WO2022171866A1 - Method for producing a raw magnet from a magnetic starting material - Google Patents

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WO2022171866A1
WO2022171866A1 PCT/EP2022/053523 EP2022053523W WO2022171866A1 WO 2022171866 A1 WO2022171866 A1 WO 2022171866A1 EP 2022053523 W EP2022053523 W EP 2022053523W WO 2022171866 A1 WO2022171866 A1 WO 2022171866A1
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magnet
raw
magnetic
magnetic field
starting material
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PCT/EP2022/053523
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French (fr)
Inventor
Johannes MAURATH
Simone Schuster
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Mimplus Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0273—Imparting anisotropy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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    • H01F1/06—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a raw magnet from a magnetic starting material.
  • 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 have an energy product of up to 400 kJ/m 3 .
  • Various methods are known for influencing the holding force of permanent magnets.
  • One possibility is to increase the magnetic remanence of permanent magnets, especially anisotropic permanent magnets.
  • the disadvantage of this is that the chemical composition of the permanent magnets and the process for aligning the magnetic particles can only be optimized to a very small extent.
  • a further possibility is the special arrangement of permanent magnets into assemblies, in particular into a Halbach array.
  • magnetized permanent magnets, in particular magnetized anisotropic permanent magnets are bonded to produce these assemblies.
  • Another disadvantage is that the production of the assembly is very complicated and expensive due to the repulsive and/or attractive effect of the individual permanent magnets.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method for producing a raw magnet, in particular for producing a permanent magnet from a magnetic starting material, wherein the disadvantages mentioned, in particular with regard to the permanent magnet to be produced, are at least partially eliminated, preferably avoided.
  • the object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
  • the object is achieved in particular by creating a method for producing a raw magnet from a magnetic starting material, the magnetic starting material being mixed with a binder and a mixture of the magnetic starting material and the binder being obtained.
  • a raw mold is produced from the mixture, and an external magnetic field is applied to the raw mold during the production of the raw mold.
  • an external magnetic field is applied to the raw form after the production of the raw form.
  • the external magnetic field is generated by at least two immediately adjacent magnet segments.
  • a first magnetic orientation of a first magnet segment of the at least two magnet segments differs from a second magnetic orientation of a second magnet segment of the at least two magnet segments that is directly adjacent to the first magnet segment.
  • the binder is then at least partially, preferably completely, removed from the raw mold, resulting in a raw mold from which the binder has been removed.
  • the debinded raw form is sintered to obtain the raw magnet.
  • the method is advantageously suitable for producing raw magnets, which can have a complex magnetization after magnetization.
  • the raw magnet produced, in particular the permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet preferably has a magnetization that can be adapted to a specific requirement.
  • the method is suitable for producing a raw magnet, in particular a permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet, which has an intensified magnetic field on one side.
  • dipoles of the magnetic starting material are aligned in the raw form, in particular in a parallel orientation to one another, by means of the externally applied magnetic field, in particular along the magnetic field lines of the externally applied magnetic field.
  • the magnetic orientation of a magnet segment and/or a magnet is understood to mean a direction which results as the mean value over the directions of all magnetic dipoles of the magnet segment and/or the magnet.
  • the raw form is produced in the externally applied magnetic field.
  • the particles of the magnetic starting material from which the raw form is made align themselves according to the externally applied magnetic field, while the raw form is produced.
  • the magnetic starting material is preferably magnetically hard.
  • the external magnetic field is not applied to the rough mold after the rough mold is manufactured.
  • the external magnetic field is applied to the raw mold after the raw mold has been produced. More preferably, the green form is heated to a softening temperature while the external magnetic field is being applied. In particular, the external magnetic field is not applied to the rough shape during the manufacture of the rough shape.
  • the external magnetic field is applied to the raw form during the production of the raw form.
  • the external magnetic field is applied in particular to the raw form after the production of the raw form. More preferably, the green form is heated to a softening temperature while the external magnetic field is being applied.
  • the at least two magnet segments are in direct contact with one another, so that the pairs of at least two magnet segments are not at a distance from one another.
  • 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 magnetic starting material is preferably in a pure form or in a hydrogenated form.
  • US patent application US 2013/0263699 A1 and German patent DE 198 43 883 CI describe a process called hydrogen decrepitation (HD) for producing a hydrogenated form of the magnetic starting material by means of 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 the magnetic starting material as a powdered magnetic starting material.
  • the binder preferably has an organic binder component.
  • the binder particularly preferably has at least one organic polymer as a binder component.
  • the binder particularly preferably consists of at least one organic polymer.
  • the raw mold in order to remove the binder from the raw mold, is pre-debinded by means of a solvent.
  • the solvent is preferably an organic solvent selected from a group consisting of a hydrocarbon, in particular cyclohexane, n-heptane or n-hexane, a hydrocarbon mixture, in particular white spirit, acetone, and an alcohol, in particular isopropanol or ethanol.
  • the raw form is subjected to thermal debinding, preferably after the preliminary debinding, in order to remove the binder from the raw form.
  • the mixture preferably has a glass transition temperature TG of at least 35°C and at most 250°C.
  • the method is preferably suitable for producing a raw magnet in a shape selected from a group consisting of a cuboid, an arc of a circle and a tube, with the raw magnet, in particular the permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet, being tailored to the application tuned, having magnetization.
  • 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 which has particles of an R x T y B alloy is used as the magnetic starting material. It is preferable to use a material composed of R x T y B alloy particles as the starting magnetic material. In particular, a material comprising Nd x Fe y B alloy particles or composed of Nd x Fe y B alloy particles is preferably used as the magnetic raw material.
  • the starting magnetic material a material comprising R x T y B alloy particles and rare earth-rich phase particles is used.
  • the 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 comprising or consisting of Nd x Fe y B alloy particles and neodymium-rich phase particles is used as the magnetic source material.
  • the magnetic starting material preferably has a mixture of particles of an Nd x Fe y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such a mixture.
  • R is a rare earth element
  • T is at least one element selected from a group consisting of iron and cobalt
  • B is the element boron.
  • the elements iron and cobalt partially or partially substitute each other completely such 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 magnetic starting material preferably has particles of an NdiFeuB alloy or consists of particles of an NdiFeuB 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 preferably has NdH 2 and/or NdH 2.7 or consists of NdH 2 and/or NdH 2.7 .
  • the rare earth-rich phase in particular the neodymium-rich phase, consists of at least one rare earth element, in particular neodymium, or a chemical compound of this rare earth element, in particular of neodymium.
  • the at least one rare earth element in particular neodymium, is preferably additionally added to the magnetic starting material in a hydrogenated form, in particular NdH 2 and/or NdH 2.7 .
  • 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 distributed inhomogeneously in the structure.
  • a material is used as the magnetic starting material which contains at least one compound selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy and a ferrite alloy.
  • the base magnetic material a material 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 comprising SmCo, preferably consisting of SmCo 5 , is used as the magnetic starting material.
  • a samarium-cobalt alloy containing SrCon, iron, copper and zirconium, preferably consisting of SrmCon, iron, copper and zirconium, is used as the magnetic starting material.
  • a material is used as the magnetic starting material which has an iron oxide, in particular FeICh, 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 FeiCh, 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.
  • At least one magnet segment of the at least two magnet segments is selected from a group consisting of one Permanent magnets and an electromagnet, in particular a switchable elec trom magnets.
  • one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is a permanent magnet.
  • one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is an electromagnet.
  • a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are permanent magnets.
  • a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are electromagnets.
  • one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is a permanent magnet.
  • a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are electromagnets.
  • a magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is an electromagnet.
  • a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are permanent magnets.
  • the first magnetic orientation and the second magnetic orientation enclose an angle with one another which is between 0° and 180°.
  • the angle is greater than 0° and less than 180°.
  • the angle is preferably at least 10°, preferably at least 20°, preferably at least 30°, preferably at least 40°, preferably at least 50°, preferably at least 60°, preferably at least 70°, preferably at least 80°, preferably at least 85°, preferably at least 88°.
  • the angle is preferably at most 170°, preferably at most 160°, preferably at most 150°, preferably at most 140°, preferably at most 130°, preferably at most 120°, preferably at most 110°, preferably at most 100°, preferably at most 95°, preferably at most 92°.
  • the angle between the first magnetic orientation and the second magnetic orientation is particularly preferably 90°.
  • the angle between the first magnetic orientation and the second magnetic orientation causes a raw magnet, in particular one after the Magnetization of the raw magnet obtained permanent magnet is produced, which has a strong magnetic field, in particular a high magnetic flux density, on a first side and a weak magnetic field, in particular a low magnetic flux density, on a second side opposite the first side.
  • the difference in magnetic flux densities between the first side and the second side is greatest at an angle of 90°.
  • the external magnetic field is generated by means of a Halbach array, with the at least two magnet segments forming the Halbach array.
  • the first magnetic orientation of the first magnet segment of the Halbach array and the second magnetic orientation of the second magnet segment of the Halbach array, which is directly adjacent to the first magnet segment, enclose an angle of 90°.
  • the raw magnet which is obtained when the raw form is sintered, is again preferably a Halbach array.
  • the at least two magnet segments are magnet segments which each have a magnetic flux density of at least 0.1 Tesla and at most 6 Tesla.
  • the external magnetic field is generated for a predetermined magnetization period, the predetermined magnetization period preferably being from at least 0.1 seconds to a maximum of 300 seconds.
  • the predetermined duration of magnetization is particularly preferably no more than 180 seconds.
  • an alternating magnetic field with a predetermined alternating frequency preferably from at least 0.05 Hz to a maximum of 10 Hz
  • the particles are made to oscillate by means of the alternating magnetic field, as a result of which the dipoles are better aligned along the magnetic field lines of the external magnetic field. After the end of the magnetization by means of the external magnetic field, the dipoles remain in their last orientation.
  • an alternating magnetic field is a magnetic field which - in particular due to its temporal progression - is suitable for causing particles, in particular the dipoles of the particles, to oscillate, in particular in such a way that they can be better aligned along the magnetic field lines of the external magnetic field can align.
  • an alternating magnetic field is, in particular, a magnetic field that is generated by alternating voltage or alternating current.
  • an alternating voltage is also, in particular, an electrical voltage whose polarity changes regularly, with a mean value over time of the electrical voltage being zero in particular.
  • the AC voltage preferably has a cyclic and/or periodic profile, the AC voltage particularly preferably having a waveform over time, in particular a sinusoidal profile.
  • an alternating current is in particular an electric current that changes its direction, in particular its polarity, with regular repetition.
  • positive and negative instantaneous values preferably complement one another in such a way that the electric current is zero when averaged over time.
  • At least two magnet segments are placed on two opposite sides of the raw form, in particular on the first side and the second side opposite the first side.
