DE10246719A1

DE10246719A1 - Manufacture of multipole ring magnet from rare-earth alloy by pressing powder of magnetically oriented material in ring-shape using press cavity of die, orienting and sintering

Info

Publication number: DE10246719A1
Application number: DE2002146719
Authority: DE
Inventors: Georg Werner Reppel; Heinz-Dieter Zilg; Volker Zellmann; Tankred Vogt
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-15

Abstract

The ring magnet has two or a multiple of two oppositely oriented magnetic poles in a cylindrical outer circumference region. A powder consisting of a magnetically oriented material is pressed in a press cavity of a die (5), magnetically oriented so as to be two-pole or multipole, and then sintered. Independent claims are included for an apparatus for carrying out the method; and for a multipole ring magnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines mehrpolig orientierten Ringmagneten mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens sowie derart gefertigte Ringmagnete.The invention relates to a Method for producing a multi-pole oriented ring magnet with the preamble features of claim 1, a Device for performing of such a method and ring magnets manufactured in this way.

Mehrpolig angeordnete Magnete werden insbesondere für den Bau von Elektromotoren verwendet. Zu diesem Zweck werden z. B. einzelne schalen- oder quaderförmige Magnete auf den Eisenrotor eines Motors montiert und mit wechselnder Poligkeit magnetisiert. Für kleine Motoren sind beispielsweise Anordnungen bekannt, wie aus den 1B bis 1D ersichtlich. In 1C sind quader- bzw. „brotlaibförmige" Magnete in einer nichtmagnetischen Halterung so montiert, dass am Außenumfang wechselseitig vier Pole entstehen. In der Version 1B wird der magnetische Fluss über weichmagnetische Zwischenstücke geführt. Auf diese Flussleitstücke kann man verzichten, wenn man Magnetsegmente verwendet (siehe 1D).Magnets with multiple poles are used in particular for the construction of electric motors. For this purpose, e.g. B. individual cup-shaped or cuboid magnets on the iron rotor of a motor and magnetized with changing poles. For small motors, arrangements are known, for example, as in the 1B to 1D seen. In 1C cuboid or "loaf of bread" magnets are mounted in a non-magnetic holder in such a way that four poles alternate on the outer circumference. In version 1B, the magnetic flux is conducted through soft magnetic intermediate pieces. These flux directing pieces can be dispensed with when using magnetic segments (see 1D ).

Mehrpolige Ringmagnete mit hochwertigen SE-Magneten (SE: Seltenerd) würden kleinere Bauformen oder höhere Leistungen bzw. Drehmomente bei der Verwendung als Motorenbestandteil ermöglichen. Theoretisch bekannt ist dies aus Schweer, Maxon Motor AG, "Zwei-und höherpolige bürstenlose Gleichstrommotoren mit Luftspaltwicklung". In diesen Fällen müssen die einzelnen Magnetsegmente jedoch aufwändig hergestellt, zu einer mehrpoligen Magnetstruktur montiert und magnetisiert werden.Multipole ring magnets with high quality SE magnets (SE: rare earth) would smaller designs or higher Power or torque when used as an engine component enable. This is theoretically known from Schweer, Maxon Motor AG, "Two and higher pole brushless DC motors with air gap winding ". In these cases, the individual magnet segments however complex manufactured, assembled into a multipole magnetic structure and magnetized become.

Allgemein bekannt sind mehrpolige kunststoffgebundene Ringmagnete, die meist isotrop hergestellt und anschließend mehrpolig magnetisiert sind. Diese isotropen Magnete weisen keine innere magnetische Orientierung auf und haben daher nur Rema nenzen <0,7 T. Orientierte mehrpolige Magnete aus kunststoffgebundenem SmCo mit Remanenz bis max. 0,8T sind ebenfalls bekannt.Multipole are generally known plastic-bonded ring magnets, which are usually made and isotropic subsequently are multipolar magnetized. These isotropic magnets have none internal magnetic orientation and therefore only have remanence <0.7 T. Oriented Multi-pole magnets made of plastic-bound SmCo with remanence up to Max. 0.8T are also known.

Für segmentierte Magnete ist ferner eine Anordnung ähnlich der in 1D bekannt, die eine besonders hohe Magnetflussdichte am Außenumfang liefert. Vorgeschlagen wurde in Halbach, "Design of Permanent Multipole Magnets with oriented Rare Earth Cobalt Material", Nucl. Instr. and Methods 169 (1980), 1-10 auch eine Segmentierung aus mehreren Segmenten je Pol, welche eine annähernd sinusförmige Magnetisierung liefert. Wegen des hohen Herstellungsaufwands ist eine Umsetzung für Motoren jedoch nicht gebräuchlich.For segmented magnets, an arrangement similar to that in FIG 1D known that provides a particularly high magnetic flux density on the outer circumference. It was proposed in Halbach, "Design of Permanent Multipole Magnets with oriented Rare Earth Cobalt Material", Nucl. Instr. and Methods 169 (1980), 1-10 also a segmentation of several segments per pole, which provides an approximately sinusoidal magnetization. Because of the high manufacturing effort, however, implementation for motors is not common.

SE-Magnete 1 können theoretisch aus einem pulver- oder granulatförmigen Material gepresst und gesintert werden. Zum Pressen müsste das zu verpressende Material bzw. Pressgut in eine als Presshohl bezeichnete Öffnung einer Matrize eingefüllt werden, wie in der Pulvermetallurgie üblich. Da das Magnetpulver aber keine Kieselfähigkeit aufweist, ist die Füllung zeitraubend und nicht automatisierbar. Im Falle von granulierten Pulvern werden unzureichende Magnetwerte wegen unbefriedigender Ausrichtung der einzelnen Partikel erreicht. Nach dem Einfüllen wird eine mehrpolige Ausrichtung des Pressguts mit an sich bekannten Vorrichtungen, zum Beispiel mit Elektrospulen, mit stromdurchflossenen Leitern oder mit Dauermagneten vorgeschlagen. Mit einer solchen Verfahrensweise können also Ringmagnete nicht wirtschaftlich hergestellt werden, weil das Pulverbefüllen sehr zeitraubend ist und bei kleinen Wandstärken und großen Höhen nicht bzw. nicht befriedigend gelingt. Außerdem lassen sich mit bekannten Vorrichtungen im Fall der Herstellung von SE-Magneten nur unzureichende Pulverausrichtungen und damit nur eine unzureichende Magnetqualität erreichen.SE magnets 1 can theoretically be made from one powder or granular Material pressed and sintered. That would have to be done for pressing Material or material to be pressed into an opening called a press cavity Filled in die as usual in powder metallurgy. Since the magnetic powder no pebble capacity is the filling time consuming and not automatable. In the case of granulated Powders become insufficient magnetic values because of unsatisfactory ones Alignment of the individual particles reached. After filling a multi-pole alignment of the pressed material with known Devices, for example with electrical coils, with current-carrying ones Ladders or proposed with permanent magnets. With one Procedure can So ring magnets cannot be manufactured economically because that powder filling is very time consuming and not with small wall thicknesses and high heights or not satisfactory. You can also use known ones Devices in the case of the manufacture of SE magnets are inadequate Powder alignments and thus only achieve inadequate magnet quality.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger mehrpoliger Magnete, insbesondere SE-Ringmagnete anzugeben. Insbesondere soll ein Verfahren zur automatisierten Herstellung von zwei- oder mehrpoligen Magnetringen mit dünnwandigen Ringquerschnitten vorgeschlagen werden.The object of the invention is in a process for making high quality multipole magnets, in particular to specify SE ring magnets. In particular, a procedure should for the automated production of two- or multi-pole magnetic rings with thin-walled Ring cross-sections are proposed.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.This task is accomplished through a process with the features of claim 1 or a device for Carry out of such a method with the features of claim 14 solved. Advantageous refinements are the subject of dependent claims.

Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg auf, wie einstöckige Ringmagnete mit mehrpoliger Magnetisierung am Außenumfang wirtschaftlich hergestellt werden können. Bisher sind hochwertige SE-Ringmagnete mit insbesondere einer Remanenz >1 T in mehrpoliger Ausführung 2n, mit n>1 als Anzahl der Pole, nicht bekannt.The present invention shows one Way on like single story Ring magnets with multipolar magnetization on the outer circumference economically manufactured can be. Up to now, high-quality SE ring magnets with a remanence> 1 T in particular have been multi-pole execution 2n, with n> 1 as a number the Pole, not known.

In vorteilhafter weise ermöglicht die erfindungsgemäße Verfahrensweise die Herstellung hochwertiger Magnete, insbesondere SE-Ringmagnete mit kleinen Bauformen bei zugleich hoher magnetischer Qualität. Bei Verwendung dieser Magnete in Elektromotoren wird eine geringere Dicke des Außenrückschlusses benötigt, so dass mehr Platz für die Wicklung verfügbar ist. Außerdem ist eine sinusförmige Magnetisierung möglich, so dass die Rastmomente geringer sind und die Schrägung der Wicklung reduziert werden kann. Neben der effektiven Fertigung 2-poliger Ringmagnete ist insbesondere auch die Herstellung von mehrpoligen Ringmagneten mit mehr als zwei gleichgerichteten Polen pro Ringmagnet möglich.Advantageously, the Procedure according to the invention the production of high quality magnets, especially SE ring magnets with small designs and at the same time high magnetic quality. Using this magnet in electric motors will have a smaller thickness of the external inference needed so that more space for the winding available is. Moreover is a sinusoidal Magnetization possible, so that the cogging torque is less and the slope of the Winding can be reduced. In addition to the effective 2-pole production Ring magnets are in particular the production of multi-pole Ring magnets with more than two rectified poles per ring magnet possible.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden am Außendurchmesser der so hergestellten einstöckigen Ringmagnete Magnetflussdichten höher als die Remanenz des Materials erreicht, was sonst mit Schalenmagneten oder radial vorzugsgerichteten Ringmagneten nicht und mit unterschiedlich vorzugs gerichteten Magnetsegmenten nur sehr aufwändig erreicht werden kann.In a particularly preferred embodiment, the outer diameter of the thus produced single-layer ring magnets achieve magnetic flux densities higher than the remanence of the material, which otherwise cannot be achieved with shell magnets or radially preferred ring magnets and with differently preferred magnetic segments only with great effort.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments are as follows based on the drawing explained. Show it:

1A einen verfahrensgemäß hergestellten Ringmagneten; 1A a ring magnet manufactured according to the method;

1B-1D Ringmagnete bzw. Ringmagnetanordnungen gemäß dem Stand der Technik; 1B-1D Ring magnets or ring magnet arrangements according to the prior art;

2A, 2B schematisch zwei Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Ringmagneten; 2A . 2 B schematically two process steps in the manufacture of a ring magnet;

3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Ringmagneten; 3 a section through a device for producing such a ring magnet;

4A, 4B eine zweite Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Magneten; 4A . 4B a second device for producing such a magnet;

5A-5C eine weitere Vorrichtung zum Fertigen eines solchen Magneten in Draufsicht und in seitlicher Ansicht und bei verschiedenen Verfahrensschritten; 5A-5C a further device for manufacturing such a magnet in plan view and in side view and in various process steps;

6 den Gradientenverlauf und Feldstärkeverlauf für ein entsprechendes Elektrojoch; 6 the gradient course and field strength course for a corresponding electro yoke;

7 eine Anordnung zur Herstellung 2-poliger Ringmagnete; 7 an arrangement for producing 2-pole ring magnets;

8 eine Anordnung zum Herstellen 4-poliger Ringmagnete in Aufsichtsdarstellung; 8th an arrangement for producing 4-pole ring magnets in a top view;

9 den Verlauf der Feldstärke eines vierpoligen Ringes über dem Winkel; und 9 the course of the field strength of a four-pole ring over the angle; and

10 den Verlauf der Flussdichte eines vierpoligen Ringes über dem Winkel. 10 the course of the flux density of a four-pole ring over the angle.

Wie aus 1A ersichtlich, ist ein mehrpoliger Magnet, insbesondere Ringmagnet 1 in vorteilhafter Weise unsegmentiert in einem Stück gefertigt. Ein solcher mehrpoliger Ringmagnet 1 weist erste Pole 2 (z.B. Nordpole N) auf, aus denen Magnetfeldlinien austreten, insbesondere in den zentralen Polpunkten seitlich senkrecht aus dem Zylinderumfang des Ringmagneten austreten. Ferner weist ein solcher Ringmagnet 1 zweite Pole 3 (z.B. Südpole S) auf, bei denen in den zylindrischen Außenumfang des Ringmagneten 1 magnetische Feldlinien eintreten. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Ringmagnet 1 jeweils zwei erste und zwei zweite Pole 2 (z.B. Nordpol N) bzw. 3 (z. B. Südpol S) auf.How out 1A can be seen, a multi-pole magnet, especially ring magnet 1 advantageously manufactured in one piece unsegmented. Such a multi-pole ring magnet 1 has first poles 2 (eg north poles N), from which magnetic field lines emerge, in particular at the central pole points, emerge laterally perpendicularly from the circumference of the ring magnet's cylinder. Such a ring magnet also has 1 second pole 3 (eg south poles S), in which in the cylindrical outer circumference of the ring magnet 1 magnetic field lines enter. In the embodiment shown, the ring magnet has 1 two first and two second poles each 2 (e.g. north pole N) or 3 (e.g. south pole S).

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen derartiger hochwertiger mehrpoliger Ringmagneten, insbesondere SE-Ringmagnete für die Anwendung in Motoren besteht aus einer Vielzahl verschiedenartiger Schritte. Nachfolgend werden Ringmagnete mit 2n Polen mit n = 1-4 als Anzahl gleichgerichteter Pole, also 2-8-polige Ringmagnete betrachtet. Prinzipiell sind aber auch Ringmagnete mit mehr als 8 Polen fertigbar, wobei in der Regel mit zunehmender Polanzahl ein nur relativ geringerer Leistungszuwachs zu verzeichnen ist.An advantageous method of manufacture Such high quality multi-pole ring magnets, in particular SE ring magnets for use in motors consists of a large number of different steps. Below are ring magnets with 2n poles with n = 1-4 as the number rectified poles, i.e. 2-8-pole ring magnets considered. In principle, ring magnets with more than 8 poles can also be manufactured, usually only a relatively smaller number with increasing number of poles There is an increase in performance.

Das erste beispielhaft beschriebene Verfahren ist insbesondere für die Fertigung von SE-Ringmagneten mit mehr als zwei Polen vorteilhaft. Es wurde gefunden, dass die Fertigung von Ringmagneten mit einem Verhältnis Innen-/Außendurchmesser >0,30 besonders vorteilhaft ist. Bei Ringmagneten mit kleineren Wandstärken als diesem Verhältnis entspricht, besteht eine starke Neigung zur Rissbildung. Außerdem gelingt bei kleineren Verhältnissen als 0,3 die Rückführung des Magnetflusses im Ringmagneten nicht ausreichend, so dass zunehmend ein Streufluss austritt und die Amplitude der Magnetflussdichte am Außenumfang reduziert wird.The first described by way of example Procedure is especially for the production of SE ring magnets with more than two poles advantageous. It has been found that the production of ring magnets with a ratio of inside / outside diameter> 0.30 is particularly advantageous is. For ring magnets with smaller wall thicknesses than this ratio, there is a strong tendency to crack. Smaller ones also succeed conditions than 0.3 the return of the Magnetic flux in the ring magnet is not sufficient, so that increasing a leakage flux emerges and the amplitude of the magnetic flux density on the outer circumference is reduced.

