Verfahren zur Herstellung von permanenten Nagneten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von permanenten Magneten.
Permanente Magnete werden bisher aus Eisenlegierungen mit hohem Kohlenstoffge halt und mehr oder weniger hohen Zusätzen von Chrom, Kobalt, Kupfer usw. aus einem Stück hergestellt. Diese Legierungen zeich nen sich zwar aus durch grosse Koerzitiv- kraft und Remanenz, jedoch bedingen der hohe Kohlenstoffgehalt, sowie die Zusätze von genannten Metallen bei diesen Magnet stählen eine bedeutende Härte, so dass deren Bearbeitung insbesondere durch spanab hebende Maschinen, sowie eine Formgebung durch Schmieden oder Pressen mit Schwierig keiten verbunden, bezw. nur im ungehärteten Zustande möglich ist.
Diese Schwierigkeiten der Bearbeitung und Formgebung werden aber noch durch den Umstand erhöht, dass die Stähle vor dem Magnetisieren gehärtet wer den müssen, da sie erst durch diese Härtung die Eigenschaft permanenter Magnete er- halten. In diesem gehärteten Zustande ist aber eine Nachbearbeitung, die wegen des Verziehens und der Formänderung der Stähle infolge des Härteprozesses oft erforderlich ist, nur mehr durch Schleifen möglich. Ausserdem entstehen oft Härterisse, durch die der Magnet unbrauchbar wird.
Noch weit grössere Schwierigkeiten hin- sichtlich der Bearbeitung bieten wegen ihrer grossen Härte und ihres kristallinischen Ge füges die Nickel - Aluminium - Stahllegie rungen, deren Koerzitivkraft 240 Gauss (Oer- stedt) übersteigt. Diese Magnetstähle können überhaupt nur in Stabform gegossen werden, so dass für die Verwendung in Apparaten be sondere Weicheisenschenkel bezw. Polschuhe an die Magnetstähle angesetzt werden müs sen.
Der Anwendung dieser hochwertigen Magnetstahllegierungen steht weiterhin der Umstand entgegen, dass diese- Legierungen mit Rücksicht auf den hohen Prozentsatz an Ausschuss, der bei der Herstellung und Bear- beitung notwendig entsteht, teuer werden, zu mal der Ausschuss nicht wieder verwendbar und daher fast wertlos ist.
Die angeführten Nachteile werden bei dem Verfahren gemäss der Erfindung ver mieden. Nach diesem Verfahren ist die Her stellung einer beliebigen Magnetform durch die Härte des zur Verwendung gelangenden magnetischen Stoffes nicht gehemmt. Es können auch Ausschussmagnete aus dem ge nannten bisherigen Verfahren zur Verwen dung gelangen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass ein permanent-magnetisierbarer Stoff zerkleinert, mit einem erhärtenden Bindemittel gemischt, geformt und nach dem Erhärten magnetisiert wird. Die Mischung kann bei gleichzeitiger Erwärmung durch Pressen oder auch durch Giessen nach voran gegangener Verflüssigung des Bindemittels geformt werden.
Als permanent-magnetisierbarer Stoff kann solcher mit einer Koerzitivkraft von mehr als 240 Oerstedt verwendet werden, zum Beispiel infolge Lunkerbildung oder dergleichen anfallender Ausschuss aus sol chem Material.
Als Bindemittel kann jeder Stoff be nutzt werden, welcher der Mischung in er kaltetem oder in gepresstem Zustand eine feste und dauerhafte Gestalt und Form ver leiht, zum Beispiel in flüchtigen Stoffen ge löste Harze, Kunstharze und pressfähige Kunststoffe aller Art.
Vorteilhaft wird die aus permanent-mag-- netisierbaren Teilchen und einem Bindemittel bestehende Mischung unmittelbar in der ge wünschten Form gegossen oder gepresst, so dass jegliche Nachbearbeitung fortfällt.
In vielen Fällen ist es zum Schutze des magnetischen Presslinges vorteilhaft, wenn dieser von einer Hülse aus widerstands fähigem unmagnetischem Material umgeben ist. Zur Herstellung eines gegen mechanische oder Stossbeanspruchung widerstandsfähigen Presslinges ist es daher zweckmässig, die Mischung in eine Hülse aus unmagnetischem Material einzubringen und in dieser zu pres sen bezw. zu schmelzen.
