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Dokumentenidentifikation DE69033992T2 18.06.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0452581
Titel Matrize zum Strangpressen
Anmelder Seiko Epson Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ikuma, Ken, Suwa-Shi, Nagano-Ken, JP;
Akioka, Koji, Chino-Shi, Nagano-Ken, JP;
Sakata, Masaaki, Chino-Shi, Nagano-Ken, JP;
Shimoda, Tatsuya, Suwa-Gun, Nagano-Ken, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69033992
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.04.1990
EP-Aktenzeichen 903042695
EP-Offenlegungsdatum 23.10.1991
EP date of grant 31.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse H01F 41/02
IPC-Nebenklasse B29C 47/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf Düsen für das Stranggießen von mit Kunstharz gebundenen Magneten.

Im allgemeinen wird ein Magnet des mit Kunstharz gebundenen Typs mittels eines in Fig. 6 gezeigten Prozesses hergestellt, nämlich:

Ein magnetisches Pulver und ein organisches Kunstharz (wärmeaushärtendes oder thermoplastisches Kunstharz) mit geeigneten Partikelgrößen werden ausreichend vermischt. Bei Bedarf werden Additive zugegeben. Die vermischten Rohmaterialien werden mittels einer Knetmaschine wie z. B. einer Walzmühle oder eines Strangkneters und dergleichen geknetet, wobei sie über eine Temperatur erwärmt werden, bei der das organische Kunstharz schmilzt. Das geknetete Rohmaterial wird grob in Partikel zerkleinert, die Partikelgrößen von etwa 1-10 mm aufweisen, und wird in eine Stranggießmaschine geladen.

Das geladene magnetische Rohmaterial wird in der Stranggießmaschine erwärmt, um es zu verflüssigen, und wird mittels einer Schraube oder eines Kolbens in eine Düse geschickt, die an einem Vorderende eines Zylinders angeordnet ist.

Das magnetische Rohmaterial wird in eine vorgegebene Form wie z. B. einen Zylinder, eine dünne Platte, eine Stange und dergleichen gegossen, in dem es durch die Düse geschickt wird. Die Gießprozesse eines isotropen Magneten und eines anisotropen Magneten sind jedoch verschieden.

Im Fall eines anisotropen Magneten wird nämlich das magnetische Pulver ausgerichtet, indem das magnetische Rohmaterial durch eine Düse geschickt wird, in welcher ein magnetisches Feld erzeugt wird, und der Magnet gegossen wird. Im Prozeß ist es üblich, das magnetische Feld zu erzeugen durch eine Kombination aus einer elektromagnetischen Spule und einem magnetischen Kreis, der ein magnetisches Material umfaßt.

Andererseits wird der isotrope Magnet gegossen mittels Extrusion ohne ein magnetisches Feld. Der gegossene Körper wird nahe dem Auslaß des Vorderendes des Düse gekühlt, anschließend von einer Aufnehmmaschine, die vor der Stranggießmaschine angeordnet ist, aufgenommen und mittels eines Messers auf eine geeignete Länge geschnitten.

Da im Fall des Gießens mit einer Ausrichtung des magnetischen Pulvers der Magnetismus im gegossenen Körper erhalten bleibt, wird er einer Entmagnetisierung unterworfen, um diesen Magnetismus zu beseitigen. In dem Fall, in welchem ein wärmeaushärtendes Kunstharz als Bindemittel verwendet wird, wird der gegossene Körper ferner einem Aushärtungsprozeß unterworfen, um das Kunstharz nach seiner Entmagnetisierung auszuhärten, wobei ein Magnet des mit Kunstharz gebundenen Typs durch Stranggießen erzeugt wird.

Bei diesem Herstellungsverfahren weist die Düse, die für ein Stranggießen in einem magnetischen Feld verwendet wird (d. h. für ein Gießen des anisotropen Magneten), eine Struktur auf, die eine Kombination aus einem magnetischen Material und einem nichtmagnetischen Material ist, wie z. B. diejenigen, die im offengelegten japanischen Patent Sho 58-219705, im offengelegten japanischen Patent Sho 60-100413 und in anderen Dokumenten offenbart sind.

Zum Beispiel ist im offengelegten japanischen Patent Sho 58-219705 eine Düsenstruktur offenbart, die in Fig. 7 gezeigt ist.

In der Düse der Fig. 7 umfassen eine Rohmaterialeinspritzung-Außendüse 201, ein Dorn 203 und ein Vorderende der Gießabschnitt-Außendüse 202 magnetische Materialien, während der Rest der Gießabschnitt-Außendüse 202 ein nichtmagnetisches Material umfaßt. Eine elektromagnetische Spule 204 ist um die Gießabschnitt-Außendüse 202 gewickelt, wobei ein Block aus magnetischem Material 205 um die elektromagnetische Spule 204 positioniert ist.

Der Erfinder dieser Anmeldung hat ferner eine Düsenstruktur offenbart, wie in Fig. 8 des offengelegten japanischen Patents Sho 63-254713 gezeigt ist.

Die Düse umfaßt eine Außendüse, die eine Rohmaterialeinspritzung-Außendüse 201 und Gießabschnitt-Außendüseen 202a und 202b sowie Dorne 203a und 203b umfaßt. Die Rohmaterialeinspritzung-Außendüse 201 besteht aus einem nichtmagnetischen Material, während die Gießabschnitt-Außendüse 202a ebenfalls aus einem nichtmagnetischen Material besteht, jedoch mit der Gießabschnitt-Außendüse 202b ausgerüstet ist, die aus einem magnetischen Material gefertigt ist, um am Vorderende der Außendüse einen magnetischen Fluß zu induzieren.

Der Dorn 203a besteht ebenfalls aus einem nichtmagnetischen Material, wobei am Vorderende des Dorns der Dorn 203b vorgesehen ist, der aus einem magnetischen Material gefertigt ist.

Die elektromagnetische Spule 204 ist außerhalb der Düse installiert. Wenn ein Strom durch die elektromagnetische Spule 204 geleitet wird, wird in einem Raum (im folgenden als Ausrichtungsabschnitt bezeichnet) zwischen dem Vorderende des Dorns 203b und dem Vorderende der Gießabschnitt- Außendüse 202b ein magnetisches Feld erzeugt, da der erzeugte magnetische Fluß dazu neigt, durch ein magnetisches Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität zu verlaufen.

Das Rohmaterial für einen Magneten durchläuft den Rohmaterialeinspritzungsabschnitt 206 und einen Rohmaterialstopfraum 207 und wird mittels Extrusion in eine zylindrische Form gegossen, wobei das Magnetpulver im Ausrichtungsabschnitt ausgerichtet wird.

Heute stehen für einen Radialmagneten des mit Kunstharz gebundenen Typs (1) ein Druckgießen, (2) ein Spritzgießen und (3) ein Stranggießen zur Verfügung.

Von diesen werden derzeit das Druckgießen und das Spritzgießen für Massenherstellungsprozesse genutzt. Obwohl das Stranggießen für ein Gießen von Ferrit-Magneten weitverbreitet ist, befindet es sich im Gegensatz hierzu noch nicht in einer Phase, in der es in der Massenherstellung von Hochleistungs-Seltenerde-Magneten genutzt wird, wobei die Düse für das Stranggießen, insbesondere die Struktur des Ausrichtungsabschnitts in der Düse, noch nicht ausreichend betrachtet worden ist.