Als Material bzw. Werkstoff bieten sich SE-TM-Werkstoffe (SE= Seltenerden; TM=Übergangsmetalle Fe, Co,...) auf Basis der intermetallischen Verbindungen von zum Beispiel Nd₂Fe₁₄B, SmCo₅, Sm₂ (Fe, Co, Zr)₁₇ vorteilhaft an.SE-TM materials (SE = rare earths; TM = transition metals Fe, Co, ...) based on the intermetallic compounds of, for example, Nd ₂ Fe ₁₄ B, SmCo ₅ , Sm ₂ (Fe, Co, Zr) ₁₇ advantageous.

Die Herstellung erfolgt zweckmäßiger Weise in pulvermetallurgischer Art und weise. In einem ersten Schritt wird dabei üblicherweise eine Legierung erschmolzen, welche als Basismaterial bzw. Basiswerkstoff dient. Die erstarrte Legierung wird zu Pulver mit typischerweise einer Teilchengröße von 4 μm gemahlen.The manufacture is convenient in a powder metallurgical manner. In a first step is usually used an alloy melted, which serves as the base material or base material. The solidified alloy typically becomes a powder Particle size of 4 microns ground.

Das Pulver wird in einem weiteren Verfahrensschritt, einem Befüllungsschritt in die Öffnung einer Pressenmatrize eingefüllt.The powder is in another Process step, a filling step into the opening a press die.

In einem nächsten Herstellungsschritt, einem Orientierungsschritt wird das Pulver in dem Presswerkzeug mehrpolig in einem angelegten Magnetfeld ausgerichtet. Dieses ausrichtende mehrpolige Feld ist vorteilhafter Weise entlang des Ringumfangs sinusförmig und weist insbesondere eine Stärke von mehr als 1,6 kA/cm an den Polen auf.In a next manufacturing step, an orientation step is the powder in the press tool aligned in multiple poles in an applied magnetic field. This aligning multipole field is advantageously along the circumference of the ring sinusoidal and has particular strength of more than 1.6 kA / cm at the poles.

Nach der Ausrichtung des Pulvers in der Öffnung der Matrize wird das Pulver im einem Pressschritt in einer Richtung zweckmäßigerweise senkrecht zu dem ausrichtenden Feld gepresst. Dabei sollte das ausrichtende bzw. orientierende Feld weiter anliegen, bis eine ausreichende Dichte des Presskörpers erreicht ist. Gemäß ersten Versuchen erscheint dabei eine Dichte von 40% und mehr der Massivdichte des massiven Legierungsmaterials besonders vorteilhaft.After aligning the powder in the opening the powder becomes the powder in one pressing step in one direction expediently pressed perpendicular to the aligning field. The target should be or orienting field continue to apply until a sufficient density of the compact is reached. According to the first Experiments appear to have a density of 40% and more of the solid density the solid alloy material is particularly advantageous.

In einem nächsten Herstellungsschritt wird der Presskörper gesintert. Das Sintern erfolgt vorteilhafter Weise unter Vakuum oder unter einem Schutzgas. Zweckmäßiger weise wird der Presskörper bis auf eine Dichte von mehr als 95% der Massiv dichte gesintert. Zur Erzielung einer Koerzitivfeldstärke von mehr als 8,8 kA/cm kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Gegebenenfalls wird abschließend eine mechanische Bearbeitung zur Erzielung der gewünschten Abmessung und Toleranz des Presskörpers bzw. Ringmagneten durchgeführt.In a next manufacturing step becomes the compact sintered. The sintering is advantageously carried out under vacuum or under a protective gas. The compact is expediently until sintered to a density of more than 95% of the solid density. to Achieving a coercive field strength A heat treatment of more than 8.8 kA / cm can be carried out. If necessary, will be final mechanical processing to achieve the desired Dimension and tolerance of the pressed body or ring magnet carried out.

Nach der Herstellung des Presskörpers wird dieser entsprechend der zuvor nach dem Befüllen eingeprägten Orientierung mit einer Feldstärke von mehr als 8 kA/cm in einem annähernd sinusförmigen Feld magnetisiert bzw. auf magnetisiert. Ein derart gefertigter Ringmagnet 1 weist gemäß ersten Versuchen eine Remanenz >1,0 T auf, welche an einem Ringteilstück messbar ist.After the pressing body has been produced, it is pressed in an approximately sinusoidal field ma in accordance with the orientation previously impressed after filling with a field strength of more than 8 kA / cm gnetized or magnetized. A ring magnet made in this way 1 According to initial tests, it has a remanence> 1.0 T, which can be measured on a ring section.

Der auf diese Art und Weise hergestellte ringförmige Presskörper bildet einen Ringmagneten mit einer weitgehend sinusförmigen Magnetisierung aus, deren Amplitude B_m [mT] in einem Abstand s zum Außendurchmesser gemessen der folgenden Beziehung genügen soll:

und n als Anzahl der Polpaare (n = 1,2,3,4,...) sowie D_a, D_i als Außen- bzw. Innendurchmesser [mm].The ring-shaped pressing body produced in this way forms a ring magnet with a largely sinusoidal magnetization, the amplitude B _m [mT] of which, measured at a distance s from the outer diameter, should satisfy the following relationship:

and n as the number of pole pairs (n = 1,2,3,4, ...) and D _a , D _i as outer and inner diameter [mm].

Derart gefertigte SE-Ringmagnete 1 sind zur Herstellung von Motoren besonders vorteilhaft verwendbar.SE ring magnets made in this way 1 are particularly advantageous for the production of engines.

Mehrpolige Ringmagnete sind zur Erhöhung des Drehmoments und zur Reduzierung des Eisenquerschnitts insbesondere bei PM-Motoren (PM: Permanentmagnet) vorteilhaft einsetzbar. Ein weiterer Anwendungsbereich sind Schrittmotore. Unter Mehrpo- ligkeit wird hier wieder eine Anzahl von Polen 2n mit n = 1,2,3,... verstanden.Multipole ring magnets are used to increase the Torque and to reduce the iron cross section in particular for PM motors (PM: Permanent magnet) can be used advantageously. Another area of application are stepper motors. Under multipolarity here again a number of poles 2n with n = 1,2,3, ... is understood.

Zur Formgebung bzw. Herstellung des Presskörpers bei insbesondere dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf wird ein zweistufiges Verfahren vorgeschlagen, welches anhand der 2A und 2B veranschaulicht ist. Im Befüllungsschritt wird das Pressgut bzw. Pulver 6' magnetisch in das in 2A skizzierte Presshohl 6, das heißt die Öffnung der Matrize 5 einer Pulverpresse eingezogen bzw. magnetisch eingesaugt. Zum Einsaugen wird ein axial durch die Matrize führendes Feld angelegt, welches parallel zur Pressrichtung verläuft. Das Presshohl 6 weist ein rohrförmige Außenwand ein rundstabförmiges Mittelstück 4 auf, um einen ringförmigen Hohlraum zu erzeugen.A two-stage process is proposed for shaping or producing the compact in particular in the process sequence described above 2A and 2 B is illustrated. In the filling step, the pressed material or powder 6 ' magnetic in the in 2A sketched press hollow 6 , that is the opening of the die 5 drawn into a powder press or sucked in magnetically. For suction, a field is created which runs axially through the die and runs parallel to the pressing direction. The press hollow 6 a tubular outer wall has a round rod-shaped center piece 4 to create an annular cavity.

