DE2835441A1 - Shell magnet of flat segments prodn. - uses starting, flat, magnetic plate, broken in mould into segments and embedded in suitable plastics substance - Google Patents

Shell magnet of flat segments prodn. - uses starting, flat, magnetic plate, broken in mould into segments and embedded in suitable plastics substance

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Abstract

The shell magnets with curved surface and radial magnetising may be used as cylindrical stators or rotors of motors with permanent magnetic excitation. Shell magnets curve in several directions, and in spherical shape, may be used for magnetic bearings. The magnetic material in the form of a flat plate is inserted into a hollow mould, consisting of at least two insertable parts (1, 2). The mould corresponds to the geometrical shape of the desired shell magnet. As the mould parts are inserted into each other, the magnetic plate is broken up into smaller segments (3). Then the segments are interconnected by a plastics binder which is poured into the mould. In addition to the magnetic plate strengthening elements may be inserted into the mould.

Description

Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen SegmentenMethod for producing a flat segment

aufgebauten Schalenmagneten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche.built-up shell magnet The invention relates to a method for Manufacture of a shell magnet made up of flat segments with in one or multiple directions of curved surface.

Schalenmagnete mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche und radialer Magnetisierung werden für verschiedene Zwecke benötigt. Magnete in Form einer Zylinderschale dienen beispielsweise als Statoren oder Rotoren permanentmagnetisch erregter elektrischer Motoren. In mehreren Richtungen gekrümmte, beispielsweise kugelschalenförmige, Magnete eignen sich beispielsweise für magnetische Lager.Shell magnets with a curved surface in one or more directions and radial magnetization are required for various purposes. Magnets in In the form of a cylindrical shell, permanent magnets are used, for example, as stators or rotors excited electric motors. Curved in several directions, for example spherical shell-shaped magnets are suitable for magnetic bearings, for example.

Die Herstellung solcher Schalenmagnete insbesondere aus anisotropen Magnetmaterialien, wie Kobalt-Selteerd-Legierungen oder anderen hochkoerzitiven Permanentmagnetlegierungen, bereitet jedoch insbesondere bei dünnen Magneten erhebliche Schwierigkeiten. Die Herstellung durch Formpressen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 22 12 717 bekannt ist, und anschließendes Sintern ist schwierig und erfordert einen erheblichen Aufwand, zumal wenn die Magnetmaterialien spröde und schwer bearbeitbar sind. Auch die radiale Magnetisierung läßt sich an solchen Formteilen nur schwierig erreichen. Die ferner bekannte Herstellung solcherSchalenmagnete aus mit Kunststoff gebundenem Magnetpulver ist zwar rationell möglich, führt aber wegen des geringen Volumenanteils des Magnetmaterials zu magnetisch geringerwertigen Produkten.The manufacture of such shell magnets in particular from anisotropic Magnetic materials such as cobalt-rare earth alloys or other highly coercive ones Permanent magnet alloys, prepares, however, especially with thin ones Magnets considerable difficulty. Manufacture by compression molding, like them is known for example from DE-OS 22 12 717, and subsequent sintering is difficult and requires considerable effort, especially if the magnetic materials are brittle and difficult to work with. Radial magnetization can also be used Such molded parts are difficult to achieve. The further known manufacture of such shell magnets Magnetic powder bound with plastic is rationally possible, but it does lead magnetically inferior due to the small volume fraction of the magnetic material Products.

Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, hat man bereits einen Schalenmagneten aus Kobalt-Seltenerd-Material für den Stator eines Kleinmotors aus einzelnen praktisch ebenen, streifenförmigen Segmenten aufgebaut. Die einzelnen Segmente sind dabei an der Innenwand eines weichmagnetischen Rohres zum Beispiel durch Kleben befestigt. Zwischen den einzelnen Segmenten können sich Kunststoffteile befinden (DE-OS 26 28 235). Weitere an sich bekannte Befestigungsmethoden für ICobal-Seltenerd-Magnete sind beispielsweise Einbetten in Kunststoff oder Umgießen mit Metall (DE-OS 26 40 574). Der Aufbau von Schalenmagneten aus einzeln hergestellten und dann miteinander zu einer Schale verbundenen ebenen Segmenten erleichtert zwar insbesondere bei harten und spröden Werkstoffen die Fertigung erheblich und ermöglicht eine einfache magnetische Ausrichtung der Segmente vor dem Zusammenbau der Schale. Dennoch ist die Herstellung von -Schalen aus einzeln vorgefertigten Segmenten noch verhältnismäßig aufwendig.To avoid these difficulties, one already has one Shell magnets made of cobalt rare earth material for the stator of a small motor built up individual practically flat, strip-shaped segments. The single ones Segments are for example on the inner wall of a soft magnetic tube attached by gluing. There can be plastic parts between the individual segments are (DE-OS 26 28 235). Further fastening methods known per se for ICobal rare earth magnets are for example embedding in plastic or casting around with metal (DE-OS 26 40 574). The construction of shell magnets from individually manufactured and then together Flat segments connected to form a shell make it easier, especially in the case of hard ones and brittle materials significantly increases the manufacturing process and enables simple magnetic Align the segments before assembling the shell. Still the manufacture of shells made of individually prefabricated segments are still relatively expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten weiter zu vereinfachen.The object of the invention is to produce from flat segments To further simplify built-up shell magnets.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Magnetmaterial als wenigstens eine ebene Platte in eine entsprechend der angestrebten Gestalt des Schalenmagneten ausgebildete, aus wenigstens zwei ineinanderfügbaren Teilen bestehende Hohlform eingesetzt und beim Zusammenfügen der Form in kleinere Segmente zerbrochen wird und daß anschließend zum Verbinden der Segmente miteinander eine verfestigungsfähige Masse in die Form eingebracht wird.This is achieved according to the invention in that the magnetic material as at least one flat plate in a corresponding to the desired shape of the Shell magnets formed, consisting of at least two nested parts Hollow form inserted and broken into smaller segments when the form was put together and that then to connect the segments to one another a solidifiable Mass is introduced into the mold.

Gegenüber dem bekannten Aufbau von Schalenmagneten aus vorgefertigten ebenen Segmenten hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß man von einem oder nur wenigen einzeln vorgefertigten Teilen ausgehen kann und die weitere Aufteilung zur Anpassung an die gewünschte Schalenform in einem Arbeitsgang beim Zusammenfügen der Hohlform erfolgt.Compared to the known structure of shell magnets from prefabricated flat segments, the inventive method has the advantage that one of a or just a few individually prefabricated parts and the further division to adapt to the desired shell shape in one operation when assembling the hollow form takes place.

Zum Verbinden der einzelnen Segmente kommen verschiedene verfestigungsfähige Massen, beispielsweise auch Metallschmelzen, in Frage. Bevorzugt werden jedoch Kunststoffe verwendet, da sie die magnetischen und mechanischen Eigenschaften der Magnetmaterialien praktisch nicht beeinträchtigen.Various solidifiable segments are used to connect the individual segments Masses, including molten metal, for example. However, plastics are preferred used as it enhances the magnetic and mechanical properties of magnetic materials practically does not affect.

Beispielsweise kann man kalt- oder warmhärtende Kunstharze, vorzugsweise Epoxidharze, in die Form eingießen oder Thermo-0 plaste etwa bei Temperaturen zwischen 150 bis 180 0 unter hohem Druck in die Form einspritzen und anschließend erkalten lassen. Ferner kommen auch Duroplaste in Frage. Den Kunststoffen können auch festigkeitssteigernde beziehungsweise die Formstabilität erhöhende Substanzen, beispielsweise Glasfasern oder andere Füllstoffe, beigemischt werden.For example, you can use cold or thermosetting synthetic resins, preferably Epoxy resins, pour into the mold or Thermo-0 plastic at temperatures between Inject 150 to 180 0 into the mold under high pressure and then cool permit. Thermosets can also be used. The plastics can also increase strength or substances that increase dimensional stability, for example glass fibers or other fillers.

