DE2429559A1

DE2429559A1 - Moulded permanent magnets - made from granulated mixts. of magnetic powder and liquid binder

Info

Publication number: DE2429559A1
Application number: DE2429559A
Authority: DE
Inventors: Franz Demmel; Gunther Dipl Phys Vieweg; Theo Dr Woerner; Waldemar Dipl Phys Wulff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1976-01-08

Abstract

In the mfr. of small precision magnets e.g. rotors electricity meters, small electric motors, magnetic bearing, etc., powdered magnetic material is mixed with a liquid binder with heating, the mixt. allowed to harden, pref. at room temp., until a granulatable material is obtained, and after granulating, the mixt. is moulded into permanent magnets by applicn. of heat and pressure. Very small journal bearings, e.g. of 10 mm. o.d., can be made. The granulate is free-flowing and suitable for moulding an automatic machines.

Description

Verfahren zur Herstellung von aus Magnetwerkstoff und einem Bindemittel gepreßten Dauermagneten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Magnetwerkstoff und einem Bindemittel gepreßten Dauermagneten, bei dem aus dem pulverförmigen Magnetwerkstoff und dem Bindemittel nach dem Mischen eine granulierbare Masse hergestellt wird, die zu einem preßfähigen Granulat zerkleinert wird, aus welchem dann die Dauermagneten durch Pressen hergestellt werden.Process for the production of magnetic material and a binding agent Pressed permanent magnets The invention relates to a method for producing permanent magnets pressed from magnetic material and a binding agent, in which from the powdery magnetic material and the binder after mixing a granulatable Mass is produced, which is crushed into a compressible granulate from which then the permanent magnets are made by pressing.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DU-OS 2 115 536), wird ein pulverförmiger Magnetwerkstoff mit einem pulverförmigen Bindemittel gemischt. Diese Mischung wird dann solange und so hoch erwärmt, bis die teilchen leicht zusammenbacken. Nach dem Abkühlen der Mischung wird der so erhaltene Kuchen zu einem preßfähigen Granulat zerkleinert. Aus diesem Granulat werden dann kalt die Magnetkörper in ihre endgültige Form gepreßt. Durch anschließendes längeres Erwärmen (etwa 1 Stunde) bis auf 200 0 wird dann das Bindemittel zum Aushärten gebracht.In a known method of this type (DU-OS 2 115 536), a powdery magnetic material mixed with a powdery binder. These The mixture is then heated up until the particles stick together slightly. After the mixture has cooled, the cake thus obtained becomes a pressable one Crushed granules. From this granulate the magnetic bodies are then cold into theirs pressed final shape. By subsequent prolonged warming (about 1 hour) The binder is then hardened up to 200 °.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem auch unterschiedlich geformte Dauermagnete auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden können. Insbesondere sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch hochwertige Magnetwerkstoffe, wie Verbindungen aus Kobalt mit seltenen Erden, verarbeitet werden können.The invention is based on the object of a simpler method for the production of permanent magnets of the type mentioned to create with the also differently shaped permanent magnets produced in an economical way can be. In particular, the method according to the invention should also use high-quality Magnetic materials, such as compounds of cobalt with rare earths, are processed can.

Ferner sollen die Dauermagnete bei kleinsten Abmessungen eine größtmögliche aßhaltigkeit und mechanische Festigkeit aufweisen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Magnetwerkstoff mit einem flüssigen Bindemittel unter gleichzeitiger Erwärmung gemischt wird, dieses Gemisch vorzugsweise bei Raumtemperatur so lange einer Anhärtung ausgesetzt wird, bis eine granulierbare Masse entsteht, aus der nach dem Granulieren die Magnetkörper unter Erwärmung der Masse bis zur endgültigen Aushärtung gepreßt werden.Furthermore, the permanent magnets should be as large as possible with the smallest dimensions and have mechanical strength. The procedure according to the invention is characterized in that the powdery magnetic material is mixed with a liquid binder with simultaneous heating, this Mixture is exposed to hardening, preferably at room temperature, as long as until a mass that can be granulated is produced, from which the magnet bodies after granulation are pressed while heating the mass until final hardening.