  • at least two magnet segments are placed on two opposite sides of the raw form, in particular on the first side and the second side opposite the first side.
  • Magnet segments on the first side are identical to the at least two magnet segments on the second side.
  • the external magnetic field is completely linear through the raw form.
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material is preferably arranged on the second side between the at least two magnet segments and the raw form.
  • Magnet segments are applied to the first side of the raw form, with a non-magnetic material, in particular a magnetically insulating material, being arranged on the second side of the raw form opposite the first side.
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material is preferably arranged on the first side between the at least two magnet segments and the raw form.
  • the raw form is produced by means of a method selected from a group consisting of injection molding, in particular metal powder injection molding, additive manufacturing and extrusion.
  • an injection mold has a mold temperature that is below the glass transition temperature TG of the mixture. Furthermore, the external magnetic field is applied to the injection mold while the mixture, preferably in a molten dosage form, is being filled into the injection mold. The raw form is thus produced in the externally applied magnetic field. Injection molding preferably lasts from at least 5 seconds to at most 300 seconds.
  • the injection mold has a mold temperature that is above the glass transition temperature TG of the mixture. Furthermore, while the mixture, preferably in a molten form, is being filled into the injection mold and compacted, the external magnetic field is applied to the injection mold. The raw form is thus produced in the externally applied magnetic field. Filling the injection mold and compressing the mixture preferably takes from at least 5 seconds to at most 300 seconds. The injection mold is then cooled to a mold temperature that is below the glass transition temperature TG of the mixture. Cooling of the injection mold takes from a minimum of 1 second to a maximum of 300 seconds. Advantageously, shorter injection molding cycles are possible with this preferred embodiment of injection molding. In addition, the raw form can be easily removed from the injection mold.
  • an extrusion die has at least two immediately adjacent sections.
  • the extrusion die is preferably divided into the at least two immediately adjacent sections in one extrusion direction.
  • the first section in the direction of extrusion has a die temperature that is above the glass transition temperature TG of the mixture.
  • the external magnetic field is applied to the first section of the extrusion die.
  • the raw form is thus produced in the first section in the externally applied magnetic field.
  • the second section in the extrusion direction has a die temperature below that Glass transition temperature TG of the mixture is.
  • the external magnetic field is preferably not applied to the second section of the extrusion die.
  • the raw form is cooled in the second section and held in shape by means of the second section of the extrusion die.
  • 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.
  • the raw magnet is magnetized after sintering in a magnetizing device by means of a magnetizing magnetic field with a magnetic field strength of at least 1 Tesla to a maximum of 6 Tesla, preferably from at least 2.5 Tesla to a maximum of 3 Tesla, whereby a permanent magnet is obtained.
  • the magnetization magnetic field in the magnetization device is preferably applied to the raw magnet as a pulse, in particular as a brief pulse.
  • the method is in particular a method for producing a permanent magnet.
  • the magnetization magnetic field which is generated by means of the magnetization device, is analogous to the magnetic field applied externally to the raw mold.
  • the fact that the magnetization magnetic field is analogous to the externally applied magnetic field means that the two magnetic fields differ only by a shrinkage factor that occurs during sintering, in particular from at least 10% to at most 25%; in particular, the magnetization magnetic field is smaller by the shrinkage factor than the externally applied magnetic field.
  • the magnet segments with constant magnetic orientation also differ by the shrinkage factor, in particular the at least two magnet segments of the magnetization magnetic field are smaller by the shrinkage factor than the at least two magnet segments of the externally applied magnetic field.
  • the invention also includes a raw magnet, in particular a permanent magnet, which is produced by means of a method according to the invention or by means of a method according to one or more of the embodiments described above.
  • 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. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for producing the permanent magnet as a Halbach array.
  • Figure 1 shows a flow chart of a first exemplary embodiment of a method for producing a raw magnet 6.
  • a magnetic starting material 1 is mixed with a binder 2, in particular an organic binder, with a mixture 3 of the magnetic starting material 1 and the binder 2 being obtained.
  • the starting magnetic material 1 a material made of R x T y B alloy particles, and preferably rare earth-rich phase particles, is used.
  • the base magnetic material a material selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy, and a ferrite alloy.
  • a raw mold 4 is produced from the mixture 3, an external magnetic field being applied to the raw mold 4 during and/or after the production of the raw mold 4.
  • the external magnetic field is generated by at least two immediately adjacent magnet segments 9 .
  • a first magnetic orientation 11.1 of a first magnet segment 9.1 of the at least two magnet segments 9 differs from a second magnetic orientation 11.2 of a second magnet segment 9.2 of the at least two magnet segments 9, which is directly adjacent to the first magnet segment 9.1.
  • the first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 preferably enclose an angle between 0° and 180°, in particular greater than 0° and less than 180°.
  • the externally applied magnetic field is preferably applied for a predetermined magnetization period, the predetermined magnetization period preferably being from at least 0.1 seconds to at most 300 seconds, particularly preferably up to at most 180 seconds.
  • At least one magnet segment 9 of the at least two magnet segments 9 is preferably selected from a group consisting of a permanent magnet and an electromagnet, in particular a switchable electromagnet.
  • the at least two magnet segments 9 particularly preferably form a Halbach array.
  • Magnet segments 9 are preferably used as the at least two magnet segments 9, each of which has a magnetic flux density of at least 0.1 Tesla and at most 6 Tesla.
  • An alternating magnetic field with a predetermined alternating frequency preferably from at least 0.05 Hz to at most 10 Hz, is preferably used as the external magnetic field.
  • the raw mold 4 is made by a method selected from a group consisting of injection molding, additive manufacturing, and extrusion.
  • the binder 2 is at least partially, preferably completely, removed from the raw mold 4, whereby a binder-free raw mold 5 is obtained.
  • the unbound raw form 5 is sintered, the raw magnet 6 being obtained.
  • the raw form 5 from which the binder has been removed is preferably sintered in an atmosphere which 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 raw form 5 from which the binder has been removed is sintered in a vacuum.
  • the raw magnet 6 is magnetized in a magnetizing device, with a permanent magnet 8 being obtained.
  • the magnetization device generates a magnetization magnetic field with a magnetic flux density of at least 1 Tesla and at most 6 Tesla, preferably at least 2.5 Tesla and at most 3 Tesla.
  • the magnetizing magnetic field generated by the magnetizing device is analogous to the externally applied magnetic field.
  • the magnetic orientations 11 of the at least two magnet segments 9 and a shrinkage factor of the sintering are taken into account when generating the magnetization magnetic field.
  • the externally applied magnetic field and the magnetization magnetic field only differ by the shrinkage factor of the sintering.
  • Figure 2 a) and Figure 2 b) show a schematic representation of a first and a second embodiment for the production of the raw mold 4.
  • the raw mold 4 is produced from the mixture 3 in a tool 7 .
  • the external magnetic field is applied to the raw form 4 during and/or after the production of the raw form 4 in the tool 7 .
  • the external magnetic field is generated by a first magnet segment 9.1, with the first magnetic orientation 11.1, and a second magnet segment 9.2, directly adjacent to the first magnet segment 9.1, with the second magnetic orientation 11.2.
  • the two magnet segments 9 are arranged on the first side 13.1 of the raw form 4.
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating material 15 is arranged on the second side 13.2, opposite the first side 13.1, on the second side 13.2, opposite the first side 13.1, on the second side 13.2, opposite the first side 13.1, is a non-magnetic, in particular magnetically insulating material 15 is arranged.
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the first side 13.1 between the two magnet segments 9 and the raw mold 4.
  • Figures 2 a) and 2 b) differ with regard to the alignment of the second magnetic orientation 11.2.
  • the first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 enclose an angle which is greater than 0° and less than 90°.
  • the first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 enclose an angle which is greater than 90° and less than 180°.
  • the invention is not limited to the magnetic orientations 11 specifically illustrated.
  • Figure 2 c shows a schematic representation of a third embodiment of a method step for producing the raw mold 4.
  • the first magnet segment 9.1 with the first magnetic orientation 11.1 and the second magnet segment 9.2 with the second magnetic orientation 11.2 are applied to the first side 13.1 of the raw form 4.
  • a third magnet segment 9.3 is applied in alignment with the first magnet segment 9.1.
  • a fourth magnet segment 9.4 is applied in alignment with the second magnet segment 9.2 and directly adjacent to the third magnet segment 9.3.
  • the third magnet segment 9.3 has the first magnetic orientation 11.1.
  • the fourth magnet segment 9.4 has the second magnetic orientation 11.2.
  • the externally applied magnetic field thus runs linearly through the raw mold 4 .
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the first side 13.1 between the two magnet segments 9 and the raw mold 4.
  • a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the second side 13.2 between the two magnet segments 9 and the raw form 4.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for producing the permanent magnet 8 as a Halbach array.
  • the raw mold 4 is produced from the mixture 3 in the tool 7 .
  • the external magnetic field is applied to the raw form 4 during and/or after the production of the raw form 4 in the tool 7 .
  • the external magnetic field is generated by the first magnet segment 9.1 with the first magnetic orientation 11.1, the second magnet segment 9.2, immediately adjacent to the first magnet segment 9.1, with the second magnetic orientation 11.2, the third magnet segment 9.3, immediately adjacent to the second magnet segment 9.2, with a third magnetic orientation 11.3, the fourth magnet segment 9.4 immediately adjacent to the third magnet segment 9.3 with a fourth magnetic orientation 11.4, and a fifth magnet segment 9.5 immediately adjacent to the fourth magnet segment 9.4 with the first magnetic orientation 11.1.
  • the five magnet segments 9 are arranged on the first side 13.1 of the raw form 4.
  • the non-magnetic, in particular magnetically insulating material 15 is arranged on the second side 13.2, opposite the first side 13.1.
  • FIG. 3 b) shows the permanent magnet 8 which is obtained after the debinding and sintering of the raw form 4 from FIG. 3 a) and the magnetization of the raw magnet 6 which is obtained after the sintering of the raw form 4.
  • the permanent magnet 8 has five areas 17 each with a macroscopic particle alignment 19 .
  • a first area 17.1 has a first macroscopic particle orientation 19.1, which was generated by means of the first magnetic orientation 11.1 of the first magnet segment 9.1.
  • a second area 17.2 has a second macroscopic particle orientation 19.2, which was generated by means of the second magnetic orientation 11.2 of the second magnet segment 9.2.
  • a third area 17.3 has a third macroscopic particle orientation 19.3, which was produced by means of the third magnetic orientation 11.3 of the third magnet segment 9.3.
  • a fourth area 17.4 has a fourth macroscopic particle orientation 19.4, which was produced by means of the fourth magnetic orientation 11.4 of the fourth magnet segment 9.4.
  • a fifth area 17.5 has a fifth macroscopic particle orientation 19.5, which was generated by means of the first magnetic orientation 11.1 of the fifth magnet segment 9.5.
