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Dokumentenidentifikation DE69313976T2 19.03.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0599371
Titel Verfahren und Sinterungsmitteln für Ferritsektoren
Anmelder Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder Ledran, Jean-Paul, Societe Civile S.P.I.D., F-75008 Paris, FR
Vertreter Peters, C., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 22335 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69313976
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 11.11.1993
EP-Aktenzeichen 932031479
EP-Offenlegungsdatum 01.06.1994
EP date of grant 17.09.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.1998
IPC-Hauptklasse F27D 5/00
IPC-Nebenklasse B22F 3/10   C04B 35/64   B29C 53/04   C04B 35/26   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sinterung von Magneten, d.h. das Erhitzen auf sehr hohe Temperatur eines Teils aus magnetischem, zuvor geformten Materials, wobei dem besagten Teil die Form eines Drehzylindersektors gegeben wird und es über die Erhitzungsphase mit seiner Konkavität nach oben gewendet auf einen Träger gebracht wird, wo es von einer zylindrisch konkaven, horizontalen Achsfläche getragen wird, deren Konkavität nach oben gewendet ist, während ein Gewichtskörper, der mindestens eine kleinere Drehzylinderfläche horizontaler Achse aufweist, auf das besagte magnetische Material aufgesetet wird.

Ein solches Verfahren findet in der Elektrik- und Elektronikindustrie für die Herstellung von Magneten Anwendung, z.B. für Kleinmotoren, die vor allem in Kraftfahrzeugen und Haushaltsgeräten weitverbreitet verwendet werden.

Die Erfindung betrifft zugleich ein Material für die Sinterung von Stücken aus zuvor in der Form von Drebzylindersektoren geformten magnetischen Materials mit zumindest einem Träger, dessen eine Oberfläche ein Zylindersektor horizontaler Achse mit nach oben gewendeter Konkavität ist, dafür bestimmt, ein Teil mit ebenfalls nach oben gewendeter Konkavität darauf aufzusetzen, und mindestens einem Gewichtskörper mit einer Drehzylinderfläche, dafür bestimmt, mit seiner unteren zylindrischen Fläche auf das besagte Teil aufgesetzt zu werden.

Die Verwendung eines Trägers angepaßter Form und eines auf die besagten Teile aufgesetzten Gewichtskörpers ist aus dem Dokument US-B-4,144,060 bekannt. Laut diesem Dokument werden die Magnetrohteile mit kreisbogenförmigem Schnitt während der Sinterung auf einen genau der Form der Teile angepaßten Träger aufgesetzt. Dabei handelt es sich um Magneten Seltener Erden, d.h. Metallmagneten, die aus einem Aggregat nicht-thermoplastischer Körner gebildet sind. Die betreffenden Teile neigen dazu, sich während der Sinterung zu verformen, indem sie sich nach innen biegen, weshalb sie, um dies zu vermeiden, zwischen einem Gewichtskörper und einem Träger eingeschlossen werden, wobei die Flächen genau der für die fertigen Teile gewünschten Form entsprechen. Diese Elemente müssen, wie in diesem Dokument im Detail erklärt, aufgrund der Tatsache, daß sie mit den Großteil der Oberfläche der Teile direkt in Berührung sind, aus einem Material gefertigt werden, das zahlreichen Anforderungen entsprechen muß: sie müssen aus einem Material sein, das beim Erhitzen nicht an die Teile anhaftet, das bei hohen Temperaturen seine Form beibehält und ein guter Wärmeleiter ist.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Ferritmagneten, insbondere des unter der Handelsbezeichnung "Ferroxdure" bekannten Typs (was hauptsächlich Barium und/oder Strontiumferrite sind), dessen Grundstoff thermoplastisch ist und folglich bei der Sinterung ein zu metallischen Magneten bemerkenswert anderes Verhalten aufweist. Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Sinterung von Ferritmagneten vorgeschlagen, unter Verwendung kostengünstigen Sinterungsmaterials, für das keine der zahleichen, weiter oben aufgeführten Anforderungen erforderlich sind und mit dem es dennoch möglich ist, Teile präziser Abmessungen zu fertigen und keiner oder nur wenig mechanischer Ausbesserung bedürfen. Ihr Ziel ist die Formgebung der Magneten und nicht das Verhindern ihrer Verformung.

Das Ziel der Erfindung wird aufgrund der Tatsache erreicht, daß das Teil ein Ferritteil ist, wobei der Radius des Schnitts der unteren Zylinderfläche des besagten Gewichtskörpers kleiner als der Innenradius des Schnitts des Ferritteils ist.

