Способ изготовления эластичных постоянных магнитов

;.:-".1, Й "/РЕСПУБЛИНГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 2 Р 3/20 // Н 01 Р 1/113(71) Институт механики метмерных систем АН БССР(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛАСНЫХ ПОСТОЯННЬЕ МАГНИТОВ, включающсмешение дисперсного магнитотвердщим и феррита с органическим связую экструзию полученной смеси при одновременном воздействии магнитного поля, ориентированного по нормали к .направлению экструзии, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения анизотропии магнитных свойств, в качест; г магнитного поля используют постоянное однонаправленное сканирующее магнитное поле и дополнительно воздействуют на смесь стационарным или сканирующим электрическим полем напряженностью в 50 кВ/см, причем электрическое поле накладывают на экструдируемую смесь с запаздыванием относительно магнитного поля.1 120Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения эластичных постоянных магнитов, обладающих анизотропией магнитных свойств, и может бытьиспользовано в химической промышленности при изготовлении магнитов,применяемых н системах герметизации,роторах: электрических днигателей,магнитньгс масляных насосах, транспортных лентах и т,д,Целью изобретения является увеличение,анизотропии магнитных свойствэластичных постоянных магнитов. 5В основе изобретения лежит, вопервых, способность частиц магнитотвердого материала ориентироваться нормально направлению экструдирования под действием постоянного магнит.20 ного поля, имеющего аналогичное направление. Во-вторых, такая ориента ция совершается более полно и с меньшей затратой энергии под действием сканирующего магнитного поля котоУ 25 рое.при многократном воздействии вызывает колебание частиц, облегчал их ориентацию вдоль силовых линий магнитного поля, В-третьих, воздействие электрического поля напряженностью 1-50 кВ/см на охлаждаемый30 расплав экструдируемой смеси приводит к поляризации связующего, которая, в частности, сопровождается ориентационной поляризацией диполей и ионной поляризацией смещения сегментов макромолекул. Это облегчает . ориентацию частиц магнитотвердого материала и способствует их более жесткой фиксации н полимерном связующем, макромолекулы которого так О же получили преимущественную ориентацию в электрическом поле, В-четвертых, запаздывание вектора электрического поля относительно вектора магнитного голя при сканировании 45 создает благоприятные условия для фиксации магнитотвердых частиц, так как поворот частиц под действием магнитного поля вызывает смещение и деформацию макромолекул в сло. ях связующего вблизи частиц. Из-за протекания в связующем релаксационных процессов создаются механические напряжения, которые стремятсявернуть частицы в исходное положе- . 55нце, Электрическая поляризациясмещенных и деформированных макромолекул снимает эти напряжения и 6292 способствует более надежной Фиксациичастиц н связующем.Совокупность этих факторов приводит к увеличению анизотропии магнитных свойств эластичных магнитов внаправлении нормали к направлениюэкструдиронания. При этом нижняяграница напряженности электрическогополя составляет 1 кВ/см, а верхняя -50 кВ/см, так как при напряженностиболее 50 кВ/см происходит электрический пробой смеси.Увеличение анизотропии магнитныхсвойств эластичных магнитов позволяет улучшить технические параметрыустройств, а также повысить их стабильность,На фиг. 1 изображено устройстводля изготовления эластичных магнитов прямоугольного профиля со сканированием магнитного и электрического поля; на фиг. 2 - смешениеамплитуды электрического поля относительно магнитного; на фиг. 3схема устройства для изготовленияэластичных кольцевых анизотропныхмагнитов; на фиг. 4 - сечение А-Ана фиг. 3; на фиг. 5 - смешениевекторов электрического и магнитного полей в процессе экструзии магнитов; на фиг, 6 - устройство дляизготовления эластичных магнитовсо сканированием магнитного полянемеханическим методом; на фиг.