DE2835441A1

DE2835441A1 - Verfahren zum herstellen eines aus ebenen segmenten aufgebauten schalenmagneten

Info

Publication number: DE2835441A1
Application number: DE19782835441
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Adler; Reiner Dinter
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1980-02-28

Description

Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen Segmenten
aufgebauten Schalenmagneten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche.
Schalenmagnete mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche und radialer Magnetisierung werden für verschiedene Zwecke benötigt. Magnete in Form einer Zylinderschale dienen beispielsweise als Statoren oder Rotoren permanentmagnetisch erregter elektrischer Motoren. In mehreren Richtungen gekrümmte, beispielsweise kugelschalenförmige, Magnete eignen sich beispielsweise für magnetische Lager.
Die Herstellung solcher Schalenmagnete insbesondere aus anisotropen Magnetmaterialien, wie Kobalt-Selteerd-Legierungen oder anderen hochkoerzitiven Permanentmagnetlegierungen, bereitet jedoch insbesondere bei dünnen Magneten erhebliche Schwierigkeiten. Die Herstellung durch Formpressen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 22 12 717 bekannt ist, und anschließendes Sintern ist schwierig und erfordert einen erheblichen Aufwand, zumal wenn die Magnetmaterialien spröde und schwer bearbeitbar sind. Auch die radiale Magnetisierung läßt sich an solchen Formteilen nur schwierig erreichen. Die ferner bekannte Herstellung solcherSchalenmagnete aus mit Kunststoff gebundenem Magnetpulver ist zwar rationell möglich, führt aber wegen des geringen Volumenanteils des Magnetmaterials zu magnetisch geringerwertigen Produkten.
Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, hat man bereits einen Schalenmagneten aus Kobalt-Seltenerd-Material für den Stator eines Kleinmotors aus einzelnen praktisch ebenen, streifenförmigen Segmenten aufgebaut. Die einzelnen Segmente sind dabei an der Innenwand eines weichmagnetischen Rohres zum Beispiel durch Kleben befestigt. Zwischen den einzelnen Segmenten können sich Kunststoffteile befinden (DE-OS 26 28 235). Weitere an sich bekannte Befestigungsmethoden für ICobal-Seltenerd-Magnete sind beispielsweise Einbetten in Kunststoff oder Umgießen mit Metall (DE-OS 26 40 574). Der Aufbau von Schalenmagneten aus einzeln hergestellten und dann miteinander zu einer Schale verbundenen ebenen Segmenten erleichtert zwar insbesondere bei harten und spröden Werkstoffen die Fertigung erheblich und ermöglicht eine einfache magnetische Ausrichtung der Segmente vor dem Zusammenbau der Schale. Dennoch ist die Herstellung von -Schalen aus einzeln vorgefertigten Segmenten noch verhältnismäßig aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten weiter zu vereinfachen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Magnetmaterial als wenigstens eine ebene Platte in eine entsprechend der angestrebten Gestalt des Schalenmagneten ausgebildete, aus wenigstens zwei ineinanderfügbaren Teilen bestehende Hohlform eingesetzt und beim Zusammenfügen der Form in kleinere Segmente zerbrochen wird und daß anschließend zum Verbinden der Segmente miteinander eine verfestigungsfähige Masse in die Form eingebracht wird.
Gegenüber dem bekannten Aufbau von Schalenmagneten aus vorgefertigten ebenen Segmenten hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß man von einem oder nur wenigen einzeln vorgefertigten Teilen ausgehen kann und die weitere Aufteilung zur Anpassung an die gewünschte Schalenform in einem Arbeitsgang beim Zusammenfügen der Hohlform erfolgt.
Zum Verbinden der einzelnen Segmente kommen verschiedene verfestigungsfähige Massen, beispielsweise auch Metallschmelzen, in Frage. Bevorzugt werden jedoch Kunststoffe verwendet, da sie die magnetischen und mechanischen Eigenschaften der Magnetmaterialien praktisch nicht beeinträchtigen.