  • the permanent magnet 8 Due to the macroscopic particle alignments 19, the permanent magnet 8 generates a magnetic field 21, represented by a plurality of field lines 23, which is on the first page 13.1 has a high magnetic flux density and on the second side 13.2 has a low magnetic flux density.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a raw magnet (6) from a magnetic starting material (1), wherein - the magnetic starting material (1) is mixed with a binder (2), wherein - a mixture (3) of the magnetic starting material (1) and the binder (2) is obtained, wherein - a preform (4) is produced from the mixture (3), wherein - an external magnetic field is applied to the preform (4) during and/or after the production of the preform (4), wherein - the externally applied magnetic field is generated by at least two directly neighbouring magnet segments (9), wherein - a first magnetic orientation (11.1) of a first magnet segment (9.1) of the at least two magnet segments (9) differs from a second magnetic orientation (11.2) of a second magnet segment (9.2), directly neighbouring the first magnet segment (9.1), of the at least two magnet segments (9), wherein - the binder (2) is at least partially removed from the preform (4), whereby a debindered preform (5) is obtained, wherein – the debindered preform (5) is sintered, with the raw magnet (6) being obtained.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten aus einem magnetischen Ausgangsmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten aus einem magnetischen Ausgangsmaterial . The invention relates to a method for producing a raw magnet from a magnetic starting material.
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-Ei sen-Bor-Magnete weisen ein Energieprodukt von bis zu 400 kJ/m3 auf. Es sind unterschiedliche Verfahren zur Beeinflussung der Haltekraft von Permanentmagneten bekannt. Eine Möglichkeit ist die Erhöhung der magnetischen Remanenz von Permanentmagneten, insbesondere von anisotropen Permanentmagneten. Nachteilig daran ist, dass die chemische Zusammensetzung der Permanentmagnete und die Verfahren zur Ausrichtung der magnetischen Partikel nur noch sehr geringfügig optimierbar sind. Eine weitere Möglichkeit ist die spezielle Anordnung von Permanentmagneten zu Baugruppen, insbesondere zu einem Halb ach- Array. Nachteilig daran ist, dass zur Herstellung dieser Baugruppen aufmagnetisierte Permanentmagnete, insbesondere aufmagnetisierte anisotrope Permanentmagnete, verklebt werden. Nachteilig ist außerdem, dass die Herstellung der Baugruppe, aufgrund der abstoßenden und/oder anziehenden Wirkung der einzelnen Permanentmagnete, sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Permanent magnets from the rare earth group are used in a variety of technical applications and are characterized by a particularly high energy product. In particular, neodymium-iron-boron magnets have an energy product of up to 400 kJ/m 3 . Various methods are known for influencing the holding force of permanent magnets. One possibility is to increase the magnetic remanence of permanent magnets, especially anisotropic permanent magnets. The disadvantage of this is that the chemical composition of the permanent magnets and the process for aligning the magnetic particles can only be optimized to a very small extent. A further possibility is the special arrangement of permanent magnets into assemblies, in particular into a Halbach array. The disadvantage of this is that magnetized permanent magnets, in particular magnetized anisotropic permanent magnets, are bonded to produce these assemblies. Another disadvantage is that the production of the assembly is very complicated and expensive due to the repulsive and/or attractive effect of the individual permanent magnets.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten insbesondere für die Herstellung eines Permanentmagneten aus einem magnetischen Ausgangsmaterial zu schaffen, wobei die genannten Nachteile, insbesondere mit Blick auf den herzustellenden Permanentmagneten, zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind. The invention is therefore based on the object of creating a method for producing a raw magnet, in particular for producing a permanent magnet from a magnetic starting material, wherein the disadvantages mentioned, in particular with regard to the permanent magnet to be produced, are at least partially eliminated, preferably avoided.
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 aus einem magnetischen Ausgangsmaterial geschaffen wird, wobei das magnetische Ausgangsmaterial mit einem Binder vermischt und ein Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial und dem Binder erhalten wird. Aus dem Gemisch wird eine Rohform hergestellt, wobei an die Rohform während der Herstellung der Rohform ein externes Magnetfeld angelegt wird. Alternativ oder zusätzlich wird an die Rohform nach der Herstellung der Rohform ein externes Magnetfeld angelegt. Dabei wird das externe Magnetfeld von mindestens zwei unmittelbar benachbarten Magnetsegmenten erzeugt. Eine erste magnetische Orientierung eines ersten Magnetsegments der mindestens zwei Magnetsegmente unterscheidet sich von einer zweiten magnetischen Orientierung eines zweiten, dem ersten Magnetsegment unmittelbar benachbarten Magnetsegments der mindestens zwei Magnetsegmente. Anschließend wird der Binder zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus der Rohform entfernt, wodurch eine entbinderte Rohform erhalten wird. Die entbinderte Rohform wird gesintert, wobei der Rohmagnet erhalten wird. The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description. The object is achieved in particular by creating a method for producing a raw magnet from a magnetic starting material, the magnetic starting material being mixed with a binder and a mixture of the magnetic starting material and the binder being obtained. A raw mold is produced from the mixture, and an external magnetic field is applied to the raw mold during the production of the raw mold. Alternatively or additionally, an external magnetic field is applied to the raw form after the production of the raw form. The external magnetic field is generated by at least two immediately adjacent magnet segments. A first magnetic orientation of a first magnet segment of the at least two magnet segments differs from a second magnetic orientation of a second magnet segment of the at least two magnet segments that is directly adjacent to the first magnet segment. The binder is then at least partially, preferably completely, removed from the raw mold, resulting in a raw mold from which the binder has been removed. The debinded raw form is sintered to obtain the raw magnet.
Vorteilhafterweise eignet sich das Verfahren, um Rohmagnete herzustellen, die nach einer Aufmagnetisierung eine komplexe Magnetisierung aufweisen können. Der hergestellte Rohmagnet, insbesondere der nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltene Permanentmagnet, weist vorzugsweise eine Magnetisierung auf, welche an eine spezielle Anforderung angepasst sein kann. Insbesondere eignet sich das Verfahrens, um einen Rohmagnet, insbesondere einen nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltenen Permanentmagnet, herzustellen, welcher auf einer Seite ein verstärktes Magnetfeld aufweist. The method is advantageously suitable for producing raw magnets, which can have a complex magnetization after magnetization. The raw magnet produced, in particular the permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet, preferably has a magnetization that can be adapted to a specific requirement. In particular, the method is suitable for producing a raw magnet, in particular a permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet, which has an intensified magnetic field on one side.
Vorteilhafterweise werden Dipole des magnetischen Ausgangsmaterials mittels des extern anliegenden Magnetfelds, insbesondere entlang der magnetischen Feldlinien des extern anliegenden Magnetfelds, in der Rohform ausgerichtet, insbesondere in einer parallelen Orientierung zueinander ausgerichtet. Advantageously, dipoles of the magnetic starting material are aligned in the raw form, in particular in a parallel orientation to one another, by means of the externally applied magnetic field, in particular along the magnetic field lines of the externally applied magnetic field.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter der magnetischen Orientierung eines Magnetsegments und/oder eines Magnets, eine Richtung verstanden, welche sich als Mittelwert über die Richtungen aller magnetischen Dipole des Magnetsegments und/oder des Magnets ergibt. In the context of the present technical teaching, the magnetic orientation of a magnet segment and/or a magnet is understood to mean a direction which results as the mean value over the directions of all magnetic dipoles of the magnet segment and/or the magnet.
In einer Ausgestaltung wird die Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Vorteilhafterweise richten sich die Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials, aus welchem die Rohform hergestellt wird, entsprechend dem extern anliegenden Magnetfeld aus, während die Rohform hergestellt wird. Bevorzugt ist das magnetische Ausgangsmaterial hartmagnetisch. Insbesondere wird an die Rohform nach der Herstellung der Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. In one embodiment, the raw form is produced in the externally applied magnetic field. Advantageously, the particles of the magnetic starting material from which the raw form is made, align themselves according to the externally applied magnetic field, while the raw form is produced. The magnetic starting material is preferably magnetically hard. In particular, the external magnetic field is not applied to the rough mold after the rough mold is manufactured.
In einer anderen Ausgestaltung wird an die Rohform nach der Herstellung der Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Besonders bevorzugt wird die Rohform auf eine Erweichungstemperatur erhitzt, während das externe Magnetfeld angelegt wird. Insbesondere wird an die Rohform während der Herstellung der Rohform das externe Magnetfeld nicht angelegt. In another embodiment, the external magnetic field is applied to the raw mold after the raw mold has been produced. More preferably, the green form is heated to a softening temperature while the external magnetic field is being applied. In particular, the external magnetic field is not applied to the rough shape during the manufacture of the rough shape.
In einer anderen Ausgestaltung wird an die Rohform während der Herstellung der Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Zusätzlich wird insbesondere an die Rohform nach der Herstellung der Rohform das externe Magnetfeld angelegt. Besonders bevorzugt wird die Rohform auf eine Erweichungstemperatur erhitzt, während das externe Magnetfeld angelegt wird. In another embodiment, the external magnetic field is applied to the raw form during the production of the raw form. In addition, the external magnetic field is applied in particular to the raw form after the production of the raw form. More preferably, the green form is heated to a softening temperature while the external magnetic field is being applied.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegen die mindestens zwei Magnetsegmente unmittelbar aneinander an, sodass die mindestens zwei Magnetsegmente paarweise keinen Abstand zueinander aufweisen. In a preferred embodiment of the method, the at least two magnet segments are in direct contact with one another, so that the pairs of at least two magnet segments are not at a distance from one another.
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 Seltene-Erden-Element, vorzugsweise in Pulverform, auflegiert. 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. Alternatively or additionally, the method is suitable for recycled magnetic material and/or for contaminated recycled magnetic material. In addition, material obtained by recycling is preferably alloyed with at least one rare earth element, preferably in powder form, to improve its properties.
Das magnetische Ausgangsmaterial liegt 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 magnetischen Ausgangsmaterials mittels eines wasserstoffinduzierten Verfalls. The magnetic starting material is preferably in a pure form or in a hydrogenated form. US patent application US 2013/0263699 A1 and German patent DE 198 43 883 CI describe a process called hydrogen decrepitation (HD) for producing a hydrogenated form of the magnetic starting material by means of hydrogen-induced decay.
