專利名稱：用于永磁體的制造方法、造型系統(tǒng)和永磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造永磁體的方法，涉及一種用于制造永磁體的造型(moulding)系統(tǒng)并且涉及一種永磁體,其中永磁體可以特別地被使用在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中。
背景技術(shù)：
可能是已知的是，由磁粉以矩形的形狀/框架/壓力機(jī)(press)生產(chǎn)矩形磁體。在燒結(jié)矩形磁體之后，通過使用不同的切割或成形方法，所述矩形磁體被磨削/被切割為想要的磁體形狀。
EP 2 017 859 Al公開了一種用于磁極的制造的方法，其中可玻璃化的基礎(chǔ)材料粉末被填充到模具中，該模具用板被閉合，具有粉末的模具被放置在磁場中，并且板被壓到粉末上以致建立壓塊，并且壓塊被燒結(jié)。
WO 2010/066251 Al公開了一種用于機(jī)器的永磁體轉(zhuǎn)子以及永磁體轉(zhuǎn)子的制造方法，其中永磁體被形成在第一蓋與第二蓋之間的套筒的內(nèi)部開口中。
已經(jīng)被觀察到的是，用于制造永磁體的常規(guī)制造方法要求許多昂貴的磁材料，并且要求多個成形步驟，以便實(shí)現(xiàn)永磁體的目標(biāo)形狀。
可能存在對于永磁體、用于制造永磁體的方法和造型系統(tǒng)的需求，其中制造被簡化并且更少的昂貴的磁材料被浪費(fèi)。
通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題，該需求可以被滿足。從屬權(quán)利要求詳細(xì)說明本發(fā)明的特定實(shí)施例。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供有一種用于制造永磁體的方法，其中所述方法包括通過隔離部(separator)把模具體積(mould volume)隔離為第一隔室和第二隔室；將第一材料填充到第一隔室中；將第二材料填充到第二隔室中；壓實(shí)第一材料和第二材料，其中隔離部被成形為使得第一隔室的形狀對應(yīng)于磁體的目標(biāo)形狀。
永磁體可以特別地是或包括釹磁體(也稱為NdFeB磁體)、即釹、鐵和硼的合金，以形成Nd2Fe14B四方晶體結(jié)構(gòu)。此外,磁體可以包括在0%到10% wt之間的Dy (鏑)。永磁體可以具有高的矯頑力(即耐被去磁性)，并且可以具有為在I特斯拉到2特斯拉之間的高飽和磁化。永磁體可以例如被用在諸如發(fā)電機(jī)之類的機(jī)電機(jī)器中，特別是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。特別地，發(fā)電機(jī)可以是外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，在所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)中，(隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)的)磁體從定子徑向向外地被放置。
隔離部可以是諸如彎曲的薄板、彎曲的金屬件等之類的物理實(shí)體結(jié)構(gòu)。隔離部可以至少部分地具有曲線形狀。通過將隔離部布置在模具體積內(nèi)，對模具體積進(jìn)行隔離可以被實(shí)現(xiàn)。隔離部可以包括一個或多個隔離壁。隔離部可以適應(yīng)于使第一材料局限在第一隔室內(nèi)并且使第二材料局限在第二隔室內(nèi)。因而，隔離部對于第一材料以及對于第二材料可以是緊密的。
第一隔室可以具有為在第二隔室的體積的5倍到100倍之間的體積。第一隔室可以部分地由隔離部來定界，并且可以部分地由模具壁的部分來定界。可替換地，第一隔室可以完全地由隔離部來局限或定界。
第二隔室可以部分地由隔離部來定界，并且可以部分地由模具壁來定界。磁體的目標(biāo)形狀可以與長方體形狀不同。磁體的目標(biāo)形狀可以類似具有兩個倒圓的棱邊(roundededge)的長方體。磁體的目標(biāo)形狀可以具有鏡像對稱。磁體的目標(biāo)形狀可以具有沿著深度方向的平移對稱，其中(特別是平行于填充方向的)深度方向可以垂直于模具或模具體積的高度方向和寬度方向。