сечение Б-Б на фиг, 6; на фиг. 8 -схема устройства для изготовленияэластичных магнитов прямоугольногопрофиля с несколькими контураминамагничивания; на фиг. 9 - сечениеВ-В на фиг. 8П р и м е р 1. Эластичнй магнитпрямоугольного профиля 1 (фиг, 1)выходит иэ экструдера 2 через мундштук 3, на котором смонтированыэлектроды 4 и 5, а также магнитопровод 6, имеющий разрыв для пропускания профиля, Электроды 4 заземлены,электроды 5 соединены через клеммы7 и 8 с источником постоянного электрического напряжения. Магнитопровод6 охватывает электромагнитная катушка 9, Мундштук снабжен приводом 1 О,создающим колебательные движенияс амплитудой 0Устройство работает следующимобразом,В процессе экструдирования включают питание катушки 9 и привод 10. Колебания мундштука синхронизированы40 3 1207с включением клемм 7 и 8 таким образом, что при движении мундштукаслева направо клемма 7 включена, аклемма 8 отключена, при движениисправа-налево клемма 8 отключена,а клемма 7 включена. Таким образом,. магнитотвердые частицы в смеси, изкоторой формируют профиль, подвергаются воздействию сначала сканирующегомагнитного поля напряженностью Н, 10а затем - электрического (Е 1, запаздывающего на полпериода (фиг, 2).П р и м е р 2, Формируется кольцевой анизотропный магнит, вдоль образующей которого чередуются участкис максимальной намагниченностью инемагнитные. Эластичный магнит кольцевого профиля 1 (фиг. 3 и 4) экструдируется через мундштук 3, на котором смонтировано вращающееся кольцо11 из диамагнитного материала. Накольце закреплены постоянные магниты12 и 13, разноименными полюсами контактирующие с профилем 1. Дорн 14 несет постоянный магнит 15, установленный в плоскости вращения магнитов 12и 13, На расстоянии 1 от ближней кэкструдеру грани магнита 15 установлен электрод 4 из диамагнитного металла, отделенный диэлектрическойпрокладкой 16 от дорна 14. Электрод4 соединен с клеммой 7 источника постоянного напряжения. Кольцо заземлено и снабжено на поверхностях, контактирующих с мундштуком 3, антифрик 35ционными покрытиями 17,В процессе экструзии приводятво вращение кольцо 1, создаваясканирующее магнитное поле на участках профиля, расположенных междуразноименными полюсами магнитов 12,13 и 15. При прохождении профилем 1участка между кольцом 11 и электродом 4, на который подано высокоеэлектрическое напряжение с клеммы7, происходит поляризация полимерного связующего магнитной смеси. Врезультате частицы магнитотвердогоналолнителя ориентируются под дей"ствием вращающегося магнитного поля 50на участках вдоль образующей профиля, расположенных против полюсовмагнита 15, причем намагниченныеучастки чередуются с немагнитными.Длина участков зависит от соотношения скоростей экструзии и вращениякольца 11, Вектор поляризующегоэлектрического поля Е (фиг5) от 6294стает от вектора магнитного дроля Н на угол, величина которого обусловлена соотношением скорости экструзии и длины,П р и м е р 3. Экструдируемый профиль 1 (фиг. 6 и 7) в виде кольца формируется с помощью заземленного мундштука 3. В последнем установлены магнитопроводы 6, выполненные в виде круглых стержней, выходящих из начального участка дорна 14 и замыкающихся на экструдируемый профиль. На каждой из четырех ветвей магнитопровода смонтирована электромагнитная катушка 9, соединенная с блоком 3 автоматического управления, Магнитопроводы 6 установлены в мундштук 3 с помощью диамагнитных втулок 19, На выходном конце дорна через диэлектрическую прокладку 16 закреплен электрод 4, соединенный с клеммой 7 источника электрического напряжения.В процессе формирования профиля 1 при включении катушки 9 в зазоре магнитопроводов 6 и дорна 14 создается магнитное поле, ориентирующее частицы магнитотвердого наполнителя вдоль силовых линий. Изменяя последовательность включения катушки с помощью блока 18, можно реализовать различные варианты сканирования. Диамагнитные втулки 19 препятствуют рассеянию поля. При прохождении профиля между заземленным мундштуком 3 и электродом 4, на который подано электрическое напряжение от клеммы 7, происходит поляризация полимерного связующего, способствующая фиксации ориентированных частиц наполнителя.П р и и е р 4. Экструдируемый прямоугольный профиль 1 (фиг, 7) выходит из мундштука 3, корпус которого выполнен из диамагнитного материала и заземлен. В мундштуке закреплены магнитопроводы 6, на каждом из которых смонтирована электромагнитная катушка 9, соединенная с блоком 18 автоматического управления. Выходной конец мундштука выполнен из двух частей, соединенных между собой и с корпусом мундштука посредством диэлектрических вставок 20 и 21. Одна из частей 22 заземлена, а другая 23 (фиг, 9) соединена с клеммой 7 источника электрического напряжения.Устройство работает следующимобразом,При включеыии экструдера профиль 1 проходит по мундштуку 3.Блок 8 включает катушки 9 в определенной последовательности, определяющей режим сканирования магнитного поля. При прохождении смеси взазоре магнитопровода 6, катушка 1 Окоторого включена, частицы наполни.теля ориентируются в направлений поля, Контактирование профиля 1 с частями мундштука 22 и 23, на последнююиэ которых подано напряжение от клеммы 7, приводит к поляризации полимерного связующего, закрепляющейориентированное положение частицф наполнителя.П р и м .е р 5. Изготавливали 20эластичные магниты прямоугольного профиля сечением 10 х 5 мм,Формирование образцов осуществляли методом экструзии, используя червячный экструдер ЧП 20/25 25(температура на выходе 105 С) и устройство описанное в примере 4, сдвумя контурами намагничивания, Наобразцы воздействовали электрическими магнитным полями, ориентируемыми 30по нормали к направлению экструзиив различных вариантах.Характеристики магнитных свойств -остаточную индукцюо Вр коэрцитивную силу Нс магнитную индукцию35(ВН) - измеряли с помощью измерителямагнитной индукции типа ИМИв трехнаправлениях:А - направление экструзии; Б - понормали к направлению экструзии и 40вектору магнитного поля; В - направление вектора магнитного поля.Измерения повторяли после экспозиции образцов в течение 30 сут при50 С.45Результаты измерений представленыв таблице.Для сравнения в таблице приведены характеристики таких же магнитов, полученных известным способом, а также способом, включающим воздействие сканирующим магнитным и стационарным или сканирующим электрическим полем при их параметрах и сочетаниях, выходящих эа пределы изобретения.Эластичные магниты по вариантам 1,3,6,12 изготовлены из смеси поливинилбутираля (5 мас.7)диметилфталата (5 мас.7) и порошка феррита%стронция (90 мас.7) по остальным вариантам из смеси поливинилхлорида (5 мас.7) дибутилфталата (5 мас.Х) и порошка феррита бария.Как следует из таблицы, магниты, изготовленные в соответствии с изобретением, характеризуются наиболее высокой анизотропией магнитных свойств (варианты 1-5), так как магнитные характеристики в направлении приложения вектора магнитного поля (В) имеют наибольше . отличие от значения в двух других направлениях (В, Б). Кроме того, эти магниты в ряде случаев отличаются и более высокой стабильностью магнитных характеристик во времени, что характеризуется меньшим изменением их параметров между экспозициями 4 ч и 30 сут.При выходе эа пределы изобретения как по порядку проведения операций (варианты 9-11), так и по параметрам электрического поля (варианты 6-8), цель изобретения не достигается, так как анизотропия магнитных свойств практически не отличается от ее уровня для магнитов, полученных известным способом.Использование изобретения в народном хозяйстве позволяет получить значительный зкономический эффект за счет улучшения параметров изделий с эластичными постоянными магнитами и сроков их эксплуатации.ю сч а веа аао а о о а -- чсЧасс ф л. с сч с оЭ вВ 41 Юоо о о оО л ф ъО Фе со с о в сч сч сч о сч счсо сч о м сч сч в сч сч л сч л е о о л ооо1 О о сф 1 о сч сч о о ю а о о о й фо Ф Ф о о о - ф Ф В Ф о о о сч о сс с с л В Ф ф Ю Ф се) О Ф сч сфъ ОъФа а осч В о Фчо О еФВ о о с л м3В о о 3 О ф о В о о О аО оВ о о фо ее Оь о л о. ло л оо с л о О ою 0ее Ю о о о оьт оо о О 3 О О О 3 Чо о о О 33 ф о о ВВ о о о ОЕео 1 сч В о 1 Ю1 Ь 3- СЬЭ 1к Да 11 еох 33 хь 3 ц о м о м о ю и а 3" Иоф 6333 3 1Ц Да 13 Хюхо33 33 О33 Х Ж М о а е 1 Ф Зе Х о о 33о ох6232 3 о х а 1 К а 333 К Ф 1 х 3 34 з а о е о 535 а о 3 а 1 33 1 Э В О О Во о 1 О 333 В В о о, И К 207629 ф 333 ф03 М3 3 Ч ЕЧ еч оо о.е Оо о ае о О эооо Х 3 ххф