Vorzugsweise wird ein magnetisches Vormaterial mechanisch, insbesondere durch Mahlen, auf eine Partikelgröße von mindestens 1 pm bis höchstens 200 pm zerkleinert, um das magnetische Ausgangsmaterial als pulverförmiges magnetisches Ausgangsmaterial zu gewinnen. Vorzugsweise weist der Binder eine organische Binderkomponente auf. Besonders bevorzugt weist der Binder mindestens ein organisches Polymer als Binderkomponente auf. Besonders bevorzugt besteht der Binder aus mindestens einem organischen Polymer. A magnetic starting material is preferably comminuted mechanically, in particular by grinding, to a particle size of at least 1 μm and at most 200 μm in order to obtain the magnetic starting material as a powdered magnetic starting material. The binder preferably has an organic binder component. The binder particularly preferably has at least one organic polymer as a binder component. The binder particularly preferably consists of at least one organic polymer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Entfernung des Binders aus der Rohform die Rohform mittels eines Lösungsmittels vorentbindert. Vorzugsweise ist das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Kohlenwasserstoff, insbesondere Cyclohexan, n-Heptan oder n-Hexan, einem Kohlenwasserstoffgemisch, insbesondere Testbenzin, Aceton, und einem Alkohol, insbesondere Iso-Propanol oder Ethanol. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform - vorzugsweise nach dem Vorentbindem - einer thermischen Entbinderung unterzogen, um den Binder aus der Rohform zu entfernen. In a preferred embodiment of the method, in order to remove the binder from the raw mold, the raw mold is pre-debinded by means of a solvent. The solvent is preferably an organic solvent selected from a group consisting of a hydrocarbon, in particular cyclohexane, n-heptane or n-hexane, a hydrocarbon mixture, in particular white spirit, acetone, and an alcohol, in particular isopropanol or ethanol. Alternatively or additionally, the raw form is subjected to thermal debinding, preferably after the preliminary debinding, in order to remove the binder from the raw form.
Vorzugsweise weist das Gemisch eine Glasübergangstemperatur TG von mindestens 35 °C bis höchstens 250 °C auf. The mixture preferably has a glass transition temperature TG of at least 35°C and at most 250°C.
Bevorzugt eignet sich das Verfahren dazu einen Rohmagnet in einer Form, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Quader, einem Kreisbogen, und einem Rohr, herzustellen, wobei der Rohmagnet, insbesondere der nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltene Permanentmagnet, eine, auf die Anwendung abgestimmte, Magnetisierung aufweist. The method is preferably suitable for producing a raw magnet in a shape selected from a group consisting of a cuboid, an arc of a circle and a tube, with the raw magnet, in particular the permanent magnet obtained after the magnetization of the raw magnet, being tailored to the application tuned, having magnetization.
Vorzugsweise wird der Rohmagnet aufmagnetisiert, wobei ein Permanentmagnet erhalten wird. Das Verfahren ist dann insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten. The raw magnet is preferably magnetized, a permanent magnet being obtained. The method is then in particular a method for producing a permanent magnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet wird, welches Partikel einer RxTyB -Legierung aufweist. Vorzugsweise wird als das magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches aus Partikeln einer RxTyB-Legierung besteht. Insbesondere wird bevorzugt als das magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxFeyB -Legierung aufweist oder aus Partikeln einer NdxFeyB -Legierung besteht. According to a further development of the invention, it is provided that a material which has particles of an R x T y B alloy is used as the magnetic starting material. It is preferable to use a material composed of R x T y B alloy particles as the starting magnetic material. In particular, a material comprising Nd x Fe y B alloy particles or composed of Nd x Fe y B alloy particles is preferably used as the magnetic raw material.
Vorzugsweise wird als das magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer RxTyB-Legierung und Partikel einer Seltene-Erden-reichen Phase aufweist. Insbesondere besteht das magnetische Ausgangsmaterial bevorzugt aus einem Gemisch aus Partikeln einer RxTyB -Legierung und Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase. Bevorzugt wird als das magnetische Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxFeyB -Legierung und Partikel einer Neodym-reichen Phase aufweist oder aus solchen Partikeln besteht. Insbesondere weist das magnetische Ausgangsmaterial bevorzugt ein Gemisch aus Partikeln einer NdxFeyB-Legierung und Partikeln einer Neodym-reichen Phase auf oder besteht aus einem solchen Gemisch. Preferably, as the starting magnetic material, a material comprising R x T y B alloy particles and rare earth-rich phase particles is used. In particular, the 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. Preferred For example, a material comprising or consisting of Nd x Fe y B alloy particles and neodymium-rich phase particles is used as the magnetic source material. In particular, the magnetic starting material preferably has a mixture of particles of an Nd x Fe y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such a mixture.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre steht R für ein Seltene-Erden-Element, 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 Seltene-Erden-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. In the context of the present technical teaching, R is a rare earth element, T is at least one element selected from a group consisting of iron and cobalt, and B is the element boron. In particular, the elements iron and cobalt partially or partially substitute each other completely such that either only iron or only cobalt or any iron-cobalt mixture is present. Preferably the rare earth element is neodymium. In a preferred embodiment, 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.
Vorzugsweise weist das magnetische Ausgangsmaterial Partikel einer NdiFeuB-Legierung auf oder besteht aus Partikeln einer NdiFeuB-Legierung The magnetic starting material preferably has particles of an NdiFeuB alloy or consists of particles of an NdiFeuB alloy
Vorzugsweise weist die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, mindestens ein Seltene-Erden-Element, insbesondere Neodym, oder eine chemische Verbindung dieses Seltene-Erden-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 Seltene-Erden-Element, insbesondere Neodym, in einer hydrierten Form vor. Vorzugsweise weist die Neodym-reiche Phase NdH2 und/oder NdH2,7 auf oder besteht aus NdH2 und/oder NdH2,7. Alternativ ist es in bevorzugter Ausgestaltung möglich, dass die Seltene- Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, aus mindestens einem Seltene-Erden- Element, insbesondere aus Neodym, oder aus einer chemischen Verbindung dieses Seltene-Erden- Elements, insbesondere von Neodym, besteht. 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. In addition, 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. Alternatively or additionally, the at least one rare earth element, in particular neodymium, is in a hydrogenated form. The neodymium-rich phase preferably has NdH 2 and/or NdH 2.7 or consists of NdH 2 and/or NdH 2.7 . Alternatively, it is possible in a preferred embodiment that the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase, consists of at least one rare earth element, in particular neodymium, or a chemical compound of this rare earth element, in particular of neodymium.
Alternativ wird vorzugsweise das mindestens eine Seltene-Erden-Element, insbesondere Neodym, in einer hydrierten Form, insbesondere NdH2 und/oder NdH2,7, 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 Komgrenzen des Gefüges angereichert. Insbesondere ist die Seltene-Erden-reiche Phase inhomogen in dem Gefüge verteilt ausgebildet. Alternatively, the at least one rare earth element, in particular neodymium, is preferably additionally added to the magnetic starting material in a hydrogenated form, in particular NdH 2 and/or NdH 2.7 . 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. In particular, the rare earth-rich phase is enriched at the grain boundaries of the structure. In particular, the rare earth-rich phase is distributed inhomogeneously in the structure.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das 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. According to a development of the invention, it is provided that a material is used as the magnetic starting material which contains at least one compound selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy and a ferrite alloy.
Vorzugsweise wird als das 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. It is preferable to use as the base magnetic material a material 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.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als das magnetische Ausgangsmaterial eine Samarium-Cobalt-Legierung, die SmCo aufweist, vorzugsweise aus SmCo5 besteht, verwendet. In a preferred embodiment of the method, a samarium-cobalt alloy comprising SmCo, preferably consisting of SmCo 5 , is used as the magnetic starting material.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als das magnetische Ausgangsmaterial eine Samarium-Cobalt-Legierung, die Sr Con, Eisen, Kupfer und Zirkon aufweist, vorzugsweise aus SrmCon, Eisen, Kupfer und Zirkon besteht, verwendet. In a further preferred embodiment of the method, a samarium-cobalt alloy containing SrCon, iron, copper and zirconium, preferably consisting of SrmCon, iron, copper and zirconium, is used as the magnetic starting material.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als magnetische Ausgangsmaterial ein Werkstoff verwendet, der ein Eisenoxid, insbesondere FeiCh, und mindestens ein Metalloxid, insbesondere Nickeloxid, Zinkoxid, Manganoxid, Cobaltoxid, Kupferoxid, Magnesiumoxid, Cadmiumoxid, Bariumoxid, oder Strontiumoxid, aufweist. Bevorzugt besteht der Werkstoff aus einem Eisenoxid, insbesondere FeiCh, 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. In a further preferred embodiment of the method, a material is used as the magnetic starting material which has an iron oxide, in particular FeICh, 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 FeiCh, 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.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Magnetsegment der mindestens zwei Magnetsegmente ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten, insbesondere einem schaltbaren El ektrom agneten . According to a development of the invention, it is provided that at least one magnet segment of the at least two magnet segments is selected from a group consisting of one Permanent magnets and an electromagnet, in particular a switchable elec trom magnets.
Insbesondere ist ein Magnetsegment, insbesondere nur ein Magnetsegment, der mindestens zwei Magnetsegmente ein Permanentmagnet. Alternativ oder zusätzlich ist insbesondere ein Magnetsegment, insbesondere nur ein Magnetsegment, der mindestens zwei Magnetsegmente ein Elektromagnet. In particular, one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is a permanent magnet. Alternatively or additionally, in particular one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is an electromagnet.
Insbesondere sind eine Mehrzahl an Magnetsegmenten der mindestens zwei Magnetsegmenten Permanentmagnete. Alternativ oder zusätzlich sind insbesondere eine Mehrzahl an Magnetsegmenten der mindestens zwei Magnetsegmenten Elektromagnete. Insbesondere ist ein Magnetsegment, insbesondere nur ein Magnetsegment, der mindestens zwei Magnetsegmente ein Permanentmagnet. Zusätzlich sind insbesondere eine Mehrzahl an Magnetsegmenten der mindestens zwei Magnetsegmenten Elektromagnete. In particular, a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are permanent magnets. Alternatively or additionally, in particular a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are electromagnets. In particular, one magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is a permanent magnet. In addition, in particular a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are electromagnets.
