Gradient bonded Nd-Fe-B magnets

• Autorzy: Kaszuwara W. , Michalski B. , Leonowicz M. , Bodnicki M. , Ciupiński Ł. , Jaroszewicz J.

Warianty tytułu

PL

Wiązane magnesy Nd-Fe-B z gradientem struktury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The concept of fabricating disc magnets for application in stepper motors has been presented. The disc magnets are composed of two elements, magnetized in the opposite direction, having a gradient structure. Such a structure produces a effect similar to the one in multi-pole magnetizing, which is difficult to implement, especially for small size magnets. The magnets were processed using Nd-Fe-B powder bonded by an epoxy resin. As a novelty in this concept, one can regard the application of centrifugal casting, directing the magnetic particles to the region of the active part of the magnet i.e. the part interacting with the magnetic core. In the applied solution, an elongated part having axial symmetry and a cross-section equal to that of the thus designed magnet. It was shown that by the application of resin of a carefully chosen viscosity, one can obtain various distributions of powder particles along the radius of the magnet. A more favorable structure of the composite magnet for this particular application was achieved using low viscosity resin, which enabled movement of the entire powder towards the active part and provided a 43% filling ratio. The studies showed that the flake-shaped powder used in the experiment, shows a tendency to form a morphological texture, i.e. the flakes tend to locate themselves perpendicular to the radius of the cast magnet. This method of fabricating disc magnets for stepper motors provides substantial savings, resulting from using a smaller proportion of Nd-Fe-B powder while maintaining a high filling ratio in the active part of the magnet.

PL

Przedstawiono koncepcję wytwarzania magnesów tarczowych do silników krokowych jako magnesów złożonych z dwóch, namagnesowanych przeciwnie, elementów o gradiencie struktury. Badana konstrukcja zapewnia taki efekt, jak magnesowanie wielobiegunowe, które jest trudne do przeprowadzenie, zwłaszcza dla magnesów o małych wymiarach. Otrzymano magnesy z proszku Nd-Fe-B wiązanego chemoutwardzalną żywicą epoksydową. Nowatorskim pomysłem było zastosowanie odlewania odśrodkowego, aby cząstki proszku znajdowały się jedynie w obszarze czynnym magnesu, tzn. w części współpracującej z magnetowodem. W zastosowanym procesie uzyskiwano podłużną, osiowosymetryczną kształtkę o takim przekroju, jak założony kształt magnesu. Magnesy otrzymywano, tnąc kształtkę prostopadle do jej osi. Wykazano, że dzięki zastosowaniu żywicy o odpowiednio dobranej gęstości można uzyskać różne rozmieszczenie cząstek proszku wzdłuż promienia magnesu. Korzystniejszą strukturę materiału, do opisanego zastosowania, uzyskano, stosując żywicę o małej lepkości. Pozwoliło to na przemieszczenie całego proszku magnetycznie twardego do części czynnej magnesu i uzyskanie współczynnika wypełnienia 43%. Z przeprowadzonych badań wynika również, że użyty proszek płatkowy posiada tendencję do tworzenia tekstury morfologicznej, tzn. płatki proszku dążą do ułożenia prostopadłego do promienia odlewanego magnesu. Opisana metoda wytwarzania tarczowych magnesów do silników krokowych pozwala na znaczące oszczędności, wynikające z mniejszego średniego udziału proszku Nd-Fe-B, przy zachowaniu wysokiego współczynnika wypełnienia w części czynnej magnesu.

Słowa kluczowe

EN

graded materials; Nd-Fe-B permanent magnets; bonded magnets

PL

materiały gradientowe; magnesy Nd-Fe-B; magnesy wiązane

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 3
• Strony: 174--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Michalski B.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Leonowicz M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Bodnicki M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Mechatronics, Institute of Metrology and Biomedical Engineering, ul. św. A. Boboli 8, 02-525 Warsaw, Poland

autor

Ciupiński Ł.

• Warsaw University of Technology, University Research Center, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Jaroszewicz J.

• Warsaw University of Technology, University Research Center, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Ma M.B., Herchenroeder J.W., Smith B., Suda M., Brown D.N., Chen Z., Recent development in bonded NdFeB magnets, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2002, 239, 418-423.
• [2] Kaszuwara W., Michalski B., Ciupiński Ł., Skalski A., Paszkowski L., Biało D., Segregation of the Nd-Fe-B Powders during the injection moulding of gears with magnetic properties, Composites Theory and Practice 2012, 2, 93-97.
• [3] Walton A., Han Yi, Mann V.S.J., Bevan A.I., Speight J.D., Harris I. R., Williams A.J., The use of hydrogen to separate and recycle NdFeB magnets from electronic Waste, Proc. 22nd International Workshop on Rare Earth Permanent Magnets and their Applications REPM’12, 2-5 September 2012, Nagasaki, Japan, 10-13.
• [4] Guth K., Woodcock T.G., Schultz L., Gudfleisch O., Recycling of sintered Nd-Fe-B magnets by the d-HDDR route, Proc. 22nd International Workshop on Rare Earth Permanent Magnets and their Applications REPM’12, 2-5 September 2012, Nagasaki, Japan, 14-17.
• [5] Paszkowski L., Skalski A., Biało D., Wpływ budowy kompozytów i warunków wtryskiwania na maksymalna gęstość energii magnetycznej (BH) max dielektromagnesów, Kompozyty (Composites) 2008, 3, 280-284.
• [6] Liu I.E., Marinescu Jasiński M., Choi H., Dent P., Walmer M.H., Application Trends of Rare Earth Permanent Magnets, Proc. 21st International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications REPM’10, 29 August -2 September 2010, Bled, Slovenia, 31-35.
• [7] Sheridan R.S., Williams A.J., Harris I.R., Walton A., Improved HDDR processing route for production of anisotropic powder from sintered NdFeB type magnets, Proc. 22nd International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications REPM’12, 2-5 September 2012, Nagasaki, Japan, 394-397.
• [8] Siwu Tao, Jianjun Tiana, Xin Lu, Xuanhui Qua, Honkura Y., Mitarai H., Noguchi K., Anisotropic bonded NdFeB magnets with radial oriented magnetization by 2-step warm compaction process, Journal of Alloys and Compounds 2009, 477, 510-514.
• [9] Wejrzanowski T., Lewandowska M., Kurzydłowski K.J., Stereology of nanomaterials, Image Analysis and Stereology 2010, 29, 1-12.
• [10] Sobczak J., Kompozyty metalowe, Wydawnictwo Instytutu Odlewnictwa i Instytutu Transportu Samochodowego, Kraków-Warszawa 2001.