磁致伸缩器件.pdf

本发明公开了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料渗入并干结在由粉末冶金方法生产的磁致伸缩烧结材料10的孔10a内，所述浸渍组合物材料是酚树脂、或者例如硅石的无机材料分散在酚树脂中的树脂、环氧基树脂或丙烯酸类树脂。这种磁致伸缩器件能够改善其抵抗外力的机械强度。

1.  一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料渗入并干结在由粉末冶金方法生产的磁致伸缩烧结材料的孔内。

2.  一种磁致伸缩器件，其中Tb_0.3Dy_0.7Fe₂磁致伸缩烧结材料由Fe₂Tb和Fe₂Dy的粉末底材通过粉末冶金方法制得，浸渍组合物材料渗入并干结在所述磁致伸缩烧结材料的孔内。

3.  如权利要求1或2所述的磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料是酚树脂、例如硅石的无机材料分散在酚树脂中的树脂、环氧基树脂或丙烯酸类树脂。

4.  如权利要求1或2所述的磁致伸缩器件，其中所述浸渍组合物材料中分散有高磁导率的粉末状材料。

磁致伸缩器件
技术领域
本发明涉及一种与例如磁致伸缩致动器和磁致伸缩压电变换器的磁机械变换器一起使用的磁致伸缩器件。
背景技术
图3是使用磁致伸缩器件1的致动器的示意图，其中磁致伸缩器件1的伸缩量(致动器杆3的位移量)依赖于流过磁场线圈2的电流所产生的磁场强度，所述磁场线圈2配置于该磁致伸缩器件1的周围。在图3中，4是用于施加预应力的蝶型弹簧，5是施加偏置磁场的永磁体，6是架座(yoke)，7是电流接线端。为获得大的伸缩量(变化量)，就需要增大磁场强度。贯穿该磁致伸缩器件1的磁场强度与该磁致伸缩器件1的磁导率成正比，所以希望磁致伸缩场器件1自身的磁导率大。
此外，如已知的那样，当预先向该磁致伸缩器件1施加预应力时，该磁致伸缩器件1相应于磁场强度的伸缩量将变大，例如，如图3所示，利用蝶型弹簧4来施加预应力。例如，使用Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金的磁致伸缩器件1，可以事先在伸缩方向上向该磁致伸缩器件1自身施加大约6MPa的压力来增大伸缩量。
与由单晶方法或单向固化方法制得的磁致伸缩器件相比较，使用由粉末冶金方法制得的磁致伸缩烧结材料的磁致伸缩器件具有大约是80％的较小体积密度。这一现象的原因在于：这种磁致伸缩烧结材料具有形成在其上的孔，并且这些孔大约占磁致伸缩烧结材料整个体积的20％。
因此，使用这种磁致伸缩烧结材料的磁致伸缩器件的磁导率小于通过这种单晶方法或单向固化方法制得的磁致伸缩器件的磁导率。而且，以上使用这种磁致伸缩烧结材料的磁致伸缩器件存在这种缺点，即对外力的抵抗较脆弱，以致被施加预应力时就容易破裂。
发明内容
考虑前述方面，本发明的目的是提供一种其中抵抗外力的机械强度能得以改善的磁致伸缩器件。
本发明的另一目的是提供一种其中磁导率能得以提高的磁致伸缩器件。
根据本发明的一方面，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料渗入并干结在由粉末冶金方法生产的磁致伸缩烧结材料的孔内。
根据本发明的又一方面，提供了一种磁致伸缩器件，其中Tb_0.3Dy_0.7Fe₂磁致伸缩烧结材料由Fe₂Tb和Fe₂Dy的粉末底材通过粉末冶金方法制得，浸渍组合物材料渗入并干结在该磁致伸缩烧结材料的孔内。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料是酚树脂(phenol resin)、例如硅石的无机材料分散在酚树脂中的树脂、环氧基树脂或丙烯酸类树脂。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料中分散有高磁导率的粉末状材料。
