DE943787C

DE943787C - Magne tisch anisotroper Dauermagnet auf Eisenbasis der Nickel Aluminium und Kobalt enthalt und Verfahren zur Herstellung solcher Magneten

Info

Publication number: DE943787C
Application number: DENDAT943787D
Authority: DE
Inventors: Johannes Koch und Eduard Maria Henricus Lips Eindhoven Adolf (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Publication date: 1956-05-09

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 1. JUNI 1956

N 4025VIIICI 2i g

solcher Magneten

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischanisotropen Dauermagneten auf Eisenbasis, der Nickel, Aluminium und Kobalt als die wichtigsten Elemente enthält, wobei die Kristalle des Magneten vorwiegend derart orientiert sind, daß die (ioo-) Richtung praktisch parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung der Magnetisierung ist. Ein solcher Magnet wurde bereits vorgeschlagen mit näheren Einzelheiten über das Verfahren, die Zusammensetzung und die Wärmebehandlung. Für die Erfindung sind besonders wichtig die Legierungen auf Eisenbasis, welche io bis 28 °/o Ni, 6 bis 11 °/o Al, 10% und vorzugsweise 15 bis 40 % Co und bis 7 % Cu enthalten.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 der Kristallwuchs eines in der Länge durchschnittenen Zylindermagneten ι der obenerwähnten Art in einer für industrielle Anwendungen üblichen Form und Abmessung durch senkrechte und waagerechte gestrichelte Linien 2 und 3 schematisch dargestellt. Bei einer Zusammensetzung von 8 °/o Al, 13,5 °/oNi, 24 °/o Co, 3 °/o Cu und im übrigen vorwiegend Eisen wurde für einen Magneten, bei dem keine Kristallorientierung vorhanden war, ein (BH) _maÄ-Wert von 4 900 000 (Gauß · Örsted) und bei demselben Magneten, bei dem eine Kristallorientierung erzeugt worden war, ein (BH)_mw-Wert von etwa 5 500 000 erhalten. Dieser Wert konnte bis auf einen (BH) _min-

Wert von' etwa 7 000 000 gesteigert werden durch Verwendung eines Magneten, dessen Kristalhvuchs praktisch ausschließlich parallel war und der durch das Ausschneiden eines Magnetkörpers gemäß der gestrichelten Linie 4 erhalten wurde. Um einen Magneten gleicher Form und Abmessung zu erhalten, wie er in Fig. 1 mit 1 bezeichnet ist, muß aber von einem viel größeren Dauermagneten ausgegangen werden, wie er in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, wobei aus diesem Magneten ein Magnetkörper 4 gleicher Form und Abmessungen geschnitten werden kann.

Es ist einleuchtend, daß in diiesem Falle größere Verluste an Material und. Bearbeitungskosten mit in Kauf genommen werden müssen, abgesehen, von der Tatsache, ob bei solchen großen Abmessungen noch hinreichendeKristallorientierung erzielbar ist.

Die Erfindung bezweckt, darin Verbesserung

zu bringen, wodurch ein günstiger Kompromiß zwischen, den beiden erwähnten Möglichkeiten erhalten werden kann.

Nach der Erfindung besteht ein magnetischanisotroper Dauermagnet der erwähnten Art aus wenigstens einem einzigen Körper, dessen Länge in der Vorzugsrichtung kleiner als drei Viertel einer der anderen Abmessungen und vorzugsweise etwa gleich ein Drittel der kleinsten der anderen Abmessungen ist.

In Fig. 3 ist ein solcher Magnet 5 schematisch dargestellt. Infolge der verhältnismäßig geringen Länge sind die Bereiche 6 des waagerechten Kristallwuchses auf einen viel geringeren Prozentsatz beschränkt als im Falle von Fig. 1, Folglich kann auch ein höherer (BH) _max-Wert erzielt werden. Bei Probestücken, deren Länge etwa ein Drittel des Durchmessers beträgt, wurden (BH) _max-Werte von etwa 6 500 000 gemessen, so daß sich hinsichtlich des Probestücks nach Fig. 1 ein Gewinn von etwa ι 000 000 an (BH) _max-Wert ergab.

