10MPa至100MPa。在另一實(shí)施例中，用來(lái)形成生坯20的壓力可以是250MPa至750MPa。在至少一個(gè)實(shí)施例中，生坯20可以被壓制成40%至80%的密度(例如，理論密度的百分比)。在另一實(shí)施例中，生坯20可以被壓制成50%至70%的密度。在壓制步驟過(guò)程中，可以向?qū)訝罱M件施加磁場(chǎng)22，以賦予得到的磁體10期望的磁取向和磁性質(zhì)?？梢愿鶕?jù)用途來(lái)設(shè)計(jì)磁場(chǎng)方向。例如，在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)方向可以與層的方向平行或垂直。在其他實(shí)施例中，場(chǎng)方向可以與層的方向既不平行也不垂直(例如，傾斜)。還可以施加輻射場(chǎng)，該輻射場(chǎng)被構(gòu)造為使得最終的磁體具有輻射狀的易軸(easy-axes，例如，易軸大體上沿徑向從中心向外延伸)。在一些實(shí)施例中，施加的外部場(chǎng)可以是0.2T至2.5T，以有助于磁性粉末12在壓制過(guò)程中的取向。然而，可以使用任何合適的施加的外部場(chǎng)。
[0026]在壓制層狀組件之后，將其燒結(jié)以形成固體的、單一的磁體10?？梢詫⒐腆w的、單一的磁體10描述為“連續(xù)燒結(jié)的”，其中每個(gè)層被燒結(jié)到相鄰的層，而不是在燒結(jié)之后使用例如粘著劑、機(jī)械緊固件或其他已知的方法結(jié)合。如圖1B所示，在燒結(jié)工藝的中間階段期間，含HRE的材料14(在圖1A至圖1C中示出為粉末)在壓制的磁性粉末12之間初始地形成層18。隨著燒結(jié)工藝的進(jìn)行，可以是富稀土(例如，富Nd)的晶界熔化并使得含HRE的材料14向晶界中的擴(kuò)散增強(qiáng)。除晶界之外，HRE元素還擴(kuò)散到晶粒的外殼中，使磁體10的各向異性場(chǎng)和抗退磁能力增強(qiáng)。因此，該工藝可以將燒結(jié)和擴(kuò)散結(jié)合在單一步驟中，而不是將燒結(jié)步驟和擴(kuò)散步驟分開(kāi)。將燒結(jié)和擴(kuò)散結(jié)合成單一步驟可以允許更好地控制HRE擴(kuò)散并提供減少的總處理時(shí)間、能量、成本和材料。
[0027]參照?qǐng)D1C，在燒結(jié)之后，磁體10可以具有含HRE的材料14的濃度分布(concentrat1n profile,或濃度概貌)或梯度24。該分布24可以根據(jù)HRE層18的數(shù)量、厚度、HRE成分的濃度、HRE層18的間距和/或燒結(jié)工藝的時(shí)間和溫度以及其他處理參數(shù)而變化。在至少一個(gè)實(shí)施例中，HRE材料14的濃度分布24具有在磁體10的主體內(nèi)(例如，不在磁體的相對(duì)表面處)的HRE濃度的至少一個(gè)局部最大值26。局部最大值26可以位于濃度分布中的HRE濃度的局部最小值28之間。在另一實(shí)施例中，在磁體10的主體內(nèi)存在HRE濃度的多個(gè)局部最大值26。如在這里使用的，“局部最大值”(或相對(duì)最大值)指在局部區(qū)域內(nèi)的濃度水平的峰值或最大值。在局部最大值26處，HRE濃度比位于局部最大值26兩側(cè)中的任意一側(cè)的HRE濃度高。給出的局部最大值26還可以是整體上或總體上的最大值(例如，最高HRE濃度可以出現(xiàn)在主體內(nèi))。具有HRE濃度分布24 (該分布在主體內(nèi)具有局部最大值26)的燒結(jié)磁體是相對(duì)于GBDP磁體的另一顯著區(qū)別特征，其中在GBDP磁體中，擴(kuò)散將導(dǎo)致梯度朝向磁體的中心連續(xù)地降低，這將產(chǎn)生局部最小值。
