Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger mehrpoliger Magnete, insbesondere SE-Ringmagnete anzugeben. Insbesondere soll ein Verfahren zur automatisierten Herstellung von zwei- oder mehrpoligen Magnetringen mit dünnwandigen Ringquerschnitten vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg auf, wie einstöckige Ringmagnete mit mehrpoliger Magnetisierung am Außenumfang wirtschaftlich hergestellt werden können. Bisher sind hochwertige SE-Ringmagnete mit insbesondere einer Remanenz >1 T in mehrpoliger Ausführung 2n, mit n>1 als Anzahl der Pole, nicht bekannt.

In vorteilhafter weise ermöglicht die erfindungsgemäße Verfahrensweise die Herstellung hochwertiger Magnete, insbesondere SE-Ringmagnete mit kleinen Bauformen bei zugleich hoher magnetischer Qualität. Bei Verwendung dieser Magnete in Elektromotoren wird eine geringere Dicke des Außenrückschlusses benötigt, so dass mehr Platz für die Wicklung verfügbar ist. Außerdem ist eine sinusförmige Magnetisierung möglich, so dass die Rastmomente geringer sind und die Schrägung der Wicklung reduziert werden kann. Neben der effektiven Fertigung 2-poliger Ringmagnete ist insbesondere auch die Herstellung von mehrpoligen Ringmagneten mit mehr als zwei gleichgerichteten Polen pro Ringmagnet möglich.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden am Außendurchmesser der so hergestellten einstöckigen Ringmagnete Magnetflussdichten höher als die Remanenz des Materials erreicht, was sonst mit Schalenmagneten oder radial vorzugsgerichteten Ringmagneten nicht und mit unterschiedlich vorzugsgerichteten Magnetsegmenten nur sehr aufwändig erreicht werden kann.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1A einen verfahrensgemäß hergestellten Ringmagneten;

1B-1D Ringmagnete bzw. Ringmagnetanordnungen gemäß dem Stand der Technik;

2A, 2B schematisch zwei Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Ringmagneten;

3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Ringmagneten;

4A, 4B eine zweite Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Magneten;

5A-5C eine weitere Vorrichtung zum Fertigen eines solchen Magneten in Draufsicht und in seitlicher Ansicht und bei verschiedenen Verfahrensschritten;

6 den Gradientenverlauf und Feldstärkeverlauf für ein entsprechendes Elektrojoch;

7 eine Anordnung zur Herstellung 2-poliger Ringmagnete;

8 eine Anordnung zum Herstellen 4-poliger Ringmagnete in Aufsichtsdarstellung;

9 den Verlauf der Feldstärke eines vierpoligen Ringes über dem Winkel; und

10 den Verlauf der Flussdichte eines vierpoligen Ringes über dem Winkel.

Wie aus 1A ersichtlich, ist ein mehrpoliger Magnet, insbesondere Ringmagnet 1 in vorteilhafter Weise unsegmentiert in einem Stück gefertigt. Ein solcher mehrpoliger Ringmagnet 1 weist erste Pole 2 (z.B. Nordpole N) auf, aus denen Magnetfeldlinien austreten, insbesondere in den zentralen Polpunkten seitlich senkrecht aus dem Zylinderumfang des Ringmagneten austreten. Ferner weist ein solcher Ringmagnet 1 zweite Pole 3 (z.B. Südpole S) auf, bei denen in den zylindrischen Außenumfang des Ringmagneten 1 magnetische Feldlinien eintreten. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Ringmagnet 1 jeweils zwei erste und zwei zweite Pole 2 (z.B. Nordpol N) bzw. 3 (z. B. Südpol S) auf.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen derartiger hochwertiger mehrpoliger Ringmagneten, insbesondere SE-Ringmagnete für die Anwendung in Motoren besteht aus einer Vielzahl verschiedenartiger Schritte. Nachfolgend werden Ringmagnete mit 2n Polen mit n = 1-4 als Anzahl gleichgerichteter Pole, also 2-8-polige Ringmagnete betrachtet. Prinzipiell sind aber auch Ringmagnete mit mehr als 8 Polen fertigbar, wobei in der Regel mit zunehmender Polanzahl ein nur relativ geringerer Leistungszuwachs zu verzeichnen ist.

