CS213750B1

CS213750B1 - Method of making the anizotropic permanent magnets

Info

Publication number: CS213750B1
Application number: CS537679A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Landa; Zdenek Blazek
Original assignee: Vaclav Landa; Zdenek Blazek
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1982-04-09
Also published as: FR2463494B1; DE3029380A1; DE3029380C2; JPS5654015A; GB2057194B; GB2057194A; FR2463494A1

Abstract

In a method of producing a magnet with a convergent magnetic orientation to raise to magnetic induction by concentrating the magnetic flux into a reduced cross-section, anisotropic permanent magnetic material where the magnetic orientations converge to each other is combined, magnetisation being effected either before or after combination. The magnet may be pressed with a binder, sintered, cast in a mould or built up from separate, machined parts. <IMAGE>

Description

Vynález řeší způsob výroby anizotropních permanentních magnetů, jejiohž řízená orientace je v části, nebo v oelém objemu magnetu sbíhavá·The present invention provides a method for producing anisotropic permanent magnets whose controlled orientation is convergent in part or in a large volume of the magnet.

Anizotropní permanentní magnety se používají ve velkém počtu aplikací, kde je úkolem magnetu dodávat co nejrychlejší magnetickou indukci do vzduohové mezery nebo do jiných částí magnetického obvodu· Dosud používané anizotropní magnety jsou charakterizovány tím, že směry snadného magnetování elementárních oblastí magnetu, tj. například práškových částic u práškových materiálů nebo krystalků u litých materiálů, jsou orientovány souhlasně do směru, ve kterém je permanentní magnet magnetován· Tímto způsobem jsou získávány značně vyšší hodnoty remanence a součinu max· (BH) ve srovnání s izotropními neorientovanými magnety·Anisotropic permanent magnets are used in a large number of applications where the magnet is intended to supply the fastest magnetic induction to the air gap or to other parts of the magnetic circuit. The anisotropic magnets used so far are characterized by the easy magnetizing directions of elemental magnet areas, e.g. in the case of powdered materials or crystals in cast materials, they are aligned in the direction in which the permanent magnet is magnetized · In this way considerably higher values of remanence and max product (BH) are obtained compared to isotropic non-oriented magnets ·

V mnoha případech je výhodnější použít magnety, v jejichž celém objemu nebo v jeho části je vytvořena orientace os snadného magnetování, která je v okolí povrohu alespoň jednoho pólu sbíhavá· Magnety tohoto druhu, umožňují podstatně zvýšit hodnotu magnetioké indukce v okolí pólu ve srovnání se stávajícími homogenně orientovanými magnety· Zvýšení magnetické indukce dodávané do vnějšího prostoru je dosahováno v menším průlezu, než je průřez magnetu a je způsobeno tím, že sbíhavá orientaoe koncentruje magnetický tok, zvyšuje jeho hustotu a zmenšuje neužitečný rozptylový tok·In many cases, it is preferable to use magnets in which all or part of the magnets have an orientation of easy magnets axes that converge around the surface of at least one pole. · Magnets of this kind make it possible to significantly increase the magnetic field induction around the pole. Homogeneously oriented magnets · Increased magnetic induction delivered to the outside is achieved in a smaller hatch than the magnet cross-section, due to the convergent orientation concentrating the magnetic flux, increasing its density and reducing useless scattering flux ·

Zvýšená magnetická indukce může být dodávána například do užitečné pracovní části vzduchové mezery, do pólového nástavoe nebo jiné části magnetického obvodu· Aby byly dosaženy výše uvedené zvýšené hodnoty magnetioké indukce na povrohu zmenšené plochy pólu, je struktura magnetů podle vynálezu v blízkosti povrchu pólu sbíhavá i ve srovnání se směry normál к povrohu pólu na rozdíl od radiálně orientovaných toroidů a segmentů, kde orientaoe směřuje po směrech normál к celé ploše pólu·The increased magnetic induction can be supplied, for example, to a useful working part of the air gap, a pole piece or other part of the magnetic circuit. In order to achieve the above-mentioned increased magnetic field induction values on the surface of the reduced pole. Compared with the directions of the normal to the surface of the pole as opposed to the radially oriented toroids and segments, where the orientaoe points in the directions of the normal to the entire pole area ·

