DE2833517C2

DE2833517C2 - Walzenförmiger Dauermagnetkörper

Info

Publication number: DE2833517C2
Application number: DE2833517A
Authority: DE
Inventors: Yasutomo Sakai Funakoshi; Kohji Hirakata Hiya; Mitsuru Yawata Itoh; Tadashi Katano Sakairi; Sadao Neyagawa Watanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE2833517A1; US4185262A

Description

6. Dauermagnetkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausnahmebereich durch einen in eine achsparallele Nut (34) eingesetzten Körper (36) gebildet ist, in dem die Schichten im wesentlichen parallel zur Symmetrieebene zwischen den beiden Magnetpolen verlaufen (Fig. 8.9.10,12).

Die Erfindung bezieht sich auf einen walzenförmigen Dauermagnetkörper mit mindestens zwei streifenförmigen, achsparallelen Magnetpolen entgegengest /ter Polarität auf der Walzenoberfläche, bestehend aus einer Anzahl von aufeinanderliegenden Schichten aus einem in Kunststoff eingebetteten pulverförmigen Dauermagnetwerkstoff, dessen Vorzugsrichtung der Magnetisierung jeweils senkrecht zur Oberfläche der Schicht ausgerichtet ist

Bei einem derartigen bekannten walzenförmigen Dauermagnetkörper (US-PS 31 27 461) sind die Schichten im wesentlichen in der Form von zur Walzenachse koaxialen Zylindern ausgebildet, so daß die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung in bezug auf die Walzenachse radial gerichtet sind. Bei dieser Anordnung verlaufen jedoch die nagnetischen Flußlinien in dem zwischen den Magnetpolen liegenden Bereich des Dauermagnetkörpers im wesentlichen quer zu den Vorzugsrichtungen der Magnetisierung, so daß wegen dieser Richtungsabweichung zwischen den Vorzugsrichtungen der Magnetisierung und den magnetischen Flußlinien der Dauermagnetkörper hinsichtlich seiner magnetischen Eigenschaften nicht optimal ist.

Im einzelnen ist das Prinzip dieses bekannten Dauermagnetkörpers in den Fig. IA, IB und 2 dargestellt. Danach wird ein Band 2 in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetmaterials, dessen Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 1, wie in Fig. IA gezeigt, in einer zu ieiner Oberfläche senkrechten Richtung ausgerichtet sind, wie in F i g. 1B gezeigt, um eine Achse 3 aus rostfreiem Stahl herumgewickelt, um eine geschichtete Magnetwalze 2' zu erhalten, deren Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 1 in ihrer radialen Richtung ausgerichtet sind. Diese Magnetwalze 2' wird dann, wie in Fig.2 gezeigt, an ihrer äußeren Umfangsfläche 4 durch eine Magnetisierungsvorrichcung 5 magnetisiert. Eine Messung der Oberflächenflußdichte der magnetisierten Magnetwalze 2' ergibt typischerweise für die maximale Oberflächenflußdichte dieser Magnetwalze 2' einen Wert von 80 bis 95 mT(800 bis 950G). Andererseits zeigt el" vergleichbarer gesinterter isotroper Ferritmagnet derselben Form eine maximale Oberflächenflußdichte von 10OmT(IOOOG).

Zur Erhöhung der Oberflächenflußdichte einer derartigen Magnetwalze ist es ferner bekannt, den Dauermagnetkörper gemäß einer in Fig.3 gezeigten Struktur auszubilden. Bei diesem walzenförmigen Dauermagnetkörper ist eine Anzahl von Magnetstükken aufeinandergeschichtet, wobei in F i g. 3 Magnete 6 und 7 mit Magnetpolen S und N auf einem gemeinsamen Träger 8 aus weichmagnetischem Werkstoff angeordnet sind, um geschlossene magnetische Wege zu bilden. Ferner sind Magnete 9 mit einer bezüglich der magnetischen Achse der Magnete 6 und 7 senkrecht ausgerichteten magnetischen Achse vorgesehen, um einen magnetischen Streufluß von den Seitenflächen der zugeordneten Magnete 6 und 7 zu vermeiden. Der Ausdruck »magnetische Achse« bezeichnet dabei die Magnetisierungsrichtung der N- und S-PoIe der magnetisierten Magnete. So ist jeder Magnet 9, der zwischen die zugeordneten Magnete 6 und 7 gestellt ist, derart magnetisiert, daß sein N- bzw. S-PoI entgegengesetzt zum S- bzw. N-PoI des Magneten 6 bzw. 7 angeordnet ist. Diese Magnetanordnung hat jedoch den Mangel, daß die abstoßende Kraft der Magnete 6 und 7 die Magnete 9 umzukippen versucht, was Schwierigkeiten bei der Anbringung in der richtigen Lage verursacht. Außerdem ist durch das Erfordernis der Anbringung des gemeinsamen Tragers 8 aus weichmagnetischem Werkstoff zur Bildung der geschlossenen magnetischen Wege eine Vergrößerung der Anzahl der Einzelteile verursacht. Weiterhin weist dieser Dauermagnetkörper den