第一材料可以沿著填充方向被填充到第一隔室中，所述填充方向可以沿著深度方向。第二材料可以沿著填充方向被填充到第二隔室中。
壓實(shí)第一材料和第二材料可以通過(特別是沿著填充方向)將壓力施加到第一材料和材料被實(shí)現(xiàn)。
第一材料也可以被稱為活性的(磁)材料，其中第二材料也可以被稱為假材料(dummy material),所述假材料對被完成的并且被制造的永磁體的磁性能沒有貢獻(xiàn)(或較少地在0%到20%之間貢獻(xiàn))。
當(dāng)?shù)谝徊牧媳惶畛涞降谝桓羰抑袝r，第一材料可以為磁體的最后想要的目標(biāo)形狀(特別是當(dāng)不考慮收縮時，所述收縮可以發(fā)生在壓實(shí)和/或燒結(jié)期間)。因而，在壓實(shí)第一材料和第二材料之后，在壓實(shí)之后沒有磨削、加工或其它成形工藝需要是必需的，以便獲得具有想要的目標(biāo)形狀的永磁體。特別地，從被壓實(shí)的產(chǎn)品中除去第一材料的一些可以被忽略。從而，材料的浪費(fèi)可以被減少。此外，制造方法可以被簡化，因?yàn)闆]有磨削或加工或成形步驟可以被要求。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制造方法進(jìn)一步包括把隔離部放置到模具體積中，以便形成第一隔室和第二隔室，其中模具體積特別是具有長方體形狀。
通過沿著填充方向使隔離部移位或?qū)⒏綦x部移動到模具體積中，隔離部可以被放置到模具體積中。隔離部可以具有至少部分地曲線的形狀。隔離部的部分可以包括平坦的形狀。從而，把模具體積隔離為第一隔室和第二隔室可以容易地被實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隔離部被成形為使得第一隔室具有類似具有在深度方向上延伸的兩個倒圓的棱邊的長方體的形狀，其中隔離部特別是具有恒定的厚度。
第一隔室的形狀可以至少部分地由隔離部的形狀來限定。特別地，第一隔室可以部分地或完全地由隔離部包圍或環(huán)繞。第一隔室和還有第二隔室都可以包括鏡像對稱，其中鏡面可以被取向平行于由高度方向和深度方向所橫跨的平面。特別地，鏡面可以被布置在模具體積或模具的寬度方向上的范圍(extent)的一半處。
從而，要被用作發(fā)電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)磁體的具有合適的形狀的永磁體可以被制造。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，隔離部被成形為使得第一隔室在高度方向上的范圍朝著在寬度方向上的兩端都減少，其中高度方向和寬度方向特別地是橫向的，進(jìn)一步特別是垂直于填充方向，沿著所述填充方向，第一材料和/或第二材料被填充到相應(yīng)的隔室中。
特別地，隔離部可以被成形為使得第二隔室在高度方向上的范圍朝著在寬度方向上的兩端都增加。特別地，第一隔室的高度與第二隔室的高度(其中最小高度特別是為模具體積的高度的1%至10%)之和跨越寬度方向可以是恒定的。從而，在中間部分，第一隔室的高度可以是恒定的，并且在(沿著寬度方向的)外部部分，高度可以以(關(guān)于鏡面)對稱的方式減少。從而，當(dāng)這樣的隔離部被用在制造工藝中時，永磁體的適當(dāng)?shù)男螤羁梢员粚?shí)現(xiàn)。
根據(jù)實(shí)施例，隔離部是由隔離部材料制成的，所述隔離部材料包括可以以簡單的方式被成形的任何種類的材料。例如，塑性材料的認(rèn)為層(think layer)可以被用作隔離部材料，因?yàn)樗侨菀壮尚蔚?。鋼薄板也是選項(xiàng)，因?yàn)橄啾容^于塑料薄板，該鋼薄板更牢固(緊密、堅固)。隔離薄板將在燒結(jié)之前被除去，因此該隔離薄板并不需要是耐高溫的材料。
如果隔離部需要被保持在原位，那么這不得不是非磁性材料、具有接近于I的磁導(dǎo)率的非磁性材料。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一材料是鐵磁粉末材料，特別是高等級的NdFeB粉末材料，所述鐵磁粉末材料具有為在第二材料的剩磁和/或矯頑力和/或磁能積的2倍到10倍之間的剩磁和/或矯頑力和/或磁能積。鐵磁粉末材料可以包括具有在I μ m到20 μ m之間的大小的微小粒子或顆粒。鐵磁粉末材料的微小粒子可以包括小晶粒。
