DE1178530B

DE1178530B - Vorrichtung zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten durch kontinuierliche Form-gebung in einem Extruder oder Kalander

Info

Publication number: DE1178530B
Application number: DEB44433A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Max Baermann GmbH
Current assignee: Max Baermann GmbH
Priority date: 1957-04-27
Filing date: 1957-04-27
Publication date: 1964-09-24
Also published as: GB883090A; CH395361A

Description

Vorrichtung zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten durch kontinuierliche Formgebung in einem Extruder oder Kalander Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten, die aus einer Mischung eines anisotropen Dauermagnetpulvers und einem gummiartig flexiblen Bindemittel bestehen und durch kontinuierliche Formgebung, beispielsweise mittels eines Extruders oder Kalanders, hergestellt werden.
Es ist bereits bekannt, anisotrope pulverförmige dauermagnetische Werkstoffe mit einem Bindemittel unter Einwirkung eines Magnetfeldes in Formen zu füllen und dann zu verpressen, um auf diese Weise vorzugsgerichtete Dauermagnete herzustellen. Man läßt hierbei die trockene Mischung aus Dauermagnetpulver und Bindemittel in die Form einrieseln, während das magnetische Richtfeld in der Richtung, in der die spätere Magnetisierung des fertigen Magneten erfolgen soll, auf die Mischung einwirkt. Das magnetische Richtfeld erfaßt also die Dauermagnetpulverteilchen, während sie praktisch frei fallend ohne Überwindung nennenswerter Reibungskräfte beweglich sind, um sie sogleich in ihre Vorzugsrichtung zu drehen, in der später die endgültige Magnetisierung erfolgen soll. Sie häufen sich bereits im orientierten Zustand in der Preßform an und werden dann unter Druck und Wärme zu einem anisotropen, festen Dauermagnetkörper verpreßt.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten wird das Dauermagnetpulver in einer Flüssigkeit suspendiert, so daß das Pulver in der Flüssigkeit schwebt. Die Teilchen können sich somit noch während der Formgebung drehen und unter dem Einfluß eines Magnetfeldes ausrichten. Während und nach der Ausrichtung wird die Flüssigkeit abgepreßt, so daß die anisotropen Pulverteilchen in ihrer ausgerichteten Lage in dem Preßling fixiert sind. Der so erhaltene Preßling wird anschließend zu dem fertigen Dauermagneten gesintert.
Bei diesen bekannten Verfahren handelt es sich stets um die diskontinuierliche Herstellung von einzelnen, starren Dauermagnetkörpern mit magnetischer Vorzugsrichtung. Die Ausrichtung der Dauermagnetpulverteilchen im Magnetfeld erfolgt hierbei hauptsächlich vor der eigentlichen Formgebung, d. h. vor dem Veipressen. Dabei besteht die Gefahr einer Desorientierung der einmal ausgerichteten Magnetpulverteilchen, da während des Verpressens noch Materialverschiebungen auftreten. Das zuletzt genannte Verfahren ist außerdem kostspielig, weil das Pressen einer Suspension besonders bei mehrpoligen Magnetkörpern einen hohen Werkzeugaufwand erfordert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Vorrichtung zur Herstellung von anisotropen, flexiblen Dauermagneten in einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren zu schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß eine gute Ausrichtung der einzelnen Dauermagnetpulverteilchen auch dann möglich ist, wenn das Gemisch von thermoplastischem Bindemittel und anisotropem Dauermagnetpulver unter Druck steht und in ständiger Bewegung ist.
Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis besteht die Lösung erfindungsgemäß darin, daß im Bereich der ganz oder teilweise aus nichtmagnetischem Material bestehenden formgebenden Elemente Richtmagnete so angeordnet sind, daß deren Pole den formgebenden Elementen zugekehrt sind. Durch diese Lösung wird erreicht, daß die Mischung aus Dauermagnetpulver und flexiblem Bindemittel während des kontinuierlichen Durchlaufes durch die formgebenden Elemente in ihrer flüssig-plastischen Phase bis zur fortgeschrittenen Erstarrung unter dem Einfiuß eines magnetischen Richtfeldes steht.