Das erste beispielhaft beschriebene Verfahren ist insbesondere für die Fertigung von SE-Ringmagneten mit mehr als zwei Polen vorteilhaft. Es wurde gefunden, dass die Fertigung von Ringmagneten mit einem Verhältnis Innen-/Außendurchmesser >0,30 besonders vorteilhaft ist. Bei Ringmagneten mit kleineren Wandstärken als diesem Verhältnis entspricht, besteht eine starke Neigung zur Rissbildung. Außerdem gelingt bei kleineren Verhältnissen als 0,3 die Rückführung des Magnetflusses im Ringmagneten nicht ausreichend, so dass zunehmend ein Streufluss austritt und die Amplitude der Magnetflussdichte am Außenumfang reduziert wird.

Als Material bzw. Werkstoff bieten sich SE-TM-Werkstoffe (SE= Seltenerden; TM=Übergangsmetalle Fe, Co,...) auf Basis der intermetallischen Verbindungen von zum Beispiel Nd₂Fe₁₄B, SmCo₅, Sm₂ (Fe, Co, Zr)₁₇ vorteilhaft an.

Die Herstellung erfolgt zweckmäßiger Weise in pulvermetallurgischer Art und weise. In einem ersten Schritt wird dabei üblicherweise eine Legierung erschmolzen, welche als Basismaterial bzw. Basiswerkstoff dient. Die erstarrte Legierung wird zu Pulver mit typischerweise einer Teilchengröße von 4 &mgr;m gemahlen.

Das Pulver wird in einem weiteren Verfahrensschritt, einem Befüllungsschritt in die Öffnung einer Pressenmatrize eingefüllt.

In einem nächsten Herstellungsschritt, einem Orientierungsschritt wird das Pulver in dem Presswerkzeug mehrpolig in einem angelegten Magnetfeld ausgerichtet. Dieses ausrichtende mehrpolige Feld ist vorteilhafter Weise entlang des Ringumfangs sinusförmig und weist insbesondere eine Stärke von mehr als 1,6 kA/cm an den Polen auf.

Nach der Ausrichtung des Pulvers in der Öffnung der Matrize wird das Pulver im einem Pressschritt in einer Richtung zweckmäßigerweise senkrecht zu dem ausrichtenden Feld gepresst. Dabei sollte das ausrichtende bzw. orientierende Feld weiter anliegen, bis eine ausreichende Dichte des Presskörpers erreicht ist. Gemäß ersten Versuchen erscheint dabei eine Dichte von 40% und mehr der Massivdichte des massiven Legierungsmaterials besonders vorteilhaft.

In einem nächsten Herstellungsschritt wird der Presskörper gesintert. Das Sintern erfolgt vorteilhafter Weise unter Vakuum oder unter einem Schutzgas. Zweckmäßiger weise wird der Presskörper bis auf eine Dichte von mehr als 95% der Massivdichte gesintert. Zur Erzielung einer Koerzitivfeldstärke von mehr als 8,8 kA/cm kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Gegebenenfalls wird abschließend eine mechanische Bearbeitung zur Erzielung der gewünschten Abmessung und Toleranz des Presskörpers bzw. Ringmagneten durchgeführt.

Nach der Herstellung des Presskörpers wird dieser entsprechend der zuvor nach dem Befüllen eingeprägten Orientierung mit einer Feldstärke von mehr als 8 kA/cm in einem annähernd sinusförmigen Feld magnetisiert bzw. auf magnetisiert. Ein derart gefertigter Ringmagnet 1 weist gemäß ersten Versuchen eine Remanenz >1,0 T auf, welche an einem Ringteilstück messbar ist.