Im allgemeinen wird der (BH) _max-Wert um so höher sein, je kleiner die Länge gewählt ist. Der Wahl der Länge sind aber praktische Grenzen hinsichtlich des Minimums gesetzt, was nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Abgesehen von besonderen Fällen wird im allgemeinen die Abmessung eines solchen Dauermagneten niicht den Anforderungen entsprechen, die an einen industriellen Magneten gestellt werden.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung besteht der Magnet zwecks Beseitigung dieses Nachteils aus wenigstens zwei Körpern, die mittels eines oder mehrerer Joche zu einem Magnetsystem \^rereint sind, wobei die Vorzugsrichtung jedes Magneten in Richtung des Kraftlinienweges des Systems liegt. Obwohl eine solche Maßnahme an sich bekannt ist und auf den ersten Blick daher auf der Hand zu liegen scheint, liegen dieser Maßnahme im vorliegenden Falle andere Erwägungen zugrunde. Bei der bekannten Ausführung wird — falls ein einziger Magnet mit Rücksicht auf dessen Abmessungen gegenüber dem Magnetsystem unbedenklich möglich ist — nie eine Unterteilung in. zwei oder mehrere Magneten erwünscht sein, da jeder Luftspalt zwischen zwei zusammengesetzten Teilen einen magnetischen Verlust ergibt. Auf Grund dessen ,wird eine Zusammensetzung zweier oder mehrerer Magneten daher'immer nur dann erfolgen, wenn die erforderliche Magnetlänge gegenüber den gewünschten Abmessungen des Magnetsytems zu groß ist, um in einem Stück gegossen zu werden oder falls, was auch vorkommt, es erwünscht ist, die Magneten an den Enden eines Weicheisenkreises als Pole zu verwenden, um das Streufeld zu verringern. Noch ein anderer Grund zur Unterteilung des Dauermagneten kann die besondere, häufig verwickelte Form des Magnetsystems sein, wie z. B. ein Lautsprechersystem der elektrodynamischen Type mit einem ring- oder topfförmigen Magneten und, einem mittleren Pol, gleichfalls aus Magnetstahl. Auch hier spielen dann gußtechnische Probleme eine Rolle.

In sämtlichen übrigen Fällen wird aber immer das Bestreben vorliegen, den Magneten in einem Stück zu gießen und Magnetverluste in den Trennflächen zu vermeiden.

Gemäß der Erkenntnis, die der Maßnahme nach der Erfindung zugrunde liegt, muß in solchen Fällen aber ein MagnetkompJex aus wenigstens zwei zusammengesetzten Magneten verwendet werden, wobei gegebenenfalls die obenerwähnten praktischen Vorteile mit Rücksicht auf die gewünschten Abmessungen bzw. Form des Kraftliniensystems oder gußtechnische Probleme selbsttätig mit zu Nutzen gemacht werden können. Ein solches System ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Magneten mit 7 und 8 und ein Weicheisenteil mit 9 bezeichnet sind.

In Fig. 5 ist dagegen ein Magnetsystem eines elektrodynamischen Lautsprechers schematisch dargestellt, wobei an Stelle eines mittleren Stiftes aus einem Stück Magnetstahl zwei Magneten 10 nach der Erfindung in der Vorzugsrichtung -aneinander anliegend verwendet sind und die übrigen Teile 11 und 12 des Kreises aus Weicheisen bestehen. Auf gleiche Weise kann der Magnet 4 in Fig. 2 aus zwei Magneten 5 nach Fig. 3 zusammengesetzt werden.

Da die Länge jedes Magneten 10 gegenüber dem Durchmesser verhältnismäßig geringer ist als bei dem Magneten 5 nach Fig. 3, wird in ersterem Falle auch ein entsprechend höherer (BH)„_;[/v-Wert erhalten werden.

Wenn zwei Magneten 5 von Fig. 3 auf die in Fig. 2 dargestellte Weise aneinander anliegend vereinigt werden, wird der (BH)_m(U.-Wert infolge des Vorhandenseins des Luftspaltes zwischen den beiden Magneten 5 bis auf etwa 6000000 herabsinken, d. h. noch immer 500 000 mehr als bei Verwendung eines Magneten 1 gleicher Form nach Fig. 1 mit einem (BH)„_!(/v von 5500000. Gegenüber dem Einzelmagneten 4 in Fig. 2 wird ein Verlust von ι 000 000 erhalten, aber demgegenüber steht ein beträchtlicher Gewinn an Material und Bearbeitungskosten.