Im nachfolgenden Orientierungsschritt wird das in das Presshohl 6 eingefüllte Pulver 6' mit einem transversalen, mehrpoligen Magnetfeld orientiert bzw. ausgerichtet. 2B skizziert das in dem Presshohl 6 wirkende Magnetfeld mit bogenförmig verlaufenden magnetischen Feldlinien. Dabei sollte die Pulverdichte vorteilhafter Weise zwischen 15% und 45% TD (TD: Theoretischer Dichte des Pulverwerkstoffs) betragen. Dieses transversale magnetische Feld verläuft im wesentlichen in einer transversalen Ebene zu dem ersten Feld, welches zum Einsaugen des Pulvers 6' in das Presshohl 6 verwendet wurde.In the subsequent orientation step, this is in the press cavity 6 filled powder 6 ' oriented or aligned with a transverse, multi-pole magnetic field. 2 B outlines this in the press cavity 6 acting magnetic field with arc-shaped magnetic field lines. The powder density should advantageously be between 15% and 45% TD (TD: Theoretical density of the powder material). This transverse magnetic field runs essentially in a transverse plane to the first field, which is used to suck up the powder 6 ' into the press cavity 6 was used.

Die beiden Magnetfelder können auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden, insbesondere durch Dauermagnete, ein pulsförmige erregtes Magnetfeld oder zum Beispiel mittels eines Elektrojochs als ein statisches Feld.The two magnetic fields can be on different ways are generated, in particular by permanent magnets, a pulse-shaped excited magnetic field or, for example, by means of an electric yoke as a static field.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Befüllungs- bzw. Einsaugfeld ein statisches Feld, vorteilhafter Weise mit einer Pulsdauer >100 ms erzeugt, welches gegebenenfalls mit einem Haltefeld beim Abziehen des Füllschuhs gekoppelt werden kann. Der Gradient des Magnetfelds in axia ler Richtung am Rand des Presshohls 6 beträgt dabei vorteilhafter Weise mehr als 10 mT/mm.In a particularly preferred embodiment, the first filling or suction field is a static field, advantageously generated with a pulse duration> 100 ms, which can optionally be coupled to a holding field when the filling shoe is removed. The gradient of the magnetic field in the axial direction at the edge of the press cavity 6 is advantageously more than 10 mT / mm.

Das zweite Feld, also das Orientierungs- bzw. Ausrichtfeld ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Pulsfeld, welches über eine Kondensatorentladung mit weniger als 100 ms Dauer mit zum Beispiel einer Mäanderspule n-polig erzeugt wird. Dieses Orientierungsfeld kann während eines Zyklus gegebenenfalls mehrfach appliziert werden. Die Feldstärke im Presshohl 6 beträgt vorteilhafter Weise mehr als 1,6 kA/cm.In the preferred embodiment, the second field, that is to say the orientation or alignment field, is a pulse field which is generated via a capacitor discharge with a duration of less than 100 ms using, for example, a n-pole meander coil. This orientation field can be applied several times if necessary during a cycle. The field strength in the press cavity 6 is advantageously more than 1.6 kA / cm.

Anhand der 3-6 werden Ausführungsbeispiele für verschiedene Systeme zum Herstellen von Ringmagneten veranschaulicht. Dargestellt sind dabei nur einzelne hier hervorzuhebende der insgesamt erforderlichen üblichen Pressenbestandteile.Based on 3 - 6 Exemplary embodiments for various systems for producing ring magnets are illustrated. Only a few of the usual press components required to be emphasized are shown here.

3 zeigt ein System, bei welchem der Aufbau einer Presse ohne magnetisierbare Materialien in den Pressenbestandteilen im Matrizenbereich erfolgt. Dabei befinden sich der obere Pressstempel 10 am Spulenrand einer Axialspule 11, welche zum Erzeugen des Einsaugfeldes verwendet wird. Eine Orientierungsspule 13 zum Erzeugen eines wechselpoligen Orientierungs- bzw. Ausrichtfeldes umschließt die Matrize 5, in die die rohrförmigen Pressstempel 10, 12 beim Pressen eintauchen. Die Orientierungsspule 13 ist in zweckmäßiger Weise mäanderförmig gewickelt, so dass die Polarität des erzeugten Feldes wechselt (N-S-N-S-...). 3 shows a system in which a press is built without magnetizable materials in the press components in the die area. The upper press stamp is located here 10 at the coil edge of an axial coil 11 which is used to generate the suction field. An orientation coil 13 encloses the die to generate an alternating pole orientation or alignment field 5 into which the tubular press ram 10 . 12 immerse when pressing. The orientation coil 13 is appropriately wound in a meandering shape so that the polarity of the generated field changes (NSNS -...).

Zum Befüllen des Presshohls der Matrize wird Pulver über das Presshohl gebracht. Dies wird vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Füllschuhs durchgeführt, welcher in seinem Innenraum einen Pulverüberschuss aufweist. Durch das Einschalten des Axialfeldes der Axialspule 11, also das Einschalten des Befüllungs- bzw. Einsaugfeldes, wird das Presshohl befällt. Anschließend wird der Füllschuh mit überschüssigem Pulver abgezogen und das Befüllungsfeld ausgeschaltet.To fill the die cavity, powder is brought over the die cavity. This is advantageously carried out with the aid of a filling shoe which has an excess of powder in its interior. By switching on the axial field of the axial coil 11 , i.e. switching on the filling or Suction field, the press cavity is attacked. The filling shoe with excess powder is then removed and the filling field is switched off.

Danach wird das zweite Magnetfeld, also das Orientierungs- bzw. Ausrichtfeld zum Orientieren des Pulvers eingeschaltet. Das Orientierungsfeld wird dabei zum Beispiel mit einem oder mehreren Pulsen erzeugt. Es folgen das Pressen und zweckmäßigerweise ein Puls mit der Orientierungsspule in Gegenrichtung, was eine Entmagnetisierung, zumindest eine teilweise Entmagnetisierung des Presskörpers bewirkt.Then the second magnetic field, so the orientation or Alignment field for orienting the powder switched on. The orientation field is generated with one or more pulses, for example. This is followed by pressing and expediently a pulse with the orientation coil in the opposite direction, which means demagnetization, causes at least a partial demagnetization of the compact.

Letztendlich wird der Presskörper ausgestoßen und gesintert. Vorteilhafter Weise wird durch diese Vorgehensweise das Pulver gleichmäßig mit einer Dichte von bei ersten Versuchen 2,2 g/cm³ gefüllt. Überraschender Weise hat das Sinterteil eine gute Anisotropie mit sog. lateraler Vorzugsrichtung (transversal zur Pressrichtung).Ultimately, the compact is ejected and sintered. This procedure advantageously fills the powder uniformly with a density of 2.2 g / cm ³ in the first attempts. Surprisingly, the sintered part has good anisotropy with a so-called lateral preferred direction (transverse to the pressing direction).

Lässt man zum Vergleich das zweite transversale Feld weg, so besitzt das gesinterte Teil eine Anisotropie mit einer axialen Vorzugsrichtung.Leaves if the second transverse field is removed for comparison, it has that sintered part anisotropy with an axial preferred direction.

4 zeigt ein System, bei dem in der Pulsspule 13 sternförmig verlaufende Eisenkerne 15 eingesetzt sind. Das Pressen erfolgt außerhalb der Axialspule 11. Ansonsten ist der Ablauf wie bei dem direkt vorstehend beschriebenen Beispiel. Der bei ersten Versuchen erzeugte Presskörper hatte eine Höhe von 5 mm. 4 shows a system in which in the pulse coil 13 star-shaped iron cores 15 are used. The pressing takes place outside the axial coil 11 , Otherwise, the procedure is the same as in the example described directly above. The pressed body produced in the first tests had a height of 5 mm.

