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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Dauermagnete und ein Verfahren zum Herstellen derselben über additive Fertigungsmethoden.
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STAND DER TECHNIK
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Magnete durchdringen viele Technologien des modernen Lebens. Dauermagnete, wie etwa Nd-Fe-B-Magnete, werden häufig in elektrischen Maschinen verwendet und können in modernen Fahrzeugen verwendet werden, die Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge beinhalten. Zum Beispiel können elektrische Maschinen Motoren, wie etwa Traktionsmotoren, beinhalten.
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KURZDARSTELLUNG
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Es ist ein Dauermagnet offenbart. Der Magnet beinhaltet ein Substrat, das eine auf dem Substrat angeordnete Magnetschicht und eine gemusterte Isolierschicht aufweist, die auf der dem Substrat gegenüberliegenden Magnetschicht angeordnet ist. Die Isolierschicht kann Magnetsegmente und Isolierabschnitte beinhalten, die zwischen den Magnetsegmenten angeordnet sind.
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Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines Dauermagnets offenbart. Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen eines Substrats, Anordnen einer Magnetschicht auf dem Substrat und derartiges Anordnen eines oder mehrerer Magnetsegmente auf der Magnetschicht, dass ein oder mehrere Zwischenräume dazwischen definiert sind. Das eine oder die mehreren Magnetsegmente können Schicht für Schicht additiv gefertigt werden, wie etwa durch Laserschmelzmethoden. Ein Isoliermaterial kann innerhalb des einen oder der mehreren Zwischenräume angeordnet sein, um eine Isolierschicht zu bilden, die ein Muster von einzelnen Phasen aufweist, das eine Magnetphase und eine Isolierphase beinhaltet.
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Es ist ein weiterer Dauermagnet offenbart. Der Dauermagnet beinhaltet eine Magnetschicht, die eine Isolierschicht aufweist, die auf der Magnetschicht angeordnet ist, und eine Deckschicht, die auf der Isolierschicht gegenüber der Magnetschicht angeordnet ist. Die Isolierschicht kann ein erstes Muster beinhalten, das einen Magnetabschnitt und einen Isolierabschnitt aufweist. Die Deckschicht kann ein zweites Muster von einzelnen Phasen beinhalten und das zweite Muster kann sich von dem ersten Muster unterscheiden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dauermagneten, der eine Isolierschicht aufweist.
- Die 2A-2D sind Draufsichten auf verschiedene beispielhafte Muster, die verwendet werden können.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Dauermagneten mit darauf angeordneten lasergeschmolzenen Magnetsegmenten.
- Die 4A-4C sind Querschnittsansichten von Dauermagneten.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Herstellen eines Magneten, wie in dieser Schrift offenbart.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu. Einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert sein, um Details spezieller Komponenten zu zeigen. Daher sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu produzieren, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Umsetzungen gewünscht sein.
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Außerdem beziehen sich, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte auf das Gewicht. Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle folgenden Verwendungen derselben Abkürzung in dieser Schrift und findet entsprechende Anwendung für normale grammatische Variationen der ursprünglich definierten Abkürzung. Sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, wird die Messung einer Eigenschaft durch die gleiche Methode bestimmt, die zuvor oder später für die gleiche Eigenschaft angegeben wird.
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Diese Offenbarung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen konkreten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt, da konkrete Komponenten und/oder Bedingungen variieren können. Darüber hinaus wird die in dieser Schrift verwendete Terminologie nur zum Zwecke des Beschreibens spezieller Ausführungsformen verwendet und soll in keiner Weise einschränkend sein.
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Wie in der Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet, umfassen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralbezüge, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Zum Beispiel soll eine Bezugnahme auf eine Komponente im Singular eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen“ oder „im Allgemeinen“ kann in dieser Schrift verwendet werden, um offenbarte oder beanspruchte Ausführungsformen zu beschreiben. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ kann einen Wert oder eine relative Charakteristik modifizieren, der/die in der vorliegenden Offenbarung offenbart oder beansprucht wird. In derartigen Fällen kann „im Wesentlichen“ bedeuten, dass der Wert oder die relative Charakteristik, den/die es modifiziert, innerhalb von ± 0 %, 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 % oder 10 % des Werts oder der relativen Charakteristik liegt.
