DE3047701A1

DE3047701A1 - Verfahren zum herstellen von anisotropen dauermagneten und danach hergestellte rohrfoermige dauermagnete

Info

Publication number: DE3047701A1
Application number: DE19803047701
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 5300 Bonn Steingroever
Original assignee: Magnetfabrik Bonn Vorm Gewerkschaft Windhorst 5300 Bonn GmbH; Magnetfabrik Bonn GmbH
Current assignee: Windhorst Beteiligungsgesellschaft Mbh 5300 Bonn
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1982-07-15
Also published as: US4818305A; DE3047701C2

Description

Patentanwalt :::*:.··::::

DIPL-ING. KLAUS-JÜRGEN SCHWARZ -α"- *53 BO*NN V ' ^Ί/· Dezemoer

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TELEFON (02221) «1547 + 63)548

AKTEN-NR.: 12 047/80

Anmelder:

Magnetfabrik Bonn GmbH
vorm. Gewerkschaft Windhorst
Dorotheenstraße 215

5300 Bonn 1

Patentanmeldung

Verfahren zum Herstellen von anisotropen Dauermagneten und danach hergestellte rohrförmige

Dauermagnete

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von anisotropen Dauermagneten aus anisotropem Dauermagnetpulver mit einem oder mehreren Polpaaren auf ihrer Oberfläche und bezieht sich ferner auf nach dem Verfahren hergestellte rohrförmige Dauermagnete, die insbesondere für einen Einsatz als mehrpolige Kopierwalzen für Kopiergeräte, sowie für Motoren, Generatoren und dergleichen geeignet sind.

Die Herstellung von anisotropen Dauermagneten aus anisotropem Dauermagnetpulver mit einem oder mehreren Polpaaren auf ihrer Oberfläche stößt insbesondere dann auf Schwierigkeiten, wenn derartige Dauermagnete eine axiale Länge haben, die deren Dicke oder Durchmesser um ein Mehrfaches übersteigt.

Dies macht sich insbesondere bei der Herstellung von Magnetwalzen für elektrostatische Kopiergeräte bemerkbar, bei denen die Dauermagnete im wesentlichen über die gesamte Walzenlänge

reichen. Es ist daher üblich, die bisher verwendeten Stabmagnete auf einem rohrförmigen Träger zu befestigen, der aus Blech geformt sein kann.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen, anisotropen Dauermagneten bekannt (DE-PS 12 84 531), bei dem ein Gemisch aus einem spritzfähigen thermoplastischen Kunststoff und Dauermagnetpulver einem in einer Spritzform durch Magnete erzeugten Richtfeld ausgesetzt wird, während es im flüssig-plastischen Zustand in die Spritzform eingespritzt wird. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß in der Form ein magnetisches Richtfeld erzeugt werden muß, was besonders bei Formen für lange, rohrförmige Dauermagnete nur schwer möglich ist. Ferner ist ein Pressen langer Körper in einer Matrize wegen der Wandreibung oft nicht möglich; die Verdichtung des Magnetpulvers erfolgt in der dem Preßstempel abgewendeten Zone nur unvollkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum. Herstellen von anisotropen Dauermagneten der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, insbesondere Dauermagnete, bei denen die axiale Länge deren Dicke oder Durchmesser um ein Mehrfaches übersteigt, einfacher und kostengünstiger herzustellen.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1, während in den Ansprüchen 2 bis 8 besonders vorteilhafte Einzelheiten des Verfahrens und der danach hergestellten rohrförmigen Dauermagnete gekennzeichnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß für die Herstellung von Dauermagneten mit unterschiedlichen Abmessungen nicht eine Vielzahl van verschiedensten Fertigungs-

einrichtungen benötigt wird. Es ist vielmehr möglich, je nach den verwendeten Magnetwerkstoffen und je nach den Abmessungen der herzustellenden Dauermagnete zunächst mehrere Preßlinge aus anisotropem Dauermagnetpulver, gegebenenfalls mit einem Bindemittel, mit den gewünschten Vorzugsrichtungen herzustellen, um diese Preßlinge anschließend Stück für Stück in einer nichtmagnetischen Matrize zu einem einzigen Preßling mit den gewünschten Endabmessungen weiter zu vorpressen, der dann nach Erreichen der gewünschten Form aus der Matrize ausgeworfen und zu einem festen Körper durch Sintern oder durch eine Kunststoffbindung und entsprechende Erwärmung verfestigt wird.

Wenn die Preßlinge bereits vorzugsgerichtet vormagnetisiert sind, richten sie sich beim Einlegen in die Matrize gegenseitig in die Vorzugsrichtung aus, indem entgegengesetzte Pole sich anziehen und aufeinander zu liegen kommen. Vorteilhafterweise wird jeder Preßling nach dem Einlegen in die Matrize mit einem Stempel auf die schon in der Matrize befindlichen Preßlinge gepreßt. Dabei hat sich überraschend herausgestellt, daß auch beim Zusammenpressen ohne Magnetfeld die Vorzugsrichtungen an den Preßlingen im wesentlichen erhalten bleiben.