Mangel auf, daß trotz der Zwischensetzung von jeweils einem der Magnete 9 in den Spalt zwischen den zugeordneten Magneten 6 und 7 der Spalt nicht vollständig ausgefüllt werden kann, so daß das Auftreten des Streuflusses nicht vollständig verhindert werden kann. Ein nach dem in Fig.3 dargestellten Prinzip aufgebauter walzenförmiger Dauermagnetkörper, bei dem jedoch in dem Spalt zwischen den einzelnen Magnetpolen keine weiteren Magnete angeordnet sind, ist aus der DD-PS 31 704 bekannt Allerdings bestehen dabei die einzelnen aufeinandergeschichteten Magnete nicht aus einem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff, sondern sind durch Keramikdauermagnete gebildet

Es ist auch eine dauermagnetische. Hohlwalze mit an der Hohlwalzeninnenfläche angeordneten Magnetpolen bekannt (US-PS 31 68 686), wobei die Hohlwalze aus mehreren in Umfangsrichtung aneinandergefügten magnetischen Teilkörpern besteht In je zwei dieser Teükorper, an derer. Innenfläche entgegengesetzte Magnetpole liegen, sind die Vorzugsrichtu;;gen der Magnetisierung bezüglich der Hohlwalzenachse radial ausgerichtet, wogegen in einem zwischen diesen beiden Teilkörpern eingeschlossenen weiteren Teilkörper die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung im wesentlichen tangential ausgerichtet sind. Abgesehen davon, daß bei dieser bekannten Hohlwalze die Magnetpole innen liegen, wird durch die globale Ausrichtung der Vorzugsrichtungen der Magnetisierung in den einzelnen Teilkörpern noch keine befriedigende Übereinstimmung zwischen den Vorzugsrichtungen und den magnetischen Flußlinien erzielt

Ebenso sind bei einem bekannten permanentmagnetischen Stator für eine elektrische Maschine (DE-GM 19 27 680) die Magnetpole an der im wesentlichen zylindrischen Innenfläche des Staters angeordnet Im einzelnen sind die Magnetpole an der Innenfläche einer Anzahl keilförmiger, radial nach innen ragender Eisenpole angeordnet, zwischen denen rechteckige Dauermagnete angeordnet sind, die an ihren beiden in Umfangsrichtung weisenden und an die Eisenpole angrenzenden Außenflächen zueinander entgegengesetzt magnetisiert sind. Der aus den Eisenpolen und den Dauermagneten gebildete Ring ist an seiner radial äußeren Uinfangsfläche von einem .nagnetischen Ring umgeben, der in seinen an die Eisenpole angrenzenden Bereichen radial magnetisiert ist. Bei diesem bekannten permanentmagnetischen Stator ist jedoch kein Vorzugsrichtungen der Magnetisierung aufweisender Werkstoff vorgesehen, so daß sich das Problem einer Richtungsübereinstimmung zwischen magnetischen Flußlinien und Vorzugsrichtungen der Magnetisierung überhaupt nicht stellt.

Walzenförmige Dauermagnetkörper mit achsparallelen Magnetpolen entgegengesetzter Polarität auf der äußeren Walzenoberfläche sind auch aus den US-PS ■27 17 080 und 33 85 596 bekannt. Auch hier weist aber der verwendete Dauermagnetwerkstoff keine Vorzugsrichtungen der Magnetisierung auf. Eine Richtungsübereinstimmung zwischen den magnetischen Flußlinien und Vorzugsrichtungen der Magnetisierung ist also bei diesen bekannten Dauermagnetkörpern ebenfalls nicht vorgesehen.

Eine als Magnetbürste für die Entwicklungsstation eines Fotokopiergerätes bestimmte bekannte Dauermagnetwalze (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 9, Nr. 9, Februar 1979, Seite 1090 bis 1091) besteht aus an der Innenseite eines Zylindermantels in Umfangsrichtung angeordneten Einzelmagneten, die an der Walzenoberfläche achsparallele Magnetpole mit in der Umfangsrichtung wechselnder Polarität induzieren. Vorzugsrichtungen der Magnetisierung sind in diesen Einzelmagneten allerdings nicht ausgebildet.