[0028]在另一實(shí)施例中，磁體可以具有HRE元素的濃度分布24，該濃度分布24是周期性的，具有交替的相對(duì)最大值30和最小值32。如在這里使用的，“周期性的”可以包括相同或規(guī)則的間隔，但不要求必須如此。參照?qǐng)D1C，在燒結(jié)之前HRE層18起初所處的區(qū)域中，存在相對(duì)最大值30，在起初是磁性粉末12的區(qū)域中存在相對(duì)最小值32。大體上，含HRE的材料14的每個(gè)層18將導(dǎo)致局部最大值30。在一個(gè)實(shí)施例中，HRE元素的濃度分布24基本上呈正弦曲線的形狀。這可以在層18基本上均勻地隔開(kāi)并且具有相似或相同的厚度時(shí)出現(xiàn)。
[0029]在至少一個(gè)實(shí)施例中，燒結(jié)溫度可以在800°C至1150°C的范圍內(nèi)。燒結(jié)時(shí)間可以取決于燒結(jié)溫度，但可以例如從I小時(shí)至24小時(shí)變化。通常，較高的燒結(jié)溫度將需要較少的燒結(jié)時(shí)間，而較低的溫度將需要較長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間。然而，可以按照獲得充分燒結(jié)的磁體10的需要來(lái)調(diào)整燒結(jié)的溫度和時(shí)間。一旦完成燒結(jié)，就形成了 HRE元素基本上在磁體10的整個(gè)厚度上擴(kuò)散的永磁體10。結(jié)果，遵循該擴(kuò)散工藝可以顯著增強(qiáng)磁體的矯頑力。與傳統(tǒng)的GBDP工藝相比，描述的實(shí)施例僅需要單步的(一步)熱處理。
[0030]由于在層狀組件內(nèi)的含HRE的材料14的多個(gè)層18，因此與上面描述的GBDP (其中，將HRE材料14施用到已燒結(jié)的磁體的兩個(gè)表面)相比，顯著地減小了 HRE材料14的層18之間的擴(kuò)散距離。結(jié)果，與GBDP相比，磁體的矯頑力在磁體10的整個(gè)厚度上更加一致。在圖2中示意性地示出了與GBDP相比，利用層狀組件形成的厚度相同的磁體在矯頑力方面的差異。雖然層狀組件磁體10的矯頑力曲線(coercivity profile，或矯頑力分布)34在與HRE材料層18的局部最大值26對(duì)應(yīng)的深度處仍然具有峰36，但是由于HRE材料14的減小的擴(kuò)散距離，并且因?yàn)镠RE材料14在燒結(jié)過(guò)程中存在而不是作為層被施用在已燒結(jié)的磁體上，所以谷38(對(duì)應(yīng)于局部最小值28)比GBDP磁體曲線39中的谷淺了許多。
[0031]可以通過(guò)HRE層18的厚度或HRE濃度來(lái)控制矯頑力曲線34。在一個(gè)實(shí)施例中，夕卜部的HRE層18可以比內(nèi)部的HRE層厚，或者其HRE含量比內(nèi)部的HRE層的HRE含量高。這樣可以制造在外部/角部區(qū)域中矯頑力/抗退磁能力更大的最終的燒結(jié)磁體，這一點(diǎn)對(duì)于在磁體表面/角部中要求更高的矯頑力的永磁體電動(dòng)機(jī)而言可以是有益的。