Es wurde ferner gefunden, dass die Koer- zitivkraft der auf diese Art und Weise her gestellten Pressmagnete noch höhere Werte annimmt, wenn bereits während des Formens die aus permanent-magnetisierbaren Stoffen und Bindemittel bestehende Mischung der Einwirkung eines magnetischen Gleichfeldes unterworfen wird. Die Erklärung für diese Tatsache ist darin zu suchen, dass die perma- nent-magnetisierbaren Stoffe, insbesondere die mit mehr als 240 Oerstedt,
aus Kristal- liten bestehen, die anisotrop sind, das heisst die Permeabilität ist ganz verschieden in den verschiedenen Achsenrichtungen der Kristal lire.
Findet nun eine Vormagnetisierung der aus Metallkörnern und Bindemittel bestehen den Mischung in einem Zustande statt, in welchem die Körner noch beweglich sind, so wird gewissermassen eine Vororientierung der Kristallite nach der für die spätere Polung günstigsten Achsenrichtung bewirkt.
Im folgenden werden Beispiele des Ver fahrens erläutert: 10'0 .g fein gepulvertes permanent-mag- netisierbares Material wird mit zirka 10 g pulverisiertem Bindemittel gemischt, in eine Form gebracht und bei gleichzeitiger Er hitzung und unter Einwirkung eines Magnet feldes vorgepresst. Hieraus wird der Pressling mit den vororientierten Magnetkristallen ent weder in der gleichen oder in einer andern Form unter so hohem Druck fertig gepresst, dass der überschüssige,
nicht zur Verbindung benötigte Kunststoff ausgeschieden wird. Nach erfolgtem Erhärten des Presslinges wird dieser der Form entnommen und in der üb lichen Weise in einem starken Magnetfeld unter Innehaltung der Richtung der Vormag- netisierung fertig magnetisiert.
Der Prozentsatz des benötigten Binde mittels ist umso geringer, je feiner das Legie rungsmaterial zerkleinert und je höher der zur Verfügung stehende Pressdruck ist.
Als Bindemittel kann ausser Kunstharzen oder leicht verformbaren, plastischen oder pulverförmigen Kunststoffen auch ein Me- tall mit niedrigerem Schmelzpunkt als die magnetische Legierung benutzt werden. Da bei wird die Vormagnetisierung vor der Er starrung des verflüssigten Bindemittels vor genommen. Das Formen der Mischung erfolgt zweckmässig unter Druck, damit das über schüssige Metall abgepresst wird.
Um an den Polen dieser künstlichen Mag nete die Kraftlinien wirksam zu vereinigen und einen guten Übergang derselben zu be wirken, werden vorteilhaft die Magnetkörper an den Polstellen mit Polplatten aus einem Stoff von hoher Permeabilität versehen, zum Beispiel aus einer hoch permeabilen Eisen legierung. Dabei wird die Haftfähigkeit die ser Polplatten an den Polen zweckmässig da durch vergrössert, dass diese Platten mit in den gepressten Magnetkörper hineinragenden Ansätzen oder Vorsprüngen aus nichtmagne tischem Stoff versehen sind.
Die Vorsprünge werden deswegen aus nichtmagnetischem Stoff hergestellt, um die Kristalle, mit wel chem diese Vorsprünge im Innern des gepress ten Magnetkörpers in Berührung kommen, nicht kurz zu schliessen, da dadurch deren magnetische Wirksamkeit erheblich ge schwächt würde.
Die Verformung der Mischung durch Pressen oder Giessen kann unter Erwärmung der Form erfolgen. Die Befestigung der Pol platten an dem Magnetkörper wird vorteil haft in einem einzigen Arbeitsgang bewirkt.
Der permanent - magnetisierbare Stoff wird zweckmässig derart zerkleinert, dass alle Korngrössen von etwa 0,01 bis beispielsweise 1 mm in der Mischung vorhanden sind. Hier bei erwies sich als besonders wirksam eine Kornmischung in den Grenzen von 0,5 bis 1 mm. Das Vorhandensein von Körnern ver schiedener Grössen bedingt eine bessere Aus füllung des Raumes und innigere Berührung der Körner untereinander, so dass im Innern des aus diesen Körnern gepressten permanen ten Magneten eine magnetschlüssige Verbin dung unter den einzelnen Teilchen in weit gehendem Masse erreicht wird. Der Erfolg dieser Massnahmen zeigt sich insbesondere in einer weiteren Steigerung der magnetischen Güteziffer.