剩磁或剩余磁化是在外部磁場被除去之后在鐵磁材料中遺留的磁化。
矯頑力是在鐵磁粉末材料的磁化已經(jīng)被驅(qū)動到飽和之后被要求把鐵磁粉末材料的磁化減少到零的所施加的磁場的強(qiáng)度。
因而，第一材料可以是適合作為服務(wù)于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁體的高等級的釹材料。相反地，第二材料可以是低等級的材料(和/或具有更多雜質(zhì))，特別是比第一材料更便宜。特別地，第二材料可以被選擇，以不影響(或者在較小的范圍上影響)包括第一材料和第二材料的最后產(chǎn)品的磁性能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一材料包括質(zhì)量比在50%到75%之間的Fe、質(zhì)量比在15%到35%之間的Nd、質(zhì)量比在1%到15%之間的Dy以及質(zhì)量比在0%到2%之間的B。
從而，高等級的釹永磁體可以是可制造的。第一材料可以主要影響完成的制造產(chǎn)品的磁性能。特別地，成品的磁性能可以從第一材料進(jìn)化到在70%到100%之間。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二材料包括塑性材料、特別是熱固性和/或熱塑性材料、特別是環(huán)氧樹脂?？商鎿Q地或附加地，第二材料包括質(zhì)量比在75%到100%之間的Fe、質(zhì)量比在0%到30%之間的Nd、質(zhì)量比在0%到10%之間的Dy以及質(zhì)量比在0%到1%之間的B。
第二材料可以具有在0%到30%之間的Nd和特別是0%的Dy。
塑性材料可以包括聚合物材料。特別地，塑性材料可以包括碳水化合物。熱固性材料可以在應(yīng)用熱時固化或交聯(lián)或凝固。熱塑性材料可以通過降低溫度來凝固。
從而，針對第二材料，低成本的材料可以被使用。特別地，針對第二材料，僅僅在0%到20%之間影響被制造的產(chǎn)品的磁性能的材料可以被使用。因而，完成的永磁體可以展現(xiàn)主要取決于根據(jù)隔離部(和/或模具的部分)的形狀被成形為目標(biāo)形狀的第一材料的磁性倉泛。
從而，從成品中除去第二材料可以不被要求，并且同樣地，在壓實(shí)之后加工第一材料、拋光第一材料、磨削第一材料或使第一材料成形可以不被要求，以便實(shí)現(xiàn)成品的想要的磁性能。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，模具體積由模具壁來定界，其中模具壁提供(可閉合的)開口，用于將第一材料和/或第二材料填滿到模具體積中。模具壁可以例如包括五個平坦的表面，特別是由諸如鐵或鋼之類的金屬制成的表面。模具壁部分的平面可以被取向?yàn)楸舜舜怪?。開口可以是寬度等于模具的寬度并且高度等于模具的高度的矩形開口。從而，分別將第一材料填充到第一隔室中以及將第二材料填充到第二隔室中可以被簡化。此外，模具可以以簡單的方式被制造。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓實(shí)包括給第一材料和第二材料施加壓力、特別是經(jīng)由(或通過)開口施加壓力。
特別地，壓型器(stamp)或板可以被布置在開口中，其中板正好適合于該開口，并且通過在填充方向或深度方向上將力萃取(excerpt)到板上，壓力可被施加。不同量級的壓力可以被施加。此外，在預(yù)定的持續(xù)時間內(nèi)，恒定的或變化的壓力可以被施加。從而，第一材料和第二材料可以有效地被壓實(shí)。壓實(shí)可以包括形成粉末材料的微小的粒子部分地彼此粘附，使得這些粒子粘貼在一起。從而，即使隔離部被除去，被填充到第一隔室中的第一材料的形狀也可以被維持。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，施加壓力包括:將第一量級的壓力施加到第一材料和第二材料；接著除去隔離部；并且接著將第二量級的壓力施加到第一材料和第二材料，其中第二量級在第一量級的2倍到50倍之間。
第一量級的壓力可以正好足夠高到使得鐵磁粉末材料的粒子(即第一材料的粒子)粘貼在一起并且彼此粘附，以致即使隔離部被除去也維持被填充到第一隔室中的第一材料的形狀。
