Brevet FR2641228A1 — publié le 19900706

Procédé et moule pour former un aimant permanent en forme de beignet. La présente invention est relative à un procédé et à un moule de formation d'un aimant permanent en forme de beignet. Quand on forme des aimants permanents à partir d'une matière plastique pour aimant, consistant en matière plastique et en particules ferromagnétiques, telles qu'en ferrite, Sm-Co, etc..., on connait pour la constitution de la grille de magnétisation bipolaire, un type à grille unique, c'est-à-dire une seule grille disposée à angle droit par rapport à la direction de magnétisation, et un type à deux grilles, c'est-à-dire ayant deux grilles disposées sur les côtés du pôle nord et du pôle sud respectivement dans la direction de magnétisation (par exemple, demande de brevet publiée au Japon sous le n 149109/1987). Quand on forme un aimant permanent à partir d'une matière plastique pour aimant, en particulier pour un aimant en forme de beignet qui est aimanté radialement, la répartition de la densité de flux magnétique à la périphérie change beaucoup suivant la position ou les positions de la grille ou des grilles. On observe ce phénomène que l'aimant soit isotrope ou anisotrope. Une particule magnétique, telle que de la ferrite, Sm-Co, etc., a une anisotropie de forme et il y a une anisotropie magnétique le long de l'axe C d'un cristal d'une telle particule. Ces particules de ferrite (a à la figure 5) sont semblables à des écailles et ont un axe privilégié d'aimantation dans la direction de l'épaisseur. C'est pourquoi l'orientation tend à être affectée par l'écoulement de la matière plastique lorsqu'elle est injectée. Pour un aimant permanent en forme de beignet, un axe monté au centre d'une empreinte divise l'écoulement de la matière plastique en deux. La figure 5 est une photographie agrandie d'une section droite d'un aimant anisotrope formé en utilisant une seule grille G1, la coupe étant effectuée dans la grille. Cette photographie montre la répartition des particules magnétiques. A proximité de la périphérie extérieure, du côté de la grille G1, ou du côté gauche, les directions des épaisseurs de nombreuses particules a se trouvent dans des directions radiales de l'aimant. A côté de la périphérie extérieure diamétralement opposée à la grille G1, du côté droit, les directions des épaisseurs de nombreuses particules a se trouvent dans la direction de l'épaisseur de l'aimant. A côté de la périphérie extérieure du côté de la grille G1, ou du côté gauche, les directions des épaisseurs de nombreuses particules a se trouvent dans des directions radiales de l'aimant. On voit que la matière plastique en écoulement imprime ses directions aux particules. C'est pourquoi l'aimantation est uniforme du côté de la grille. Mais il est plus difficile d'obtenir une aimantation uniforme du côté opposé. La figure 6 est un graphique représentant la répartition de la densité de flux magnétique à la périphérie extérieure d'un aimant isotrope formé en utilisant une grille unique, qui est aimantée radialement de manière bipolaire. Comme le montre la figure 6, la répartition de la densité du flux magnétique en des positions à 180 de la grille G1 est moins uniforme que la densité du flux magnétique à l'endroit de la grille. En ces positions, il apparait deux pics. Dans l'aimant bipolaire, un déséquilibre de la densité du flux magnétique se produit entre le pôle nord et le pôle sud. Pour le type à deux grilles, la répartition de la densité du flux magnétique en des positions à 90 des grilles est désordonnée de la même façon que ce qui vient d'être exposé. Certains types de particules magnétiques ont un axe d'aimantation privilégié dans la direction longitudinale. Avec ces types de particules magnétiques aussi, il est difficile de mouler un aimant en forme de beignet de manière que des particules magnétiques a soient réparties uniformément sur toute la périphérie extérieure de l'aimant, que l'on utilise une grille unique ou deux grilles. Quand on moule un aimant anisotrope, à la fois le champ magnétique et l'écoulement de la matière plastique affectent l'orientation des particules. Ceci complique le réglage des conditions de moulage. Quand on utilise des aimants ayant une répartition désordonnée de la densité du flux magnétique dans un moteur pas-à-pas, le rotor s'arrête en des positions irrégulières, ce qui entraîne une rotation du rotor qui n'est pas uniforme. Quand on utilise des aimants de ce genre dans un appareil photographique, la focalisation automatique et l'opération d'exposition automatique sont effectuées d'une manière qui n'est pas précise. L'invention vise donc un procédé et un moule de formation d'un aimant permanent en forme de beignet, de structure simple, qui n'a pas de point singulier dans