Insbesondere ist ein Magnetsegment, insbesondere nur ein Magnetsegment, der mindestens zwei Magnetsegmente ein Elektromagnet. Zusätzlich sind insbesondere eine Mehrzahl an Magnetsegmenten der mindestens zwei Magnetsegmenten Permanentmagnete. In particular, a magnet segment, in particular only one magnet segment, of the at least two magnet segments is an electromagnet. In addition, in particular a plurality of magnet segments of the at least two magnet segments are permanent magnets.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste magnetische Orientierung und die zweite magnetische Orientierung miteinander einen Winkel einschließen, welcher zwischen 0° und 180° beträgt. Insbesondere ist der Winkel größer als 0° und kleiner als 180°. Bevorzugt beträgt der Winkel mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30°, vorzugsweise mindestens 40°, vorzugsweise mindestens 50°, vorzugsweise mindestens 60°, vorzugsweise mindestens 70°, vorzugsweise mindestens 80°, vorzugsweise mindestens 85°, vorzugsweise mindestens 88°. Bevorzugt beträgt der Winkel höchstens 170°, vorzugsweise höchstens 160°, vorzugsweise höchstens 150°, vorzugsweise höchstens 140°, vorzugsweise höchstens 130°, vorzugsweise höchstens 120°, vorzugsweise höchstens 110°, vorzugsweise höchstens 100°, vorzugsweise höchstens 95°, vorzugsweise höchstens 92°. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der ersten magnetischen Orientierung und der zweiten magnetischen Orientierung 90°. According to a development of the invention, it is provided that the first magnetic orientation and the second magnetic orientation enclose an angle with one another which is between 0° and 180°. In particular, the angle is greater than 0° and less than 180°. The angle is preferably at least 10°, preferably at least 20°, preferably at least 30°, preferably at least 40°, preferably at least 50°, preferably at least 60°, preferably at least 70°, preferably at least 80°, preferably at least 85°, preferably at least 88°. The angle is preferably at most 170°, preferably at most 160°, preferably at most 150°, preferably at most 140°, preferably at most 130°, preferably at most 120°, preferably at most 110°, preferably at most 100°, preferably at most 95°, preferably at most 92°. The angle between the first magnetic orientation and the second magnetic orientation is particularly preferably 90°.
Vorteilhafterweise bewirkt der Winkel zwischen der ersten magnetischen Orientierung und der zweiten magnetischen Orientierung, dass ein Rohmagnet, insbesondere ein nach der Aufmagnetisierung des Rohmagneten erhaltene Permanentmagnet, hergestellt wird, welcher auf einer ersten Seite ein starkes Magnetfeld, insbesondere eine hohe magnetische Flussdichte, aufweist und auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite ein schwaches Magnetfeld, insbesondere eine geringe magnetische Flussdichte, aufweist. Die Differenz der magnetischen Flussdichten zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite ist bei einem Winkel von 90° am größten. Advantageously, the angle between the first magnetic orientation and the second magnetic orientation causes a raw magnet, in particular one after the Magnetization of the raw magnet obtained permanent magnet is produced, which has a strong magnetic field, in particular a high magnetic flux density, on a first side and a weak magnetic field, in particular a low magnetic flux density, on a second side opposite the first side. The difference in magnetic flux densities between the first side and the second side is greatest at an angle of 90°.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das externe Magnetfeld mittels eines Halb ach- Arrays erzeugt wird, wobei die mindestens zwei Magnetsegmente das Halbach- Array bilden. Vorteilhafterweise schließen die erste magnetische Orientierung des ersten Magnetsegments des Halb ach- Arrays und die zweite magnetische Orientierung des zweiten, dem ersten Magnetsegment unmittelbar benachbarten Magnetsegments des Halb ach- Arrays einen Winkel von 90° ein. According to a development of the invention, it is provided that the external magnetic field is generated by means of a Halbach array, with the at least two magnet segments forming the Halbach array. Advantageously, the first magnetic orientation of the first magnet segment of the Halbach array and the second magnetic orientation of the second magnet segment of the Halbach array, which is directly adjacent to the first magnet segment, enclose an angle of 90°.
Alternativ oder zusätzlich ist der Rohmagnet, welcher beim Sintern der Rohform erhalten wird, bevorzugt wiederum ein Halb ach- Array. Alternatively or additionally, the raw magnet, which is obtained when the raw form is sintered, is again preferably a Halbach array.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als die mindestens zwei Magnetsegmente Magnetsegmente verwendet werden, welche jeweils eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,1 Tesla bis höchstens 6 Tesla aufweisen. According to a development of the invention, it is provided that the at least two magnet segments are magnet segments which each have a magnetic flux density of at least 0.1 Tesla and at most 6 Tesla.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das externe Magnetfeld für eine vorbestimmte Magnetisierungsdauer erzeugt wird, wobei die vorbestimmte Magnetisierungsdauer bevorzugt von mindestens 0,1 Sekunden bis höchstens 300 Sekunden beträgt. Besonders bevorzugt beträgt die vorbestimmte Magnetisierungsdauer höchsten 180 Sekunden. According to a development of the invention, it is provided that the external magnetic field is generated for a predetermined magnetization period, the predetermined magnetization period preferably being from at least 0.1 seconds to a maximum of 300 seconds. The predetermined duration of magnetization is particularly preferably no more than 180 seconds.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als das externe Magnetfeld ein Wechselmagnetfeld mit einer vorbestimmten Wechselfrequenz, vorzugsweise von mindestens 0,05 Hz bis höchstens 10 Hz, verwendet wird. Vorteilhafterweise werden die Partikel, insbesondere die Dipole der Partikel, mittels des Wechselmagnetfelds in Schwingung versetzt, wodurch sich die Dipole besser entlang der magnetischen Feldlinien des externen Magnetfelds ausrichten. Die Dipole verbleiben nach Ende der Magnetisierung mittels des externen Magnetfelds in deren letzter Ausrichtung. Insbesondere ist im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ein Wechselmagnetfeld ein Magnetfeld, das - insbesondere aufgrund seines zeitlichen Verlaufs - geeignet ist, um Partikel, insbesondere die Dipole der Partikel, in Schwingung zu versetzen, insbesondere derart, dass sich diese besser entlang der magnetischen Feldlinien des externen Magnetfelds ausrichten können. Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist ein Wechselmagnetfeld insbesondere ein magnetisches Feld, welches durch Wechsel Spannung oder Wechselstrom erzeugt wird. Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist außerdem eine Wechsel Spannung insbesondere eine elektrische Spannung, deren Polarität in regelmäßiger Wiederholung wechselt, wobei insbesondere ein zeitlicher Mittelwert der elektrischen Spannung null ist. Vorzugsweise weist die Wechselspannung einen zyklischen und/oder periodischen Verlauf auf, besonders bevorzugt weist die Wechsel Spannung zeitlich eine Kurvenform, insbesondere einen sinusförmigen Verlauf, auf. Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist ein Wechselstrom insbesondere ein elektrischer Strom, der seine Richtung, insbesondere seine Polung, in regelmäßiger Wiederholung ändert. Vorzugsweise ergänzen sich bei dem Wechselstrom positive und negative Augenblickswerte derart, dass der elektrische Strom im zeitlichen Mittel null ist. According to a development of the invention, it is provided that an alternating magnetic field with a predetermined alternating frequency, preferably from at least 0.05 Hz to a maximum of 10 Hz, is used as the external magnetic field. Advantageously, the particles, in particular the dipoles of the particles, are made to oscillate by means of the alternating magnetic field, as a result of which the dipoles are better aligned along the magnetic field lines of the external magnetic field. After the end of the magnetization by means of the external magnetic field, the dipoles remain in their last orientation. In particular, in the context of the present technical teaching, an alternating magnetic field is a magnetic field which - in particular due to its temporal progression - is suitable for causing particles, in particular the dipoles of the particles, to oscillate, in particular in such a way that they can be better aligned along the magnetic field lines of the external magnetic field can align. In the context of the present technical teaching, an alternating magnetic field is, in particular, a magnetic field that is generated by alternating voltage or alternating current. In the context of the present technical teaching, an alternating voltage is also, in particular, an electrical voltage whose polarity changes regularly, with a mean value over time of the electrical voltage being zero in particular. The AC voltage preferably has a cyclic and/or periodic profile, the AC voltage particularly preferably having a waveform over time, in particular a sinusoidal profile. In the context of the present technical teaching, an alternating current is in particular an electric current that changes its direction, in particular its polarity, with regular repetition. In the case of the alternating current, positive and negative instantaneous values preferably complement one another in such a way that the electric current is zero when averaged over time.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als die mindestens zwei Magnetsegmente jeweils mindestens zwei Magnetsegmente an zwei gegenüberliegenden Seiten der Rohform, insbesondere an der ersten Seite und der zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite angelegt werden. Vorzugsweise sind die mindestens zweiAccording to a development of the invention it is provided that as the at least two magnet segments, at least two magnet segments are placed on two opposite sides of the raw form, in particular on the first side and the second side opposite the first side. Preferably there are at least two
Magnetsegmente auf der ersten Seite zu den mindestens zwei Magnetsegmenten auf der zweiten Seite identisch ausgebildet. Vorzugsweise verläuft das externe Magnetfeld vollständig linear durch die Rohform. Magnet segments on the first side are identical to the at least two magnet segments on the second side. Preferably, the external magnetic field is completely linear through the raw form.