Patent Abstracts of Japan, Bd. 12, Nr. 277 (E-640) (3124), 30. Juli 1988, JP- A-63 055922, offenbart eine metallische Düse für die Extrusion zylindrischer, mit Kunstharz gebundener Magneten. Ein radial geschlossener magnetischer Kanal wird in der Düse ausgebildet mittels Induzieren eines magnetischen Induktionsflusses von einer äußeren elektromagnetischen Spule unter Verwendung einer nichtmagnetischen formenden Außendüse, die an ihrem Ende mit einem magnetischen Ringtyp-Teil versehen ist, und einer magnetischen Innendüse, die an ihrem Ende mit einem nichtmagnetischen Teil versehen ist. Die Anordnung ist somit effektiv eine Düse mit einem Ausrichtungsabschnitt, der einen magnetischen Teil umfaßt, der zwischen zwei nichtmagnetischen Teilen sandwich-artig angeordnet ist. Der Vorteil der Anordnung besteht darin, daß eine Kühlung der elektromagnetischen Spule vermieden wird.

Patent Abstracts of Japan, Bd. 12, Nr. 162 (E-609), 17. Mai 1988, JP-A- 62273708, beschreibt eine Düse für das Stranggießen eines mittels Kunstharz gebundenen Magneten, in der eine geschmolzene Mischung aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz durch Kühlung verfestigt wird in einem Formungs- und Kühlungsverfestigungsteil während eines Gießprozesses, wobei der Formungs- und Kühlungsverfestigungsteil am Vorderende der Düse angeordnet ist.

Patent Abstracts of Japan, Bd. 12, Nr. 343 (M-741) (3190), 14. September 1988, JP-A-63-102918, offenbart eine Düse zum Gießen eines Kunstharzzylinders, in der gesintertes Zirkoniumoxid einen Teil einer Extrusionsöffnung auskleidet, die zwischen einer äußeren und einer inneren Düse ausgebildet ist.

Es ist wichtig, die Struktur des Ausrichtungsabschnitts einer Düse für das Stranggießen ausreichend zu betrachten, da sie eine magnetische Leistungsfähigkeit des gegossenen Magneten stark beeinflußt.

Weder bei der Düse noch bei der Maschine zum Stranggießen für einen Magneten des mit Kunstharz gebundenen Typs, die herkömmlicherweise verwendet worden sind, wurde dem Material und der Struktur des Ausrichtungsabschnitts der Düse Aufmerksamkeit gewidmet, wobei er im allgemeinen aus einem einzigen Körper eines magnetischen Materials gefertigt wurde. Daher traten die im folgenden aufgelisteten Probleme auf.

In dem Fall nämlich, in welchem ein Magnet des mit Kunstharz gebundenen Typs durch Extrusion gegossen wird, wird ein magnetisches Feld erzeugt, wenn ein Gemisch, das ein magnetisches Pulver und ein wärmeaushärtendes oder ein thermoplastisches Kunstharz umfaßt, aufgrund von Erwärmung geschmolzen wird, um das magnetische Pulver auszurichten, wobei es notwendig ist, eine Verfestigung mittels Kühlung nach dem Gießen im Ausrichtungsabschnitt auszuführen, um die Ausrichtung nicht zu stören und/oder die gegossene Form zu verformen (zu stören).

Um eine ausreichende Ausrichtung des magnetischen Pulvers zu erreichen, sollte eine Viskosität des Kunstharzes möglichst niedrig sein, sobald es in den Ausrichtungsabschnitt eintritt, d. h. seine Temperatur sollte möglichst hoch sein. Wenn im Gegensatz hierzu der ausgerichtete und gegossene Magnet die Düse verläßt, soll seine Temperatur vorzugsweise möglichst niedrig sein, um eine ausreichende Verfestigung mittels Kühlung im Ausrichtungsabschnitt zu erhalten, um somit die Ausrichtung und die gegossene Form nicht zu verlieren.

Dementsprechend ist ein Temperaturgradient im Ausrichtungsabschnitt erforderlich. Wenn der Temperaturgradient im Ausrichtungsabschnitt für die Verfestigung mittels Kühlung nicht ausreicht und die Temperatur des gesamten Ausrichtungsabschnitts absinkt, führt dies zu einer unzureichenden Ausrichtung, wobei im Gegensatz hierzu dann, wenn die Temperatur des gesamten Ausrichtungsabschnitts ansteigt, die Ausrichtung und die gegossene Form gestört werden, wenn der Magnet die Düse verläßt.

In dem Fall jedoch, in welchem der Ausrichtungsabschnitt einen einzelnen Körper aus einem magnetischen Material umfaßt, ist es schwierig, den Temperaturgradienten zu erzeugen, aufgrund der Eigenschaften des Materials und der Struktur des Ausrichtungsabschnitts, wobei es zum Erzeugen des Temperaturgradienten im einzelnen Metallkörper erforderlich ist, eine Heizvorrichtung und eine Kühlvorrichtung mit einer hohen Kapazität zu verwenden, was zu einer großen Ineffizienz führt.

Ferner hängt im Fall eines radial ausgerichteten zylindrischen Magneten (im folgenden als radialer anisotroper Magnet bezeichnet) die Hinlänglichkeit seiner radialen anisotropen Eigenschaft von der Form und der Größe des Magneten ab. Als ein Index zum Zeigen des Obigen ist ein Radialfaktor fR durch die folgende Gleichung gegeben:

Fr = 2Dh/d²

wobei

D = Außendurchmesser eines ringförmig gegossenen Magneten

h = Höhe eines ringförmig gegossenen Magneten,

und der Radialfaktor kann in folgende Kategorien klassifiziert werden:

fR < 1 ausreichende radiale Anisotropie erreichbar

fR = 1-2 unzureichend

fR> 1 isotrop

Der fR ist der erste Index, der beim Entwurf einer Düse zu betrachten ist, wenn ein Radialmagnetfeld-Gießen mittels Druck oder Einspritzung praktiziert wird.

Das heißt, wenn die Düsenstruktur fR < 1 erfüllt, kann ein ausreichendes radiales Magnetfeld in einem Hohlraum erzeugt werden, womit es möglich ist, einen Magneten mit einer ausreichenden radialen anisotropen Eigenschaft zu gießen.

Wenn jedoch eine Düse mit fR 1 entworfen wird, ist es nicht möglich, einen Magneten mit einer ausreichenden radialen Ausrichtung zu gießen.

Es besteht daher ein wichtiger Index für den Entwurf einer Düse für ein Radialmagnetfeld-Gießen mittels Druck- oder Spritzguß.

Da jedoch im Fall eines Stranggießens die Form des gegossenen Magneten und die Düse für das Stranggießen nicht übereinstimmen, ist es schwierig, fR als einen Index für den Entwurf einer Düse für das Stranggießen zu verwenden.

Wenn wie oben beschrieben ein Magnet des mit Kunstharz gebundenen Typs durch eine Extrusion gegossen wird, wird ein Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem wärmeaushärtenden oder einem thermoplastischen Kunstharz erwärmt, wobei ein magnetisches Pulver durch ein magnetisches Feld ausgerichtet wird, während es schmilzt, und wobei eine Verfestigung mittels Kühlung nach dem Gießen im Ausrichtungsabschnitt durchgeführt werden sollte, um die Ausrichtung und die gegossene Form nicht zu stören.