l'orientation des particules magnétiques à la périphérie extérieure, ce qui se serait produit auparavant en raison des positions des grilles et qui permet d'obtenir une orientation uniforme de la matière plastique pour aimant dans une empreinte et une aimantation uniforme. Les objectifs ci-dessus sont atteints suivant l'invention en montant une grille annulaire du côté intérieur ou du côté extérieur de l'une des faces d'extrémité d'une empreinte en forme de beignet, conforme à la forme d'un aimant permanent, et en injectant une matière plastique pour aimant à partir de la grille annulaire dans l'empreinte. La matière plastique pour aimant injectée dans l'empreinte à partir de la grille annulaire, s'écoule le long de la face intérieure ou de la face extérieure de l'empreinte de haut en bas. En même temps, elle s'écoule vers l'extérieur ou vers l'intérieur d'une manière uniforme sur toute la surface, puis s'écoule vers le haut le long de la face extérieure ou de la face intérieure. Les particules magnétiques ajoutées à la matière plastique pour aimant, sont emportées par l'écoulement de la matière, s'écoulent dans l'empreinte et la remplissent. Il s'en suit que les particules magnétiques sont orientées de manière uniforme dans l'empreinte sur toute la surface. Aux dessins annexés, donné uniquement à titre d'exemple: La figure 1 est une vue en coupe d'un aimant permanent en forme de beignet suivant l'invention; La figure 2 est une vue en coupe d'un moule de formation d'un aimant permanent en forme de beignet suivant l'invention; La figure 3 est une micro-photographie représentant la texture intérieure d'un aimant permanent en forme de beignet formé-par le procédé de l'invention; La figure 4 est un graphique représentant la répartition de la densité de flux magnétique de cet aimant permanent en forme de beignet, magnétisé radialement de manière bipolaire; La figure 5 est une micro-photographie représentant la texture interne d'un aimant permanent en forme de beignet formé suivant l'art antérieur en utilisant une grille unique; et La figure 6 est un graphique représentant la répartition de la densité du flux magnétique de l'aimant 2 6 42641228 permanent en forme de beignet qui est représenté à la figure et qui est magnétisé radialement de manière bipolaire. En se reportant à la figure 1, un aimant permanent en forme de beignet 1 suivant l'invention est formé par moulage par injection. Une grille annulaire 6 est montée à l'intérieur de la face supérieure de l'empreinte 2 en forme de beignet. De la matière plastique pour aimant, à laquelle sont ajoutées des particules magnétiques de ferrite, est injectée dans l'empreinte 2 à partir de la grille 6 pour mouler l'aimant 1. La figure 2 représente un moule destiné à mouler l'aimant permanent 1 en forme de beignet. Ce moule comprend une plaque de moule 3 formant la face extérieure 2a de l'empreinte, une autre plaque de moule 4 formant la face de fond 2b de l'empreinte 2 et agissant également en tant que manchon d'éjection, une broche 5 passant par le centre du manchon d'éjection et formant la face intérieure 2c de l'empreinte 2, et une plaque de moule 7 formant la face supérieure 2d de l'empreinte, de manière à former à l'empreinte 2 en forme de beignet destinée à mouler l'aimant permanent 1. Le plan de joint de ce moule est indiqué par P.L. à la figure 2. La plaque de moule 7 est munie d'un canal d'injection 8. La broche 5 est insérée dans la partie d'extrémité frontale du canal d'injection 8 pour former la grille annulaire 6. Dans cet exemple, le diamètre de l'extrémité frontale du canal d'injection 8, c'est-à-dire le diamètre extérieur de la grille annulaire 6, est plus grand de 0,5 à 0,6 mm que le diamètre de la broche 5. Une particule magnétique a d'une longueur de 0,1 à 0,25 mm et d'une épaisseur de 30 à 50 A peut passer facilement longitudinalement dans la grille 6. Les particules entrent à l'intérieur de l'empreinte 2 en forme de beignet en se répartissant de manière uniforme sur toute la périphérie extérieure de la broche 5. 6 2641228 L'aimant permanent 1 en forme de beignet, est moulé en utilisant ce moule de la manière décrite ci-dessous. On déplace les plaques 7 et 3 pour fermer l'empreinte et on pousse la broche 5. La position de la face du fond de l'empreinte 2 est fixée par la plaque du moule 4. Puis on injecte une matière plastique pour aimant dans l'empreinte 2 par le canal d'injection 8 en la faisant passer par la grille annulaire 6. La matière s'écoule vers le bas le long de la broche 5 et en même temps, s'écoule vers l'extérieur d'une manière uniforme sur 360 , de sorte qu'elle s'écoule vers le haut le long de la plaque du moule 3 pour emplir l'empreinte 2. Apres solidification de la matière plastique pour aimant, on déplace la plaque du moule 