Die Erfindung gründet folglich auf dem Ausgangsgedanken, daß es für die Formgebung der Teile nicht erforderlich sein muß, daß der Träger und der Gewichtskörper die Teile direkt berühren und genau ihre Form haben. Somit sind die Werkzeuge kostengünstig, da sie einfach herzustellen sind und vor allem ein einziger Gewichtskörpertyp für Teile unterschiedlicher Abmessungen verwendet werden kann, d.h. man kann eine ganze Serie Typenteile mit nur wenigen Gewichtskörpermodellen herstellen, anstatt für jeden Ferritteiltyp ein anderes Gewichtsteilmodell vorzusehen. Außerdem besteht nicht die Gefahr, daß der Gewichtskörper an das Ferritteil anhaftet, da er einen geringeren Radius als letzteres ausweist.

Der besagte Körper kann aus "Kordierit" gefertigt sein, ein in Sinterungskassetten übliches Material (mit Kassette wird eine Art Tablett bezeichnet, auf das die Ferritteile beim Erhitzen gelegt werden).

Vorzugsweise wird die besagte konkave zylindrische Fläche durch die Formung einer Sinterungskssette mit einem Boden aus einer Vielzahl an Rinnen mit kreisbogenförmigem Schnitt und nach oben gewendeter Konkavität erhalten, deren Radius kleiner oder gleich groß wie der Außenradius des Schnitts des Ferritteils vor der Sinterung ist.

Somit unterscheiden sich die Kassetten kaum von Standardkasseten, und der einzige zusätzliche Verarbeitungsschritt bei der Herstellung des Ferrits besteht im Aufsetzen der Gewichtskörper auf die zu sinternden Teile.

Bei einer Variante wird die besagte konkave Fläche erhalten, indem in eine Standard-Sinterungskassette eine Vielzahl zusätzlicher Teile mit kreisbogenförmigem Schnitt und nach oben gewendeter Konkavität gegeben werden, deren Radius kleiner oder gleich groß wie der Außenradius des Schnitts des Ferritteils vor der Sinterung ist.

So werden weiterhin die Standardkassetten verwendet (von denen für die gesamte Produktion ein einziges Modell erforderlich ist), und die zusätzlichen Teile können mit einfachen Formen erhalten werden. Bei dem die Umsetzung der Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglichenden Materials ist der Radius des Schnitts der besagten zylindrischen Fläche der Gewichtskörper kleiner als der Innenradius des Schnitts der Sinterteile vor der Sinterung.

Diese Aspekte sowie andere, detaliertere Aspekte der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung eines nicht begrenzenden Durchführungsbeispiels deutlicher sichtbar.

Abbildung 1 zeigt Ferritsektoren in Fernansicht.

Abbildung 2 zeigt eine Kassette gemäß der Erfindung mit einem Ferritsektor und einem aufgesetzten Gewichtskörper.

Abbildung 3 zeigt schematische Schnitte diverser Durchführungsformen des für die Frfindung bestimmten Materials.

Zur Erinnerung beinhaltet die Herstellung von Barium/Strontium- Ferritteilen folgende Schritte:

- Abwiegen und Mischen der Grundstoffe, d.h. die magnetischen Bestandteile und eine kleine Menge weitere Hinzufügung von Zuschlag sogenannter "zweiter Phase", dessen Zusammensetzung dem von Glas ähnelt und der Mischung thermoplastische Eigenschaften verleiht,

- Granulierung, d.h. in die Form kleiner Kugeln bringen, um späteres Vollstopfen im Vorsinterofen zu vermeiden,

- Vorsinterung, d.h. Erhitzen bei ca. 1300º zum Auslösen der chemischen, das Ferrit bildenden Reaktion,

- Zerkleinern in wässrigem Zustand für den Erhalt von Partikeln zu ca. 0,8 µm,

- Dekantieren,

- Pressen der Partikel im Magnetfeld zum Entfernen des Großteils des Wassers (es bleiben ca. 13%) und Festigen der Ferritkristalle mit der gewünschten Ausrichtung,

- Trocknen bei niederer Temperatur,

- Sinterung bei ca. 1250º in einem Tunnelofen, zum Erhalt der richtigen Dichte sowie der Härte und magnetischen Eigenschaften,

- und schließlich mechanische Ausbesserung für den Erhalt präziser Abmessungen.

Das Sintern kann anisotropisches Schrumpfen bewirken, z.B. der Größenordnung von 15% in einer und von 30% in einer anderen, rechtwinklig zur ersten verlaufenden Richtung, was ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen zu Verformungen führt. Diese Verformungen bergen die spätere Notwendigkeit der Ausbesserung der Teile, wenn man präzise Abmessungen wünscht. Je größer die Verformungen sind, desto größer ist die Menge auszuhessernden Materials und desto größer die Kosten, aufgrund der Kosten der Schleifkörper, der benötigten Zeit und außerdem aufgrund der eventuell den Teilen durch den Schleifvorgang an sich zugefügten Schäden.