Bei einer Variante dieses Verfahrens werden Eisenkerne 15, die zum Erzeugen des Orientierungsfeldes um die Pressform angeordnet sind, beim Befüllen jedoch um z.B. 25 mm in radialer Richtung nach außen gezogen, anschließend beim Orientieren und Pressen jedoch wieder an die Pressform herangeschoben. Die Eisenkerne können mechanisch, hydraulisch, motorisch oder pneumatisch bewegt werden. Während 4A einen seitlichen Schnitt durch ein solches System zeigt, ist in 4B eine Draufsicht skizziert, welche sechs seitlich von außen auf die Matrize zuführende Magnetanordnungen zeigt. Das in einer solchen Anordnung eingefüllte Pulver wird somit mit ei nem Magnetfeld zur Erstellung eines 2n- mit n = 3 bzw. 6-poligen Magneten ausgerichtet. Der erste derart erstellte Versuchskörper hatte eine Höhe von 11 mm bei einer im Vergleich zum vorigen Versuch besseren Befüllung.In a variant of this process, iron cores 15 , which are arranged to generate the orientation field around the mold, but when filled, for example, pulled outwards in the radial direction by 25 mm, but then pushed back to the mold during orientation and pressing. The iron cores can be moved mechanically, hydraulically, motorized or pneumatically. While 4A shows a lateral section through such a system is in 4B a plan view outlined, which shows six magnet arrangements feeding laterally from the outside onto the die. The powder filled in such an arrangement is thus aligned with a magnetic field to create a 2n with n = 3 or 6-pole magnet. The first test specimen created in this way had a height of 11 mm with a better filling compared to the previous test.

Eine weitere Anordnung zum Herstellen von Ringmagneten ist in 5 mit den 5A – 5C skizziert. Aus der Draufsicht in 5 ist eine Anordnung mit Ausricht- bzw. Orientierungsmagneten aus einer Nd-Fe-B-Legierung rund um die Matrize herum und weiteren Pressenbestandteilen dargestellt.Another arrangement for producing ring magnets is in 5 with the 5A - 5C outlined. From the top view in 5 an arrangement with alignment or orientation magnets made of an Nd-Fe-B alloy around the die and other press components is shown.

Erste Ausricht- bzw. Orientierungsmagnete 22 dienen dazu, ein magnetisches Orientierungsfeld an die Matrize 25 anzulegen, wobei die magnetischen Feldlinien vom Zylinder-Außenumfang der Matrize 25 wegführen. In dem Joch 24 sind außerdem zweite Ausricht- bzw. Orientierungsmagnete 23 eingesetzt, welche ebenfalls zur Matrize 25 führen und ein magnetisches Feld anlegen, dessen magnetische Feldlinien zu der Matrize 25 und durch deren Wandung hindurch in deren Innenraum hineinführen. Die Matrize 25 weist eine innenseitige Öffnung, das sogenannte Presshohl 26 als Aufnahme für ein zu verpressendes Pulver auf. Mittig führt durch das Presshohl 26 ein Stab bzw. Dorn 27, welcher beim Pressvorgang für die Erzeugung der Ringöffnung des Ringmagneten 1 sorgt.First alignment and orientation magnets 22 serve to apply a magnetic orientation field to the matrix 25 with the magnetic field lines from the cylinder outer circumference of the die 25 lead away. In the yoke 24 are also second alignment and orientation magnets 23 used, which also for the matrix 25 lead and create a magnetic field, whose magnetic field lines to the matrix 25 and lead through the wall into the interior. The die 25 has an inside opening, the so-called press hollow 26 as a holder for a powder to be compressed. In the middle leads through the press cavity 26 a stick or thorn 27 which during the pressing process for the generation of the ring opening of the ring magnet 1 provides.

Mit einer solchen Anordnung ist ein Ringmagnet, wie der in 1A dargestellte, herstellbar. In dem Ringmagnet würden sich die einzelnen Partikel des Pulvers insbesondere längs gebogenen Bahnen ausrichten, welche längs der Feldlinien von dem Eintrittspunkt der Feldlinien zu dem nächstgelegenen Austrittspunkt der Feldlinien verlaufen.With such an arrangement is a ring magnet, such as that in 1A shown, producible. The individual particles of the powder would align themselves in the ring magnet, in particular along longitudinally curved paths which run along the field lines from the entry point of the field lines to the closest exit point of the field lines.

In einem ersten Befüllungsschritt (5B) wird wieder ein axiales Füllen aus einem Füllschuh 26* unter zu Hilfenahme einer ersten Spule 29 vorgenommen, wie dies vorstehend bereits beschrieben ist. In einem zweiten Schritt (5C) wird das Orientierungssystem mit dem Joch 24 und den Magneten 22, 23 zur Orientierung abgesenkt, um das in das Presshohl 26 eingefüllte Pulver 26' mehrpolig auszurichten und mit Stempeln 28 zu verdichten. Durch eine entsprechende Abstimmung der Positionen wird sichergestellt, dass die Orientierung bereits aktiv ist bzw. aktiv wird, wenn die Pulverdichte noch unter 45% TD liegt.In a first filling step ( 5B ) again an axial filling from a filling shoe 26 * with the help of a first coil 29 made as already described above. In a second step ( 5C ) the orientation system with the yoke 24 and the magnet 22 . 23 lowered for orientation, around that in the press cavity 26 filled powder 26 ' align with multiple poles and with stamps 28 to condense. Appropriate coordination of the positions ensures that the orientation is already active or becomes active when the powder density is still below 45% TD.

Aus einer Nd-Fe-B-Legierung werden mit dieser Vorrichtung erste Ringmagnete versuchsweise hergestellt. Die Ringe haben nach dem Sintern eine Abmessung Außen- bzw. Innendurchmesser 14,75 bzw. 9,75mm in Polrichtung und 15,7 bzw. 10,05 mm quer zur Polrichtung. Aufgrund der unterschiedlichen Schwindung parallel und senkrecht zur Vorzugsrichtung ist der Sinterkörper nicht ideal ringförmig, was die je nach Winkel unterschiedlichen Ringabmessungen erklärt. Die Sinterdichte beträgt 7,61 g/cm³. Die Ringmagnete weisen eine 4-polige Orientierung mit einer Magnetflussdichte bzw. Amplitude von ca. 500 mT an deren Oberfläche bzw. in einem Abstand von 0,6 mm von deren Oberfläche auf (siehe 9).With this device, first ring magnets are experimentally produced from an Nd-Fe-B alloy. After sintering, the rings have an outer or inner diameter of 14.75 or 9.75mm in the direction of the pole and 15.7 or 10.05mm across the direction of the pole. Due to the different shrinkage parallel and perpendicular to the preferred direction, the sintered body is not ideally ring-shaped, which explains the different ring dimensions depending on the angle. The sintered density is 7.61 g / cm ³ . The ring magnets have a 4-pole orientation with a magnetic flux density or amplitude of approx. 500 mT on their surface or at a distance of 0.6 mm from their surface (see 9 ).

Mit der gleichen Vorrichtung und der gleichen Nd-Fe-B-Magnetlegierung sind gesinterte und geschliffene vierpolige Ringe der Abmessung ∅10,35 × ∅5,3 × 6,2 mm hergestellt worden. Der Magnet weist eine Dichte von 7,60 g/cm³ auf, was 98,4% der Massivdichte entspricht. Das Innen- zu Außendurchmesserverhältnis Di/Da beträgt 0,51.With the same device and the same Nd-Fe-B magnet alloy, sintered and ground four-pole rings measuring ∅10.35 × ∅5.3 × 6.2 mm were produced. The magnet has a density of 7.60 g / cm ³ , which corresponds to 98.4% of the solid density. The inner to outer diameter ratio Di / Da is 0.51.