施加第二量級的壓力可以甚至進(jìn)一步把鐵磁粉末材料的粒子壓在一起，以致永久地(同樣地當(dāng)最后從模具中被除去時)維持由第一隔室來限定的形狀。從而，第二量級的壓力特別地被選擇為使得最后得到的成品可以被用作風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的磁體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，除去隔離部包括從模具體積拉出隔離部，特別是在與填充方向相反的方向上拉出。
從模具體積拉出隔離部可以沿著不改變的方向以恒定的速度被執(zhí)行。從而，除去工藝可以被簡化。
在其它實(shí)施例中，隔離部可以被維持在第一材料與第二材料之間，特別是在其中隔離部包括不影響(或僅僅在較少的程度上影響)最后產(chǎn)品的磁性能的隔離部材料的情況下被維持在第一材料與第二材料之間。從而，制造方法可以甚至被簡化。諸如電動機(jī)之類的執(zhí)行器可以被用于從模具體積除去隔離部。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本方法進(jìn)一步包括燒結(jié)第一材料；和/或使第一材料磁化。燒結(jié)可以被執(zhí)行，而不需要將附加的壓力施加到第一材料和第二材料。特別地，燒結(jié)在第一材料的熔化溫度之下被執(zhí)行，以致維持被包括在第一材料的鐵磁粉末材料中的微磁體。例如，燒結(jié)可以在10個小時到36個小時之間被執(zhí)行。從而，溫度可以被調(diào)整來增加到恒定的或減少，特別是以循環(huán)的方式進(jìn)行。
磁化可以特別地在燒結(jié)之后被執(zhí)行。從而，經(jīng)燒結(jié)的產(chǎn)品可以遭受跨越經(jīng)燒結(jié)的產(chǎn)品的范圍提供均勻的磁場的強(qiáng)磁場。
最后產(chǎn)品可以被用作特別是用于直接驅(qū)動風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的外部轉(zhuǎn)子磁體。磁體的目標(biāo)形狀可以被選擇為使得不想要的轉(zhuǎn)矩脈動波被減少。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，被填充到第二隔室中的第二材料環(huán)繞被填充到第一隔室中的第一材料的外表面的30%到100%之間。
第二材料也可以充當(dāng)保護(hù)層或保護(hù)覆蓋物，以保護(hù)第一材料(第一材料的至少部分)免于腐蝕和/或氧化或第一材料的其它物理退化或化學(xué)退化。當(dāng)?shù)诙牧檄h(huán)繞第一材料時，該保護(hù)效果可以特別地被實(shí)現(xiàn)。在另一方面，當(dāng)?shù)诙牧蟽H僅部分地環(huán)繞第一材料時，第一材料可以在被暴露的區(qū)域(當(dāng)被使用時為發(fā)電機(jī)中的磁體)中被保護(hù)，此外隔離部可以以簡單的方式被生產(chǎn)。
應(yīng)該理解的是，針對用于制造永磁體的方法的單獨(dú)地或以任何組合被公開的特征也可以(單獨(dú)地或以任何組合)被應(yīng)用于(根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的)用于制造永磁體的模具系統(tǒng)或永磁體，并且反之亦然。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供有一種用于制造永磁體的模具系統(tǒng)，其中所述模具系統(tǒng)包括:具有模具體積的模具；隔離部，用于把模具體積隔離為第一隔室和第二隔室；用于壓實(shí)第一材料和第二材料的執(zhí)行器；其中隔離部被成形為使得第一隔室的形狀對應(yīng)于磁體的目標(biāo)形狀。
模具可以是耐高壓的，并且在燒結(jié)工藝期間也是耐熱處理的。例如，燒結(jié)可以在500°C到1500°C之間的溫度下被應(yīng)用。被施加到被填充到模具體積中的第一材料和第二材料的壓力或最大壓力可以例如總計在50MPa到200MPa之間。
模具系統(tǒng)可以包括多個不同的隔離部，所述多個不同的隔離部被不同地成形，以便制造被不同地成形的永磁體。