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Es versteht sich auch, dass Ganzzahlbereiche ausdrücklich alle dazwischenliegenden ganzen Zahlen beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet der Ganzzahlbereich 1-10 ausdrücklich 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Gleichermaßen beinhaltet der Bereich 1 bis 100 1, 2, 3, 4, ..., 97, 98, 99, 100. Gleichermaßen können, wenn ein beliebiger Bereich erforderlich ist, dazwischenliegende Zahlen, die Inkremente der Differenz zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze geteilt durch 10 sind, als alternative obere oder untere Grenze herangezogen werden. Falls zum Beispiel der Bereich 1,1 bis 2,1 ist, können die folgenden Zahlen 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 und 2,0 als untere oder obere Grenze ausgewählt werden.
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1 zeigt einen Dauermagneten 10, der ein Substrat 100, eine Magnetschicht 200 und eine Isolierschicht 300 beinhaltet. Die Isolierschicht 300 ist gemustert, wie in den 2A-D gezeigt. Additive Herstellungsmethoden, wie etwa Laserschmelzen, gezeigt in 3, können verwendet werden, um eine gemusterte Schicht bereitzustellen. Das Muster kann Magnetabschnitte oder ein Magnetsegment 302 und Isolierabschnitte oder ein Isoliersegment 304 beinhalten. Es können derartig verschiedene Muster verwendet werden, dass jeder Magnet die konkreten Anforderungen für seinen Zweck erfüllen kann und/oder für seine Anwendung optimiert werden kann. Zum Beispiel kann die Verwendung von Magnetsegmenten 302 Wirbelstromverluste verringern und die Isolierabschnitte oder -segmente 304 können die Magnetphase vor höheren Temperaturen schützen.
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Die Magnetschicht 200 kann ein beliebiges geeignetes Material sein, das ein anhaltendes oder Dauermagnetfeld produziert, wie etwa Seltenerddauermagnete. Zum Beispiel können Neodym-Eisen-Bor-(d. h. Nd-Fe-B-)Dauermagnete oder Samarium-Kobalt (d. h. SmCo) verwendet werden. Seltenerddauermagnete stellen im Allgemeinen eine überlegene Leistung bereit, können jedoch spröde, korrosionsanfällig sein und/oder unter einer geringen Wärmebeständigkeit leiden. Die Magnetschicht 200 kann additiv gefertigt sein und verschiedene Formen und Größen aufweisen, die ihrem Zweck entsprechen.
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Die Isolierschicht 300 kann auf der Magnetschicht 200 angeordnet sein, wie in den 4A-C gezeigt, um die Magnetphase zu schützen und/oder die Eigenschaften des Magneten 10 zu verbessern. Die Isolierschicht 300 kann eine Vielzahl von einzelnen Phasen aufweisen, wie etwa eine Magnetphase und eine Isolierphase, die ein gewünschtes Muster bilden. Mit anderen Worten weist die Isolierschicht 300 unterschiedliche einzelne Phasen innerhalb derselben Schicht auf. Additive Herstellungsmethoden, wie etwa Laserschmelzen, können verwendet werden, um verschiedene unterschiedliche und einzigartige Muster bereitzustellen. Die Muster können ein Magnetsegment 302 und ein Isoliersegment 304 beinhalten. Zum Beispiel verdeutlicht 2A ein einfaches Muster von rechteckigen Magnetsegmenten mit dazwischen angeordneten kleineren Isoliersegmenten. 2B führt zum Beispiel ein etwas komplizierteres Muster ein, das Magnetzellen oder -segmente innerhalb einer Isoliermatrix beinhaltet oder eine Isoliermatrix dazwischen aufweist. In noch einem weiteren Beispiel, wie in 2C, werden abwechselnde oder intermittierende rechteckige Schleifen einer Magnetphase und einer Isolierphase verwendet. In noch einem weiteren Beispiel, wie in 2D, kann ein sehr viel komplizierteres (z. B. gewebtes oder mosaikartiges) Muster verwendet werden, das Magnetsegmente verschiedener Formen und Größen aufweist.
