CN106030735A - 用于制造永久磁体的压铸模具 - Google Patents

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Abstract

在用于制造永久磁体的压铸模具中引入用于容纳具有磁性颗粒的载体材料的型腔，其中，在型腔的径向相对置的侧面上各布置一个定向磁体。

Description

用于制造永久磁体的压铸模具
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的用于制造永久磁体的压铸模具。
现有技术
在US2013/0093121A1中描述一种用于制造环形的永久磁体的方法。在此，由合成树脂构成的载体材料被引入压铸模具中的环形的型腔中，在载体材料埋入磁性颗粒并且载体材料可以按照塑料的方式注射。型腔被一个环形的定向磁体围住，该定向磁体分段地具有在径向上和周向上的磁化。包围的定向磁体的磁场使在用于制造各向异性的永久磁体的载体材料中的磁性颗粒定向。在压铸过程结束之后，永久磁体分段地再被去磁化，以便实现磁场线的希望的定向。
本发明的公开
本发明基于的任务是，以简单的措施提供一种高性能的永久磁体。
按照本发明这个任务通过权利要求1的特征解决。从属权利要求给出有利的扩展方案。
按照本发明的压铸模具可以用于制造具有强磁场的永久磁体。这种永久磁体例如在电动机中使用，例如用于在定子的内侧面处产生励磁场。永久磁体优选具有环形形状或部分环形形状或扇形形状，其中，原则上也可以是与此不同的横截面几何形状，例如棱柱形的或矩形的永久磁体。
为了制造永久磁体，磁性颗粒被引入可注射的载体材料中，其被注射到压铸模具中的型腔中。在型腔中，具有磁性颗粒的载体材料可以硬化，在接着硬化之后，永久磁体毛坯被从型腔中抛出并且可以经受进一步的加工，例如表面的再处理以及磁化。
为了获得具有高的剩磁的永久磁体，在压铸过程期间就已经对载体材料中的磁性颗粒预定向是有利的。这是制造各向异性的永久磁体的前提，其中在接着压铸过程之后永久磁体被置于强磁场下。在永久磁体的载体材料中的预定向的磁性颗粒由此被持久地磁化。
磁性颗粒的预定向在将载体材料引入到型腔中之后和在载体材料硬化之前在压铸模具中实施。在压铸模具中在型腔的相对置的侧面上设置定向磁体，它们的磁化分别与型腔的平面正交地指向，由此定向磁体的磁场线相同地指向并且型腔被磁场线正交地穿过。由此至少两个定向磁体布置在型腔的相对置的侧面上，它们的磁场线在相同的方向上指向。由此保证，磁场线在正交的方向上，即垂直于型腔的平面地，穿过型腔，该型腔具有置于其中的、带有磁性颗粒的载体材料，其中，正交的定向有利地在型腔的整个平面上给定。也可以在高温情况下在定向磁体-型腔中产生足够高的和恒定的磁场强度。结果，以这种方式在永久磁体的壁中获得磁性颗粒的相同指向的预定向。
从压铸模具中取出之后，永久磁体毛坯为了进行持久的磁化可以被置于一个磁场中，其中，由于磁性颗粒的预定向，可以实现高的剩磁。由此以这种方式制造的永久磁体由于其高的有效功率也适合在电动机中使用，例如作为在机动车中的辅助电机，例如车窗升降器电机，但是也可以作为在转向系统中的电动伺服马达或作为在起动装置中的电起动马达。
按照一个有利的实施例，作为用于磁性颗粒的材料，使用稀土，例如Nd2Fe14B-化合物。由于由稀土制成的磁性颗粒的预定向和由此实现的较高的磁场强度，在同时高的有效功率下可以实现成本较有利的制造。
作为载体材料考虑可注塑的材料，尤其是热塑性的塑料，其在引入到压铸模具中的型腔中并且冷却之后硬化。但是由其它的材料例如可注射的合成树脂制成的载体材料也是可能的。
按照一个有利的实施例，型腔环形地或部分环形地构造。定向磁体径向向内和径向向外地相对于型腔错开地设置和具有径向的磁化，由此磁场线与型腔的弯曲的平面正交地延伸。型腔的环形的或部分环形的设计导致永久磁体的相应的横截面几何形状，由此以这种方式制造的永久磁体可以以有利的方式在电动机中使用。环形形状在此情况下还具有优点，即一方面在永久磁体中产生均匀的磁场和另一方面在电动机中使用的情况下在定子侧的永久磁体和环绕的电枢之间的环形间隙在没有或仅仅具有很小的再加工情况下也可以保持得很小。
