DE1286230B

DE1286230B - Vorrichtung zur Herstellung eines sinterbaren Magnetkoerpers aus einem nichtmetallischen ferromagnetischen Material

Info

Publication number: DE1286230B
Application number: DE1964P0033584
Authority: DE
Inventors: Martin Gerald; Walker Laurie
Original assignee: Plessey Co Ltd
Current assignee: Plessey Co Ltd
Priority date: 1963-02-15
Filing date: 1964-02-13
Publication date: 1969-01-02
Also published as: SE328645B; GB1070902A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Magnetkörpers zum anschließenden Sintern aus einem nichtmetallischen ferromagnetischen Material und bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Körper aus gesintertem Bariumferrit der allgemeinen Formel BaO · ZFe₂O₃, worin X eine Zahl zwischen 3 und 8 bedeutet. Bariumferrit besitzt Eigenschaften, die ihn zur Verwendung als Permanentmagnet äußerst geeignet machen, und für viele Anwendungszwecke erweist sich die Möglichkeit, ihm ausgeprägt anisotrope magnetische Eigenschaften zu verleihen, als äußerst vorteilhaft. Es ist bekannt, Magnetkörper aus nichtmetallischem Material so herzustellen, daß das mit dem Bindemittel vermischte, kömige Material während des Auspressens aus einer Strangpresse der Einwirkung von Magnetfeldern ausgesetzt wird, welche ihm anisotrope magnetische Eigenschaften verleihen.

Auch ist es üblich, vorzugsgerichtete Preßlinge aus pulverförmigen, magnetischen Werkstoffen vor der Sinterung einem entmagnetisierenden Feld auszusetzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Magnetkörpers zum anschließenden Sintern aus einem nichtmetallischen ferromagnetischen Material, in der das mit Bindemittel versetzte pulverförmige Material unter der Einwirkung eines orientierenden Magnetfeldes gepreßt und der erhaltene magnetisch ausgerichtete Körper vor dem Sintern in einem entmagnetisierenden Magnetfeld behandelt wird, kennzeichnet sich nun dadurch, daß die Vorrichtung eine

Strangpresse ist, daß beide Magnetfelder durch ver

schiedene Teile eines gemeinsamen Magnetkreises in der Strangpreßdüse erzeugt werden und daß die magnetische Feldstärke in dem entmagnetisierenden zweiten Spalt niedriger ist als im orientierenden ersten Spalt.

Durch die Anwendung eines gemeinsamen Magnetkreises in der Düse der Strangpresse wird eine sonst während der Entmagnetisierung leicht auftretende Änderung der Abmessungen vermieden, d. h. die Stabilität der gewünschten und eingestellten Abmessungen gewährleistet.

Nach dem Auspressen wird der ausgepreßte Formung zur Entfernung nahezu des gesamten Bindemittels und zum Zusammensintern der Teilchen des magnetischen Materials zu einem starren Körper gebrannt; die dem plastischen Material während des Auspressens durch die Anwendung der Magnetfelder verliehenen anisotropen magnetischen Eigenschaften werden von dem gesinterten Material beibehalten. Gemäß der Erfindung wird das aus der Strangpresse austretende Material vor der Sinterung in der Strangpreßdüse einem entmagnetisierenden Feld ausgesetzt. Zu diesem Zweck wird das plastische Material durch eine Düse ausgepreßt, die mit Mitteln zur Einwirkung eines magnetischen Feldes auf das Material an zwei im Abstand befindlichen Stellen während seines Durchtritts durch die Düse versehen ist, wobei das orientierende Magnetfeld an der ersten Stelle und das entmagnetisierende Feld an der zweiten Stelle entgegengerichtet sind.

Das ausgepreßte Material besteht vorzugsweise aus vorgebrannten Teilchen mit einer Größe bis zu 10 Mikron, und das Material wird durch Vermischen mit einem geeigneten Bindemittel plastisch gemacht. Die Düse der Strangpresse kann zur Erzeugung des erforderlichen Magnetfeldes zur Erzielung jeder gewünschten Ausrichtung der Ferritteilchen entweder mit Permanentmagneten oder mit Erregerwicklungen ausgestattet sein. Die Feldstärke beträgt vorzugsweise über 3000 Örsted. Das Feld, durch welches das Material ausgepreßt wird, kann in bezug auf den Querschnitt des Preßlings quer, längs oder radial verlaufen. Das Feld kann kontinuierlich oder pulsierend sein.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung eines nichtmetallischen magnetischen Materials der Endformel BaO-OFe₂O₃ mit einer hexagonalen Kristallgitterstruktur beschrieben.

