DE3248846C2

DE3248846C2 -

Info

Publication number: DE3248846C2
Application number: DE3248846T
Authority: DE
Inventors: Muneyoshi Eino
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1988-09-22
Also published as: GB8306781D0; WO1983000264A1; GB2112578A; US4687608A; GB2112578B; DE3248846T1

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.

Ausführungsbeispiel 1

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.

Tabelle 1

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.

Ausführungsbeispiel 2

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.

Tabelle 2

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.

Ausführungsbeispiel 3

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.

Tabelle 3

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.

Ausführungsbeispiel 4

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.

Tabelle 4

Ausführungsbeispiel 5

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.

Tabelle 5

Es kann angenommen werden, daß CrO₃ während des Haupt brennens zu Cr₂O₃ oxidiert wurde.

Ausführungsbeispiel 6

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.

Tabelle 6

Es wurde somit ein Permanentmagnet mit hohen magnetischen Eigenschaften durch die kombinierte Wirkung von Na(CH₃COO) und Al₂(SO₄)₃ · m H₂O erhalten.

Claims

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.