DE3248846C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kera
mischen Permanentmagneten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
die zur magnetischen Erregung in
Drehmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise in Permanent
magnetgeneratoren oder in Permanentmagnetmotoren.
Aus der DE-OS 25 27 461 ist ein Segmentmagnet für elektrische
Maschinen bekannt, der als Verbundkörper ausgebildet ist und
bei dem einzelne Zonen aus Ferritwerkstoffen mit unterschiedli
chen magnetischen Eigenschaften gebildet sind, wobei die
Ferritwerkstoffe so gewählt sind, daß im Segmentbogen derjenige
mit der höchsten Remanenz Br und an den Ablaufenden derjenige
mit der höchsten Koerzitivfeldstärke I H C angeordnet ist.
In dem Werk von Heimke "Keramische Magnete", Springer Verlag,
Wien, New York 1976, S. 81 bis 89, sind allgemein angewendete
Verfahren zur Herstellung keramischer Magnete angegeben. Dabei
werden u. a. Al-Silicate, Al-Oxid und Cl-Ionen als Zuschlag
stoffe aufgeführt, die als Sinterhilfsmittel und zur
gezielten Steuerung der magnetischen Eigenschaften dienen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungs
verfahren für einen Verbund-Permanentmagneten anzugeben, bei
dem sowohl die Koerzitivfeldstärke des einen Teiles wie auch
die magnetische Remanenz des anderen Teiles gegenüber den
bekannten Verbundmagneten verbessert sind.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 gelöst, das erfindungsgemäß nach den kenn
zeichnenden Merkmalen dieses Anspruches ausgestaltet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus
dem Unteranspruch.
In herkömmlicher Weise haben ein Hoch-Br-Material und ein Hoch-
I H C -Material jeweils geeignete Sintertemperaturen, welche
beträchtlich voneinander verschieden sind. Im Fall von Oxidper
manentmagneten beträgt beispielsweise die Sintertemperatur für
das eine Hoch-Br-Material 1280°C, wohingegen die Sintertempe
ratur für das andere Hoch- I H C -Material 1100°C beträgt. Es ist
daher schwierig, ein Hoch-Br-Material und ein Hoch- I H C -Material
als einstückigen Körper zu formen und die beiden Materialien
bei derselben Temperatur zu sintern, ohne daß sich die jeweili
gen Magneteigenschaften verschlechtern.
Der Zusatz der dem Hoch- I H C -Material zugemischt wird, bewirkt, daß der Hoch-
I H C -Materialanteil eine hohe Koerzitivkraft I H C beibehalten
kann und eine ausreichende mechanische Festigkeit nach dem Sin
tern zeigt, selbst wenn die Sintertemperatur zugunsten des
Hoch-Br-Materials gewählt ist.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner Ausführungsbeispiele
und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben und näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer
Drehmaschine, die als Verbundkörper ausgebildete
Permanentmagneten aufweist;
Fig. 2a und b zeigen jeweils die Vorderansichten eines Prüfstückes
eines herkömmlichen Magneten und eines Prüfstückes
eines als Verbundkörper ausgebildeten
Magneten;
Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht eines nach einem Ausführungs
beispiel der Erfindung hergestellten Permanentmagneten
zur Verwendung in einer Drehmaschine;
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Drehmaschine, bei der
Verbund-Permanentmagneten eingesetzt werden. In dem Gehäuse 2
befinden sich als Feldmagneten Permanentmagnete, von denen
jeder aus zwei Bereichen 311, 312 bzw. 321, 322 besteht,
die voneinander verschiedene magnetische Eigen
schaften haben.