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In einer Variation kann jedes Muster überall einheitlich oder beständig sein. Es versteht sich, dass verschiedene Muster verwendet werden können und die Muster nicht besonders auf die in dieser Schrift offenbarten beschränkt sind. Darüber hinaus sind Muster nicht auf eine spezielle Form oder Größe beschränkt und können zum Beispiel verschiedene Formen beinhalten, wie etwa kubisch, rechteckig, dreieckig, polygonal, rund und/oder kreisförmig, ohne darauf beschränkt zu sein. Einer der Vorteile des Verwendens von additiver Fertigung ist die Flexibilität und Einfachheit der Erzeugung von Magneten verschiedener Formen und Größen. Die additive Fertigung mindert die Komplexität und den Verlust, die herkömmlicheren Formen der Produktion von Magnetsegmenten zugeordnet sind. Zum Beispiel führen Methoden, wie etwa das Schneiden komplexer Magnetformen, zu den zusätzlichen Kosten und der Zeit von unbrauchbaren Zuschnitten. Darüber hinaus stellt die additive Fertigung eine Echtzeitflexibilität bereit, die durch Press- oder Stanzmethoden quasi nicht erhalten werden kann. Additive Herstellungsmethoden bilden Komponenten aus stratifizierten Schichten oder bilden eine Komponente Schicht für Schicht. Die Isolierschicht 300 kann durch additive Herstellung der Magnetsegmente 302 auf der Magnetschicht 200 gebildet werden, wie etwa durch Laserschmelzen, wie in 3 gezeigt.
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Die Aggregathöhe der Magnetphase, welche die Magnetschicht 200 und die Magnetsegmente 302 beinhaltet, kann 1 bis 30 mm oder bevorzugter 5 bis 25 mm oder noch bevorzugter 10 bis 20 mm betragen. Zum Beispiel kann die Magnetphase in einer Ausführungsform 3 bis 5 mm oder in einer weiteren Ausführungsform 5 bis 15 betragen. Das Isoliermaterial kann sich in einer Tiefe von 0,5 bis 500 µm oder bevorzugter von 1 bis 100 µm oder noch bevorzugter von 5 bis 20 µm in die Magnetphase erstrecken. Beim Laserschmelzen wird ein Laser 12 verwendet, um ein Pulver an konkreten Stellen zu schmelzen oder zu sintern, um zum Beispiel die Magnetsegmente 302 auf der Magnetschicht 200 zu bilden. Das Laserschmelzen kann selektives Laserschmelzen (SLM), direktes Metalllaserschmelzen (DMLM), Pulverbettfusion (PBF) und/oder Laserpulverbettfusion (LPBF) beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel kann eine Pulverschicht mit einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt werden und ein Laser kann dann das Pulver schmelzen oder sintern, um eine konkrete Form zu bilden. Eine zusätzliche Pulverschicht kann oben auf die konkrete Form aufgetragen werden. Diese neue Pulverschicht kann dann zu der konkreten Form geschmolzen oder gesintert werden, um eine zusätzliche Schicht der konkreten Form aufzubauen. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis die gewünschte Form erreicht ist.
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In mindestens einer Variation können die Magnetsegmente durch additive Herstellung gebildet werden und dann können Isoliersegmente 304 durch Anordnen des Isoliermaterials in den Zwischenräumen 306 zwischen und/oder in den Magnetsegmenten 302 gebildet werden. Zum Beispiel kann das Isoliermaterial in einem fließfähigen Pulverzustand hinzugefügt und dann geschmolzen/gesintert werden, um Isolierabschnitte zu bilden, oder kann geschmolzen werden, um eine fließfähige Flüssigkeit zu bilden, die dann verwendet wird, um die Zwischenräume 306 zu füllen. Nach jedem oder einem beliebigen Schritt kann der Magnet 10 wärmebehandelt werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verstärken und/oder zu verbessern. Die Magnetabschnitte oder -segmente 302 können dieselben wie die Magnetschicht 200 sein oder sich davon unterscheiden. Die Isolierschicht 300 kann eine elektrische Leitfähigkeit, die geringer als die Magnetphase ist, und/oder einen spezifischen Widerstand aufweisen, der größer als die Magnetphase 200 ist. Die Isolierphase 300 kann eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 106 S/m oder bevorzugter von weniger als 5 X 105 S/m oder noch bevorzugter von weniger als 105 S/m aufweisen. Die Isolierphase kann einen spezifischen Widerstand von mehr als 1,5 X 10-6 Ω·m oder bevorzugter von mehr als 1,5 X 10-5 Ω·m oder noch bevorzugter von 1 X 10-4 Ω·m aufweisen. Das Isoliermaterial kann nichtmagnetisch sein, wie etwa Cu-P, Al-Si(Ge), Al-Si(Ge)-Fe(Co,Cr), Keramik oder Glas, ohne darauf beschränkt zu sein. Das Isoliermaterial kann außerdem einen niedrigeren Schmelzpunkt als die eine oder mehreren Magnetphasen aufweisen. Das Isoliermaterial kann einen Schmelzpunkt von nicht mehr als 1000 °C oder noch bevorzugter von nicht mehr als 850 °C oder noch bevorzugter von nicht mehr als 600 °C aufweisen. In einer Verbesserung können die Isolierabschnitte 304 während der Konturabtastung hinzugefügt werden, nachdem die Magnetabschnitte 302 gedruckt oder gebildet wurden.