與第一隔室的形狀一起采取的第二隔室的形狀可以具有長方體形狀。被填充到第一隔室中的第一材料和被填充到第二隔室的第二材料可以被壓在長方體模具內(nèi)，并且接著被燒結(jié)。
在燒結(jié)和磁化之后，沒有磨削或加工可以是必需的，因?yàn)橄胍幕钚圆牧闲螤钜呀?jīng)由于被成形的隔離部而被形成。有利地，壓長方體成形的或矩形的模具比壓具有永磁體的想要的目標(biāo)形狀的形狀的不規(guī)則成形的模具更簡單。壓或施加壓力到長方體成形的模具可以獲得第一材料的密度的最好的一致性。從而，永磁體的質(zhì)量可以被改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，刮削或磨削或加工成品的側(cè)面以形成在幾何學(xué)方面想要的形狀可以不再是必需的。反而，通過在矩形或長方體模具框架中使不同的粉末分層，目標(biāo)形狀或想要的形狀在被生產(chǎn)的磁體的完成的長方體塊之內(nèi)或內(nèi)部被實(shí)現(xiàn)。此外，涂層或保護(hù)或施加保護(hù)層到第一材料和第二材料的完成的塊可以被避免，因?yàn)槲挥诘谝徊牧系闹辽俨糠种系牡诙牧喜皇钦嬲钚缘?在磁意義上)，并且不被用于磁通量生產(chǎn)。此外，由于磁體的外部層上的氧化引起的活性的第一材料的磨削可以不再是必需的，因?yàn)?由第二材料所形成的)保護(hù)性的鈍化層可以至少部分地環(huán)繞活性材料。
在第一材料與第二材料之間的隔離部被除去的情況下，兩種不同材料之間的邊界中的擴(kuò)散可以在燒結(jié)期間發(fā)生。因而，第一材料的最后的有效形狀(active shape)(在燒結(jié)之后)可以不精確地類似實(shí)際的或初始的目標(biāo)形狀。然而，這些差異可以通過工藝參數(shù)的選擇來控制，或者例如通過在中間維持隔離部或另一隔離材料而被控制。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供有一種永磁體，特別是根據(jù)上面所述的實(shí)施例中的一個被制造的永磁體，其中所述磁體包括:以不同于長方體的目標(biāo)形狀被成形的第一材料；至少部分地環(huán)繞第一材料的第二材料，其中磁體的外形是長方體。
不得不注意的是，本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)參照不同的主題被描述。特別地，一些實(shí)施例已經(jīng)參照方法類型權(quán)利要求被描述，而其它實(shí)施例已經(jīng)參照設(shè)備類型權(quán)利要求被描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上面的和下面的描述中推斷出，除非另有通知，除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，涉及不同主題的特征之間的任何組合、特別是方法類型權(quán)利要求的特征與設(shè)備類型權(quán)利要求的特征之間的任何組合也被視為與本文獻(xiàn)一起被公開。
本發(fā)明的上面所限定的方面和其它方面從在下文將要描述的實(shí)施例的例子中將是明顯的，并且參照實(shí)施例的例子被解釋。本發(fā)明在下文將參照實(shí)施例的例子被更詳細(xì)地描述，但是本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例的例子。


參照所附的附圖，本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)在被描述。本發(fā)明并不被限于所描述的或所圖示的實(shí)施例。
圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具系統(tǒng)的透視圖； 圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的模具系統(tǒng)的透視圖；以及圖3示意性地圖示了通過使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1或圖2的模具系統(tǒng)被制造的永磁體的透視圖。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模具系統(tǒng)100的透視圖。模具系統(tǒng)100包括由五個模具壁部分形成的模具101，在所述五個模具壁部分中只有壁部分103、104、105和106 (但沒有后壁部分)在圖1中被圖示。模具101的模具壁部分包圍長方體的模具體積，所述長方體的模具體積由隔離部107劃分為或隔離為第一隔室109和第二隔室111。第一壁隔室109、第二隔室111和隔尚部107 —起被布置在模具體積內(nèi)。
模具101在寬度方向113上延伸可以總計在例如IOOmm到120mm之間的范圍W。此外，模具101在高度方向115上延伸到在18mm到20mm之間的量h。此外，模具101在深度方向117上延伸到例如在60mm到70mm之間的量d。
模具101適應(yīng)于制造永磁體(諸如在圖3中所圖示的永磁體)，所述永磁體可以被利用在特別是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)內(nèi)。
在用于制造永磁體的第一方法步驟中，隔離部107被放置在模具101的模具體積內(nèi)。
從而，第一隔室109和第二隔室111被形成。特別地，第一隔室109具有類似或者等于要被制造的永磁體的目標(biāo)形狀的形狀。
在下一制造步驟中，第一材料119被填充到第一隔室109中，其中第一材料是以粉末形式被供給的釹材料。
此外，第二材料121被填充到第二隔室111中，其中第二材料121不同于第一材料119。特別地，第二材料121可以是塑性材料或例如小的鐵粒子的粉末。特別地，第一材料119和第二材料121沿著深度方向117被填充到模具101的模具體積中，所述深度方向117也可以被稱為填充方向。
因而，當(dāng)活性的磁粉被填充到第一隔室109中時,非活性的啞粉(dummy powder)被填充到第二隔室ill中。
為了填滿不同的材料，模具101包括開口 123，所述開口 123具有帶有寬度w和高度h的矩形的形式。因而，開口 123允許在橫向方向(即寬度方向113和高度方向115)上跨越模具101的整個范圍填滿不同的材料。
在將工具材料填充到模具101中之后，板被放置到開口 123中(其中板沒有在圖1中被圖示)，并且壓力(通過使用執(zhí)行器114)被施加到第一材料和第二材料。
從而，第一材料119和第二材料121的成分或粒子彼此粘貼和彼此粘附，以致維持由模具101的隔離部107和模具壁部分所限定的形狀。
特別地，隔離部具有類似具有兩個倒圓的棱邊125的長方體的形狀。在倒圓的棱邊125處，隔離部107具有曲線形狀，而在部分127中，隔離部具有平坦的或平面的形狀。
被制造的磁體包括第一材料的上表面129和覆蓋第一材料的表面129的第二材料的上表面131。從而，第一材料119由覆蓋第一材料的上表面129的第二材料121來保護(hù)。第二材料的覆蓋層的最小厚度總計為八，其中Δ在0.5mm到2mm之間、特別是約1mm、特別是在高度h的1/50到1/5之間、進(jìn)一步特別是在高度h的1/20到1/10之間。
在已經(jīng)將壓力施加到被填充到第一隔室109和第二隔室121中的第一材料119和第二材料121之后，燒結(jié)工藝被施加，所述燒結(jié)工藝包括在第一材料119的熔化溫度下的熱處理。
后來，磁化例如在高度方向115上被施加，使得外部磁場的磁場線與高度方向115共線。
根據(jù)另一實(shí)施例，在施加另一壓力步驟之前，隔離部107在與填充方向117相反的方向上被取出。在另一壓力步驟之后，燒結(jié)步驟和磁化步驟可以被施加。最后，被制造的最終產(chǎn)品可以從模具101中被除去，并且可以被連接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
如從圖1中是明顯的那樣，隔離部107僅部分地環(huán)繞第一隔室109。事實(shí)上，模具壁部分104和106和105也部分地包圍或環(huán)繞第一隔室109。
圖2示意性地以透視示了造型系統(tǒng)的另一實(shí)施例200。在結(jié)構(gòu)和/或功能方面類似于在圖1中所圖示的元件或部件的元件或部件用只在第一位中不同的相同的參考符號被標(biāo)明。
