永磁體的制造方法
【專利摘要】提供了一種永磁體的制造方法，包括：使如下預制體的外形擴大或縮?。核鲱A制體被載置于擠出模具的插入了芯軸的通孔中；通過按壓沖頭擠出所述預制體，從而使所述預制體的與擠出方向垂直的方向上的中央部擴張，由此形成筒狀的成形體；在擠出所述預制體的過程中，形成彼此分離且沿所述擠出方向延伸的多個應力集中部；以及將外力施加到得到的成形體，由此在所述應力集中部處將所述成形體分斷成多個永磁體。
【專利說明】永磁體的制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于通過擠出（extrusion)的方式制造多個永磁體的方法。

【背景技術】
[0002] 具有矩形、圓弧狀、半圓形或月牙形截面且具有通過熱（或溫）塑性加工賦予的磁 各向異性的、由稀土金屬、鐵族金屬和硼構成的永磁體在工業(yè)上和家庭中已經(jīng)使用。例如， 這些永磁體以如下方式制造。
[0003] 通過混合稀土金屬、鐵族金屬和硼制備的原材料被熔融，且這樣獲得的熔融的磁 體合金被噴出到由銅等制造的轉(zhuǎn)動棍上以在其上形成被急冷的薄片帶，該薄片帶由納米尺 寸的晶體顆粒組成。通過該急冷方法獲得的磁體合金粉末以所需的顆粒直徑被粉碎，然后 被冷壓為壓粉體（compact)。隨后，該壓粉體被熱或溫壓成具有較高密度的形體且之后進一 步被熱或溫塑性加工成所需要的形狀，由此賦予磁各向異性。至于用于賦予磁各向異性的 該塑性加工方法，采用擠出加工，從材料產(chǎn)量和可接受的產(chǎn)品比的觀點出發(fā)，擠出加工是優(yōu) 異的。附帶地，塑性加工之后的磁體材料以之后的步驟被磁化，由此得到的產(chǎn)物作為具有磁 各向異性的永磁體被投入實際使用。
[0004] 作為用于制造具有徑向各向異性且例如具有圓弧狀截面的多個永磁體的方法，例 如提出了專利文獻1中披露的制造方法。在該專利文獻1中，具有翅片的芯軸被插入形成 于模具中的通孔以在芯軸和限定通孔的模具的內(nèi)壁之間限定多個分割孔，該多個分割孔與 待獲得的永磁體的截面形狀一致。之后，通過沖頭來按壓被填充在通孔中的柱狀坯件，且從 各分割孔中擠出坯件，由此制造在徑向上（厚度方向上）各向異性的多個永磁體。
[0005] 專利文獻1 :日本特開2001-15325號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在專利文獻1披露的制造方法中，存在如下問題：在擠出柱狀坯件的時，晶體方向 在被翅片分斷的分割部分中未對準，且得到的永磁體中的分割部分的磁性特性被降低。此 夕卜，指出了如下的缺陷：由于坯件在被擠出的同時被分割，分割部分中應力增大；得到的永 磁體的分割部分具有裂紋；且在之后的步驟中的用于消除缺陷部分的研磨量增大，導致產(chǎn) 量的下降。
[0007] 具體地，鑒于在上述傳統(tǒng)技術中固有的上述問題，做出了本發(fā)明以適當?shù)亟鉀Q該 問題，且本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效制造具有優(yōu)異磁各向異性的永磁體的永磁體 制造方法。
[0008] 為了克服上述問題且實現(xiàn)期望的目的，本發(fā)明提供了如下構造【1】至【6】。
[0009] 【1】一種永磁體的制造方法，其包括：使如下預制體的外形擴大或縮小：所述預制 體被載置于擠出模具的插入了芯軸的通孔中；通過按壓沖頭（pressing punch)擠出所述 預制體，從而使所述預制體的與擠出方向垂直的方向上的中央部擴張，由此形成筒狀的成 形體；在擠出所述預制體的過程中，形成彼此分離且沿所述擠出方向延伸的多個應力集中 部；以及將外力施加到得到的成形體，由此在所述應力集中部處將所述成形體分斷成多個 永磁體。