[0032]具有磁性粉末12和含HRE的材料14的層狀組件的磁體10可以具有任何基本上合理的厚度。GBDP由于從表面的擴(kuò)散的限制而具有6mm的有效最大厚度，與GBDP不同，該層狀組件磁體可以具有超過(guò)6mm的厚度，同時(shí)仍然具有遍布各處的高矯頑力。在一個(gè)實(shí)施例中，該層狀組件磁體具有至少1mm的厚度。在另一實(shí)施例中，該層狀組件磁體具有至少15mm的厚度。在另一實(shí)施例中，該層狀組件磁體具有至少20mm的厚度。在另一實(shí)施例中，該層狀組件磁體具有至少25_的厚度。因此，該層狀組件磁體可以足夠大，以替代多個(gè)磁體的組件或者用于GBDP磁體不能滿足的應(yīng)用。
[0033]除了可制作更厚的磁體并獲得更均勻的矯頑力分布的優(yōu)勢(shì)之外，所公開(kāi)的方法還具有對(duì)于不同的應(yīng)用允許調(diào)整的磁性分布(例如，矯頑力)的附加益處。例如，圖2中示出的矯頑力(H。)曲線34通過(guò)含HRE的層18的數(shù)量和每個(gè)磁體子層16、18的厚度是可調(diào)整的。可以通過(guò)含HRE的層18的數(shù)量來(lái)調(diào)整H。曲線34的周期調(diào)制，同時(shí)每個(gè)磁體10的厚度可以確定最小矯頑力的值。
[0034]磁體10中的含HRE的材料14的層18的數(shù)量及其厚度可以根據(jù)磁體10的總體厚度和矯頑力的期望水平以及其他因素而變化。在至少一個(gè)實(shí)施例中，層狀組件在燒結(jié)之前具有含HRE的材料14的至少3個(gè)層18。然而，層的數(shù)量可以根據(jù)磁體的厚度、HRE層18的厚度和磁體10的期望磁性而變化。例如,磁體10在燒結(jié)之前可以包括含HRE的材料14的至少4、5、6、10或更多個(gè)層18。在一個(gè)實(shí)施例中，層狀組件的外層均為含HRE的材料14。然而，所有含HRE的層18可以在層狀組件的主體內(nèi)?？梢杂脤訑?shù)與厚度的毫米數(shù)的比率來(lái)限定含HRE的材料14的層18的數(shù)量。例如，如果磁體的厚度為6mm并具有含HRE的材料的3層，該比率將是3: 6或1: 2。在至少一個(gè)實(shí)施例中，包含HRE的層數(shù)與厚度的毫米數(shù)的比率至少為1: 3。在另一實(shí)施例中，包含HRE的層數(shù)與厚度的毫米數(shù)的比率至少為I: 2。在另一實(shí)施例中，包含HRE的層數(shù)與厚度的毫米數(shù)的比率至少為1:1。在另一實(shí)施例中，包含HRE的層數(shù)與厚度的毫米數(shù)的比率至少為3: 2。在另一實(shí)施例中，包含HRE的層數(shù)與厚度的毫米數(shù)的比率至少為2: I。
[0035]含HRE的材料層18的厚度可以根據(jù)層的數(shù)量和磁體的總厚度而改變。含HRE的層18可以足夠厚，使其包含充足的HRE材料14以向相鄰的含HRE的層18擴(kuò)散至少一半的距離。在至少一個(gè)實(shí)施例中，含HRE的材料層18在燒結(jié)前均具有25 μ m至250 μ m的厚度。在另一實(shí)施例中，含HRE的材料層18在燒結(jié)前均具有50μπι至150μπι的厚度。在另一實(shí)施例中，含HRE的材料層18在燒結(jié)前均具有50 μ m至100 μ m的厚度。燒結(jié)的磁體10可以根據(jù)期望的磁性而具有任何合適的HRE含量。在至少一個(gè)實(shí)施例中，燒結(jié)的磁體10含有l(wèi)wt%至8wt%的HRE。在另一實(shí)施例中，燒結(jié)的磁體10含有1.