Es ist einleuchtend, daß die Berührungsflächen der Magneten 5 und 10 sehr glatt geschliffen sein müssen, um die Verluste möglichst zu beschränken.

Wenn dies einwandfrei durchgeführt wird, kann der Wert von 6 ooo ooo bis zu 6 300 000 erhöht werden.

Die Zahl der Magneten, die gemeinsam das System bilden, kann auch bis drei oder mehr gesteigert werden, wobei praktische und wirtschaftliche Anforderungen berücksichtigt werden müssen. So kann z. B. der Teil 12 in Fig. 5 aus drei Ringen aufgebaut sein, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Insbesondere müssen nach der Erfindung die Zahl der zusammenzusetzenden Magneten und deren Längen derart gewählt sein, daß die Magnetverluste gegenüber dem Durchgang der Kraftlinien durch die Trennflächen zwischen den zusammengesetzten Teilen kleiner sind als der durch die Verwendung von Magneten nach der Erfindung erzielte magnetische Gewinn.

Vorzugsweise werden beim Entwurf eines bestimmten Dauermagneten die Zähl und die Längen der zusammenzusetzenden Einzelmagneten derart gewählt sein, daß ein möglichst hoher (BH),„„,.-Wert erzielt wird gegenüber dem (BH) _max, der erhalten werden sollte, wenn dieser Magnet aus einem einzigen Körper 1 nach Fig. 1 bestehen würde.

Beim Verfahren zur Herstellung des Magneten nach der Erfindung wird die Abmessung der Legierung in der Richtung, in der die Wärme entzogen wird, so viel kleiner als eine der anderen Abmessungen gewählt, daß mehr als 70 Volumprozent der Legierung aus in dieser Richtung orientierten Kristallen besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
35

i. Magnetisch-anisotroper Dauermagnet auf Eisenbasis, der Nickel, Aluminium und Kobalt als die wichtigsten Elemente enthält, wobei die Kristalle des Magneten durch Entziehung von Wärme in einer Richtung vorwiegend derart orientiert sind, daß die (100-) Richtung praktisch parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung der Magnetisierung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet aus wenigstens einem einzigen Körper besteht, dessen Länge in der Vorzugsrichtung kleiner als drei Viertel einer der anderen Abmessungen und vorzugsweise etwa gleich ein Drittel der kleinsten der anderen Abmessungen ist.
2. Dauermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens zwei Körpern besteht, die mittels eines oder mehrerer Joche zu einem Magnetsystem vereinigt sind, wobei die Vorzugsrichtung jedes Magneten in Richtung des Kraftlinienweges durch das System liegt.
3. Dauermagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens zwei Körpern besteht, die in der Vorzugsrichtung aneinander anliegen.
4. Dauermagnet nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und die Längen der zusammenzusetzenden Magneten derart gewählt sind, daß die Magnetverluste infolge des Durchgangs der Kraftlinien durch die Trennungsflächen zwischen den zusammengesetzten Teilen kleiner sind als der durch die Verwendung von Magneten nach Anspruch 1 erhaltene magnetische Gewinn.
5. Dauermagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Magneten und deren ■ Längen derart gewählt sind, daß der (BIT) „,„,.-Wert der Kombination gegenüber dem (BH) _max-Wert eines einzigen Magneten gleicher Abmessungen und Zusammensetzung möglichst hoch ist, wobei die .Kristalle dieses Magneten vorwiegend derart orientiert sind, daß die (100-) Richtung praktisch parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung ist, in welcher der Magnet magnetisiert ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines magnetisch-anisotropen Dauermagneten auf Eisenbasis, der Nickel, Aluminium und Kobalt als die wichtigsten Elemente enthält, wobei die Kristalle des Magneten vorwiegend derart orientiert sind, daß die (100-) Richtung praktisch parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung ist, in welcher der Magnet magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des Legierungskörpers in der Richtung, in der Wärme entzogen wird, so viel kleiner als eine der anderen Abmessungen gewählt ist, daß mehr als 70 Volumprozent des Legierungskörpers aus in dieser Richtung orientierten Kristallen besteht.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 924 163.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 509 5.56