U stávajících magnetů se к dosažení homogenní anizotropní struktury používá podle druhu materiálu například orientování práškových částic magnetickým polem, krystalizaoe s usměrněným teplotním gradientem, tepelné zpracování v magnetickém poli, protlačování, -váloování a další postupy· Současná technologická úroveň umožňuje sériově vyrábět magnety, jejichž homogenní orientace je téměř dokonale provedena·Existing magnets are used to achieve a homogeneous anisotropic structure depending on the type of material, such as orientation of the powder particles through a magnetic field, rectified temperature gradient crystallization, magnetic field heat treatment, extrusion, rolling and other processes. orientation is almost perfectly executed ·

Vytvořit sbíhavou orientovanou strukturu, která účinně zvyšuje magnetickou indukci v požadované oblasti je zpravidla obtížnější než vytvořit klasickou homogenní orientaci· Pro výrobu permanentních magnetů s řízenou sbíhavou strukturou nejsou dosud vyvinuty speoiální výrobní postupy· Tento stav zatím znemožňuje rozšíření těchto magnetů, přestože v oelé řadě aplikací by jejich použití podstatně zvýšilo parametry magnetického obvodu.Generating convergent oriented structure that effectively increases magnetic induction in the desired area is generally more difficult than creating a homogeneous orientation · Speoial manufacturing processes are not yet developed for the production of permanent convergence-controlled magnets · This situation so far prevents these magnets from spreading, although in many applications would significantly increase the magnetic circuit parameters.

Uvedený nedostatek odstraňuje způsob výroby anizotropníoh permanentních magnetů se sbíhavou magnetickou orientací podle předmětného vynálezu, kde podstatou vynálezu je, že anizotropní permanentní magnety se zhotoví seskupením nejméně dvou anizotropníoh Částí, které se orientují homogenně a jejichž seskupení směrů snadného magnetování nejméně dvou sousedících anizotropníoh částí se provede v dutém úhlu, do jehož vrcholu směřují souhlasné polarity magnetování sousedících anizotropníoh částí·This drawback removes the method of manufacturing an anisotropic permanent magnet with convergent magnetic orientation according to the present invention, wherein the anisotropic permanent magnets are produced by grouping at least two anisotropic parts which are homogeneously oriented and whose grouping of easy magnetizing directions of at least two adjacent anisotropic parts is performed. at the hollow angle to which the polarities of the magnets of adjacent anisotropic parts are aligned

К výrobě homogenně orientovaných částí konečného magnetu je možno použít běžné postupy výroby stávajících anizotropníoh magnetů. Příkladem jsou postupy výroby anizotropních.Conventional processes for manufacturing existing anisotropic magnets can be used to produce homogeneously oriented portions of the final magnet. Anisotropic processes are an example.

213 750 práškovýoh magnetů lisovaných e pojivém nebo slinovaných nebo litých anizotropních magnetů· Potřebné tvaxy částí se získají buŽL přímou výrobou в použitím-vhodných lisovacích nástrojů, odlévacíoh forem a jiných přípravků nebo dělením na části nebo opracováním homogenně orientovaných magnetů jinýoh tvarů, například řezáním a broušením. Části je možno pevně spojovat tak, aby tvořily konečný magnet se sbíhavou orientací rozličnými postupy. Například lze použít zapouzdření, upevnění šrouby, rámy, lepení, pájení a Četné další postupy.213 750 powder magnets molded with bonding or sintered or cast anisotropic magnets · The necessary molding parts are obtained either directly by using suitable molding tools, casting molds and other preparations, or by cutting or machining homogeneously oriented magnets of other shapes such as cutting and grinding . The parts can be rigidly joined to form a final converging orientation magnet by different procedures. For example, encapsulation, fastening screws, frames, gluing, soldering and numerous other procedures can be used.