Um eine ausreichende Ausrichtung des magnetischen Pulvers zu erreichen, ist der Temperaturgradient im Ausrichtungsabschnitt erforderlich, wie oben beschrieben worden ist. Um den Temperaturgradienten im Ausrichtungsabschnitt zu erhalten, gibt es die im folgenden aufgelisteten Verfahren.

(1) Erhöhung der Länge des Ausrichtungsabschnitts,

(2) Einfügen eines Materials mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit in den Ausrichtungsabschnitt, und

(3) Erwärmen und Abkühlen beider Enden des Ausrichtungsabschnitts mit extrem starker Heizvorrichtung und Kühlvorrichtung.

Hierbei besteht bezüglich (1) der Länge des Ausrichtungsabschnitts eine Beschränkung der Länge des Ausrichtungsabschnitts aufgrund einer Un möglichkeit eines ausreichenden Ausrichtungsmagnetfeldes, wenn dieser zu lang wird, und bezüglich (2) die Einschränkung, daß ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit im allgemeinen ein nichtmagnetisches Material ist und somit das Magnetfeld im Ausrichtungsabschnitt gestört ist, sofern nicht das eingesetzte Material dünn ist.

Gemäß sowohl (1) als auch (2) ist es, obwohl es möglich ist, den Temperaturgradienten mit einer Reduktion der Kapazitäten der Heizvorrichtung und der Kühlvorrichtung zu erreichen, immer noch erforderlich, eine starke Heizvorrichtung und Kühlvorrichtung zu verwenden, um den Temperaturgradienten in einem gewissen Grad gleich demjenigen von (3) zu erhalten.

Wenn jedoch eine starke Heizvorrichtung mit einer zusätzlichen Kapazität verwendet wird, wird nicht nur der Ausrichtungsabschnitt, sondern auch die gesamte Düse erwärmt, was in einer Temperaturerhöhung der gesamten Düse mit Ausnahme des Vorderendes der Düse resultiert. Somit wird eine Verbindung, die erwärmt wird, um in der Extrusionsmaschine eine Fließfähigkeit aufzuweisen, in der Düse weiter erwärmt, wobei in dem Fall, in welchem ein Kunstharz in der Verbindung ein wärmeaushärtendes Harz ist, das Harz in der Düse auszuhärten beginnt, und wobei im Fall eines thermoplastischen Kunstharzes eine thermische Zersetzung eingeleitet wird, was mit der Zeit zu Änderungen führt, wie z. B. einer Erhöhung der Viskosität der Verbindung, während sie sich im Stranggießprozeß befindet, und dergleichen. Dies führt zu dem Problem, daß eine stabile Operation des Stranggießens nicht über eine lange Zeitperiode erreicht werden kann.

Dies Erfindung zielt auf die Lösung der Probleme der Düse für ein Stranggießen eines Magneten des mit Kunstharz gebundenen Typs, wie oben beschrieben worden ist, und auf die Schaffung einer Düse für das Stranggießen, um einen Magneten eines mit Kunstharz gebundenen Typs mit einer hohen Leistungsfähigkeit und einer hervorragenden Formgenauigkeit zu gießen.

Ferner schafft diese Erfindung eine Düse für ein Stranggießen, um einen Hochleistungs-Radialmagneten des mit Kunstharz gebundenen Typs zu erzeugen, und um einen langen Radialmagneten zu erzeugen, der nicht fR < 1 erfüllt.

Ferner zielt diese Erfindung auf die Schaffung einer Düse für ein Stranggießen, mit der ein Stranggießen ausgeführt werden kann, das über eine lange Zeitperiode stabil ist, indem die Änderung des Harzes und des magnetischen Pulvers mit der Zeit während des Extrusionsprozesses verhindert wird und indem die magnetische Leistungsfähigkeit eines zu gießenden Magneten stabilisiert wird, wobei die Düse auch eine hervorragende Massenherstellungsfähigkeit aufweist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Düse für das Stranggießen eines mit Kunstharz gebundenen Magneten geschaffen, in der ein geschmolzenes Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz mittels Kühlung verfestigt wird, wobei ein magnetisches Pulver mittels eines magnetischen Feldes ausgerichtet wird, das in einem geschichteten Ausrichtungsabschnitt während eines Gießprozesses angelegt wird, und wobei der Ausrichtungsabschnitt am Vorderende der Düse angeordnet ist und eine Schicht eines magnetischen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß: der Ausrichtungsabschnitt wenigstens eine Außenschicht, eine Zentralschicht und eine Innenschicht aufweist; die Zentralschicht eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Außenschicht und der Innenschicht; die Zentralschicht eine Wärmeleitfähigkeit bei 293 K von 4,2 W/mK oder weniger aufweist; die Außenschicht ein magnetisches Material umfaßt; und die Innenschicht ein magnetisches Material umfaßt.

Die Zentralschicht umfaßt vorzugsweise ein nichtmagnetisches Material mit einer operativen Länge, die gleich der Hälfte der operativen Länge des Ausrichtungsabschnitts oder weniger ist.

Die Düse ist vorzugsweise so konfiguriert, daß sie zylindrische Magneten des mit Kunstharz gebundenen Typs erzeugt.

Die Düse weist vorzugsweise einen Durchlaß für das geschmolzene Gemisch im Ausrichtungsabschnitt auf, wobei der Durchlaß einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweist, und wobei die operative Länge des Ausrichtungsabschnitts kleiner ist als das Quadrat des Innendurchmessers dividiert durch den zweifachen Außendurchmesser.

Die Zentralschicht umfaßt vorzugsweise ein nichtmagnetisches Material, wobei die Düse vorzugsweise einen Durchlaß für das geschmolzene Gemisch im Ausrichtungsabschnitt aufweist, wobei der Durchlaß einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweist und wobei die operative Länge des Ausrichtungsabschnitts ausschließlich des nichtmagnetischen Materials kleiner ist als das Quadrat des Innendurchmessers dividiert durch den zweifachen Außendurchmesser.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Düse für das Stranggießen eines mit Kunstharz gebundenen Magneten geschaffen, in der ein geschmolzenes Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz mittels Kühlung verfestigt wird, wobei ein magnetisches Pulver mittels eines magnetischen Feldes ausgerichtet wird, das in einem geschichteten Ausrichtungsabschnitt während eines Gießprozesses angelegt wird, wobei der Ausrichtungsabschnitt am Vorderende der Düse angeordnet ist und eine Schicht aus magnetischem Material umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß: der Ausrichtungsabschnitt wenigstens eine Außenschicht und eine Innenschicht umfaßt; die Innenschicht eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit der Schicht; die Innenschicht eine Wärmeleitfähigkeit bei 293 K von 4,2 W/mK oder weniger aufweist; und die Außenschicht ein magnetisches Material umfaßt.

Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1-3 Übersichtszeichnungen von Düsen für ein Stranggießen zeigen, die in den Beispielen dieser Erfindung verwendet werden;

Fig. 4 einen Graphen zeigt, der eine Viskositätsänderung der Verbindung über der Zeit zeigt;

Fig. 5(a) und (b) Graphen zeigen, die eine Änderung der magnetischen Leistungsfähigkeit zeigen, wenn eine Düse des Beispiels 6 verwendet wird

Fig. 6 eine Prozeßübersicht eines Magneten ist; und

Fig. 7 und 8 Übersichtszeichnungen von Düsen für das herkömmliche Stranggießen sind.

