DE102024100601A1

DE102024100601A1 - Method for producing a permanent magnet and permanent magnet in GBD design

Info

Publication number: DE102024100601A1
Application number: DE102024100601.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Seidenberger; Michael Hallmannsegger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2024-01-10
Filing date: 2024-01-10
Publication date: 2025-07-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten, bei welchem ein Magnetmaterial (18) schichtweise in eine Sinterform (12) gefüllt wird, wobei die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials (18) durch jeweilige Trennschichten (20) voneinander getrennt sind, und durch Sintern der mehreren Schichten des Magnetmaterials (18) in der Sinterform (12) der Permanentmagnet hergestellt wird.The invention relates to a method for producing a permanent magnet, in which a magnetic material (18) is filled layer by layer into a sintering mold (12), wherein the respective layers of the magnetic material (18) are separated from one another by respective separating layers (20), and the permanent magnet is produced by sintering the multiple layers of the magnetic material (18) in the sintering mold (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten sowie einen Permanentmagneten.The invention relates to a method for producing a permanent magnet and to a permanent magnet.

Aus der US 9 154 004 B2 ist ein aus seltenen Erden gesinterter Magnet bekannt.From the US 9 154 004 B2 A magnet sintered from rare earths is known.

Weiterhin ist aus der US 10 242 778 B2 ein Herstellungsverfahren für einen Seltenerdmagneten bekannt, das auf der Wärmebehandlung eines feinen Pulvers basiert. Bei dem Herstellungsverfahren wird eine Legierung für den Seltenerdmagneten zunächst grob zerkleinert und dann mittels einer Strahlmühle fein zerkleinert, um ein feines Pulver zu erhalten. Das feine Pulver wird im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius bis 1.000 Grad Celsius für sechs Minuten bis 24 Stunden erwärmt. Dann wird das feine Pulver in einem Magnetfeld verdichtet und im Vakuum oder unter Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 950 Grad Celsius bis 1.140 Grad Celsius gesintert, um hierdurch einen gesinterten Magneten zu erhalten. Optional wird dieser Magnet einer Korngrenzendiffusion, welche auch als Grain Boundary Diffusion bezeichnet wird, unterzogen.Furthermore, the US 10 242 778 B2 A manufacturing process for a rare earth magnet is known that is based on the heat treatment of a fine powder. In this manufacturing process, an alloy for the rare earth magnet is first coarsely crushed and then finely crushed using a jet mill to obtain a fine powder. The fine powder is heated in a vacuum or in an inert gas atmosphere at a temperature of 100 degrees Celsius to 1,000 degrees Celsius for six minutes to 24 hours. The fine powder is then compacted in a magnetic field and sintered in a vacuum or in an inert gas atmosphere at a temperature of 950 degrees Celsius to 1,140 degrees Celsius to obtain a sintered magnet. This magnet is optionally subjected to grain boundary diffusion, which is also known as grain boundary diffusion.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher besonders einfach und schnell Permanentmagnete hergestellt werden können.The object of the present invention is to provide a solution by means of which permanent magnets can be produced particularly easily and quickly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent claims. Further possible embodiments of the invention are disclosed in the subclaims, the description, and the figures. Features, advantages, and possible embodiments presented in the description for one of the subject matter of the independent claims are to be regarded at least analogously as features, advantages, and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims, as well as any possible combination of the subject matter of the independent claims, optionally in conjunction with one or more of the subclaims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten. Dieser Permanentmagnet ist insbesondere dazu eingerichtet, in einer Traktionsmaschine eingesetzt zu werden, welche dazu eingerichtet ist, ein Kraftfahrzeug mittels elektrischer Energie anzutreiben. Beispielsweise kann dieser Permanentmagnet als Teil eines Rotors der Traktionsmaschine eingesetzt werden. Bei einem Permanentmagneten handelt es sich um einen Dauermagneten, welcher ein gleichbleibendes Magnetfeld aufweist, ohne dass wie bei einem Elektromagneten elektrische Leistung aufzuwenden wäre. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass ein Magnetmaterial, insbesondere eine metallische Legierung, schichtweise in eine Sinterform gefüllt wird. Hierbei werden die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials durch jeweilige Trennschichten voneinander getrennt. Durch Sintern der mehrlagigen Schichten des Magnetmaterials in der Sinterform wird wenigstens ein Permanentmagnet hergestellt. Hierbei können ein oder mehrere Permanentmagnete gleichzeitig mit einer Schichtstruktur hergestellt werden. Alternativ können mehrere Permanentmagnete, welche jeweils lediglich eine Schicht des Magnetmaterials umfassen, gleichzeitig hergestellt werden. Die schichtweise Ausgestaltung des Permanentmagneten ermöglicht besonders geringe Wirbelstromverluste eines den Permanentmagneten aufweisenden Aktivteils einer elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, im Betrieb.The invention relates to a method for producing a permanent magnet. This permanent magnet is particularly designed for use in a traction machine designed to drive a motor vehicle using electrical energy. For example, this permanent magnet can be used as part of a rotor of the traction machine. A permanent magnet is a permanent magnet that has a constant magnetic field without the need for electrical power, as is the case with an electromagnet. The method provides for a magnetic material, in particular a metallic alloy, to be filled layer by layer into a sintered mold. The respective layers of the magnetic material are separated from one another by respective separating layers. At least one permanent magnet is produced by sintering the multilayers of the magnetic material in the sintered mold. One or more permanent magnets can be produced simultaneously with a layered structure. Alternatively, several permanent magnets, each comprising only one layer of the magnetic material, can be produced simultaneously. The layered design of the permanent magnet enables particularly low eddy current losses of an active part of an electrical machine containing the permanent magnet, in particular the rotor, during operation.