části je možno spojovat v různých fázích výroby konečného magnetu. Části mohou být již hotové permanentní magnety nebo polotovary. Například při výrobě slinutých práškových magnetů mohou být spojovány části z konečného slinutého materiálu nebo práškové výlisky, které se slinují až po spojení do komplexu. Jiným příkladem jsou lité magnety, kde lze součásti spojovat před i po tepelném zpraoování. Části mohou být spojovány ve ^magnetovaném nebo odmagnetovaném stavu. Při spojování ve zmagnetovaném stavu je třeba překonávat odpudivé síly, při spojování v odmagnetovaném stavu je třeba zajistit, aby konečný magnet byl magnetován v souladu se sb:íhavou orientací.the parts can be joined at different stages of the production of the final magnet. The parts may already be finished permanent magnets or semi-finished products. For example, in the manufacture of sintered powder magnets, parts of the final sintered material or powder compacts that can be sintered only after joining the complex can be joined. Another example is cast magnets where parts can be joined before and after heat treatment. The parts may be joined in a magnetized or demagnetized state. When bonding in the magnetized state, repulsive forces must be overcome, while bonding in the demagnetized state, it must be ensured that the final magnet is magnetized in accordance with the annealing orientation.

Permanentní magnety se sbíhavou orientací je možno podle předmětného vynalezu s výhodou vyrábět ze všech dosud známých druhů magneticky tvrdých materiálů. Příkladem jsou magneticky tvrdé ferity, materiály na bázi vzácných zemin, Alnico, PtCo, MnAl, MnBi a další. Vyrobené konečné magnety mohou být nejrůznějších tvarů, jako například hranoly, jehlany, kužely, válce, prstence, tyče, magnety tvarů U, С, E nebo složitých a nepravidelných tvarů s otvory, zářezy a výstupky.In accordance with the present invention, the convergent orientation permanent magnets can be advantageously manufactured from all known types of magnetically hard materials. Examples are magnetically hard ferrites, rare earth materials, Alnico, PtCo, MnAl, MnBi and others. The final magnets produced can be of a variety of shapes, such as prisms, pyramids, cones, cylinders, rings, rods, U, С, E-shaped magnets, or complex and irregular shapes with holes, notches and protrusions.