Der Verbundfeldmagnet kann nach
folgendem Verfahren hergestellt werden:
Auf einen Teil eines bogenförmigen vorver
dichteten homogenen Körpers oder eines vorgebrannten
Körpers, der aus dem verdichteten Körper erzeugt wurde, wird
eine Lösung eines Zusatzes aufgebracht oder aufgesprüht,
der einen Einfluß auf das Kristallwachstum oder
die Zunahme in der Dichte oder auf andere Änderungen in
den magnetischen Eigenschaften zur Zeit des Brennens ausüben
wird. Der Körper wird dann gesintert, um einen Oxidper
manentmagneten in Form eines in einem Stück ausgebildeten
Verbundkörpers mit zwei oder mehr Arten magnetischer Eigen
schaften zu erhalten. Durch die Ausnutzung der Flüssig
keitsabsorptionsfähigkeit des verdichteten oder vorge
brannten Körpers zum Eindringen der Lösung in den Körper
wird die Lösung auf die Oberfläche des gewünschten Teiles
des Körpers aufgebracht oder aufgesprüht. Um den gewünschten
Teil deutlich zu begrenzen, kann in diesem Fall die Ober
fläche des verdichteten Körpers mit Wachs, Fett oder
einem Oberflächenbeschichtungsmaterial maskiert werden,
wenn die Lösung aufgebracht wird, oder kann als Alternative
ein Abschirmungselement für einen Teil des verdichteten
oder vorgebrannten Körpers verwandt werden, wenn die Lösung
aufgesprüht wird.
Im folgenden wird eine mehr ins einzelne gehende Be
schreibung von Ausführungsbeispielen gegeben.
Ein verdichteter Körper eines Sr-
Ferritmagneten, der 0,9 Gewichts-% Al₂O₃ enthält und durch
Naßverdichtung unter einem magnetischen Feld erhalten
wurde, wird auf einen Wassergehalt von 1,0% oder weniger
getrocknet und eine 25gewichts-%ige wäßrige Lösung
von Al(CH₃COO)₃ wird auf einen Teil des getrockneten
Körpers aufgebracht, der anschließend einem Hauptbrennen
bei 1160°C ausgesetzt wird, um einen in einem Stück aus
gebildeten Verbundkörper des Oxidpermanentmagneten zu er
halten. Tabelle 1 zeigt die magnetischen Eigenschaften
des in dieser Weise erhaltenen Permanentmagneten. Fig. 2a
zeigt eine Vorderansicht eines verdichteten Körperprobe
stückes vor dem Aufbringen der Lösung, während Fig. 2b
eine Vorderansicht des verdichteten Körpers nach dem Auf
bringen der Lösung zeigt, wobei Bezugszeichen 52 den
Teil bezeichnet, auf den die Lösung aufgebracht ist.
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß der Teil auf den
die Lösung aufgebracht ist, einen Magneten ergeben hat,
der einen höheren I H C -Wert verglichen mit dem Teil hat,
auf den die Lösung nicht aufgebracht wurde. Eine ähnliche
Gruppe von Ergebnissen wird für den Fall des Brennens
des verdichteten Körpers erhalten, der in Fig. 3 darge
stellt ist.
Nach dem teilweisen Aufbringen der
25gewichts-%igen wäßrigen Lösung von Al(CH₃COO)₃, wie
beim Beispiel 1, wurde eine Vorbrennbehandlung bei 600°C
für 3 Stunden durchgeführt und wurde auf den Teil, auf
die wäßrige Al(CH₃COO)₃-Lösung aufgebracht worden war,
nochmals dieselbe Lösung aufgebracht, während auf den
übrigen Teil, auf den vorher die Lösung nicht aufgebracht
worden war, eine 10gewichts-%ige wäßrige CuSO₄-Lösung
aufgebracht wurde. Der in dieser Weise behandelte ver
dichtete Körper wurde dann dem Hauptbrennen unterworfen,
um einen in einem Stück ausgebildeten Verbundkörper des
Oxidpermanentmagneten zu gewinnen, der die magnetischen
Eigenschaften hat, die in Tabelle 2 dargestellt sind.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß der Teil, auf den die
wäßrige Al(CH₃COO)-Lösung aufgebracht war, zu einem
Hoch- I H C -Magneten wurde.
Das Aufbringen oder Aufsprühen einer Lösung auf einen
Teil des verdichteten Körpers macht es somit möglich, einen
in einem Stück ausgebildeten Verbundkörper des Oxidmagneten
leicht herzustellen, ohne beträchtliche Abwandlungen am
herkömmlichen Herstellungsverfahren vorzunehmen.
Ein verdichteter Körper eines Sr-
freien Al₂O₃-Ferritmagneten, der durch Naßverdichten
in einem magnetischen Feld erhalten wurde, wurde getrocknet,
um einen Wassergehalt von 1% oder weniger zu erhalten.