Üblicherweise erfolgt eine Herstellung von Permanentmagneten in großen Blöcken (anlagenlimitiert) durch Sintern. Anschließend werden diese großen Blöcke an gesintertem Magnetmaterial mechanisch und mit hohem Verschleiß aufgetrennt, insbesondere in jeweilige Schichten beziehungsweise Lagen und anschließend mehrere Lagen zu einem Permanentmagneten zusammengesetzt.Permanent magnets are typically manufactured in large blocks (limited by the plant) by sintering. These large blocks of sintered magnetic material are then mechanically separated, subject to high wear, into individual layers. These layers are then combined to form a permanent magnet.

Das beschriebene Verfahren zum Herstellen des Permanentmagneten ermöglicht eine Reduktion des Verschnitts sowie des Verschleißes im Vergleich zur Herstellung von Permanentmagneten aus einem Block. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Permanentmagneten wird bereits bei der Erstellung des Grünlings durch Einstellen der Höhen der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials sowie dem Anordnen der Trennschichten zwischen den Schichten des Magnetmaterials definiert, wie dick die jeweiligen Schichten der Schichtstruktur des Permanentmagneten nach dem Sinterprozess sein sollen. Hierdurch kann erreicht werden, dass bereits nach dem Sintern ohne weiteres Schneiden der die Schichtstruktur aufweisende Permanentmagnet seine vorgegebene Form aufweist. Es ist möglich, dass der Permanentmagnet nach dem Sintern in der Stapelrichtung, in welcher die jeweiligen Schichten an Magnetmaterial in der Sinterform übereinander gestapelt sind, geteilt wird, um eine vorgegebene Grundfläche des Permanentmagneten zu erreichen. Nach dem Sintern kann der gesamte Permanentmagnet mit der Schichtstruktur verwendet werden oder die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials an den jeweiligen Trennschichten voneinander getrennt werden und die einzelnen Schichten des Magnetmaterials als jeweilige Permanentmagnete verwendet werden.The described method for producing the permanent magnet enables a reduction in waste and wear compared to the production of permanent magnets from a single block. In the method according to the invention for producing the permanent magnet, the thickness of the respective layers of the layered structure of the permanent magnet after the sintering process is already defined during the creation of the green compact by adjusting the heights of the respective layers of the magnetic material and arranging the separating layers between the layers of the magnetic material. This makes it possible to ensure that the permanent magnet with the layered structure already has its predetermined shape after sintering without further cutting. It is possible for the permanent magnet to be divided after sintering in the stacking direction in which the respective layers of magnetic material are stacked on top of one another in the sintering mold in order to achieve a predetermined base area of the permanent magnet. After sintering, the entire permanent magnet with the layered structure can be used, or the respective layers of the magnetic material can be separated from one another at the respective separating layers, and the individual layers of the magnetic material can be used as respective permanent magnets.

In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschicht jeweils eine Schicht eines Trennmaterials zwischen den Schichten des Magnetmaterials in die Sinterform gefüllt wird. Es können dann somit besonders einfach bei dem Sintern mehrere Permanentmagnete gleichzeitig hergestellt werden. Es ist möglich, dass der entstehende Block nicht an jeder Trennschicht, sondern lediglich an einzelnen Trennschichten unterteilt wird, wodurch bei dem Sintern mehrere Permanentmagnete, von welchen zumindest einer eine Schichtstruktur aufweist, gleichzeitig hergestellt werden können. Das Verfahren ermöglicht, dass einer oder mehrere Permanentmagnete mit einer Schichtstruktur besonders schnell hergestellt werden können oder mehrere Permanentmagnete gleichzeitig durch Sintern und somit besonders schnell hergestellt werden können.In a possible further development of the invention, it is provided that for the arrangement of the For each separating layer, a layer of a separating material is filled into the sintering mold between the layers of the magnetic material. This makes it particularly easy to produce several permanent magnets simultaneously during sintering. It is possible for the resulting block to be subdivided not at each separating layer, but only at individual separating layers, whereby several permanent magnets, at least one of which has a layer structure, can be produced simultaneously during sintering. The process makes it possible for one or more permanent magnets with a layer structure to be produced particularly quickly, or for several permanent magnets to be produced simultaneously by sintering and thus particularly quickly.