Sbíhavé orientované struktury magnetů vyrobených způsobem podle vynálezu mohou mít nejrůznější průběhy. Jednotlivé typy struktur jsou určeny pro splnění nejrůznějších požadavků na prostorové rozložení magnetické Indukoe dodávané magnetem do vnějšího prostoru a Jsou přizpůsobeny tvarům,, rozměrům a magnetickým vlastnostem materiálů pro permanentní magnety· Sbíhavé orientované struktury například koncentrují magnetický tok do větší nebo menší oblasti středu plochy jednoho, dvou nebo více pólů. Změny směrů orientaoe ve sbíhavé struktuře mohou v tělese magnetu probíhat postupně nebo diskrétně. Anizotropní sbíhavá struktura může být vytvořena v jedné části, ve více částech nebo v celém objemu magnetu, může být přímočará nebo křlvočará, spojitá nebo stupňovitá a může být provedena ve dvou nebo ve třech rozměrech. Tvary a rozměry jednotlivých částí jsou voleny tak, aby po spojení vznikl magnet požadovaného tvaru a velikosti. Části mohou mít například tvary různých typů hranolů, jehlanů, kuželů, prstenců nebo jiných těles. Pro dosažení sbíhavé magnetické strukiury, která zahrnuje dva nebo více různých sbíhajících se průběhů orientaoe se Části orientují tak, aby orientaee sousedících Částí byly к sobě skloněné a magnetují se souhlasnými polarit*”* ve směru ke stejnému pólu· Úhly sklonu a počet částí s navzájem skloněnými orientacemi se volí podle požadavku na stupeň sbíhavosti a na počet různých průběhů orientace ve sbíhavé struktuře konečného magnetu.The convergent oriented structures of the magnets produced by the method of the invention may have a wide variety of waveforms. The various types of structures are designed to meet the various spatial distribution requirements of the magnetic Indukoe supplied by the magnet to the outside and are adapted to the shapes, dimensions and magnetic properties of the materials for permanent magnets. two or more poles. The changes of the orientations in the converging structure may occur gradually or discreetly in the magnet body. The anisotropic convergence structure may be formed in one part, in multiple parts or in the entire volume of the magnet, may be rectilinear or bloodstream, continuous or stepped and may be made in two or three dimensions. The shapes and dimensions of the individual parts are selected so as to produce a magnet of the desired shape and size upon connection. The parts may have, for example, shapes of various types of prisms, pyramids, cones, rings or other bodies. To achieve a convergent magnetic structure that includes two or more different converging orientations, the Parts are oriented so that the orientations of adjacent Parts are inclined to each other and magnetize with the same polarity * ”* in the direction of the same pole. The inclined orientations are selected according to the requirement for the degree of convergence and the number of different orientations in the convergent structure of the final magnet.

Způsob výroby podle vynálezu je uveden v následujícím příklade:The production method according to the invention is shown in the following example:

říklad 1 feritový slinutý magnet se sbíhavou strukturou se zhotoví ve tvaru kvádru o rozměrech 25 xExample 1 Ferrite sintered magnet with convergent structure is made in the shape of a cuboid with dimensions of 25 x

213 750 z 25 z 12 шт· Sbíhavá struktura zvyšuje hodnotu magnetické indukce vystupující z plochy 25 x 25 mm pólu v oblasti osy, která prochází středem této plochy· Obr· 1 znázorňuje tuto anizotropní strukturu v řezu rovnoběžné s osou magnetu směřující к pólu, obr· 2 z pohledu kolmo к ploše pólu· Magnet se vyrobí spojením tří kusů slinutých homogenně orientovaných částí, které jsou zakresleny odděleně s vyznačením orientace na obr· 4·' Obr· 3 ukazuje konečný magnet vyrobený seskupením vhodně tvarovaných částí·213 750 z 25 z 12 шт · The converging structure increases the value of the magnetic induction projecting from the 25 x 25 mm pole area in the region of the axis passing through the center of this surface · Fig. 1 shows this anisotropic structure in cross section parallel to the magnet axis pointing towards the pole · 2 viewed perpendicular to the pole surface · The magnet is made by joining three pieces of sintered homogeneously oriented parts, which are drawn separately with the orientation shown in Fig. 4 · Fig. 3 shows the final magnet produced by a grouping of suitably shaped parts ·

Uvedeným postupem se dosáhne výrazné zvýšení indukce ve střední části plochy pólu ve srovnání se stávajícími anizotropními permanentními magnety· Jako příklad je možno uvést hodnotu magnetické indukoe vystupující u povrchu pólu, která je měřena Hallovou sondou přiloženou těsně ke středu plochy pólu· Porovnání na magnetech stejných rozměrů a ze stejného materiálu dává následující výsledek· Zatímco na stávajícím homogenně orientovaném magnetu činí magnetická indukce naměřená v oblasti středu ploohy 0,125 T, na magnetu vyrobeném ze součástí znázorněných na obr· 3 a 4 je dosahována téměř přesně dvojnásobná hodnota indukoe 0,249 T·By this method a significant increase of the induction in the central part of the pole surface is achieved compared to existing anisotropic permanent magnets. For example, the value of the magnetic inductance protruding at the pole surface is measured by a Hall probe placed close to the center of the pole surface. and the same material gives the following result: While on an existing homogeneously oriented magnet, the magnetic induction measured in the center of the area of the plate is 0.125 T, on a magnet made of the components shown in Figs.