Diese Erfindung hat die Wirkung der Verbesserung der Leistungsfähigkeit des gegossenen Magneten und ferner der Reformierung der Abmessungsgenauigkeit, wie aus den obenerwähnten Beispielen deutlich wird, als Ergebnis der Ausbildung eines Temperaturgradienten im Ausrichtungsabschnitt durch Ausbilden einer Schichtstruktur aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien und durch Herstellen wenigstens eines oder mehrerer der Materialien des Ausrichtungsabschnitts mit magnetischen Materialien, die sich ausgehend vom Vorderende der Düse erstrecken, an der die Ausrichtung eines magnetischen Pulvers beginnt, bis zu einem Auslaßabschnitt der Düse für ein Stranggießen eines Magneten des mit Kunstharz gebundenen Typs, welcher gegossen wird, durch Ausrichten eines geschmolzenen Gemisches aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz, und durch eine Verfestigung mittels Kühlung.

Wenn ferner in dieser Erfindung als alternativer Fall der Schichtstruktur im Ausrichtungsabschnitt ein Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit eingesetzt wird, das eine Wärmeleitfähigkeit K (293 K (20ºC)) von K ≤ 4,2 W/mK (0,01 [cal/cmsºC]) aufweist, fällt die Wärmeleitfähigkeit am Einfügungsabschnitt auf etwa 1/10 oder weniger, da ein für die Düse im allgemeinen verwendetes Material eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 29,4-33,6 W/mK (0,07-0,08 [cal/cmsºC]) aufweist.

Wenn eine durch den Ausrichtungsabschnitt geleitete Wärmemenge konstant ist, kann eine Temperaturdifferenz mittels der im folgenden angegebenen Gleichung erhalten werden durch Reduzieren der Wärmeleitfähigkeit.

Q = AK (T1 - T2)/I

Q: Wärmekapazität, A: Fläche, I: Dicke

T1 - T2 = ΔT: Temperaturdifferenz.

In dem Fall, in welchem das Einsetzmaterial im Ausrichtungsabschnitt ein nichtmagnetisches Material umfaßt, verschlechtert sich ferner die magnetische Leistungsfähigkeit deutlich, wenn es 1/2 oder mehr der Länge des Ausrichtungsabschnitts ausmacht, trotz einer hohen Temperaturdifferenz. Dies liegt an der Störung des Magnetfeldes im Ausrichtungsabschnitt durch Einsetzen eines nichtmagnetischen Materials in den Ausrichtungsabschnitt. Obwohl die Temperaturdifferenz sinkt, wenn eine nichtmagnetische Schicht dünn wird, wird die magnetische Leistungsfähigkeit etwas verbessert aufgrund einer Reduktion der Störung des Magnetfeldes im Ausrichtungsabschnitt. Somit ist die Dicke der nichtmagnetischen Schicht vorzugsweise so dünn wie möglich, um einen ausreichenden Temperaturgradienten zu erhalten, wobei dann, wenn ein nichtmagnetisches Material eingesetzt wird, dessen Länge vorzugsweise 1/2 der Länge des Ausrichtungsabschnitts oder weniger beträgt.

Wenn außerdem die Kontaktabschnittlänge I des Ausrichtungsabschnitts der Düse für eine Extrusion mit dem geschmolzenen Gemisch auf 1 < d² < 2D beschränkt ist, wird die magnetische Leistungsfähigkeit verbessert aufgrund einer Verfügbarkeit einer ausreichenden Ausrichtung des magnetischen Pulvers.

Ferner ist es durch Anordnung der Zusammensetzung der Düsenstruktur vom Verbindungsabschnitt einer Extrusionsmaschine zum Auslaß des Ausrichtungsabschnitts in der Reihenfolge eines Konvergenzabschnitts, eines Wärmeisolationsabschnitts, eines Erwärmungsabschnitts und eines Ausrichtungsabschnitts möglich, ein stabiles Stranggießen über eine lange Zeitspanne zu betreiben, was z. B. zu einer Eignung für eine Massenherstellung und dergleichen führt.

(1) Es ist möglich, einen Temperaturgradienten im Ausrichtungsabschnitt zu erzeugen durch Ausbilden einer Schichtstruktur für den Ausrichtungsabschnitt, wodurch der Grad der Ausrichtung eines Magneten verbessert wird und auch die Abmessungsgenauigkeit verbessert wird.

(2) Es ist möglich, einen noch höheren Temperaturgradienten im Ausrichtungsabschnitt zu erzeugen durch Einsetzen eines magnetischen Materials mit einer Wärmeleitfähigkeit von K ≤ 4,2 W/mK (0,01 [cal/cmsºC)) oder weniger oder eines nichtmagnetischen Materials mit einer Wärmeleitfähigkeit von K ≤ 4,2 W/mK (0,01 [cal/cmsºC)) oder weniger, das eine Länge von nicht mehr als 1/2 der Länge des Ausrichtungsabschnitts aufweist, in einem Teilabschnitt des Ausrichtungsabschnitts, wodurch es möglich ist, einen anisotropen Hochleistungsmagneten des mit Kunstharz gebundenen Typs mittels Stranggießen zu gießen.

(3) In dem Fall, in welchem kein nichtmagnetisches Material im Ausrichtungsabschnitt vorhanden ist, durch Festlegen der Länge I des Ausrichtungsabschnitts auf

I < d&sub2;/(2D),

und in dem Fall, in welchem ein nichtmagnetisches Material vorhanden ist, durch Festlegen der Länge I' auf

1' < d&sub2;/(2D),

ist es möglich, einen Hochleistungs-Radialmagneten des mit Kunstharz gebundenen Typs mit einer ausreichenden Radialausrichtung zu gießen und eine Verlängerung dieses Magneten zu erreichen.

(4) Durch Ausbilden einer Struktur der Düse, wie in Fig. 3 gezeigt, in der Reihenfolge ausgehend von einem Verbindungsabschnitt einer Extrusionsmaschine als Konvergenzabschnitt, Wärmeisolationsabschnitt, Erwärmungsabschnitt und Ausrichtungsabschnitt, ist es möglich, ein Stranggießen mit einer stabilen magnetischen Leistungsfähigkeit für eine lange Zeitspanne zu betreiben, wobei eine stabile Massenherstellung erreicht werden kann.

Diese Erfindung wird im folgenden unter Verwendung von Beispielen erläutert.

BEISPIEL 1

Fig. 1 zeigt eine Übersichtszeichnung einer Düse für ein Stranggießen, die im Beispiel 1 verwendet wird.

In der Figur ist 108 der Ausrichtungsabschnitt, 109 eine Oberfläche des Auslasses des Ausrichtungsabschnitts, X und Y sind Temperaturmeßpunkte, wobei eine Erläuterung der anderen Bezugszeichen weggelassen wird, da sie im folgenden beschrieben werden.

Eine Düse für ein Stranggießen wird wie in Fig. 1 gezeigt gebildet von einer Außendüse, die eine Rohmaterialeinspritzung-Außendüse 101 und Gießabschnitt-Außendüsen 102a und 102b umfaßt, und von Dornen 103a und 103d, wobei die Rohmaterialeinspritzung-Außendüse 101 und die Gießabschnitt- Außendüse 102a aus nichtmagnetischen Materialien bestehen und die Gießabschnitt-Außendüse 102b aus einem magnetischen Material am Vorderende der Außendüse angeordnet ist, um einen magnetischen Fluß zu induzieren. Ferner umfaßt der Dorn 103a ein nichtmagnetisches Material, wobei der aus einem magnetischen Material bestehende Dorn 103b an seinem Vorderende mit einer Verbindungsschraube 105 ausgestattet ist.