In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschicht jeweils eine Schicht eines Trennmaterials zwischen den Schichten des Magnetmaterials in die Sinterform gefüllt wird. Das bedeutet, dass in Stapelrichtung der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials übereinander zwischen zwei unmittelbar zueinander benachbarten Schichten an Magnetmaterial eine Schicht des Trennmaterials angeordnet ist. Hierbei überdeckt die Schicht des Trennmaterials zumindest die die kleinere Grundfläche aufweisende unmittelbar angrenzende Schicht des Magnetmaterials vollständig in Stapelrichtung zu der anderen angrenzenden Schicht des Magnetmaterials hin. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass mittels des Trennmaterials die jeweils unmittelbar zueinander benachbarten Schichten des Magnetmaterials zuverlässig voneinander getrennt sind, auch nach dem Sintern. Das Trennmaterial ermöglicht somit ein besonders einfaches zuverlässiges Getrennthalten der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials.In a possible further development of the invention, it is provided that, for the arrangement of the respective separating layer, a layer of a separating material is filled into the sintering mold between the layers of the magnetic material. This means that, in the stacking direction of the respective layers of the magnetic material, a layer of the separating material is arranged one above the other between two directly adjacent layers of magnetic material. In this case, the layer of the separating material completely covers at least the directly adjacent layer of the magnetic material having the smaller base area in the stacking direction towards the other adjacent layer of the magnetic material. This ensures that the directly adjacent layers of the magnetic material are reliably separated from one another by means of the separating material, even after sintering. The separating material thus enables the respective layers of the magnetic material to be kept separate in a particularly simple and reliable manner.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschichten zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials eine Oberfläche der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials vor dem Einfüllen der jeweils nächsten Schicht des Magnetmaterials in die Sinterform einem Bearbeitungsschritt unterzogen wird, wodurch eine Strukturveränderung der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials an deren Oberfläche erfolgt. Das bedeutet, dass eine erste Schicht des Magnetmaterials in die Sinterform eingefüllt wird. Anschließend wird eine freie Oberfläche dieser Schicht des Magnetmaterials dem Bearbeitungsschritt unterzogen, wodurch das Magnetmaterial an dieser freien Oberfläche in seiner Struktur verändert wird. Diese Strukturveränderung dient dazu, dass eine auf diese Oberfläche aufgefüllte weitere Schicht des Magnetmaterials sich beim Sintern nicht mit der ersten Schicht des Magnetmaterials verbindet und somit die beiden unmittelbar aneinander angrenzenden Schichten des Magnetmaterials auch beim Sintern sowie nach dem Sintern zuverlässig voneinander getrennt sind. Durch das Ändern der Struktur der jeweiligen Oberflächen der Schichten des Magnetmaterials vor dem Einfüllen einer jeweils weiteren Schicht an Magnetmaterial ermöglicht, dass das Einfüllen eines Trennmaterials zum Bilden der jeweiligen Trennschicht nicht zwingend notwendig ist. Hierdurch können bei einer in Stapelrichtung verlaufenden gegebenen Höhe der Sinterform besonders viele Schichten an Magnetmaterial in die Sinterform eingefüllt und versintert werden, da ein Einfüllen jeweiliger Schichten an Trennmaterial zwischen den Schichten an Magnetmaterial entfallen kann. Dies ermöglicht, dass im Rahmen des Verfahrens der wenigstens eine Permanentmagnet mit besonders vielen Schichten in seiner Schichtstruktur hergestellt werden kann, beziehungsweise besonders viele Permanentmagnete gleichzeitig hergestellt werden können.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that, for the arrangement of the respective separating layers between the respective layers of magnetic material, a surface of the respective layers of magnetic material is subjected to a processing step before the next layer of magnetic material is poured into the sintering mold, whereby a structural change of the respective layer of magnetic material occurs on its surface. This means that a first layer of magnetic material is poured into the sintering mold. Subsequently, a free surface of this layer of magnetic material is subjected to the processing step, whereby the structure of the magnetic material on this free surface is changed. This structural change serves to ensure that a further layer of magnetic material added to this surface does not bond with the first layer of magnetic material during sintering, and thus the two directly adjacent layers of magnetic material are reliably separated from one another both during and after sintering. By changing the structure of the respective surfaces of the layers of magnetic material before each further layer of magnetic material is poured in, it is possible that the filling of a separating material to form the respective separating layer is not absolutely necessary. This allows a particularly large number of layers of magnetic material to be filled into the sintering mold and sintered, given a given height of the sintering mold running in the stacking direction, since the filling of separate layers of separating material between the layers of magnetic material is no longer necessary. This allows the at least one permanent magnet to be produced with a particularly large number of layers in its layer structure within the process, or a particularly large number of permanent magnets to be produced simultaneously.

