含量為8,試的含量為2,M由下列幾種元素組成：Co、Al、 Ga、Cu和Zr，其中Co的含量為1. 5, Al的含量為0. 5, Ga的含量為1. 0、Cu的含量為I. 0 和Zr的含量為1.0。
[0024] 上述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法按如下步驟進行： (1) 利用真空感應速凝爐，將準備好的所有原料在氬氣保護下，在1520-1550°c溫度下 熔化，熔化后在150(Tl520°C精煉3(T35min，然后冷卻澆鑄成0. 4-0. 5 μ m厚的鑄片； (2) 步驟（1)的鑄片經過氫破碎，獲得粒徑小于40目的粗磁粉； (3) 將步驟（2)得到的粗磁粉與抗氧化劑混合均勻，然后進一步經過氣流磨破碎成 2. 6-2. 8μπι的細磁粉，抗氧化劑的用量為粗磁粉質量的1. 05%，氣流磨碎中系統中含氧量 控制在60_80ppm ; (4) 將步驟（3)得到的細磁粉與抗氧化劑混合均勻，抗氧化劑的用量為細磁粉質量的 1. 25%，采用氮氣保護密封箱壓機成型，真空封裝坯料，經過冷等靜壓，然后在氮氣保護密封 箱中拆袋，裝盒； (5) 裝盒完畢后進真空燒結爐中于真空度0. Ipa下脫蠟處理，脫蠟完畢后于107(TC? 1090 °C燒結處理4h，再分別于910°C -920 °C和500°C -510°C時效處理2h和3h，最終獲得 純電動汽車驅動電機專用磁鋼。
[0025] 所述步驟（3)和步驟（4)中的抗氧化劑由山梨醇4% (質量百分數)、聚環氧乙烷烷 基醚6%和石油醚90%充分攪拌混合均勻組成。
[0026] 實施例1和2制得的純電動汽車驅動電機專用磁鋼、對比例制得的磁鋼以及市購 的日本NEOMAX (牌號NMX-S34GH)、TDK (35NX)

【權利要求】
1. 純電動汽車驅動電機專用磁鋼，其特征在于：所述純電動汽車驅動電機專用磁鋼的 成分表達式為"REh-MfFeLy-A.m，其中28彡y彡32,3.0彡z彡4.0，RE由下列 稀土元素組成：鐠釹、鏑和鋱，其中鐠釹的含量為25~25. 5,鏑的含量為2. (T5. 0,鋱的含量 為1.0~1.5，11由下列幾種元素組成：(：〇、41、6&、(：11和21'，其中（：〇的含量至少為2.0。
2. -種權利要求1所述的純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法，其特征在于：所 述方法按如下步驟進行： (1) 利用真空感應速凝爐，將準備好的所有原料在氬氣保護下，在1500-1550°C溫度下 熔化，熔化后在148(Tl520°C精煉3(T35min，然后冷卻澆鑄成0. 3-0. 5 y m厚的鑄片； (2) 步驟（1)的鑄片經過氫破碎，獲得粒徑小于40目的粗磁粉； (3) 將步驟（2)得到的粗磁粉與抗氧化劑混合均勻，然后進一步經過氣流磨破碎成 2. 5-2. 8 y m的細磁粉，抗氧化劑的用量為粗磁粉質量的1. 05% ; (4) 將步驟（3)得到的細磁粉與抗氧化劑混合均勻，抗氧化劑的用量為細磁粉質量的 1. 25%，采用氮氣保護密封箱壓機成型，真空封裝坯料，經過冷等靜壓，然后在氮氣保護密封 箱中拆袋，裝盒； (5) 裝盒完畢后進真空燒結爐中于真空度0. lpa下脫蠟處理，脫蠟完畢后于105(TC? 1090 °C燒結處理4-5h，再分別于890°C -920 °C和470°C -510°C時效處理2h和3-4. 5h，最 終獲得純電動汽車驅動電機專用磁鋼；所述步驟（3)和步驟（4)中的抗氧化劑由山梨醇、聚 環氧乙烷烷基醚和石油醚充分攪拌混合均勻組成，山梨醇和聚環氧乙烷烷基醚二者的質量 百分比含量< 10%。
3. 根據權利要求1所述的純電動汽車驅動電機專用磁鋼的制備方法，其特征在于：步 驟（3)氣流磨碎中系統中含氧量控制在60-80ppm。
【文檔編號】C22C38/16GK104393691SQ201410595567
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】鮑金勝, 鮑恩霞, 閆向領 申請人:浙江鑫盛永磁科技有限公司