Für die Verarbeitung eignen sich alle anisotropen dauermagnetischen Werkstoffe, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer beliebigen Phase der Verarbeitung, während welcher der thermoplastische Kunststoff noch plastisch verformbar ist, der Einwirkung eines Dauermagnetfeldes zwecks Ausrichtung der Magnetteilchen in einer bestimmten gewollten Richtung unterworfen werden.
Es ist zwar bekannt, daß beim Durchgang der Mischung durch die formgebenden Elemente infolge der Knetwirkung auch teilweise mechanische Ausrichtung der anisotropen Magnetpulverteilchen eintritt, wenn ein anisotroper Dauermagnetwerkstoff verwendet wird, der eine Formanisotropie aufweist. Diese Ausrichtung ist abhängig von der Gestalt des herzustellenden Körpers und kann durch Hilfsmaßnahmen, wie z. B. Ausbildung der Düse, beeinflußt werden. Diese durch mechanische Kräfte hervorgerufene Ausrichtung stimmt aber an manchen Stellen, insbesondere in den Randzonen und in dem mittleren Teil des geformten Dauermagneten, mit der Richtung, in der die spätere Magnetisierung erfolgen soll, nicht überein. Wenn man aber neben der mechanischen Ausrichtung zusätzlich ein Magnetfeld anwendet, wie es nach der Erfindung vorgeschlagen wird, das in der plastisch-flüssigen Phase bis zur fortgeschrittenen Erstarrung des Bindemittels während der kontinuierlichen Herstellung einwirken muß, so erhält man Dauermagnete, die eine sehr gute Anisotropie besitzen.
Die Wirkung des angelegten Magnetisierungsfeldes nach der Erfindung ist insofern sehr günstig, als das thermoplastische Bindemittel im Bereich des flüssig -plastischen Zustandes einerseits eine verhältnismäßig geringe Viskosität besitzt, die eine gute Ausrichtung der Dauermagnetpulverteilchen gestattet, und andererseits nach der Erstarrung trotz seines gummiartigen Charakters die ausgerichteten Magnetpulverteilchen ausreichend in ihrer Lage fixiert.
Besonders geeignet sind für den vorbeschriebenen Zweck solche Kunststoffe, die bei einer bestimmten Temperatur in eine flüssige Phase übergehen, wie z. B. Superpolyamide, deren Schmelzpunkt bei etwa 220° C liegt.
Als Dauermagnetwerkstoffe sind besonders solche geeignet, die eine möglichst kleine Permeabilität aufweisen. Derartige Dauermagnetwerkstoffe sind beispielsweise Wismut-Mangan oder sogenannte Oxyd-Magnete auf der Basis Eisen-Barium, Eisen-Strontium oder Eisen-Blei. Bei entsprechender Zerkleinerung treten die anisotropen Eigenschaften dieses Materials vorteilhaft in Erscheinung.
Eine vorteilhafte Ausbildung der nach der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung bei Verwendung einer Schnecken- oder Strangpresse besteht in einer seitlich der aus teilweise unmagnetischem Material hergestellten Formdüse im Spritzkopf angeordneten, endlosen Kette, auf der die Richtmagnete angeordnet sind, deren Pole der an dieser Stelle verringerten Wandstärke der Düse zugekehrt sind derart, daß die endlose Kette die Richtmagnete synchron mit der Austrittsgeschwindigkeit des flexiblen Dauermagnetwerkstoffes unter der Düse fortbewegt. Diese Bewegung muß in dieser Weise gleichlaufend erfolgen, damit die Magnetteilchen sich in der flüssigen bzw. breiigen Phase des Kunststoffes ausrichten können.
An der Stelle der Düse, bei der bereits eine gewisse Versteifung des Bindemittels durch Abkühlung erfolgt ist, kann man die Wirkung der Richtmagnete enden lassen.
Man kann aber auch ein mit den Richtmagneten bestücktes Polrad verwenden. In diesem Falle ist die Spritzdüse kreisbogenförmig gekrümmt und das Polrad konzentrisch zu ihr angeordnet.
Bei Verwendung von Walzenkalandern, wie sie zur Erzeugung ebenflächiger Gebilde benutzt werden, besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung darin, daß wenigstens eine der aus nicht magnetischem Werkstoff hergestellten Kalanderwalzen auf ihrem Umfang mit Richtmagneten wechselnder Polarität versehen ist, die synchron mit der Walze umlaufen.
Die Richtmagnete können auch in die formgebenden Elemente hineingreifen oder selbst einen Teil derselben bilden.
Drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert.
