Способ изготовления эластичных постоянных магнитов

Иллюстрации

Способ изготовления эластичных постоянных магнитов (патент 1207629)
Способ изготовления эластичных постоянных магнитов (патент 1207629)
Способ изготовления эластичных постоянных магнитов (патент 1207629)
Способ изготовления эластичных постоянных магнитов (патент 1207629)
Показать все

Реферат

 

„. 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