Der auf diese Art und Weise hergestellte ringförmige Presskörper bildet einen Ringmagneten mit einer weitgehend sinusförmigen Magnetisierung aus, deren Amplitude B_m [mT] in einem Abstand s zum Außendurchmesser gemessen der folgenden Beziehung genügen soll:

Derart gefertigte SE-Ringmagnete 1 sind zur Herstellung von Motoren besonders vorteilhaft verwendbar.

Mehrpolige Ringmagnete sind zur Erhöhung des Drehmoments und zur Reduzierung des Eisenquerschnitts insbesondere bei PM-Motoren (PM: Permanentmagnet) vorteilhaft einsetzbar. Ein weiterer Anwendungsbereich sind Schrittmotore. Unter Mehrpo-ligkeit wird hier wieder eine Anzahl von Polen 2n mit n = 1,2,3,... verstanden.

Zur Formgebung bzw. Herstellung des Presskörpers bei insbesondere dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf wird ein zweistufiges Verfahren vorgeschlagen, welches anhand der 2A und 2B veranschaulicht ist. Im Befüllungsschritt wird das Pressgut bzw. Pulver 6' magnetisch in das in 2A skizzierte Presshohl 6, das heißt die Öffnung der Matrize 5 einer Pulverpresse eingezogen bzw. magnetisch eingesaugt. Zum Einsaugen wird ein axial durch die Matrize führendes Feld angelegt, welches parallel zur Pressrichtung verläuft. Das Presshohl 6 weist ein rohrförmige Außenwand ein rundstabförmiges Mittelstück 4 auf, um einen ringförmigen Hohlraum zu erzeugen.

Im nachfolgenden Orientierungsschritt wird das in das Presshohl 6 eingefüllte Pulver 6' mit einem transversalen, mehrpoligen Magnetfeld orientiert bzw. ausgerichtet. 2B skizziert das in dem Presshohl 6 wirkende Magnetfeld mit bogenförmig verlaufenden magnetischen Feldlinien. Dabei sollte die Pulverdichte vorteilhafter Weise zwischen 15% und 45% TD (TD: Theoretischer Dichte des Pulverwerkstoffs) betragen. Dieses transversale magnetische Feld verläuft im wesentlichen in einer transversalen Ebene zu dem ersten Feld, welches zum Einsaugen des Pulvers 6' in das Presshohl 6 verwendet wurde.

Die beiden Magnetfelder können auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden, insbesondere durch Dauermagnete, ein pulsförmige erregtes Magnetfeld oder zum Beispiel mittels eines Elektrojochs als ein statisches Feld.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Befüllungs- bzw. Einsaugfeld ein statisches Feld, vorteilhafter Weise mit einer Pulsdauer >100 ms erzeugt, welches gegebenenfalls mit einem Haltefeld beim Abziehen des Füllschuhs gekoppelt werden kann. Der Gradient des Magnetfelds in axialer Richtung am Rand des Presshohls 6 beträgt dabei vorteilhafter Weise mehr als 10 mT/mm.

Das zweite Feld, also das Orientierungs- bzw. Ausrichtfeld ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Pulsfeld, welches über eine Kondensatorentladung mit weniger als 100 ms Dauer mit zum Beispiel einer Mäanderspule n-polig erzeugt wird. Dieses Orientierungsfeld kann während eines Zyklus gegebenenfalls mehrfach appliziert werden. Die Feldstärke im Presshohl 6 beträgt vorteilhafter Weise mehr als 1,6 kA/cm.

Anhand der 3-6 werden Ausführungsbeispiele für verschiedene Systeme zum Herstellen von Ringmagneten veranschaulicht. Dargestellt sind dabei nur einzelne hier hervorzuhebende der insgesamt erforderlichen üblichen Pressenbestandteile.