Die am Außenumfang in einem Abstand s von 0,6 mm gemessene Magnetisierung hat einen sinusförmigen Verlauf und weist Amplitudenwerte Bm der Magnetflussdichte von 425 bis 514 mT auf, s. 10. Somit genügt der Ringmagnet (ohne Eisenrückschluss) der Beziehung Bm(s) ≥ 450 (2n/n+1)·C(s)·K(Da,Di) [mT], denn mit

und n = Anzahl der Polpaare (n =2), sowie D_a, D_i Außen- bzw. Innendurchmesser [mm] ergibt sich 450·(2n/n+1)·C(s)·K(D_a,D_i)= 375 mT.The magnetization measured on the outer circumference at a distance s of 0.6 mm has a sinusoidal shape and has amplitude values Bm of the magnetic flux density of 425 to 514 mT, see FIG. 10 , Thus the ring magnet (without iron yoke) satisfies the relationship B m (s) ≥ 450 (2n / n + 1) · C (s) · K (D a , D i ) [mT], because with

and n = number of pole pairs (n = 2), and D _a , D _i outer and inner diameter [mm] results in 450 · (2n / n + 1) · C (s) · K (D _a , D _i ) = 375 mT.

An dem erfindungsgemäß hergestellten Magneten wurden im Mittel mehrerer Proben 460 mT gemessen (siehe 10).On the magnet produced according to the invention, 460 mT were measured on average over several samples (see 10 ).

Ein weiteres, mit den vorstehenden Verfahren kombinierbares bzw. alternatives Verfahren zur Herstellung mehrpoliger Ringmagnete mit n = 2-4 in besonders bevorzugter Ausführungsform, wobei der Fall n=2 aus 2B ersichtlich ist, verwendet im wesentlichen übliche pulvermetallurgische Verfahrensschritte mit Pressen in einem Pressenwerkzeug. Neben dem Bezug auf die vorstehend aufgeführten Figuren wird nachfolgend insbesondere auf die 6-8 Bezug genommen.Another, alternative or combinable method for the production of multi-pole ring magnets with n = 2-4 in a particularly preferred embodiment, wherein the case n = 2 from 2 B can be seen, uses essentially conventional powder metallurgical process steps with presses in a press tool. In addition to the reference to the figures listed above, in particular the 6 - 8th Referred.

Ein übliches pulvermetallurgisches Verfahren ist dabei hinsichtlich Verfahrensschritten und Aufbau der Pressvorrichtung entsprechend anzupassen. Die Presse bzw. das darin eingesetzte Werkzeug weisen ein Magnetsystem auf, welches in der Füllstellung und/oder Pressstellung um die Matrize 5 herum angeordnet ist.A conventional powder metallurgy process is to be adapted accordingly with regard to process steps and the structure of the pressing device. The press or the tool used therein have a magnet system, which in the filling position and / or pressing position around the die 5 is arranged around.

Das Magnetfeld zum Einfüllen von Pulver in das Presshohl 6 und das Magnetfeld zum Orientieren des Pulvers in dem Presshohl 6 kann durch ein Dauermagnetsystem erzeugt werden. Möglich ist auch die Erzeugung mit Hilfe einer 2n-poligen Pulsspule mit oder ohne ferromagnetischen Spulenkernen oder die Erzeugung mit Hilfe eines Elektrojochs. Das magnetische Füllfeld und das magnetische Orientierungsfeld können dabei die gleiche oder verschiedene Quellen besitzen.The magnetic field for filling powder into the press cavity 6 and the magnetic field for orienting the powder in the press cavity 6 can be generated by a permanent magnet system. It is also possible to generate with the help of a 2n-pole pulse coil with or without ferromagnetic coil cores or with the help of an electro-yoke. The magnetic fill field and the magnetic orientation field can have the same or different sources.

Das Magnetsystem besteht dabei zur Erzeugung eines Orientierungsfeldes aus einer ersten Magnetfeldspule 32, welche ein von der seitlichen bzw. zylindrischen Umfangswandung der Matrize 5 wegführendes magnetisches Feld erzeugt, und einem zweiten Magnetfeldspule 33, welcher ein zur seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hinführendes Magnetfeld erzeugt, um bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel 2-polige Ringmagnete herzustellen. Durch entsprechend geeignete Polschuh- bzw. Übergangsstücke 34 werden die im zentralen Luftspalt der Spulen 32, 33 erzeugten Magnetfelder zu der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hin zu der dort gewünschten Polstelle gebündelt bzw. konzentriert. Die Übergangsstücke 34 haben somit eine Art Jochfunktion.The magnet system consists of a first magnetic field coil for generating an orientation field 32 which one of the lateral or cylindrical peripheral wall of the die 5 leading magnetic field generated, and a second magnetic field coil 33 which one to the lateral peripheral wall of the die 5 leading magnetic field generated to the in 7 illustrated embodiment to produce 2-pole ring magnets. With suitable pole piece or transition pieces 34 become those in the central air gap of the coils 32 . 33 generated magnetic fields to the lateral peripheral wall of the die 5 bundled or concentrated to the desired pole point there. The transition pieces 34 thus have a kind of yoke function.

Neben der in 7 dargestellten Anordnung mit einem 2-poligen Elektrojoch zur Herstellung 2-poliger Ringmagnete sind auch höherpolige Anordnungen einsetzbar.In addition to the in 7 Arrangement shown with a 2-pole electro yoke for the production of 2-pole ring magnets, higher-pole arrangements can also be used.

8 stellt eine Pressenanordnung mit einer 4-poligen Magnetisierungsanordnung zur Herstellung 4-poliger Ringmagnete dar. Der seitlichen Umfangswandung einer Matrize 5 mit einem innenseitigen Presshohl 6 benachbart sind vier Magnetfeldspulen 42, 43 angeordnet. Benachbart sind dabei jeweils erste Spulen 42 zur Erzeugung eines Magnetfeldes, welches von der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 wegführt, und zweite Magnetfeldspulen 43 zum Erzeugen eines Magnetfeldes, welches zur seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hinführt. Die vier Magnetfeldspulen 42, 43 sind dabei so angeordnet, dass über den seitlichen Umfang der Matrize 5 gesehen immer wechselnd Magnetfelder zu diesem hinführen bzw. von diesem wegführen. Vorteilhafterweise wird ein hinsichtlich der magnetischen Polarität über den zylindrischen Umfang der Matrizenwandung sinusförmiges Magnetfeld ausgebildet. 8th represents a press arrangement with a 4-pole magnetization arrangement for the production of 4-pole ring magnets. The lateral peripheral wall of a die 5 with an inside press cavity 6 four magnetic field coils are adjacent 42 . 43 arranged. The first coils are each adjacent 42 to generate a magnetic field, which is from the lateral peripheral wall of the die 5 leads away, and second magnetic field coils 43 to generate a magnetic field which is used for the lateral peripheral wall of the die 5 takes you. The four magnetic field coils 42 . 43 are arranged so that the lateral circumference of the die 5 seen alternating magnetic fields to this or lead away from this. A magnetic field that is sinusoidal with respect to the magnetic polarity over the cylindrical circumference of the die wall is advantageously formed.

In einer nicht dargestellten einfachen Ausführungsform sind die Magnetfeldspulen 42, 43 derart ausgerichtet, dass ihre zentrale Längsachse, welche parallel zum innenseitig erzeugten Magnetfeld verläuft, radial zur Mitte der Matrize 5 hin angeordnet ist.In a simple embodiment, not shown, the magnetic field coils 42 . 43 aligned such that its central longitudinal axis, which runs parallel to the magnetic field generated on the inside, radially to the center of the die 5 is arranged.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform aus 8 sind die Magnetfeldspulen 42-A und 43-A durch eine einzige Spule realisiert, die in Form einer 8 gewickelt ist und durch deren Öffnungen die Schenkel des flussleitenden Jochs verlaufen. Das gleiche gilt für die Magnetfeldspulen 42-B und 43-B. Bei Bestromung der 8-förmigen Spule entstehen an den Polschenkeln verschiedene Pole N und S.In the particularly preferred embodiment 8th are the magnetic field coils 42-A and 43-A realized by a single coil which is wound in the form of an 8 and through the openings of which the legs of the flux-guiding yoke run. The same applies to the magnetic field coils 42-B and 43-B. When the 8-shaped coil is energized, different poles N and S are formed on the pole legs.