In der Zeichnung zeigen F i g. 1 und 2 einen Längsbzw. Querschnitt durch eine erfindungsgemäß zu verwendende Düse einer Strangpresse.

Zunächst wird eine aus etwa 18% Bariumcarbonat und 80% Ferrioxyd und im übrigen aus geregelten Zusätzen von Kieselsäure und/oder Bleioxyd bestehende Mischung hergestellt, wobei die Zusätze entweder vor oder nach der bei etwa 1300° C durchgeführten Kalzinierung erfolgen können.

Die gebrannte Masse wird dann zu einem Pulver mit einer Teilchengröße bis zu 10 Mikron vermählen und mit 3% einer Weizenmehl-Methylcellulose-Lösung, die als Bindemittel dient, sowie mit Wasser vermischt, wobei sie eine zum Auspressen geeignete Konsistenz erhält.

Die so erhaltene plastische Masse wird dann zu einem Körper mit dem gewünschten Querschnitt ausgepreßt. Während des Auspressens wird das Material der ■ Einwirkung eines Magnetfelds ausgesetzt, das durch in die Düse der Strangpresse eingebaute Polteile und Wicklungen oder durch in der Nähe der Düse befindliche Polteile und Wicklungen erzeugt wird. Je nach den für das fertige magnetische Material gewünschten Eigenschaften kann das orientierende magnetische Feld entweder quer oder längs verlaufen und wird durch Wicklungen erzeugt, die senkrecht zur Strangpreßachse verlaufen bzw. diese umgeben; das orientierende Magnetfeld kann auch radial verlaufen, insbesondere im Falle von segmentierten Feldmagneten für mit Bruchteilen von PS betriebene Elektromotoren. Die radiale Ausrichtung kann durch ein Wicklungs- und Polsystem erzeugt werden, welches ein innerhalb der Düse der Strangpresse befindliches zentrales Polteil einschließt. Das Feld kann kontinuierlich oder pulsierend zur Einwirkung kommen, so daß man eine wirtschaftliche Leistung erzielt. Eine Orientierung erfolgt bis zu einem gewissen Grad in jedem Feld, die Feldstärke soll jedoch vorzugsweise mehr als 3000 Örsted betragen.

In der Zeichnung ist eine Düsenanordnung für eine unter Querorientierung erfolgende Auspressung dargestellt.

Die Düse, der das plastische Material mittels einer üblichen Strangpresse (nicht gezeigt) in der durch den Pfeil 10 gezeigten Richtung zugeführt wird, besitzt einen gleichmäßigen rechteckigen Querschnitt, der der gewünschten Form des ausgepreßten Materials entspricht. Bei seinem Durchgang durch die Düse gelangt das plastische Material zuerst durch eine Orientierungszone 11 und anschließend durch eine entmagnetisierende Zone 12. Jede Zone wird durch ein Paar gegenüberliegender Polteile 13 bzw. 14 begrenzt. Die Polteile 13 und 14 an jeder Seite der Düse werden durch die Enden der Schenkel eines

Claims

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gemeinsamen U-förmigen Magnetkreises 15 gebildet. gebrannt. Die erhaltenen Einzelteile können dann

Diese Komponente des Magnetkreises besteht aus gegebenenfalls auf die genaue Größe abgeschliffen

einem magnetischen Material mit geringer Reluk- und anschließend magnetisiert werden,

tanz und ist als laminares Gebilde dargestellt. Nach diesem Verfahren erhaltene Gegenstände

Der von den U-förmigen Teilen 15 gebildete 5 besitzen ausgeprägt anisotrope magnetische Eigen-

Magnetkreis und die magnetisierenden Spalte 11 und schäften, wobei die bevorzugte Magnetisierungs-

12 werden durch Wicklungen 16 auf den Schenkeln richtung durch die Richtung des orientierenden

des die Polteile 13 bildenden U-förmigen Teils erregt. Feldes bestimmt wird. Bei Anwendung der erfindungs-