In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest die Oberfläche der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials in dem jeweiligen Bearbeitungsschritt einer Temperaturbehandlung unterzogen wird. Das bedeutet, dass die Struktur des Magnetmaterials an der dem Bearbeitungsschritt unterzogenen Oberfläche durch die Temperaturbehandlung, insbesondere durch Erwärmen und/oder Abkühlen, verändert wird. Durch diese Temperaturbehandlung kann besonders einfach die Strukturveränderung der Oberfläche des Magnetmaterials erreicht werden.In this context, it can be provided, in particular, that at least the surface of the respective layers of the magnetic material is subjected to a heat treatment in the respective processing step. This means that the structure of the magnetic material on the surface subjected to the processing step is changed by the heat treatment, in particular by heating and/or cooling. This heat treatment makes it particularly easy to achieve the structural change of the surface of the magnetic material.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schichten des Magnetmaterials während des Sinterns in der Stapelrichtung, in welcher die Schichten des Magnetmaterials aufeinander gestapelt sind, zusammengepresst werden. Hierbei können die Schichten des Magnetmaterials insbesondere mittels eines Stempels, welcher in Stapelrichtung auf die Schichten des Magnetmaterials aufgepresst wird, zusammengepresst werden. Mittels des Stempels kann die Kraft, mit welcher die Schichten des Magnetmaterials in der Stapelrichtung aufeinander gepresst werden, besonders präzise eingestellt und für ein vorgegebenes Zeitintervall zuverlässig und konstant gehalten werden. Durch das Zusammenpressen der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials kann das Magnetmaterial während des Sinterns besonders zuverlässig mit einem Druck beaufschlagt werden, wodurch sich die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials besonders zuverlässig verfestigen.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the layers of magnetic material are pressed together during sintering in the stacking direction in which the layers of magnetic material are stacked on top of one another. In this case, the layers of magnetic material can be pressed together in particular by means of a stamp which is pressed onto the layers of magnetic material in the stacking direction. By means of the stamp, the force with which the layers of magnetic material are pressed together in the stacking direction can be adjusted particularly precisely and kept reliable and constant for a predetermined time interval. By pressing the respective layers of magnetic material together, the magnetic material can be subjected to pressure particularly reliably during sintering, whereby the respective layers of magnetic material solidify particularly reliably.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials wenigstens ein schweres Seltenerdmetall eingebracht wird, wodurch dieses schwere Seltenerdmetall während einer Wärmebehandlungsphase des Sinterns in die jeweilige Schicht des Magnetmaterials zumindest teilweise diffundiert, insbesondere in einem sogenannten Grain Boundary Diffusionsprozess. Dieser Prozess wird auch als Korngrenzendiffusion bezeichnet. Hierbei handelt es sich um einen Sammelbegriff für den Stofftransport in einem Festkörper über jeweilige Korngrenzenpfade eines Kristallgitters. Bei polykristallinen Metallen stellen die Korngrenzen typische Gitterordnungsfehlerbereiche mit deutlich reduzierter Packungsdichte beziehungsweise erhöhter Leerstellenkonzentration dar und sind deshalb für das Eindringen und die Wanderung von Fremdatomen im Vergleich zum ungestörten Gitter prädestiniert. Die Korngrenzendiffusion beschreibt somit den Diffusionsweg, über welchen Atome in einem Werkstoff diffundieren. Bei der Korngrenzendiffusion wandern die Atome über die Korngrenzen in ein benachbartes Korn. Das beschriebene Verfahren ermöglicht somit, einen Permanentmagneten mit wenigstens einem Seltenerdmetall besonders schnell herzustellen, indem der Korngrenzendiffusionsprozess gleichzeitig mit dem Sintern des Permanentmagneten aus den Schichten des Magnetmaterials erfolgt. Ein Wärmebehandlungsprozess des Sinterns führt zum einen somit zum Verbinden jeweiliger Körner des Magnetmaterials zu einem festen Block und zum anderen zur Korngrenzendiffusion des wenigstens einen schweren Seltenerdmaterials an den jeweiligen Oberflächen der Schichten des Magnetmaterials, an welchen wenigstens ein schweres Seltenerdmetall eingebracht worden ist. Der Prozess des Korngrenzendiffundierens eines schweren Seltenerdmetalls von den Oberflächen der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials in Richtung der Kerne der Schichten des jeweiligen Magnetmaterials ermöglicht, dass eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit des Permanentmagneten bei einem Einsatz von besonders wenig dieses schweren Seltenerdmetalls erreicht werden kann.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that at least one heavy rare earth metal is present at least between the respective layers of the magnetic material. is brought into contact with the material, whereby this heavy rare earth metal at least partially diffuses into the respective layer of the magnetic material during a heat treatment phase of sintering, in particular in a so-called grain boundary diffusion process. This process is also referred to as grain boundary diffusion. This is a collective term for the transport of material in a solid via respective grain boundary paths of a crystal lattice. In polycrystalline metals, the grain boundaries represent typical lattice order defect areas with significantly reduced packing density or increased vacancy concentration and are therefore predestined for the penetration and migration of foreign atoms compared to the undisturbed lattice. Grain boundary diffusion thus describes the diffusion path along which atoms diffuse in a material. During grain boundary diffusion, the atoms migrate across the grain boundaries into a neighboring grain. The described process thus makes it possible to produce a permanent magnet with at least one rare earth metal particularly quickly because the grain boundary diffusion process takes place simultaneously with the sintering of the permanent magnet from the layers of the magnetic material. A heat treatment process of sintering thus leads, on the one hand, to the bonding of the respective grains of the magnetic material into a solid block and, on the other hand, to the grain boundary diffusion of the at least one heavy rare earth material at the respective surfaces of the layers of the magnetic material to which at least one heavy rare earth metal has been introduced. The process of grain boundary diffusion of a heavy rare earth metal from the surfaces of the respective layers of the magnetic material toward the cores of the layers of the respective magnetic material enables a particularly high temperature resistance of the permanent magnet to be achieved while using a particularly small amount of this heavy rare earth metal.