根据本发明，由于浸渍组合物材料渗入磁致伸缩烧结材料的孔内，从而可以改善这种磁致伸缩器件的机械强度。
而且，根据本发明的磁致伸缩器件具有分散在上述浸渍组合物材料中的高磁导率的粉末状材料。
而且，根据本发明，由于其中分散有高磁导率的粉末状材料的浸渍组合物材料渗入并干结在磁致伸缩烧结材料的孔内，所以这种磁致伸缩器件的机械强度可以得到改善，并且其磁导率也可以提高。
而且，根据本发明，由粉末冶金方法生产的磁致伸缩器件的机械强度可以得到改善，并且其磁导率也可以提高。
图1是表示根据本发明实施例的磁致伸缩器件的立体图。
图2是表示所测得的磁致伸缩器件的磁致伸缩结果的特性曲线实例的图；以及
图3是表示使用磁致伸缩器件的致动器实例的示意性横截面图。
根据本发明实施例的磁致伸缩器件将参照附图来描述。
在这个实施例中，首先，具有预定形状地磁致伸缩烧结材料由类似于现有技术的粉末冶金方法形成。更具体地，在Ar气体氛围中Fe₂Tb和Fe₂Dy作为底材来生成颗粒大小约为10微目(μmesh)的粉末，作为磁各向异性较大的、稀土-3d亚族元素的二元合金。
接着，在上述粉末充分混合之后，在10-15千奥斯特的磁场下通过磁压处理来加工所得产物，从而生产出具有预定形状的压粉模制体。在这种情况下，可以生产任意形状的压粉模制体。
而且，在1200℃-1250℃的温度、压力为1.1个大气压的Ar气体氛围下暂时烧结这种压粉模制体30分钟。随后，在900℃-1100℃的温度下烧结所得产物200个小时，由此生产出具有图1所示预定形状的磁致伸缩烧结材料10。
所得磁致伸缩烧结材料10是Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金，在小于1千奥斯特的磁场下获得的磁性为1.2ppm，如图2的曲线所示。
根据本发明的实施例，能够以相对低的生产成本生产任意形状的、高磁性的磁致伸缩烧结材料10。由这种粉末冶金方法生产的磁致伸缩烧结材料10具有无数极小的孔10a，如图1所示。
在这个实施例中，通过下面的处理来加工这种磁致伸缩烧结材料10。
[本发明实例1]
通过使用浸渍酚树脂(住友电木公司(Sumitomo Bakelite CompanyLimited)生产，商品名为“PR-9183B”)作为浸渍组合物材料，该浸渍组合物材料渗入这种磁致伸缩烧结材料10内，并进行硬化，如下所述。
首先，磁致伸缩烧结材料10在预处理工艺中被漂洗。随后，这种磁致伸缩烧结材料10被放置到罐内，并且该罐被抽空，使得空气从磁致伸缩烧结材料10的孔10a中排出。随后，作为浸渍组合物材料的浸渍酚树脂被注入这个罐内，并且这种磁致伸缩烧结材料10浸在这种浸渍酚树脂中。
随后，通过使该罐恢复到大气压状态下，这种浸渍酚树脂渗入磁致伸缩烧结材料10的孔10a内。
接着，将磁致伸缩烧结材料10从罐中取出，并通过漂洗去除磁致伸缩烧结材料10表面多余的浸渍酚树脂。随后，在空气中、150℃下干燥所得产物，孔10a中的浸渍酚树脂被硬化。这样，就完成了浸渍和硬化处理。
当通过三点挠曲测量方法来测量其中浸渍酚树脂渗入并硬化在磁致伸缩烧结材料10的孔10a内的磁致伸缩器件的挠曲强度时，这种磁致伸缩器件的挠曲强度约是28MPa，从而可以证实：与其中浸渍酚树脂并没有渗入并硬化在孔10a内的磁致伸缩烧结材料制得的磁致伸缩器件23.4MPa的挠曲强度相比较，根据本发明的磁致伸缩器件的挠曲强度大。
[本发明实例2]
浸渍酚树脂(住友电木公司(Sumitomo Bakelite Company Limited)生产，商品名为“PR-9183B”)作为浸渍组合物材料，并且铁磁性材料的铁粉(与S15C相当的铁，颗粒大小在5-20微米的范围内)分散在这种浸渍酚树脂中，浸渍酚树脂和铁粉的重量比为5∶1。这种混合的浸渍酚树脂产物渗入并硬化在这种磁致伸缩烧结材料10的孔10a内，如下所述。