Die beiden auf Abbildung 1 dargestellten Ferritteile haben jeweils die Form eines Drehzylindersektors.

Sie bestehen aus einer Außenfläche 1 und einer Innenfläche 2, beide in der Form eines Drehzylindersektors. Sie sind auf der Abbildung in der Position zueinander dargestellt, wie sie in einem Elektromotor angebracht wären. Im Innern der beiden Teile wäre dabei ein zylindrischer Drehrotor vorgesehen, dessen zylindrische Außenfläche möglichst nahe an den Oberflächen 2 vorbeilaufen müßte. So wird verständlich, warum diese Flächen genau wie alle Teile eine gute mechanische Definition aufweisen müssen. Die in Abbildung 2 dargestellte Kassette hat grundlegend die normale Form der für die Sinterung von Sinterungsteilen vorgesehenen Kassetten. Sie wird zu diesem Zweck aus Weißkeramik gegossen, vorzugsweise aus Aluminat oder Kordierit. Der Boden dieser Kassette ist deshalb besonders, da er drei Auskehlungen oder Rinnen 4 zylindrischer Flächen aufweist. Das Wort "zylindrisch" ist hier in seinem weitesten Sinne zu verstehen, d.h. ein Körper, der durch Parallelverschiebung einer ihn erzeugenden Geraden entlang einer (Leit-)Kurve entsteht. Die Leitkurve muß nicht unbedingt ein Kreisbogen, sondern kann z.B. eine Zickzacklinie sein. Der auf Abbildung 2 dargestellte Schnitt hat jedoch die Form eines Kreisbogens mit nach oben gewendeter Konkavität.

Ein Ferritteil 5 wird mit seiner nach oben gewendeten Konkavität auf die zylindrische konkave Fläche einer der Rinnen 4 gesetzt, und ein Gewichtskörper 6 auf den Rücken des besegten Ferritteils gelegt. Es versteht sich, daß in der Praxis mehrere Teile so angeordnet würden, um gemeinsam mit jeweils einem aufgelegten Gewichtskörper gesintert zu werden. Der Gewichtskörper kann in der Form eines Zylinders mit einer nahezu der Abmessung 12 der Kassette entsprechenden Unge erstellt werden, um gleichzeitig auf mehrere Ferritteile zu drücken, was die Arbeit des Bedieners beim Füllen der Kassette vermindert. Der Beugeradius des auf die Teile 5 drückenden Zylinders ist weitaus geringer als der dieser Teile.

Während der Sinterungsphase wird das Ferritmaterial auf eine leicht unter seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur gebracht, es ist folglich weich und kann leicht angepaßt werden, indem es auf eine bestimmte Oberflächenform gebracht und mit einem Gewichtskörper beschwert wird. Man kann folglich Fertigteile mit unterschiedlichen Schnittformen als vor der Sinterung erhalten. Die Form des Teils kann ziemlich beachtlich verändert werden: die Erfahrung zeigt, daß durch mehr oder weniger starkes Beschweren der Teile 5 Formveränderungen der Größenordnung von 10% erreicht werden können, ohne Risse oder andere Fehler zu verursachen: so kann man ausgehend von anfänglich identischen Teilen mehrere Typen leicht voneinander unterschiedliche Teile erhalten, was die Anzahl der für die Druckphase erforderlichen unterschiedlichen Formen begrenzt und somit Investitionsersparnisse ermöglicht.

Zudem verhindert man sogenannte "pferdesattelförmigen" Verformungen, die entlang eines Teils zu unterschiedlichen Beugeradien führen. Die Gewichtskörper 6 können als Schnitt einen Kreissektor anstatt den eines ganzen Kreises haben, denn es ist eindeutig, daß nur die Form ihres unteren Teils zählt.

Es sind verschiedene Varianten für die zylindrisch konkave Flächenform zum Tragen der Ferritteile erdenkbar. Abbildung 3 zeigt einige mögliche Formen. Auf Abbildung 3A hat die Oberfläche des Teils 10 einen Schnitt in Form eines nach unten gerichteten Dreiecks 11. Auf den Abbildungen 3B und 3C hat die Oberfläche der Teile 8 und 9 die Form eines Kreisbogens mit nach oben gerichteter Konkavität.

Der Biegeradins der Oberflächen der zylindrischen und konkaven Teile 8 und 9 der Abbildungen 3B und 3C entspricht dem für die Außenfläche der fertigen Ferritteile gewünschten.