3 zeigt ein System, bei welchem der Aufbau einer Presse ohne magnetisierbare Materialien in den Pressenbestandteilen im Matrizenbereich erfolgt. Dabei befinden sich der obere Pressstempel 10 am Spulenrand einer Axialspule 11, welche zum Erzeugen des Einsaugfeldes verwendet wird. Eine Orientierungsspule 13 zum Erzeugen eines wechselpoligen Orientierungs- bzw. Ausrichtfeldes umschließt die Matrize 5, in die die rohrförmigen Pressstempel 10, 12 beim Pressen eintauchen. Die Orientierungsspule 13 ist in zweckmäßiger Weise mäanderförmig gewickelt, so dass die Polarität des erzeugten Feldes wechselt (N-S-N-S-...).

Zum Befüllen des Presshohls der Matrize wird Pulver über das Presshohl gebracht. Dies wird vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Füllschuhs durchgeführt, welcher in seinem Innenraum einen Pulverüberschuss aufweist. Durch das Einschalten des Axialfeldes der Axialspule 11, also das Einschalten des Befüllungs- bzw. Einsaugfeldes, wird das Presshohl befällt. Anschließend wird der Füllschuh mit überschüssigem Pulver abgezogen und das Befüllungsfeld ausgeschaltet.

Danach wird das zweite Magnetfeld, also das Orientierungs- bzw. Ausrichtfeld zum Orientieren des Pulvers eingeschaltet. Das Orientierungsfeld wird dabei zum Beispiel mit einem oder mehreren Pulsen erzeugt. Es folgen das Pressen und zweckmäßigerweise ein Puls mit der Orientierungsspule in Gegenrichtung, was eine Entmagnetisierung, zumindest eine teilweise Entmagnetisierung des Presskörpers bewirkt.

Letztendlich wird der Presskörper ausgestoßen und gesintert. Vorteilhafter Weise wird durch diese Vorgehensweise das Pulver gleichmäßig mit einer Dichte von bei ersten Versuchen 2,2 g/cm³ gefüllt. Überraschender Weise hat das Sinterteil eine gute Anisotropie mit sog. lateraler Vorzugsrichtung (transversal zur Pressrichtung).

Lässt man zum Vergleich das zweite transversale Feld weg, so besitzt das gesinterte Teil eine Anisotropie mit einer axialen Vorzugsrichtung.

4 zeigt ein System, bei dem in der Pulsspule 13 sternförmig verlaufende Eisenkerne 15 eingesetzt sind. Das Pressen erfolgt außerhalb der Axialspule 11. Ansonsten ist der Ablauf wie bei dem direkt vorstehend beschriebenen Beispiel. Der bei ersten Versuchen erzeugte Presskörper hatte eine Höhe von 5 mm.

Bei einer Variante dieses Verfahrens werden Eisenkerne 15, die zum Erzeugen des Orientierungsfeldes um die Pressform angeordnet sind, beim Befüllen jedoch um z.B. 25 mm in radialer Richtung nach außen gezogen, anschließend beim Orientieren und Pressen jedoch wieder an die Pressform herangeschoben. Die Eisenkerne können mechanisch, hydraulisch, motorisch oder pneumatisch bewegt werden. Während 4A einen seitlichen Schnitt durch ein solches System zeigt, ist in 4B eine Draufsicht skizziert, welche sechs seitlich von außen auf die Matrize zuführende Magnetanordnungen zeigt. Das in einer solchen Anordnung eingefüllte Pulver wird somit mit einem Magnetfeld zur Erstellung eines 2n- mit n = 3 bzw. 6-poligen Magneten ausgerichtet. Der erste derart erstellte Versuchskörper hatte eine Höhe von 11 mm bei einer im Vergleich zum vorigen Versuch besseren Befüllung.