Ferner ist eine elektromagnetische Spule 104 an der Außenseite der Düse installiert, wobei dann, wenn ein Strom durch die elektromagnetische Spule fließt, ein magnetisches Feld am Ausrichtungsabschnitt 108 zwischen dem Vorderende des Dorns 103b und dem Vorderende der Gießabschnitt- Außendüse 102b erzeugt wird, da der erzeugte magnetische Fluß dazu neigt, durch ein magnetisches Material mit hoher magnetischer Permeabilität zu verlaufen.

Anschließend wird für die Herstellung eines Magneten ein magnetisches Pulver mit einem organischen Kunstharz wie z. B. einem wärmeaushärtenden oder thermoplastischen Kunstharz, sowie bei Bedarf mit Additiven mittels eines Mischers gemischt.

Das Gemisch aus magnetischem Pulver und dem Kunstharz wird in einer Extrusionsmaschine erwärmt und wird geschmolzen. In diesem Zustand wird es anschließend zum Rohmaterialeinspritzungsabschnitt 106 der Düse für ein Stranggießen geschickt.

Das geschmolzene Material aus dem magnetischem Pulver und dem Kunstharz wird allmählich konvergiert, während es durch den Rohmaterialstopfraum 107 in die Düse geleitet wird, um die endgültige Form zu gießen. Das magnetische Pulver wird im Ausrichtungsabschnitt 108 ausgerichtet, wobei es in diesem Zustand der Ausrichtung gegossen wird durch eine Verfestigung mittels Kühlung im Ausrichtungsabschnitt 108.

Als nächstes sind in Tabelle 1 die Ergebnisse der Messungen der Temperaturdifferenz zwischen den Punkten X und Y im Ausrichtungsabschnitt 108 gezeigt, wenn der Ausrichtungsabschnitt 108 von einer Schichtstruktur mit Materialien gebildet wird, die aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien ausgewählt sind, nämlich

SKD 61: Spezifikation JIS G 4404, Stahlmaterial

SKD 11: Spezifikation JIS G 4404, Stahlmaterial

SiO2: Oxid von Silicium

PES: Polyethersulfon-Harz

für die Struktur des Ausrichtungsabschnitts einer Düse für ein Stranggießen.

Die Gesamtlänge des Ausrichtungsabschnitts 108 beträgt 6 mm, wobei die Temperaturdifferenzen die Temperaturdifferenzen zwischen den Punkten X und Y darstellen, die 0,5 mm von den zwei Enden des Ausrichtungsabschnitts 108 entfernt sind, und 3 mm außerhalb eines Durchlasses eines geschmolzenen Gemisches des magnetischen Pulvers und des Kunstharzes liegen. (Bei der Messung war die Temperatur am Punkt Y auf 323 K (50ºC fixiert)).

Eine Heizvorrichtung mit einer Leistungsfähigkeit von 800 W wurde für die Erwärmung verwendet, während eine Kühlplatte, die mit Wasserkühlung betrieben wurde, an der Oberfläche des Auslasses des Ausrichtungsabschnitts 109 installiert war, um den Ausrichtungsabschnitt 108 zu kühlen. Die Strukturspalte in Tabelle 1 zeigt die Materialien, die für die Vorderendenstruktur verwendet wurden, wobei unter diesen SKD 61 und SKD 11 magnetische Materialien sind und der Rest SiO&sub2; und PES nichtmagnetische Materialien sind.

Ferner beträgt die Länge jeder Schicht 6/A [mm]. (A bezeichnet die Anzahl der Schichten.)

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde im Fall des Vergleichtests 1, bei dem der Ausrichtungsabschnitt von einem einzigen Metall gebildet wurde, eine Temperaturdifferenz von nur 293 K (20ºC) mit dem obenerwähnten System erhalten.

Obwohl es das gleiche Material war, konnte der Temperaturgradient jedoch durch Ausbilden der Schichtstruktur erreicht werden.

Dies lag daran, daß durch Ausbilden der Schichtstruktur die Kontaktfläche dem Wärmeübergang Widerstand leistet. Dies wurde auch durch den Test 1 und den Test 4 bestätigt.

Ferner wurde aus den Tests 3, 5 und 6 deutlich, daß ein noch höherer Temperaturgradient erreichbar war durch Verwenden eines Materials mit geringer Wärmeleitfähigkeit für einen Teilabschnitt des Ausrichtungsabschnitts.

Da jedoch in diesem Fall ein magnetisches Material im allgemeinen eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist ein nichtmagnetisches Material geeignet als das im Teilabschnitt verwendete Material.

Anschließend zeigt Tabelle 1 ferner die magnetische Leistungsfähigkeit der Magneten, die mittels der Düsen mit den obenbeschriebenen Strukturen gegossen worden sind.

Die Magneten wurden mit folgendem Prozeß hergestellt.

Für die hier hergestellten Magneten wurde eine magnetische Legierung mit einer Koerzitivkraft von etwa 5,57·10&sup5; A/m (7 kOe) und einer Grundmagnetpulverzusammensetzung von Sm (Co 0,672 Cu 0,08 Fe 0,22 Zr 0,028) 8,35 in Partikel mit mittlerer Partikelgröße von etwa 20 um zerkleinert und mit einem Kunstharz vermischt. Ein Verhältnis des Magnetpulvers zum Kunstharz betrug 60 Vol.-% Magnetpulver und 40 Vol.-% Kunstharz.

Ein wärmeaushärtendes Harz, das hauptsächlich ein Epoxidharz umfaßt, wurde als organisches Harz verwendet.

Das obenerwähnte Gemisch wurde mittels einer Walzmühle geknetet, wobei eine Verbindung vorbereitet wurde und die Verbindung anschließend grob zerkleinert wurde und in eine Schraubentyp-Extrusionsmaschine geladen wurde. Die zerkleinerte Verbindung wurde in der Extrusionsmaschine erwärmt.

Das wärmeaushärtende Harz, das hauptsächlich das Epoxidharz umfaßt, weist seinen thermoplastischen Bereich bei etwa 373423 K (100-150ºC) auf, bei dem die Viskosität deutlich absinkt, wobei das Gemisch aus dem magnetischen Pulver und dem Kunstharz sich in diesem Temperaturbereich in einem geschmolzenem Zustand befand. Das Gemisch wurde mittels der Schraube in eine Düse gedrückt, wobei aus der Düse ein Magnet stranggepreßt wurde durch eine Verfestigung mittels Kühlung nach Ausrichtung des magnetischen Pulvers im Ausrichtungsabschnitt am Vorderende der Düse. Die Form des gegossenen Magneten war ringförmig mit einem Außendurchmesser von 32,8 mm und einem Innendurchmesser von 31,8 mm.

In diesem Beispiel wurde die magnetische Leistungsfähigkeit unter Verwendung eines Magneten im ungehärteten Zustand gemessen, der in einem geschmolzenen Zustand gegossen worden ist.

Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, zeigte der gegossene Magnet eine verbesserte Leistungsfähigkeit im Fall einer Düsenstruktur, bei der der Temperaturgradient sichergestellt war, wobei ferner bestätigt wurde, daß die Abmessungsgenauigkeit ebenfalls durch den Temperaturgradienten verbessert wurde.