Insbesondere ist vorzugsweise auf der ersten Seite zwischen den mindestens zweiIn particular, preferably on the first side between the at least two
Magnetsegmenten und der Rohform ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise auf der zweiten Seite zwischen den mindestens zwei Magnetsegmenten und der Rohform ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material angeordnet. Magnet segments and the raw form of a non-magnetic, in particular magnetically insulating material arranged. Alternatively or additionally, a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material is preferably arranged on the second side between the at least two magnet segments and the raw form.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens zweiAccording to a further development of the invention it is provided that the at least two
Magnetsegmente an der ersten Seite der Rohform angelegt werden, wobei an der zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Rohform ein nichtmagnetisches Material, insbesondere ein magnetisch isolierendes Material, angeordnet wird. Insbesondere ist vorzugsweise auf der ersten Seite zwischen den mindestens zwei Magnetsegmenten und der Rohform ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material angeordnet. Magnet segments are applied to the first side of the raw form, with a non-magnetic material, in particular a magnetically insulating material, being arranged on the second side of the raw form opposite the first side. In particular, a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material is preferably arranged on the first side between the at least two magnet segments and the raw form.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, insbesondere Metallpulver- Spritzgießen, additivem Fertigen, und Extrudieren, hergestellt wird. According to a development of the invention, it is provided that the raw form is produced by means of a method selected from a group consisting of injection molding, in particular metal powder injection molding, additive manufacturing and extrusion.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Spritzgießens weist eine Spritzgießform eine Formtemperatur auf, die unterhalb der Glasübergangstemperatur TG des Gemischs liegt. Weiterhin wird das externe Magnetfeld an die Spritzgießform angelegt, während das Gemisch, vorzugweise in einer schmelzflüssigen Darreichungsform, in die Spritzgießform gefüllt wird. Somit wird die Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Vorzugsweise dauert das Spritzgießen von mindestens 5 Sekunden bis höchstens 300 Sekunden. In a preferred embodiment of injection molding, an injection mold has a mold temperature that is below the glass transition temperature TG of the mixture. Furthermore, the external magnetic field is applied to the injection mold while the mixture, preferably in a molten dosage form, is being filled into the injection mold. The raw form is thus produced in the externally applied magnetic field. Injection molding preferably lasts from at least 5 seconds to at most 300 seconds.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Spritzgießens weist die Spritzgießform eine Formtemperatur auf, die oberhalb der Glasübergangstemperatur TG des Gemischs liegt. Weiterhin wird, während das Gemisch, vorzugweise in einer schmelzflüssigen Form, in die Spritzgießform gefüllt und verdichtet wird, das externe Magnetfeld an die Spritzgießform angelegt. Somit wird die Rohform in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Vorzugsweise dauert ein Befüllen der Spritzgießform und ein Verdichten des Gemischs von mindestens 5 Sekunden bis höchstens 300 Sekunden. Anschließend wird die Spritzgießform auf eine Formtemperatur gekühlt, die unterhalb der Glasübergangstemperatur TG des Gemischs liegt. Das Abkühlen der Spritzgießform dauert von mindestens 1 Sekunde bis höchstens 300 Sekunden. Vorteilhafterweise sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Spitzgießens kürzere Spritzgießzyklen möglich. Zusätzlich kann die Rohform einfach aus der Spritzgießform entformt werden. In a further preferred embodiment of injection molding, the injection mold has a mold temperature that is above the glass transition temperature TG of the mixture. Furthermore, while the mixture, preferably in a molten form, is being filled into the injection mold and compacted, the external magnetic field is applied to the injection mold. The raw form is thus produced in the externally applied magnetic field. Filling the injection mold and compressing the mixture preferably takes from at least 5 seconds to at most 300 seconds. The injection mold is then cooled to a mold temperature that is below the glass transition temperature TG of the mixture. Cooling of the injection mold takes from a minimum of 1 second to a maximum of 300 seconds. Advantageously, shorter injection molding cycles are possible with this preferred embodiment of injection molding. In addition, the raw form can be easily removed from the injection mold.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Extrudierens weist eine Extrusions-Matrize mindestens zwei unmittelbar benachbarten Abschnitte auf. Vorzugsweise ist die Extrusions- Matrize in einer Extrusions-Richtung in die mindestens zwei unmittelbar benachbarten Abschnitte aufgeteilt. Der in der Extrusions-Richtung erste Abschnitt weist eine Matrizen-Temperatur auf, die oberhalb der Glasübergangstemperatur TG des Gemischs liegt. Weiterhin wird an dem ersten Abschnitt der Extrusions-Matrize das externe Magnetfeld angelegt. Somit wird die Rohform in dem ersten Abschnitt in dem extern anliegenden Magnetfeld hergestellt. Der in der Extrusions- Richtung zweite Abschnitt weist eine Matrizen-Temperatur auf, die unterhalb der Glasübergangstemperatur TG des Gemischs liegt. Weiterhin wird vorzugsweise an dem zweiten Abschnitt der Extrusions-Matrize das externe Magnetfeld nicht angelegt. Somit wird die Rohform in dem zweiten Abschnitt abgekühlt und mittels des zweiten Abschnitts der Extrusions-Matrize in Form gehalten. In a preferred embodiment of the extrusion, an extrusion die has at least two immediately adjacent sections. The extrusion die is preferably divided into the at least two immediately adjacent sections in one extrusion direction. The first section in the direction of extrusion has a die temperature that is above the glass transition temperature TG of the mixture. Furthermore, the external magnetic field is applied to the first section of the extrusion die. The raw form is thus produced in the first section in the externally applied magnetic field. The second section in the extrusion direction has a die temperature below that Glass transition temperature TG of the mixture is. Furthermore, the external magnetic field is preferably not applied to the second section of the extrusion die. Thus, the raw form is cooled in the second section and held in shape by means of the second section of the extrusion die.
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. According to a development of the invention, it is provided that 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. Alternatively, the third blank is preferably sintered in a vacuum.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rohmagnet nach dem Sintern in einer Magnetisierungsvorrichtung mittels eines Aufmagnetisierungs-Magnetfelds mit einer magnetischen Feldstärke von mindestens 1 Tesla bis höchstens 6 Tesla, vorzugsweise von mindestens 2,5 Tesla bis höchstens 3 Tesla, aufmagnetisiert wird, wobei ein Permanentmagnet erhalten wird. Vorzugsweise wird das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld in der Magnetisierungsvorrichtung als Puls, insbesondere als kurzzeitiger Puls, an den Rohmagneten angelegt. Das Verfahren ist insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten. According to a development of the invention, it is provided that the raw magnet is magnetized after sintering in a magnetizing device by means of a magnetizing magnetic field with a magnetic field strength of at least 1 Tesla to a maximum of 6 Tesla, preferably from at least 2.5 Tesla to a maximum of 3 Tesla, whereby a permanent magnet is obtained. The magnetization magnetic field in the magnetization device is preferably applied to the raw magnet as a pulse, in particular as a brief pulse. The method is in particular a method for producing a permanent magnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aufmagnetisierungs- Magnetfeld, welches mittels der Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird, analog zu dem an die Rohform extern angelegten Magnetfeld ist. According to a development of the invention, it is provided that the magnetization magnetic field, which is generated by means of the magnetization device, is analogous to the magnetic field applied externally to the raw mold.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird darunter, dass das Aufmagnetisierungs- Magnetfeld analog zu dem extern angelegten Magnetfeld ist, verstanden, dass sich die beiden Magnetfelder lediglich um einen beim Sintern auftretenden Schrumpfungsfaktor, insbesondere von mindestens 10 % bis höchstens 25 %, unterscheiden; insbesondere ist das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld um den Schrumpfungsfaktor kleiner als das extern angelegte Magnetfeld. Hierzu unterscheiden sich insbesondere auch die Magnetsegmente mit konstanter magnetischer Orientierung um den Schrumpfungsfaktor, insbesondere sind die mindestens zwei Magnetsegmente des Aufmagnetisierungs-Magnetfelds um den Schrumpfungsfaktor kleiner als die mindestens zwei Magnetsegmente des extern angelegten Magnetfeldes. Zur Erfindung gehört auch ein Rohmagnet, insbesondere ein Permanentmagnet, der mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder mittels eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist. In the context of the present technical teaching, the fact that the magnetization magnetic field is analogous to the externally applied magnetic field means that the two magnetic fields differ only by a shrinkage factor that occurs during sintering, in particular from at least 10% to at most 25%; in particular, the magnetization magnetic field is smaller by the shrinkage factor than the externally applied magnetic field. For this purpose, the magnet segments with constant magnetic orientation also differ by the shrinkage factor, in particular the at least two magnet segments of the magnetization magnetic field are smaller by the shrinkage factor than the at least two magnet segments of the externally applied magnetic field. The invention also includes a raw magnet, in particular a permanent magnet, which is produced by means of a method according to the invention or by means of a method according to one or more of the embodiments described above.
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. 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.
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. 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.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. show:
Fig. 1 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohmagneten, 1 shows a flowchart of a first exemplary embodiment of a method for producing a raw magnet,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von drei unterschiedlichen Ausgestaltungen zur Herstellung einer Rohform, und 2 shows a schematic representation of three different configurations for the production of a raw mold, and
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung des Permanentmagneten als Halb ach- Arrays. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for producing the permanent magnet as a Halbach array.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohmagneten 6. Figure 1 shows a flow chart of a first exemplary embodiment of a method for producing a raw magnet 6.
In einem Schritt a) wird ein magnetisches Ausgangsmaterial 1 mit einem Binder 2, insbesondere einem organischen Binder, vermischt, wobei ein Gemisch 3 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 1 und dem Binder 2 erhalten wird. In a step a), a magnetic starting material 1 is mixed with a binder 2, in particular an organic binder, with a mixture 3 of the magnetic starting material 1 and the binder 2 being obtained.
Besonders bevorzugt wird als das magnetische Ausgangsmaterial 1 ein Material verwendet, das aus Partikeln einer RxTyB-Legierung und vorzugsweise Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase hergestellt ist. Alternativ wird als das magnetische Ausgangsmaterial 1 ein Material, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Aluminium-Nickel-Cobalt-Legierung, einer Samarium-Cobalt-Legierung, und einer Ferrit-Legierung, verwendet. More preferably, as the starting magnetic material 1, a material made of R x T y B alloy particles, and preferably rare earth-rich phase particles, is used. Alternatively, as the base magnetic material 1, a material selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy, and a ferrite alloy.
In einem Schritt b) wird aus dem Gemisch 3 eine Rohform 4 hergestellt, wobei an die Rohform 4 während und/oder nach der Herstellung der Rohform 4 ein externes Magnetfeld angelegt wird. Dabei wird das externe Magnetfeld von mindestens zwei unmittelbar benachbarten Magnetsegmenten 9 erzeugt. Eine erste magnetische Orientierung 11.1 eines ersten Magnetsegments 9.1 der mindestens zwei Magnetsegmente 9 unterscheidet sich von einer zweiten magnetischen Orientierung 11.2 eines zweiten, dem ersten Magnetsegment 9.1 unmittelbar benachbarten Magnetsegments 9.2 der mindestens zwei Magnetsegmente 9. In a step b), a raw mold 4 is produced from the mixture 3, an external magnetic field being applied to the raw mold 4 during and/or after the production of the raw mold 4. The external magnetic field is generated by at least two immediately adjacent magnet segments 9 . A first magnetic orientation 11.1 of a first magnet segment 9.1 of the at least two magnet segments 9 differs from a second magnetic orientation 11.2 of a second magnet segment 9.2 of the at least two magnet segments 9, which is directly adjacent to the first magnet segment 9.1.
Vorzugsweise schließen die erste magnetische Orientierung 11.1 und die zweite magnetische Orientierung 11.2 einen Winkel zwischen 0° und 180°, insbesondere größer als 0° und kleiner als 180°, ein. The first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 preferably enclose an angle between 0° and 180°, in particular greater than 0° and less than 180°.
Vorzugsweise wird das extern anliegende Magnetfeld für eine vorbestimmte Magnetisierungsdauer angelegt, wobei die vorbestimmte Magnetisierungsdauer bevorzugt von mindestens 0,1 Sekunden bis höchstens 300 Sekunden, besonders bevorzugt bis höchstens 180 Sekunden, beträgt. The externally applied magnetic field is preferably applied for a predetermined magnetization period, the predetermined magnetization period preferably being from at least 0.1 seconds to at most 300 seconds, particularly preferably up to at most 180 seconds.
Vorzugsweise ist mindestens ein Magnetsegment 9 der mindestens zwei Magnetsegmente 9 ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Permanentmagnet und einem Elektromagnet, insbesondere einem schaltbaren Elektromagnet. At least one magnet segment 9 of the at least two magnet segments 9 is preferably selected from a group consisting of a permanent magnet and an electromagnet, in particular a switchable electromagnet.