Eine weitere Anordnung zum Herstellen von Ringmagneten ist in 5 mit den 5A – 5C skizziert. Aus der Draufsicht in 5 ist eine Anordnung mit Ausricht- bzw. Orientierungsmagneten aus einer Nd-Fe-B-Legierung rund um die Matrize herum und weiteren Pressenbestandteilen dargestellt.

Erste Ausricht- bzw. Orientierungsmagnete 22 dienen dazu, ein magnetisches Orientierungsfeld an die Matrize 25 anzulegen, wobei die magnetischen Feldlinien vom Zylinder-Außenumfang der Matrize 25 wegführen. In dem Joch 24 sind außerdem zweite Ausricht- bzw. Orientierungsmagnete 23 eingesetzt, welche ebenfalls zur Matrize 25 führen und ein magnetisches Feld anlegen, dessen magnetische Feldlinien zu der Matrize 25 und durch deren Wandung hindurch in deren Innenraum hineinführen. Die Matrize 25 weist eine innenseitige Öffnung, das sogenannte Presshohl 26 als Aufnahme für ein zu verpressendes Pulver auf. Mittig führt durch das Presshohl 26 ein Stab bzw. Dorn 27, welcher beim Pressvorgang für die Erzeugung der Ringöffnung des Ringmagneten 1 sorgt.

Mit einer solchen Anordnung ist ein Ringmagnet, wie der in 1A dargestellte, herstellbar. In dem Ringmagnet würden sich die einzelnen Partikel des Pulvers insbesondere längs gebogenen Bahnen ausrichten, welche längs der Feldlinien von dem Eintrittspunkt der Feldlinien zu dem nächstgelegenen Austrittspunkt der Feldlinien verlaufen.

In einem ersten Befüllungsschritt (5B) wird wieder ein axiales Füllen aus einem Füllschuh 26* unter zu Hilfenahme einer ersten Spule 29 vorgenommen, wie dies vorstehend bereits beschrieben ist. In einem zweiten Schritt (5C) wird das Orientierungssystem mit dem Joch 24 und den Magneten 22, 23 zur Orientierung abgesenkt, um das in das Presshohl 26 eingefüllte Pulver 26' mehrpolig auszurichten und mit Stempeln 28 zu verdichten. Durch eine entsprechende Abstimmung der Positionen wird sichergestellt, dass die Orientierung bereits aktiv ist bzw. aktiv wird, wenn die Pulverdichte noch unter 45% TD liegt.

Aus einer Nd-Fe-B-Legierung werden mit dieser Vorrichtung erste Ringmagnete versuchsweise hergestellt. Die Ringe haben nach dem Sintern eine Abmessung Außen- bzw. Innendurchmesser 14,75 bzw. 9,75mm in Polrichtung und 15,7 bzw. 10,05 mm quer zur Polrichtung. Aufgrund der unterschiedlichen Schwindung parallel und senkrecht zur Vorzugsrichtung ist der Sinterkörper nicht ideal ringförmig, was die je nach Winkel unterschiedlichen Ringabmessungen erklärt. Die Sinterdichte beträgt 7,61 g/cm³. Die Ringmagnete weisen eine 4-polige Orientierung mit einer Magnetflussdichte bzw. Amplitude von ca. 500 mT an deren Oberfläche bzw. in einem Abstand von 0,6 mm von deren Oberfläche auf (siehe 9).

Mit der gleichen Vorrichtung und der gleichen Nd-Fe-B-Magnetlegierung sind gesinterte und geschliffene vierpolige Ringe der Abmessung ∅10,35 × ∅5,3 × 6,2 mm hergestellt worden. Der Magnet weist eine Dichte von 7,60 g/cm³ auf, was 98,4% der Massivdichte entspricht. Das Innen- zu Außendurchmesserverhältnis Di/Da beträgt 0,51.