In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass jede Schicht des Magnetmaterials vollständig mit einem ein schweres Seltenerdmetall umfassenden Substrat umhüllt wird. Bei diesem Substrat kann es sich beispielsweise um eine Paste handeln, welche ein schweres Seltenerdmetall umfasst. Es kann somit beispielsweise diese Paste in die Sinterform eingebracht werden und anschließend erst die erste Schicht des Magnetmaterials eingefüllt werden. Wird die Paste sowohl auf einem Boden der Sinterform aufgebracht als auch an jeweiligen Seitenwänden der Sinterform angebracht und anschließend die Paste beziehungsweise das Substrat zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials angeordnet, dann kann sichergestellt werden, dass jede Schicht des Magnetmaterials vollständig von dem Substrat umhüllt ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein schweres Seltenerdmetall gleichmäßig von einer Außenoberfläche der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials in Richtung des Zentrums der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials diffundiert im Rahmen des Korngrenzendiffusionsprozesses. Es können somit gleichmäßige Eigenschaften des Permanentmagneten, welcher aus einer Schicht des Magnetmaterials gebildet ist oder die Schichtstruktur mit den mehreren Schichten des Magnetmaterials aufweist, bezüglich sämtlicher Außenseiten erreicht werden.In this context, it can be provided, in particular, that each layer of the magnetic material is completely encased in a substrate comprising a heavy rare earth metal. This substrate can be, for example, a paste comprising a heavy rare earth metal. This paste can thus, for example, be introduced into the sintering mold, and only then can the first layer of the magnetic material be filled. If the paste is applied both to a base of the sintering mold and to respective side walls of the sintering mold, and the paste or substrate is subsequently arranged between the respective layers of the magnetic material, it can be ensured that each layer of the magnetic material is completely encased in the substrate. This enables a heavy rare earth metal to diffuse evenly from an outer surface of the respective layer of the magnetic material towards the center of the respective layer of the magnetic material as part of the grain boundary diffusion process. Thus, uniform properties of the permanent magnet, which is formed from one layer of the magnetic material or has the layer structure with the multiple layers of the magnetic material, can be achieved with respect to all outer surfaces.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall Teil des Trennmaterials ist. Das bedeutet, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschicht die Schicht des Trennmaterials zwischen den Schichten des Magnetmaterials in die Sinterform gefüllt wird, wobei das Trennmaterial zum einen dem zuverlässigen Trennen der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials dient und zum anderen das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall umfasst, wodurch sichergestellt ist, dass das wenigstens eine Seltenerdmetall zuverlässig zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials eingebracht ist und somit über die jeweiligen Oberflächen der Schichten das Magnetmaterial in die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials hinein diffundieren kann im Rahmen des Korngrenzendiffusionsprozesses. Gleichzeitig wird ermöglicht, dass die Sinterform besonders schnell schichtweise abwechselnd mit dem Magnetmaterial und dem Trennmaterial gefüllt werden kann und gleichzeitig sichergestellt ist, dass das schwere Seltenerdmetall zuverlässig zwischen den Schichten des Magnetmaterials angeordnet ist.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the at least one heavy rare earth metal is part of the separating material. This means that for the arrangement of the respective separating layer, the layer of separating material is filled between the layers of the magnetic material in the sintering mold, wherein the separating material serves, on the one hand, to reliably separate the respective layers of the magnetic material and, on the other hand, comprises the at least one heavy rare earth metal, thereby ensuring that the at least one rare earth metal is reliably introduced between the respective layers of the magnetic material and thus that the magnetic material can diffuse into the respective layers of the magnetic material via the respective surfaces of the layers as part of the grain boundary diffusion process. At the same time, this enables the sintering mold to be filled particularly quickly, layer by layer, alternating with the magnetic material and the separating material, and at the same time ensures that the heavy rare earth metal is reliably arranged between the layers of the magnetic material.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das schichtweise in die Sinterform gefüllte Magnetmaterial in den jeweiligen Schichten eine gleiche Zusammensetzung aufweist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die mehreren gleichzeitig hergestellten Permanentmagnete beziehungsweise die mehreren Schichten des mit der Schichtstruktur hergestellten wenigstens einen Permanentmagneten gleiche Eigenschaften, insbesondere gleiche Magneteigenschaften, aufweisen. Hierdurch kann eine konstante hohe Qualität an Permanentmagneten im Rahmen des Verfahrens bei der Herstellung erreicht werden.In a further possible embodiment of the invention, the magnetic material filled layer by layer into the sintering mold has the same composition in each layer. This ensures that the multiple permanent magnets produced simultaneously, or the multiple layers of the at least one permanent magnet produced with the layered structure, have the same properties, in particular the same magnetic properties. This allows a consistently high quality of permanent magnets to be achieved during production within the scope of the process.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Permanentmagneten, welcher in einem Verfahren, wie es bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten beschrieben worden ist, hergestellt worden ist. Hierbei weist der Permanentmagnet eine Schichtstruktur aus mehreren Schichten eines Magnetmaterials auf, wobei die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials durch jeweilige Trennschichten voneinander getrennt sind. Der Permanentmagnet ist im Rahmen des Verfahrens besonders schnell und einfach hergestellt worden. Gleichzeitig ist aufgrund des Herstellungsverfahrens gewährleistet, dass jeweilige Schichtdicken der Schichten des Magnetmaterials besonders präzise eingestellt sind, insbesondere sämtliche Schichten des Magnetmaterials eine gleiche Schichtdicke in der Stapelrichtung aufweisen, in welcher die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials aufeinander gestapelt sind.The invention further relates to a permanent magnet which has been produced in a method as already described in connection with the method according to the invention for producing a permanent magnet. The permanent magnet has a layer structure consisting of several layers of a magnetic material, wherein the respective layers of the magnetic material are separated by respective separating layers. are separated from each other. The permanent magnet was manufactured particularly quickly and easily using this process. At the same time, the manufacturing process ensures that the respective layer thicknesses of the magnetic material layers are adjusted with particular precision, in particular, that all layers of the magnetic material have the same layer thickness in the stacking direction in which the respective layers of the magnetic material are stacked.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention may emerge from the claims, the figures, and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures alone, can be used not only in the respective combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Schnittansicht eines Sinterwerkzeugs, mittels welchem ein Permanentmagnet hergestellt wird.

