DE3047701C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von an­ isotropen hohlwalzenförmigen Dauermagneten nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1, die insbesondere für einen Einsatz als mehrpolige Kopierwalze für Kopiergeräte aber auch für Moto­ ren und Generatoren 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 Magnet­ walzen für elektrostatische Kopiergeräte bemerkbar, bei denen die Dauermagnete im wesentlichen über die gesamte Walzenlänge reichen. Es ist daher üblich, die bisher verwendeten Stabma­ gnete auf einem rohrförmigen Träger zu befestigen, der aus Blech geformt sein kann.

Aus der US-PS 41 85 262 ist die Herstellung von Magnetwalzen mit Polen entgegengesetzter Polarität bekannt, die aus meh­ reren vorgefertigten stabförmigen Magnetkörpern gepreßt wer­ den. Für die Herstellung der stabförmigen Magnetkörper wird ein anisotropes Dauermagnetpulver mit einem Kunststoffbinde­ mittel in die Form eines Bahnmaterials gebracht, aus dem dann streifenförmige Kunststoffmagnete unterschiedlicher Breite geformt werden, die um einen Schaft mit einem bestimmten Durchmesser in mehreren Schichten übereinander so herumgelegt werden, daß sich ein zylindrischer Körper ergibt, wobei dann mehrere derartige zylindrische Körper parallel zueinander ausgerichtet und unter hydrostatischem Druck radial zu einem insgesamt walzenförmigen Magnetkörper zusammengepreßt werden. Hierfür sind aufwendige mehrteilige Preßformen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Herstellen von anisotropen hohlwalzenförmigen Dauermagneten, bei dem von vorgefertigten stabförmigen Teilen Gebrauch gemacht wird, zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teile aus dem Dauermagnetpulver in Ringform gepreßt und entlang der Vorzugsrichtungen magnetisiert werden, daß die ringförmigen Teile in der nicht-magnetischen Form entlang ihrer Ringachse aufgestapelt werden, wobei sich unterschied­ liche Pole benachbarter Teile zueinander ausrichten, und daß der Druck zur Vereinigung der ringförmigen Teile in Richtung der Ringachse aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß für die Herstellung von Dauermagneten mit unterschiedlichen Ab­ messungen nicht eine Vielzahl von verschiedensten Fertigungs­ einrichtungen benötigt wird. Es ist vielmehr möglich, je nach den verwendeten Magnetwerkstoffen und je nach den Abmessungen der herzustellenden Dauermagnete zunächst mehrere noch nicht gebundene ringförmige Preßlinge aus anisotropem Dauermagnet­ pulver, gegebenenfalls mit einem Bindemittel, mit den ge­ wünschten Vorzugsrichtungen vorzufertigen, um diese ringför­ migen Preßlinge sodann Stück für Stück koaxial zueinander in eine nichtmagnetische Matrize einzulegen und ohne Richtfeld zu einem einzigen großen Körper mit den gewünschten Endabmes­ sungen weiter zu verpressen, der nach Erreichen der gewünsch­ ten Form aus der Matrize ausgeworfen und durch Sintern oder durch eine Kunststoffbindung und entsprechende Erwärmung zu einem festen Körper verfestigt wird, um anschließend in den Vorzugsrichtungen magnetisiert zu werden.

Wenn die noch nicht gebundenen ringförmigen Preßlinge bereits vorzugsgerichtet vormagnetisiert sind, richten sie sich beim Einlegen in die Matrize gegenseitig in die Vorzugsrichtung aus, indem entgegengesetzte Pole sich anziehen und aufeinan­ der 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 gezeigt, daß auch beim Zusammen­ pressen ohne Magnetfeld die Vorzugsrichtungen an den Preßlin­ gen im wesentlichen erhalten bleiben.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens zum Herstellen von rohrförmigen Dauermagneten, wenn die hohlzylindrischen Preßlinge an mindestens einer in Preßrichtung liegenden Stirnfläche eine vorzugsweise konische Vertiefung aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

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 Dauer­ magnete aus einer Vielzahl von vorgefertigten Preß­ lingen mittels einer Preßvorrichtung oder eines Preßwerkzeuges 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 rohr­ förmige Magnetwalze.

Bei dem vorgefertigten Preßling von Fig. 1 handelt es sich um einen achtpoligen ringförmigen Preßling 1 aus anisotropem Dauermagnetpulver, der eine zylindrische Mit­ telöffnung 2 hat und magnetisch vorzugsgerichtet ist.