Die am Außenumfang in einem Abstand s von 0,6 mm gemessene Magnetisierung hat einen sinusförmigen Verlauf und weist Amplitudenwerte Bm der Magnetflussdichte von 425 bis 514 mT auf, s. 10. Somit genügt der Ringmagnet (ohne Eisenrückschluss) der Beziehung B_m(s) ≥ 450 (2n/n+1)·C(s)·K(D_a,D_i) [mT], denn mit

An dem erfindungsgemäß hergestellten Magneten wurden im Mittel mehrerer Proben 460 mT gemessen (siehe 10).

Ein weiteres, mit den vorstehenden Verfahren kombinierbares bzw. alternatives Verfahren zur Herstellung mehrpoliger Ringmagnete mit n = 2-4 in besonders bevorzugter Ausführungsform, wobei der Fall n=2 aus 2B ersichtlich ist, verwendet im wesentlichen übliche pulvermetallurgische Verfahrensschritte mit Pressen in einem Pressenwerkzeug. Neben dem Bezug auf die vorstehend aufgeführten Figuren wird nachfolgend insbesondere auf die 6-8 Bezug genommen.

Ein übliches pulvermetallurgisches Verfahren ist dabei hinsichtlich Verfahrensschritten und Aufbau der Pressvorrichtung entsprechend anzupassen. Die Presse bzw. das darin eingesetzte Werkzeug weisen ein Magnetsystem auf, welches in der Füllstellung und/oder Pressstellung um die Matrize 5 herum angeordnet ist.

Das Magnetfeld zum Einfüllen von Pulver in das Presshohl 6 und das Magnetfeld zum Orientieren des Pulvers in dem Presshohl 6 kann durch ein Dauermagnetsystem erzeugt werden. Möglich ist auch die Erzeugung mit Hilfe einer 2n-poligen Pulsspule mit oder ohne ferromagnetischen Spulenkernen oder die Erzeugung mit Hilfe eines Elektrojochs. Das magnetische Füllfeld und das magnetische Orientierungsfeld können dabei die gleiche oder verschiedene Quellen besitzen.

Das Magnetsystem besteht dabei zur Erzeugung eines Orientierungsfeldes aus einer ersten Magnetfeldspule 32, welche ein von der seitlichen bzw. zylindrischen Umfangswandung der Matrize 5 wegführendes magnetisches Feld erzeugt, und einem zweiten Magnetfeldspule 33, welcher ein zur seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hinführendes Magnetfeld erzeugt, um bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel 2-polige Ringmagnete herzustellen. Durch entsprechend geeignete Polschuh- bzw. Übergangsstücke 34 werden die im zentralen Luftspalt der Spulen 32, 33 erzeugten Magnetfelder zu der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hin zu der dort gewünschten Polstelle gebündelt bzw. konzentriert. Die Übergangsstücke 34 haben somit eine Art Jochfunktion.

Neben der in 7 dargestellten Anordnung mit einem 2-poligen Elektrojoch zur Herstellung 2-poliger Ringmagnete sind auch höherpolige Anordnungen einsetzbar.

8 stellt eine Pressenanordnung mit einer 4-poligen Magnetisierungsanordnung zur Herstellung 4-poliger Ringmagnete dar. Der seitlichen Umfangswandung einer Matrize 5 mit einem innenseitigen Presshohl 6 benachbart sind vier Magnetfeldspulen 42, 43 angeordnet. Benachbart sind dabei jeweils erste Spulen 42 zur Erzeugung eines Magnetfeldes, welches von der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 wegführt, und zweite Magnetfeldspulen 43 zum Erzeugen eines Magnetfeldes, welches zur seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 hinführt. Die vier Magnetfeldspulen 42, 43 sind dabei so angeordnet, dass über den seitlichen Umfang der Matrize 5 gesehen immer wechselnd Magnetfelder zu diesem hinführen bzw. von diesem wegführen. Vorteilhafterweise wird ein hinsichtlich der magnetischen Polarität über den zylindrischen Umfang der Matrizenwandung sinusförmiges Magnetfeld ausgebildet.

