СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ Российский патент 2019 года по МПК H01F1/06 H01F41/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение принадлежит к области изготовления постоянных магнитов на основе магнитных порошков.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что напряженность магнитного поля внутри постоянного магнита имеет прямую зависимость от энергии магнитного поля и магнитной индукции, которая равна напряженности магнитного поля намагничивающей катушки. Концентрация силовых линий поля постоянного магнита в центре поверхностей полюсов максимальна, а вблизи нейтральной линии равна нулю. Напряженность магнитного поля при удалении от центра полюсов уменьшается, то есть магнитное поле - неоднородное. (1).

Известны постоянные магниты, изготовленные из:

Литого высококоэрцитивного сплава, металлокерамического магнитотвердого материала, магнитотвердого феррита, магнитного сплава на основе редкоземельных элементов, легированной мартенситной стали и материала для магнитной записи

Известен также, выбранный как прототип, способ изготовления постоянных магнитов на основе порошка из сплава Dd-Fe-B путем прессования порошка в магнитном поле и спекания в вакуумной электропечи с последующим отжигом (2).

Этот способ изготовления постоянного магнита не обеспечивает изменение неоднородности магнитного поля в соответствии с заданным изменением напряженности магнитного поля и его полюсов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В основу изобретения поставлена задача: изготовить постоянный магнит в соответствии с заданным изменением напряженности магнитного поля полюсов по величине, последовательности и направлению при помощи порошков с различными магнитными свойствами и в соответствии с заданными формой и размерами поверхности полюсов и боковых поверхностей.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления постоянных магнитов, который включает ориентацию порошка из магнитотвердого сплава заданного химического состава в магнитном поле, прессование, спекание и термообработку, согласно изобретению размещают в полости пресс-формы порошки из сплавов с различными магнитными свойствами так, чтобы величина магнитной энергии и (или) индукции насыщения изменялась в соответствии с заданным изменением величины напряженности магнитного поля полюсов постоянного магнита с заданной

последовательностью и в заданном направлении, прессуют порошки в магнитном поле такого направления намагничивания постоянного магнита, чтобы поверхности его полюсов соответствовали конфигурации поверхности тела, а боковые поверхности соответствовали заданной форме и размерам.

Размещение в полости пресс-формы порошков и сплавов с различными магнитными свойствами позволяет изменять неоднородность магнитного поля и получать заданное изменение величины напряженности магнитного поля. Прессование порошков в магнитном поле заданного направления намагничивания постоянного магнита позволяет формовать поверхности полюсов в соответствии с конфигурацией поверхности тела и боковых поверхностей заданной формы и размеров. После закалки и термообработки способ изготовления постоянного магнита позволяет получать постоянный магнит с переменной магнитной энергией и остаточной индукцией, величина напряженности магнитного поля полюсов которого изменяется с заданной последовательностью и в заданном направлении.

Кроме того, согласно изобретению размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии уменьшалась последовательно в одном направлении.

Размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии и (или) индукции насыщения уменьшалась последовательно в противоположных направлениях.

Размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии увеличивалась в противоположных направлениях.

Заявленный способ осуществляется таким образом.

Полость пресс-формы, изготовленной из стального закаленного или твердосплавного материала в соответствии с заданными высотой, шириной и длиной постоянного магнита и в соответствии с конфигурацией поверхности тела, делят на нужные части специальным приспособлением в виде перегородки из металлической фольги. С увеличением числа порошков с различными магнитными свойствами при формовании постоянного магнита линия изменения напряженности магнитного поля полюсов приближается к прямой линии (Фиг. 1в, Фиг. 2в, Фиг. 7в, Фиг. 8в).

Для силовых магнитных систем из металлокерамических постоянных магнитов, к которым предъявляются высокие требования к механической прочности и которые выдерживают линейную скорость до 140 м/с, изготавливают постоянный магнит из порошков сплавов ЮНДК следующим образом.

1. Полость делят на 5 объемов вдоль ее длины. Засыпают в ее объемы порошки

марки ММК 7-ММК 11 в заданной последовательности уменьшения магнитной энергии в одном направлении, то есть размещают порошки следующим образом: ММК 11 (32,0 кДж/м3), ММК 10 (30,0 кДж/м3), ММК 8 (28,0 кДж/м3,) ММК 9 (24,0 кДж/м3), ММК 7 (21,0 кДж/м3). Уплотняют порошки вибрацией. Приспособление извлекают и производят прессование в магнитном поле напряженностью 200-280 кА/м под давлением около 103 МПа на механическом или гидравлическом прессе с последующим спеканием при Т=1200…1350°С в вакуумной термопечи, спеченный магнит подвергают термической обработке для получения высоких магнитных свойств (Фиг. 7 а, в магнит 1 и 2).