Schließlich ist es im Zusammenhang mit einem ebenflächigen Dauermagneten von platten- oder bandförmiger Gestalt bekannt (DE-GM 19 17 447), den Dauermagnetwerkstoff an den Stellen zu entfernen, die

ίο nicht von magnetischen Flußlinien durchsetzt sind. Auch hier sind jedoch keine Vorzugsrichtungen der Magnetisierung im Spiel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen walzenförmigen Dauermagnetkörper der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung im wesentlichen in Richtung der zwischen den Magnetpolen fließenden Flußlinien ausgerichtet sind, so daß die magnetische Energie des Dauermagnetwerkstoffes am wirkungsvollsten ausgenutzt ist

Bei der Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung zwei einander nebengeordnete Lösungswege benutzt: Bei dem einen besteht der Dauermagnetkörper aus mehreren in Umfangsrichtung aneinandergefügten

magnetischen Teilkörpern, die sich in axialer Richtung erstrecken und in denen die aufeinanderliegenden Schichten derart angeordnet sind, daß die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung im wesentlichen von einem achsparallelen langgestreckten Bereich ausgehen, wo-

bei diesem Bereich jeweils ein Magnetpol zugeordnet ist Beim anderen Lösungsweg sind die aufeinanderliegenden Schichten koaxial zur Walzenachse angeordnet und die magnetischen Vorzugsrichtungen gehen radial von der Walzenachse aus, mit Ausnahme eines zwischen zwei entgegengesetzten Magnetpolen liegenden Bereiches, in dem die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen.

Bei der Erfindung verläuft die Flußrichtung der magnetischen Flußlinien innerhalb des Dauermagnet-

körpers im wesentlichen längs den Vorzugsrichtungen der Magnetisierung. Damit wird eine größtmögliche magnetomotorische Kraft erreicht, um die maximale Oberflächenflußdichte an den Magnetpolen auf ein Höchstmaß zu steigern. Da außerdem die magnetischen Wege innerhalb der Dauermagnetkörper geschlossen sind, wird keinerlei weichmagnetischer Werkstoff zum Schließen des magnetischen Kreises benötigt.

Außerdem ist das Gewicht des walzenförmigen Dauermagnetkörpers nach der Erfindung im Vergleich

so zu einem dieselbe magnetomotorische Kraft aufweisenden gesinterten Ferritmagneten um etwa 27% verringert. Pies führt beispielsweise bei einer Verwendung eiiies derartigen walzenförmigen Dauermagnetkörpers als Magnetbürste in einem Kopiergerät infolge der geringeren Trägheit bei der Rotation zu einer geringeren Abnutzung sowie auch zur Vermeidung weiterer bei derartigen Geräten auftretenden Schwierigkeiten.

Der in Kunststoff eingebettete Dauermagnetwerkstoff ist flexibel, widerstandsfähig gegen Sprünge und unempfindlich gegen Stöße. Er ist außerdem durch ein Schneidegerät, wie etwa ein Messer, leicht schneidbar sowie leicht durch die Anwendung von Wärme, Druck oder Bindemittel verbindbar. Auf diese Weise kann der

6* walzenförmige Dauermagnetkörper leicht in Stücke geschnitten werden, die leicht miteinander verklebt werden können. Außerdem kann die Plastizität des Dauermagr.etwerkstoffes dazu ausgenutzt werden, daß

die einzelnen Schichten oder Teilkörper leicht zu einer einstückigen Einheit zusammengefügt werden können, indem mindestens eines der Mittel wie Hitze oder Druck angewendet wird. Das so erhaltene Erzeugnis ist im wesentlichen frei von Luftspalten an den Verbindungsstellen, so daß eine unerwünschte Verminderung der Permeabilität des Magnetkreises vermieden werden kann und ebenso Fhißverluste infolge Streufluß ausgeschlossen werden können. Wegen der leichten Bearbeitbarkeit ist auch eine Massenherstellung zu sehr niedrigeren Kosten möglich. Insbesondere kann eine axial ausgedehnte Magnetwalze leicht hergestellt werden. Auf diese Weise wird ein in der axialen Richtung gleichförmig starkes Magnetfeld erzielt.