Ein bevorzugter neuerer Magnetwerkstoff ist ein Pulver aus einer Verbindung von Kobalt mit seltenen Erden, insbesondere Samarium-Kobalt-Verbindungen, beispielsweise SmCo5. Durch Verwendung derartiger Ivfagnetwerkstoffe lassen sich bekanntlich Magnetkörper mit kleinsten Abmessungen h-erstellen, wie sie insbesondere bei magnetischen Traglagern erwünscht sind. Durch die gestreckte Entmagnetisierungskurve dieser Verbindungen sind Magnete dieser Art stabiler als Perrite und daher auch unempfindlicher gegen magnetische Störfelder. Insbesondere lassen sich starke Pole in einem angelegten magnetischen Richtfeld erzeugen, welche auf Grund der Peinkörnigkeit des Pulvers eine größtmögliche Homogenität der Polspuren aufweisen.A preferred recent magnetic material is a compound powder of cobalt with rare earths, especially samarium-cobalt compounds, for example SmCo5. It is known that magnetic bodies can be produced by using such magnetic materials h-create with the smallest dimensions, as they are in particular with magnetic bearing bearings are desired. Because of the elongated demagnetization curve of these connections Magnets of this type are more stable than Perrite and therefore less sensitive to magnetic interference fields. In particular, strong poles can be created in a Generate magnetic directional field, which due to the fine grain of the powder have the greatest possible homogeneity of the pole tracks.

Beispielsweise wird ein solcher Msgnetwerkstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa bei 500 im Gewichtsverhältnis 9:1 mit flüssigem Epoxidharz und dem entsprechenden Härter während einer Zeitdauer von etwa 30 Minuten gemischt.For example, such a Msgnetwerkstoff according to the invention Process at about 500 in a weight ratio of 9: 1 with liquid epoxy resin and the corresponding hardener mixed for a period of about 30 minutes.

mach dem Abkühlen wird diese Mischung bei Raumtemperatur in ca. 24 Stunden fest. Das Harz-Härter-Gemischt geht dabei in den "B"-Zustand über. Die so hergestellte kuchenförmige Masse wird anschließend granuliert und kann dann wie ein Duroplast zu Magnetkörpern verpreßt werden. Diese Masse härtet dabei während des Preßvorganges je nach der Materialstärke in 2-6 Minuten bei 1300 bis 1600 völlig aus. Es hat sich gezeigt, daß die Verarbeitungsschwindung der Masse bei etwa 0,1 % liegt. Der Vorteil des- erfindungsgemäßen Verfahrens besteht noch darin, daß Metallteile, wie beispielsweise Achsen ohne Schwierigkeiten mit ein- bzw. umgepreßt werden können. Das Granulat ist rieselfähig und kann auch auf Automaten verarbeitet werden. Insbesondere bei kleineren Abmessungen der herzustellenden Magnetkörper und/oder wenn eine sehr genaue Dosierung der Menge erforderlich ist, ist es zweckmäßig, daß eine Tablette in Form der Magnetkörper kalt vorgepreßt wird, die dann in der heißen Preßform maßhaltig fertiggepreßt und ausgehärtet wird.After cooling, this mixture is at room temperature in about 24 hours Hours fixed. The resin-hardener mixture changes into the "B" state. The so The cake-shaped mass produced is then granulated and can then be used as a thermoset can be pressed to form magnetic bodies. This mass hardens while the pressing process completely in 2-6 minutes at 1300 to 1600, depending on the material thickness the end. It has been found that the molding shrinkage of the mass at about 0.1 % lies. The advantage of the method according to the invention is that metal parts, how, for example, axes can be pressed in or pressed in without difficulty. The granulate is free-flowing and can also be processed on machines. In particular with smaller dimensions of the Magnet body to be produced and / or if a very precise dosage of the amount is required, it is appropriate that a tablet in the form of the magnetic body is cold pre-pressed, which is then hot The mold is finished-pressed and cured true to size.