Beispielsweise kann man kalt- oder warmhärtende Kunstharze, vorzugsweise Epoxidharze, in die Form eingießen oder Thermo-0 plaste etwa bei Temperaturen zwischen 150 bis 180 0 unter hohem Druck in die Form einspritzen und anschließend erkalten lassen. Ferner kommen auch Duroplaste in Frage. Den Kunststoffen können auch festigkeitssteigernde beziehungsweise die Formstabilität erhöhende Substanzen, beispielsweise Glasfasern oder andere Füllstoffe, beigemischt werden.
Ferner können in die Form zusätzlich zum Magnetmaterial die Festigkeit des Schalenmagneten erhöhende Teile eingelegt werden, beispielsweise Metallbügel, Metallnetze, perforierte Metallbleche oder Glasfasermatten, die gemeinsam mit dem Magnetmaterial mit Kunststoff umspritzt oder umgossen werden.
Falls das Magnetmaterial beim Zusammenfügen der Hohlform in einzelne Segmente vorgegebener Gestalt zerbrochen werden soll, kann es vor dem Einbringen in die Hohlform mit Sollbruchstellen versehen werden, beispielsweise durch Einritzen oder Einkerben.
Man kann aber auch das Magnetmaterial in regel los geformte Segmente zerbrechen lassen. Um die magnetischen Eigenschaften nicht zu beeinträchtigen, sollten dabei jedoch die Bruchstücke im Größenbereich von mehreren mm3 und vorzugsweise darüber liegen. Das Magnetmaterial soll also beim Brechen nicht pulverisiert werden. Um auch beim Brechen in verhältnismäßig kleine Segmentteile eine einigermaßen regelmäßige Verteilung des Kunststoffes und des Magnetmaterials in der Form zu gewährleisten, können zum Positionieren der kleinen Segmente die Platten mit Klebebändern oder mit Klebstoff beschichteten Metallfolien versehen werden, die vorzugsweise perforiert sein können, um die Dehnbarkeit und die Durchdringbarkeit mit Kunststoff zu erhöhen, oder es können solche Folien oder Bänder gemeinsam mit der Platte, beziehungsweise den Platten, in die Form eingelegt werden.
Besonders gut eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für Magnetmaterialien aus gesinterten Kobalt-Seltenerd-Legierungen.
Die als Ausgangsmaterial dienenden Platten können dabei durch Pressen und Sintern einzeln hergestellt oder von größeren gepreßten und gesinterten Teilen beispielsweise durch Trennschleifen, Ritzen oder Anschneiden mit einem Laserstrahl und anschlieBendes Brechen oder durch zerspanende Verfahren abgetrennt werden. Das als Ausgangsmaterial dienende Pulver kann dabei isostatisch gepreßt werden, wobei sich eine wesentlich bessere magnetiscbe Ausrichtung und damit ein höheres magnetisches Güteprodukt (BH) ergibt als beispielsweise max beim Formpressen und -sintern von Teilen in Schalenform.
Auch für andere anisotrope Magnetmaterialien, die sich schlecht aus einem Stück in gewölbter Form herstellen lassen, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet.
Anhand einiger Figuren und eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer aus zwei Teilen bestehenden Hohlform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figuren 2 und 3 zeigen schematisch zwei Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schalenmagnete.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel einer Gießform kann in ein konkav geformtes trogförmiges Teil 1 ein entsprechend konvex geformtes Teil 2 eingefügt werden. Nach dem Zusammenfügen beider Teile bleibt zwischen ihnen ein Hohlraum frei, welcher der Form des herzustellenden Schalenmagneten entspricht. Im trogförmigen Teil 1 der Form sind einige ebene Segmente 3 aus Magnetmaterial zu sehen. Diese sind aus einer einzigen ebenen Platte entstanden, die in das Teil 1 eingelegt wurde und beim Zusammenfügen der Teile 1 und 2 entlang von Sollbruchlinien 4 zerbrochen ist. Diese Sollbruchlinien waren durch entsprechende Einkerbungen in der Platte vorgegeben.