Уменьшают магнитную энергию в одном направлении.

2. В отличие от п. 1 полость делят на 11 объемов и засыпают в них порошки в такой последовательности: ММК 11, ММК 10, ММК 8, ММК 9, ММК 7, ММК 7, ММК 7, ММК 9, ММК 8, ММК 10, ММК 11 (Фиг. 8а, в, магнит 1 и 2).

Уменьшаю магнитную энергию в противоположных направлениях.

3. В отличие от п. 2 засыпают порошки в такой последовательности: ММК 7, ММК 9, ММК 8, ММК 10, ММК 11, ММК 11, ММК 11, ММК 10, ММК 8, ММК 9, ММК 7 (Фиг. 8а, в магнит 5).

Увеличивают магнитную энергию в противоположных направлениях.

Абривиатура ММК обозначает - материал металлокерамический, число -порядковый номер сплава.

4. В отличие от п. 2 засыпают порошки с магнитной энергией 56 кДж/м3 и с различной индукцией насыщения в такой последовательности: ЮН15ДК25А (62 кА/м), ЮН14ДК25БА (58 кА/м), ЮН14ДК25А (52 кА/м), ЮН13ДК25БА (48 кА/м), ЮН13ДК25А (44 кА/м), ЮН13ДК25А, ЮН13ДК25А, ЮН13ДК25БА, ЮН14ДК25А, ЮН14ДКБА, ЮН15ДК25А (Фиг. 7 а, в магнит 5).

Уменьшают величину индукции насыщения в противоположных направлениях, что позволяет получать практически одинаковую величину напряженности магнитного поля полюсов.

5. В отличие от п. 4 засыпают порошки на основе сплавов системы Dd-Fe-В с различной магнитной энергией и индукцией насыщения в такой последовательности: Е-78-41, Е-78-51, Е-78-4, Е-78-81-2, Е-78-10, Е-78-10, Е-78-10, Е-78-81-2, Е-78-4, Е-78-51, Е-78-41 (Фиг. 7а, в магнит 5).

Уменьшают величину магнитной энергии и индукции насыщений в противоположных направлениях, что позволяет получить практически одинаковую величину напряженности магнитного поля полюсов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Пример 1. На Фиг. 1а изображен постоянный магнит, изготовленный из порошков пяти сплавов с различными магнитными свойствами, длиной , которые условно разделены перегородкой 1 на пять слоев порошков . Часть поверхности 2 северного полюса N и поверхности 3 южного полюса S слоя ограничена плоскостями, параллельными плоскости нейтральной линии 4, а слоев - плоскостями под углом к ней. Боковые поверхности 5 и 6 ограничены плоскостями, перпендикулярными к плоскости нейтральной линии, параллельной поверхности тела 7, в которой закреплен постоянный магнит.

На Фиг. 1в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов Н (в Эрстедах) вдоль длины постоянного магнита.

Пример 2. На Фиг. 2а изображен постоянный магнит, изготовленный аналогично, как в примере 1. Поверхность 2 северного полюса N и поверхность 3 южного полюса S ограничена плоскостями, параллельными плоскости нейтральной линии 4, боковые поверхности 5 и 6 ограничены плоскостями, перпендикулярными к плоскости нейтральной линии, параллельной поверхности тела 7, на которой закреплен постоянный магнит.

На Фиг. 2в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов вдоль длины постоянного магнита.

Пример 3. На Фиг. 3 изображены постоянные магниты, изготовленные аналогично, как в примере 1 или 2. Полюсы 1 ограничены двумя плоскостями, перпендикулярными к оси вращения 2 диска 3, две боковые поверхности 4 - плоскостями осевого разреза 5, остальные поверхности - двумя цилиндрическими поверхностями с диаметрами D1 и D2 с образующими, параллельными к оси вращения диска. Постоянные магниты закреплены на теле 3.

Пример 4. На Фиг. 4 изображены постоянные магниты, изготовленные, как в примере 1 или 2. Полюсы ограничены цилиндрическими поверхностями с диаметрами D1 и D2, образующая которых параллельная оси вращения 1, цилиндра 2, две боковые поверхности 3 - плоскостями осевого разреза 4, остальные поверхности 5 - плоскостями, перпендикулярными к оси вращения цилиндра. Постоянные магниты закреплены на теле 2.