Ja nach dem gewünschten Ergebnis kann der Außenradius vor der Sinterung der Ferritsektoren leicht über oder praktisch gleich dem der Träger gewählt werden. So ist es möglich, unter Verwendung von Teilen größeren Radius Fertigteile mit dem Biegeradius des Trägers zu erhalten. Teile mit anderem Radius können mit anderen Sinterungsträgern erhalten werden, unter Verwendung identischer Teile, d.h. unter Verwendung eines einzigen Presswerkzeugs im Magnetfeld können nach der Sinterung dennoch leicht unterschiedliche Teile erhalten werden.

Der Fachmann kann leicht einen optimalen, den Gegebenheiten entsprechenden Sinterungssatz ermitteln, mit Versuchen in bezug auf die Temperatur, die Dauer, den Temperaturanstieg, um bestmögliche Teile zu erhalten (Abmessungen, ohne Risse).

Auf Abbildung 3C ist der Träger ein auf den Boden 7 einer Standardkassette mit flachem Boden gegebenes Teil. Auf den Abbildungen 3A und 3B können die Teile mit den jeweiligen Bezeichnungen 10 und 8 auch zusätzliche, in eine Standardkassette gegebene Teile sein.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Sinterung von Magneten, d.h. das Erhitzen auf sehr hohe Temperatur eines Teils aus magnetischem, zuvor geformten Materials, wobei dem besagten Teil die Form eines Drehzylindersektors gegeben wird und es über die Erhitzungsphase mit seiner Konkavität nach oben gewendet auf einen Träger gebracht wird, wo es von einer zylindrisch konkaven, horizontalen Achsfläche getragen wird, deren Konkavität nach oben gewendet ist, während ein Gewichtskörper, der mindestens eine kleinere Drehzylinderfläche horizontaler Achse aufweist, auf das besagte magnetische Material aufgesetzt wird, mit dem Merkmal, daß das Teil ein Ferritteil ist, der Radius des Schnitts der zylindrischen unteren Fläche des besagen Gewichstkörpers geringer als der Innenradius des Schnitts des Ferritteils ist.

2. Verfahren laut dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Merkmal, daß der besagte Gewichtskörper aus Kordierit gefertigt ist.

3. Verfahren laut einem der Ansprüche 1 oder 2, mit dem Merkmal, daß die besagte konkave zylindrische Fläche durch die Formung einer Sinterungskassette mit einem Boden aus einer Vielzahl an Rinnen mit kreisbogenförmigem Schnitt und nach oben gewendeter Konkavität erhalten wird, deren Radius kleiner oder gleich groß wie der Außenradius des Schnitts des Ferritteils vor der Sinterung ist.

4. Verfahren laut einem der Ansprüche 1 oder 2, mit dem Merkmal, daß die besagte konkave zylindrische Fläche durch die Formung einer Sinterungskassette mit einem Boden aus einer Vielzahl an Rinnen erhalten wird, deren Schnitt die Form eines nach unten gerichteten Dreiecks aufweist.

5. Verfahren laut einem der Ansprüche 1 oder 2, mit dem Merkmal, daß die besagte konkave Fläche erhalten wird, indem in eine Standard-Sinterungskassette eine Vielzahl zusätzlicher Teile mit kreisbogenförmigem Schnitt und nach oben gewendeter Konkavität gegeben werden, deren Radius kleiner oder gleich groß wie der Außenradius des Schnitts des Ferritteils vor der Sinterung ist.

6. Verfahren laut dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Merkmal, daß die besagten zusdätzlichen Teile aus Kordierit gefertigt sind.

7. Verfarhen laut Anspruch 5, mit dem Merkmal, daß die besagten zusätzlichen Teile eine gleiche Länge wie mehrere aneinandergereihte Ferritteile haben.

8. Material für die Sinterung von zu sinternden Teilen, wobei es sich um Ferritteile handelt, die zuvor in Formen mit einem Drehzylinderschnitt geformt wurden, das Material weist mindestens folgendes auf:

- einen Träger mit einer konkaven Oberfläche, die ein Zylinderschnitt horizontaler Achse mit nach oben gewendeter Konkavität ist, bestimmt zur Aufnahme eines zu sinternden Teils mit nach oben gewendeter Konkavität, und

- einen Gewichstkörper mit einer Drehzylinderfläche, dazu bestimmt, um mit nach unten gewendeter Zylinderfläche auf das zu sinternde Teil gesetzt zu werden,

und das Material das Merkmal hat, daß der Radius des Schnitts der Zylinderfläche des Gewichtskörpers kleiner als der Radius des Schnitts des Zylinders der Teile ist, auf die er gesetzt werden soll.







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