Tabelle 1

A ausgezeichnet C brauchbar

B gut D schlecht

BEISPIEL 2

Fig. 2 zeigt eine Übersichtszeichnung einer Düse für ein Stranggießen, die im Beispiel 2 verwendet wird.

In der Figur zeigt 102c eine Gießabschnitt-Außendüse, die ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit umfaßt, eine Strecke a-b zeigt eine Länge eines Ausrichtungsabschnitts 108, wobei eine Erläuterung der anderen Bezugszeichen weggelassen wird, da diese die gleichen sind wie diejenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind.

Die Düse für ein Stranggießen ist in der Struktur und der Wirkung ähnlich der Düse der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß ein anderes Material im Zentrum des Ausrichtungsabschnitts 108 eingesetzt ist und der Ausrichtungsabschnitt 108 im inneren Teil der Düse eine Struktur aufweist, die in drei Schichten, nämlich A, B und C, unterteilt ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall war die Schicht B ein Material der eingesetzten Schicht, wobei das gleiche Material, nämlich SKS2, für die Schicht A und die Schicht C verwendet wurde. SKS2 ist ein Stahlmaterial spezifiziert durch die Norm JIS G 4404.

Eine Temperaturdifferenz im Ausrichtungsabschnitt 108 wies eine Temperaturdifferenz zwischen den Punkten X und Y auf, die als Temperaturmeßpunkte in Fig. 2 gezeigt sind.

Die Temperaturdifferenzen zwischen X und Y unter Verwendung mehrerer Materialien für das eingesetzte Material der Schicht B sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Länge des Ausrichtungsabschnitts [der Abstand a-b in Fig. 2] betrug 6 mm, und die Dicke jeder Schicht betrug 2 mm.

Der Vergleichstest 2 war ein Beispiel unter Verwendung einer Düse, in der die Ausrichtungsschicht nicht von der in Fig. 8 gezeigten Schichtstruktur gebildet wurde.

Wie im Beispiel 1 wurde eine Heizvorrichtung mit einer Leistungsfähigkeit von 800 W für die Erwärmung verwendet, während für die Kühlung eine Oberfläche 109 des Auslasses der Düse in der Schicht C mittels Wasser gekühlt wurde, und wobei die Temperatur am Punkt Y auf 333 K (60ºC) gehalten wurde.

Anschließend wurden zylindrische Magneten mit einem Außendurchmesser von 30 mm und einem Innendurchmesser von 28 mm in der gleichen Grundzusammensetzung und Prozedur wie im Beispiel 1 gegossen unter Verwendung der obenerwähnten Düse, wobei die magnetische Leistungsfähigkeit dieser Magneten verglichen wurde.

In Tabelle 2 sind die Temperaturdifferenz zwischen X und Y im Ausrichtungsabschnitt 108 und die magnetische Leistungsfähigkeit der hergestellten Magneten gezeigt, wenn der Ausrichtungsabschnitt 108 unter Verwendung eines Materials ausgebildet wurde, das als Einsatzmaterial ausgewählt wurde unter

PES: Polyethersulfon-Harz

PEEK: Polether-Etherketon-Harz

ZrO2: Oxid von Zirkonium

YHD50: Stahlmaterial (ein Hitachi-Metallprodukt) und

SKD61: Stahlmaterial, spezifiziert durch JIS G 4404,

welche unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufwiesen.

Die Tests 7-11 und der Vergleichstest 2 waren Fälle, bei denen ein Kunstharz verwendet wurde, das hauptsächlich ein Epoxydharz umfaßt, wobei die Extrusionsbedingung darin bestand, daß die Extrusion durchgeführt wurde durch Halten der Temperatur am Punkt Y bei 333 K (60ºC), wie oben beschrieben worden ist. Die Temperatur war eine Temperatur, bei der das verwendete Harzverfestigt war, wobei die Form des gegossenen Magneten sich nicht verformte.

Andererseits wurde für die Tests 8a-11a und dem Vergleichstest 2a ein Polyamidharz (Nylon 12) verwendet, wobei in diesem Fall die Extrusion durchgeführt wurde durch Halten der Temperatur am Punkt Y bei 433 K (160ºC).

Ein Beispiel, das dem Test 7 entspricht, d. h. PES wurde als Material verwendet, um die eingesetzte Schicht herzustellen, ist in Tabelle 2 nicht gezeigt, wobei dies an der Unmöglichkeit der Anwendung aufgrund einer geringen Wärmebeständigkeit von PES Liegt.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, wiesen die Fälle, in denen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt wurden, einheitlich eine bessere magnetische Leistungsfähigkeit auf als der Vergleichstest 2 und 2a, in welchem der Ausrichtungsabschnitt durch nur ein einziges Metall SKD61 gebildet wurde. Wenn jedoch das eingesetzte Material eine Wärmeleitfähigkeit (bei 293 K (20ºC)) von mehr als 4,2 W/mK (0,01 [cal/cmsºC]) aufwies, ist die Verbesserung der magnetischen Leistungsfähigkeit gering, weshalb vorzugsweise ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 4,2 W/mK (0,01 [cal/cmsºC]) oder weniger eingesetzt wird.

Tabelle 2

BEISPIEL 3

Als nächstes wurde eine Auswirkung auf einen Magneten untersucht, wenn die Dicke des nichtmagnetischen Materials, das im Ausrichtungsabschnitt in Fig. 1 eingesetzt werden soll, verändert wurde.

Es wurde PEEK als das einzusetzende Material verwendet, wobei die Länge des Ausrichtungsabschnitts einschließlich der Dicke von PEEK immer bei 6 mm gehalten wurde, die Schicht A und die Schicht C in der gleichen Länge ausgeführt wurden und eine Kühlkapazität eingestellt wurde, um die Temperatur am Punkt Y immer bei 433 K (160ºC) zu halten. Ferner wurde für ein mit dem magnetischen Pulver zu mischendes Kunstharz Polyamidharz (Nylon 12) verwendet, wobei ein Gießprozeß und eine Form des gegossenen Magneten die gleichen waren wie im Vergleichsbeispiel 2.

In Tabelle 3 sind die Temperaturdifferenz zwischen X und Y und die magnetische Leistungsfähigkeit gezeigt, wenn die Dicke der Schicht B von 0,5 bis 3,5 mm geändert wird. (Test 12-16).

Wie aus Tabelle 3 deutlich wird, ist die Temperaturdifferenz bei der PEEK- Dicke von 2 mm mit der verwendeten Heizvorrichtungskapazität gesättigt. Da die Wärmeleitfähigkeit von PEEK sehr gering ist, wird eine Temperaturdifferenz von etwa 353 K (80ºC) selbst bei der PEEK-Dicke von 0,5 mm erreicht.

Wie ferner aus Tabelle 3 deutlich wird, fällt dann, wenn die PEEK-Dicke gleich 3 mm (1/2 der Länge des Ausrichtungsabschnitts) oder mehr wird, die magnetische Eigenschaft deutlich ab, obwohl die Temperaturdifferenz zwischen X und Y groß ist. Dies liegt an einer Störung eines magnetischen Feldes im Ausrichtungsabschnitt durch das Eindringen eines nichtmagnetischen Materials in den Ausrichtungsabschnitt. In ähnlicher Weise wird deutlich, daß dann, wenn die PEEK-Dicke 1 mm oder weniger beträgt, die magnetische Leistungsfähigkeit trotz einer reduzierten Temperaturdifferenz etwas verbessert wird.