[0010] 根據(jù)【1】的發(fā)明，由于從通過擠出的方式制備的成形體分割出多個永磁體，因此擠 出時施加于成形體的壓縮方向（晶體取向方向）完全對準，由此施加了優(yōu)異的磁各向異性， 且能夠制造在各個永磁體的分割部分中免于磁性特性下降且具有優(yōu)異磁性特性的多個永 磁體。此外，擠出成形體時，與擠出方向垂直的厚度方向上的內(nèi)側(cè)和外側(cè)中的每一者在厚度 方向上變形以賦予應變，因此能夠制造免于成形體的厚度方向上的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的磁性的取 向度的分散且具有優(yōu)異的磁性特性的永磁體。此外，由于在擠出時成形體的被分斷的部分 中未施加大應力，因此永磁體的分割部分不會裂開，因此可提高材料產(chǎn)量。此外，由于用于 分斷永磁體的應力集中部在擠出時形成，因此與其中在之后的步驟中單獨形成應力集中部 的情況相比，能夠提商制造效率。
[0011] 【2】根據(jù)【1】所述的永磁體的制造方法，所述預制體的外形被設定為在擠出所述預 制體以具有50 % -70 %的截面面積減小率時、在擴大方向或縮小方向上具有5 % -30 %的加 工率。
[0012] 根據(jù)【2】的發(fā)明，可制造具有高磁性特性的永磁體。
[0013] 【3】根據(jù)【1】或【2】所述的永磁體的制造方法，每個所述應力集中部形成于所述成 形體的內(nèi)表面或外表面，從而在周向上連續(xù)連接的兩個面形成角。
[0014] 根據(jù)【3】的發(fā)明，提高了永磁體的分斷面的平坦度，由此可使得外觀令人滿意。
[0015] 【4】根據(jù)【1】至【3】的任意一項所述的永磁體的制造方法，突出部被設置于所述擠 出模具的所述通孔的內(nèi)表面或者所述芯軸的外表面，所述突出部突出到在所述通孔的內(nèi)表 面和所述芯軸的外表面之間限定的填充空間，且作為徑向凹陷的應力集中部的槽通過所述 突出部被形成在從所述填充空間擠出的所述成形體的內(nèi)表面或者外表面。
[0016] 根據(jù)【4】的發(fā)明，可進一步提高永磁體的分斷面的平坦度。
[0017] 【5】根據(jù)【1】至【4】的任意一項所述的永磁體的制造方法，如下的成形體在所述應 力集中部處被分斷：所述成形體以徑向上的最大厚度?；和所述應力集中部的徑向上的厚度 ?\這兩者滿足Ι/δΤ/Τ'νδ?；的方式形成。
[0018] 根據(jù)【5】的發(fā)明，在應力集中部處的分斷是容易的，且能夠抑制取向特性的下降。
[0019] 【6】根據(jù)【1】至【5】的任意一項所述的永磁體的制造方法，所述成形體在徑向上被 擠壓，使得所述成形體在所述應力集中部處被分斷。
[0020] 根據(jù)【6】的發(fā)明，分斷作業(yè)變得容易。
[0021] 按照根據(jù)本發(fā)明的永磁體的制造方法，可有效地制造具有優(yōu)異磁各向異性的永磁 體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是示出了用于制造根據(jù)實施方式的永磁體的擠出設備的擠出模具、按壓沖頭 和芯軸的不意圖。
[0023] 圖2是示出了從第一通孔側(cè)觀察的、芯軸被插入具有如下構造的擠出設備的擠出 模具的通孔的狀態(tài)的示意圖：該構造用于制造根據(jù)第一實施方式的具有矩形截面的永磁 體。
[0024] 圖3A至3C分別是示出根據(jù)實施方式1的永磁體的制造過程的說明圖，其中圖3A 示出了通過擠出設備形成的成形體；圖3B示出了成形體在應力集中部被分斷的狀態(tài)；且圖 3C示出了從成形體分割出多個永磁體的狀態(tài)。