Besonders bevorzugt bilden die mindestens zwei Magnetsegmente 9 ein Halb ach- Array. The at least two magnet segments 9 particularly preferably form a Halbach array.
Vorzugsweise werden als die mindestens zwei Magnetsegmente 9 Magnetsegmente 9 verwendet, welche jeweils eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,1 Tesla bis höchstens 6 Tesla aufweisen. Magnet segments 9 are preferably used as the at least two magnet segments 9, each of which has a magnetic flux density of at least 0.1 Tesla and at most 6 Tesla.
Vorzugsweise wird als externes Magnetfeld ein Wechselmagnetfeld mit einer vorbestimmten Wechselfrequenz, vorzugsweise von mindestens 0,05 Hz bis höchstens 10 Hz, verwendet. An alternating magnetic field with a predetermined alternating frequency, preferably from at least 0.05 Hz to at most 10 Hz, is preferably used as the external magnetic field.
Vorzugsweise wird die Rohform 4 mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, additivem Fertigen, und Extrudieren, hergestellt. In einem Schritt c) wird der Binder 2 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus der Rohform 4 entfernt, wodurch eine entbinderte Rohform 5 erhalten wird. Preferably, the raw mold 4 is made by a method selected from a group consisting of injection molding, additive manufacturing, and extrusion. In a step c), the binder 2 is at least partially, preferably completely, removed from the raw mold 4, whereby a binder-free raw mold 5 is obtained.
In einem Schritt d) wird die entbinderte Rohform 5 gesintert, wobei der Rohmagnet 6 erhalten wird. Vorzugsweise wird die entbinderte Rohform 5 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 entbinderte Rohform 5 in einem Vakuum gesintert. In a step d), the unbound raw form 5 is sintered, the raw magnet 6 being obtained. The raw form 5 from which the binder has been removed is preferably sintered in an atmosphere which 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. Alternatively, the raw form 5 from which the binder has been removed is sintered in a vacuum.
Optional wird in einem Schritt e) der Rohmagnet 6 in einer Magnetisierungsvorrichtung aufmagnetisiert, wobei ein Permanentmagnet 8 erhalten wird. Die Magnetisierungsvorrichtung erzeugt ein Aufmagnetisierungs-Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von mindestens 1 Tesla bis höchstens 6 Tesla, vorzugsweise von mindestens 2,5 Tesla bis höchstens 3 Tesla. Optionally, in a step e), the raw magnet 6 is magnetized in a magnetizing device, with a permanent magnet 8 being obtained. The magnetization device generates a magnetization magnetic field with a magnetic flux density of at least 1 Tesla and at most 6 Tesla, preferably at least 2.5 Tesla and at most 3 Tesla.
Vorzugsweise ist das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld, welches von der Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird, analog zu dem extern angelegten Magnetfeld. Insbesondere werden bei der Erzeugung des Aufmagnetisierungs-Magnetfelds die magnetischen Orientierungen 11 der mindestens zwei Magnetsegmente 9 und ein Schrumpfungsfaktor des Sinterns berücksichtigt. Damit unterscheiden sich das extern angelegte Magnetfeld und das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld nur um den Schrumpfungsfaktor des Sinterns. Preferably, the magnetizing magnetic field generated by the magnetizing device is analogous to the externally applied magnetic field. In particular, the magnetic orientations 11 of the at least two magnet segments 9 and a shrinkage factor of the sintering are taken into account when generating the magnetization magnetic field. The externally applied magnetic field and the magnetization magnetic field only differ by the shrinkage factor of the sintering.
Figur 2 a) und Figur 2 b) zeigen eine schematische Darstellung einer ersten und einer zweiten Ausgestaltung zur Herstellung der Rohform 4. Figure 2 a) and Figure 2 b) show a schematic representation of a first and a second embodiment for the production of the raw mold 4.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Elements that are the same and have the same function are provided with the same reference symbols in all figures, so that reference is made to the previous description in each case.
In einem Werkzeug 7 wird aus dem Gemisch 3 die Rohform 4 hergestellt. Während und/oder nach der Herstellung der Rohform 4 in dem Werkzeug 7 wird das externe Magnetfeld an die Rohform 4 angelegt. Das externe Magnetfeld wird von einem ersten Magnetsegment 9.1, mit der ersten magnetischen Orientierung 11.1, und einem zweiten, dem ersten Magnetsegment 9.1 unmittelbar benachbarten Magnetsegment 9.2 mit der zweiten magnetischen Orientierung 11.2 erzeugt. The raw mold 4 is produced from the mixture 3 in a tool 7 . The external magnetic field is applied to the raw form 4 during and/or after the production of the raw form 4 in the tool 7 . The external magnetic field is generated by a first magnet segment 9.1, with the first magnetic orientation 11.1, and a second magnet segment 9.2, directly adjacent to the first magnet segment 9.1, with the second magnetic orientation 11.2.
Die zwei Magnetsegmente 9 sind auf der ersten Seite 13.1 der Rohform 4 angeordnet. Auf der zweiten, der ersten Seite 13.1 gegenüberliegenden Seite 13.2 ist ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material 15 angeordnet. Zusätzlich ist vorzugsweise auf der ersten Seite 13.1 zwischen den zwei Magnetsegmenten 9 und der Rohform 4 ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material 15 angeordnet. The two magnet segments 9 are arranged on the first side 13.1 of the raw form 4. On the second side 13.2, opposite the first side 13.1, is a non-magnetic, in particular magnetically insulating material 15 is arranged. In addition, a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the first side 13.1 between the two magnet segments 9 and the raw mold 4.
Die Figuren 2 a) und 2 b) unterscheiden sich in Hinblick auf die Ausrichtung der zweiten magnetischen Orientierung 11.2. In Figur 2 a) schließen die ersten magnetische Orientierung 11.1 und die zweite magnetische Orientierung 11.2 einen Winkel ein, welcher größer als 0° und kleiner als 90° ist. In Figur 2 b) schließen die ersten magnetische Orientierung 11.1 und die zweite magnetische Orientierung 11.2 einen Winkel ein, welcher größer als 90° und kleiner als 180° ist. Figures 2 a) and 2 b) differ with regard to the alignment of the second magnetic orientation 11.2. In FIG. 2a), the first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 enclose an angle which is greater than 0° and less than 90°. In FIG. 2b), the first magnetic orientation 11.1 and the second magnetic orientation 11.2 enclose an angle which is greater than 90° and less than 180°.
Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die konkret dargestellten magnetischen Orientierungen 11 beschränkt. In particular, the invention is not limited to the magnetic orientations 11 specifically illustrated.
Figur 2 c) zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrensschritts zur Herstellung der Rohform 4. Figure 2 c) shows a schematic representation of a third embodiment of a method step for producing the raw mold 4.
An der ersten Seite 13.1 der Rohform 4 werden das erste Magnetsegment 9.1 mit der ersten magnetischen Orientierung 11.1 und das zweite Magnetsegment 9.2 mit der zweiten magnetischen Orientierung 11.2 angelegt. Auf der zweiten, der ersten Seite 13.1 gegenüberliegenden Seite 13.2 der Rohform 4 wird ein drittes Magnetsegment 9.3 fluchtend mit dem ersten Magnetsegment 9.1 angelegt. Zusätzlich wird ein viertes Magnetsegment 9.4 fluchtend mit dem zweiten Magnetsegment 9.2 und unmittelbar benachbart zu dem dritten Magnetsegment 9.3 angelegt. Das dritte Magnetsegment 9.3 weist die erste magnetische Orientierung 11.1 auf. Das vierte Magnetsegment 9.4 weist die zweite magnetische Orientierung 11.2 auf. Somit verläuft das extern angelegte Magnetfeld linear durch die Rohform 4 hindurch. The first magnet segment 9.1 with the first magnetic orientation 11.1 and the second magnet segment 9.2 with the second magnetic orientation 11.2 are applied to the first side 13.1 of the raw form 4. On the second side 13.2 of the raw mold 4, opposite the first side 13.1, a third magnet segment 9.3 is applied in alignment with the first magnet segment 9.1. In addition, a fourth magnet segment 9.4 is applied in alignment with the second magnet segment 9.2 and directly adjacent to the third magnet segment 9.3. The third magnet segment 9.3 has the first magnetic orientation 11.1. The fourth magnet segment 9.4 has the second magnetic orientation 11.2. The externally applied magnetic field thus runs linearly through the raw mold 4 .
Vorzugsweise ist auf der ersten Seite 13.1 zwischen den zwei Magnetsegmenten 9 und der Rohform 4 ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material 15 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise auf der zweiten Seite 13.2 zwischen den zwei Magnetsegmenten 9 und der Rohform 4 ein nichtmagnetisches, insbesondere magnetisch isolierendes, Material 15 angeordnet. A non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the first side 13.1 between the two magnet segments 9 and the raw mold 4. Alternatively or additionally, a non-magnetic, in particular magnetically insulating, material 15 is preferably arranged on the second side 13.2 between the two magnet segments 9 and the raw form 4.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung des Permanentmagneten 8 als Halbach-Array. In Figur 3 a) wird in dem Werkzeug 7 aus dem Gemisch 3 die Rohform 4 hergestellt. Während und/oder nach der Herstellung der Rohform 4 in dem Werkzeug 7 wird das externe Magnetfeld an die Rohform 4 angelegt. Das externe Magnetfeld wird von dem ersten Magnetsegment 9.1 mit der ersten magnetischen Orientierung 11.1, dem zweiten, dem ersten Magnetsegment 9.1 unmittelbar benachbarten Magnetsegment 9.2 mit der zweiten magnetischen Orientierung 11.2, dem dritten, dem zweiten Magnetsegment 9.2 unmittelbar benachbarten Magnetsegment 9.3 mit einer dritten magnetischen Orientierung 11.3, dem vierten, dem dritten Magnetsegment 9.3 unmittelbar benachbarten Magnetsegment 9.4 mit einer vierten magnetischen Orientierung 11.4, und einem fünften, dem vierten Magnetsegment 9.4 unmittelbar benachbarten Magnetsegment 9.5 mit der ersten magnetischen Orientierung 11.1 erzeugt. FIG. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a method for producing the permanent magnet 8 as a Halbach array. In FIG. 3 a), the raw mold 4 is produced from the mixture 3 in the tool 7 . The external magnetic field is applied to the raw form 4 during and/or after the production of the raw form 4 in the tool 7 . The external magnetic field is generated by the first magnet segment 9.1 with the first magnetic orientation 11.1, the second magnet segment 9.2, immediately adjacent to the first magnet segment 9.1, with the second magnetic orientation 11.2, the third magnet segment 9.3, immediately adjacent to the second magnet segment 9.2, with a third magnetic orientation 11.3, the fourth magnet segment 9.4 immediately adjacent to the third magnet segment 9.3 with a fourth magnetic orientation 11.4, and a fifth magnet segment 9.5 immediately adjacent to the fourth magnet segment 9.4 with the first magnetic orientation 11.1.