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Das Substrat 100 ist nicht sonderlich eingeschränkt, sondern kann ein beliebiges kompatibles Material sein, wie etwa ein Metall, eine Metalllegierung, eine Keramik, eine Kunststofffolie oder ein Verbundstoff. Das Substrat 100 kann eine Komponente einer elektrischen Maschine oder eines Elektrofahrzeugs sein, wie etwa ein Elektromotor.
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Wie in 4B gezeigt, kann der Dauermagnet 10 außerdem eine Deckschicht 400 beinhalten, die auf der Isolierschicht 300 gegenüber der Magnetschicht 200 angeordnet ist. Die Deckschicht 400 kann derartig ein stark leitendes Material beinhalten, dass es die Wärmewirkung von Wirbelströmen abschwächt oder umverteilt. Die Deckschicht 400 kann eine elektrische Leitfähigkeit, die größer als die Magnetphase 200 ist, und/oder einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, der geringer als die Magnetphase 200 ist. Die Leitfähigkeit kann mindestens 106 S/m oder bevorzugter mindestens 107 S/m oder noch bevorzugter mindestens 5 X 107 S/m betragen. Der konkrete Widerstand kann weniger als 1,5 X 10-6 Ω·m oder stärker bevorzugt weniger als 1,5 X 10-7 Ω·m oder noch bevorzugter weniger als 1,5 X 10-8 Ω·m betragen. Zum Beispiel können Zink, Aluminium und/oder Kupfer als das Leitungsmaterial verwendet werden. Die Deckschicht 400 kann außerdem eine Magnetphase und/oder ein Isoliermaterial beinhalten. In einer Variation kann die Deckschicht 400 abwechselnde Streifen aus einem Leitungsmaterial und einem Magnetmaterial beinhalten. In einer weiteren Variation kann die Deckschicht 400 abwechselnde Streifen aus einem Leitungsmaterial, einem Magnetmaterial und einem Isoliermaterial beinhalten. Mit anderen Worten kann die Deckschicht 400 ein Muster bilden, wie vorstehend beschrieben. Das Muster der Deckschicht 400 kann dasselbe wie das Muster der Isolierschicht 300 sein oder sich davon unterscheiden. Wie die Isolierschicht 300 kann die Deckschicht derartig eine Vielzahl von einzelnen Phasen innerhalb derselben Schicht beinhalten, dass sie das gewünschte Muster bildet.
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Wie in 4C gezeigt, kann der Dauermagnet 10 außerdem eine Wärmesperrschicht 500 beinhalten, die zwischen der Isolierschicht 300 und der Deckschicht 400 angeordnet oder eingeklemmt ist. Die Wärmesperrschicht kann einen zusätzlichen Grad an Wärmeschutz für die eine oder die mehreren Magnetphasen bereitstellen. Die Wärmesperrschicht 500 kann eine Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 5 W/m·K oder bevorzugter nicht mehr als 2 W/m·K oder noch bevorzugter nicht mehr als 1 W/m·K aufweisen. Zum Beispiel kann die Wärmesperrschicht Keramiken, wie etwa mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkoniumdioxid, beinhalten.
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Die Nichtmagnetphasen in der Isolierschicht 300, der Deckschicht 400 oder der Wärmesperrschicht 500 können auch andere wünschenswerte Eigenschaften bereitstellen, wie etwa überlegene mechanische Eigenschaften (d. h. Zähigkeit, Härte, Festigkeit) oder eine verbesserte Koerzitivkraft.