Пример 5. На Фиг. 5 изображен постоянный магнит, изготовленный, как в примере 1 или 2. Полюсы 1 ограничены конусными поверхностями, образующая которых параллельна образующей боковой поверхности конуса 2, две боковые поверхности 3 -

плоскостями 4, перпендикулярными к оси 1 конуса 5, остальные поверхности 6 -плоскостями осевого разреза 7. Постоянные магниты закреплены на теле 2.

Пример 6. На Фиг. 6 изображены постоянные магниты, изготовленные как в примерах 1 или 2. Полюсы 1 ограничены сферическими поверхностями, две боковые поверхности 2 - плоскостями 3, перпендикулярными к оси вращения 4 сферического сектора, остальные поверхности 5 - плоскостями осевого разреза 6. Постоянные магниты закреплены в теле сферического сектора 7.

Пример 7. На Фиг. 7а изображены постоянные магниты 1 и 2, закрепленные на неподвижных телах 3,4 и постоянный магнит 5, закреплены на подвижном теле 6.

На Фиг. 7в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1, 2 и 5. Тело 6 будет двигаться в направлении уменьшения напряженности магнитных полей полюсов постоянных магнитов 1 и 2 (показано стрелкой) под действием энергии взаимодействия магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1,2 и 5.

Пример 8. На Фиг. 8а изображены постоянные магниты 1 и 2, закрепленные на неподвижных телах 3,4 и постоянный магнит 5, закрепленный на подвижном теле 6.

На Фиг. 8в изображено изменение магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1, 2 и 5. Тело 6 будет зафиксировано в неподвижном состоянии силами энергии взаимодействия магнитного поля постоянных магнитов 1 и 2, напряженность которых уменьшается между двумя противоположными боковыми поверхностями полюсов в противоположных направлениях, и постоянного магнита 5, напряженность которого увеличивается между двумя противоположными боковыми поверхностями полюсов в противоположных направлениях.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Заявленный способ реализуют следующим образом.

Постоянные магниты, изготовленные по п. 1-3 найдут применение в силовых магнитных системах, в которых перемещают тело при помощи силы взаимодействия магнитных полей одноименных полюсов постоянных магнитов (Фиг. 7а, в).

Постоянные магниты, изготовленные по п. 4 и 5 найдут применение в СВЧ -устройствах (4), бытовых электроприборах и т.п.

Источники информации

1. С.Г. Калашников. Общий курс физики. Электричество. М: Издательство «Наука» 1979 с. 229, 242, 245, 269.

2. Постоянные магниты. Справочник под ред. Ю.М. Пяткина, изд. 2-е глава 5.

3. Патент Украины №51234 С2 на изобретение, МПК H01F 7/00, H01F 7/02, B22F 9/00.

4. А.с. СССР №1524097 МПК H01F 7/02 1989 Бюл. 43.

Изобретение относится к электротехнике. По заранее заданным параметрам изменения напряженности магнитного поля полюсов постоянных магнитов и конфигурации его поверхности изготавливают постоянные магниты из порошков с различными магнитными свойствами, размещают их в полости пресс-формы, прессуют порошки в магнитном поле, спекают и проводят термообработку. Технический результат: при помощи порошков с различными магнитными свойствами изменяют неоднородность магнитного поля постоянного магнита, в результате чего изменяют напряженность магнитного поля полюсов и получают постоянный магнит в поверхности полюсов в соответствии с конфигурацией поверхности тела и боковыми поверхностями заданной формы и размеров. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ изготовления постоянных магнитов, который включает ориентацию порошка в магнитном поле, прессование, спекание и термообработку, который отличается тем, что размещают слоями порошки из необходимого количества сплавов с различными магнитными свойствами в прессформе, изготовленной в соответствии с конфигурацией поверхностей тела, разделяя их перегородкой, которую после формирования порошков изымают, изменяя с их помощью неоднородность магнитного поля полюсов по заранее заданным величине, направлению и последовательности изменения напряженности магнитного поля полюсов постоянного магнита.

2. Способ по п. 1, который отличается тем, что изменяют неоднородность магнитного поля полюсов так, чтобы напряженность магнитного поля между двумя противоположными краями каждого полюса постоянного магнита уменьшалась в одном направлении.

3. Способ по п. 1, который отличается тем, что изменяют неоднородность магнитного поля полюсов так, чтобы напряженность магнитного поля между двумя противоположными краями каждого полюса постоянного магнита уменьшалась в противоположных направлениях.

4. Способ по п. 1, который отличается тем, что изменяют неоднородность магнитного поля полюсов так, чтобы напряженность магнитного поля между двумя противоположными краями каждого полюса постоянного магнита увеличивалась в противоположных направлениях.