Durch das Loch 5 im Teil 2 der Form kann Kunststoff in die Form eingegossen werden, der sich über den ganzen Hohlraum der Form verbreiten kann, da die Segmente 3 nur stellenweise an der Form anliegen- und auch an den Stirnseiten der Segmente noch genügend Raum zur Verfügung steht.
Figur 2 zeigt schematisch einen fertigen mit einer Kunststoffumhüllung 6 versehenen Schalenmagneten aus vier ebenen streifenförmigen Segmenten 7. Beim fertigen Magneten müssen die Segmente nicht unbedingt vollständig in den Kunststoff eingebettet sein. Wesentlich ist lediglich so viel Kunststoff, daß eine ausreichende Formstabilität gesichert ist.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Schalenmagneten ist zur weiteren Erhöhung der Festigkeit zusammen mit den ebenen streifenförmigen Magnetsegmenten 8 ein gelochtes Metallblech 9 mit Kunststoff 10 umgossen. Falls das Blech 9 aus weichmagnetischem Material besteht, kann es beispielsweise an der Außenseite des Stators eines permanentmagnetisch erregten Motors als Teil des magnetischen Rückschlusses dienen.
In einer Gießform der in Figur 1 dargestellten Art wurden beispielsweise Schalenteile für einen zylinderschalenförmigen Magneten hergestellt. Die einzelnen Schalenteile sollten dabei einen Außenradius von 14,1 mm, einen Innenradius von 11,1 mm, eine Länge in Achsrichtung von 26 mm und einen Öffnungswinkel von 900 haben, was bei den angegebenen Abmessungen einer Sehnenlänge von 18 mm entspricht. Zur Herstellung eines solchen Schalenteils wurde eine ebene gesinterte Platte aus SmCo5 mit den Abmessungen 25,0 x 17,2 x 2,7 mm3 in das konkave Teil 1 der Form eingelegt. Die Platte war in ihrer Längsrichtung an drei Stellen leicht eingekerbt, um drei Sollbruchstellen vorzugeben. Beim Zusammenfügen der beiden Teile der Form wurde die Platte in vier Streifen zerbrochen.
Hierzu war eine Kraft von 40 bis 50 N erforderlich.
Anschließend wurde mit einem Zweikomponentenharz vergossen, das bei Raumtemperatur in die Form eingefüllt und nach entsprechender Aufheizung 30 Minuten lang bei 180 cd ausgehärtet wurde. Das Ergebnis war ein völlig einwandfreies Schalenteil.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel kann die Hohlform auch aus mehreren Teilen bestehen und es können gegebenenfalls statt einer Platte auch mehrere Platten in die Form eingelegt werden. Wesentlich ist jedoch, daß die Form so ausgestaltet ist und die Platten so eingelegt werden, daß beim Zusammenfügen der Form das Magnetmaterial in kleinere Segmente zerbrochen wird.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen eines aus ebenen Segmenten aufgebauten Schalenmagneten mit in einer oder mehreren Richtungen gekrümmter Oberfläche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Magnetmaterial als wenigstens eine ebene Platte in eine entsprechend der angestrebten Gestalt des Schalenmagneten ausgebildete, aus wenigstens zwei ineinanderfügbaren Teilen (1, 2) bestehende Hohlform eingesetzt und beim Zusammenfügen der Form in kleinere Segmente (3) zerbrochen wird und daß anschließend zum Verbinden der Segmente miteinander eine verfestigungsfähige Masse in die Form eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zum Verbinden der Segmente (7) miteinander Kunststoff (6) in die Form eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in die Form zusätzlich zum Magnetmaterial die Festigkeit des Schalenmagneten erhöhende Teile (io) eingelegt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Magnetmaterial vor dem Einbringen in die Form mit Sollbruchstellen (4) versehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Magnetmaterial eine gesinterte Kobalt-Seltenerd-Legierung verwendet wird.