PL221006B1 - Method for manufacturing a multi-polar flat magnet and the multi-polar flat magnet - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielobiegunowy magnes płaski i sposób wytwarzania wielobiegunowego magnesu płaskiego.The present invention relates to a multipole flat magnet and a method for manufacturing a multipole flat magnet.

Płaskie magnesy trwałe znajdują zastosowanie, między innymi, w silnikach liniowych o ruchu złożonym. Ruch złożony w takich silnikach umożliwia przesuw elementu wykonawczego w kierunku: x, y, oraz obrót wokół własnej osi.Permanent flat magnets are used, among others, in linear motors with complex motion. Complex movement in such motors allows the actuator to move in the x, y direction and rotate around its axis.

Znane wielobiegunowe płaskie magnesy trwałe znajdujące zastosowanie w silnikach liniowych o ruchu złożonym namagnesowane prostopadle do powierzchni przez grubość mają bieguny magnetyczne rozmieszczone w szeregu wzdłuż prostej (Pos.I).Known multipolar flat permanent magnets for use in complex linear motors magnetized perpendicularly to the surface by thickness have magnetic poles arranged in series along a straight line (Fig. I).

W silnikach liniowych o ruchu złożonym stosuje się naprzemienny rozkład biegunów magnetycznych na płaszczyźnie xy w układzie tablicy [i, j], gdzie i to liczba biegunów w kierunku x, a j liczba biegunów w kierunku y.In complex linear motors, alternating distribution of magnetic poles on the xy plane in the array system [i, j] is used, where i is the number of poles in the x direction and j is the number of poles in the y direction.

W celu otrzymania wymaganego naprzemiennego rozkładu biegunów magnetycznych w silnikach liniowych o ruchu złożonym z magnesami trwałymi, na elementy konstrukcyjne silnika nakleja się pojedyncze dwubiegunowe magnesy lub magnesy wielobiegunowe o naprzemiennym szeregowym rozkładzie biegunów.In order to obtain the required alternating distribution of magnetic poles in linear motors with compound motion with permanent magnets, single bipolar magnets or multi-pole magnets with alternating series distribution of poles are glued to the motor components.

Innym sposobem jest wykorzystanie magnesu składającego się ze sklejonych pojedynczych dwubiegunowych magnesów trwałych lub układu powstałego przez sklejenie znanych wielobiegunowych płaskich magnesów trwałych i naklejenie tak powstałego magnesu na elementy konstrukcyjne silnika.Another way is to use a magnet consisting of single bipolar permanent magnets glued together, or a system made by gluing together known multipolar flat permanent magnets and sticking the resulting magnet onto the motor's structural elements.

Znany sposób wytwarzania wielobiegunowego magnesu płaskiego polega na tym, że materiał magnetycznie twardy magnesuje się przy użyciu magneśnicy impulsowej.A known method of producing a multipolar flat magnet is that a hard magnetic material is magnetized using a pulsed field magnet.

W zależności od zastosowanej głowicy otrzymuje się dwubiegunowy albo wielobiegunowy magnes trwały o naprzemiennym rozkładzie biegunów w szeregu.Depending on the head used, a two-pole or multi-pole permanent magnet is obtained with an alternating distribution of the poles in series.

Wielobiegunowy magnes płaski według wynalazku stanowi jednolity komponent, który posiada naprzemienny rozkład biegunów magnetycznych N S w całej objętości, przy czym na powierzchni górnej 1 i dolnej 2 posiada rozkład biegunów magnetycznych w układzie dwuwymiarowej tablicy [/, j]. Liczba biegunów w kierunku x wynosi co najmniej dwa, oraz liczba biegunów w kierunku y wynosi co najmniej dwa.The multi-pole flat magnet according to the invention is a unitary component that has an alternating distribution of magnetic poles NS in the entire volume, with the top 1 and bottom 2 surfaces having a distribution of magnetic poles in a two-dimensional array [/, j]. The number of poles in the x direction is at least two, and the number of poles in the y direction is at least two.

