WO2022171348A1 - Verfahren zur herstellung eines rohmagneten - Google Patents

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WO2022171348A1 PCT/EP2021/087411 EP2021087411W WO2022171348A1 WO 2022171348 A1 WO2022171348 A1 WO 2022171348A1 EP 2021087411 W EP2021087411 W EP 2021087411W WO 2022171348 A1 WO2022171348 A1 WO 2022171348A1
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PCT/EP2021/087411
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Johannes MAURATH
Simone Schuster
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Mimplus Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • H01F41/0266—Moulding; Pressing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a raw magnet.
  • Permanent magnets from the rare earth group are used in a variety of technical applications and are characterized by a particularly high energy product.
  • Neodymium-iron-boron magnets in particular have an energy product of up to 400 kJ/m 3 .
  • Known methods for producing a permanent magnet include the production, in particular the pressing, of a raw form and the subsequent sintering of the raw form.
  • the disadvantage of this method is that only simple magnet shapes, in particular cylinders or cuboids, and/or simple magnetizations, in particular axial magnetization, can be implemented. A magnet shape and/or magnetization adapted to a special requirement is therefore not possible.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method for producing a raw magnet, in particular for the production of a permanent magnet, in which the disadvantages mentioned, in particular with regard to the permanent magnet ultimately to be produced, are at least partially eliminated, preferably avoided.
  • the object is achieved in particular by creating a method for producing a raw magnet, a first raw mold being produced from a first magnetic starting material and a second raw mold being produced from a second magnetic starting material. Furthermore, an external magnetic field is applied to at least one raw mold selected from a group consisting of the first raw mold and the second raw mold during the production of the raw mold. Alternatively or additionally, an external magnetic field is applied to the at least one raw form after the production of the raw form. A third raw form is then produced from the first raw form and the second raw form by lying together. The third ingot is sintered to obtain the ingot magnet.
  • the method is advantageously suitable for producing permanent magnets, which are obtained after magnetizing the raw magnets, with a complex magnet shape and/or a complex magnetization.
  • the permanent magnet produced preferably has a magnet shape and/or magnetization which can be adapted to a specific requirement. Furthermore, little or no post-processing of the raw magnet is required. Furthermore, during the sintering of the third raw form, an integral connection between the first raw form and the second raw form is advantageously produced.
  • dipoles of the magnetic starting material are aligned in a parallel orientation by means of the externally applied magnetic field during production and/or after production of the at least one raw form.
  • the externally applied magnetic field is preferably generated by a switchable electromagnet and/or a permanent magnet.
  • the third raw mold is formed from a plurality of raw molds, in particular from a plurality of first raw molds and/or a plurality of second raw molds.
  • the at least one raw form in particular exactly one raw form, selected from a group consisting of the first raw form and the second raw form, is produced in the externally applied magnetic field.
  • the particles of the magnetic starting material from which the at least one raw mold is produced align themselves in accordance with the externally applied magnetic field while the at least one raw mold is being produced.
  • the magnetic starting material of the at least one raw form in particular of exactly one raw form, is preferably magnetically hard.
  • the external magnetic field is applied to the at least one raw form, in particular the precisely one raw form, only during the production of the at least one raw form, in particular the precisely one raw form.
  • the external magnetic field is not applied to the at least one raw form, in particular the precisely one raw form, after the production of the at least one raw form, in particular the precisely one raw form.
  • the external magnetic field is applied to the at least one raw mold, in particular to precisely one raw mold selected from a group consisting of the first raw mold and the second raw mold, after the production of the at least one raw mold, in particular the precisely one raw mold .
  • the external magnetic field is applied to the at least one raw form, in particular the precisely one raw form, only after the production of the at least one raw form, in particular the precisely one raw form.
  • the external magnetic field is not applied to the at least one raw form, in particular the precisely one raw form, during the production of the at least one raw form, in particular the precisely one raw form.
  • the external magnetic field is applied to the at least one raw form, in particular to exactly one raw form, selected from a group consisting of the first raw form and the second raw form, during and after the production of the raw form, in particular the precisely one raw form .
  • the first raw form and the second raw form are produced in the externally applied magnetic field.
  • the external magnetic field is applied to the first blank mold only during the manufacture of the first blank mold.
  • the external magnetic field is applied in particular to the second raw form only during the production of the second raw form.
  • the external magnetic field is not applied to the first rough shape after the first rough shape is manufactured.
  • the external magnetic field is not applied particularly to the second rough mold after the production of the second rough mold.
  • the external magnetic field is applied to the first raw form and the second raw form after the production of the first raw form and the second raw form.
  • the external magnetic field is applied to the first blank mold only after the first blank mold is manufactured.
  • the external magnetic field is applied to the second raw mold only after the production of the second raw mold.
  • the external magnetic field is not applied to the first rough shape during the manufacture of the first rough shape.
  • the external magnetic field is not applied particularly to the second rough shape during the production of the second rough shape.
  • the first raw mold is produced in the externally applied magnetic field.
  • the external magnetic field is applied to the second rough mold after the second rough mold is manufactured.
  • the external magnetic field is applied to the first blank mold only during the manufacture of the first blank mold.
  • the external magnetic field is not applied to the first rough shape after the first rough shape is manufactured.
  • the external magnetic field is applied to the second raw mold only after the production of the second raw mold.
  • the external magnetic field is not applied to the second rough shape during the production of the second rough shape.
  • the second raw mold is produced in the externally applied magnetic field.
  • the external magnetic field is applied to the first rough mold after the production of the first rough mold.
  • the external magnetic field is applied to the second blank mold only during the production of the second blank mold.
  • the external magnetic field is not applied to the second rough shape after the second rough shape is manufactured.
  • the external magnetic field is applied in particular to the first raw mold only after the production of the first raw mold.
  • the external magnetic field is not applied to the first rough shape during the manufacture of the first rough shape.
  • the external magnetic field is applied to the first raw form during and after the production of the first raw form.
  • the external magnetic field is applied to the second rough shape during and after the production of the second rough shape.
  • it is particularly preferable that the second raw mold is heated to the softening point while the external magnetic field is being applied.
  • the method is advantageously suitable for powdered magnetic starting materials which are formed on the basis of a newly melted alloy, in particular in the form of a cast block or in the form of melt-spun material.
  • the method is suitable for recycled magnetic material and/or for contaminated recycled magnetic material.
  • material obtained by recycling is preferably alloyed with at least one rare earth element, preferably in powder form, to improve its properties.
  • the first magnetic source material and/or the second magnetic source material is preferably in a pure form or in a hydrogenated form.
  • the US patent application US 2013/0263699 A1 and the German patent DE 198 43 883 CI describe a method, called hydrogen decrepitation (HD), for producing a hydrogenated form of the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material by means of a hydrogen-induced decay .
  • HD hydrogen decrepitation
  • a magnetic starting material is preferably comminuted mechanically, in particular by grinding, to a particle size of at least 1 ⁇ m and at most 200 ⁇ m in order to obtain a powdered magnetic starting material selected from the first magnetic starting material and the second magnetic starting material.
  • the first magnetic source material and the second magnetic source material are identical.
  • the first magnetic starting material and the second magnetic starting material are different, in particular the first magnetic starting material and the second magnetic starting material differ in at least one property selected from a group consisting of a particle size, a particle shape, a particle size distribution, and a chemical composition .
  • the raw magnet is preferably magnetized, a permanent magnet being obtained.
  • the method is then in particular a method for producing a permanent magnet.
  • a material is used as the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material which has particles of an R x T y B alloy.
  • a material which consists of particles of an R x T y B alloy is preferably used as the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material.
  • a material which has particles of an Nd x Le y B alloy or consists of particles of an Nd x Le y B alloy is preferably used as the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material.
  • the first magnetic raw material and/or the second magnetic raw material a material which comprises particles of an R x T y B alloy and particles of a rare earth-rich phase.
  • the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material preferably consists of a mixture of particles of an R x T y B alloy and particles of a rare earth-rich phase.
  • a material is preferably used as the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material which has particles of an Nd x Le y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such particles.
  • the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material preferably has a mixture of particles of an Nd x Le y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such a mixture.
  • R stands for a rare earth element, ie an element from the group of rare earths, T for at least one element selected from a group consisting of iron and cobalt, and B for the element boron.
  • the elements iron and cobalt substitute themselves partially or completely in such a way that either only iron or only cobalt or any iron-cobalt mixture is present.
  • the rare earth element is neodymium.
  • the R x T y B alloy additionally comprises a further element, preferably a metal, in particular a transition metal selected from a group consisting of aluminum, copper, zirconium, gallium, hafnium and niobium, preferably in traces.
  • the first magnetic starting material and/or the second magnetic starting material preferably has particles of an Nd 2 Fe 4 B alloy or consists of particles of an Nd 2 Fe 4 B alloy.
  • the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase preferably has at least one rare earth element, in particular neodymium, or a chemical compound of this rare earth element, in particular neodymium.
  • the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase preferably contains at least one further element of the R x T y B alloy, in particular the Nd x Fe y B alloy.
  • the at least one rare earth element, in particular neodymium is in a hydrogenated form.
  • the neodymium-rich phase has Ndtb and/or Ndfb. 7 or consists of Ndtb and/or Ndtb , 7 .
  • the rare earth-rich phase in particular the neodymium-rich phase, consists of at least one rare earth element, in particular neodymium, or of a chemical compound of this rare earth element, in particular neodymium .
  • the at least one rare earth element in particular neodymium, in a hydrogenated form, in particular Ndtb and/or Ndtb , 7 , is additionally added to the magnetic starting material.
  • the rare earth-rich phase preferably forms a phase in the structure of the raw magnet that is located at grain boundaries of the structure.
  • the rare earth-rich phase is enriched at the grain boundaries of the structure.
  • the rare earth-rich phase is inhomogeneously distributed in the structure.
  • a material is used as the first magnetic starting material and/or as the second magnetic starting material which comprises at least one compound selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium -Cobalt alloy, and a ferrite alloy.
  • a material which is composed of at least one compound selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy, and a ferrite alloy.
  • a samarium-cobalt alloy containing SmCo 5 preferably consisting of SmCos
  • a samarium-cobalt alloy containing SrmCon, iron, copper and zirconium preferably consisting of SrmCon, iron, copper and zirconium, is used as the first magnetic starting material and/or as the second magnetic starting material.
  • a material is used as the first magnetic starting material and/or as the second magnetic starting material which comprises an iron oxide, in particular FeiCE, and at least one metal oxide, in particular nickel oxide, zinc oxide, manganese oxide, cobalt oxide, copper oxide, magnesium oxide, cadmium oxide , barium oxide, or strontium oxide.
  • the material preferably consists of an iron oxide, in particular FeICE, and at least one metal oxide, in particular nickel oxide, zinc oxide, manganese oxide, cobalt oxide, copper oxide, magnesium oxide, cadmium oxide, barium oxide or strontium oxide.
  • the material is particularly preferably selected from a group consisting of a manganese-zinc ferrite, a nickel-zinc ferrite, a strontium ferrite, a barium ferrite, and a cobalt ferrite.
  • a first external magnetic field is applied to the first raw form during and/or after the production of the first raw form.
  • a second external magnetic field is applied to the second blank form during and/or after the production of the second blank form.