Durch entsprechende Ausbildung der Schenkelspitzen kann der Magnetfluss konzentriert und damit in seinem Verlauf und seiner Amplitude im Presshohl beeinflusst werden. Vorteilhaft wird ein sinusförmiges Magnetfeld mit hoher Amplitude angestrebt. Weiterhin kann der Dorn im Presshohl, der die Bohrung des Ringmagneten formt, aus einem magnetischen Material bestehen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Orientierungsrichtung stärker von lateral zu radial übergehen soll.By appropriately designing the tip of the legs, the magnetic flux can be concentrated and thus its course and its amplitude in the press cavity can be influenced. A sinusoidal dimension is advantageous gnetfeld aimed at high amplitude. Furthermore, the mandrel in the press hollow, which forms the bore of the ring magnet, can consist of a magnetic material. This can be advantageous if the orientation direction is to change more strongly from lateral to radial.

Gemäß nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen kann mit einer derartigen Anordnung von zwei oder mehr paarigen Magnetfeldspulen 42, 43, welche jeweils ein Joch 24 aufweisen, ein jeweils gegenpoliges Magnetfeld an die Umfangswandung einer Matrize 5 angelegt werden. Ein C-förmiges Joch wäre beispielsweise geeignet, mit Hilfe von zwei derart benachbart angeordneten Magnetfeldspulen 42, 43 2-polige Ringmagneten herzustellen.According to embodiments not shown in the drawing, such an arrangement of two or more paired magnetic field coils can be used 42 . 43 , each a yoke 24 each have an opposite polar magnetic field on the peripheral wall of a die 5 be created. A C-shaped yoke would be suitable, for example, with the aid of two magnetic field coils arranged adjacent to one another in this way 42 . 43 To produce 2-pole ring magnets.

Auch ist es möglich, zwei derart benachbarte Magnetfeldspulen 42, 43, welche mit einem Joch 24 verbunden sind, derart verschwenkbar anzuordnen, dass sie um 90° verschwenkt werden können, um das Magnetfeld nicht mehr in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Matrize 5 sondern in einer Ebene parallel zur Längsachse der Matrize 5 anzuordnen. Dadurch kann eine solche Anordnung in einer ersten Stellung zum Füllen des Presshohls 6 mit Pulver und in einer zweiten, um 90° verschwenkten Stellung zum Orientieren des eingefüllten Pulvers verwendet werden.It is also possible to have two adjacent magnetic field coils 42 . 43 which with a yoke 24 are connected so as to be pivotable so that they can be pivoted through 90 ° so that the magnetic field is no longer in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the die 5 but in a plane parallel to the longitudinal axis of the die 5 to arrange. As a result, such an arrangement can be in a first position for filling the press cavity 6 with powder and in a second position, pivoted through 90 °, for orienting the filled powder.

Möglich ist natürlich auch der Einsatz von mehr oder weniger Magneten bzw. -spulen um ein solches Joch 24.Of course, it is also possible to use more or fewer magnets or coils around such a yoke 24 ,

Verfahrensgemäß soll das Magnetfeld auf eine besonders bevorzugte Art und Weise angelegt werden. Dabei soll das Magnetfeld zum Füllen des Presshohls 6 derart bereitgestellt werden, dass am Rand des Presshohls 6 ein magnetischer Gradient in der Pressrichtung von vorzugsweise mindestens 10 mT/mm erzeugt wird. Dieser magnetische Gradient bewirkt eine Magnetkraft in Richtung des Presshohls 6, mit welcher auch enge Spalte bzw. Presshohls 6 mit Pulver gefüllt werden können. Bei ersten Versuchen erwiesen sich magnetische Gradienten von mehr als 25 mT/mm als besonders vorteilhaft.According to the method, the magnetic field is to be applied in a particularly preferred manner. The magnetic field used to fill the press cavity 6 be provided such that at the edge of the press cavity 6 a magnetic gradient in the pressing direction of preferably at least 10 mT / mm is generated. This magnetic gradient causes a magnetic force in the direction of the press cavity 6 , with which also narrow gaps or press hollow 6 can be filled with powder. In the first attempts, magnetic gradients of more than 25 mT / mm proved to be particularly advantageous.

Ferner soll das Magnetsystem zum Erzeugen des Ausrichtfeldes, welches bei den dargestellten Ausführungsbeispielen durch die Magnete 32, 33 bzw. 42, 43 und Jochelemente 34 bzw. 24 erzeugt wird, ein mehrpoliges Feld transversal zur Pressrichtung mit einer bevorzugten Maximalfeldstärke > 1,6 kA/cm erzeugen. Ein solches mehrpoliges Feld bewirkt eine mehrpolige Ausrichtung des in das Presshohl 6 eingefüllten Dauermagnet-Pulvers mit einem hohen Grad an Orientierung. Bei ersten Versuchen zeigte sich eine Feldstärkenamplitude von mehr als 4 kOe als besonders vorteilhaft. Unter der Maximalfeldstärke oder Feldstärkenamplitude ist dabei die maximale Feldstärke im Presshohl 6 in radialer Richtung zu verstehen.Furthermore, the magnet system for generating the alignment field, which in the exemplary embodiments shown by the magnets 32 . 33 respectively. 42 . 43 and yoke elements 34 respectively. 24 is generated, generate a multi-pole field transverse to the pressing direction with a preferred maximum field strength> 1.6 kA / cm. Such a multi-pole field brings about a multi-pole alignment of the press hollow 6 filled permanent magnet powder with a high degree of orientation. In the first experiments, a field strength amplitude of more than 4 kOe was found to be particularly advantageous. The maximum field strength in the press cavity is below the maximum field strength or field strength amplitude 6 to understand in the radial direction.

Ferner sollte das Orientierungsfeld mindestens so lange aufrecht erhalten werden, bis beim Kompaktieren die Pressdichte mindestens 40% TD (TD: Theoretische Dichte des Pulverwerkstoffes) erreicht hat.Furthermore, the orientation field be maintained at least until compacting the press density at least 40% TD (TD: theoretical density of the powder material) has reached.

Bei ersten Pressversuchen hat sich gezeigt, dass mit diesen Werten des Gradienten und der Feldstärke sowohl geringe Ringwandstärken von zum Beispiel 2,5 mm als auch hohe Orientierungsgrade von zum Beispiel 95% erreicht werden konnten.During the first press attempts shown that with these values of gradient and field strength both small ring wall thicknesses of, for example, 2.5 mm as well as high degrees of orientation from to Example 95% could be achieved.

Die geforderten Werte können bevorzugt durch eine Schrägung der Polschuhe, also eine Flusskonzentration der magnetischen Feldlinien, eingestellt werden, wie dies aus der Polschuhanordnung neben dem in 6 dargestellten Kurvenverlauf ersichtlich ist. Eine Flusskonzentration ist dabei sowohl in axialer als auch in transversaler Richtung zu empfehlen. Außerdem sollte der Abstand des Polschuhs zu dem Pulver möglichst gering sein, weshalb eine geringe Wandstärke der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 bevorzugt wird.The required values can preferably be set by an inclination of the pole shoes, that is to say a flux concentration of the magnetic field lines, as can be seen from the pole shoe arrangement in addition to that in FIG 6 curve shape shown can be seen. A flux concentration is recommended in both the axial and transverse directions. In addition, the distance between the pole piece and the powder should be as small as possible, which is why a small wall thickness of the lateral peripheral wall of the die 5 is preferred.