Sposób wytwarzania wielobiegunowego magnesu płaskiego według wynalazku polega na tym, że prostopadłościenną wypraskę z materiału magnetycznie twardego po procesie utwardzania lub spiekania, umieszcza się w głowicy magnesującej i magnesuje się w kierunku prostopadłym do powierzchni wypraski przez jej grubość, tak aby uzyskać naprzemienny rozkład biegunów w układzie dwuwymiarowej tablicy [/, j]. Proces takiego magnesowania prowadzi się w jednym etapie.The method of producing a multi-pole flat magnet according to the invention consists in placing a rectangular molding made of hard magnetic material after the hardening or sintering process, placed in the magnetizing head and magnetized in the direction perpendicular to the surface of the molded part through its thickness, so as to obtain an alternating distribution of poles in the a two-dimensional array [/, j]. The process of such magnetization is carried out in one step.

Zaletą magnesu według wynalazku jest zastąpienie naklejonych pojedynczych magnesów lub magnesów wielobiegunowych przez jeden wielobiegunowo namagnesowany magnes o naprzemiennym rozkładzie biegunów w układzie dwuwymiarowej tablicy [/, j].The advantage of the magnet according to the invention is that the glued-on single magnets or multi-pole magnets are replaced by one multi-pole magnetized magnet with an alternating pole distribution in a two-dimensional array [/, j].

Zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość wytworzenia wielobiegunowego magnesu płaskiego o naprzemiennym rozkładzie biegunów w układzie dwuwymiarowej tablicy [/, j] w jednym procesie magnesowania.The advantage of the method according to the invention is the possibility of producing a multipole flat magnet with alternating pole distribution in a two-dimensional array [/, j] in one magnetization process.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia magnes trwały o rozkładzie biegunów w układzie dwuwymiarowej tablicy [/, j].The subject of the invention has been presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a permanent magnet with a pole distribution in the configuration of a two-dimensional array [/, j].

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Wielobiegunowy magnes trwały w postaci prostopadłościennej wypraski posiada 32 bieguny magnetyczne rozmieszczone naprzemiennie w układzie dwuwymiarowej tablicy 4 x 4 bieguny. Magnes jest namagnesowany w kierunku prostopadłym do powierzchni przez jego grubość. Rozkład biegunów na powierzchni górnej 1 i dolnej 2 tworzą układ tablicy 4 x 4, przy czym odpowiadające sobie bieguny 3 i 4 są przeciwnej biegunowości.A multipolar permanent magnet in the form of a rectangular molding has 32 magnetic poles arranged alternately in a two-dimensional array of 4 x 4 poles. The magnet is magnetized perpendicular to the surface through its thickness. The distribution of poles on the upper 1 and lower 2 surfaces form a 4 x 4 array layout, with the corresponding poles 3 and 4 having opposite polarity.

W praktyce mniejsza liczba elementów wchodzących w skład silnika oznacza szybszy i łatwiejszy proces jego produkcji poprzez oszczędność czasu pracy i zużycia energii elektrycznej. Jeden wielobiegunowy magnes ma przeważnie większą wytrzymałość mechaniczną niż element o tej samej liczbie biegunów sklejony z pojedynczych dwubiegunowych magnesów. Wytrzymałość mechaniczna magnesów na działające siły dynamiczne ma istotne znaczenie wpływające na niezawodność urządzenia.In practice, the smaller number of components included in the engine means a faster and easier process of its production by saving time and electricity consumption. One multipole magnet usually has a greater mechanical strength than an element with the same number of poles glued together from single bipolar magnets. The mechanical resistance of the magnets to the acting dynamic forces has a significant influence on the reliability of the device.