  • the first external magnetic field and the second external magnetic field preferably differ from one another, in particular the first external magnetic field and the second external magnetic field are not identical.
  • the first raw form is produced in the first externally applied magnetic field.
  • the second raw form is produced in the second externally applied magnetic field.
  • the first external magnetic field is applied to the first blank mold only during the production of the first blank mold. Specifically, the first external magnetic field is not applied to the first rough shape after the first rough shape is manufactured.
  • the second external magnetic field is applied in particular to the second blank mold only during the production of the second blank mold. Specifically, the second external magnetic field is not applied to the second rough shape after the second rough shape is manufactured.
  • the first external magnetic field is applied to the first raw form after the production of the first raw form.
  • the second external magnetic field is applied to the second rough mold after the second rough mold is manufactured.
  • the first external magnetic field is applied to the first blank mold only after the production of the first blank mold.
  • the first external magnetic field is not applied to the first rough shape during the manufacture of the first rough shape.
  • the second external magnetic field is applied in particular to the second raw mold only after the production of the second raw mold.
  • the second external magnetic field is not applied to the second rough shape during the production of the second rough shape.
  • the first raw form is produced in the first externally applied magnetic field.
  • the second external magnetic field is applied to the second rough mold after the second rough mold is manufactured.
  • the first external magnetic field is applied to the first blank mold only during the production of the first blank mold.
  • the first external magnetic field is not applied to the first rough shape after the first rough shape is manufactured.
  • the second external magnetic field is applied in particular to the second raw form only after the production of the second raw form.
  • the second external magnetic field is not applied to the second rough shape during the production of the second rough shape.
  • the first external magnetic field is applied to the first raw form after the production of the first raw form.
  • the second raw form is produced in the second externally applied magnetic field.
  • the first external magnetic field is applied to the first blank mold only after the first blank mold is manufactured.
  • the first external magnetic field is not applied to the first rough shape during the manufacture of the first rough shape.
  • the second external magnetic field is applied in particular to the second blank mold only during the production of the second blank mold. Specifically, the second external magnetic field is not applied to the second rough shape after the second rough shape is manufactured.
  • the first magnetic starting material is mixed with a first binder, with a first mixture of the first magnetic starting material and the first binder being obtained.
  • the second magnetic source material is mixed with a second binder to obtain a second mixture of the second magnetic source material and the second binder.
  • the first raw mold is produced from the first mixture and the second raw mold is produced from the second mixture.
  • the first binder and the second binder are at least partially, preferably completely, removed from the third preform.
  • the first binder and/or the second binder is/are at least partially, preferably completely, removed from the first raw mold and/or the second raw mold.
  • the first mixture has a volume fraction of at least 45% to at most 75% of the first magnetic starting material and a volume fraction of at least 25% to at most 55% of the first binder.
  • the second mixture has a volume fraction of at least 45% to at most 75% of the second magnetic starting material and a volume fraction of at least 25% to at most 45% of the second binder.
  • the first binder and/or second binder preferably has/have at least one organic binder component.
  • the first mixture and the second mixture are identical.
  • the first mixture and the second mixture are different, in particular the first mixture and the second mixture have different components and/or different weight proportions of the individual components.
  • the first raw form is preferably heated to a first softening point, in particular the first softening point of the first mixture, while the external magnetic field is applied.
  • the second raw form is heated to a second softening point, in particular the second softening point of the second mixture, while the external magnetic field is being applied.
  • the first binder and the second binder are at least partially removed from the third raw form by means of a solvent or a chemical process.
  • a remaining proportion of the first binder and the second binder is optionally removed from the third raw form by means of thermal decomposition, in particular directly before sintering.
  • a first main component of the first tie and a second main component of the second tie are identical.
  • a cohesive connection between the first raw mold and the second raw mold, in particular the first binder and the second binder, can thus be implemented during the production of the third raw mold by means of joining.
  • the first binder and the second binder are identical.
  • At least one raw form selected from the first raw form and the second raw form, by means of a method selected from a group consisting of injection molding, in particular metal powder injection molding, additive manufacturing, extrusion, cold pressing, dry pressing, and wet pressing.
  • the first blank is made by injection molding the first mixture comprising the first magnetic feedstock and the first binder.
  • the second blank is produced by injection molding the second mixture, which comprises the second magnetic starting material and the second binder.
  • At least one raw form is produced by means of cold pressing of a magnetic starting material.
  • the particles are mechanically interlocked, in particular under a pressure of up to 1 GPa.
  • no additional liquid component is added to the magnetic starting material.
  • at least one organic solvent preferably a volatile organic solvent, is added to the magnetic base material.
  • the volatile organic solvent is selected from a group consisting of an alcohol, an aliphatic, an acyclic alkane, a cyclic alkane, a ketone, an alkene, an aromatic, and a mixture of volatile organic substances that can serve as a solvent.
  • Ethanol or isopropanol is preferably used as the alcohol.
  • Cyclohexane is preferably used as the cyclic alkane.
  • Acetone is preferably used as the ketone.
  • Benzene, xylene and/or toluene is preferably used as the aromatic.
  • the mixture of volatile organic substances is preferably selected from a group consisting of petroleum, mineral spirits, and mineral spirits.
  • the organic solvent serves in particular as a binder in wet cold pressing.
  • the first raw form and/or the second raw form is preferably dried before sintering.
  • the first raw mold and the second raw mold are produced using the identical process.
  • the second raw mold is molded onto the first raw mold by means of injection molding, in particular of the second mixture.
  • the third raw form is produced.
  • At least one magnetic starting material selected from a group consisting of the first magnetic starting material and the second magnetic starting material, preferably has a hard magnetic material, in particular the at least one magnetic starting material consists of a hard magnetic material.
  • the hard magnetic material is an R x T y B alloy.
  • at least one magnetic starting material, selected from a group consisting of the first magnetic starting material and the second magnetic starting material has a soft magnetic or a paramagnetic material, in particular at most one magnetic starting material consists of a soft magnetic or paramagnetic material.
  • the first magnetic starting material preferably has a hard-magnetic material or consists of a hard-magnetic material
  • the second magnetic starting material has a soft-magnetic or paramagnetic material or consists of a soft-magnetic or paramagnetic material.
  • a soft-magnetic or paramagnetic material can advantageously be reworked in a simple manner after sintering, in particular by means of machining.
  • the first raw mold and the second raw mold are produced by means of injection molding, the first raw mold being overmoulded with the second mixture at least in regions.
  • the first mixture is injected into a first cavity of a tool.
  • the first raw mold is placed in a second cavity of the mold and overmoulded with the second mixture, the second raw mold, which at least partially surrounds, preferably encloses, the first raw mold being produced.
  • the first raw shape and the second raw shape together form the third raw shape.
  • the volume of the second blank reduces.
  • the second raw form therefore shrinks onto the first raw form during solidification, as a result of which a non-positive connection of the first raw form and the second raw form is obtained.
  • a positive connection of the first raw form and the second raw form is obtained depending on the geometry of the first raw form and the second raw form.
  • This method can advantageously be carried out for a large number of raw forms.
  • the third raw form is produced by means of a method selected from a group consisting of material connection, in particular gluing, form-fit connection, force-fit connection and loose connection.
  • the third raw form is produced by means of a material connection.
  • the first binder and the second binder preferably have at least one identical binder component.
  • the at least one identical binder component is preferably a thermoplastic.
  • the at least one identical binder component is the first main component of the first binder and the second main component of the second binder.
  • At least one magnetic starting material selected from a group consisting of the first magnetic starting material and the second magnetic starting material is particularly preferably a hard magnetic material.
  • a first connecting surface of the first raw mold and a second connecting surface of the second raw mold are heated to a temperature of at least 35 °C to a maximum of 230 °C, preferably from at least 70 °C to a maximum of 200 °C, in particular by means of a hot plate or a laser, the first connection surface and the second connection surface being melted.
  • the first connecting surface and the second connecting surface are pressed together with a pressure of at least 0.001 MPa to a maximum of 10 MPa until the melted connecting surfaces have solidified again, with the first raw mold and the second raw mold being integrally bonded connected to each other to form the third raw form.
  • first connection surface and the second connection surface are connected to one another in a material connection by means of friction welding, the third raw form being produced.
  • the third raw form is produced by means of gluing.
  • the first raw form and the second raw form are particularly preferably connected by means of a physically and/or chemically curing adhesive.
  • a hot-melt adhesive that hardens physically is used.
  • At least one binder is preferably melted and used as an adhesive in order to join the first raw form and the second raw form to one another.
  • the hot-melt adhesive preferably has at least one magnetic starting material, in particular in powder form.
  • an adhesive which has at least one polymer dissolved in a solvent is used in order to join the first raw form and the second raw form to one another.
  • the solvent in the adhesive is evaporated, as a result of which an adhesive effect of the adhesive occurs.
  • an adhesive selected from a group consisting of a cyanoacrylate, an epoxy adhesive, and a phenolic resin is used to bond the first blank and the second blank together.
  • the third raw form is produced by means of form-fitting connection.
  • the first raw form and the second raw form can preferably be positively connected to one another via their respective geometries, in particular via a tongue and groove geometry, a screw thread geometry or a pin hole geometry.
  • at least one base magnetic material selected from a group consisting of the first base magnetic material and the second base magnetic material is a hard magnetic material.
  • a geometry that enables a form-fitting connection is formed during the production of the first raw mold and the second raw mold.
  • the geometry that enables the form-fitting connection is formed after the production of the first raw form and the second raw form, in particular by means of subsequent machining.
  • the geometry that enables the form-fitting connection is formed during the production of the first raw form and after the production of the second raw form, in particular by means of subsequent machining.
  • the third raw form is produced by means of a non-positive connection, in particular by means of a thread or a press fit.
  • at least one base magnetic material selected from a group consisting of the first base magnetic material and the second base magnetic material is a hard magnetic material.
  • the third raw mold is produced by loosely connecting the first raw mold and the second raw mold.
  • a non-positive and/or material connection is created for the raw magnet obtained.
  • at least one base magnetic material selected from a group consisting of the first base magnetic material and the second base magnetic material is a hard magnetic material.
  • the first blank has a recess in which the second blank is arranged.
  • the recess preferably has a greater extent than the second raw shape.
  • the first raw form has a first volume shrinkage of at least 15% to at most 20% during sintering.
  • the second raw form has a second volume shrinkage of at least 15% to at most 20% during sintering.
  • the second volumetric shrinkage is less than the first volumetric shrinkage.
  • the second raw mold is clamped in the recess of the first raw mold during sintering due to the second volumetric shrinkage, which is less than the first volumetric shrinkage of the first raw mold.
  • a first connecting surface of the first raw mold which corresponds to the surface of the recess
  • the second raw form which is arranged in the recess, cohesively with each other during sintering.
  • the first volumetric shrinkage and the second volumetric shrinkage different from the first volumetric shrinkage are achieved in that a first proportion of the first magnetic starting material is in the first mixture differs from a second portion of the second magnetic source material in the second mixture.
  • the first volume shrinkage and the second volume shrinkage, which differs from the first volume shrinkage are achieved in that a first raw form density, which obtained in particular in the dry-pressing at a first pressure, differs from a second bulk density obtained in particular in the dry-pressing at a second pressure different from the first pressure.