[0025] 圖4A和4B分別是示出根據(jù)實施方式2的具有月牙截面的永磁體的制造過程的說 明圖，其中圖4A示出了通過擠出設備形成的成形體在應力集中部被分斷的狀態(tài)；且圖4B示 出了從成形體分割出多個永磁體的狀態(tài)。
[0026] 圖5A和5B分別是示出了根據(jù)實施方式3的具有半圓形截面的永磁體的制造過程 的說明圖，其中圖5A示出了通過擠出設備形成的成形體在應力集中部被分斷的狀態(tài)；且圖 5B示出了從成形體分割出多個永磁體的狀態(tài)。
[0027] 圖6A和6B分別是示出用于制造根據(jù)實施方式4的具有圓弧狀截面的永磁體的擠 出設備的擠出模具和芯軸的說明圖。
[0028] 圖7A和7B分別是示出根據(jù)實施方式4的永磁體的制造過程的說明圖，其中圖7A 示出了通過擠出設備形成的成形體在應力集中部被分斷的狀態(tài)；且圖7B示出了從成形體 分割出多個永磁體的狀態(tài)。
[0029] 圖8A和8B分別是示出實驗例中寬度方向上的磁性的取向度的測量結果的圖，其 中圖8A示出了發(fā)明例1的結果，且圖8B示出了比較例1的結果。

【具體實施方式】
[0030] 接著，以下通過參照附圖基于優(yōu)選實施方式描述根據(jù)本發(fā)明的永磁體的制造方 法。
[0031] 圖1示出了用于永磁體的制造方法的擠出設備的優(yōu)選實施方式。擠出設備10包括 其中形成通孔11的擠出模具12、從通孔的開口中的一個插入通孔11的按壓沖頭14以及從 通孔的開口中的另一個插入通孔11且直徑小于通孔11的直徑的芯軸16。擠出模具12的 通孔11是其中連續(xù)形成第一通孔11a、錐形孔lib和第二通孔11c的通孔。第一通孔11a 形成為其比第二通孔11c開口更大，且錐形孔lib形成為其開口從第一通孔11a朝向第二 通孔11c以均勻傾斜的方式變窄。此外，芯軸16包括：等形部16a(equal-shaped part), 其外形在擠出方向上不改變；以及錐形部16b，其被配置成與等形部16a的一端連續(xù)且其外 形以從等形部16a朝向末端方向、均勻地傾斜變窄的方式改變。插入通孔11中的芯軸16 被定位成不僅等形部16a位于第二通孔11c中，且錐形部16b位于錐形孔lib中。之后，在 芯軸16處于被插入通孔11的狀態(tài)下，在芯軸16的整個外周上連通的填充空間20被限定 在第二通孔11c的內(nèi)表面（擠出模具12的限定第二通孔11c的內(nèi)壁）和芯軸16的等形部 16a的外表面之間。填充空間20被限定成由多個成形空間20a構成的筒狀，該多個成形空 間20a被連續(xù)地限定以在周向上彼此連通且在與待制造的永磁體18、32、34和36的擠出方 向垂直的方向上與永磁體18、32、34和36的截面形狀大致一致。通過改變芯軸16的等形 體16a的形狀和第二通孔11c的形狀中的每一者改變成形空間20a的形狀。之后，形成如下 構造：其中與待制造的永磁體18、32、34和36的截面形狀一致的多個成形部18a、32a、34a 和36a在周向上連續(xù)延伸的筒狀的初始成形體（成形體）22可通過擠出設備10由柱狀預 制體形成。附帶地，在預制體中，不僅與擠出設備10的擠出方向垂直的方向指厚度方向，而 且待制造的永磁體18、22、34和36中的沿著擠出模具12的通孔11的內(nèi)表面與擠出方向交 叉的方向也是寬度方向。
