DE3046515C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen anisotropen Dauerma­ gnet der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ein derartiger Magnet ist aus der CH-PS 4 28 967 bekannt.

Bei Dauermagneten besteht die Hauptaufgabe in der Erzeugung einer mög­ lichst hohen magnetischen, in den Luftspalt oder in andere Bereiche des Magnetkreises zugeführten Induktion. Die anisotropen Magnete zeichnen sich dadurch aus, daß die Leichtmagnetisierungsrichtungen der elementaren Magnetkomponenten - d. h. beispielsweise von Pulverpartikeln bei Pulverwerkstoffen oder von Kristallen bei gegossenen Werkstoffen - übereinstimmend in eine sol­ che Richtung orientiert oder ausgerichtet sind, in wel­ cher der Dauermagnet magnetisiert wurde. Auf diese Art und Weise kann man wesentlich höhere Werte der Remanenz und des (BH) _max -Produkts als mit isotropen, nicht orientierten Magneten erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen anisotropen Dauermagnet der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, dessen magnetische Induktion in bestimmten Bereichen ge­ steigert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patent­ anspruch 2 gekennzeichnet.

Dauermagnete mit konvergenter Orientierung gemäß der Erfin­ dung kann man aus allen bisher bekannten Arten von magne­ tisch harten Werkstoffen herstellen. Als Beispiele können magnetisch harte Ferrite, Werkstoffe auf Seltenerdbasis, AlNiCo-, PtCo, MnAl- und MnBi-Legierungen dienen. Eine hohe Induktion wird insbesondere bei der Verwendung von Werkstoffen mit hohen Werten der Koerzitivkraft und einachsiger magnetischer Anisotropie erreicht.

Die erfindungsgemäßen Dauermagnete können sowohl Pulver- als auch gegossene Dauermagnete sein. Im erstge­ nannten Fall werden ferro- bzw. ferrimagnetische Pulverpar­ tikel der Wirkung eines Magnetfeldes vor dem oder im Verlauf des Preßvorgangs ausgesetzt. Das Magnetfeld richtet die zu magnetisierenden Partikel mit ihren Leicht­ magnetisierungsrichtungen in die Kraftlinienrichtungen aus. Danach wird die entstandene Orientierung durch Zusammen­ pressen des Pulvers ohne oder mit Bindemittel, bzw. durch Sintern oder auf eine andere Art fixiert.

Bei der Herstellung von gegossenen Magneten wird das kon­ vergente Magnetfeld bei einer thermomagnetischen Behand­ lung, d. h. Abkühlen des Gußstückes von der Gießtempera­ tur, oder nach einer nachträglichen Erhitzung ange­ wandt. Die thermomagnetische Behandlung des Dauermagneten kann man selbstverständlich auch zur Her­ stellung von Pulvermagneten einsetzen. Ähnlich wie bei der thermomagnetischen Behandlung mit homogenem Feld schneiden sich - nach dem Durchgang durch die Curie-Tempe­ raturzone - zuerst Präzipitate in Richtung der kristallo­ graphischen Achse aus, die die geringste Abweichung von der Richtung der Kraftlinien des Magnetfelds aufweist. Dieser Vorgang führt zur Bildung einer konvergent orien­ tierten Magnetstruktur und ist z. B. für thermomagnetisch behandelte gegossene sowie Pulvermagnete aus AlNiCo-Le­ gierungen vorteilhaft.