  • the first raw form and the second raw form are loosely layered in order to produce the third raw form, with a material connection of the first raw form and the second raw form being produced during sintering.
  • a metal foil in particular a stainless steel foil, is particularly preferably layered, in particular loosely layered, between the first raw mold and the second raw mold before sintering.
  • a ceramic foil is layered, in particular loosely layered, between the first raw mold and the second raw mold.
  • a plurality of first blanks and/or a plurality of second blanks are loosely stacked to produce the third blank.
  • the first binder and the second binder have at least one substance selected from a group consisting of polyoxymethylene, polypropylene, paraffin wax, polyethylene and polyamide.
  • polyoxymethylene, polypropylene, paraffin wax, polyethylene and polyamide are thermoplastics and are therefore suitable for forming an integral connection between the first raw form and the second raw form.
  • the at least one substance selected from a group consisting of polyoxymethylene, polypropylene, paraffin wax, polyethylene and polyamide facilitates alignment of the particles of the first magnetic starting material and the second magnetic starting material.
  • a separating layer is arranged, in particular inserted, between the first connecting surface of the first raw mold and the second connecting surface of the second raw mold.
  • a cohesive connection between the first raw mold and the second raw mold is prevented by means of the separating layer between the first raw mold and the second raw mold.
  • the separating layer in particular when loosely connecting, only one non-positive connection of the first raw mold and the second raw mold is formed.
  • the separating layer it is advantageously possible by means of the separating layer to separate the first raw form and the second raw form from one another with regard to at least one chemical and/or physical property of the raw forms and in particular of the permanent magnet.
  • the first connecting surface and the second connecting surface face one another and are separated from one another by the separating layer or are at least separated with regard to at least one property.
  • the separating layer is designed as at least one closed, ie in particular continuous, separating layer.
  • the separating layer is designed as a non-closed or partially open separating layer, in particular as a plurality of separating layer fragments present in certain regions.
  • the separating layer is formed in the form of particles on at least one connection surface selected from the first connection surface and the second connection surface.
  • a material is used as the separating layer, which has at least one compound selected from a group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, yttrium oxide and at least one oxide of the rare earths.
  • a material is preferably used as the separating layer, which consists of at least one compound selected from a group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, yttrium oxide and at least one oxide of the rare earths.
  • the third raw form is at least partially, preferably completely, debound.
  • the at least one binder component is preferably at least partially, preferably completely, removed from the third raw mold.
  • the third raw form is preferably partially debound by means of a solvent. Thermal debinding is then preferably carried out, in particular thermal debinding is carried out before sintering. Alternatively, the third raw form is completely debound by means of a solvent, in particular the third raw form is debound before sintering.
  • the third raw mold is sintered in an atmosphere that has at least one process gas selected from a group consisting of argon and helium.
  • the atmosphere in which the third raw form is sintered particularly preferably consists of at least one process gas selected from a group consisting of argon and helium.
  • the third blank is preferably sintered in a vacuum.
  • a Halbach array is produced as the raw magnet.
  • the first raw mold is produced by means of injection molding in the externally applied magnetic field having a magnetic field orientation.
  • the first rough shape is rotated such that a particle orientation in the first rough shape is orthogonal to the magnetic field orientation.
  • the second raw mold is then injection molded onto the rotated first raw mold in the externally applied magnetic field.
  • the first blank mold is not rotated until the first blank mold has solidified.
  • the external magnetic field is not applied to the first blank.
  • the second raw mold is preferably only injected onto the first raw mold when the first raw mold has solidified.
  • the method is carried out several times in succession, in particular four times in succession, in order to obtain a Halbach array which has a plurality of raw shapes, in particular five raw shapes.
  • the invention also includes a raw magnet, in particular a permanent magnet obtained after magnetization of the raw magnet, in particular a Halbach array, which is produced using a method according to the invention or using a method according to one or more of the embodiments described above.
  • the invention also includes a raw magnet, in particular a permanent magnet obtained after magnetization of the raw magnet, which has at least one separating layer arranged in an interior of the permanent magnet, preferably as an electrical resistance layer or as an electrically insulating layer.
  • the permanent magnet is produced in a method according to the invention or in a method according to one or more of the embodiments described above.
  • the permanent magnet has at least five separating layers, preferably at least ten separating layers, preferably at least 15 separating layers, particularly preferably 20 separating layers, in the interior of the permanent magnet, with one separating layer being arranged between two layers of the permanent magnet each formed from a raw form.
  • the invention also includes use of such a raw magnet, in particular such a permanent magnet, in a device selected from a group consisting of an electric motor, a loudspeaker, a microphone, a generator, a hard disk drive and a sensor.
  • the invention also includes a device selected from a group consisting of an electric motor, a loudspeaker, a microphone, a generator, a hard disk drive, and a sensor, the device having a permanent magnet which is activated by a method according to the invention or a method according to a or more of the embodiments described above is provided.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a first exemplary embodiment of a method for producing a raw magnet
  • FIG. 2 shows a flow chart of a second exemplary embodiment of the method for producing the raw magnet
  • FIG. 3 shows a flow chart of a third exemplary embodiment of the method for producing the raw magnet
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a first and second joining method for producing a third raw form
  • 5 shows a schematic representation of a third joining method for producing the third raw form as a Halbach array.
  • Figure 1 shows a flow chart of a first exemplary embodiment of a method for producing a raw magnet 4.
  • a first raw form is made from a first magnetic starting material 1.1
  • a second raw mold 2.2 is produced from a second magnetic starting material 1.2.
  • a material which is produced from particles of an R x T y B alloy and preferably particles of a phase rich in rare earths is particularly preferably used as the first magnetic starting material 1.1 and/or as the second magnetic starting material 1.2.
  • a material selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy and a ferrite alloy is used as the first magnetic starting material 1.1 and/or as the second magnetic starting material 1.2 .
  • At least one raw form 2 selected from a group consisting of the first raw form
  • an external magnetic field 21 is applied during and/or after the production of the raw form 2 according to step a) or b).
  • the first raw mold 2.1 is preferably produced in the externally applied magnetic field 21. Alternatively or additionally, the first raw mold 2.1 is made after the production of the first raw mold
  • the second raw form 2.2 is produced in the externally applied magnetic field 21.
  • the external magnetic field 21 is applied to the second raw form 2.2 after the production of the second raw form 2.2.
  • a first external magnetic field is particularly preferably applied to the first raw form 2.1 during and/or after the production of the first raw form 2.1.
  • a second external magnetic field is applied to the second raw form 2.2 during and/or after the production of the second raw form 2.2.
  • the first raw mold 2.1 is preferably produced in the first externally applied magnetic field and the second raw mold 2.2 is produced in the second externally applied magnetic field.
  • the first raw mold 2.1 is made after the production of the first raw mold
  • the first external magnetic field is applied and the second external magnetic field is applied to the second raw form 2.2 after the production of the second raw form 2.2.
  • the first raw form 2.1 is preferably produced in the first externally applied magnetic field and the second external magnetic field is applied to the second raw form 2.2 after the production of the second raw form 2.2.
  • the first external magnetic field and the second raw mold are applied to the first raw mold 2.1 after the production of the first raw mold 2.1
  • the first external magnetic field and the second external magnetic field preferably differ from one another, in particular the first external magnetic field and the second external magnetic field are not identical.
  • a first particle orientation is preferably achieved by means of the first magnetic field
  • an orientation of the first raw mold 2.1 and/or the second raw mold 2.2 is varied in the external magnetic field.
  • At least one raw mold 2, selected from the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2, is preferably formed, in particular in step a) and/or in step b), by means of a method selected from a group consisting of injection molding, additive manufacturing, extrusion, cold pressing, dry pressing, and wet pressing.
  • a step c) the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2 are connected to one another by means of joining, with a third raw mold 3 being produced.
  • the third raw form 3 is preferably produced by means of a method selected from a group consisting of material connection, in particular gluing, form-fit connection, non-positive connection, and solid connection.
  • the third raw form 3 is sintered, the raw magnet 4 being obtained.
  • the third raw mold 3 is sintered in an atmosphere that has at least one Process gas selected from a group consisting of argon and helium.
  • the atmosphere particularly preferably consists of at least one process gas selected from a group consisting of argon and helium.
  • the third raw mold 3 is sintered in a vacuum.
  • Figure 2 shows a flowchart of a second embodiment of a method for producing the raw magnet 4.
  • the first magnetic starting material 1.1 is mixed with a first binder 5.1, a first mixture 6.1 of the first magnetic starting material 1.1 and the first binder 5.1 being obtained.
  • the first raw mold 2.1 is produced from the first mixture 6.1.
  • the second magnetic starting material 1.2 is mixed with a second binder 5.2, a second mixture 6.2 of the second magnetic starting material 1.2 and the second binder 5.2 being obtained.
  • the second raw mold 2.2 is produced from the second mixture 6.2.
  • step c) the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2 are connected to one another by means of joining, with the third raw mold 3 being produced.
  • the first binder 5.1 and the second binder 5.2 are removed at least partially, preferably completely, from the third raw mold 3 before sintering and after the production of the third raw mold 3.
  • a first main component of the first binder 5.1 and a second main component of the second binder 5.2 are preferably identical.
  • the first binder 5.1 and the second binder 5.2 have at least one substance selected from a group consisting of polyoxymethylene, polypropylene, paraffin wax, polyethylene and polyamide.
  • Figure 3 shows a flowchart of a third embodiment of a method for producing the raw magnet 4.
  • the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2 are preferably not produced separately from one another.
  • the first raw mold 2.1 is produced from the first mixture 6.1 by means of injection molding.
  • the first raw mold 2.1 is overmolded with the second mixture 6.2 by means of injection molding.
  • the second mixture 6.2 is injection molded onto the first raw mold 2.1.
  • the second raw mold 2.2 is thus produced, with the second mixture 6.2 being positively connected to the first raw mold 2.1 in a preferred embodiment.
  • the second raw mold 2.2 preferably solidifies and thus shrinks onto the first raw mold 2.1 and/or connects to the first raw mold 2.1, with the third raw mold 3 being produced.
  • the method step of joining accordingly includes the solidification of the second raw mold 2.2.
  • Figure 4 a shows a schematic representation of a first joining method for producing the third raw mold 3.
  • the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2 are joined together to form the third raw mold 3 by means of positive connection.
  • the first raw form 2.1 is produced in a first externally applied magnetic field.
  • the first external magnetic field is applied to the first raw form 2.1 after the production of the first raw form 2.1. Therefore, the first raw form 2.1 has the first particle orientation
  • the second raw form 2.2 is produced in the first externally applied magnetic field. Alternatively or additionally, the first external magnetic field is applied to the second raw form 2.2 after the production of the second raw form 2.2.
  • the second raw mold 2.2 therefore has the second particle orientation 7.2, which differs from the first particle orientation 7.1.
  • the second raw form 2.2 is produced in a second externally applied magnetic field.
  • the second external magnetic field is applied to the second raw mold 2.2 after the production of the second raw mold 2.2. Therefore, the second raw form
  • the first external magnetic field and the second external magnetic field differ from each other, in particular the first external magnetic field and the second external magnetic field are not identical. Therefore, the first particle orientation 7.1 and the second particle orientation 7.2 differ from one another; in particular, the first particle orientation 7.1 and the second particle orientation 7.2 are not identical.