Způsob výroby magnetů podle vynálezu má řadu výhod· Zejména je výh< iné, že tímto způsobem je možno vyrobit magnety s nejrůznějšími průběhy sbíhavých orientovaných struktur podle požadavku na parametry konečného magnetu· Mezi tyto struktury patří i krajní případy, které by bylo velmi obtížné nebo nemožné vyrobit jinými případnými způsoby· Jsou to například sbíhavé orientace, které maximálně koncentrují magnetický tok do úzké oblasti nebo magnety složitých tvarů a s více póly· Jako výchozí materiál je možno použít běžně dostupné stávající anizotropní magneticky tvrdé materiály nebo konečné magnety· Rovněž potřebná výrobní zařízení jsou poměrně jednoduchá a nenákladná· Z těchto důvodů mohou výrobu způsobem podle vynálezu zajlštovat pro své účely i spotřebitelé magnetů, kteří nejsou pro sériovou výrobu magneticky tvrdých materiálů vybaveni·The method of manufacturing the magnets according to the invention has a number of advantages. In particular, it is advantageous that it is possible to produce magnets with a wide range of convergence oriented structures according to the requirements of the final magnet. These structures include extreme cases which would be very difficult or impossible. · For example, convergent orientations that maximize the flux to a narrow area or magnets of complex shapes and multi-poles · Commonly available existing anisotropic magnetically hard materials or final magnets can be used as starting material simple and inexpensive · For this reason, the production according to the invention can be carried out for their purposes by magnet consumers who are not equipped for series production of magnetically hard materials.

Magnety vyrobené způsobem podle vynálezu lze s výhodou uplatnit ve značném počtu aplikací v nejrůznějších oborech· Zvýšení hodnoty magnetické indukce ve srovnání se stávajícími magnety, která je dodávána do vzduchové mezery nebo do jiných částí magnetického obvodu, zlepšuje parametry motorů, pohonů a generátorů s permanentními magnety mikrovlnnýoh zařízení, měřicích přístrojů, elektroakustiokých měničů, magnetických snímačů, relé, ložisek, spojek, separátorů, příchytek a dalších zařízení· Zlepšené parametry zde znamenají podle jednotlivých použití například snížení spotřeby energie, vyšší účinnost, výkon, točivý moment, přitažlivé nebo odpudivé silové účinky, oitlivost a přesnost· Dalším význačným přínosem jsou rozličné možnosti miniaturizace magnetiokého obvodu, snížení materiálových nákladů, delší Životnosti a jednodušší konstrukce·Magnets produced by the method according to the invention can be advantageously applied in a large number of applications in various fields. Increasing the value of magnetic induction compared to existing magnets, which is supplied to the air gap or other parts of the magnetic circuit, improves the parameters of permanent magnet motors, drives Microwave equipment, measuring instruments, electroacoustic transducers, magnetic sensors, relays, bearings, couplings, separators, clips and other devices · Improved performance here means, for example, reduced energy consumption, higher efficiency, power, torque, attractive or repulsive force effects , agility and accuracy · Another significant benefit is the variety of miniaturization capabilities of the magnetic circuit, reduced material costs, longer service life and simpler design ·

Claims

A method for producing anisotropic permanent magnets with convergent magnetic orientation in portions or all of the magnet volume, which increases magnetic induction by concentrating the magnetic flux, characterized in that the anisotropic permanent magnets are produced by purchasing at least two anisotropic portions which are homogeneously oriented and grouped the directions of easy magnetization of at least two adjacent anisotropic parts are carried out at a hollow angle, to the peak of which the polarities of the magnetization of adjacent anisotropic parts are aligned ·