Die Magnetisierung des walzenförmigen Dauermagnetkörpers erfolgt erst nach der fertigen Ausbildung der Schich'S'n'kliir .Srhwipriglceilrn. dip durch eine Anziehung. Abstoßung oder ein Anhaften von Staub während der Aufeinanderschichtung magnetisierter Bauteile entstehen können, sind dadurch vermieden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt

Fig. IA ein Band aus einem in Kunststoff eingebetteten pulverförmigen Dauermagnetwerkstoff für die Herstellung eines bekannten walzenförmigen Dauermagnetkörpers,

F i g. 1B eine perspektivische Ansicht des Bandes von Fig. IA im aufgewickelten Zustand bei der Bildung des walzenförmigen Dauermagnetkörpers,

F i g. 2 eine schematische Ansicht zur Darstellung des Magnetisierungsvorganges des gemäß Fig. IA und IB gebildeten Dauermagnetkörpers,

F i g. 3 einen schematischen Teilschnitt eines weiteren bekannten walzenförmigen Dauermagnetkörpers.

Fig.4 eine erste Ausführungsform des walzenförmigen Dauermagnetkörpers nach der Erfindung,

Fig. 5A, 5B und 5C perspektivische Ansichten verschiedener Herstellungsstufen einer zweiten Ausführungsform des walzenförmigen Dauermagnetkörpers,

Fig.6 eine schematische vergrößerte Ansicht des Dauermagnetkörpers von F i g. 5C zur Darstellung des Magnetisierungsvorgangs,

Fig. 7A. 7B und 7C perspektivische Ansichten verschiedener Herstellungsstufen einer dritten Ausführungsform des walzenförmigen Dauermagnetkörpers,

Fig.8A, 8B, 8C jnd 8D perspektivische Ansichten verschiedener Herstellungsstufen einer vierten Ausführungsform des walzenförmigen Dauermagnetkörpers,

Fig.9 eine schematische vergrößerte Ansicht des Dauermagnetkörpers in der Ausführungsform von F i g. 8D zur Darstellung des Magnetisierungsvorgangs,

F i g. !0 eine schematische Darstellung des walzenförmigen Dauermagnetkörpers in einer durch Abwandlung von F i g. 9 gewonnenen fünften Ausführungsform,

Fig. 11 eine schematische Darstellung des einigen Ausführungsformen zugrunde liegenden Prinzips,

F i g. 12 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 9 zur Erläuterung des dieser Ausführungsform zugrundeliegenden Prinzips, und

Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der Ausführungsform von F i g. 7C zugrunde liegenden Prinzips.

Ein in eine Grundmasse aus Kunststoff eingebetteter Dauermagnetwerkstoff besteht im allgemeinen aus einer Mischung aus einem hochmolekularen synthetischen Bindemittel und einem Dauermagnetwerkstoff, wie etwa pulverförmigem Ferrit mit wenigstens einem der Bestandteile Rnrium, Strontium und Blei. Wenn beim Einbetten die Pulverteilchen in die Richtung des '> Magnetfeldes ausgerichtet werden, weist ein derartiger vorzugsgerichteter Dauermagnetwerksloff magnetische Eigenschaften auf. die denen eines gesinterten isotropen Ferrits ohne Bindemittel äquivalent oder überlegen sind. So betragen beispielsweise die Restfluß-

ii) dichte B_n die Koerzitivfeldstärke nH_c und das maximale Energiedichteprodukt (B ■ H)_mJ, eines derartigen in Kunststoff eingebetteten, vorzugsgerichteten Dauermagnetwerkstoffes 210 bis 253 mT, 147 bis 179kA/m, 8,3 bis 11.9 kj/m'(2100 bis 2530 G. 1850 bis 2250 Oe, 1,04

η bis 1,49 MGOe).

Ausführungsform 1 (F i g. 4)

Eine Mischung aus 6 Gew.-% chlorierten Polyäthylens, 5,9 Gew.-°/o eines Weichmachers, 0,1 Gew.-% eines

2>i Gleitmittels und 88 Gew.-% Ferrit wurde fünf Minuten lang in einem Henschel-Mischer mit einer Umdrehungszahl von 1500 U/min verrührt und die so erhaltene Paste wurde dann 5 bis 10 Minuten lang in einem Walzenmischer bei 90 bis 130⁰C behandelt. Schließlich wurde die

J') Paste in die Form eines Bandes mit einer Dicke von 03 bis 1,2 nv: gebracht. In diesem Band wurden die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 26 der Ferritkörner von im wesentlichen Eindomänengröße in einer bezüglich der Oberfläche des Bandes senkrechten Richtung ausgerichtet. Die Reitflußdichte B_r, die Koerzitivfeldstärke bH_c und das maximale Energiedichteprodukt (B ■ H)mix dieses Bandes betrugen 243 mT, 150 kA/m. 11 k]/m³(2430 G. 1880Oe. U9 MGOe).
Dieses aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauer-