Hohe Verhältnisse der Höhe relativ zu der Wandstärke der zu erzeugenden Ringmagnete können durch eine Modifizierung der Position der Maximalfeldstärke und des Gradienten erzielt werden.High ratios of height relative to the wall thickness of the ring magnets to be generated by a modification of the position of the maximum field strength and of the gradient can be achieved.

6 zeigt einen beispielhaften Verlauf des Gradienten und der Feldstärke für ein Elektrojoch. Die in der Zeichnung senkrechte Unterteilung ist dabei relativ von der Oberkante der Matrize 5 angegeben. Vorliegend ist ein Positionsbereich von -50 mm bis +50 mm abgebildet. Die zentrale kräftige Linie stellt die Oberkante der Pressform dar. Die gepunktete Kurve zeigt den Gradienten, welcher gemäß der oberen Skala bei einer Höhe von 10 mm oberhalb der Matrizenoberkante mit einem Wert von etwa 15 mT/mm bis zu einer Position von etwa -5 mm, das heißt 5 mm unterhalb der Matrizenoberkante, zu einem Wert von etwa 30 mT/mm ansteigt und dann bis zu einer Höhe von 40 mm unterhalb der Matrizenoberkante zu einem Wert von etwa -17 mT/mm abfällt. Die durchgezogene Linie stellt die Feldstärke dar, welche gemäß der unteren Skala von einem Wert von etwa – 0,4 T (-3,2 kA/cm) bei einer Höhe von 20 mm oberhalb der Matrizenoberkante zu einem Wert von gut 1,2 T (10 kA/cm) bei einer Höhe von 20 mm unterhalb der Matrizenoberkante ansteigt, um dann zu einem wert von etwa 0,95 T (8 kA/cm) bei einer Höhe von 40 mm unterhalb der Matrizenoberkante abzufallen. 6 shows an exemplary course of the gradient and the field strength for an electro-yoke. The vertical division in the drawing is relative to the upper edge of the die 5 specified. A position range from -50 mm to +50 mm is shown here. The central strong line represents the upper edge of the mold. The dotted curve shows the gradient, which according to the upper scale at a height of 10 mm above the upper edge of the die with a value of about 15 mT / mm to a position of about -5 mm , ie 5 mm below the upper edge of the die, rises to a value of approximately 30 mT / mm and then drops to a height of 40 mm below the upper edge of the die to a value of approximately -17 mT / mm. The solid line represents the field strength, which according to the lower scale from a value of about - 0.4 T (-3.2 kA / cm) at a height of 20 mm above the top edge of the die to a value of a good 1.2 T. (10 kA / cm) rises at a height of 20 mm below the upper edge of the die and then falls to a value of approximately 0.95 T (8 kA / cm) at a height of 40 mm below the upper edge of the die.

Ein dieses Feld erzeugender Polschuh 24 ist rechts neben der Abbildung dargestellt. Über eine Höhe H von 10 mm verläuft die der Matrizenwandung zugewandte Seite des Polschuhs 24 parallel, so dass Magnetfeldlinien auf diesen Bereich konzentriert werden. Unterhalb dieses Bereichs verläuft die Wandung des Polschuhs 24 abgeschrägt von der Matrizenwandung weg. Die Magnetisierung des herzustellenden Ringmagneten kann dementsprechend durch eine geeignet gewählte Geometrie und Positionierung des Polschuhs 24 beeinflusst werden.A pole piece producing this field 24 is shown to the right of the illustration. The side of the pole piece facing the die wall extends over a height H of 10 mm 24 parallel so that magnetic field lines are concentrated on this area. The wall of the pole piece runs below this area 24 bevelled away from the die wall. Accordingly, the magnetization of the ring magnet to be produced can be achieved by a suitably chosen geometry and positioning of the pole piece 24 to be influenced.

Die 9 und 10 zeigen schließlich den im wesentlichen sinusförmigen Verlauf der Feldstärke (9) und der Flussdichte (10) eines vierpoligen Ringes über dem Winkel bei erfindungsgemäßen vierpoligen Ringmagneten.The 9 and 10 finally show the essentially sinusoidal course of the field strength ( 9 ) and the flux density ( 10 ) a four-pole ring over the angle in four-pole according to the invention Ring magnet.

Claims

Method for manufacturing a multi-pole ring magnet ( 1 ) made of a rare earth alloy, which has two or a multiple thereof oppositely oriented magnetic poles in the cylindrical outer peripheral region, characterized in that a powder ( 6 '; 26 ' ) made of a magnetically orientable material in a press cavity ( 6 ; 26 ) a die ( 5 ; 25 ) pressed in a ring and magnetically oriented in two or more poles and then sintered.

The method of claim 1, wherein the powder ( 6 '; 26 ' ) into the press cavity by means of a magnetic field that is essentially parallel to the pressing direction ( 6 ; 26 ) is drawn, especially with a magnetic field with a magnetic gradient ≥ 10 mT / mm.

A method according to claim 1 or 2, wherein the filled powder ( 6 '; 26 ' ) in the press cavity ( 6 ; 26 ) is oriented before pressing.

A method according to any preceding claim, wherein the powder ( 6 '; 26 ' ) in the press cavity ( 6 ; 26 ) is oriented during pressing.

Method according to Claim 3 or 4, in which the 2- or multi-pole orientation of the powder ( 6 '; 26 ' ) already at a powder density between 15% and 45% theoretical density of the material of the powder ( 6 '; 26 ' ) is carried out.

A method according to claim 4, 5 or 6, in which for orienting the powder ( 6 '; 26 ' ) a magnetic field with a field strength amplitude in the press cavity of at least 1.6 kA / cm, in particular at least 3.2 kA / cm transverse to the pressing direction on the filled powder ( 6 '; 26 ' ) is created.

A method according to any preceding claim, in which the pressed body is magnetized 2n pole after a sintering process.

Method according to Claim 7, in which the magnetization with a field strength> 8 kA / cm onto a pressed body with more than 95% of the bulk density of the material of the powder ( 6 '; 26 ' ) with a sinusoidal field.

A method according to any preceding claim, wherein the magnetically oriented powder ( 6 '; 26 ' ) is pressed essentially perpendicular to the direction of orientation.

Method according to one of the preceding claims, in which the powder ( 6 '; 26 ' ) a powder made of a rare earth material is used.

A method according to any preceding claim, in which the magnetic fields by permanent magnets, pulse fields or static Fields are created and created one or more times.

A method according to any preceding claim, wherein the pressed body ( 1 ) before it is ejected from the die ( 5 ; 25 ) is demagnetized in the opposite direction by a pulse.

Method according to one of the preceding claims, in which, when filling the press cavity ( 6 ; 26 ) with powder ( 6 '; 26 ' ) only a magnetic field acting in the direction of filling is applied.

Device for carrying out a method according to one of the preceding claims for producing multipole ring magnets ( 1 ) with at least one pair of coils ( 22 . 23 ; 42 . 43 ), for generating a magnetic field and in particular at least one yoke ( 24 ; 34 ) for guiding the at least one magnetic field to the non-axis-parallel outer periphery of a die ( 5 ; 25 ) a powder press.

Device according to Claim 14, in which the device components at least in the region of the die ( 5 ; 25 ) and around them consist of a non-magnetizable material.

Multi-pole, especially 2- to 8-pole ring magnet ( 1 ) from powder metallurgical production according to a method according to any one of claims 1-13.

Ring magnet according to claim 16 with an inner / outer diameter ratio> 0.30.

Ring magnet according to claim 16 or 17 with a solid density> 95% of the solid material density.

Ring magnet according to one of claims 16 to 18 with a coercive field strength> 8.8 kA / cm and a remanence> 1.0 T.

Ring magnet according to one of claims 16 to 19 with an approximately sinusoidal magnetization on the outer circumference, with an amplitude B _m at a distance s from the outer diameter according to:

and n as the number of pole pairs (n = 1,2,3,4, ...) and Da, Di as the outer and inner diameter [mm].