Als besonders vorteilhaft für die Herstellung von Dauermagneten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich die Verwendung von anisotropem Dauermagnetpulver aus Barium-Ferrit oder Strontium-Ferrit erwiesen oder bei Bedarf auch die Verwendung von anisotropem Dauermagnetpulver aus Barium-Ferrit, Strontium-Ferrit oder Seltenerd-Kobalt-Legierungen mit einem Kunststoff-Bindemittel. Das Verfahren kann aber auch bei der Verwendung von anderen hochkoerzitiven Magnetwerkstoffen angewendet werden.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens zum Herstellen von rohrförmigen Dauermagneten mit mehreren parallel

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zur Achse verlaufenden Polpaaren auf ihrer Oberfläche, wobei hinsichtlich der Festigkeit der fertigen Dauermagnete besonders herausragende Ergebnisse durch eine Verwendung von Preßlingen erzielt werden können, die an mindestens einer in Preßrichtung liegenden Stirnfläche eine vorzugsweise konische Vertiefung mit einem demgegenüber erhöhten Umfangsrand aufweisen.

Derartige nach der Erfindung hergestellte rohrförmige Dauermagnete sind gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Länge zum Durchmesser von mindestens 5:1; aber auch Dauermagnete mit kleinerem Verhältnis von Länge zum Durchmesser können erfindungsgemäß vorteilhaft hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen vorgeformten Preßling in perspektivischer Einzelansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Preßling von Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Preßling gemäß Schnittlinie III - III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Herstellen rohrförmiger Dauermagnete aus einer Vielzahl von vorgefertigten Preßlingen mittels einer Preßvorrichtung oder eines Preßworkzeuqes zum Zusammenpressen der Preßlinge zu einem einzigen Rohr,

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform eines vorgeformten Preßlings und

Fig. 6 eine aus vorgeformten Preßlingen hergestellte mehrpolige rohrförmige Magnetwalze.

Bei dem vorgefertigten Preßling von Fig. 1 handelt es sich beispielsweise um einen achtpoligen ringförmigen Preßling 1 aus

anisotropem Dauermagnetpulver, der eine zylindrische Mittelöffnung 2 hat und magnetisch vorzugsgerichtet ist.

Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, erstrecken sich die magnetischen Vorzugsrichtungen 3 an dem Preßling 1 jeweils bogenförmig zwischen den am Umfang 4 des Preßlings abwechselnd aufeinanderfolgenden magnetischen Nord- und Südpolen, die mit "N" bzw. "S" bezeichnet sind.

Wie Fig. 3 weiterhin erkennen läßt, ist der Preßling 1 mindestens an einer seiner beiden in Preßrichtung liegenden Stirnseiten 5 mit einer konischen Vertiefung 6 ausgebildet, so daß er beim Zusammenpressen mit einem benachbarten Preßling nicht mit seiner gesamten Stirnfläche 5, sondern zunächst nur am erhöhten äußeren Umfangsrand 7 der Vertiefung 6 mit diesem in Berührung kommt, um anschließend durch einen zunehmenden Anpreßdruck vollflächig mit dem benachbarten Preßling 1 verbunden zu werden.

Das zum Herstellen der Dauermagnete verwendete, in Fig. 4 gezeigte Preßwerkzeug besteht aus einer nichtmagnetischen Matrize 10 ohne Richtfeld und einer ebenfalls nichtmagnetischen ringförmigen Matrizen-Halterung 11, in deren Mittelöffnung 11a ein auch als Auswerfer dienender Unterstempel 12 in Richtung des Pfeiles 12a verschiebbar angeordnet ist. Der Unterstempel reicht bis in den Innenraum der Matrize 10 und kann ganz nach Bedarf aus magnetischem oder unmagnetischem Werkstoff bestehen. In dem Unterstempel 12 ist ein feststehender Mittelstift 13 angeordnet, der bis zum oberen Ende der Matrize 10 reicht und einen solchen Durchmesser hat, daß er die in der Matrize 10 lose eingelegten Preßlinge 1 mit radialem Spiel aufnimmt, so daß sich diese mit ihren Nord- und Südpolen "N" bzw. "S" in Vorzugsrichtungen ausrichten können. Oberhalb der Matrize 10 befindet sich ein Oberstempel 14 mit einer Mittelöffnung 15,

3 U 4 y 7 U 1

ί · "8"

mit dem jeder Preßling 1 nach seinem Einlegen in die Matrize in Richtung des Pfeiles 14a auf den jeweils vorhergehenden Preßling 1 aufgepreßt und mit diesem fest verbunden wird.

Bei der Herstellung der Dauermagnete wird so vorgegangen, daß zunächst die benötigten Preßlinge 1 aus einem anisotropem Dauermagnetpulver, wie z.B. aus Barium-Ferrit oder Strontium-Ferrit oder aus Barium-Ferrit, Strontium-Ferrit oder Seltenerd-Kobalt-Legierungen mit einem Kunststoff-Bindemittel, mit den gewünschten Vorzugsrichtungen 3 hergestellt werden.