  • the first geometry 9.1 and the second geometry 9.2 have a tongue and groove connection 11.
  • Figure 4 b shows a schematic representation of a second joining method for producing the third raw mold 3.
  • the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2 are joined together to form the third raw mold 3 by loose connection.
  • the first raw mold 2.1 has a recess 13 in which the second raw mold
  • the recess 13 of the first raw form 2.1 is particularly preferably larger than the second raw form 2.2.
  • the first raw form 2.1 and the second raw form 2.2 shrink. Since during sintering a first volume shrinkage of the first raw mold 2.1 is greater than a second volume shrinkage of the second raw mold 2.2, the first raw mold 2.1 shrinks onto the second raw mold 2.2 and a non-positive connection is formed between the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2.
  • an integral connection between a first connecting surface 15.1 of the first raw mold 2.1 and a second connecting surface 15.2 of the second raw mold 2.2 is also produced during the sintering.
  • a separating layer 17 is inserted between the first connecting surface 15.1 of the first raw mold 2.1 and the second connecting surface 15.2 of the second raw mold 2.2. whereby an integral connection of the first raw mold 2.1 and the second raw mold 2.2, in particular the first connecting surface 15.1 of the first raw mold 2.1 and the second connecting surface 15.2 of the second raw mold 2.2, is prevented.
  • a material is preferably used as the separating layer 17 which has at least one compound selected from a group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, yttrium oxide and at least one rare earth oxide.
  • the separating layer 17 consists of at least one compound selected from a group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, yttrium oxide and at least one rare earth oxide.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a third joining method for producing the third raw mold 3 as a Haibach array.
  • the first raw mold 2.1 is produced in the externally applied magnetic field 21.
  • the external magnetic field 21 is applied to the first raw mold 2.1 after the production of the first raw mold 2.1, while the first raw mold 2.1 is preferably heated to a softening temperature.
  • the particles of the first magnetic starting material 1.1 are aligned in accordance with a magnetic field alignment 19 of the external magnetic field 21, and the first particle alignment 7.1 is produced in the first raw mold 2.1.
  • the first raw mold 2.1 is then rotated in such a way that the first particle alignment 7.1 in the first raw mold 2.1 is orthogonal to the magnetic field alignment 19.
  • the first raw mold 2.1 is preferably produced from the first mixture 6.1 by means of injection molding.
  • the second raw mold 2.2 is molded onto the turned first raw mold 2.1 by injection molding the second mixture 6.2 in the externally applied magnetic field 21, the third raw mold 3 being produced.
  • the particles of the second magnetic starting material 1.2 align themselves according to the external magnetic field 21, and the second particle alignment 7.2 is produced in the second raw mold 2.2.
  • a raw magnet 4 in the form of a Halbach array is obtained from the third raw form 3 by means of sintering.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten (4), wobei − aus einem ersten magnetischen Ausgangsmaterial (1.1) eine erste Rohform (2.1) hergestellt wird, wobei − aus einem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial (1.2) eine zweite Rohform (2.2) hergestellt wird, wobei − an mindestens eine Rohform (2), ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform (2.1) und der zweiten Rohform (2.2), während und/oder nach der Herstellung der Rohform (2) ein externes Magnetfeld (21) angelegt wird, wobei − aus der ersten Rohform (2.1) und der zweiten Rohform (2.2) mittels Fügens miteinander eine dritte Rohform (3) hergestellt wird, wobei − die dritte Rohform (3) gesintert wird, wobei der Rohmagnet (4) erhalten wird.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten.
Permanentmagnete aus der Gruppe der Seltenen Erden werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen eingesetzt und zeichnen sich durch ein besonders hohes Energieprodukt aus. Insbesondere Neodym-Eisen-Bor-Magnete weisen ein Energieprodukt von bis zu 400 kJ/m3 auf.
Bekannte Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten umfassen das Herstellen, insbesondere das Pressen, einer Rohform und das anschließende Sintern der Rohform. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass nur einfache Magnetformen, insbesondere Zylinder oder Quader, und/oder einfache Magnetisierungen, insbesondere eine axiale Magnetisierung, realisierbar sind. Eine an eine spezielle Anforderung angepasste Magnetform und/oder Magnetisierung ist daher nicht möglich.
Zur Realisierung komplexer Magnetformen und/oder komplexer Magnetisierungen sind Verfahren bekannt, bei denen mindestens zwei aufmagnetisierte Magnete miteinander verbunden werden. Nachteilig daran ist, dass diese Verfahren aufgrund der gegenseitigen Anziehung der Magnete sehr umständlich und aufwendig sind. Darüber hinaus können die Magnete beschädigt werden, und ein Werker kann verletzt werden, insbesondere in Form von Quetschungen, wenn die Magnete aufgrund ihrer gegenseitigen Anziehung unkontrolliert aufeinanderprallen.
Darüber hinaus ist eine mechanische Fixierung von einem Magnet, welcher mindestens ein Seltene-Erden-Element aufweist, in einer Baugruppe nicht möglich. Die Gründe hierfür sind unter anderem die einfache Magnetform, und dass Gewinde und Bohrungen nicht mittels Presssintern hergestellt werden können. Ebenfalls ist eine spanende Nachbearbeitung des Magneten schwierig, da dieser äußerst spröde ist, und sollte mit dem Ziel einer effizienten Rohstoffausnutzung vermieden werden.
Zur Fixierung von Magneten, insbesondere in einer Baugruppe, sind Verfahren bekannt, bei denen die Magnete in die Baugruppe geklebt werden oder mit einem Tränkharz übergossen oder umspritzt werden. Nachteilig daran ist, dass die Montage sehr aufwändig ist und dass der Kleber und/oder das Tränkharz eine Korrosion des Magneten verursachen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten insbesondere für die Herstellung eines Permanentmagneten zu schaffen, wobei die genannten Nachteile, insbesondere mit Blick auf den letztlich herzustellenden Permanentmagneten, zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten geschaffen wird, wobei aus einem ersten magnetischen Ausgangsmaterial eine erste Rohform und aus einem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial eine zweite Rohform hergestellt wird. Weiterhin wird an mindestens eine Rohform, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, während der Herstellung der Rohform ein externes Magnetfeld angelegt. Alternativ oder zusätzlich wird an die mindestens eine Rohform nach der Herstellung der Rohform ein externes Magnetfeld angelegt. Anschließend wird aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform mittels Lügens miteinander eine dritte Rohform hergestellt. Die dritte Rohform wird gesintert, wobei der Rohmagnet erhalten wird.
Vorteilhafterweise eignet sich das Verfahren, um Permanentmagnete, welche nach einem Aufmagnetisieren der Rohmagnete erhalten werden, mit einer komplexen Magnetform und/oder einer komplexen Magnetisierung herzustellen. Der hergestellte Permanentmagnet weist vorzugsweise eine Magnetform und/oder Magnetisierung auf, welche an eine spezielle Anforderung angepasst sein kann. Weiterhin sind wenige Nachbearbeitungen oder keine Nachbearbeitung des Rohmagneten erforderlich. Weiterhin wird beim Sintern der dritten Rohform vorteilhafterweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Rohform und der zweiten Rohform erzeugt.
Vorteilhafterweise werden Dipole des magnetischen Ausgangsmaterials mittels des extern anliegenden Magnetfelds bei der Herstellung und/oder nach der Herstellung der mindestens einen Rohform in einer parallelen Orientierung ausgerichtet. Vorzugsweise wird das extern anliegende Magnetfeld von einem schaltbaren Elektromagneten und/oder einem Permanentmagneten erzeugt.
In einer Ausführungsform wird die dritte Rohform aus einer Mehrzahl an Rohformen, insbesondere aus einer Mehrzahl an ersten Rohformen und/oder einer Mehrzahl an zweiten Rohformen gebildet.
In einer Ausgestaltung wird die mindestens eine Rohform, insbesondere genau eine Rohform, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Vorteilhafterweise richten sich die Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials, aus welchem die mindestens eine Rohform hergestellt wird, entsprechend dem extern anliegenden Magnetfeld aus, während die mindestens eine Rohform hergestellt wird. Bevorzugt ist das magnetischen Ausgangsmaterial der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform hartmagnetisch. Insbesondere wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere die genau eine Rohform, nur während der Herstellung der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere die genau eine Rohform, nach der Herstellung der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere an genau eine Rohform, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, nach der Herstellung der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere die genau eine Rohform, nur nach der Herstellung der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere die genau eine Rohform, während der Herstellung der mindestens einen Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird an die mindestens eine Rohform, insbesondere an genau eine Rohform, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, während und nach der Herstellung der Rohform, insbesondere der genau einen Rohform, das externe Magnetfeld angelegt. In einer weiteren Ausgestaltung werden die erste Rohform und die zweite Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur während der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur während der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung werden an die erste Rohform und die zweite Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform und der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform während der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform während der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die erste Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Zusätzlich wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur während der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform während der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die zweite Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Zusätzlich wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform nur während der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die erste Rohform nur nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform während der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. In einer weiteren Ausgestaltung wird an die erste Rohform während und nach der Herstellung der ersten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird an die zweite Rohform während und nach der Herstellung der zweiten Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird besonders bevorzugt die zweite Rohform auf die Erweichungstemperatur erhitzt, während das externe Magnetfeld angelegt wird.
Vorteilhafterweise eignet sich das Verfahren für pulverförmige magnetische Ausgangsmaterialien, welche auf Basis einer neu erschmolzenen Legierung, insbesondere in Form eines Gussblocks oder in Form von schmelzgesponnenem Material, gebildet sind. Alternativ oder zusätzlich eignet sich das Verfahren für recyceltes magnetisches Material und/oder für kontaminiertes recyceltes magnetisches Material. Zusätzlich wird Material, welches mittels Recyclings gewonnen wird, zur Verbesserung seiner Eigenschaften vorzugsweise mit mindestens einem Seltenerd-Element, vorzugsweise in Pulverform, auflegiert.
Das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial liegen bevorzugt in einer reinen Form oder in einer hydrierten Form vor. Die US-amerikanische Patentanmeldung US 2013/0263699 Al und das deutsche Patent DE 198 43 883 CI beschreiben ein Verfahren, genannt hydrogen decrepitation (HD), zur Herstellung einer hydrierten Form des ersten magnetischen Ausgangsmaterials und/oder des zweiten magnetischen Ausgangsmaterials mittels eines wasserstoffinduzierten Verfalls.
Vorzugsweise wird ein magnetisches Vormaterial mechanisch, insbesondere durch Mahlen, auf eine Partikelgröße von mindestens 1 pm bis höchstens 200 pm zerkleinert, um ein pulverförmiges magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial zu gewinnen.
Vorzugsweise sind das erste magnetische Ausgangsmaterial und das zweite magnetische Ausgangsmaterial identisch. Alternativ sind das erste magnetische Ausgangsmaterial und das zweite magnetische Ausgangsmaterial unterschiedlich, insbesondere unterscheiden sich das erste magnetische Ausgangsmaterial und das zweite magnetische Ausgangsmaterial in mindestens einer Eigenschaft, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Partikelgröße, einer Partikelform, einer Partikelgrößenverteilung, und einer chemischen Zusammensetzung.