在圖2中所圖示的模具系統(tǒng)200包括具有模具壁部分203、204、205、206的模具201。模具201可以具有與在圖1中所圖示的模具類似的大小。與在圖1中所圖示的造型系統(tǒng)100不冋，在圖2中所圖不的造型系統(tǒng)200包括隔尚部207,所述隔尚部207在覽度方向213和高度方向215上完全地環(huán)繞第一隔室209。因而，第二隔室211也在寬度方向213和高度方向215上完全地環(huán)繞第一隔室209。
從而，由被填充到第二隔室211中的第二材料221基本上完整地環(huán)繞或覆蓋被包括或被布置或被填充到第一隔室209中的第一材料219可以被實(shí)現(xiàn)。從而，第一材料219可以有效地被保護(hù)免于氧化或腐蝕。根據(jù)使用在圖1中所圖示的模具系統(tǒng)100或在圖2中所圖示的模具系統(tǒng)200的制造方法最后得到的永磁體可以分別在高度方向115、215上被磁化。
當(dāng)永磁體被用作發(fā)電機(jī)的永磁體時，最后得到的永磁體的上表面229、129或上表面131、231可以與發(fā)電機(jī)的定子相反。
從而，在第一材料119、219的上表面129、229之上的第二材料221的厚度可以總計為Δ ,所述Δ可以在0.5mm到2mm之間、特別是約為1mm。這個厚度Δ可以是足夠小的，使得永磁體的上表面131、231與定子之間的間隙可以被維持。特別地，至少部分地覆蓋第一材料119、219的第二材料可以不(或僅輕微地，例如0%至20%地)干擾或影響最后得到的永磁體的磁性能，特別地，所述磁性能可以取決于第一材料119、219的材料和形狀。
圖3示意性地圖示了通過使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1或圖2的模具系統(tǒng)被制造的永磁體300的透視圖。
永磁體300包括以不同于長方體的(由隔離部的表面126和模具的表面104所限定的)目標(biāo)形狀被成形的第一材料119和至少部分地環(huán)繞第一材料的第二材料121，其中磁體的外形是長方體124。磁體300的尺寸可以從圖1或圖2中被得到。特別地，(限定在第一材料119與第二材料121之間的邊際或界面的)表面是彎曲的，從而提供磁體300的倒圓的棱邊。
應(yīng)該注意的是，術(shù)語“包括”并不排除其它要素或步驟，并且“一”或“一個”并不排除復(fù)數(shù)。與不同的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)被描述的要素也可以被組合。還應(yīng)該注意的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)該被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于制造永磁體的方法，所述方法包括: 通過隔離部(107、207)把模具體積隔離為第一隔室(109、209)和第二隔室(111、211); 將第一材料(119、219)填充到第一隔室(109、209)中； 將第二材料(121、221)填充到第二隔室(111、211)中； 壓實(shí)第一材料和第二材料；其中隔離部被成形為使得第一隔室的形狀對應(yīng)于磁體的目標(biāo)形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 把隔離部放置到模具體積中，以便形成第一隔室和第二隔室， 其中模具體積具有特別是長方體形狀(w*h*d )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，隔離部被成形為使得第一隔室具有類似具有在深度方向(117)上延伸的兩個倒圓的棱邊(125)的長方體的形狀，其中隔離部具有特別是恒定的厚度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，隔離部(107、207)被成形為使得第一隔室(109、209)在高度方向(115)上的范圍(hi)朝著在寬度方向(113)上的兩端減少，其中高度方向和寬度方向特別地是橫向的、進(jìn)一步特別是垂直于填充方向(117 )，沿著所述填充方向(117 )，第一材料和/或第二材料被填充到相應(yīng)的隔室中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，隔離部由包括XXX的隔離部材料制成。