DE3626360A1 - Herstellungsvefahren fuer zwei- und mehrpolige dauermagnete mit hoher magnetischer energiedichte - Google Patents

Herstellungsvefahren fuer zwei- und mehrpolige dauermagnete mit hoher magnetischer energiedichte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten verschiedenster Formen mit hoher magneti­ scher Energiedichte, wobei diese Magnete axial, radial oder lateral mit einer beliebigen Polpaarzahl vorzugsgerichtet werden können.
Bekannt sind die verschiedenen Verfahren zur Herstellung der aniso­ tropen Dauermagnete. Das meist verwendete Verfahren für die Her­ stellung von gesinterten anisotropen Dauermagneten aus Pulvern ist das Pressen im Magnetfeld und das anschließende Sintern der gepreß­ ten Teile. So werden Dauermagnete verschiedener Art mit Vorzugs­ richtung in der Preßrichtung oder quer zur Preßrichtung herge­ stellt. Verfahren zum Pressen von Dauermagneten mit radialer Vorzugsrichtung aus Pulvern sind eingeschränkt für Magnete mit niedrigem Höhe/Durchmesser-Verhältnis oder weisen schwache magne­ tische Eigenschaften auf. Es sind auch Verfahren bekannt für das Pressen von polorientierten Ringmagneten. Diese Verfahren sind nachteilig durch die Füllungsprobleme, schwache Orientierung und Risse bei den gesinterten Teilen.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung der gesinterten anisotropen Magnete ist das Strangziehverfahren. Durch dieses Verfahren wird eine gewisse radiale Anisotropie erzeugt, aber die resultierende Energiedichte ist nur etwas höher als bei den isotropen Magneten.
Ein bekanntes Verfahren für die Herstellung der anisotropen Dauer­ magnete aus Pulvern ist die Bindung der Pulver mit Kunststoff und Bearbeitung der Masse durch Pressen, Spritzen, Kalandrieren oder Extrudieren und Einprägung der Vorzugrichtung mit mechanischen oder magnetischen Methoden.
Diese anisotropen kunststoffgebundenen Dauermagnete zeigen in der Regel bessere Eigenschaften als die isotropen Dauermagnete aus dem gleichen magnetischen Werkstoff und können auch verschie­ dene Vorzugsrichtungen aufweisen, axial, diametral, radial, mehrpolig am Umfang. Durch die Einbettung im Kunststoff ist aber die Energiedichte begrenzt und die hohen Werte, wie die der entsprechenden gesinterten Dauermagnete, können nie erreicht werden.
Ein Verfahren wurde vorgeschlagen für die Herstellung von Dauer­ magneten aus Hartferrit mit radialer Anisotropie, indem das Ferrit­ pulver mit einem Kunststoff gemischt, dann kalandriert in Folien unter Magnetfeld, dann auf einem Dorn unter Druck und Magnetfeld gewickelt, dann der Kunststoff beseitigt und endlich gesintert wird. Die angegebenen magnetischen Werte sind gut, aber das Ver­ fahren ist kompliziert und sehr aufwendig und ist nur für radiale Vorzugsrichtung der Magnete geeignet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zu entwickeln, wodurch einerseits die verschiedensten Arten von Anisotropieprägung möglich sind (axial, diametral, radial und insbesondere mehrpolig lateral) und andererseits die hohen Energiedichten erreichen, die bei gesinterten anisotropen Magneten, z.B. mit axialer Vorzugsrichtung, üblich sind.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht aus folgenden Stufen:
  • - Das dauermagnetische Pulver mit Kunststoffen (Polyamide, Poly­ urethane, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol etc.) in einem Gewichtsverhältnis Pulver/Kunststoff von 1:1 bis 20:1 mischen und granulieren.
  • - Das so entstandene Granulat im Magnetfeld thermoplastisch in die gewünschte Form spritzen, wobei die im Endzustand gewünsch­ ten Vorzugsrichtungen eingeprägt werden.
  • - Die gespritzten Teile werden anschließend gesintert und evtl. weiter mechanisch bearbeitet (geschliffen).
  • - Magnetisierung der gesinterten Magnete mit Rücksicht auf die eingeprägten Pole.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die eingeprägte Orientierung durch das Sintern nicht beeinträchtigt wird, so daß die magnetischen Eigenschaften entlang den beim Spritzen vorhande­ nen magnetischen Wegen eine vollständige Anisotropie aufweisen. Die magnetischen Werte liegen ähnlich den anisotropen gepreßten und gesinterten Magneten mit axialer Anisotropie.
Das Verfahren kann für Dauermagnete aus Barium- oder Strontium- Ferritpulver, aus Metallegierungspulver, ebenso auch aus Selten­ erdmagnetpulvern angewendet werden.
Beispiel
Aus Sr-Ferritpulver durch Pressen hergestellte Dauermagnete mit axialer Anisotropie zeigen folgende magnetische Eigenschaften:
Remanenz B r = 390 mT Koerzitivfeldstärke B H c = 265 kA/m Koerzitivfeldstärke J H c = 272 kA/m Max. Energiedichte (BH) max = 28 kJ/m³
Aus gleichem Ferritpulver mit Kunststoff gemischt (Verhältnis 88 Gew% Ferritpulver/12 Gew% Kunststoff) und granuliert, werden Ringmagnete gespritzt mit folgenden Abmessungen (im Endzustand): Da=13 mm, Di=8 mm, H=20 mm, unter Magnetfeld mit Einprägung von 12 Polen am Ringumfang, gesintert und geschliffen. Die magne­ tischen Eigenschaften sind die gleichen wie oben.
Außerdem wird nach 12-poliger Magnetisierung am Umfang der Ring­ magnete eine Induktion von ca. 200 mT gemessen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung anisotroper Dauermagnete mit hoher Energiedichte aus Pulver, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Magnetherstellung eingesetzte Pulver der Reihe nach folgendem Fertigungsprozeß unterworfen wird: Mischen mit geeignetem Kunststoff unter Wärmeanwendung, Granulieren dieses Compounds, thermoplastisches Verspritzen in gewünschte Form unter Beaufschlagung mit einem oder mehreren Magnetfeldern zur Einprägung der gewünschten Vorzugsrichtung(en), Sintern, ggf. mechanisch nacharbeiten (z.B. schleifen) und ent­ sprechend der Polprägung aufmagnetisieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ver­ wendete Magnetpulver Barium- oder Strontiumferritpulver ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Magnetpulver metallisches Legierungspulver (Al, Ni, Co o.ä.) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Magnetpulver Seltenerd-Magnetpulver (Sa, Ne o.ä.) ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Pulver zu Kunststoff 1:1 bis 20:1 beträgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorzugsrichtung der so herge­ stellten Magnete axial, diametral, radial, lateral ein- oder mehrpolig ist.
7. Magnete jeglicher Konfiguration, die nach einem oder mehreren Ansprüchen 1-6 hergestellt sind.
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