Jj magnetwerkstoff bestehende Band wurde in acht Gruppen von je sechs Dauermagnetstreifen 27 mit jeweils unterschiedlicher Breite von 3.5,53.9,0,113.13,5 bzw. 153 mm, einer Dicke von 0,9 bis 1,0 mm und einer Länge von 300 mm zerschnitten. Die Dauermagnetstrei-

fen 27 jeder Gruppe wurden mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt zu einem Teilkörper 27' zusammengesetzt. Acht derartig geschichtete Teilkörper 27' wurden rund um eine Achse 28 aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 18inm angeordnet und in radialer Richtung durch hydrostatischen Druck zusammengepreßt, um einen Dauermagnetkörper in Form einer Magnetwalze 29 zu erhalten. Die Magnetwalze 29 wurde dann durch eine in F i g. 4 schematisch dargestellte Magnetisierungsvorrichtung 30 magr λϊ-

siert- Die maximale Flußdichte an der äußeren Umfangsfläche der magnetisierten Magnetwalze 29 betrug 130 bis 135 mT (1300 bis 1350G).

Ausführungsform 2 (F i g. 5A bis 6)

Eine Mischung ähnlich der in Ausführungsform 1 verwendeten wurde in gleicher Weise in die Form einer Paste verwandelt, um ein Band zu erhalten, dessen Vorzugsrichtungen der Magnetisierung in einer bezüglich seiner Oberfläche senkrechten Richtung ausgerich-

^b0 tet waren. Dieses Band wurde in gleicher Weise in Dauermagnetstreifen 27 aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff zerschnitten. Ein erster Streifen 27 wurde um eine Achse 28 mit einem Durchmesser von 7 mm herumgelegt (Fig.5A). Nach

*>⁵ Aufbringung eines Chloropren-Bindemittels auf die äußere Oberfläche des ersten Streifens 27 wurde ein zweiter Streifen 27 auf den ersten Streifen 27 aufgeschichtet (F i g. 5B). Nach Aufeinanderschichtung

einer Anzahl derartiger Streifen 27 wurde auf die äußere Umfangsfläche der Schichtung ein hydrostatischer Druck ausgeübt, um dieselbe zusammenzudrükken, worauf die äußere Umfangsfläche der Schichtung zugeschliffen wurde, um eine Magnetwalze 29 mit einem Durchmesser von 19 mm zu erhalten, deren endgültige Forr.» in Fig. 5C gezeigt ist. F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die Magnetwalze 29. Es wurde eine Magnetisierungsvorrichtung 30 verwendet, um die nicht konzentrisch angeordneten Bereiche der Magnr.twalze 29 zu beiden Seiten der Stoßfuge 31 zwischen den Dauermagnetstreifen 27 zu magnetisieren. Die maximale Oberflächcnflußdichte der magnetisierten Magnetwalze 29 betrug 110 bis 12OmT(1100 bis 1200 G).

Ausfühiungsform 3(Fig. 7Abis7C)
Eine Mischung ähnlich der in Ausführungsform 1

Paste verwandelt, um ein Band zu erhalten, dessen Vorzugsrichtungen der Magnetisierung in der bezüglich seiner Oberfläche senkrechten Richtung ausgerichtet sind. Dieses Band wurde ebenfalls in Dauermagnetstreifen 27 zerschnitten. Daraus wurden acht massive zylindrische Teilkörper 32 hergestellt, indem jeder Dauermagnetstreifen 27 in die Form einer Walze mit einem äußeren Durchmesser von 12 mm gerollt wurde (F i g. 7A). Diese walzenförmigen Teilkörper 32 wurden auf die äußere Umfangsfläche einer Achse 28 mit einem Durchmesser von 18 mm aufgeklebt (Fig.7B), und die Ano jnung wurde in radialer Richtung durch einen hydrostatischen Druck zusammengedrückt, um eine Magnetwalze 29 mit einem Durchmesser von 293 mm zu erhalten (F i g. 7C). Diese Magnetwalze 29 wurde dann derart magnetisiert, daß auf der Walzenoberfläche streifenförmige Magnetpole mit alternierendem Vorzeichen entstehen, die jeweils den verformten Teilkörpern 32 zugeordnet sind (Fig.7C). Die maximale Oberflächenflußdichte der magnetisierten Magnetwalze 29 betrug 120 bis 130 mT (1200 bis 1300 G).