In einer nicht dargestellten einfachen Ausführungsform sind die Magnetfeldspulen 42, 43 derart ausgerichtet, dass ihre zentrale Längsachse, welche parallel zum innenseitig erzeugten Magnetfeld verläuft, radial zur Mitte der Matrize 5 hin angeordnet ist.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform aus 8 sind die Magnetfeldspulen 42-A und 43-A durch eine einzige Spule realisiert, die in Form einer 8 gewickelt ist und durch deren Öffnungen die Schenkel des flussleitenden Jochs verlaufen. Das gleiche gilt für die Magnetfeldspulen 42-B und 43-B. Bei Bestromung der 8-förmigen Spule entstehen an den Polschenkeln verschiedene Pole N und S.

Durch entsprechende Ausbildung der Schenkelspitzen kann der Magnetfluss konzentriert und damit in seinem Verlauf und seiner Amplitude im Presshohl beeinflusst werden. Vorteilhaft wird ein sinusförmiges Magnetfeld mit hoher Amplitude angestrebt. Weiterhin kann der Dorn im Presshohl, der die Bohrung des Ringmagneten formt, aus einem magnetischen Material bestehen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Orientierungsrichtung stärker von lateral zu radial übergehen soll.

Gemäß nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen kann mit einer derartigen Anordnung von zwei oder mehr paarigen Magnetfeldspulen 42, 43, welche jeweils ein Joch 24 aufweisen, ein jeweils gegenpoliges Magnetfeld an die Umfangswandung einer Matrize 5 angelegt werden. Ein C-förmiges Joch wäre beispielsweise geeignet, mit Hilfe von zwei derart benachbart angeordneten Magnetfeldspulen 42, 43 2-polige Ringmagneten herzustellen.

Auch ist es möglich, zwei derart benachbarte Magnetfeldspulen 42, 43, welche mit einem Joch 24 verbunden sind, derart verschwenkbar anzuordnen, dass sie um 90° verschwenkt werden können, um das Magnetfeld nicht mehr in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Matrize 5 sondern in einer Ebene parallel zur Längsachse der Matrize 5 anzuordnen. Dadurch kann eine solche Anordnung in einer ersten Stellung zum Füllen des Presshohls 6 mit Pulver und in einer zweiten, um 90° verschwenkten Stellung zum Orientieren des eingefüllten Pulvers verwendet werden.

Möglich ist natürlich auch der Einsatz von mehr oder weniger Magneten bzw. -spulen um ein solches Joch 24.

Verfahrensgemäß soll das Magnetfeld auf eine besonders bevorzugte Art und Weise angelegt werden. Dabei soll das Magnetfeld zum Füllen des Presshohls 6 derart bereitgestellt werden, dass am Rand des Presshohls 6 ein magnetischer Gradient in der Pressrichtung von vorzugsweise mindestens 10 mT/mm erzeugt wird. Dieser magnetische Gradient bewirkt eine Magnetkraft in Richtung des Presshohls 6, mit welcher auch enge Spalte bzw. Presshohls 6 mit Pulver gefüllt werden können. Bei ersten Versuchen erwiesen sich magnetische Gradienten von mehr als 25 mT/mm als besonders vorteilhaft.

Ferner soll das Magnetsystem zum Erzeugen des Ausrichtfeldes, welches bei den dargestellten Ausführungsbeispielen durch die Magnete 32, 33 bzw. 42, 43 und Jochelemente 34 bzw. 24 erzeugt wird, ein mehrpoliges Feld transversal zur Pressrichtung mit einer bevorzugten Maximalfeldstärke > 1,6 kA/cm erzeugen. Ein solches mehrpoliges Feld bewirkt eine mehrpolige Ausrichtung des in das Presshohl 6 eingefüllten Dauermagnet-Pulvers mit einem hohen Grad an Orientierung. Bei ersten Versuchen zeigte sich eine Feldstärkenamplitude von mehr als 4 kOe als besonders vorteilhaft. Unter der Maximalfeldstärke oder Feldstärkenamplitude ist dabei die maximale Feldstärke im Presshohl 6 in radialer Richtung zu verstehen.