Die genannten Vorteile treten noch stärker in Erscheinung, wenn vor dem Sortieren der Körnungen die Teilchen mit ge ringerem magnetischen Gütewert ausgeschie den werden.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen zur Aufnahme der magnetischen Mi schung bestimmten, von zwei Stahlstempeln begrenzten Hohlkörper aus unmagnetischem Stoff. Von den beiden Stahlstempeln ist zweckmässig der eine fest und der andere be weglich angeordnet. Beide Stahlstempel kön nen aussen über ein Jochstück aus Weicheisen in magnetschlüssiger Verbindung stehen, auf welchem eine Spule zur Erzeugung des Kraftflusses angeordnet sein kann.
In der Zeichnung sind Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens,. sowie nach dem Verfahren hergestellte Erzeugnisse in verschiedenen Ausführungsbeispielen darge stellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Press- und Magnetisierungs- vorrichtung in Ansicht und teilweise im Schnitt, bei welcher der zu pressende Magnet von einer Spule umgeben ist, Fig. 2 eine Press- und -Nlagnetisierungs- vorrichtung in Ansicht und teilweise im Schnitt,
bei welcher der zu pressende Magnet über ein Magnetjoch magnetisiert wird, Fig. 3 eine Seitenansicht der Pressvor- richtung, Fig. 4 eine Ansicht eines ringförmigen Pressmagnetes, Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Perssmagneten nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen stabf örmigen Pressmagneten mit seitlichen Ausnehmungen für Befestigungsschrauben, Fig. 7 eine Ansicht des Pressmagnetes nach Fig. 6, Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen scheibenförmigen Pressmagneten mit aufge- pressten Polplatten,
Fig. 9 eine Ansicht des Pressmagnetes nach Fig. 8, Fig. 10 eine Vorderansicht, Fig. 11 eine Seitenansicht, und Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Pressmagneten, der die Gestalt eines Rotors besitzt.
Die in Fig. 1 dargestellte Pressvorrich- tung besitzt eine hydraulische Presse 1 mit den beiden Pressstempeln 2 und 3, die in eine Hülse 4 aus unmagnetischem Stoff ein tauchen. In diese Hülse 4 wird der perma - nent-magnetisierbare, mit einem Bindemittel gemischte Stoff eingebracht und unter dem Druck der Pressstempel zusammengepresst.
Die Hülse 4 ist von einer Magnetisierungs- spule 5 umgeben, welche über den Wider stand 6 und ein Amperemeter 7 an einer Gleichstromquelle 8 angeschlossen ist. Wenn ein Gleichstrom durch die Spule fliesst, ent steht in dem über die Stahlschrauben 9, die Traversen 10 und 11, und die Pressstempel 2, 3 geschlossenen magnetischen Kreis ein star ker Magnetfluss, durch welchen der Pressling 12 in Richtung der Längsachse der Hülse 4 derart magnetisiert wird,
dass an den Berüh rungsflächen mit den Pressstempeln Nord- und Südpol entstehen. Bei der Ausführung nach Fig. 2 und 3 ist eine Spule 13 auf einem Magnetjoch 14 aus Weicheisen ange ordnet, welches mit dem festen Stempel 15, der Traverse 16 und dem beweglichen Stem pel 17 der Traverse 18 in magnetschlüssiger Verbindung steht.
Der magnetische Kreis wird bei dieser Anordnung durch den Press- ling 19, die Stahlstempel 15, 17 und das Joch 14 gebildet, so dass der Kraftfluss, wel chen der die Spule durchfliessende Gleich strom erzeugt, den Pressmagnet durchdringt und diesen magnetisiert. Der in Fig. 4 und 5 dargestellte ringförmige Pressmagnet 20 be sitzt eine Bohrung 21, die in den Körper ein gepresst ist.
Der stabförmige Pressmagnet 22 nach Fig. 6 und 7 weist seitliche Ausneh- mungen 23 für die Befestigungsschrauben. auf, die ebenfalls eingepresst sind.
Bei dem in Fig. 8 und 9 dargestellten scheibenförmigen Pressmagneten 24 sind die Polplatten 25 aus weichem Eisen mittels der Ansätze 26 aus unmagnetischem Stoff mit der Pressmasse innig verbunden, wodurch ein fester Zusam- menhalt von Platten und Presskörper gewähr leistet ist.
Der in Fig. 10 bis 12 dargestellte Pressmagnet 27 hat die Gestalt eines vier- poligen Rotors mit eingepresster Achse 28 aus unmagnetischem Stoff. An den vier Polen 29 sind Polplatten 30 aus weichem Eisen ange bracht, die mittels der eingepressten Vor sprünge 31. aus unmagnetischem Stoff mit dem Presskörper in fester Verbindung stehen.