Anschließend wurde ein Teil des geformten Körpers in eine
12gewichts-%ige wäßrige Al(CH₃COO)₃-Lösung eingetaucht.
Nach dem Herausnehmen des Körpers aus der Lösung wurde
der Körper bei 1200°C gebrannt, damit sich ein in einem
Stück ausgebildeter Verbundkörper eines Permanentmagneten
ergibt, der Unterschied in den magnetischen Eigenschaften
zwischen dem imprägnierten Teil und dem nicht imprägnierten
Teil zeigt. Tabelle 3 zeigt die magnetischen Eigenschaften
des in dieser Weise erhaltenen Magneten.
Eine Analyse des imprägnierten Teiles, der in dieser Weise
im I H C -Kennwert verbessert ist, hat das Vorhandensein
von Aluminium in einer Menge von 0,16 Gewichts-% gezeigt,
was einem Al₂O₃-Gehalt von 0,3 Gewichts-% entspricht, was
bedeutet, daß die Erhöhung in der I H C durch die Zugabe
von Al₂O₃ erhalten wird.
Derselbe verdichtete Körper, wie
er bei dem Ausführungsbeispiel 3 verwandt wurde, wurde
bei 900°C 30 Minuten lang vorgebrannt und nach derselben
Imprägnierungsbehandlung wie beim Ausführungsbeispiel 3
einem Hauptbrennen bei 1200°C ausgesetzt, um einen in
einem Stück ausgebildeten Verbundkörper des Oxidpermanent
magneten zu bilden. Tabelle 4 zeigt die magnetischen
Eigenschaft des in dieser Weise erhaltenen Magneten.
Ein verdichteter Körper, der ähnlich
demjenigen ist, der beim Ausführungsbeispiel 3 verwandt
wurde, wurde unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel
4 vorgebrannt und ein Teil des Körpers wurde in eine
50gewichts-%ige wäßrige CrO₃-Lösung für 1 Minute einge
taucht. Nach der Herausnahme des Körpers aus der Lösung
wurde das Hauptbrennen des Körpers bei 1200°C durchgeführt,
wodurch ein in einem Stück ausgebildeter Verbundkörper
des Oxidpermanentmagneten erhalten wurde. Tabelle 5
zeigt die magnetischen Eigenschaften des Magneten.
Es kann angenommen werden, daß CrO₃ während des Haupt
brennens zu Cr₂O₃ oxidiert wurde.
Ein Teil eines verdichteten Körpers
eines Sr-Ferritmagneten, der 0,3 Gewichts-% SiO₂ und
0,2 Gewichts-% H₃BO₃ enthält und der durch Naßverdichten
in einem magnetischen Feld erhalten wurde, wurde in eine
wäßrige Lösung getaucht, die Na(CH₃COO) und Al₂(SO₄)₃ · m H₂O
(m = 17) enthält, woraufhin ein Brennen folgte, um einen
Oxidpermanentmagneten zu erhalten. Die magnetischen Eigen
schaften des Magneten sind in Tabelle 6 dargestellt.
Es wurde somit ein Permanentmagnet mit hohen magnetischen
Eigenschaften durch die kombinierte Wirkung von Na(CH₃COO)
und Al₂(SO₄)₃ · m H₂O erhalten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Permanent
magneten, der als Verbundkörper aus zwei permanentmagnetischen
Materialien ausgebildet ist, die beide als Grundzusammenset
zung eine Keramikmasse der allgemeinen Strukturformel MeO ·
n Fe₂O₃ mit 5 ≦ n ≦ 6, Me insbesondere Barium und/oder
Strontium, aufweisen, wobei das erste Material über eine hö
here Koerzitivfeldstärke ( I H C ) als das zweite Material und
das zweite Material über eine höhere Remanenz (B R ) als das
erste Material verfügt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Keramikmasse zu einem Preßkörper geformt wird und
der Teil der Keramikmasse, der nach dem Brennen zum Hoch-
I H C -Material wird, mit einer wäßrigen Lösung von Alumini
umacetat oder Chrom(IV)oxid oder Natriumacetat und Aluminium
sulfat imprägniert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die zum Imprägnieren verwendete wäßrige Lösung nach einem
Vorbrennen aufgetragen wird.
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