Ferner sollte das Orientierungsfeld mindestens so lange aufrecht erhalten werden, bis beim Kompaktieren die Pressdichte mindestens 40% TD (TD: Theoretische Dichte des Pulverwerkstoffes) erreicht hat.

Bei ersten Pressversuchen hat sich gezeigt, dass mit diesen Werten des Gradienten und der Feldstärke sowohl geringe Ringwandstärken von zum Beispiel 2,5 mm als auch hohe Orientierungsgrade von zum Beispiel 95% erreicht werden konnten.

Die geforderten Werte können bevorzugt durch eine Schrägung der Polschuhe, also eine Flusskonzentration der magnetischen Feldlinien, eingestellt werden, wie dies aus der Polschuhanordnung neben dem in 6 dargestellten Kurvenverlauf ersichtlich ist. Eine Flusskonzentration ist dabei sowohl in axialer als auch in transversaler Richtung zu empfehlen. Außerdem sollte der Abstand des Polschuhs zu dem Pulver möglichst gering sein, weshalb eine geringe Wandstärke der seitlichen Umfangswandung der Matrize 5 bevorzugt wird.

Hohe Verhältnisse der Höhe relativ zu der Wandstärke der zu erzeugenden Ringmagnete können durch eine Modifizierung der Position der Maximalfeldstärke und des Gradienten erzielt werden.

6 zeigt einen beispielhaften Verlauf des Gradienten und der Feldstärke für ein Elektrojoch. Die in der Zeichnung senkrechte Unterteilung ist dabei relativ von der Oberkante der Matrize 5 angegeben. Vorliegend ist ein Positionsbereich von -50 mm bis +50 mm abgebildet. Die zentrale kräftige Linie stellt die Oberkante der Pressform dar. Die gepunktete Kurve zeigt den Gradienten, welcher gemäß der oberen Skala bei einer Höhe von 10 mm oberhalb der Matrizenoberkante mit einem Wert von etwa 15 mT/mm bis zu einer Position von etwa -5 mm, das heißt 5 mm unterhalb der Matrizenoberkante, zu einem Wert von etwa 30 mT/mm ansteigt und dann bis zu einer Höhe von 40 mm unterhalb der Matrizenoberkante zu einem Wert von etwa -17 mT/mm abfällt. Die durchgezogene Linie stellt die Feldstärke dar, welche gemäß der unteren Skala von einem Wert von etwa – 0,4 T (-3,2 kA/cm) bei einer Höhe von 20 mm oberhalb der Matrizenoberkante zu einem Wert von gut 1,2 T (10 kA/cm) bei einer Höhe von 20 mm unterhalb der Matrizenoberkante ansteigt, um dann zu einem wert von etwa 0,95 T (8 kA/cm) bei einer Höhe von 40 mm unterhalb der Matrizenoberkante abzufallen.

Ein dieses Feld erzeugender Polschuh 24 ist rechts neben der Abbildung dargestellt. Über eine Höhe H von 10 mm verläuft die der Matrizenwandung zugewandte Seite des Polschuhs 24 parallel, so dass Magnetfeldlinien auf diesen Bereich konzentriert werden. Unterhalb dieses Bereichs verläuft die Wandung des Polschuhs 24 abgeschrägt von der Matrizenwandung weg. Die Magnetisierung des herzustellenden Ringmagneten kann dementsprechend durch eine geeignet gewählte Geometrie und Positionierung des Polschuhs 24 beeinflusst werden.

Die 9 und 10 zeigen schließlich den im wesentlichen sinusförmigen Verlauf der Feldstärke (9) und der Flussdichte (10) eines vierpoligen Ringes über dem Winkel bei erfindungsgemäßen vierpoligen Ringmagneten.