Vorzugsweise wird der Rohmagnet aufmagnetisiert, wobei ein Permanentmagnet erhalten wird. Das Verfahren ist dann insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet wird, welches Partikel einer RxTyB -Legierung aufweist. Vorzugsweise wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches aus Partikeln einer RxTyB -Legierung besteht. Insbesondere wird bevorzugt als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxLeyB-Legierung aufweist oder aus Partikeln einer NdxLeyB-Legierung besteht.
Vorzugsweise wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer RxTyB -Legierung und Partikel einer Seltene-Erden-reichen Phase aufweist. Insbesondere besteht das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial bevorzugt aus einem Gemisch aus Partikeln einer RxTyB -Legierung und Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase. Bevorzugt wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxLeyB-Legierung und Partikel einer Neodym-reichen Phase aufweist oder aus solchen Partikeln besteht. Insbesondere weist das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial bevorzugt ein Gemisch aus Partikeln einer NdxLeyB-Legierung und Partikeln einer Neodym reichen Phase auf oder besteht aus einem solchen Gemisch.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre steht R für ein Seltenerd-Element, das heißt ein Element aus der Gruppe der Seltenen Erden, T für mindestens ein Element, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Eisen und Cobalt, und B für das Element Bor. Insbesondere substituieren sich die Elemente Eisen und Cobalt teilweise oder vollständig derart, dass entweder nur Eisen oder nur Cobalt oder eine beliebige Eisen-Cobalt-Mischung vorliegt. Vorzugsweise ist das Seltenerd- Element Neodym. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die RxTyB -Legierung zusätzlich ein weiteres Element, vorzugsweise ein Metall, insbesondere ein Übergangsmetall, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminium, Kupfer, Zirkonium, Gallium, Hafnium, und Niob, vorzugsweise in Spuren.
Vorzugsweise weist das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder das zweite magnetische Ausgangsmaterial Partikel einer Nd2Fei4B-Legierung auf oder besteht aus Partikeln einer Nd2Fei4B-Legierung. Vorzugsweise weist die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, mindestens ein Seltenerd-Element, insbesondere Neodym, oder eine chemische Verbindung dieses Seltenerd-Elements, insbesondere von Neodym, auf. Zusätzlich enthält die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, bevorzugt mindestens ein weiteres Element der RxTyB-Legierung, insbesondere der NdxFeyB -Legierung. Alternativ oder zusätzlich liegt das mindestens eine Seltenerd-Element, insbesondere Neodym, in einer hydrierten Form vor. Vorzugsweise weist die Neodym-reiche Phase Ndtb und/oder Ndfb.7 auf oder besteht aus Ndtb und/oder Ndtb, 7. Alternativ ist es in bevorzugter Ausgestaltung möglich, dass die Seltene-Erden- reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, aus mindestens einem Seltenerd-Element, insbesondere aus Neodym, oder aus einer chemischen Verbindung dieses Seltenerd-Elements, insbesondere von Neodym, besteht.
Alternativ wird vorzugsweise das mindestens eine Seltenerd-Element, insbesondere Neodym, in einer hydrierten Form, insbesondere Ndtb und/oder Ndtb, 7, dem magnetischen Ausgangsmaterial zusätzlich hinzugefügt.
Die Seltene-Erden-reiche Phase bildet bevorzugt im Gefüge des Rohmagneten eine Phase, die sich an Korngrenzen des Gefüges befindet. Insbesondere wird die Seltene-Erden-reiche Phase an den Korngrenzen des Gefüges angereichert. Insbesondere ist die Seltene-Erden-reiche Phase inhomogen in dem Gefüge verteilt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet wird, welches mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierung, einer Samarium-Cobalt-Legierung, und einer Ferrit- Legierung, aufweist.
Vorzugsweise wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet wird, welches aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Aluminium-Nickel-Cobalt- Legierung, einer Samarium-Cobalt-Legierung, und einer Ferrit-Legierung, besteht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial eine Samarium-Cobalt-Legierung, die SmCo5 aufweist, vorzugsweise aus SmCos besteht, verwendet. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial eine Samarium-Cobalt- Legierung, die SrmCon, Eisen, Kupfer und Zirkon aufweist, vorzugsweise aus SrmCon, Eisen, Kupfer und Zirkon besteht, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als erste magnetische Ausgangsmaterial und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial ein Werkstoff verwendet, der ein Eisenoxid, insbesondere FeiCE, und mindestens ein Metalloxid, insbesondere Nickeloxid, Zinkoxid, Manganoxid, Cobaltoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid, Cadmiumoxid, Bariumoxid, oder Strontiumoxid, aufweist. Bevorzugt besteht der Werkstoff aus einem Eisenoxid, insbesondere FeiCE, und mindestens einem Metalloxid, insbesondere Nickeloxid, Zinkoxid, Manganoxid, Cobaltoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid, Cadmiumoxid, Bariumoxid, oder Strontiumoxid. Besonders bevorzugt ist der Werkstoff ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Mangan-Zink-Ferrit, einem Nickel-Zink-Ferrit, einem Strontiumferrit, einem Bariumferrit, und einem Cobaltferrit.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an die erste Rohform während und/oder nach der Herstellung der ersten Rohform ein erstes externes Magnetfeld angelegt wird. Außerdem wird an die zweite Rohform während und/oder nach der Herstellung der zweiten Rohform ein zweites externes Magnetfeld angelegt. Vorzugsweise unterscheiden sich das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld voneinander, insbesondere sind das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld nicht identisch.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Rohform in dem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Zusätzlich wird die zweite Rohform in dem zweiten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur während der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur während der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform während der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform während der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Rohform in dem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Zusätzlich wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur während der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform während der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld nicht angelegt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird an die erste Rohform nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird die zweite Rohform in dem zweiten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Insbesondere wird an die erste Rohform nur nach der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die erste Rohform während der Herstellung der ersten Rohform das erste externe Magnetfeld nicht angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die zweite Rohform nur während der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird an die zweite Rohform nach der Herstellung der zweiten Rohform das zweite externe Magnetfeld nicht angelegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste magnetische Ausgangsmaterial mit einem ersten Binder vermischt wird, wobei ein erstes Gemisch aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem ersten Binder erhalten wird. Weiterhin wird das zweite magnetische Ausgangsmaterial mit einem zweiten Binder vermischt, wobei ein zweites Gemisch aus dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten Binder erhalten wird. Aus dem ersten Gemisch wird die erste Rohform hergestellt und aus dem zweiten Gemisch wird die zweite Rohform hergestellt. Zusätzlich werden nach dem Herstellen der dritten Rohform der erste Binder und der zweite Binder zumindest teilweise, vorzugsweise komplett, aus der dritten Rohform entfernt. Alternativ wird vor dem Herstellen der dritten Rohform der erste Binder und/oder der zweite Binder zumindest teilweise, vorzugsweise komplett, aus der ersten Rohform und/oder der zweiten Rohform entfernt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das erste Gemisch einen Volumenanteil von mindestens 45 % bis höchstens 75 % des ersten magnetischen Ausgangsmaterials und einen Volumenanteil von mindestens 25 % bis höchstens 55 % des ersten Binders auf. Alternativ oder zusätzlich weist das zweite Gemisch einen Volumenanteil von mindestens 45 % bis höchstens 75 % des zweiten magnetischen Ausgangsmaterials und einen Volumenanteil von mindestens 25 % bis höchstens 45 % des zweiten Binders auf. Der erste Binder und/oder zweite Binder weist/weisen vorzugsweise mindestens eine organische Binderkomponente auf.
Vorzugsweise sind das erste Gemisch und das zweite Gemisch identisch. Alternativ sind das erste Gemisch und das zweite Gemisch unterschiedlich, insbesondere weisen das erste Gemisch und das zweite Gemisch unterschiedliche Bestandteile und/oder unterschiedliche Gewichtsanteile der einzelnen Bestandteile auf.
Vorzugsweise wird die erste Rohform auf eine erste Erweichungstemperatur, insbesondere die erste Erweichungstemperatur des ersten Gemischs, erhitzt, während das externe Magnetfeld angelegt wird. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Rohform auf eine zweite Erweichungstemperatur, insbesondere die zweite Erweichungstemperatur des zweiten Gemischs, erhitzt, während das externe Magnetfeld angelegt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden der erste Binder und der zweite Binder mittels eines Lösungsmittels oder eines chemischen Verfahrens zumindest teilweise aus der dritten Rohform entfernt. Zusätzlich wird optional ein restlicher Anteil des ersten Binder und des zweiten Binders mittels thermischer Zersetzung aus der dritten Rohform, insbesondere direkt vor dem Sintern, entfernt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Hauptkomponente des ersten Binders und eine zweite Hauptkomponente des zweiten Binders identisch sind. Vorteilhafterweise ist damit eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform, insbesondere des ersten Binders und des zweiten Binders, bei der Herstellung der dritten Rohform mittels Fügens realisierbar. In einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste Binder und der zweite Binder identisch.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Rohform, ausgewählt aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, insbesondere Metallpulver- Spritzgießen, additivem Fertigen, Extrudieren, Kaltpressen, Trockenpressen, und Nasspressen, hergestellt wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Rohform mittels Spritzgießen des ersten Gemischs, welches das erste magnetische Ausgangsmaterial und den ersten Binder aufweist, hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Rohform mittels Spritzgießen des zweiten Gemischs, welches das zweite magnetische Ausgangsmaterial und den zweiten Binder aufweist, hergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Rohform, ausgewählt aus der ersten Rohform und der zweiten Rohform, mittels Kaltpressen eines magnetischen Ausgangsmaterials hergestellt. Beim Kaltpressen werden die Partikel, insbesondere unter einem Druck von bis zu 1 GPa, mechanisch verzahnt. Beim Trocken-Kaltpressen wird dem magnetischen Ausgangsmaterial insbesondere keine zusätzliche flüssige Komponente beigefügt. Beim Nass- Kaltpressen wird dem magnetischen Ausgangsmaterial mindestens ein organisches Lösungsmittel, vorzugsweise ein flüchtiges organisches Lösungsmittel, beigefügt. Das flüchtige organische Lösungsmittel ist ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, einem Aliphat, einem acyclischen Alkan, einem cyclischen Alkan, einem Keton, einem Alken, einem Aromat, und einem Gemisch aus flüchtigen organischen Substanzen, die als Lösungsmittel dienen können. Als Alkohol wird vorzugsweise Ethanol oder Isopropanol verwendet. Als cyclisches Alkan wird vorzugsweise Cyclohexan verwendet. Als Keton wird vorzugsweise Aceton verwendet. Als Aromat wird vorzugsweise Benzol, Xylol und/oder Toluol verwendet. Das Gemisch aus flüchtigen organischen Substanzen ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Petroleum, Testbenzin, und Leichtbenzin. Das organische Lösungsmittel dient beim Nass-Kaltpressen insbesondere als Binder. Weiterhin wird die erste Rohform und/oder die zweite Rohform vorzugsweise vor dem Sintern getrocknet.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Rohform und die zweite Rohform mittels des identischen Verfahrens hergestellt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Rohform mittels Spritzgießen, insbesondere des zweiten Gemischs, an die erste Rohform angespritzt wird. Dabei wird die dritte Rohform hergestellt.