The drawing shows:

1 a schematic sectional view of a sintering tool by means of which a permanent magnet is produced.

In 1 ist in einer schematischen Schnittansicht ein Sinterwerkzeug 10 mit einer Sinterform 12 gezeigt. Die Sinterform 12 begrenzt eine Aufnahme 14, in welcher ein zu sinterndes Material aufgenommen werden kann. Für das Sintern des zu sinternden Materials, welches in der Aufnahme 14 aufgenommen ist, wird das zu sinternde Material mittels eines Stempels 16 des Sinterwerkzeugs 10 mit einem Druck beaufschlagt, insbesondere verpresst. Für das Sintern wird das in der Aufnahme 14 mit dem Druck beaufschlagte zu sinternde Material erhitzt.In 1 A schematic sectional view of a sintering tool 10 with a sintering mold 12 is shown. The sintering mold 12 defines a receptacle 14 in which a material to be sintered can be received. For the sintering of the material to be sintered, which is received in the receptacle 14, the material to be sintered is subjected to pressure, in particular pressed, by means of a punch 16 of the sintering tool 10. For the sintering, the material to be sintered, which is subjected to pressure in the receptacle 14, is heated.

Es ist vorgesehen, dass mittels des Sinterwerkzeugs 10 im Rahmen eines Verfahrens ein Permanentmagnet hergestellt wird. Dieser Permanentmagnet kann insbesondere in einer Traktionsmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem Rotor, eingesetzt werden. Für das Herstellen des Permanentmagneten wird ein Magnetmaterial 18 schichtweise und somit in jeweiligen Schichten in die Aufnahme 14 der Sinterform 12 eingefüllt. Hierbei sind die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 durch jeweilige Trennschichten 20 voneinander getrennt. Das bedeutet, dass in einer Stapelrichtung S, in welcher die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 in der Aufnahme 14 aufeinander gestapelt sind, in der Aufnahme 14 abwechselnd jeweils eine Schicht des Magnetmaterials 18 und eine Trennschicht 20 übereinander angeordnet sind. Vorliegend sind jeweilige in Stapelrichtung S unmittelbar übereinander angeordnete Schichten des Magnetmaterials 18 durch eine dazwischen liegende Trennschicht 20 vollständig voneinander getrennt. Für das Anordnen der jeweiligen Trennschichten 20 kann eine Oberfläche einer jeweils jüngsten eingefüllten Schicht des Magnetmaterials 18 vor dem Einfüllen einer weiteren Schicht des Magnetmaterials 18 in die Aufnahme 14 durch Bearbeiten in einem Bearbeitungsschritt in ihrer Struktur verändert werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der jeweiligen in dem Bearbeitungsschritt zu bearbeitenden Schicht an Magnetmaterial 18 einer Temperaturbehandlung unterzogen werden. Vorliegend ist es alternativ jedoch vorgesehen, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschichten 20 abwechselnd schichtweise in die Aufnahme 14 das Magnetmaterial 18 und ein Trennmaterial 22 eingefüllt werden. Das bedeutet, dass für das Anordnen der jeweiligen Trennschicht 20 eine Schicht des Trennmaterials 22 zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 in die Sinterform 10 gefüllt wird. Mit anderen Worten wird in Stapelrichtung S zuerst eine Schicht des Magnetmaterials 18 in die Aufnahme 14 eingefüllt, anschließend eine Schicht des Trennmaterials 22 auf die Schicht des Magnetmaterials 18 aufgebracht. Im Anschluss daran wird wieder eine Schicht des Magnetmaterials 18 auf die Schicht des Trennmaterials 22 aufgebracht. Auf diese Art wird in der Stapelrichtung S alternierend jeweils eine Schicht des Magnetmaterials 18 sowie jeweils eine Schicht des Trennmaterials 22 eingebracht. Nachdem sämtliche Schichten des Magnetmaterials 18 in die Aufnahme 14 des Sinterwerkzeugs 10 eingefüllt worden sind, wird der Stempel 16 in die Aufnahme 14 hinein verfahren, wodurch die durch jeweilige Trennschichten 20 voneinander getrennten Schichten des Magnetmaterials 18 in Stapelrichtung S mit einer Kraft beaufschlagt und hierdurch zusammengepresst werden. Für das Sintern wird das Magnetmaterial 18 zusätzlich erwärmt.It is envisaged that a permanent magnet is produced by means of the sintering tool 10 within the framework of a method. This permanent magnet can be used in particular in a traction machine of a motor vehicle, in particular in a rotor. To produce the permanent magnet, a magnetic material 18 is filled layer by layer and thus in respective layers into the receptacle 14 of the sintering mold 12. The respective layers of the magnetic material 18 are separated from one another by respective separating layers 20. This means that in a stacking direction S, in which the respective layers of the magnetic material 18 are stacked on top of one another in the receptacle 14, one layer of the magnetic material 18 and one separating layer 20 are arranged alternately one above the other in the receptacle 14. In the present case, respective layers of the magnetic material 18 arranged directly above one another in the stacking direction S are completely separated from one another by a separating layer 20 lying between them. For the arrangement of the respective separating layers 20, the structure of a surface of the most recently filled layer of the magnetic material 18 can be changed by processing in a processing step before a further layer of the magnetic material 18 is filled into the receptacle 14. For example, the surface of the respective layer of magnetic material 18 to be processed in the processing step can be subjected to a heat treatment. In the present case, however, it is alternatively provided that for the arrangement of the respective separating layers 20, the magnetic material 18 and a separating material 22 are alternately filled layer by layer into the receptacle 14. This means that for the arrangement of the respective separating layer 20, a layer of the separating material 22 is filled into the sintering mold 10 between the respective layers of the magnetic material 18. In other words, in the stacking direction S, first a layer of the magnetic material 18 is filled into the receptacle 14, then a layer of the separating material 22 is applied to the layer of the magnetic material 18. Subsequently, another layer of magnetic material 18 is applied to the layer of separating material 22. In this way, one layer of magnetic material 18 and one layer of separating material 22 are applied alternately in the stacking direction S. After all layers of magnetic material 18 have been filled into the receptacle 14 of the sintering tool 10, the punch 16 is moved into the receptacle 14, whereby the layers of magnetic material 18 separated from one another by respective separating layers 20 are subjected to a force in the stacking direction S and are thereby pressed together. The magnetic material 18 is additionally heated for sintering.

Nach dem Sintern können mehrere über jeweilige Trennschichten 20 voneinander getrennte Schichten des Magnetmaterials 18 als Permanentmagnet mit einem Schichtaufbau genutzt werden. Alternativ kann der beim Sintern entstandene Block an wenigstens einer Trennschicht 20 in einer senkrecht zur Stapelrichtung S verlaufenden Ebene getrennt werden, sodass der Block in wenigstens zwei, insbesondere mehrere, Permanentmagnete unterteilt wird. Hierbei können die entstehenden Permanentmagnete eine oder mehrere der Schichten des Magnetmaterials 18 umfassen. Das beschriebene Verfahren ermöglicht somit, dass mehrere Permanentmagnete gleichzeitig in einem einzigen Sintervorgang hergestellt werden können, welche anschließend durch Auftrennen des beim Sintern entstehenden Blocks an jeweiligen Trennschichten 20 voneinander getrennt werden können, oder wenigstens ein Permanentmagnet mit einer Schichtstruktur besonders einfach hergestellt werden kann, wobei der die Schichtstruktur aufweisende Permanentmagnet mehrere Schichten an Magnetmaterial 18 umfasst, wobei die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 durch jeweilige Trennschichten 20 voneinander getrennt sind. Dieser schichtweise Aufbau des Permanentmagneten ermöglicht, dass Wirbelstromverluste im Permanentmagneten besonders gering gehalten werden können.After sintering, several layers of the magnetic material 18, separated from one another by respective separating layers 20, can be used as a permanent magnet with a layered structure. Alternatively, the block produced during sintering can be separated at at least one separating layer 20 in a plane perpendicular to the stacking direction S, so that the block is divided into at least two, in particular several, permanent magnets. The resulting permanent magnets can comprise one or more of the layers of the magnetic material 18. The described method thus makes it possible to produce several permanent magnets simultaneously in a single sintering process, which can then be separated from one another by separating the block produced during sintering at respective separating layers 20, or at least one permanent magnet with a layered structure can be produced particularly easily. The permanent magnet having the layered structure comprises several layers of magnetic material 18, the respective layers of magnetic material 18 being separated from one another by respective separating layers 20. This layered structure of the permanent magnet enables eddy current losses in the permanent magnet to be kept particularly low.

