СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
METHOD OF MANUFACTURING PERMANENT MAGNETS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение принадлежит к области изготовления постоянных магнитов на основе магнитных порошков.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что напряженность магнитного поля внутри постоянного магнита имеет прямую зависимость от энергии магнитного поля и магнитной индукции, которая равна напряженности магнитного поля намагничивающей катушки. Концентрация силовых линий поля постоянного магнита в центре поверхностей полюсов максимальна, а вблизи нейтральной линии равна нулю. Напряженность магнитного поля при удалении от центра полюсов уменьшается, то есть магнитное поле - неоднородное. (1).
Известны постоянные магниты, изготовленные из:
Литого высококоэрцитивного сплава, металлокерамического магнитотвердого материала, магнитотвердого феррита, магнитного сплава на основе редкоземельных элементов, легированной мартенситной стали и материала для магнитной записи
Известен также, выбранный как прототип, способ изготовления постоянных магнитов на основе порошка из сплава Dd-Fe-B путем прессования порошка в магнитном поле и спекания в вакуумной электропечи с последующим отжигом (2).
Этот способ изготовления постоянного магнита не обеспечивает изменение неоднородности магнитного поля в соответствии с заданным изменением напряженности магнитного поля и его полюсов.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача: изготовить постоянный магнит в соответствии с заданным изменением напряженности магнитного поля полюсов по величине, последовательности и направлению при помощи порошков с различными магнитными свойствами и в соответствии с заданными формой и размерами поверхности полюсов и боковых поверхностей.
Поставленная задача решается тем, что способ изготовления постоянных магнитов, который включает ориентацию порошка из магнитотвердого сплава заданного химического состава в магнитном поле, прессование, спекание и термообработку, согласно изобретению размещают в полости пресс-формы порошки из сплавов с различными магнитными свойствами так, чтобы величина магнитной энергии и (или) индукции насыщения изменялась в соответствии с заданным изменением величины напряженности магнитного поля полюсов постоянного магнита с заданной
последовательностью и в заданном направлении, прессуют порошки в магнитном поле такого направления намагничивания постоянного магнита, чтобы поверхности его полюсов соответствовали конфигурации поверхности тела, а боковые поверхности соответствовали заданной форме и размерам.
Размещение в полости пресс-формы порошков и сплавов с различными магнитными свойствами позволяет изменять неоднородность магнитного поля и получать заданное изменение величины напряженности магнитного поля. Прессование порошков в магнитном поле заданного направления намагничивания постоянного магнита позволяет формовать поверхности полюсов в соответствии с конфигурацией поверхности тела и боковых поверхностей заданной формы и размеров. После закалки и термообработки способ изготовления постоянного магнита позволяет получать постоянный магнит с переменной магнитной энергией и остаточной индукцией, величина напряженности магнитного поля полюсов которого изменяется с заданной последовательностью и в заданном направлении.
Кроме того, согласно изобретению размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии уменьшалась последовательно в одном направлении.
Размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии и (или) индукции насыщения уменьшалась последовательно в противоположных направлениях.
Размещают в полости пресс-формы порошки так, чтобы величина магнитной энергии увеличивалась в противоположных направлениях.
Заявленный способ осуществляется таким образом.
Полость пресс-формы, изготовленной из стального закаленного или твердосплавного материала в соответствии с заданными высотой, шириной и длиной постоянного магнита и в соответствии с конфигурацией поверхности тела, делят на нужные части специальным приспособлением в виде перегородки из металлической фольги. С увеличением числа порошков с различными магнитными свойствами при формовании постоянного магнита линия изменения напряженности магнитного поля полюсов приближается к прямой линии (Фиг. 1в, Фиг. 2в, Фиг. 7в, Фиг. 8в).
Для силовых магнитных систем из металлокерамических постоянных магнитов, к которым предъявляются высокие требования к механической прочности и которые выдерживают линейную скорость до 140 м/с, изготавливают постоянный магнит из порошков сплавов ЮНДК следующим образом.