Die zwischen und auf jeder Seite der magneti- gemäßen Methode kann man eine bis zu 7O°/oige

sierenden Zonen 11 und 12 befindlichen Teile der io oder höhere Orientierung erzielen, und man erhält

Düse 17 bestehen aus einem nichtmagnetischen die folgenden typischen Eigenschaften in der bevor-

Material, z. B. aus austenischem Stahl. Die Düse 17 zugten Richtung:

kann ein aus einem Stück bestehendes Rohr mit in _R n_{8nn r}.,._fi

„... , . , .. , „ .,.. . . , ο. ZöUU Gauls,

seine Wände eingerrasten Schlitzen zur Aufnahme

der Polteile 13 und 14 sein, oder sie kann aus ent- 15 H_c 2200 Örsted,

sprechend zusammengefügten Abschnitten bestehen. (B^-H) 1,7 · 10^s Gauß mal Örsted.

Die Wicklungen 16 werden entweder kontinuierlich
oder pulsierend so stark erregt, daß in dem der

Orientierung dienenden Spalt 11 ein Feld von minde- Patentansprüche:
stens 3000 Örsted und vorzugsweise von etwa 20

6000 Örsted erzeugt und aufrechterhalten wird. Das 1. Vorrichtung zur Herstellung eines Magnetin dem entmagnetisierenden Spalt 12 erforderliche körpers zum anschließenden Sintern aus einem Feld ist niedriger und beträgt etwa 2000 Örsted: Bei nichtmetallischen ferromagnetischen Material, in dem dargestellten gemeinsamen Magnetkreis wird der das mit Bindemittel versetzte pulverförmige dieser Unterschied in den Spalten dadurch erzielt, 25 Material unter der Einwirkung eines orientierendaß man den Querstücken 18 der U-förmigen Teile den Magnetfeldes gepreßt und der erhaltene 15 einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt verleiht magnetisch ausgerichtete Körper vor dem Sintern und eine weitere magnetische Abzweigung mit ge- in einem entmagnetisierenden Magnetfeld behanregelter Reluktanz (nicht gezeigt) für den Rückstrom delt wird, dadurchgekennzeichnet, daß in den Hauptmagnetkreis vorsieht. Natürlich können 30 die Vorrichtung eine Strangpresse ist, daß beide auch getrennte Magnetkreise und Erregerwicklungen Magnetfelder durch verschiedene Teile eines gefür den Orientierungsspalt 11 und den Entmagneti- meinsamen Magnetkreises in der Strangpreßdüse sierungsspalt 12 vorgesehen werden, und zur Erzeu- erzeugt werden und daß die magnetische FeIdgung der erforderlichen Felder können gegebenen- stärke in dem entmagnetisierenden zweiten Spalt falls auch Permanentmagnete verwendet werden. 35 niedriger ist als im orientierenden ersten Spalt.

Wenn man das ausgepreßte Material entmagneti- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

siert, bevor man es auf die gewünschte Endgröße kennzeichnet, daß das orientierende Magnetfeld

schneidet und sintert, nimmt es weniger von dem eine Feldstärke von mindestens 3000 Örsted auf-

beim Schneiden oder Schleifen gebildeten feinen weist.

Pulver auf, und der Verdichtungsfaktor während des 40 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

Sinterns wird verbessert, wodurch die Abmessungs- kennzeichnet, daß die beiden Magnetfelder durch

Stabilität vergrößert wird. Eine Entmagnetisierung eine Erregerspule erzeugt werden,

in der Düse der Strangpresse selbst gewährleistet, 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge-

daß durch diese Entmagnetisierung keine Abmessungs- kennzeichnet, daß der Magnetkreis aus einem

änderungen auftreten können. Die Anwendung einer 45 magnetischen Hauptkreis, in dem sich der orien-

kontinuierlichen Auspreßmethode erleichtert die tierende Luftspalt, die Erregerspule und ein ma-

Herstellung von Einzelteilen. gnetischer Rückschluß befinden, und einem über

Die Strangpreßlinge werden vor oder nach der Teile kleineren Querschnitts mit diesem verbun-

Trocknung zu den gewünschten Größen geschnitten denen Nebenschlußkreis für das entmagneti-

und bei einer Temperatur zwischen 1200 und 1300° C 50 sierende Magnetfeld besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen