Патент 1207629

Способ изготовления эластичных постоянных магнитов

 

„. Я О „„1207И 2g О 1И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АЕТОРСНСМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ного поля.. А ъ

alt в "др. ,«ц, ." - "- СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

@ РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21) 3727889/22-02 (22) 11.04.84 (46) 30.01.86. Бюл. II 4 (71) Институт механики металлбполимерных систем АН БССР .(72) Л. С. Пинчук, И. H. Вертячих, Ю. И, Воронежцев, В. А. Гольдаде, В, В. Снежков, К. С. Азбукин и С. Я. Либерман (53). 621.318.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 750583, кл. В 22 F 3/20, 1978.

Патент США 1"- 2999271, кл, 264-24, 1961. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛАСТИЧНЫХ ПОСТОЯННЬЕ МАГНИТОВ, включающий смешение дисперсного магнитотвердого

15114 В 22 F 3/20 // H 01 F I/113 феррита с органическим связующим и экструзию полученной смеси при одновременном воздействии магнитного поля, ориентированного по нормали к направлению экструзии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения анизотропии магнитных свойств, в качест; е магнитного поля используют постоянное однонаправленное сканирующее магнитное поле и дополнительно воздействуют на смесь стационарным или сканирующим электрическим полем напряженностью 1—

50 кВ/см, причем электрическое поле накладывают на экструдируемую смесь с запаздыванием относительно магнит1 120

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения эластичных постоянных магнитов, обладающих анизотропией магнитных свойств, и может быть использовано 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 свойств эластичных постоянных магнитов.!

В основе изобретения лежит, вопервых, способность частиц магнитотвердого материала ориентироваться нормально направлению экструдирования под действием постоянного магнит20 ного поля, имеющего аналогичное направление. Во-вторых, такая ориентация 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 охлаждаемый

30 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- 4О же получили преимущественную ориентацию в электрическом поле. B-четвертых, запаздывание вектора электрического поля относительно вектора магнитного голя при сканированРпт 45 создает благоприятные условия для фиксации магнитотвердых частиц, так как поворот частиц под действием магнитного поля вызывает смещение и деформацию макромолекул в слоях связующего вблизи частиц. Из-за протекания в связующем релаксационных процессов создаются механические напряжения, которые стремятся вернуть частицы в исходное положение. Электрическая поляризация смещенньгх и деформированных макромолекул снимает эти напряжения и

629

2 способствует более надежной фиксации частиц н связующем.

Совокупность этих факторов приводит к увеличению анизотропии магнитных свойств эластичных магнитов в направлении нормали к направлению экструдиронания. При этом нижняя граница напряженности электрического поля составляет 1 кВ/см, а верхняя—

50 кВ/см, так как при напряженности более 50 кВ/см происходит электрический пробой смеси.

Увеличение анизотропии магнитных свойств эластичных магнитов позволяет улучшить технические параметры устройств, а также повысить их стабильность.

На фиг. 1 изображено устройство для изготовления эластичных магнитов прямоугольного профиля со сканированием магнитного и электрического поля; на фиг. 2 — смешение амплитуды электрического поля относительно магнитного; на фиг. 3 схема устройства для изготовления эластичных кольцевых анизотропных магнитов; на фиг. 4 — сечение А-А на фиг. 3; на фиг ° 5 — смещение векторов электрического и магнитного полей в процессе экструзии магнитов; на фиг, 6 — устройство для изготовления эластичных магнитов со сканированием магнитного поля немеханическим методом; на фиг. 7 сечение Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8— схема устройства для изготовления эластичных магнитов прямоугольного профиля с несколькими контурами намагничивания; на фиг. 9 — сечение

В-В на фиг. 8 °

Пример 1. Эластичнй магнит прямоугольного профиля 1 (фиг, 1) выходит иэ экструдера 2 через мундштук 3, на котором смонтированы электроды 4 и 5, а также магнитопровод 6, имеющий разрыв для пропускания профиля, Электроды 4 заземлены, электроды 5 соединены через клеммы

7 и 8 с источником постоянного электрического напряжения. Магнитопровод

6 охватывает электромагнитная катушка 9. Мундштук снабжен приводом 10, создающим колебательные движения с амплитудой 0

Устройство работает следующим образом.

В процессе экструдирования включают питание катушки 9 и привод 10.

Колебания мундштука синхронизированы

3 1207 с включением клемм 7 и 8 таким образом, что при движении мундштука слева направо клемма 7 включена, а клемма 8 отключена, при движении справа-налево клемма 8 отключена, а клемма 7 включена. Таким образом, . магнитотвердые частицы в смеси, из которой формируют профиль, подвергаются воздействию сначала сканирующего магнитного поля напряженностью Н, 10 а затем — электрического (E), запаздывающего на полпериода (фиг. 2).

Пример 2. Формируется кольцевой анизотропный магнит, вдоль образующей которого чередуются участки с максимальной намагниченностью и немагнитные. Эластичный магнит кольцевого профиля 1 (фиг. 3 и 4) экструдируется через мундштук 3, на котором смонтировано вращающееся кольцо

11 из диамагнитного материала. На кольце закреплены постоянные магниты

12 и 13, разноименными полюсами контактирующие с профилем 1. Дорн 14 несет постоянный магнит 15, установленный в плоскости вращения магнитов 12 и 13. На расстоянии 1 от ближней к экструдеру грани магнита 15 установлен электрод 4 из диамагнитного металла, отделенный диэлектрической прокладкой 16 от дорна 14. Электрод

4 соединен с клеммой 7 источника постоянного напряжения. Кольцо заземлено и снабжено на поверхностях, контактирующих с мундштуком 3, антифрик35 ционными покрытиями 17.

В процессе экструзии приводят во вращение кольцо I 1,,создавая сканирующее магнитное поле на участках профиля, расположенных между разноименными полюсами магнитов 12, 13 и 15. При прохождении профилем 1 участка между кольцом 11 и электродом 4, на который подано высокое электрическое напряжение с клеммы

7, происходит поляризация полимерного связующего магнитной смеси. В результате частицы магнитотвердого налолнителя ориентируются под дей" ствием вращающегося магнитного поля на участках вдоль образующей профиля, расположенных против полюсов магнита 15, причем намагниченные участки чередуются с немагнитными.

Длина участков зависит от соотноше- 55 ь ния скоростей экструзии и вращения кольца 11. Вектор поляризующего электрического поля Е (фиг ° 5) от629

4 стает or вектора магнитного дроля Н на угол, величина которого обусловлена соотношением скорости экструзии и длины.

Пример 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

l4 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 )9. 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.

1207629

Устройство работает следующим образом.

При включеыии экструдера профиль 1 проходит по мундштук JJ 3 ° . 5

Блок 18 включает катушки 9 в определенной последовательности, определяющей режим сканирования магнитного поля. При прохождении смеси в зазоре магнитопровода 6, катушка 10 которого включена, частицы наполни.теля ориентируются в направлений поля. Контактирование профиля 1 с частями мундштука 22 и 23, на последнюю иэ которых подано напряжение от клем- 15 мы 7, приводит к поляризации полимерного связующего, закрепляющей ориентированное положение частиц наполнителя.

П р и м .е р 5. Изготавливали 20 эластичные магниты прямоугольного профиля сечением 10х5 мм.

Формирование образцов осуществляли методом экструзии, используя червячный экструдер ЧП20/25 25 (температура на выходе 105 С) и устройство> описанное в примере 4, с двумя контурами намагничивания, На образцы воздействовали электрическим и магнитным полями, ориентируемыми 30 по нормали к направлению экструзии в различных вариантах.

Характеристики магнитных свойств— остаточную индукцыо Вр> коэрцитивную силу Н > магнитную индукцию

35 (ВН) — измеряли с помощью измерителя магнитной индукции типа ИМИ-3 в трех направлениях:

А — направление экструзии; Б — по нормали к направлению экструзии и 40 вектору магнитного поля;  — направление вектора магнитного поля.

Измерения повторяли после экспозиции образцов в течение 30 сут при

50 С.

Результаты измерений представлены в 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.X), диметилфталата (5 мас.X) и порошка феррита с стронция (90 мас.7), по остальным вариантам из смеси поливинилхлорида (5 мас.Е)> дибутилфталата (5 мас.Ж) 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 4ч 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 звестным способом.

Использование изобретения в народном хозяйстве позволяет получить значительный экономический эффект за счет улучшения параметров изделий с эластичными постоянными магнитами и сроков их эксплуатации.

1207629

Ю СЧ

Ф а о о Ф

СС\ СФ3

Ф Ф

D e

Ф С»\

an ч

IN С»4

Ф Ф Ф

° ° Я) с»4 6ъ сп а а а Ф о - л

»Ф СЧ С 1 Ch а а Ф

lO а «» an е

CO л

О О аСЧ

СО а

С an

ЕЧ .ЧЪ СС . СО о

CO СЧ СЧ сч л Ю

О1 СЧ

С О о о

Ф а о о л о о о а Ф о о ф СО о о о

Ch СО о

Ф Ф о о

OI Oa о

Ф Ф Ф о о о о

СО В О

Ю

Ф Ф Ф Ф о о о о

v о

l» Ь са

D (( о н ((О (ССЪ

СЧ о

1 е

С 4 а

D (° n

СЧ о (CV

Ф

1 о (Щ о

ВС\

O о

an о

l3

taa a3

Х и о

aa(td

l» и о

aaa aC

f и о о о

an о

an,I ) ° В а е (O(Ikey 0РВ В (4

Й н о

С4

D О а

Ю о

СЧ

Сч

СЧ чо

Ф Ф о о

» л an

° а о о

an a

СЧ Ol

ФФ

Ю СЧ

С 4 Ol л О1 о

Ф ю о л Ol

Ю

Ф Ф о о

О1

СЧ о

СЧ о о

Ф о

1 а

Ю о л

Ф о

CO

Ф

СЧ О а Ф

Сс1 Ol а Ф о о

hl СЧ л о

Сч

Ф о

СЧ л

С 1 л о

Ф о л

Ъ

Ф 441

Ф о! о

«(», i an

Ч а

D o,о о

Ю о

» о»о о

Ф о л

Ф

CO

Ф

КЪ

CO

О1 о

СЧ

СЛ

С»4 о

ССЪ

СЧ

« о

r, .9

cI ,", -" .1

1 Ц

0 5 v

ы хж

Еа1 Оа в в о

»»» еЧ, Оа в в о л ф в ьеь

»»»» е» м в в аО еч

»» еЧ в о в в ееь еч

»» »»

О3 Ф в б а еь в

»» бО в

an ЕЧ в в

О О

»»

an 60

° в

О О

Ch в аеь

»» еЧ в бО ф б

an

Об в аеь

М Еа1 в б

». » м еч в . б

° б г

» б

»» м в о о

»»» еч о б еЧ еЧ

° О еаЪ

»»

Оа аО л, »» ф

Ф О

ЕЧ CO

»» л

C7a сО сЧ

an

CaI

D еч

Ф о ф ае» л ф

О О

Са1

»

° ць еч

Об л

» л

° » °

Ch. е»

CO

Ю

»» . о еч в о еч о

» еч в о бО Ф в о о »»» е» м

«е а в о о О ф о в в о о

»» »»

° О 60 о в в ю о

CO в

Ю

C7\ о е

D ..

»» е» в о е о

Ю

»» л

D в о б Об о о о

»»»» о о о в в о о бО бО о о еч в в в ю о о

О ln co о Ю в в о о о в о о

»» »» —. о в в р о

OZcle 5 х @

v ac ca o, кх о хе

Еб1 Р cf 1- х о

D о о

-мv

II

Cl

М о н

1 бЕ lU а х и х

Ж Ц ххххх

R Q cl cI еье хаа

v

6 б

1 е х

1 х х ю

II ю о

/ в в о

1 еч

Ю

1 еч

1 х б0

O. 1 х о" х цхцо о м о

v а

0 х

1 х д

exv рво м хай ь

an о л

Е1 аС

Еа Ф о о

ЗЯ и о 5

3252

1 и х а

К а

Щ

К

С1

1 х

К м а о

1 еа е о

X

35 а о

3 а хе 1е е о

ala 1 ьЕ ц бО в в о о

»»»»

О м в в о о .

И!.

}207629

00 ЕЕь Е0

Оа t4

3 еч еч еч о в б о о .

»» о в б о о

1 аavca эооо

В. 3 03 C: х!

207б29

1 207 62С» Риг. 7

Рис Е

B 2 7 рис. g

ВН1ПП1И Заказ 123/12 Тираж 757 Подлисное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4