不仅考虑部分环形的或扇形的型腔和相应地成形的永久磁体毛坯，而且考虑环形地实施的型腔和相应的永久磁体毛坯。在部分环形的设计中，定向磁体也部分环形地实施，该定向磁体相对于型腔径向向内以及径向向外错开地布置。以相应的方式，在型腔的环形的设计情况下，定向磁体也环形地构造。不仅在部分环形的而且在完全环形的设计的情况下，型腔以及两个径向向内和向外错开的定向磁体相互间同心地设置。
按照另一个有利的实施例，在每个定向磁体和型腔之间的间距是相同大的。但是在相应的定向磁体和型腔之间也可以具有不同的大的距离。
定向磁体必要时可以由单独的段（扇形体）组成。它们尤其是在型腔的整个高度和宽度上延伸。但是也考虑每个定向磁体的单件式（一体的）的设计。
限制在压铸模具中的型腔的壁最好由磁传导的材料例如铁素体钢制成。在优选的实施例中，将相对于各相邻的定向磁体分开的两个壁由磁传导的材料制造。
定向磁体本身同样可以由各向异性的稀土永久磁体构造。
其它的优点和有利的实施例可以从其它的权利要求、附图说明和附图中获知。附图所示:
图1是用于制造环形的永久磁体的压铸模具，在闭合状态下示出，
图2是在打开状态下的压铸模具，
图3是纵向地通过在用于容纳要制造的永久磁体的载体材料的压铸模具中的型腔的截面图，各具有一个位于径向内部和径向外部的定向磁体，
图4是在型腔的区域中横向于纵轴线的截面图。
在图中相同的部件具有相同的附图标记。
图1和2示出用于制造永久磁体的压铸模具1。压铸模具1具有固定的砂型（成型件）2以及可以与此相对地轴向运动的砂型（成型件）3。在固定的砂型2中置入环形的或圆柱形的型腔4，在型腔中注射入在至少接近液态下的永久磁体的材料。与型腔4的形状相应地，产生的永久磁体毛坯5(图2)在硬化之后也具有环形或圆柱形形状。
作为永久磁体的载体材料例如使用塑料，其中，在载体材料中引入永久磁体颗粒。塑料材料作为熔化体经由浇铸系统6注入在固定的砂型2中的型腔4中，其中，浇铸系统6包括在可运动的砂型3的对中心法兰7中的锥形的空隙以及用于将塑料熔化体引入型腔4中的喷嘴8。在可运动的砂型3中的对中心法兰7上连接两个中间板9和10，它们被可相对于对中心法兰7轴向相对运动地保持。对中心法兰7以及两个中间板9和10，其各具有一个用于喷嘴8的空隙，被可轴向调节地保持在导向栓11和12上，它们布置在固定的砂型2上。
在塑料熔化体固化之后，环形或圆柱形的永久磁体毛坯5借助于抛出器13被从型腔4抛出。毛坯5可以在取出之后进行再处理，例如表面处理和/或磁化。
如从图1和2中结合图3和4可以获知的那样，定向磁体14和15与在固定的砂型中的型腔4同心地布置在型腔4的位于径向内部或位于径向外部的侧面处。定向磁体14和15具有任务，使在被置于型腔4中的塑料熔化体中的磁性颗粒预定向。磁性颗粒尤其是由稀土，例如由NdFeB构成。通过使在塑料熔化体中的磁性颗粒预定向，形成由稀土构成的各向异性的永久磁体，稀土与铁素体相比较具有大约高四倍的剩磁。
如从图3和4中可以获知的那样，环形的型腔4被壁17和18围住，其由磁传导材料例如铁素体钢制成。壁17和18可以具有相同的径向壁厚，其中，不同的壁厚也是可能的。在位于径向内部的侧面上设置定向磁体14，在位于径向外部的侧面上设置定向磁体15，其中，两个定向磁体14，15具有径向的磁化，其具有举例而言径向地从内向外的北-南走向，由此两个定向磁体14和15的磁场线也是径向定向的。但是也考虑从外向内的径向的磁化;关键是磁化的定向是在径向上。两个定向磁体14，15的磁场线相互进入对方中，磁场线穿过型腔4以及在型腔中容纳的永久磁体的具有位于其中的磁性颗粒的载体材料，由此穿过磁性颗粒，其被施加希望的预定向。
磁场线在图3中举例而言在环形的型腔的上端部和下端部处示出并且用附图标记19及20表示。在定向磁体14和15之间，磁场线径向地从内向外延伸，在定向磁体外部，磁场线在两个定向磁体-环14和15之间形成一个闭合的圆。径向延伸的磁场线在此情况下位于一个平面中，其与型腔4的平面正交地指向。为了在型腔4的上和下部区域中避免或至少减少磁场线的散逸，非磁性的分隔板21和22布置在由非磁性的材料例如青铜，黄铜或铝制成的在固定的砂型2中的型腔4的上及上端部处。
如在图4中示出的，环形的定向磁体14和15可以分别由单独的扇形体（段）组成，它们在周向上填补成一个封闭的环。磁场线在定向磁体14，15的每个扇形体内径向地延伸。