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

Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist der Preßling 1 an einer seiner beiden in Preßrichtung liegenden Stirn­ flächen 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 und sich gegenüber diesem von selbst so aus­ richtet, daß entgegengesetzte Pole aufeinanderliegen, um an­ schließend durch einen zunehmenden Anpreßdruck vollflächig mit dem benachbarten Preßling 1 verbunden zu werden.

Das zum Herstellen der Dauermagnete verwendete, in Fig. 4 ge­ zeigte Preßwerkzeug besteht aus einer nichtmagnetischen Ma­ trize 10 ohne Richtfeld und einer ebenfalls nichtmagnetischen ringförmigen Matrizen-Halterung 11, in deren Mittelöffnung 11 a ein auch als Auswerfer dienender Unterstempel 12 in Rich­ tung des Pfeiles 12 a verschiebbar angeordnet ist. Der Unter­ stempel 12 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 festste­ hender Mittelstift 13 angeordnet, der bis zum oberen Ende der Matrize 10 reicht und einen solchen Durchmesser hat, daß er die in die Matrize 10 lose eingelegten Preßlinge 1 mit radia­ lem Spiel aufnimmt, so daß sich diese mit ihren Nord- und Südpolen "N" bzw. "S" in Vorzugsrichtungen ausrichten können. Oberhalb der Matrize 10 befindet sich der Oberstempel 14 mit einer Mittelöffnung 15, mit dem jeder Preßling 1 nach seinem Einlegen in die Matrize 10 in Richtung des Pfeiles 14 a auf den jeweils vorhergehenden Preßling 1 aufgepreßt und mit die­ sem fest verbunden wird.

Bei der Herstellung der Dauermagnete wird so vorgegangen, daß zunächst die benötigten Preßlinge 1 aus einem anisotropen Dauermagnetpulver, wie zum Beispiel aus Barium-Ferrit oder Strontium-Ferrit oder aus Barium-Ferrit, Strontium-Ferrit oder Seltenerd-Kobalt-Legierungen mit einem Kunststoff-Binde­ mittel, mit den gewünschten Vorzugsrichtungen 3 hergestellt werden.

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

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

Die nach dem Verfahren hergestellten rohrförmigen Dauermagne­ te können ohne weiteres ein Verhältnis der Länge zum Durch­ messer von über 5 : 1 haben und sind besonders geeignet zur Verwendung als mehrpolige Kopierwalzen für elektrostati­ sche Kopiergeräte. Sie können aber auch für Motoren und Genera­ toren verwendet werden.

Nach der Erfindung können auch rohrförmige Dauermagnete mit verhältnismäßig geringer Wanddicke und Magnetpolen an der In­ nenfläche hergestellt werden, indem hohlzylindrische Preßlin­ ge 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 ringför­ migen Preßlinge 1 sind nach dem Zusammenpressen in der Matrize zu einem einzigen festen Körper gebrannt, gesintert oder durch Erwärmen verbunden worden und dann in den Vorzugs­ richtungen mit den Polen "N" und "S" magnetisiert worden. Dabei wird bei kunststoffgebundenen Magneten jeder zweite Magnet ummagnetisiert. Bei gesinterten Magneten, die über die Curietemperatur erhitzt worden sind, werden alle Teile in den Vorzugsrichtungen neu magnetisiert. Beim Brennen oder Sintern über der Curie-Temperatur, zum Beispiel über etwa 450°C bzw. 723 K bei Ferrit-Magneten, verschwindet die durch das Richtfeld erzeugte Magnetisierung, die Vorzugsrich­ tungen bleiben aber erhalten, so daß der fertige Magnet wieder mit längs der Achse verlaufenden durchgehenden Polen "N" und "S" magnetisiert werden kann.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von anisotropen hohlwalzenför­ migen Dauermagneten mit einem oder mehreren Polpaaren auf ihrer Oberfläche, wobei mehrere Teile aus anisotro­ pem Dauermagnetpulver mit den gewünschten Vorzugsrich­ tungen hergestellt, in einer nicht-magnetischen Form un­ ter Druck zu der Hohlwalzenform vereinigt und schließ­ lich in den Vorzugsrichtungen magnetisiert werden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Teile aus dem Dauermagnetpulver in Ringform gepreßt und ent­ lang der Vorzugsrichtungen magnetisiert werden, daß die ringförmigen Teile in der nicht-magnetischen Form entlang ihrer Ringachse aufgestapelt werden, wobei sich unterschiedliche Pole benachbarter Teile zueinander ausrichten, und daß der Druck zur Vereinigung der ringförmigen Teile in Richtung der Ringachse aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmigen Teile Hohlzylin­ der sind, die an mindestens einer Stirnfläche eine vor­ zugsweise konische Vertiefung (6) aufweisen.