F i g. 1 zeigt die schematische Darstellung des Spritzkopfes eines Extruders mit auf einer endlosen Kette angebrachten Richtmagneten; F i g. 2 zeigt die schematische Darstellung eines kreisbogenförmig gekrümmten Spritzkopfes mit innerhalb der Krümmung angeordnetem Polrad; F i g. 3 zeigt die schematische Darstellung eines Walzenkalanders, bei welchem eine Kalanderwalze mit Richtmagneten versehen ist.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Extruder tritt die Mischung aus Dauermagnetpulver und gummiartig flexiblem Bindemittel unter der Wirkung der Förderschnecke 2 von dem mit Heizwicklungen 3 umgebenen Förderraum 1 in die ebenfalls mit einer Heizwicklung 4 versehene Düse 5 ein. Im flüssig-plastischen Zustand bewegt sich nun die Mischung durch das Düsenende, dessen eine Wand 6 aus unmagnetischem Werkstoff besteht und eine verringerte Wandstärke besitzt. Im Bereich dieser Wand sind die Richtmagnete 10 angeordnet, deren magnetische Richtfelder während des kontinuierlichen Durchlaufes der Mischung durch die Düse die Ausrichtung der Dauermagnetpulverteilchen herbeiführen, bis die Mischung durch Abkühlung in der Nähe des Austrittsendes der Düse verfestigt ist. Bei dieser Vorrichtung sind die Magnete 10 an einer Kette 9 befestigt, die durch die Kettenräder 7 und 8 mit der Austrittsgeschwindigkeit der Mischung an der Düsenwand 6 vorbeibewegt wird. Die Abkühlung des Düsenendes wird durch eine wasserdurchströmte Kühlvorrichtung 11 bewirkt.
In F i g. 2 ist die Düse 12 des Spritzkopfes kreisbogenförmig ausgebildet. Innerhalb der Düse ist ein mit Richtmagneten 13 versehenes Rad 14 konzentrisch angeordnet, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit, am Umfang gemessen, in der angegebenen Pfeilrichtung dreht, in der die Mischung 15 unter der Wirkung der Förderschnecke 16 die Düse 12 durchläuft. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ebenfalls der Förderraum und die Düse mit Heizwicklungen 17 und 18 versehen.
Bei der Herstellung von Folien und Bändern auf Walzenkalandern, die in F i g. 3 schematisch dargestellt sind, wird die Mischung 19 aus Dauermagnetpulver und gummiartig flexiblem Bindemittel auf die Walze 20 aufgetragen und läuft über die auf ihrem Umfang mit Richtmagneten 21 wechselnder Polarität versehene Kalanderwalze 22 zur Kalanderwalze 23. Von ihr läuft der flächige Dauermagnetwerkstoff abgekühlt bzw. verfestigt ab und wird zur Lagerhaltung entsprechend aufgespult.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten, die aus einer Mischung eines anisotropen Dauermagnetpulvers mit einem gummiartig flexiblen Bindemittel bestehen, durch kontinuierliche Formgebung in einem Extruder oder Kalander, dadurch gekennzeichn e t, daß im Bereich der ganz oder teeweise aus nicht magnetischem Material bestehenden, formgebenden Elemente Richtmagnete so angeordnet sind, daß deren Pole den formgebenden Elementen zugekehrt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der formgebenden Elemente, die den Polen der Magnetisierungsvorrichtung zugekehrt ist, eine verringerte Wandstärke besitzt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines vielpoligen magnetischen Richtfeldes eine endlose Kette vorgesehen ist, auf der die Richtmagnete angeordnet sind und die sich mit der Durchlaufgeschwindigkeit der Mischung fortbewegt.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Elemente kreisbogenförmig gekrümmt sind und innerhalb dieser Krümmung ein mit Magnetpolen bestücktes Polrad konzentrisch angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Elemente als Walzenkalander ausgebildet und wenigstens innerhalb einer aus nicht magnetischem Werkstoff hergestellten Kalanderwalze ausrichtende Magnete mit wechselnder Polarität auf dem Umfang dieser Walze angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmagnete in die formgebenden Elemente hineingreifen oder selbst einen Teil derselben bilden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 924163; deutsche Patentanmeldungen S 23510 VIII c / 21 g (bekanntgemacht am 7. 5. 1953) und D 7566 VIII c; 21g (bekanntgemacht am 13. 12. 1951); deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1740 092; österreichische Patentschriften Nr. 149 525, 152 782; schweizerische Patentschrift Nr. 184 107; französische Patentschriften Nr. 723 375, 1135 734; belgische Patentschriften Nr. 526136, 527 601; britische Patentschrift Nr. 594 474; USA.-Patentschriften Nr. 2 589 766, 2 627 097; »Mitteilungen deutscher Patentanwälte« Bd. 5 (November 1948), betr. deutsche Patentanmeldung D 93018; »Stahl und Eisen« Bd. 62 (1942), H. 47, S. 983 bis 986.