Ferner können in die Form zusätzlich zum Magnetmaterial die Festigkeit des Schalenmagneten erhöhende Teile eingelegt werden, beispielsweise Metallbügel, Metallnetze, perforierte Metallbleche oder Glasfasermatten, die gemeinsam mit dem Magnetmaterial mit Kunststoff umspritzt oder umgossen werden.Furthermore, in addition to the magnetic material, strength can be added to the shape parts that increase the shell magnet are inserted, for example metal brackets, Metal nets, perforated metal sheets or glass fiber mats, which together with the Magnetic material can be molded or cast around with plastic.

Falls das Magnetmaterial beim Zusammenfügen der Hohlform in einzelne Segmente vorgegebener Gestalt zerbrochen werden soll, kann es vor dem Einbringen in die Hohlform mit Sollbruchstellen versehen werden, beispielsweise durch Einritzen oder Einkerben.If the magnetic material when assembling the hollow form into individual Segments of a given shape are to be broken, it can be broken before the introduction be provided with predetermined breaking points in the hollow form, for example by scoring or notch.

Man kann aber auch das Magnetmaterial in regel los geformte Segmente zerbrechen lassen. Um die magnetischen Eigenschaften nicht zu beeinträchtigen, sollten dabei jedoch die Bruchstücke im Größenbereich von mehreren mm3 und vorzugsweise darüber liegen. Das Magnetmaterial soll also beim Brechen nicht pulverisiert werden. Um auch beim Brechen in verhältnismäßig kleine Segmentteile eine einigermaßen regelmäßige Verteilung des Kunststoffes und des Magnetmaterials in der Form zu gewährleisten, können zum Positionieren der kleinen Segmente die Platten mit Klebebändern oder mit Klebstoff beschichteten Metallfolien versehen werden, die vorzugsweise perforiert sein können, um die Dehnbarkeit und die Durchdringbarkeit mit Kunststoff zu erhöhen, oder es können solche Folien oder Bänder gemeinsam mit der Platte, beziehungsweise den Platten, in die Form eingelegt werden.But you can also use the magnetic material in regularly shaped segments let it break. In order not to impair the magnetic properties however, the fragments in the size range of several mm3 and preferably lie above it. The magnetic material should not be pulverized when breaking. In order to be reasonably regular even when breaking into relatively small segment parts To ensure distribution of the plastic and the magnetic material in the mold, can be used to position the small segments the plates with adhesive tape or be provided with adhesive-coated metal foils, which are preferably perforated can be to increase the ductility and permeability with plastic, or there can be such films or tapes together with the plate, respectively the plates, are inserted into the mold.

Besonders gut eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für Magnetmaterialien aus gesinterten Kobalt-Seltenerd-Legierungen.The method according to the invention is particularly suitable for magnetic materials made of sintered cobalt rare earth alloys.

Die als Ausgangsmaterial dienenden Platten können dabei durch Pressen und Sintern einzeln hergestellt oder von größeren gepreßten und gesinterten Teilen beispielsweise durch Trennschleifen, Ritzen oder Anschneiden mit einem Laserstrahl und anschlieBendes Brechen oder durch zerspanende Verfahren abgetrennt werden. Das als Ausgangsmaterial dienende Pulver kann dabei isostatisch gepreßt werden, wobei sich eine wesentlich bessere magnetiscbe Ausrichtung und damit ein höheres magnetisches Güteprodukt (BH) ergibt als beispielsweise max beim Formpressen und -sintern von Teilen in Schalenform.The plates used as the starting material can be pressed and sintering made individually or from larger ones pressed and sintered parts, for example by abrasive cutting, scoring or cutting with a laser beam and subsequent breaking or by machining processes be separated. The powder used as the starting material can be isostatic are pressed, with a much better magnetic alignment and thus a higher magnetic quality product (BH) results than, for example, max during compression molding and sintering of parts in shell form.

Auch für andere anisotrope Magnetmaterialien, die sich schlecht aus einem Stück in gewölbter Form herstellen lassen, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet.Also for other anisotropic magnetic materials that look bad The method according to the invention can be produced in one piece in a curved shape particularly suitable.

Anhand einiger Figuren und eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden.The invention is intended to be based on a few figures and an exemplary embodiment will be explained in more detail.

Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer aus zwei Teilen bestehenden Hohlform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.FIG. 1 shows schematically an example of one consisting of two parts Hollow mold for carrying out the method according to the invention.

Figuren 2 und 3 zeigen schematisch zwei Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schalenmagnete.Figures 2 and 3 show schematically two examples according to the invention Shell magnets manufactured by the method.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel einer Gießform kann in ein konkav geformtes trogförmiges Teil 1 ein entsprechend konvex geformtes Teil 2 eingefügt werden. Nach dem Zusammenfügen beider Teile bleibt zwischen ihnen ein Hohlraum frei, welcher der Form des herzustellenden Schalenmagneten entspricht. Im trogförmigen Teil 1 der Form sind einige ebene Segmente 3 aus Magnetmaterial zu sehen. Diese sind aus einer einzigen ebenen Platte entstanden, die in das Teil 1 eingelegt wurde und beim Zusammenfügen der Teile 1 und 2 entlang von Sollbruchlinien 4 zerbrochen ist. Diese Sollbruchlinien waren durch entsprechende Einkerbungen in der Platte vorgegeben.In the example of a mold shown in Figure 1 can be in a concave-shaped trough-shaped part 1 inserted a correspondingly convex-shaped part 2 will. After joining the two parts, a cavity remains free between them, which corresponds to the shape of the shell magnet to be manufactured. In the trough-shaped Part 1 of the mold shows some flat segments 3 made of magnetic material. These were created from a single flat plate that was inserted into part 1 and when joining parts 1 and 2 along from Predetermined breaking lines 4 is broken. These predetermined breaking lines were indicated by corresponding notches in specified on the plate.

Durch das Loch 5 im Teil 2 der Form kann Kunststoff in die Form eingegossen werden, der sich über den ganzen Hohlraum der Form verbreiten kann, da die Segmente 3 nur stellenweise an der Form anliegen- und auch an den Stirnseiten der Segmente noch genügend Raum zur Verfügung steht.Plastic can be poured into the mold through the hole 5 in part 2 of the mold which can spread over the entire cavity of the mold, as the segments 3 rest only in places on the form and also on the end faces of the segments there is still enough space available.

Figur 2 zeigt schematisch einen fertigen mit einer Kunststoffumhüllung 6 versehenen Schalenmagneten aus vier ebenen streifenförmigen Segmenten 7. Beim fertigen Magneten müssen die Segmente nicht unbedingt vollständig in den Kunststoff eingebettet sein. Wesentlich ist lediglich so viel Kunststoff, daß eine ausreichende Formstabilität gesichert ist.Figure 2 shows schematically a finished with a plastic casing 6 provided shell magnets made of four flat strip-shaped segments 7. When Finished magnets do not necessarily have to have the segments completely immersed in the plastic be embedded. The only essential thing is so much plastic that there is sufficient Dimensional stability is ensured.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Schalenmagneten ist zur weiteren Erhöhung der Festigkeit zusammen mit den ebenen streifenförmigen Magnetsegmenten 8 ein gelochtes Metallblech 9 mit Kunststoff 10 umgossen. Falls das Blech 9 aus weichmagnetischem Material besteht, kann es beispielsweise an der Außenseite des Stators eines permanentmagnetisch erregten Motors als Teil des magnetischen Rückschlusses dienen.In the case of the shell magnet shown in FIG Increased strength together with the flat, strip-shaped magnet segments 8 a perforated sheet metal 9 encased with plastic 10. If the sheet 9 is off consists of soft magnetic material, it can for example on the outside of the Stator of a permanent magnet excited motor as part of the magnetic yoke to serve.