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，第一材料是鐵磁粉末材料、特別是高等級的NdFeB粉末材料，所述鐵磁粉末材料具有為在第二材料的剩磁和/或矯頑力和/或磁能積的2倍到10倍之間的剩磁和/或矯頑力和/或磁能積。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，第一材料包括質(zhì)量比在50%到75%之間的Fe、質(zhì)量比在15%到35%之間的Nd、質(zhì)量比在1%到15%之間的Dy以及質(zhì)量比在0%到2%之間的B。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，第二材料包括塑料材料、特別是熱固性和/或熱塑性材料、特別是環(huán)氧樹脂，并且/或者 其中，第二材料包括質(zhì)量比在75%到100%之間的Fe、質(zhì)量比在0%到10%之間的Nd、質(zhì)量比在0%到10%之間的Dy以及質(zhì)量比在0%到1%之間的B。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，模具體積通過模具壁(103、104、105、106)被定界，其中模具壁提供用于將第一材料和/或第二材料填滿到模具體積中的開口(123)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，壓實(shí)包括: 給第一材料和第二材料施加壓力、特別是經(jīng)由開口(123)施加壓力。
11.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中， 施加壓力包括: 將第一量級的壓力施加到第一材料和第二材料；接著 除去隔離部；并且接著 將第二量級的壓力施加到第一材料和第二材料， 其中，第二量級在第一量級的2倍到50倍之間。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，除去隔離部包括從模具體積拉出隔離部，特別是在與填充方向(117 )相反的方向上拉出， 所述方法特別地進(jìn)一步包括: 燒結(jié)第一材料；和/或 使第一材料磁化。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，被填充到第二隔室中的第二材料環(huán)繞被填充到第一隔室中的第一材料的外表面的30%到100%之間。
14.一種用于制造永磁體的造型系統(tǒng)(100、200)，其中，所述造型系統(tǒng)包括: 具有模具體積的模具(101、201)； 隔離部(107、207)，用于把模具體積隔離為第一隔室(109、209)和第二隔室(111、211)； 用于壓實(shí)第一材料和第二材料的執(zhí)行器(114、214)； 其中隔離部被成形為使得第一隔室的形狀對應(yīng)于磁體的目標(biāo)形狀。
15.一種永磁體(300)、特別是根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述被制造的永磁體(300)，其中，所述磁體包括: 以不同于長方體的目標(biāo)形狀(126)被成形的第一材料(119、219); 至少部分地環(huán)繞第一材料的第二材料(121、221)， 其中磁體的外形是長方體(124)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于永磁體的制造方法、造型系統(tǒng)和永磁體。描述的是一種用于制造永磁體的方法，其中所述方法包括通過隔離部(107、207)把模具體積隔離為第一隔室(109、209)和第二隔室(111、211)；將第一材料(119、219)填充到第一隔室(109、209)中；將第二材料(121、221)填充到第二隔室(111、211)中；壓實(shí)第一材料和第二材料，其中隔離部被成形為使得第一隔室的形狀對應(yīng)于磁體的目標(biāo)形狀。
文檔編號B22F3/16GK103157794SQ20121053741
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者A.C.厄達(dá) 申請人:西門子公司