Die fünf Magnetsegmente 9 sind auf der ersten Seite 13.1 der Rohform 4 angeordnet. Auf der zweiten, der ersten Seite 13.1 gegenüberliegenden Seite 13.2 ist das nichtmagnetische, insbesondere magnetisch isolierende Material 15 angeordnet. The five magnet segments 9 are arranged on the first side 13.1 of the raw form 4. The non-magnetic, in particular magnetically insulating material 15 is arranged on the second side 13.2, opposite the first side 13.1.
Figur 3 b) zeigt den Permanentmagneten 8, welcher nach dem Entbindern und Sintern der Rohform 4 aus Figur 3 a) und der Aufmagnetisierung des Rohmagneten 6, welcher nach dem Sintern der Rohform 4 erhalten wird, erhalten wird. FIG. 3 b) shows the permanent magnet 8 which is obtained after the debinding and sintering of the raw form 4 from FIG. 3 a) and the magnetization of the raw magnet 6 which is obtained after the sintering of the raw form 4.
Der Permanentmagnet 8 weist fünf Bereiche 17 mit jeweils einer makroskopischen Partikelausrichtung 19 auf. Ein erster Bereich 17.1 weist eine erste makroskopische Partikelausrichtung 19.1 auf, die mittels der ersten magnetischen Orientierung 11.1 des ersten Magnetsegments 9.1 erzeugt wurde. Ein zweiter Bereich 17.2 weist eine zweite makroskopische Partikelausrichtung 19.2 auf, die mittels der zweiten magnetischen Orientierung 11.2 des zweiten Magnetsegments 9.2 erzeugt wurde. Ein dritter Bereich 17.3 weist eine dritte makroskopische Partikelausrichtung 19.3 auf, die mittels der dritten magnetischen Orientierung 11.3 des dritten Magnetsegments 9.3 erzeugt wurde. Ein vierter Bereich 17.4 weist eine vierte makroskopische Partikelausrichtung 19.4 auf, die mittels der vierten magnetischen Orientierung 11.4 des vierten Magnetsegments 9.4 erzeugt wurde. Ein fünfter Bereich 17.5 weist eine fünfte makroskopische Partikelausrichtung 19.5 auf, die mittels der ersten magnetischen Orientierung 11.1 des fünften Magnetsegments 9.5 erzeugt wurde. The permanent magnet 8 has five areas 17 each with a macroscopic particle alignment 19 . A first area 17.1 has a first macroscopic particle orientation 19.1, which was generated by means of the first magnetic orientation 11.1 of the first magnet segment 9.1. A second area 17.2 has a second macroscopic particle orientation 19.2, which was generated by means of the second magnetic orientation 11.2 of the second magnet segment 9.2. A third area 17.3 has a third macroscopic particle orientation 19.3, which was produced by means of the third magnetic orientation 11.3 of the third magnet segment 9.3. A fourth area 17.4 has a fourth macroscopic particle orientation 19.4, which was produced by means of the fourth magnetic orientation 11.4 of the fourth magnet segment 9.4. A fifth area 17.5 has a fifth macroscopic particle orientation 19.5, which was generated by means of the first magnetic orientation 11.1 of the fifth magnet segment 9.5.
Aufgrund der makroskopischen Partikelausrichtungen 19 erzeugt der Permanentmagnet 8 ein Magnetfeld 21, dargestellt mittels einer Mehrzahl an Feldlinien 23, welches auf der ersten Seite 13.1 eine hohe magnetische Flussdichte und auf der zweiten Seite 13.2 eine niedrige magnetische Flussdichte aufweist. Due to the macroscopic particle alignments 19, the permanent magnet 8 generates a magnetic field 21, represented by a plurality of field lines 23, which is on the first page 13.1 has a high magnetic flux density and on the second side 13.2 has a low magnetic flux density.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten (6) aus einem magnetischen Ausgangsmaterial (1), wobei 1. A method for producing a raw magnet (6) from a magnetic starting material (1), wherein
- das magnetische Ausgangsmaterial (1) mit einem Binder (2) vermischt wird, wobei - The magnetic starting material (1) is mixed with a binder (2), wherein
- ein Gemisch (3) aus dem magnetischen Ausgangsmaterial (1) und dem Binder (2) erhalten wird, wobei - A mixture (3) of the magnetic starting material (1) and the binder (2) is obtained, wherein
- aus dem Gemisch (3) eine Rohform (4) hergestellt wird, wobei - A raw mold (4) is produced from the mixture (3), wherein
- an die Rohform (4) während und/oder nach der Herstellung der Rohform (4) ein externes Magnetfeld angelegt wird, wobei - An external magnetic field is applied to the raw form (4) during and/or after the production of the raw form (4), wherein
- das extern anliegende Magnetfeld von mindestens zwei unmittelbar benachbarten Magnetsegmenten (9) erzeugt wird, wobei - The externally applied magnetic field is generated by at least two immediately adjacent magnet segments (9), wherein
- sich eine erste magnetische Orientierung (11.1) eines ersten Magnetsegments (9.1) der mindestens zwei Magnetsegmente (9) von einer zweiten magnetischen Orientierung (11.2) eines zweiten, dem ersten Magnetsegment (9.1) unmittelbar benachbarten Magnetsegments (9.2) der mindestens zwei Magnetsegmente (9) unterscheidet, wobei - A first magnetic orientation (11.1) of a first magnet segment (9.1) of the at least two magnet segments (9) differs from a second magnetic orientation (11.2) of a second magnet segment (9.2) of the at least two magnet segments (9.2) immediately adjacent to the first magnet segment (9.1) 9) distinguishes where
- der Binder (2) zumindest teilweise aus der Rohform (4) entfernt wird, wodurch eine entbinderte Rohform (5) erhalten wird, wobei - The binder (2) is at least partially removed from the raw mold (4), whereby a binder-free raw mold (5) is obtained, wherein
- die entbinderte Rohform (5) gesintert wird, wobei der Rohmagnet (6) erhalten wird. - The raw form (5) from which the binder has been removed is sintered, the raw magnet (6) being obtained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als magnetisches Ausgangsmaterial (1) ein Material verwendet wird, das aus Partikeln einer RxTyB -Legierung und vorzugsweise Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase hergestellt ist. 2. The method according to claim 1, wherein a material is used as the magnetic starting material (1), which is made of particles of an R x T y B alloy and preferably particles of a rare earth-rich phase.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als magnetisches Ausgangsmaterial (1) 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. 3. The method according to claim 1, wherein a material is used as the magnetic starting material (1), which consists of particles selected from a group consisting of an aluminum-nickel-cobalt alloy, a samarium-cobalt alloy, and a ferrite alloy.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Magnetsegment (9) der mindestens zwei Magnetsegmente (9) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Permanentmagnet und einem Elektromagnet. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least one magnet segment (9) of the at least two magnet segments (9) is selected from a group consisting of a permanent magnet and an electromagnet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste magnetische Orientierung (11.1) und die zweite magnetische Orientierung (11.2) miteinander einen Winkel einschließen, welcher zwischen 0° und 180° beträgt. 5. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the first magnetic orientation (11.1) and the second magnetic orientation (11.2) form an angle with one another which is between 0° and 180°.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das externe Magnetfeld mittels eines Halb ach- Arrays erzeugt wird, wobei die mindestens zwei Magnetsegmente (9) das Halbach-Array bilden. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the external magnetic field is generated by means of a Halbach array, wherein the at least two magnet segments (9) form the Halbach array.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als die mindestens zwei Magnetsegmente (9) Magnetsegment (9) verwendet werden, welche jeweils eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,1 Tesla bis höchstens 6 Tesla aufweisen. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein as the at least two magnet segments (9) magnet segment (9) are used, which each have a magnetic flux density of at least 0.1 Tesla to a maximum of 6 Tesla.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das extern anliegende Magnetfeld für eine vorbestimmten Magnetisierungsdauer erzeugt wird, wobei die vorbestimmte Magnetisierungsdauer vorzugsweise von mindestens 0,1 Sekunden bis höchstens 300 Sekunden beträgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the externally applied magnetic field is generated for a predetermined magnetization period, wherein the predetermined magnetization period is preferably from at least 0.1 seconds to at most 300 seconds.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als externes Magnetfeld ein Wechselmagnetfeld mit einer vorbestimmten Wechselfrequenz, vorzugsweise von mindestens 0,05 Hz bis höchstens 10 Hz, verwendet wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein an alternating magnetic field with a predetermined alternating frequency, preferably from at least 0.05 Hz to a maximum of 10 Hz, is used as the external magnetic field.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als die mindestens zwei Magnetsegmente (9) jeweils mindestens zwei Magnetsegmente (9) an zwei gegenüberliegenden Seiten (13) der Rohform (4) angelegt werden. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least two magnet segments (9) are applied to two opposite sides (13) of the raw form (4) as the at least two magnet segments (9).
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Magnetsegmente (9) an einer ersten Seite (13.1) der Rohform (4) angelegt werden, wobei an einer zweiten, der ersten Seite (13.1) gegenüberliegenden Seite (13.2) der Rohform (4) ein nichtmagnetisches Material (15) angeordnet wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least two magnet segments (9) are placed on a first side (13.1) of the raw mold (4), wherein on a second side (13.2) of the raw mold opposite the first side (13.1). (4) placing a non-magnetic material (15).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rohform (4) mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Spritzgießen, additivem Fertigen, und Extrudieren, hergestellt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the raw mold (4) is produced by means of a method selected from a group consisting of injection molding, additive manufacturing and extrusion.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rohform (4) im Vakuum oder in einer Atmosphäre, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist, gesintert wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the raw mold (4) is sintered in a vacuum or in an atmosphere containing at least one process gas selected from a group consisting of argon and helium.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rohmagnet (6) nach dem Sintern in einer Magnetisierungsvorrichtung mittels eines Aufmagnetisierungs-Magnetfelds mit einer magnetischen Flussdichte von mindestens 1 Tesla bis höchstens 6 Tesla, vorzugsweise von mindestens 2,5 Tesla bis höchstens 3 Tesla, aufmagnetisiert wird, wobei ein Permanentmagnet (8) erhalten wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the raw magnet (6) after sintering in a magnetization device by means of a magnetization magnetic field with a magnetic flux density of at least 1 Tesla to a maximum of 6 Tesla, preferably from at least 2.5 Tesla to a maximum of 3 Tesla , is magnetized to obtain a permanent magnet (8).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufmagnetisierungs- Magnetfeld, welches mittels der Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird, analog zu dem extern angelegten Magnetfeld ist. 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the magnetizing magnetic field, which is generated by means of the magnetizing device, is analogous to the externally applied magnetic field.
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