Um eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit des im Rahmen des Verfahrens hergestellten Permanentmagneten zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass wenigstens ein schweres Seltenerdmaterial in den Permanentmagneten eingebracht wird. Hierbei soll dieses wenigstens eine schwere Seltenerdmetall im Rahmen eines Korngrenzendiffusionsprozesses in den Permanentmagneten, insbesondere in sämtliche Schichten des Magnetmaterials, hinein diffundiert werden. Hierfür ist es vorgesehen, dass zumindest zwischen den in Stapelrichtung S aufeinander gestapelten Schichten des Materialmaterials 18 das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall angeordnet wird. Vorliegend ist es vorgesehen, dass jede Schicht des Magnetmaterials 18 vollständig mit einem das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall umfassenden Substrat umhüllt wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass beim Korngrenzendiffusionsprozess das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall gleichmäßig ausgehend von einer gesamten Außenoberfläche der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials 18 in Richtung eines Zentrums der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials 18 diffundiert. Der Korngrenzendiffusionsprozess findet insbesondere während des Sinterns statt. Ein Erwärmen der mehreren Schichten des in der Aufnahme 14 angeordneten Magnetmaterials 18 dient somit zum einen dem Sintern des Magnetmaterials 18 und zum anderen der Korngrenzendiffusion des wenigstens einen schweren Seltenerdmetalls. Um ein besonders einfaches und schnelles Anordnen des wenigstens einen schweren Seltenerdmetalls in Stapelrichtung zwischen den jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall Teil des Trennmaterials 22 ist. Das bedeutet, dass das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall eine Komponente des Trennmaterials 22 ist, wobei das Trennmaterial 22 mehrere Komponenten umfassen kann. Vorliegend ist es vorgesehen, dass das schichtweise in die Aufnahme 14 der Sinterform 12 gefüllte Magnetmaterial 18 eine gleiche Zusammensetzung aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, dass sämtliche Schichten des Magnetmaterials 18 nach dem Sintern zumindest im Wesentlichen gleiche Eigenschaften aufweisen.In order to ensure particularly high temperature resistance of the permanent magnet produced within the method, it is provided that at least one heavy rare earth material is introduced into the permanent magnet. This at least one heavy rare earth metal is to be diffused into the permanent magnet, in particular into all layers of the magnetic material, as part of a grain boundary diffusion process. For this purpose, it is provided that the at least one heavy rare earth metal is arranged at least between the layers of the material 18 stacked on top of one another in the stacking direction S. In the present case, it is provided that each layer of the magnetic material 18 is completely coated with a substrate comprising the at least one heavy rare earth metal. This ensures that, during the grain boundary diffusion process, the at least one heavy rare earth metal diffuses evenly from an entire outer surface of the respective layer of the magnetic material 18 towards a center of the respective layer of the magnetic material 18. The grain boundary diffusion process takes place in particular during sintering. Heating the multiple layers of magnetic material 18 arranged in the receptacle 14 thus serves, on the one hand, to sinter the magnetic material 18 and, on the other hand, to facilitate grain boundary diffusion of the at least one heavy rare earth metal. In order to enable particularly simple and rapid arrangement of the at least one heavy rare earth metal in the stacking direction between the respective layers of magnetic material 18, it can be provided that the at least one heavy rare earth metal is part of the separating material 22. This means that the at least one heavy rare earth metal is a component of the separating material 22, wherein the separating material 22 can comprise multiple components. In the present case, it is provided that the magnetic material 18 filled layer by layer into the receptacle 14 of the sintering mold 12 has the same composition. This makes it possible to ensure that all layers of the magnetic material 18 have at least substantially the same properties after sintering.

Bei dem Verfahren werden somit vor dem Pressen des wenigstens einen Permanentmagneten mehrere Schichten in die Aufnahme 14 der Sinterform 12 eingebracht. Als erstes wird eine Schicht des Magnetmaterials 18 in die Aufnahme 14 eingebracht, insbesondere in der Dicke, in welcher eine Schicht des Magnetmaterials 18 segmentiert werden soll. Nach dieser Schicht des Magnetmaterials 18 wird eine Trennschicht 20 eingebracht. Diese Trennschicht 20 kann durch das Einfüllen des Trennmaterials 22 in die Aufnahme 14 oder durch das Bearbeiten der Oberfläche der jüngst eingebrachten Schicht des Magnetmaterials 18 im Rahmen eines Vorprozesses, bei welchem eine strukturelle Veränderung des Magnetmaterials 18 erfolgt, eingebracht werden. Im Rahmen dieses Vorprozesses wird somit das Magnetmaterial 18 in der Sinterform 12 dem Bearbeitungsschritt unterzogen. Dieses abwechselnde Einfüllen einer Schicht des Magnetmaterials 18 in die Aufnahme 14 sowie das Einbringen der jeweiligen Trennschichten 20 wird so lange wiederholt, bis eine vorgegebene Blockgröße in Stapelrichtung S erreicht ist. Die Blockgröße kann anlagenspezifisch und/oder materialspezifisch und/oder produktionsprozessspezifisch vorgegeben sein. Anschließend kann der Sinterprozess erfolgen, bei welchem die jeweiligen Trennschichten 20 dazu führen, dass die einzelnen Schichten des Magnetmaterials 18 sich nicht miteinander verbinden, sondern leicht voneinander zu trennen sind, auch nach dem Sintern. Im Rahmen des Bearbeitungsschritts kann die Oberfläche der jeweiligen Schicht des Magnetmaterials 18 beispielsweise mittels Laserbearbeitung oder Plasmabearbeitung in ihrer Struktur verändert werden.In the method, several layers are introduced into the receptacle 14 of the sintering mold 12 before the at least one permanent magnet is pressed. First, a layer of the magnetic material 18 is introduced into the receptacle 14, in particular in the thickness in which a layer of the magnetic material 18 is to be segmented. After this layer of the magnetic material 18, a separating layer 20 is introduced. This separating layer 20 can be introduced by filling the separating material 22 into the receptacle 14 or by machining the surface of the most recently introduced layer of the magnetic material 18 as part of a preliminary process in which a structural change to the magnetic material 18 takes place. As part of this preliminary process, the magnetic material 18 in the sintering mold 12 is thus subjected to the machining step. This alternating filling of a layer of the magnetic material 18 into the receptacle 14 and the introduction of the respective separating layers 20 is repeated until a predetermined block size in the stacking direction S is reached. The block size can be specified system-specifically and/or material-specifically and/or production-process-specifically. Subsequently, the sintering process can take place, during which the respective separating layers 20 ensure that the individual layers of the magnetic material 18 do not bond to one another but can be easily separated from one another, even after sintering. During the processing step, the structure of the surface of the respective layer of the magnetic material 18 can be modified, for example, by means of laser processing or plasma processing.