Obwohl die Temperaturdifferenz sinkt, wenn die Dicke einer nichtmagnetischen Schicht dünn wird, wird beobachtet, daß die magnetische Leistungsfä higkeit etwas verbessert wird aufgrund einer Verringerung der Störung des magnetischen Feldes im Ausrichtungsabschnitt.

Auf der Grundlage dieser Beobachtungen sollte vorzugsweise die nichtmagnetische Schicht so dünn wie möglich sein, um eine ausreichende Temperaturdifferenz sicherzustellen, wobei aus den Ergebnissen der Tabelle 3 deutlich wird, daß sie vorzugsweise 1/2 oder weniger der Länge des Ausrichtungsabschnitts beträgt, wenn ein nichtmagnetisches Material eingesetzt wird.

Tabelle 3

BEISPIEL 4

Anschließend wurde in einer Düse für eine Extrusion, die in Fig. 1 gezeigt ist, die Länge des Ausrichtungsabschnitts 108 der Düse geändert, wobei Magneten mittels eines Stranggießens ähnlich dem Beispiel 1 hergestellt wurden.

In diesem Beispiel wurden jedoch das magnetische Pulver und das Polyamidharz gemischt, um ein Volumenverhältnis des magnetischen Pulvers und des Harzes von 3 : 2 herzustellen. Das magnetische Feld wurde erzeugt durch Anlegen eines Stroms von 200 A an eine Spule mit 123 Windungen, wobei die Form des durch Extrusion gegossenen Magneten zylindrisch war mit einem Außendurchmesser von 30 mm und einem Innendurchmesser von 28 mm.

Die Magnetfelder für die Ausrichtung im Ausrichtungsabschnitt bei Änderung der Länge des Ausrichtungsabschnitts 108 sind in Tabelle 4 gemeinsam mit der magnetischen Eigenschaft der extrudierten Magneten gezeigt.

Bezüglich der Temperatur des Ausrichtungsabschnitts der Punkte X und Y wurde in diesem Beispiel eine Erwärmung und eine Kühlung von beiden Enden des Ausrichtungsabschnitt angewendet, um den Punkt Y immer auf 433 K (160ºC) und X immer auf 523 K (250ºC) zu halten. Im Fall der Länge 5 mm betrug jedoch die Temperatur am Punkt · 513 K (240ºC), wobei es nicht möglich war, 523 K (250ºC) zu erhalten. Die Form des gegossenen Magneten wies einen Wert d²/2D von etwa 13 mm auf.

Tabelle 4

Wie in Tabelle 4 gezeigt, sinkt die magnetische Leistungsfähigkeit des Magneten deutlich ab, wenn die Länge des Ausrichtungsabschnitts 13 mm überschreitet. Dies liegt an der Unmöglichkeit der Bereitstellung einer ausreichenden Ausrichtung des magnetischen Pulvers aufgrund einer Erhöhung der Länge des Ausrichtungsabschnitts, die zu einem geringen Magnetfeld im Ausrichtungsabschnitt führt.

I < d²/2D (1)

Die obige Gleichung ist eine modifizierte Gleichung der Bedingung, bei der die Ausrichtung des Radialfaktors ausreichend ist, d. h.

fR = 2Dh/D² < I,

durch Ersetzen von h durch I, wobei die erhaltenen Ergebnisse nahezu eine Übereinstimmung mit der Gleichung (1) aufweisen. Im Falle eines Radialmagnetfeldgießens mittels Druck und Einspritzung ergibt sich eine Beschränkung der Höhe bei etwa 13 mm für den gegossenen Magneten, jedoch besteht im Fall des Stranggießens keine solche Beschränkung der Magnethöhe, wobei es möglich war, einen Magneten mit einer ausreichenden radialen Ausrichtung zu erzeugen, selbst wenn seine Höhe mehrere 10 mm betrug.

BEISPIEL 5

Als nächstes wurde ein Test ähnlich Beispiel 4 durchgeführt unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Düse.

Wie bei der in Fig. 2 gezeigten Düse, ähnlich dem Beispiel 2, ist der Ausrichtungsabschnitt 108 der Düse in drei Schichten unterteilt, die Schicht A 102b, die Schicht B 102c und die Schicht C 102b. Die Schicht B ist ein nichtmagnetisches Material PEEK mit einer Dicke von 0,5 mm und weist eine Struktur auf, bei der 102c der Schicht B, die ein anderes Material umfaßt, in das Zentrum des Ausrichtungsabschnitts 108 eingesetzt ist. 102b der Schicht A und die Schicht C sind ein magnetisches Material, wobei eine Summe ihrer Längen gleich I' ist. Die Schicht A und die Schicht C wurden immer in der gleichen Dicke ausgeführt.

Das magnetische Feld für die Ausrichtung und die Änderung der magnetischen Leistungsfähigkeit, wenn die Magneten unter Veränderung der Länge I' gegossen wurden, wurden untersucht, wobei die Ergebnisse in Tabelle 5 gezeigt sind.

Das magnetische Feld für die Ausrichtung war ein Ergebnis, das am Durchlaß beobachtet wurde, der mit der Schicht A 102b in Kontakt stand, wobei die Form des gegossenen Magneten ein Ring mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einem Innendurchmesser von 23 mm war.

Tabelle 5

Die Temperaturen an den Punkten X und Y betrugen 433 K (160ºC) und 553 K (280ºC). Die Temperatur am Punkt Y war erhöht im Vergleich zum Beispiel 4, wobei dies an einer Wärmeisolationswirkung zwischen den Schichten A-C lag durch das Einfügen von PEEK in der Schicht B, was zur Sicherstellung der Temperaturdifferenz führte.

Die hiermit erzeugten Magneten wiesen ein

d²/2D = 10,6 [mm]

auf.

Selbst bei den Ergebnissen der Tabelle 5, wenn I' gleich 10,6 mm oder mehr wurde, fällt die magnetische Leistungsfähigkeit des erzeugten Magneten deutlich ab, in ähnlicher Weise wie beim Beispiel 4. Wenn sie gleich 10,6 mm oder weniger wurde, weist diese einen Wert auf, bei dem angenommen wird, daß die radiale Ausrichtung nahezu ausreichend ist. Die magnetische Eigenschaft wird stärker verbessert als im Beispiel 4, wobei dies an einer weiteren Verringerung der Kunstharzviskosität am Punkt X liegt, im Vergleich zum Beispiel 4, aufgrund der Sicherheit des Temperaturgradienten zwischen X und Y mittels der Wärmeisolationswirkung der Schicht B. Wenn die Länge des magnetischen Materials im Ausrichtungsabschnitt, d. h. die Länge I', in der ein magnetisches Feld auf ein magnetisches Pulver einwirkt,

I' < d²/2 D

erfüllt, kann ein Magnet mit einer ausreichenden radialen Ausrichtung ausgebildet werden.

BEISPIEL 6

Ein magnetisches Pulver mit der gleichen Grundzusammensetzung wie im Beispiel 4 wurde mit einem Kunstharz gemischt, das hauptsächlich ein Epoxydharz umfaßt, um ein Volumenverhältnis von magnetischem Pulver und Kunstharz von 3 : 2 herzustellen, wobei ein Magnet mittels einer Extrusion aus einer Düse gegossen wurde und der gegossene Magnet anschließend in einem Ofen erwärmt wurde, um ihn auszuhärten.