Ausführungsform 4 (F i g. 8A bis 9)

Als eine weitere Ausführungsform wurden aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff bestehende Streifen 27 wie oben beschrieben um eine Achse 28 aus rostfreiem Stahl herumgewickelt, um eine Magnetwalze 33 mit einem Durchmesser von 19 mm zu erhalten (F i g. 8A). Diese Magnetwalze 33 wurde mit einer axialen Nut 34 mit einer Breite von 8 mm versehen (Fig.8B). Ferner wurde ein Körper in Form eines Distanzstücks 36 gebildet, indem eine Anzahl von Dauermagnetstreifen 27 derart miteinander verklebt wurde, daß ihre Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 35 in einer bezüglich der äußeren Umfangsfläche der Magnetwalze 33 tangentialen Richtung ausgerichtet sind (F i g. 8C). Dieses Distanzstück 36 wurde in die Nut 34 der Magnetwalze 33 eingesetzt und verklebt, um eine in F i g. 8D gezeigte Anordnung zu erhalten. Die äußere Umfangsfläche dieser Anordnung wurde dann zugeschliffen, um die Magnetwalze 33 zu bilden, deren Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 37 in der in F i g. 9 gezeigten Weise ausgerichtet sind.

Mittels einer Magnetisierungsvorrichtung 38 wurden sodann die auf den entgegengesetzten Seiten des Distanzstückes 36 liegenden Bereiche der Magnetwalze 33, wie in Fig.9 gezeigt, magnetisiert. Zur Messung ihrer maximalen Oberflächenflußdichte wurde die magnetisierte Magnetwalze 33 in Drehung versetzt, während ein Hallelement mit ihrer äußeren Umfangsfläche in Berührung gebracht wurde. Der Meßwert betrug 105 bis 110mT(1050bis 1100G).

Ausführungsform 5 (F i g. 10)

Ein aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff bestehender vorzugsgerichteter Dauermagnetstreifen 27 ähnlich dem oben beschriebenen wurde um eine Achse 28 aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 7 mm herumgewickelt, um eine geschichtete Magnetwalze 33 mit einem Durchmesser von 26,4 mm zu erhalten. In der Magnetwalze 33 wurden, wie in Fig. 10 dargestellt, zwei auf dem Umfang in einem Abstand angeordnete axiale Nuten 34 mit je einer Breite von 3 mm und einer Tiefe von 5 mm ausgebildet und es wurde in jede der Nuten 34 ein Distanzstück 36 ähnlich dem in der Ausführungsform 4 beschriebenen eingesetzt und verklebt. Die Magnetwal-Z? 33 wurde dsnn dcrsrt magnetisiert dsß ein S-Po! °uf der linken Seit; eines der Distanzstücke 36, ein N-PoI zwischen den beiden Distanzstücken 36 und ein S-PoI auf der rechten Seite des anderen Distanzstückes 36 ausgebildet wurde. Die maximale Oberflächenflußdichte dieser Magnetwalze betrug UO bis 115 mT (1100 bis 1150G) an dem zwischen den Distanzstücken 36 eingeschlossenen N-PoI und 105 bis 11OmT (1050 bis 1100 G) an den S-Polen.

Für ein Verständnis der magnetischen Eigenschaften der vorstehend beschriebenen walzenförmigen Dauermagnetkörper ist zu beachten, daß die aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff bestehenden Dauermagnetstreifen 27 ohne Ausrichtung der Vorzugsrichtungen eine geringere magnetische Energie pro Volumeneinheit aufweisen als die eines gesinterten Ferritmagneten, da die Streifen 27, wie vorstehend beschrieben, ein nichtmagnetisches Bindemittel, wie etwa hochmolekularen synthetischen Werkstoff enthalten. Die magnetischen Eigenschaften der Streifen 27 können jedoch in einer bestimmten Richtung jenen eines nicht besonders ausgerichteten gesinterten Ferrit magneten gleichwertig oder überlegen gemacht wer den, indem auf den Streifen 27 bei seiner Herstellung ein starker Druck ausgeübt wird, um die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 26, 35, 37 in der vorbestimmten Richtung auszurichten. Durch diese Ausrichtung werden