Der Korngrenzendiffusionsprozess, bei welchem das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall in die jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 diffundiert, ermöglicht, dass ein Anteil an schweren seltenen Erden im hergestellten Permanentmagneten besonders gering gehalten werden kann, da das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall lediglich in Randbereichen der jeweiligen Schichten des Magnetmaterials 18 angereichert ist.The grain boundary diffusion process, in which the at least one heavy rare earth metal diffuses into the respective layers of the magnetic material 18, makes it possible to keep the proportion of heavy rare earths in the produced permanent magnet particularly low, since the at least one heavy rare earth metal is enriched only in edge regions of the respective layers of the magnetic material 18.

Zur Herstellung von Permanentmagneten mit wenigstens einem schweren Seltenerdmetall kann das Trennmaterial 22 zusätzlich als Träger für das Auftragen des wenigstens einen schweren Seltenerdmetalls auf jeweilige Oberflächen der Schichten des magnetischen Materials 18 dienen. Hierbei kann das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall in einer Paste enthalten sein, welche mit dem Trennmaterial 22 gemischt wird. Ist jede Schicht des Magnetmaterials 18 umlaufend mit dem wenigstens einen schweren Seltenerdmetall anzureichern, dann ist der in der Aufnahme 14 aus den mehreren Schichten gebildete Block an den jeweils außenliegenden Seiten mit dem das wenigstens eine schwere Seltenerdmetall umfassenden Substrat, beispielsweise dem Trennmaterial 22, zu bedecken.To produce permanent magnets with at least one heavy rare earth metal, the separating material 22 can additionally serve as a carrier for applying the at least one heavy rare earth metal to respective surfaces of the layers of the magnetic material 18. In this case, the at least one heavy rare earth metal can be contained in a paste which is mixed with the separating material 22. If each layer of the magnetic material 18 is to be circumferentially enriched with the at least one heavy rare earth metal, then the block formed from the multiple layers in the receptacle 14 must be covered on the respective outer sides with the substrate comprising the at least one heavy rare earth metal, for example the separating material 22.

Dieses Verfahren ermöglicht ein Verbinden des Sinterprozesses mit einem nachgelagerten Alterungsprozess für eine Randschichtdiffusion. Hierdurch können die Prozessschritte Abkühlen nach dem Sintern sowie Aufheizen für die Korngrenzendiffusion entfallen. Des Weiteren kann ein Anlageninvest durch Integration von zwei Temperaturbehandlungsschritten, dem einen für das Sintern und dem anderen für die Korngrenzendiffusion, in einen einzigen Temperaturbehandlungsschritt, welcher mittels eines einzigen Ofens durchgeführt werden kann, reduziert werden.This process allows the sintering process to be combined with a subsequent aging process for surface layer diffusion. This eliminates the process steps of post-sintering cooling and grain boundary diffusion heating. Furthermore, equipment investment can be reduced by integrating two temperature treatment steps, one for sintering and the other for grain boundary diffusion, into a single temperature treatment step, which can be performed using a single furnace.

Insgesamt zeigt die Erfindung ein Herstellverfahren für Permanentmagnete, insbesondere unter Nutzung einer Korngrenzendiffusion.Overall, the invention shows a manufacturing method for permanent magnets, in particular using grain boundary diffusion.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: SinterwerkzeugSintering tool
1212: Sinterformsintered mold
1414: AufnahmeRecording
1616: StempelRubber stamp
1818: MagnetmaterialMagnetic material
2020: TrennschichtSeparating layer
2222: TrennmaterialSeparating material
SS: StapelrichtungStacking direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 9 154 004 B2 [0002]
US 10 242 778 B2 [0003]

Claims

Method for producing a permanent magnet, in which a magnetic material (18) is filled layer by layer into a sintering mold (12), wherein the respective layers of the magnetic material (18) are separated from one another by respective separating layers (20), and the permanent magnet is produced by sintering the plurality of layers of the magnetic material (18) in the sintering mold (12).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that for arranging the respective separating layer (20), a layer of a separating material (22) is filled into the sintering mold (12) between the layers of the magnetic material (18).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that for arranging the respective separating layers (20) between the respective layers of the magnetic material (18), a surface of the respective layers of the magnetic material (18) is subjected to a processing step before the next layer of the magnetic material (18) is filled into the sintering mold (12), whereby a structural change of the respective layer of the magnetic material (18) takes place on its surface.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that at least the surface of the respective layers of the magnetic material (18) is subjected to a temperature treatment in the respective processing step.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layers of the magnetic material (18) are pressed together during sintering in a stacking direction (S) in which the layers of the magnetic material (18) are stacked on top of one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one heavy rare earth metal is introduced at least between the respective layers of the magnetic material (18), whereby this heavy rare earth metal at least partially diffuses into the respective layer of the magnetic material (18) during a heat treatment phase of the sintering.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that each layer of the magnetic material (18) is completely coated with a substrate comprising the at least one heavy rare earth metal.

Procedure according to Claim 6 or 7 with reference to Claim 2 , characterized in that the at least one heavy rare earth metal is part of the separating material (22).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic material (18) filled in layers into the sintering mold has the same composition in the respective layers.

A permanent magnet produced by a method according to any one of the preceding claims, wherein the permanent magnet comprises a layered structure of multiple layers of a magnetic material (18) separated from one another by respective separating layers (20).