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Ein Verfahren zum Herstellen der in dieser Schrift offenbarten Magnete wird wie in 5 gezeigt bereitgestellt. Das Verfahren kann Bereitstellen einer Magnetschicht, wie etwa Nd-Fe-B (d. h. Schritt 505), beinhalten. Die Magnetschicht kann durch Anordnen einer Magnetschicht auf einem Substrat bereitgestellt werden, wie etwa durch verschiedene additive Fertigungsmethoden (z. B. Laserschmelzen). Zum Beispiel kann eine Pulverschicht auf einem Substrat bereitgestellt sein. Die Pulverschicht kann gesintert/geschmolzen und verfestigt sein, um eine Magnetschicht zu bilden. Die Magnetschicht kann stratifiziert oder durch eine Vielzahl von Schichten (d. h. Schicht für Schicht) gebildet sein, um eine gewünschte Dicke zu erreichen. Es versteht sich jedoch, dass die Magnetschicht nicht notwendigerweise additiv gefertigt sein muss, sondern die additive Fertigung dieser Schicht möglicherweise bequemer ist oder Flexibilität hinzufügen kann.
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Ein Magnetabschnitt oder Magnetabschnitte (d. h. -segment oder -segmente) können dann auf der Magnetschicht in einem ersten Muster angeordnet sein (d. h. Schritt 510). Verschiedene additive Herstellungs- oder Laserschmelzmethoden können verwendet werden, um die Form und die Ausgestaltung des ersten Musters bereitzustellen. Das erste Muster kann einen oder mehrere Zwischenräume beinhalten, d. h. die Magnetsegmente können derartig angeordnet sein, dass Zwischenräume dazwischen angeordnet sind. Die Zwischenräume können derartig mit einem Isoliermaterial gefüllt sein, wie in dieser Schrift beschrieben, dass das Isoliermaterial in den einen oder die mehreren Zwischenräume eingeführt, hineingegossen und/oder geschmolzen und verfestigt wird (d. h. Schritt 515), um eine Isolierschicht zu bilden, die das erste Muster mit einer Vielzahl von einzelnen Phasen auf der Magnetschicht aufweist. Darüber hinaus kann ein Mehrmaterialdruckverfahren verwendet werden, um Magnetsegmente und Isoliersegmente gleichzeitig, intermittierend oder nacheinander zu drucken.
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Eine Wärmesperrschicht kann dann auf der Isolierschicht angeordnet werden (d. h. Schritt 520). Die Wärmesperrschicht kann durch verschiedene Mittel, wie etwa ohne darauf beschränkt zu sein additive Herstellungsmethoden oder andere Anwendungen, wie etwa Lichtbogenabscheidung oder Sprühen, auf der Isolierschicht angeordnet sein.
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Eine Deckschicht kann ebenfalls derartig auf der Isolierschicht gegenüber der Magnetschicht angeordnet sein (d. h. Schritt 525), dass die Wärmesperrschicht eine Zwischenschicht zwischen der Isolierschicht und der Deckschicht ist, wenn die Wärmesperrschicht beinhaltet ist. Die Deckschicht kann ein zweites Muster beinhalten, welches dasselbe wie die erste Schicht ist oder sich davon unterscheidet. Die Deckschicht kann einen ersten Abschnitt, der eine Magnetphase sein kann, und einen zweiten Abschnitt, der eine Nichtmagnetphase sein kann, beinhalten. Entweder der erste und/oder der zweite Abschnitt können derartig additiv gefertigt sein, dass Abschnitte oder Segmente der Deckschicht auf der Isolierschicht oder der Wärmesperrschicht angeordnet sind und einen oder mehrere Zwischenräume definieren. Der andere des ersten oder des zweiten Abschnitts kann dann innerhalb der Zwischenräume angeordnet sein, um das zweite Muster zu bilden. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt eine Magnetphase sein und kann über additive Fertigungsmethoden, wie etwa Laserschmelzen, aufgetragen werden. Der zweite Abschnitt kann ein Leitungsmaterial sein, das dann mindestens teilweise zwischen den lasergeschmolzenen Magnetsegmenten angeordnet ist. Zum Beispiel kann das Leitungsmaterial eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 106 S/m oder bevorzugter 5 × 106 S/m oder noch bevorzugter 107 S/m aufweisen. In einer Variation können zum Beispiel dünne Magnetstreifen durch verschiedene Laserschmelzmethoden auf der Isolierschicht oder Wärmesperrschicht angeordnet sein. Die Zwischenräume zwischen dem Magnetstreifen können dann mit einem Leitungsmaterial gefüllt werden. Das Leitungsmaterial kann entweder vor dem Füllen geschmolzen werden oder kann als ein Pulver hinzugefügt und dann vor dem Verfestigen geschmolzen oder gesintert werden, um ein zweites Muster aus abwechselnden Magnet- und Leitungsabschnitten oder -streifen zu bilden.