In einer Gießform der in Figur 1 dargestellten Art wurden beispielsweise Schalenteile für einen zylinderschalenförmigen Magneten hergestellt. Die einzelnen Schalenteile sollten dabei einen Außenradius von 14,1 mm, einen Innenradius von 11,1 mm, eine Länge in Achsrichtung von 26 mm und einen Öffnungswinkel von 900 haben, was bei den angegebenen Abmessungen einer Sehnenlänge von 18 mm entspricht. Zur Herstellung eines solchen Schalenteils wurde eine ebene gesinterte Platte aus SmCo5 mit den Abmessungen 25,0 x 17,2 x 2,7 mm3 in das konkave Teil 1 der Form eingelegt. Die Platte war in ihrer Längsrichtung an drei Stellen leicht eingekerbt, um drei Sollbruchstellen vorzugeben. Beim Zusammenfügen der beiden Teile der Form wurde die Platte in vier Streifen zerbrochen.For example, in a casting mold of the type shown in FIG Shell parts made for a cylindrical shell-shaped magnet. The single ones Shell parts should have an outer radius of 14.1 mm, an inner radius of 11.1 mm, a length in the axial direction of 26 mm and an opening angle of 900, which corresponds to a chord length of 18 mm for the specified dimensions. To the A flat sintered plate made of SmCo5 was used to produce such a shell part with the dimensions 25.0 x 17.2 x 2.7 mm3 into the concave part 1 inserted into the mold. The plate was light in three places along its length notched to provide three predetermined breaking points. When joining the two parts the mold was broken into four strips.

Hierzu war eine Kraft von 40 bis 50 N erforderlich.A force of 40 to 50 N was required for this.

Anschließend wurde mit einem Zweikomponentenharz vergossen, das bei Raumtemperatur in die Form eingefüllt und nach entsprechender Aufheizung 30 Minuten lang bei 180 cd ausgehärtet wurde. Das Ergebnis war ein völlig einwandfreies Schalenteil.It was then cast with a two-component resin, which is used in Filled into the mold at room temperature and after appropriate heating for 30 minutes was cured at 180 cd for a long time. The result was a completely flawless shell part.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel kann die Hohlform auch aus mehreren Teilen bestehen und es können gegebenenfalls statt einer Platte auch mehrere Platten in die Form eingelegt werden. Wesentlich ist jedoch, daß die Form so ausgestaltet ist und die Platten so eingelegt werden, daß beim Zusammenfügen der Form das Magnetmaterial in kleinere Segmente zerbrochen wird.In a departure from the exemplary embodiment, the hollow shape can also consist of consist of several parts and, if necessary, instead of one plate, several Plates are inserted into the mold. However, it is essential that the shape is designed in this way is and the plates are inserted in such a way that the magnetic material when the form is assembled is broken into smaller segments.

Claims (5)

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Magnetmaterial als wenigstens eine ebene Platte in eine entsprechend der angestrebten Gestalt des Schalenmagneten ausgebildete, aus wenigstens zwei ineinanderfügbaren Teilen (1, 2) bestehende Hohlform eingesetzt und beim Zusammenfügen der Form in kleinere Segmente (3) zerbrochen wird und daß anschließend zum Verbinden der Segmente miteinander eine verfestigungsfähige Masse in die Form eingebracht wird.Claims method for producing one from flat segments built-up shell magnets with a surface curved in one or more directions, d a d u r c h e k e n n n z e i c h -n e t that the magnetic material as at least a flat plate in a shape corresponding to the desired shape of the shell magnet formed hollow shape consisting of at least two nested parts (1, 2) inserted and broken into smaller segments (3) when the mold is assembled and that subsequently a solidifiable one to connect the segments to one another Mass is introduced into the mold. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zum Verbinden der Segmente (7) miteinander Kunststoff (6) in die Form eingebracht wird.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that to connect the segments (7) to each other plastic (6) in the mold is introduced. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in die Form zusätzlich zum Magnetmaterial die Festigkeit des Schalenmagneten erhöhende Teile (io) eingelegt werden.3. The method according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in addition to the magnetic material, the strength of the shell magnet in the form Elevating parts (io) are inserted. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Magnetmaterial vor dem Einbringen in die Form mit Sollbruchstellen (4) versehen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k It is noted that the magnetic material must be used before it is placed in the mold Predetermined breaking points (4) is provided. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Magnetmaterial eine gesinterte Kobalt-Seltenerd-Legierung verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k It is noted that the magnet material is a sintered cobalt-rare earth alloy is used.
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