7 pour ouvrir l'empreinte. La matière plastique solidifiée dans l'empreinte 2 et la matière plastique solidifiée dans le canal d'injection 8 sont ainsi séparées à l'endroit de la grille. Enfin, on pousse la plaque de moule 4 pour éjecter l'aimant permanent 1 en forme de beignet, comme représenté à la figure 1. La figure 3 est une microphotographie d'une section droite d'un aimant permanent isotrope en forme de beignet formé par le procédé de fabrication suivant l'invention. Comme le montre la figure 3, de nombreuses particules magnétiques a sont réparties uniformément, de sorte que leur direction d'épaisseur se trouvent dans des directions radiales. Les particules sont orientées uniformément sur toute la surface, qu'elles soient disposées du côté de la grille ou à 180 de la grille. La figure 4 est un graphique représentant la répartition de la densité du flux magnétique à la périphérie extérieure de cet aimant permanent isotrope en forme de beignet, qui est aimanté radialement de manière bipolaire. Comme le montre la figure 4, la répartition de la densité du flux magnétique autour du pôle nord et du pôle sud, qui sont aimantés à un intervalle angulaire de 180 , est sensiblement constante. Il n'y a pas de déséquilibre comme à la figure 6, 7 2 6 42641228 entre la répartition de la densité du flux magnétique autour de la grille G1 et la répartition de la densité du flux magnétique en une position à 180 de la grille. Si on place la grille annulaire à l'extérieur de l'une des faces d'extrémité de l'empreinte en forme de beignet, la matière plastique pour aimant s'écoule uniformément dans l'empreinte sur toute la surface, de la même façon que précédemment. Les particules magnétiques sont ainsi orientées uniformément sur toute la surface. On peut également utiliser ce procédé et ce moule de fabrication d'un aimant pour mouler un aimant anisotrope en produisant un champ magnétique. Quand on moule cet aimant anisotrope, on applique le champ magnétique à l'empreinte 2. Ce champ magnétique peut être plus faible qu'auparavant. Sous l'effet du champ magnétique et de l'écoulement uniforme d'une matière plastique pour aimant injecté à partir de la grille annulaire 6, les particules sont orientées plus doucement le long du champ magnétique. En conséquence, on obtient facilement une anisotropie magnétique. L'aimant permanent en forme de beignet moulé de cette façon, peut être utilisé non seulement comme rotor d'un moteur, pour un mouvement d'horlogerie, mais également comme le rotor d'un moteur d'entraînement d'un appareil photographique. En outre, l'invention n'est pas limitée à un aimant permanent aimanté radialement. L'invention s'applique également à un aimant annulaire pour un palier magnétique fluide, à un anneau en forme de fil plat, etc... Comme décrit ci-dessus, quand on moule un aimant permanent en forme de beignet suivant l'invention, il ne se produit pas de point singulier dans l'orientation des particules magnétiques à la périphérie extérieure, alors que c'était le cas quand on moulait un aimant suivant l'art antérieur. On obtient ainsi un aimant isotrope, dont la direction d'aimantation ne connait pas de restriction en fonction de la position de la grille. Quand on moule un 8 2641228 aimant anisotrope, les conditions de moulage ne sont pas restreintes dans des limites étroites. En outre, un champ magnétique faible permet d'obtenir une aimantation uniforme. Dans l'aimant permanent en forme de beignet suivant l'invention, moulé par ce procédé, les particules magnétiques sont réparties sur toute la périphérie extérieure. L'aimant peut être aimanté d'une manière uniforme et être utilisé comme rotor de grande qualité dans un mouvement d'horlogerie ou dans un obturateur automatique. Comme le moule d'un aimant permanent en forme de beignet suivant l'invention a une structure simple, il convient pour mouler un aimant permanent en forme de beignet de petite dimension. Il peut satisfaire suffisamment aux besoins de miniaturisation. En outre, il n'augmente pas le coût de fabrication. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former un aimant permanent en forme de beignet, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter une matière plastique pour aimant dans une empreinte en forme de beignet à partir d'une grille annulaire, qui est montée à l'intérieur ou à l'extérieur de l'une des faces d'extrémité de l'empreinte. 2. Aimant permanent en forme de beignet, caracté- risé en ce qu'il est formé par le procédé suivant la reven- dication 1. 3. Moule pour former un aimant permanent en forme de beignet, caractérisé en ce qu'il comprend: - une empreinte en forme de beignet; et - une grille annulaire communiquant avec l'empreinte à l'in- térieur ou à l'extérieur de l'une des faces d'extrémité de l'empreinte.