PL 221 006 B1PL 221 006 B1

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Sposób wytwarzania wielobiegunowego płaskiego magnesu trwałego polega na tym, że 97,5% wag.The method of producing a multipolar planar permanent magnet is that 97.5 wt.

proszku magnetycznego ze stopu Nd-Fe-B o remarencji Br=888 mT, koercji indukcji magnetycznejmagnetic powder made of Nd-Fe-B alloy with Br = 888 mT remittance, magnetic induction coercivity

HcB=515 kA/m, koercji polaryzacji magnetycznej HcJ=750 kA/m i maksymalnej gęstości energii magne₃ tycznej (BH)max=121 kJ/m³ miesza się z proszkową żywicą epoksydową o zawartości 2,5% wag. prasuje się ciśnieniem 900 MPa w matrycy o kwadratowym kształcie o wymiarach dostosowanych do wymiarów potrzebnego magnesu. Po sprasowaniu otrzymaną kwadratową wypraskę poddaje się procesowi utwardzania termicznego w temperaturze 200°C, a następnie umieszcza się ją w głowicy magnesującej wyposażonej w uzwojenia zasilane z magneśnicy impulsowej, wytwarzającej naprzemienne pole magnetyczne o kierunku prostopadłym do powierzchni magnesu przez jej grubość. W każdym biegunie materiału magnetycznie twardego wytwarza się pole magnetyczne o natężeniu wynoszącym, co najmniej Hs=1600 kA/m.HCB = 515 kA / m, the magnetic coercive force HcJ of polarization = 750 kA / m and the maximum magnetic energy density of ₃ tic (BH) max = 121 kJ / m ³ is mixed with the epoxy resin powder content of 2.5 wt%. are pressed with a pressure of 900 MPa in a square-shaped die with dimensions adapted to the dimensions of the needed magnet. After pressing, the obtained square molding is subjected to a thermal hardening process at a temperature of 200 ° C, and then it is placed in a magnetizing head equipped with windings fed from an impulse field magnet, generating an alternating magnetic field with a direction perpendicular to the magnet surface through its thickness. In each pole of the hard magnetic material, a magnetic field of at least Hs = 1600 kA / m is generated.

Dzięki magnesowaniu w kierunku prostopadłym do powierzchni magnesu w magnesie wytwarza się układ 8 biegunów magnetycznych N 3 i 8 biegunów magnetycznych S 4 po zewnętrznej i wewnętrznej stronie magnesu płaskiego.Due to the magnetization in the direction perpendicular to the surface of the magnet, a system of 8 magnetic poles N 3 and 8 magnetic poles S 4 is created on the outer and inner side of the flat magnet.

Claims (2)

1. Wielobiegunowy magnes płaski posiadający naprzemienny rozkład biegunów na płaszczyźnie xy, znamienny tym, że stanowi jednolity komponent, posiada naprzemienny rozkład biegunów magnetycznych N S w całej objętości, przy czym na powierzchni górnej (1) i dolnej (2) posiada rozkład biegunów magnetycznych w układzie dwuwymiarowej tablicy [i, j], oraz liczba biegunów w kierunku x wynosi co najmniej dwa i liczba biegunów w kierunku y wynosi co najmniej dwa.1. A multipole flat magnet with an alternating distribution of poles on the xy plane, characterized by the fact that it is a uniform component, has an alternating distribution of magnetic poles NS in the entire volume, while on the upper (1) and lower (2) surfaces it has a distribution of magnetic poles in the system of the two-dimensional array [i, j], and the number of poles in the x direction is at least two and the number of poles in the y direction is at least two. 2. Sposób wytwarzania wielobiegunowego płaskiego magnesu trwałego polegający na tym, że sprasowany materiał magnetycznie twardy po procesie utwardzania lub spiekania magnesuje się w magneśnicy impulsowej, znamienny tym, że prostopadłościenną wypraskę z materiału magnetycznie twardego utwardza się lub spieka, a następnie umieszcza się ją w głowicy magnesującej i magnesuje się w kierunku prostopadłym, do jej powierzchni przez grubość, tak aby uzyskać naprzemienny rozkład biegunów w układzie dwuwymiarowej tablicy [i, j], przy czym magnesowanie prowadzi się w jednym etapie.2. The method of producing a multipolar flat permanent magnet, which consists in the fact that the pressed hard magnetic material is magnetized in the impulse field after the hardening or sintering process, characterized in that a cuboidal compact made of magnetically hard material is hardened or sintered, and then it is placed in the head and magnetizes in the direction perpendicular to its surface through the thickness, so as to obtain an alternating distribution of the poles in the arrangement of the two-dimensional array [i, j], the magnetization being carried out in one step.