Claims (10)

1. 用于制造永久磁体的压铸模具，具有在压铸模具(1)的砂型(2)中的型腔(4)，其中，与型腔(4)相邻地布置定向磁体(14，15)，其特征在于，在型腔(4)的相对置的侧面上各布置一个定向磁体(14，15)，其具有与型腔(4)的平面正交地指向的磁化。
2. 根据权利要求1所述的压铸模具，其特征在于，型腔(4)至少部分环形地构造并且在型腔(4)处径向内部和径向外部地各布置一个具有径向磁化的定向磁体(14，15)。
3. 根据权利要求2所述的压铸模具，其特征在于，在压铸模具(1)的砂型(2)中的型腔(4)环形地构造并且定向磁体(14，15)在位于向内的和位于径向外部的侧面上同样环形地构造和尤其地定向磁体(14，15)与型腔(4)同心地布置。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的压铸模具，其特征在于，定向磁体(14，15)由单独的磁体段组成。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的压铸模具，其特征在于，定向磁体(14，15)在型腔(4)的整个轴向高度上延伸。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的压铸模具，其特征在于，在一个定向磁体(14，15)和型腔(4)之间布置一个由磁传导的材料构成的壁(17，18)。
7. 根据权利要求6所述的压铸模具，其特征在于，不仅在位于径向内部的定向磁体(14)和型腔(4)之间而且在位于径向外部的定向磁体(15)和型腔(4)之间各布置一个由磁传导的材料构成的壁(17，18)。
8. 用于制造永久磁体的方法，其中，具有磁性颗粒的载体材料被注射到在根据权利要求1至8中任一项所述的压铸模具(1)中的型腔(4)中，其中，通过定向磁体(14，15)实现对在载体材料中的磁性颗粒的预定向并且在结束压铸之后永久磁体毛坯(5)被磁化。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，作为用于在载体材料中的磁性颗粒的材料，使用稀土，例如Nd2Fe14B化合物。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，载体材料是热塑性的塑料。
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