Diese vorgefertigten vorzugsgerichtet vormagnetisierten Preßlinge 1 werden sodann nach und nach in die Matrize 10 eingelegt und jeweils einzeln oder zu mehreren an den vorhergehenden Preßling 1 angedrückt bis zum Erreichen der gewünschten Länge des Dauermagneten, der dann aus der Matrize 10 ausgeworfen und durch Sintern oder durch eine Kunststoffbindung und entsprechende Erwärmung zu einem festen Körper verfestigt wird.

Die Kunststoffbindung kann dadurch erfolgen, daß dem Dauermagnetpulver einige Prozent Kunststoffpulver beigemischt sind, das nach Fertigstellung des gesamten Preßlings 1 durch Erwärmen auf beispielsweise 150° bis 250° C bzw. 423° bis 533° K gehärtet wird.

Die nach dem Verfahren hergestellten rohrförmigen Dauermagnete können ohne weiteres ein Verhältnis der Länge zum Durchmesser von mindestens 5 : 1 haben und sind besonders geeignet zur Verwendung als mehrpolige Kopierwalzen für elektrostatische Kopiergeräte. Sie können aber auch für Motoren, Generatoren und dergleichen verwendet werden.

Nach der Erfindung kennen auch rahrförmige Dauermagnete mit verhältnismäßig geringer Wanddicke und Magnetpolen an der Innen-

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fläche hergestellt werden, indem Preßlinge 1 nach Fig. 5 mit innenliegenden Polpaaren "N" und "S" in einem Werkzeug nach Fig. 4 zu einem längeren Rohr verpreßt werden.

Eine fertige rohrförmige Magnetwalze 100 mit den Magnetpolen "N" und "S" ist in Fig. 6 dargestellt. Die einzelnen erfindungsgemäß hergestellten Preßlinge 1 sind nach dem Zusammepressen zu einem einzigen festen Körper gebrannt, gesintert oder durch Erwärmen verbunden worden und dann in den Vorzugsrichtungen mit den Polen "N" und "S" magnetisiert worden. Beim Brennen oder Sintern über der Curie-Temperatur, z.B. über etwa 450° C bzw. 723° K bei Ferrit-Magneten, verschwindet die durch das Richtfeld erzeugte Magnetisierung, die Vorzugsrichtungen bleiben aber erhalten, so daß der fertige Magnet wieder mit längs der Achse verlaufenden Polen "N" und "S" magnetisiert werden kann·.

Claims

PATENTANWALT III' I .·* · :**: * · DIPL-ING. KLAUS-JÖRGEN SCHWARZ *53* BON'n Γ ' 17· Dezember 1980 ADENAUERAUEE 4ί Λ TELEFON (02221) 0315 47 AKTEN-NR.: 12 047/80 Anmelder: Magnetfabrik Bonn GmbH vorm. Gewerkschaft Windhorst Dorotheenstraße 215 Bonn 1 Patentansprüche

1.) Verfahren zum Herstellen von anisotropen Dauermagneten aus anisotropem Dauermagnetpulver mit einem oder mehreren Polpaaren auf ihrer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Preßlinge aus anisotropem Dauermagnetpulver, gegebenenfalls mit einem Bindemittel, mit den gewünschten Vorzugsrichtungen in an sich bekannter Weise hergestellt und in einer nichtmagnetischen Matrize ohne Richtfeld zu einem einzigen Preßling verpreßt werden, der dann aus der Matrize ausgeworfen und zu einem festen Körper durch Sintern oder durch eine Kunststoffbindung und Erwärmung verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge beim Einlegen in die Matrize sich gegenseitig in die Vorzugsrichtung ausrichten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Preßling nach dem Einlegen in die Matrize mit einem Stempel auf die schon in der Matrize befindlichen Preßlinge gepreßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3/ gekennzeichnet durch die Verwendung von anisotropem Dauermagnetpulver aus Barium-Ferrit oder Strontium-Ferrit zum Herstellen der Preßlinge.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3/ gekennzeichnet durch die Verwendung von anisotropem Dauermagnetpulver aus Barium-Ferrit, Strontium^Ferrit oder Seltenerd-Kobalt-Legierungen mit einem Kunststoff-Bindemittel zum Herstellen der Preßlinge.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Herstellen von rohrförmigen Dauermagneten mit mehreren parallel zur Achse verlaufenden Polpaaren auf ihrer Oberfläche.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Verwendung von Preßlingen (1), die an mindestens einer in Preßrichtung liegenden Stirnfläche eine vorzugsweise konische Vertiefung (6) mit einem demgegenüber erhöhten ümfangsrand (7) aufweisen.

8. Rohrförmiger Dauermagnet, der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7 hergestellt ist# gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Länge zum Durchmesser von mindestens 5:1.