首先，磁致伸缩烧结材料10在预处理工艺中被漂洗。随后，这种磁致伸缩烧结材料10被放置到罐内，并且该罐被抽空，使得空气从磁致伸缩烧结材料10的孔10a中排出。随后，其中分散有铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂被注入这个罐内，并且这种磁致伸缩烧结材料10浸在这种其中分散有铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂中。
随后，通过使该罐恢复到大气压状态下，这种其中分散有铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂渗入这种磁致伸缩烧结材料10的孔10a内。
接着，将磁致伸缩烧结材料10从罐中取出，并通过漂洗去除磁致伸缩烧结材料10表面多余的、其中分散有铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂。随后，在空气中、150℃下干燥所得产物，孔10a中的、其中分散有铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂被硬化。这样，就完成了浸渍和硬化处理。
当通过三点挠曲测量方法来测量磁致伸缩器件的挠曲强度时，当铁磁性材料粉末分散在其中的浸渍酚树脂渗入并硬化在磁致伸缩烧结材料10的孔10a内时，这种磁致伸缩器件的挠曲强度约是30MPa，从而可以证实：与其中没有浸渍酚树脂渗入并硬化的磁致伸缩烧结材料制得的磁致伸缩器件23.4MPa的挠曲强度相比较，根据本发明的磁致伸缩器件的挠曲强度大。
而且，可以证实：与其中分散有铁磁性材料的浸渍酚树脂并没有渗入和硬化在磁致伸缩烧结材料10的孔10a内的磁致伸缩器件相比较，其中分散有这种铁磁性材料粉末的浸渍酚树脂渗入并硬化在这种磁致伸缩烧结材料10的孔10a内的磁致伸缩器件的磁导率增加了约5％。
如上所述，根据本发明的这个实施例，由粉末冶金方法生产的磁致伸缩器件的机械强度可以得到改善，并且由这种粉末冶金方法生产的磁致伸缩器件的磁导率也可以提高。
虽然上述实例中浸渍酚树脂用作浸渍组合物材料，但是本发明并不限于此，酚树脂、例如硅石的无机材料分散在酚树脂中的树脂、环氧基树脂或丙烯酸类树脂都可用作上述浸渍组合物材料。
虽然上述实例中铁用作铁磁性材料，但本发明并不限于此，其他例如坡莫合金和磁铁矿的合适材料都可用作上述铁磁性材料。
根据本发明，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料渗入并干结在由粉末冶金方法生产的磁致伸缩烧结材料的孔内。
根据本发明，提供了一种磁致伸缩器件，其中Tb_0.3Dy_0.7Fe₂磁致伸缩烧结材料由Fe₂Tb和Fe₂Dy的粉末底材通过粉末冶金方法制得，浸渍组合物材料渗入并干结在该磁致伸缩烧结材料的孔内。
而且，根据本发明，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料是酚树脂或者例如硅石的无机材料分散在酚树脂中的树脂、环氧基树脂或丙烯酸类树脂。
而且，根据本发明，提供了一种磁致伸缩器件，其中浸渍组合物材料中分散有高磁导率的粉末状材料。
根据本发明，由于浸渍组合物材料渗入磁致伸缩烧结材料的孔内，从而可以改善这种磁致伸缩器件的机械强度。
而且，根据本发明的磁致伸缩器件具有分散在上述浸渍组合物材料中的高磁导率的粉末状材料。
而且，根据本发明，由于其中分散有高磁导率的粉末状材料的浸渍组合物材料渗入并干结在磁致伸缩烧结材料的孔内，所以这种磁致伸缩器件的机械强度可以得到改善，并且其磁导率也可以提高。
而且，根据本发明，由粉末冶金方法生产的磁致伸缩器件的机械强度可以得到改善，并且其磁导率也可以提高。
已经参照附图描述了本发明的优选实施例，但应该理解到，本发明并不恰好限于这些实施例，本领域的技术人员不偏离如所附权利要求限定的、本发明的精神和范围的情况下，可以对其实施各种变化和改进。