Vorzugsweise weist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetische Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein hartmagnetisches Material auf, insbesondere besteht das mindestens eine magnetische Ausgangsmaterial aus einem hartmagnetischen Material. Insbesondere ist das hartmagnetische Material eine RxTyB -Legierung. Zusätzlich weist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein weichmagnetisches oder ein paramagnetisches Material auf, insbesondere besteht das höchstens eine magnetische Ausgangsmaterial aus einem weichmagnetischen oder paramagnetischen Material. Bevorzugt weist das erste magnetische Ausgangsmaterial ein hartmagnetisches Material auf oder besteht aus einem hartmagnetischen Material, und das zweite magnetische Ausgangsmaterial weist ein weichmagnetisches oder paramagnetisches Material auf oder besteht aus einem weichmagnetischen oder paramagnetischen Material. Vorteilhafterweise kann ein weichmagnetisches oder paramagnetisches Material nach dem Sintern in einfacher Weise, insbesondere mittels spanender Bearbeitung, nachbearbeitet werden.
In einer bevorzugen Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Rohform und die zweite Rohform mittels Spritzgießen hergestellt, wobei die erste Rohform zumindest bereichsweise mit dem zweiten Gemisch umspritzt wird. Zur Herstellung der ersten Rohform wird das erste Gemisch in eine erste Kavität eines Werkzeugs gespritzt. Nachdem die erste Rohform erkaltet und/oder erstarrt ist, wird die erste Rohform in einer zweiten Kavität des Werkzeugs platziert und mit dem zweiten Gemisch umspritzt, wobei die zweite Rohform, welche die erste Rohform zumindest bereichsweise umgreift, vorzugsweise umschließt, hergestellt wird. Die erste Rohform und die zweite Rohform bilden zusammen die dritte Rohform. Während das zweite Gemisch erstarrt, reduziert sich das Volumen der zweiten Rohform. Daher schrumpft die zweite Rohform beim Erstarren auf die erste Rohform, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform erhalten wird. Zusätzlich wird in Abhängigkeit von der Geometrie der ersten Rohform und der zweiten Rohform eine formschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform erhalten. Dieses Verfahren ist vorteilhafterweise für eine Mehrzahl an Rohformen durchführbar. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dritte Rohform mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Stoffschlüssigem Verbinden, insbesondere Kleben, Formschlüssigem Verbinden, Kraftschlüssigem Verbinden und Losem Verbinden, hergestellt wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die dritte Rohform mittels Stoffschlüssigem Verbinden hergestellt. Vorzugsweise weisen der erste Binder und der zweite Binder mindestens eine identische Binderkomponente auf. Vorzugsweise ist die mindestens eine identische Binderkomponente ein Thermoplast. Weiterhin ist die mindestens eine identische Binderkomponente die erste Hauptkomponente des ersten Binders und die zweite Hauptkomponente des zweiten Binders. Besonders bevorzugt ist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein hartmagnetisches Material.
In einer ersten Ausführungsform des Stoffschlüssigen Verbindens werden eine erste Verbindungsfläche der ersten Rohform und eine zweite Verbindungsfläche der zweiten Rohform auf eine Temperatur von mindestens 35 °C bis höchstens 230 °C, vorzugsweise von mindestens 70 °C bis höchstens 200 °C, erhitzt, insbesondere mittels einer Heizplatte oder eines Lasers, wobei die erste Verbindungsfläche und die zweite Verbindungsfläche aufgeschmolzen werden. Sobald die erste Verbindungfläche und die zweite Verbindungsfläche aufgeschmolzen sind, werden die erste Verbindungfläche und die zweite Verbindungfläche mit einem Druck von mindestens 0,001 MPa bis höchstens 10 MPa solange zusammengepresst, bis die aufgeschmolzenen Verbindungflächen wieder erstarrt sind, wobei die erste Rohform und die zweite Rohform stoffschlüssig miteinander zu der dritten Rohform verbunden werden.
In einer zweiten Ausführungsform des Stoffschlüssigen Verbindens werden die erste Verbindungsfläche und die zweite Verbindungsfläche mittels Reibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei die dritte Rohform hergestellt wird.
In einer dritten Ausführungsform des Stoffschlüssigen Verbindens wird die dritte Rohform mittels Kleben hergestellt. Besonders bevorzugt werden die erste Rohform und die zweite Rohform mittels eines physikalisch und/oder eines chemisch härtenden Klebstoffs verbunden. In einer Ausführungsform des Klebens wird ein Schmelzklebstoff, welcher physikalisch härtet, genutzt. Dabei wird bevorzugt mindestens ein Binder aufgeschmolzen und als Klebstoff verwendet, um die erste Rohform und die zweite Rohform miteinander zu fügen. Vorzugsweise weist der Schmelzklebstoff mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, insbesondere in Pulverform, auf.
In einer weiteren Ausführungsform des Klebens wird ein Klebstoff, welcher mindestens ein in einem Lösungsmittel gelöstes Polymer aufweist, verwendet, um die erste Rohform und die zweite Rohform miteinander zu fügen. Insbesondere wird das Lösungsmittel im Klebstoff abgedampft, wodurch eine Klebewirkung des Klebstoffs eintritt.
In einer weiteren Ausführungsform des Klebens wird ein Klebstoff verwendet, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Cyanacrylat, einem Epoxidklebstoff, und einem Phenolharz, um die erste Rohform und die zweite Rohform miteinander zu fügen.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die dritte Rohform mittels Formschlüssigem Verbinden hergestellt. Vorzugsweise lassen sich die erste Rohform und die zweite Rohform über ihre jeweiligen Geometrien, insbesondere über eine Nut-Feder-Geometrie, eine Schrauben- Gewinde- Geometrie oder eine Pin-Bohrung-Geometrie, formschlüssig miteinander verbinden. Vorzugsweise ist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein hartmagnetisches Material.
In einer Ausführungsform des Formschlüssigen Verbindens wird eine Geometrie, die eine formschlüssige Verbindung ermöglicht, bei der Herstellung der ersten Rohform und der zweiten Rohform ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform des Formschlüssigen Verbindens wird die Geometrie, die die formschlüssige Verbindung ermöglicht, nach der Herstellung der ersten Rohform und der zweiten Rohform ausgebildet, insbesondere mittels spanender Nachbearbeitung.
In einer weiteren Ausführungsform des Formschlüssigen Verbindens wird die Geometrie, die die formschlüssige Verbindung ermöglicht, bei der Herstellung der ersten Rohform und nach der Herstellung der zweiten Rohform ausgebildet, insbesondere mittels spanender Nachbearbeitung. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die dritte Rohform mittels Kraftschlüssigem Verbinden, insbesondere mittels eines Gewindes oder einer Presspassung, hergestellt. Vorzugsweise ist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein hartmagnetisches Material.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die dritte Rohform mittels Losem Verbinden der ersten Rohform und der zweiten Rohform hergestellt. Vorteilhafterweise entsteht beim Losen Verbinden der ersten Rohform und der zweiten Rohform nach dem Sintern eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung für den erhaltenen Rohmagneten. Vorzugsweise ist mindestens ein magnetisches Ausgangsmaterial, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial, ein hartmagnetisches Material.
In einer Ausführungsform des Losen Verbindens weist die erste Rohform eine Aussparung auf, in welcher die zweite Rohform angeordnet wird. Vorzugsweise weist die Aussparung eine größere Ausdehnung als die zweite Rohform auf. Insbesondere weist die erste Rohform beim Sintern eine erste Volumenschrumpfung von mindestens 15 % bis höchstens 20 % auf. Zusätzlich weist die zweite Rohform beim Sintern eine zweite Volumenschrumpfung von mindestens 15 % bis höchstens 20 % auf. Zusätzlich ist insbesondere die zweite Volumenschrumpfung geringer als die erste Volumenschrumpfung. Vorteilhafterweise wird die zweite Rohform beim Sintern aufgrund der zweiten Volumenschrumpfung, die geringer ist als die erste Volumenschrumpfung der ersten Rohform, kraftschlüssig in die Aussparung der ersten Rohform geklemmt Zusätzlich verbinden sich eine erste Verbindungsfläche der ersten Rohform, welche der Oberfläche der Aussparung entspricht, und die zweite Rohform, welches in der Aussparung angeordnet ist, beim Sintern stoffschlüssig miteinander.
Insbesondere werden, wenn die erste Rohform aus dem ersten Gemisch und die zweite Rohform aus dem zweiten Gemisch hergestellt werden, die erste Volumenschrumpfung und die zweite, sich von der ersten Volumenschrumpfung unterscheidende Volumenschrumpfung dadurch erreicht, dass sich ein erster Anteil des ersten magnetischen Ausgangsmaterials in dem ersten Gemisch von einem zweiten Anteil des zweiten magnetischen Ausgangsmaterials in dem zweiten Gemisch unterscheidet. Alternativ oder zusätzlich werden, wenn die erste Rohform aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial und die zweite Rohform aus dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial hergesteht werden, die erste Volumenschrumpfung und die zweite, sich von der ersten Volumenschrumpfung unterscheidende Volumenschrumpfung dadurch erreicht, dass sich eine erste Rohformdichte, welche insbesondere bei dem Trockenpressen mit einem ersten Druck erhalten wird, von einer zweiten Rohformdichte, welche insbesondere bei dem Trockenpressen mit einem zweiten, sich von dem ersten Druck unterscheidenden Druck erhalten wird, unterscheidet.
In einer weiteren Ausführungsform des Losen Verbindens werden die erste Rohform und die zweite Rohform lose geschichtet, um die dritte Rohform herzustellen, wobei beim Sintern eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform entsteht. Besonders bevorzugt wird vor dem Sintern zwischen die erste Rohform und die zweite Rohform eine Metallfolie, insbesondere eine Edelstahlfolie, geschichtet, insbesondere lose geschichtet. Alternativ oder zusätzlich wird vor dem Sintern zwischen die erste Rohform und die zweite Rohform eine Keramikfolie geschichtet, insbesondere lose geschichtet. Alternativ oder zusätzlich werden eine Mehrzahl an ersten Rohformen und/oder eine Mehrzahl an zweiten Rohformen lose geschichtet, um die dritte Rohform herzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Binder und der zweite Binder mindestens ein Stoff, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyoxymethylen, Polypropylen, Paraffinwachs, Polyethylen und Polyamid, aufweisen. Vorteilhafterweise sind Polyoxymethylen, Polypropylen, Paraffinwachs, Polyethylen und Polyamid Thermoplasten und eignen sich daher für die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung von der ersten Rohform und der zweiten Rohform. Weiterhin erleichtert der mindestens eine Stoff, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyoxymethylen, Polypropylen, Paraffinwachs, Polyethylen und Polyamid, eine Ausrichtung der Partikel des ersten magnetischen Ausgangsmaterials und des zweiten magnetischen Ausgangsmaterials.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Verbindungfläche der ersten Rohform und der zweiten Verbindungfläche der zweiten Rohform eine Trennschicht angeordnet, insbesondere eingefügt wird. Vorteilhafterweise wird mittels der Trennschicht zwischen der ersten Rohform und der zweiten Rohform eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform verhindert. Vorzugsweise wird aufgrund der Trennschicht, insbesondere beim Losen Verbinden, nur eine kraftschlüssige Verbindung der ersten Rohform und der zweiten Rohform ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist es mittels der Trennschicht möglich, die erste Rohform und die zweite Rohform im Hinblick mindestens eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft der Rohformen und insbesondere des Permanentmagneten voneinander zu trennen. Insbesondere sind die erste Verbindungsfläche und die zweite Verbindungsfläche einander zugewandt und durch die Trennschicht voneinander getrennt oder zumindest bezüglich mindestens einer Eigenschaft separiert.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Trennschicht als mindestens eine geschlossene, das heißt insbesondere durchgängige, Trennschicht ausgebildet. Alternativ ist die Trennschicht als eine nicht-geschlossene oder bereichsweise offene Trennschicht, insbesondere als eine Mehrzahl bereichsweise vorhandener Trennschichtfragmente, ausgebildet. Alternativ ist die Trennschicht in Form von Partikeln auf wenigstens einer Verbindungsfläche, ausgewählt aus der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche, ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Trennschicht ein Material verwendet wird, das mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, und wenigstens einem Oxid der Seltene-Erden, aufweist.
Vorzugsweise wird als Trennschicht ein Material verwendet, das aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, und wenigstens einem Oxid der Seltenen Erden, besteht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dritte Rohform zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, entbindert wird. Vorzugsweise wird bei dem Entbindem die mindestens eine Binderkomponente zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus der dritten Rohform entfernt.
Vorzugsweise wird die dritte Rohform mittels eines Lösungsmittels teilweise entbindert. Anschließend wird vorzugsweise ein thermisches Entbindem durchgeführt, insbesondere wird das thermische Entbindem vor dem Sintern durchgeführt. Alternativ wird die dritte Rohform mittels eines Lösungsmittels vollständig entbindert, insbesondere wird die dritte Rohform vor dem Sintern entbindert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dritte Rohform in einer Atmosphäre gesintert wird, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist. Besonders bevorzugt besteht die Atmosphäre, in welcher die dritte Rohform gesintert wird, aus mindestens einem Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium. Alternativ wird die dritte Rohform vorzugsweise in einem Vakuum gesintert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Rohmagnet ein Halbach-Array hergestellt wird. Dabei wird die erste Rohform mittels Spritzgießen in dem eine Magnetfeldausrichtung aufweisenden extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Anschließend wird die erste Rohform derart gedreht, dass eine Partikelausrichtung in der ersten Rohform orthogonal zu der Magnetfeldausrichtung ist. Danach wird die zweite Rohform mittels Spritzgießen in dem extern anliegenden Magnetfeld an die gedrehte erste Rohform angespritzt. Vorteilhafterweise ist es mit diesem Verfahren möglich einfach und effizient ein Halbach-Array, insbesondere in einer an die Anwendung angepassten Magnetform, herzustellen.
Vorzugsweise wird die erste Rohform erst dann gedreht, wenn die erste Rohform erstarrt ist. Alternativ oder zusätzlich wird bei der Drehung der ersten Rohform das externe Magnetfeld nicht an die erste Rohform angelegt.
Vorzugsweise wird die zweite Rohform erst dann an die erste Rohform angespritzt, wenn die erste Rohform erstarrt ist.
In einer Ausgestaltung wird das Verfahren mehrmals nacheinander, insbesondere viermal nacheinander, ausgeführt, um einen Halbach-Array, welcher eine Mehrzahl an Rohformen, insbesondere fünf Rohformen, aufweist, zu erhalten.
Zur Erfindung gehört auch ein Rohmagnet, insbesondere ein nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltene Permanentmagnet, insbesondere ein Halbach-Array, der mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder mittels eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist. Zur Erfindung gehört auch ein Rohmagnet, insbesondere ein nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltene Permanentmagnet, welcher mindestens eine in einem Inneren des Permanentmagneten angeordnete Trennschicht, vorzugsweise als elektrische Widerstandsschicht oder als elektrisch isolierende Schicht, aufweist. Insbesondere ist der Permanentmagnet in einem erfindungsgemäßen Verfahren oder in einem Verfahren gemäß einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt.
In einer Ausführungsform weist der Permanentmagnet mindestens fünf Trennschichten, vorzugsweise mindestens zehn Trennschichten, vorzugsweise mindestens 15 Trennschichten, besonders bevorzugt 20 Trennschichten, in dem Inneren des Permanentmagneten auf, wobei jeweils eine Trennschicht zwischen jeweils zwei aus jeweils einer Rohform gebildeten Schichten des Permanentmagneten angeordnet ist.
Zur Erfindung gehört weiterhin eine Verwendung eines solchen Rohmagneten, insbesondere eines solchen Permanentmagneten, in einer Vorrichtung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Elektromotor, einem Lautsprecher, einem Mikrofon, einem Generator, einem Festplattenlaufwerk, und einem Sensor.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Elektromotor, einem Lautsprecher, einem Mikrofon, einem Generator, einem Festplattenlaufwerk, und einem Sensor, wobei die Vorrichtung einen Permanentmagnet aufweist, welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohmagneten,
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Herstellung des Rohmagneten,
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Herstellung des Rohmagneten,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ersten und zweiten Fügeverfahrens zur Herstellung einer dritten Rohform, und Fig. 5 eine schematische Darstellung eines dritten Fügeverfahrens zur Herstellung der dritten Rohform als Halb ach- Array.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohmagneten 4.
In einem Schritt a) wird aus einem ersten magnetischen Ausgangsmaterial 1.1 eine erste Rohform
2.1 hergestellt.
In einem Schritt b) wird aus einem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial 1.2 eine zweite Rohform 2.2 hergestellt.
Besonders bevorzugt wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial 1.1 und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial 1.2 ein Material verwendet, das aus Partikeln einer RxTyB- Legierung und vorzugsweise Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase hergestellt ist. Alternativ wird als das erste magnetische Ausgangsmaterial 1.1 und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial 1.2 ein Material, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierung, einer Samarium-Cobalt-Legierung, und einer Ferrit- Legierung, verwendet.
An mindestens eine Rohform 2, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform
2.1 und der zweiten Rohform 2.2, wird während und/oder nach der Herstellung der Rohform 2 gemäß dem Schritt a) oder b) ein externes Magnetfeld 21 angelegt.
Vorzugsweise wird die erste Rohform 2.1 in dem extern anliegenden Magnetfeld 21 hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die erste Rohform 2.1 nach der Herstellung der ersten Rohform
2.1 das externe Magnetfeld 21 angelegt. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Rohform 2.2 in dem extern anliegenden Magnetfeld 21 hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die zweite Rohform 2.2 nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 das externe Magnetfeld 21 angelegt.
Besonders bevorzugt wird an die erste Rohform 2.1 während und/oder nach der Herstellung der ersten Rohform 2.1 ein erstes externes Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird an die zweite Rohform 2.2 während und/oder nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 ein zweites externes Magnetfeld angelegt. Vorzugsweise wird die erste Rohform 2.1 in dem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt und die zweite Rohform 2.2 wird in dem zweiten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die erste Rohform 2.1 nach der Herstellung der ersten Rohform
2.1 das erste externe Magnetfeld angelegt und an die zweite Rohform 2.2 wird nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 das zweite externe Magnetfeld angelegt.
Vorzugsweise wird die erste Rohform 2.1 in dem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt und an die zweite Rohform 2.2 wird nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 das zweite externe Magnetfeld angelegt. Alternativ oder zusätzlich wird an die erste Rohform 2.1 nach der Herstellung der ersten Rohform 2.1 das erste externe Magnetfeld angelegt und die zweite Rohform
2.2 wird in dem zweiten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt.
Vorzugsweise unterscheiden sich das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld voneinander, insbesondere sind das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld nicht identisch. Vorzugsweise wird mittels des ersten Magnetfelds eine erste Partikelausrichtung
7.1 der ersten Rohform 2.1 und mittels des zweiten Magnetfelds eine zweite Partikelausrichtung
7.2 der zweiten Rohform 2.2 erzeugt. Alternativ zu der Verwendung von dem ersten Magnetfeld und dem zweiten Magnetfeld, insbesondere zur Erzeugung von zwei unterschiedlichen Partikelausrichtungen 7, wird eine Orientierung der ersten Rohform 2.1 und/oder der zweiten Rohform 2.2 in dem externen Magnetfeld variiert.
Vorzugsweise wird zumindest eine Rohform 2, ausgewählt aus der ersten Rohform 2.1 und der zweiten Rohform 2.2, insbesondere in dem Schritt a) und/oder in dem Schritt b), mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, additivem Fertigen, Extrudieren, Kaltpressen, Trockenpressen, und Nasspressen, hergestellt.
In einem Schritt c) werden die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 mittels Fügens miteinander verbunden, wobei eine dritte Rohform 3 hergestellt wird.
Die dritte Rohform 3 wird vorzugsweise mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Stoffschlüssigem Verbinden, insbesondere Kleben, Formschlüssigem Verbinden, Kraftflüssigem Verbinden, und Fosem Verbinden, hergestellt.
In einem Schritt d) wird die dritte Rohform 3 gesintert, wobei der Rohmagnet 4 erhalten wird. Vorzugsweise wird die dritte Rohform 3 in einer Atmosphäre gesintert, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist. Besonders bevorzugt besteht die Atmosphäre aus mindestens einem Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium. Alternativ wird die dritte Rohform 3 in einem Vakuum gesintert.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung des Rohmagneten 4.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Weiterhin sind gleiche oder funktionsgleiche Verfahrensschritte mit identischen Buchstaben versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das erste magnetische Ausgangsmaterial 1.1 wird mit einem ersten Binder 5.1 vermischt, wobei ein erstes Gemisch 6.1 aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial 1.1 und dem ersten Binder 5.1 erhalten wird. In dem Schritt a) wird aus dem ersten Gemisch 6.1 die erste Rohform 2.1 hergestellt.
Das zweite magnetische Ausgangsmaterial 1.2 wird mit einem zweiten Binder 5.2 vermischt, wobei ein zweites Gemisch 6.2 aus dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial 1.2 und dem zweiten Binder 5.2 erhalten wird. In dem Schritt b) wird aus dem zweiten Gemisch 6.2 die zweite Rohform 2.2 hergestellt.
In dem Schritt c) wird werden die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 mittels Fügens miteinander verbunden, wobei die dritte Rohform 3 hergestellt wird.
In einem Schritt dO) wird der erste Binder 5.1 und der zweite Binder 5.2 vor dem Sintern und nach dem Herstellen der dritten Rohform 3 zumindest teilweise, vorzugsweise komplett, aus der dritten Rohform 3 entfernt.
Vorzugsweise sind eine erste Hauptkomponente des ersten Binders 5.1 und eine zweite Hauptkomponente des zweiten Binders 5.2 identisch. Alternativ oder zusätzlich weisen der erste Binder 5.1 und der zweite Binder 5.2 mindestens einen Stoff, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyoxymethylen, Polypropylen, Paraffinwachs, Polyethylen und Polyamid, auf. Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung des Rohmagneten 4.