Besonders vorteilhaft ist ein Bindemittel, welches 70 Gewichtsteile Epoxidharz (Bisphenol) und 20 Gewichtsteile DDM-Härter (4,4 Diamin-Diphenyl-Methan) aufweist. Diese Komponenten werden auf etwa 500 erwärmt und ungefähr 10 Minuten lang gemischt. Auf diese Weise entsteht ein flüssiges Bindemittel. Wird beispielsweise diese Flüssigkeit mit 709 Gewichtsteilen SmCo5 sowie 1 Gewichtsteil Zn-Stearat homogen eingerührt, so entsteht eine teigige Masse, die in Form eines Kuchens ausgegossen werden kann. Diese wird bei Raumtemperatur in ca. 24 Stunden fest und kann dann auf jede gewünschte Korngröße zerkleinert werden. Vorteilhafterweise wird eine Korngröße von kleiner als 50»rm gewählt. Das erhaltene Granulat stellt praktisch einen mit magnetischem Werkstoff gefüllten 0 Duroplasten dar; es kann bei Temperaturen von 130 bis 160 in 2 - 6 Minuten (ja nach Wandstärke und Volumen) zu Magnetkörpern verpreßt werden. Der benötigte Preßdruck kann zwischen 2 10 bis 50 N/mm betragen.A binder which is 70 parts by weight Epoxy resin (bisphenol) and 20 parts by weight DDM hardener (4.4 diamine-diphenyl-methane) having. These components are heated to about 500 and about 10 minutes long mixed. This creates a liquid binder. For example this liquid is homogeneous with 709 parts by weight of SmCo5 and 1 part by weight of Zn stearate stirred in, the result is a doughy mass that is poured out in the form of a cake can be. This solidifies in approx. 24 hours at room temperature and can then can be crushed to any desired grain size. A grain size is advantageously used chosen to be smaller than 50 »m. The granules obtained are practically one of them magnetic material filled 0 thermosetting plastics; it can at temperatures of 130 to 160 pressed into magnetic bodies in 2 - 6 minutes (depending on the wall thickness and volume) will. The required pressure can be between 2 10 and 50 N / mm.

Die Magnetwerkstoffpulver, insbesondere die aus Kobaltseltene Erden - Verbindungen, sind bekanntlich mehr oder weniger oxydationsanfällig und müssen unter Schutzgas aufbewahrt werden. Diese Schutzfunktion übernimmt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Epoxidharz, welches sofort nach Herstellung des Magnetwerkstoffes diesem bereits in dem für die Weiterverarbeitung erforderlichen Verhältnis beigemischt wird.The magnetic material powders, especially those made from cobalt rare earths - Compounds are known to be more or less susceptible to oxidation and must be stored under protective gas. This protective function takes over in the inventive Process the epoxy resin, which immediately after production of the magnet material this has already been added in the ratio required for further processing will.

Anhand der Zeichnung wird ein Anwendungsbeispiel dertnach dem Verfahren hergestellten Magnetkörper und deren Vorteile beschrieben. Als Anwendungsbeispiel ist eine Traglageranordnung für-den läufer eines Elektrizitätszählers gewählt.An application example according to the method is shown on the basis of the drawing produced magnetic bodies and their advantages described. As an application example a support bearing arrangement for the rotor of an electricity meter is selected.

Mit 1 und 2 sind zwei ringförmige Magnetkörper bezeichnet, die in axialer Richtung magnetisiert sind. Der Magnetkörper 1 wird von einer läuferachse 3 durch eine Kunststoffbuchse 4 getragen. Der Magnetkörper 2 ist ortsfest in einer Aluminiumhülse 5 eingelegt. Eine Stahlnadel 6, welche in eine Bohrung der Hülse 5 eingegossen ist, übernimmt die Seitenführung des oberen Magnetkörpers 1. Das obere Ende der Nadel 6 erstreckt sich in eine Bohrung der Kunststoffbuchse 4.With 1 and 2 two ring-shaped magnetic bodies are designated, the are magnetized in the axial direction. The magnet body 1 is supported by a rotor axis 3 carried by a plastic bushing 4. The magnetic body 2 is stationary in a Aluminum sleeve 5 inserted. A steel needle 6 which is inserted into a bore in the sleeve 5 is cast, takes over the lateral guidance of the upper magnetic body 1. The upper The end of the needle 6 extends into a bore in the plastic sleeve 4.

Die aus dem mit Epoxidharz gemischten SmOo5-Pulver in einem axialen Richtfeld von ca. 12 000 Ä/cm verpreßten Magnetkörper 1 und 2 werden nach Herstellung axial voll aufmagnetisiert. Eine Stabilisierungsschwächung ist wegen der geraden Magnetisierungskurve des Magnetmaterials nicht nötig.The SmOo5 powder mixed with epoxy resin in an axial Directional field of approx. 12,000 Å / cm pressed magnet bodies 1 and 2 are produced after production fully magnetized axially. A stabilization weakening is because of the straight Magnetization curve of the magnet material not necessary.