«5 die magnetischen Eigenschaften des Dauermagnetstreifens 27 in der Vorzugsrichtung verbessert, aber zwangsläufig senkrecht zu dieser Richtung verschlechtert So beträgt z. B. die Restflußdichte B_r bzw. die Koerzitivfeldstärke _BH_C des Streifens 27 senkrecht zur

so Vorzugsrichtung nur 50 bis 80 mT bzw. 40 bis 65 kA/m (500 bis 800 G bzw. 500 bis 800 Oe). Wenn während des Walzens oder Strangpressens ein sehr starker Druck ausgeübt wird, werden die plattenförmigen Eindomänenteilchen des Ferritpulvers weitgehend parallel zur Streifenoberfläche gedreht und die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 26, 35, 37 in einer zur Streifenoberfläche senkrechten Richtung ausgerichtet. Die Flußlinien zwischen den Magnetpolen entgegengesetzter Polarität auf der gleichen Oberfläche verlaufen bei dem Dauermagnetkörper nach der Erfindung gemäß F i g. 4 im wesentlichen parallel zu den Vorzugsrichtungen, während sie bei dem bekannten Dauermagnetkörper gemäß Fig.2 zum Teil parallel und zum Teil senkrecht zu den durchgehend radialen Vorzugsrichtun gen verlaufen.

In Fig. 11 ist der Magnetisierungsvorgang bei dem insbesondere bei der Ausführungsform 1 vorliegenden Dauermagnetkörper mit benachbarten Magnetpolen N

und S entgegengesetzter Polarität auf derselben Oberfläche schematisch dargestellt. Die Flußlinien Φ verlaufen von dem Magnetpol S zum Magnetpol N. Wenn das magnetisierende Feld sehr schwach ist, verlaufen die Flußlinien Φ bevorzugt längs des kürzesten magn·. :ischen Weges A zwischen den Magnetpolen S und N, um diesen Bereich des Magneten zu magnetisieren. Bei einer Vergrößerung der Stärke des magnetisierenden Feldes wird der Bereich in der Umgebung des magnetischen Weges A magnetisch gesättigt und es setzt nun eine Ausbreitung der Flußlinien Φ längs eines inneren magnetischen Weges B ein und dann längs eines weiteren inneren magnetischen Weges C. Obgleich also der magnetische Weg A in der Umgebung der Oberfläche des Dauermagnetkörpers verhältnismäßig gerade ist, haben die magnetischen Woge B und C die Form gekrümmter Kurven mit im Bereich der Mitte zwischen den Magnetpolen verringerten Krümmungsradien. Um an den Magnetpolen eine möglichst hohe magnetische Polstärke zu erhalten, ist es notwendig, die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 42 des Dauermagnetwerkstoffes in die Richtungen der einzelnen Flußlinien Φ auszurichten.

In einem einstückigen Dauermagnetkörper wäre es jedoch schwierig, eine Ausrichtung zwischen den Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 42 und den Flußlinien Φ in allen betroffenen Bereichen des gesamten Magneten, wie in F i g. Π gezeigt, zu erreichen. Deswegen wird diese ideale Struktur durch die Aufeinanderschichtung der aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff gebildeten Dauermagnetstreifen 27 mit in der vorbestimmten Richtung ausgerichteten Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 42 bewerkstelligt. Hierzu sind bei der Ausführungsform 1 die Streifen mit in der bezüglich der Streifenoberfläche senkrechten Richtung ausgerichteten Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 42 im wesentlichen konzentrisch angeordnet und in der Mitte zwischen den Magnetpolen, wie in Fig. 11 gezeigt, zusammengefügt, so da¹} ein magnetischer Kreis gebildet wird, in dem die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 42 in paralleler Beziehung zu den magnetischen Wegen A. B und C verlaufen. Das in F i g. 11 dargestellte Prinzip liegt auch, soweit der zwischen den Magnetpolen liegende Bereich betroffen ist, der Ausführungsform 2 zugrunde.

Fig. 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teiles von Fig.9, um das Prinzip der Ausführungsformen 4 und 5 darzustellen. In Fig. 12 ist der Vektor jedes einzelnen Teiles einer zwischen den Magnetpolen S und N verlaufenden Flußlinie Φ in eine gegen das Innere des Dauermagnetkörpers (d. h. in einer Richtung A) gerichtete erste Komponente und eine in eine bezüglich der Richtung A orthogonale Richtung (d. h. in eine Richtung B) gerichtete zweite Komponente aufgeteilt. Der Dauermagnetwerkstoff, dessen Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 37 gegen das Innere des Dauermagnetkörpers ausgerichtet sind, ist in dem Bereich angeordnet, in dem die in der Richtung A ausgerichtete erste Vektorkomponente größer ist als die in der Richtung B ausgerichtete zweite Vektorkomponente, während der Dauermagnetwerkstoff dessen Vorzugsrichtungen der Magnetisierung 35 in der Richtung B ausgerichtet sind, in dem Bereich angeordnet ist, in dem die zweite Komponente größer ist als die erste Komponente.