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Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Festigkeit, Lebensdauer, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Platzbedarf, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für spezielle Anwendungen wünschenswert sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Dauermagnet bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Substrat; eine Magnetschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist; und eine gemusterte Isolierung, die auf der Magnetschicht gegenüber der Substratschicht angeordnet ist und die Magnetsegmente und Isolierabschnitte beinhaltet, die zwischen den Magnetsegmenten angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Magnetschicht Nd-Fe-B.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Isolierschicht stratifizierte Schichten.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Isolierabschnitte mindestens einen, der aus der Gruppe aus Cu-P, Al-Si(Ge), Al-Si(Ge)-Fe(Co,Cr), Keramik und Glas ausgewählt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Isolierabschnitte mindestens einen, der aus der Gruppe aus Cu-P, Al-Si(Ge), Al-Si(Ge)-Fe(Co,Cr) ausgewählt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform definiert die gemusterte Isolierung abwechselnde oder intermittierende rechteckige Schleifen der Magnetsegmente und Isolierabschnitte.
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Gemäß einer Ausführungsform definiert die gemusterte Isolierung ein gewebtes oder Mosaikmuster der Magnetsegmente und Isolierabschnitte.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Deckschicht auf der Isolierschicht gegenüber der Magnetschicht angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Deckschicht ein Material, das eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 106 S/m aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Wärmesperrschicht zwischen der Magnetschicht und der Deckschicht angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Deckschicht Magnetteilstücke und Leitungsteilstücke.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Dauermagneten: Bereitstellen eines Substrats; Anordnen einer Magnetschicht auf dem Substrat; derartiges Anordnen eines oder mehrerer Magnetsegmente Schicht für Schicht auf der Magnetschicht, dass es ein oder mehrere Zwischenräume gibt; und derartiges Anordnen eines Isoliermaterials innerhalb des einen oder der mehreren Zwischenräume, dass die Magnetsegmente und das Isoliermaterial eine Isolierschicht bilden, die ein auf der Magnetschicht angeordnetes erstes Muster aufweist.
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In einem Aspekt der Erfindung werden die Magnetsegmente lasergeschmolzen.
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In einem Aspekt der Erfindung wird das Isoliermaterial geschmolzen und in den einen oder die mehreren Zwischenräume hineingegossen.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Anordnen einer Deckschicht, die ein zweites Muster aufweist, auf der Isolierschicht gegenüber der Magnetschicht.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Deckschicht derartig Magnetteilstücke und Leitungsteilstücke, dass mindestens ein Abschnitt der Deckschicht lasergeschmolzen wird.
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In einem Aspekt der Erfindung wird eine Wärmesperrschicht auf der Isolierschicht angeordnet, bevor die Deckschicht derartig angeordnet wird, dass die Wärmesperrschicht zwischen der Isolierschicht und der Deckschicht eingeklemmt ist.
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In einem Aspekt der Erfindung sind die Magnetteilstücke lasergeschmolzene Nd-Fe-B-Streifen.
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In einem Aspekt der Erfindung unterscheiden sich das erste und das zweite Muster.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Dauermagnet bereitgestellt, der Folgendes aufweist: eine Magnetschicht; eine Isolierschicht, die auf der Magnetschicht angeordnet ist und ein erstes Muster aufweist, das einen Magnetabschnitt und einen Isolierabschnitt beinhaltet; und eine Deckschicht, die auf der Isolierschicht gegenüber der Magnetschicht angeordnet ist und ein zweites Muster aufweist, das sich von dem ersten Muster unterscheidet.