Die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 werden vorzugsweise nicht getrennt voneinander hergestellt. Aus dem ersten Gemisch 6.1 wird in dem Schritt a) mittels Spritzgießen die erste Rohform 2.1 hergestellt. In dem Schritt b) wird die erste Rohform 2.1 mittels Spritzgießen mit dem zweiten Gemisch 6.2 umspritzt. Alternativ wird in dem Schritt b) das zweite Gemisch 6.2 mittels Spitzgießen an die erste Rohform 2.1 angespritzt. In dem Schritt b) wird somit die zweite Rohform 2.2 hergestellt, wobei sich das zweite Gemisch 6.2 in einer bevorzugten Ausgestaltung formschlüssig mit der ersten Rohform 2.1 verbindet. In dem Schritt c) erstarrt vorzugsweise die zweite Rohform 2.2 und schrumpft somit auf die erste Rohform 2.1 und/oder verbindet sich mit der ersten Rohform 2.1, wobei die dritte Rohform 3 hergestellt wird. Der Verfahrens schritt des Fügens umfasst in diesem Ausführungsbeispiel demnach das Erstarren der zweiten Rohform 2.2.
Figur 4 a) zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Fügeverfahrens zur Herstellung der dritten Rohform 3.
Die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 werden mittels Formschlüssigem Verbinden miteinander zu der dritten Rohform 3 gefügt.
Die erste Rohform 2.1 wird in einem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die erste Rohform 2.1 nach der Herstellung der ersten Rohform 2.1 das erste externe Magnetfeld angelegt. Daher weist die erste Rohform 2.1 die erste Partikelausrichtung
7.1 auf.
Die zweite Rohform 2.2 wird in dem ersten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die zweite Rohform 2.2 nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 das erste externe Magnetfeld angelegt. Daher weist die zweite Rohform 2.2 die zweite, von der ersten Partikelausrichtung 7.1 verschiedene Partikelausrichtung 7.2 auf.
Alternativ wird die zweite Rohform 2.2 in einem zweiten extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird an die zweite Rohform 2.2 nach der Herstellung der zweiten Rohform 2.2 das zweite externe Magnetfeld angelegt. Daher weist die zweite Rohform
2.2 die zweite Partikelausrichtung 7.2 auf. Insbesondere unterscheiden sich das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld voneinander, insbesondere sind das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld nicht identisch. Daher unterscheiden sich die erste Partikelausrichtung 7.1 und die zweite Partikelausrichtung 7.2 voreinander, insbesondere sind die erste Partikelausrichtung 7.1 und die zweite Partikelausrichtung 7.2 nicht identisch.
Vorzugsweise werden die erste Geometrie 9.1 der ersten Rohform 2.1 und die zweite Geometrie
9.2 der zweiten Rohform 2.2 derart aufeinander abgestimmt, dass die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 mittels Formschlüssigem Verbinden miteinander zu der dritten Rohform 3 gefügt werden können. Alternativ werden die erste Geometrie 9.1 und/oder die zweite Geometrie
9.2 mittels spanender Nachbearbeitung derart bearbeitet, dass die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 mittels Formschlüssigem Verbinden miteinander zu der dritten Rohform 3 gefügt werden können.
Die erste Geometrie 9.1 und die zweite Geometrie 9.2 weisen eine Nut-Feder-Verbindung 11 auf.
Figur 4 b) zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Fügeverfahrens zur Herstellung der dritten Rohform 3.
Die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2 werden mittels Losem Verbinden miteinander zu der dritten Rohform 3 gefügt.
Vorzugsweise weist die erste Rohform 2.1 eine Aussparung 13 auf, in welcher die zweite Rohform
2.2 eingelegt wird. Besonders bevorzugt ist die Aussparung 13 der ersten Rohform 2.1 größer als die zweite Rohform 2.2.
Beim Sintern der dritten Rohform 3 schrumpfen die erste Rohform 2.1 und die zweite Rohform 2.2. Da beim Sintern eine erste Volumenschrumpfung der ersten Rohform 2.1 größer ist als eine zweite Volumenschrumpfung der zweiten Rohform 2.2 schrumpft die erste Rohform 2.1 auf die zweite Rohform 2.2 auf und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der ersten Rohform 2.1 und der zweiten Rohform 2.2 wird ausgebildet. Vorteilhafterweise wird weiterhin während des Sinterns eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einer ersten Verbindungsfläche 15.1 der ersten Rohform 2.1 und einer zweiten Verbindungsfläche 15.2 der zweiten Rohform 2.2 hergestellt.
Alternativ wird zwischen die ersten Verbindungsfläche 15.1 der ersten Rohform 2.1 und der zweiten Verbindungsfläche 15.2 der zweiten Rohform 2.2 eine Trennschicht 17 eingefügt, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Rohform 2.1 und der zweiten Rohform 2.2, insbesondere der ersten Verbindungsfläche 15.1 der ersten Rohform 2.1 und der zweiten Verbindungsfläche 15.2 der zweiten Rohform 2.2, verhindert wird.
Vorzugsweise wird als Trennschicht 17 ein Material verwendet, das mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, und wenigstens einem Oxid der Seltenen Erden, aufweist. Besonders bevorzugt besteht die Trennschicht 17 aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, und wenigstens einem Oxid der Seltenen Erden.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Fügeverfahrens zur Herstellung der dritten Rohform 3 als Haibach- Array.
In Figur 5 a) wird die erste Rohform 2.1 in dem extern anliegenden Magnetfeld 21 hergestellt. Alternativ wird an die erste Rohform 2.1 nach dem Herstellen der ersten Rohform 2.1 das externe Magnetfeld 21 angelegt, während die erste Rohform 2.1 vorzugsweise auf eine Erweichungstemperatur erhitzt wird. Dabei richten sich die Partikel des ersten magnetischen Ausgangsmaterials 1.1 entsprechend einer Magnetfeldausrichtung 19 des externen Magnetfelds 21 aus, und in der ersten Rohform 2.1 wird die erste Partikelausrichtung 7.1 erzeugt. Anschließend wird die erste Rohform 2.1 derart gedreht, dass die erste Partikelausrichtung 7.1 in der ersten Rohform 2.1 orthogonal zu der Magnetfeldausrichtung 19 ist.
Vorzugsweise wird die erste Rohform 2.1 aus dem ersten Gemisch 6.1 mittels Spritzgießen hergestellt.
In Figur 5 b) wird an die gedrehte erste Rohform 2.1 mittels Spritzgießen des zweiten Gemischs 6.2 in dem extern anliegenden Magnetfeld 21 die zweite Rohform 2.2 angespritzt, wobei die dritte Rohform 3 hergestellt wird. Dabei richten sich die Partikel des zweiten magnetischen Ausgangsmaterials 1.2 entsprechend dem externen Magnetfeld 21 aus, und in der zweiten Rohform 2.2 wird die zweite Partikelausrichtung 7.2 erzeugt.
Aus der dritten Rohform 3 wird mittels Sintems ein Rohmagnet 4 in Form eines Halbach-Array erhalten.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten (4), wobei
- aus einem ersten magnetischen Ausgangsmaterial (1.1) eine erste Rohform (2.1) hergestellt wird, wobei
- aus einem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial (1.2) eine zweite Rohform (2.2) hergestellt wird, wobei
- an mindestens eine Rohform (2), ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus der ersten Rohform (2.1) und der zweiten Rohform (2.2), während und/oder nach der Herstellung der Rohform (2) ein externes Magnetfeld (21) angelegt wird, wobei
- aus der ersten Rohform (2.1) und der zweiten Rohform (2.2) mittels Fügens miteinander eine dritte Rohform (3) hergestellt wird, wobei
- die dritte Rohform (3) gesintert wird, wobei der Rohmagnet (4) erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als das erste magnetische Ausgangsmaterial (1.1) und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial (1.2) ein Material verwendet wird, das aus Partikeln einer RxTyB -Legierung und vorzugsweise Partikeln einer Seltene-Erden- reichen Phase hergestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als das erste magnetische Ausgangsmaterial (1.1) und/oder als das zweite magnetische Ausgangsmaterial (1.2) ein Material verwendet wird, das aus Partikeln, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Aluminium-Nickel- Cobalt-Legierung, einer Samarium-Cobalt-Legierung, und einer Ferrit-Legierung, hergestellt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an die erste Rohform (2.1) während und/oder nach der Herstellung der ersten Rohform (2.1) ein erstes externes Magnetfeld angelegt wird, wobei an die zweite Rohform (2.2) während und/oder nach der Herstellung der zweiten Rohform (2.2) ein zweites externes Magnetfeld angelegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das erste magnetische Ausgangsmaterial (1.1) mit einem ersten Binder (5.1) vermischt wird, wobei
- ein erstes Gemisch (6.1) aus dem ersten magnetischen Ausgangsmaterial (1.1) und dem ersten Binder (5.1) erhalten wird, wobei
- aus dem ersten Gemisch (6.1) die erste Rohform (2.1) hergestellt wird, wobei
- das zweite magnetische Ausgangsmaterial (1.2) mit einem zweiten Binder (5.2) vermischt wird, wobei
- ein zweites Gemisch (6.2) aus dem zweiten magnetischen Ausgangsmaterial (1.2) und dem zweiten Binder (5.2) erhalten wird, wobei
- aus dem zweiten Gemisch (6.2) die zweite Rohform (2.2) hergestellt wird, wobei
- der erste Binder (5.1) und der zweite Binder (5.2) nach und/oder vor dem Herstellen der dritten Rohform (3) und vor dem Sintern zumindest teilweise aus der ersten Rohform (2.1) und/oder der zweiten Rohform (2.2) entfernt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Hauptkomponente des ersten Binders (5.1) und eine zweite Hauptkomponente des zweiten Binders (5.2) identisch sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Rohform (2), ausgewählt aus der ersten Rohform (2.1) und der zweiten Rohform (2.2), mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, additivem Fertigen, Extrudieren, Kaltpressen, Trockenpressen, und Nasspressen, hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Rohform (2.2) mittels Spritzgießen, insbesondere des zweiten Gemischs (6.2), an die erste Rohform (2.1) angespritzt wird, wobei die dritte Rohform (3) hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Rohform (3) mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Stoffschlüssigem Verbinden, insbesondere Kleben, Formschlüssigem Verbinden, Kraftflüssigem Verbinden, und Losem Verbinden, hergestellt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Binder (5.1) und der zweite Binder (5.2) mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyoxymethylen, Polypropylen, Paraffinwachs, Polyethylen und Polyamid, aufweisen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einer ersten Verbindungsfläche (15.1) der ersten Rohform (2.1) und einer zweiten Verbindungsfläche (15.2) der zweiten Rohform (2.2) eine Trennschicht (17) angeordnet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Trennschicht (17) ein Material verwendet wird, das aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid, und wenigstens einem Oxid der Seltene-Erden, hergestellt ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Rohform (3) im Vakuum oder in einer Atmosphäre, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist, gesintert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Rohmagnet (4) ein Haibach- Array hergestellt wird, wobei
- die erste Rohform (2.1) mittels Spritzgießens in dem eine Magnetfeldausrichtung (19) aufweisenden extern anliegenden Magnetfeld (21) hergestellt wird, wobei
- anschließend die erste Rohform (2.1) derart gedreht wird, dass eine Partikelausrichtung (7) in der ersten Rohform (2.1) orthogonal zu der Magnetfeldausrichtung (19) ist, wobei
- die zweite Rohform (2.2) mittels Spritzgießen in dem extern anliegenden Magnetfeld (21) an die gedrehte erste Rohform (2.1) angespritzt wird.
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