Bei den Ausführungsformen 1 und 2 müssen die durch Zerschneiden eines Bandes in vorbestimmie Breiten erhaltenen Dauermagnetstreifen 27 nacheinander aufeinandergeschichtet werden. Daher ist die Herstellung dieser Strukturen verhältnismäßig zeitaufwendig und mühsam. Demgegenüber ist bei der Ausführur.gsiorm 3 die Herstellung des Dauermagnetkörpers erleichtert. Das dieser Ausführungsform zugrundeliegende Prinzip ist in Fig. 13 erläutert. Gemäß Fig. 13 sind die Mitten eines Paares von walzenförmigen magnetischen Teilkörpern 44 unterhalb der zugeordneten Magnetpole N und S angeordnet, wobei das in Fig. 12 durgestellte Prinzip auf den Bereich A, der zwischen der Oberfläche der Teilkörper 44 und der Verbindungslinie der Zentren der magnetischen Teilkörper 44 eingeschlossen ist und das in F i g. 11 dargestellte Prinzip auf den Bereich B, der sich von der Verbindungslinie der Zentren der Teilkörper 44 in das Innere der Teilkörper 44 erstreckt, angewendet ist. Auf diese Weise sind die Vorzugsrichiungen der Magnetisierung 45 psraüe! zu den Flußünier. Φ in diesen beiden Bereichen A und B ausgerichtet, und die magnetische Energie des dauermagnetischen Werkstoffs ist wirkungsvoll an den Magnetpolen gesammelt.

Das in F i g. 11 dargestellte Prinzip trifft aucl. auf eine in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform zu, bei der die aus dem in Kunststoff eingebetteten Dauermagnetwerkstoff gebildeten Dauermagnetstreifen 43 mit in der bezüglich der Streifenoberfläche senkrechten Richtung

■45 ausgerichteten Vorzugsrichtung der Magnetisierung derart aufeinandergeschichtet sind, daß sie eine Schichtung mit halbkreisförmigem Querschnitt bilden. Diese Schichtung umgibt jeweils einen Magnetpol im wesentlichen konzentrisch.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Walzenförmiger Dauermagnetkcrper mit mindestens zwei streifenförmigen, achsparallelen Magnetpolen entgegengesetzter Polarität entweder auf einer äußeren oder auf einer inneren Walzenoberfläche, bestehend aus einer Anzahl von aufeinanderliegenden Schichten aus einem in Kunststoff eingebetteten pulverförmigen Dauermagnetwerkstoff, dessen Vorzugsrichtung der Magnetisierung jeweils senkrecht zur Oberfläche der Schicht ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetkörper (29) aus mehreren in Umfangsrichtung aneinandergefügten magnetischen Teilkörpern (27', 32,44) besteht, die sich in axialer Richtung erstrecken und in denen die aufeinanderliegenden Schichten (27) derart angeordnet sind, daß die Vorzugsricht ;gen der Magnetisierung (26, 42, 45) im wesentlichen von einem achsparallelen langgestreckten Bereich ausgehen, und daß diesem Bereich jeweils ein Magnetpol zugeordnet ist (F i g. 4,7C, 11, 13,14).

2. Dauermagnetkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich jeweils an der Walzenoberfläche liegt und mit der Lage des Magnetpols übereinstimmt (F i g. 4,11,14).

3. Dauermagnetkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich jeweils innerhalb des Dauermagpstkörpers (29) liegt und der Magnetpol unmittelbar über dem Bereich an der Walzenoberfläche liegt (F i g. 7C, 13).

4. Walzenförmiger Dauermagnetkörper mit mindestens zwei streifenförmigen, a·:.sparallelen Magnetpolen entgegengesetzter Polarität auf der Walzenoberfläche, bestehend aus einer Anzahl von aufeinanderliegenden Schichten aus einem in Kunststoff eingebetteten pulverförmigen Dauermagnetwerkstoff, dessen Vorzugsrichtung der Magnetisierung jeweils senkrecht zur Oberfläche der Schicht ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegenden Schichten (27) koaxial zur Walzenachse angeordnet sind und die magnetischen Vorzugsrichtungen (37) radial von der Walzenachse ausgehen, mit Ausnahme eines zwischen zwei entgegengesetzten Magnetpolen liegenden Bereiches (31, 36), in dem die Vorzugsrichtungen der Magnetisierung (35) im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen (F i g. 5,6,8,9.10₁12).

5. Dauermagnetkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausnahmebereich (31, 36) die Schichten (37) derartig abgebogen sind, daß sie im wesentlichen parallel zur Symmetrieebene zwischen den beiden Magnetpolen verlaufen (F i g. 5,