1. Полость делят на 5 объемов вдоль ее длины. Засыпают в ее объемы порошки
марки ММК 7-ММК 11 в заданной последовательности уменьшения магнитной энергии в одном направлении, то есть размещают порошки следующим образом: ММК 11 (32,0 кДж/м3), ММК 10 (30,0 кДж/м3), ММК 8 (28,0 кДж/м3,) ММК 9 (24,0 кДж/м3), ММК 7 (21,0 кДж/м3). Уплотняют порошки вибрацией. Приспособление извлекают и производят прессование в магнитном поле напряженностью 200-280 кА/м под давлением около 103 МПа на механическом или гидравлическом прессе с последующим спеканием при Т=1200…1350°С в вакуумной термопечи, спеченный магнит подвергают термической обработке для получения высоких магнитных свойств (Фиг. 7 а, в магнит 1 и 2).
Уменьшают магнитную энергию в одном направлении.
2. В отличие от п. 1 полость делят на 11 объемов и засыпают в них порошки в такой последовательности: ММК 11, ММК 10, ММК 8, ММК 9, ММК 7, ММК 7, ММК 7, ММК 9, ММК 8, ММК 10, ММК 11 (Фиг. 8а, в, магнит 1 и 2).
Уменьшаю магнитную энергию в противоположных направлениях.
3. В отличие от п. 2 засыпают порошки в такой последовательности: ММК 7, ММК 9, ММК 8, ММК 10, ММК 11, ММК 11, ММК 11, ММК 10, ММК 8, ММК 9, ММК 7 (Фиг. 8а, в магнит 5).
Увеличивают магнитную энергию в противоположных направлениях.
Абривиатура ММК обозначает - материал металлокерамический, число -порядковый номер сплава.
4. В отличие от п. 2 засыпают порошки с магнитной энергией 56 кДж/м3 и с различной индукцией насыщения в такой последовательности: ЮН15ДК25А (62 кА/м), ЮН14ДК25БА (58 кА/м), ЮН14ДК25А (52 кА/м), ЮН13ДК25БА (48 кА/м), ЮН13ДК25А (44 кА/м), ЮН13ДК25А, ЮН13ДК25А, ЮН13ДК25БА, ЮН14ДК25А, ЮН14ДКБА, ЮН15ДК25А (Фиг. 7 а, в магнит 5).
Уменьшают величину индукции насыщения в противоположных направлениях, что позволяет получать практически одинаковую величину напряженности магнитного поля полюсов.
5. В отличие от п. 4 засыпают порошки на основе сплавов системы Dd-Fe-В с различной магнитной энергией и индукцией насыщения в такой последовательности: Е-78-41, Е-78-51, Е-78-4, Е-78-81-2, Е-78-10, Е-78-10, Е-78-10, Е-78-81-2, Е-78-4, Е-78-51, Е-78-41 (Фиг. 7а, в магнит 5).
Уменьшают величину магнитной энергии и индукции насыщений в противоположных направлениях, что позволяет получить практически одинаковую величину напряженности магнитного поля полюсов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Пример 1. На Фиг. 1а изображен постоянный магнит, изготовленный из порошков пяти сплавов с различными магнитными свойствами, длиной  , которые условно разделены перегородкой 1 на пять слоев порошков  . Часть поверхности 2 северного полюса N и поверхности 3 южного полюса S слоя   ограничена плоскостями, параллельными плоскости нейтральной линии 4, а слоев   - плоскостями под углом к ней. Боковые поверхности 5 и 6 ограничены плоскостями, перпендикулярными к плоскости нейтральной линии, параллельной поверхности тела 7, в которой закреплен постоянный магнит.
На Фиг. 1в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов Н (в Эрстедах) вдоль длины постоянного магнита.
Пример 2. На Фиг. 2а изображен постоянный магнит, изготовленный аналогично, как в примере 1. Поверхность 2 северного полюса N и поверхность 3 южного полюса S ограничена плоскостями, параллельными плоскости нейтральной линии 4, боковые поверхности 5 и 6 ограничены плоскостями, перпендикулярными к плоскости нейтральной линии, параллельной поверхности тела 7, на которой закреплен постоянный магнит.
На Фиг. 2в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов вдоль длины постоянного магнита.
Пример 3. На Фиг. 3 изображены постоянные магниты, изготовленные аналогично, как в примере 1 или 2. Полюсы 1 ограничены двумя плоскостями, перпендикулярными к оси вращения 2 диска 3, две боковые поверхности 4 - плоскостями осевого разреза 5, остальные поверхности - двумя цилиндрическими поверхностями с диаметрами D1 и D2 с образующими, параллельными к оси вращения диска. Постоянные магниты закреплены на теле 3.
Пример 4. На Фиг. 4 изображены постоянные магниты, изготовленные, как в примере 1 или 2. Полюсы ограничены цилиндрическими поверхностями с диаметрами D1 и D2, образующая которых параллельная оси вращения 1, цилиндра 2, две боковые поверхности 3 - плоскостями осевого разреза 4, остальные поверхности 5 - плоскостями, перпендикулярными к оси вращения цилиндра. Постоянные магниты закреплены на теле 2.
Пример 5. На Фиг. 5 изображен постоянный магнит, изготовленный, как в примере 1 или 2. Полюсы 1 ограничены конусными поверхностями, образующая которых параллельна образующей боковой поверхности конуса 2, две боковые поверхности 3 -
плоскостями 4, перпендикулярными к оси 1 конуса 5, остальные поверхности 6 -плоскостями осевого разреза 7. Постоянные магниты закреплены на теле 2.
Пример 6. На Фиг. 6 изображены постоянные магниты, изготовленные как в примерах 1 или 2. Полюсы 1 ограничены сферическими поверхностями, две боковые поверхности 2 - плоскостями 3, перпендикулярными к оси вращения 4 сферического сектора, остальные поверхности 5 - плоскостями осевого разреза 6. Постоянные магниты закреплены в теле сферического сектора 7.
Пример 7. На Фиг. 7а изображены постоянные магниты 1 и 2, закрепленные на неподвижных телах 3,4 и постоянный магнит 5, закреплены на подвижном теле 6.
На Фиг. 7в изображено изменение напряженности магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1, 2 и 5. Тело 6 будет двигаться в направлении уменьшения напряженности магнитных полей полюсов постоянных магнитов 1 и 2 (показано стрелкой) под действием энергии взаимодействия магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1,2 и 5.
Пример 8. На Фиг. 8а изображены постоянные магниты 1 и 2, закрепленные на неподвижных телах 3,4 и постоянный магнит 5, закрепленный на подвижном теле 6.
На Фиг. 8в изображено изменение магнитного поля полюсов постоянных магнитов 1, 2 и 5. Тело 6 будет зафиксировано в неподвижном состоянии силами энергии взаимодействия магнитного поля постоянных магнитов 1 и 2, напряженность которых уменьшается между двумя противоположными боковыми поверхностями полюсов в противоположных направлениях, и постоянного магнита 5, напряженность которого увеличивается между двумя противоположными боковыми поверхностями полюсов в противоположных направлениях.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Заявленный способ реализуют следующим образом.
Постоянные магниты, изготовленные по п. 1-3 найдут применение в силовых магнитных системах, в которых перемещают тело при помощи силы взаимодействия магнитных полей одноименных полюсов постоянных магнитов (Фиг. 7а, в).
Постоянные магниты, изготовленные по п. 4 и 5 найдут применение в СВЧ -устройствах (4), бытовых электроприборах и т.п.
Источники информации
1. С.Г. Калашников. Общий курс физики. Электричество. М: Издательство «Наука» 1979 с. 229, 242, 245, 269.
2. Постоянные магниты. Справочник под ред. Ю.М. Пяткина, изд. 2-е глава 5.
3. Патент Украины №51234 С2 на изобретение, МПК H01F 7/00, H01F 7/02, B22F 9/00.
4. А.с. СССР №1524097 МПК H01F 7/02 1989 Бюл. 43.