Das angewandte Magnetfeld kann ein Gleich- oder Wechselfeld, stationär oder pulsierend sein. Ebenso wie bei der Orientierung durch das homogene Feld ist es empfehlenswert - insbesondere für die Pulverorientie­ rung -, ein Magnetfeld möglichst hoher Intensität anzu­ wenden, da die Partikal bei ihrer Orientierung einen Reibungswiderstand überwinden müssen. Das konvergente Magnetfeld kann entweder durch Spulen, Elektromagnete oder Dauermagnete erzeugt werden. Wie aus der Magnetosta­ tik bekannt ist, folgen die Kraftlinien einem konvergen­ ten Verlauf z. B. im Polbereich von Spulen, Solenoiden, Elektromagneten oder Dauermagneten unter der Voraus­ setzung, daß sie in einen verhältnismäßig weiten Luft­ spalt austreten. Als ein anderes Beispiel von konvergen­ tem Magnetfeld kann man ein Feld in einem kleinen Spalt zwischen zwei Gegenpolen des Elektromagneten oder der Dauermagnete erwähnen, wobei einer der Pole eine kleinere Fläche als der zweite hat und die aus der größeren Fläche des zweiten Pols austretenden Kraftlinien konzentriert.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Aus mit einem organischen Bindemittel gepreßtem SmCoCuFe-Pulver (10 µm durchschnittliche Partikelgröße) der Formel SmCo_3,5Cu_1,35Fe_0,4 (entsprechend 32,3 Gew.-% Sm, 44,4 Gew.-% Co, 18,5 Gew.-% Cu und 4,8 Gew.-% Fe) wurde ein Dauermagnet in Zylinderform (Durchmesser 10 × 5 mm) hergestellt. Die konvergente Orientierung erhöhte den Wert der magnetischen, aus der Zylinderflächenmitte (Pol N) heraustretenden Induktion. Fig. 1 zeigt links diese anisotrope Struktur in einem parallel mit der zum Pol zielenden Magnetachse geführten Schnitt und rechts in einer zur Polfläche senkrechten Ansicht. Der Magnet wurde in einem konvergenten Magnetfeld zwischen Polen eines Elektromagneten gepreßt, dessen einer Pol in einer Fläche von 30 mm Durchmesser und dessen zweiter, dem Pol N des zu pressenden Dauermagneten zugekehrter Pol in einem ko­ nischen, am Gipfel eine Fläche von 2 mm Durchmesser auf­ weisenden Polschuh endeten. Die maximale Intensität des Magnetfeldes betrug 640 kA/m. Zum Vergleich wurde ein Magnet mit herkömmlicher Orientierung (siehe Fig. 2) aus demselben Material und von gleichen Dimensionen unter den gleichen Bedingungen mit der Ausnahme gepreßt, daß das Magnetfeld von 640 kA/m Intensität im Bereich des Magnet­ körpers in Richtung zur Zylinderachse homogen war. Beim Magnet mit konvergenter Orientierung wurde eine wesentli­ che Induktionserhöhung in der Mitte der Polfläche gegen­ über dem homogen orientierten Magnet erreicht. Dies wurde durch Messen mit einer nahe zur Polflächenmitte gelegten Hall'schen Sonde nachgewiesen. Während beim homogen orientierten Magnet die Induktion von 0,15 T gemessen wurde, wird die Induktion beim Magnet mit (bei einem räumlichen Winkel von etwa 90°) konvergenter Orientierung eine 30%ige Erhöhung auf.

Die erfindungsgemäßen Dauermagnete mit konvergenter Orientierung können zu praktisch gleichen Kosten wie herkömmli­ che, homogen orientierte Magnete gefertigt werden.

Claims (3)

1. Anisotroper Dauermagnet

• - mit zwei gegenüberliegenden Flächen unterschiedlicher Polarität,
• - mit einer bezüglich einer dieser Polflächen konvergie­ renden magnetischen, die magnetische Induktion durch Konzentration des magnetischen Flusses in einem ver­ kleinerten Querschnitt steigernden Orientierung und
• - mit bezüglich der Leichtmagnetisierungsrichtung in Richtung der magnetischen Induktion ausgerichteten Magnetpartikeln,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die gegenüberliegenden Flächen unterschiedlicher Polarität parallel zueinander angeordnete ebene Flä­ chen sind und
• - daß die Orientierung der Magnetpartikel so gewählt ist, daß sie eine im Zentrum der Fläche liegende Normale schneiden, so daß die magnetische Induktion im Zentrum der einen Polfläche maximal ist.

2. Anisotroper Dauermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gegenüberliegenden ebenen Flächen die beiden Stirnflächen eines Zylinders sind.