Die auf diese Weise hergestellten Magnetkörper lassen eine extrem kleine Bauweise der Traglager zu. Beispielsweise können die ringförmigen Magnetkörper einen Außendurchmesser von kleiner als 10 mm aufweisen. Der Innendurchmesser der Magnetkörper beträgt dann etwa 3,5 bis 4,5 mm. Beispielsweise reicht für einen Läufer mit einem Gewicht von 30 g bei der dargestellten Anordnung eine axiale Dicke von 1,2 bis 1,5 mm aus. Für einen 70 g-Läufer wird eine axiale Dicke der Magnetkörper von 2,5 bis 3 mm benötigt. Der Luftspalt zwischen den beiden Magnetkörpern 1 und 2 beträgt dann 0,8 bis 1,5 mm.The magnetic bodies produced in this way leave an extreme small design of the support bearing too. For example, the ring-shaped magnetic body have an outside diameter of less than 10 mm. The inside diameter of the Magnet body is then about 3.5 to 4.5 mm. For example, enough for a runner with a weight of 30 g in the arrangement shown has an axial thickness of 1.2 to 1.5 mm. For a 70 g rotor, an axial thickness is the magnet body 2.5 to 3 mm are required. The air gap between the two magnetic bodies 1 and 2 is then 0.8 to 1.5 mm.

Eine Vergrößerung der Tragkraft bei gleichem Magnetvolumen ist noch dadurch möglich, daß den ringförmigen, axialmagnetisierten Magnetkörpern in an sich bekannter Weise ein weichmagnetischer Rückschluß zugeordnet wird.An increase in the load capacity with the same magnet volume is still possible in that the ring-shaped, axially magnetized magnetic bodies in per se a soft magnetic yoke is assigned in a known manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten ist nicht an eine bestimmte Art und Form der Dauermagnete gebunden, sondern ist universell anwendbar, beispielsweise auch für die Permanentmagnetläufer von kleinen Elektromotoren.The inventive method for manufacturing permanent magnets is not tied to a specific type and shape of permanent magnets, but is universal applicable, for example also for the permanent magnet rotors of small electric motors.

13 Patentansprüche13 claims

Claims

Claims 1. A method for producing from v, agnetwerkstoff and a binding agent pressed permanent magnet, in which made of the powdery magnetic material and after mixing the binder, a granulatable cup is produced, which is crushed to a pressable granulate, from which then the permanent magnets are produced by pressing, characterized in that the powdery Magnetic material mixed with a liquid binder while heating at the same time This mixture is exposed to hardening, preferably at room temperature, for so long until a granulatable mass is created, from which the biagnetic body after granulation while heating the can be pressed until the final hardening.

2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic material a powdery cobalt rare earth compound, especially a cobalt samarium compound Is used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Size of the granulate is less than 50 too.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Mixture between the powdery magnetic material and the liquid binder takes place in a weight ratio of about 9: 1.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized by the use a liquid epoxy resin and a corresponding hardener as a binder.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the The process takes place at a temperature of about 500 a and the mixing time is about 30 minutes.

7. The method according to claim 5, characterized in that for production of the liquid binder approx. 70 parts by weight of epoxy resin and approx. 20 parts by weight DDM hardener can be mixed at approx. 50 oC for 8 to 10 minutes.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the mixture is subjected to a curing time of at least 24 hours at room temperature will.

9. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the magnet body from the granules with heating from 130 to 1600 at a Pressing time of 2 - 6 minutes and a pressure of 10 to 50 N / ml2 is pressed.

10. The method according to claim 9, characterized in that from the Granules a tablet in the form of the magnetic body to be produced, cold pre-pressed will.

11. Permanent magnet produced by the method according to the claims 1 to 10.

12. Permanent magnet according to claim 11 for axial support bearings for the rotor shaft of a measuring device, in particular an electricity meter, characterized in that that the two annular magnetic bodies at the beginning of the pressing process one in an axial direction Directional field of approx. 12,000 A / cm running in the direction of the magnet body for a short time are exposed.

13. Permanent magnet according to claim 12, characterized in that the The outer diameter of the ring-shaped magnet body is less than 10 mm, the inner diameter 3.5 to 4.5 mm and the axial thickness for a rotor weighing 30 g 1.0 to 2.0 mm and from a weight of 70 g 2.5 to 3.0 mm.