Eine in diesem Beispiel verwendete Düse ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Beispiel wird sie gebildet durch unterteilte Abschnitte in folgender Reihenfolge - ein Konvergenzabschnitt 111, ein Wärmeisolationsabschnitt 112, ein Erwärmungsabschnitt 113 und ein Ausrichtungsabschnitt 110 ausgehend von einem Verbindungsabschnitt einer Extrusionsmaschine zu einem Auslaß des Ausrichtungsabschnitts. X, Y und Z sind Temperaturmeßpunkte.

Eine aus einer Extrusionsmaschine extrudierte Verbindung wird im Konvergenzabschnitt 111 konvergiert. Die Verbindung wird im Erwärmungsabschnitt 113 weiter erwärmt, nachdem sie den Wärmeisolationsabschnitt 112 passiert hat, wobei das magnetische Pulver im Ausrichtungsabschnitt 110 ausgerichtet wird und ein Magnet in diesem Zustand der Ausrichtung mittels einer Verfestigung durch Kühlung gegossen wird.

Als nächstes wird als Vergleichsbeispiel eine Düse verwendet, in der kein Wärmeisolationsabschnitt 112 und keine Unterscheidung zwischen dem Konvergenzabschnitt 111 und dem Erwärmungsabschnitt 113 vorhanden ist, während jedoch der Rest der gleiche ist wie bei der Düse der Fig. 3. In Fig. 4 ist eine Änderung der Verbindungsviskosität gezeigt, wenn diese Düsen verwendet werden.

Die hiermit gemessene Viskosität ist ein Wert bei 393 K (120ºC) eines zerkleinerten Materials eines ungehärteten Magneten, der nach dem Laden in eine Extrusionsmaschine durch die Düse extrudiert worden ist.

Im Graphen stellt die x-Achse die Zeit in Minuten dar, wobei t = 0 der Zeitpunkt ist, bei dem die geladene Verbindung zuerst aus der Düse austritt und die Magneten anschließend abgetastet werden, wobei deren Viskositäten gemessen werden.

Die Temperaturen der Düse an den Punkten X, Y und Z betrugen 333 K (60ºC), 423 K (150ºC) bzw. 393 K (120ºC), während die Temperaturen der Düse des Vergleichsbeispiels an den Punkten X, Y und Z 333 K (60ºC), 423 K (150ºC) und 433 K (160ºC) betrugen und die Extrusionsgeschwindigkeit des Magneten 1 mm/s betrug.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, in der die gemessenen Punkte des Vergleichsbeispiels durch Dreiecke gezeigt sind (wie in Fig. 5), nimmt die Verbindungsviskosität mit dem Zeitverlauf deutlich zu in dem Fall, in dem die Düse des Vergleichsbeispiels verwendet wird. Es wird angenommen, daß dies an einer beginnenden Aushärtung eines Teils des Kunstharzes aufgrund der Erwär mung der aus der Extrusionsmaschine bei 433 K (160ºC) extrudierten Verbindung liegt. Als die Betriebszeit vier Stunden überschritt, konnte das Stranggießen nicht mehr fortgesetzt werden. Im Gegensatz hierzu war im Fall der Düse des Beispiels 6 der Abschnitt, an dem sie auf 423 K (150ºC) erwärmt wurde, klein, was nur zu einer geringen Änderung der Viskosität im Zeitverlauf führte.

Eine Änderung der magnetischen Leistungsfähigkeit bei Verwendung dieser Düsen ist in den Fig. 5(a) und (b) gezeigt. Die Zeit längs der Achse der Abszisse ist die gleiche wie in Fig. 4. Wie aus Tabelle 5 deutlich wird, sinkt die magnetische Leistungsfähigkeit im Fall des Vergleichsbeispiels im Zeitverlauf plötzlich ab. Dies liegt an einer Verringerung des Ausrichtungsgrades, da das magnetische Pulver in der Verbindung schwer auszurichten ist aufgrund der Erhöhung der Verbindungsviskosität im Zeitverlauf, was zu einem Absinken der magnetischen Leistungsfähigkeit führt.

Andererseits wird im Fall des Beispiels 6 nahezu keine Änderung der magnetischen Leistungsfähigkeit im Zeitverlauf beobachtet, wobei eine hohe magnetische Leistungsfähigkeit stabil erreicht wird.


Anspruch[de]

1. Düse zum Stranggießen eines mittels Kunstharz gebundenen Magneten, in der ein geschmolzenes Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz mittels Kühlung verfestigt wird, wobei ein magnetisches Pulver mittels eines in einem geschichteten Ausrichtungsabschnitt (108, 110) während eines Gießprozesses angelegten magnetischen Feldes ausgerichtet wird, wobei der Ausrichtungsabschnitt am Vorderende der Düse angeordnet ist und eine Schicht eines magnetischen Materials umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß: der Ausrichtungsabschnitt wenigstens eine Außenschicht (A), eine Zentralschicht (B) und eine Innenschicht (C) umfaßt; die Zentralschicht (B) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit der Außenschicht (A) und der Innenschicht (C); die Zentralschicht (B) eine Wärmeleitfähigkeit bei 293 K von 4,2 W/mK oder weniger aufweist; die Außenschicht (A) ein magnetisches Material umfaßt; und die Innenschicht (C) ein magnetisches Material umfaßt.

2. Düse zum Stranggießen nach Anspruch 1, bei der die Schicht (B) ein nichtmagnetisches Material mit einer operativen Länge umfaßt, die gleich der Hälfte der operativen Länge des Ausrichtungsabschnitts oder weniger ist.

3. Düse zum Stranggießen nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Düse einen Durchlaß für das geschmolzene Gemisch im Ausrichtungsabschnitt (108, 110) aufweist und der Durchlaß einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweist.

4. Düse zum Stranggießen nach Anspruch 3, bei der die operative Länge des Ausrichtungsabschnitts (108, 110) kleiner ist als das Quadrat des Innendurchmessers dividiert durch das Zweifache des Außendurchmessers.

5. Düse zum Stranggießen nach Anspruch 3, bei der die operative Länge des Ausrichtungsabschnitts (108, 110) ausschließlich des nichtmagnetischen Materials kleiner ist als das Quadrat des Innendurchmessers dividiert durch das Zweifache des Außendurchmessers.

6. Düse zum Stranggießen eines mittels Kunstharz gebundenen Magneten, in der ein geschmolzenes Gemisch aus einem magnetischen Pulver und einem Kunstharz mittels Kühlung verfestigt wird, wobei ein magnetisches Pulver mittels eines in einem geschichteten Ausrichtungsabschnitt (108, 110) während eines Gießprozesses angelegten magnetischen Feldes ausgerichtet wird, wobei der Ausrichtungsabschnitt am Vorderende der Düse angeordnet ist und eine Schicht eines magnetischen Materials umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß: der Ausrichtungsabschnitt wenigstens eine Außenschicht (A) und eine Innenschicht (B) umfaßt; die Innenschicht (B) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Schicht (A), die Innenschicht (B) eine Wärmeleitfähigkeit bei 293 K von 4,2 W/mK oder weniger aufweist; und die Außenschicht (A) ein magnetisches Material umfaßt.







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