[0032] 如圖1所示，在通過其中芯軸16被插入通孔11中的實施方式的擠出模具12擠 出的預制體中，不僅以外形在朝向預制體的厚度方向上的中央部側(cè)被壓縮的同時沿著錐形 孔11c縮小的方式使預制體產(chǎn)生應變，而且以預制體的厚度方向上的中央部側(cè)沿著錐形部 16b朝向外側(cè)被壓縮的同時擴大的方式使預制體產(chǎn)生應變，這樣形成了筒狀的初始成形體 22。以這種方式，擠出時，通過對預制體的外形和厚度方向上的中央部兩者施加應變，初始 成形體22的厚度方向上（外側(cè)和內(nèi)側(cè)）的磁性的取向度的偏離變小，由此獲得高磁性特 性。附帶地，磁性的取向度是由{(殘留磁通量密度（Br)V(飽和磁通量密度（Js))}限定 的值。
[0033] 在使用擠出設備10的擠出中，在以50% -70%的截面面積減小率擠出預制體的 情況下，優(yōu)選地在使預制體的外形擴大以及使預制體的外形縮小的所有情況下，將預制體 中的外形的加工率K(以下稱為"外形加工率"）設定為整個圓周的5%-30%的范圍（即， 外形加工率優(yōu)選地滿足30% )。即，當外形加工率K小于5%時，由于引起了預 制體的厚度方向上的應變量的分散，導致了初始成形體22的厚度方向（外側(cè)和內(nèi)側(cè)）上 的殘留磁通量密度（Br)的分散。因此，可能難以使得磁性的取向度均質(zhì)化。此外，當外形 加工率K大于30%時，加工變得困難，從而降低了制造效率。當截面面積減小率小于50% 時，從預制體擠出初始成形體22時給出的應變量小，且未獲得高殘留磁通量密度（Br)。此 夕卜，當截面面積減小率大于70 %時，存在擠出時施加于按壓沖頭14或芯軸16的負荷變大 的問題，由此導致?lián)p害、發(fā)熱等。附帶地，加工之前的預制體的沿垂直于擠出方向的厚度方 向的截面的截面面積被定義為&，且加工之后的初始成形體22的沿垂直于擠出方向的厚 度方向的截面的截面面積被定義為Si的情況下，截面面積的減小率為如下等式定義的比 ： {(ScrS^/ScJ X 100%，且該減小率示出了加工前的預制體的截面面積和加工后的初始成形 體22的截面面積的減小比例。此外，在通過沿著擠出方向在通孔11的中央切斷擠出模具 12獲得的截面中，在垂直于擠出方向的方向上從通孔11的中央到第一通孔1 la的內(nèi)表面的 長度被定義為U，且從通孔11的中央到第二通孔11c的內(nèi)表面的長度被定義為Q的情況 下，外形加工率K是預制體擠出后的外形的擴大或縮小的比，外形加工率K通過如下等式定 義：{(Iu - U |)/U} X100(%)}(參見圖1)且示出了加工前從預制體的厚度方向上的中央 到預制體的外表面的長度以及加工后從初始成形體22的中央到初始成形體22的外表面的 長度的變化的比例。
[0034] 以如下方式獲得預制體。通過混合稀土金屬、鐵族金屬和硼制備的原材料被熔融， 且得到的熔融的材料被噴出到轉(zhuǎn)動輥上以制造急冷的薄片帶。通過該急冷方法獲得的磁體 合金粉末被粉碎成所需的顆粒直徑，且之后冷壓成壓粉體。之后壓粉體在非活性氣體（例 如Ar)的氛圍下被預熱至所需的溫度（壓粉體被熱壓或溫壓的溫度），且之后被熱壓或溫 壓成具有較高密度的形體。此外，盡管可采用Y或鑭系元素作為稀土元素，但是特別地可適 當采用Nd、Pr、Dy、Tb或者上述元素的兩種或更多種的混合物。此外，盡管可采用Fe、Co或 Ni作為鐵族金屬，但是特別地可適當采用Fe、Co或者該兩者的混合物。附帶地，為了提高 塑形加工性（或者防裂性），如果需要可添加 Ga。此外，已通過熱壓或溫壓制造成具有較高 密度的預制體被預熱至在惰性氣體（例如Ar)的氛圍下通過擠出設備10擠出預制體時的 溫度，由此保持該溫度。附帶地，成形預制體時的預熱和通過擠出設備10擠出預制體之前 的預熱可根據(jù)磁體材料的種類的不同或者諸如加工進度等加工條件的不同被執(zhí)行。還可以 省略該預熱。
[0035] 這里，作為其中使用永磁體的馬達的通常構造，存在永磁體被安裝于轉(zhuǎn)子的表面 的表面永磁體（SPM)馬達和永磁體被置入轉(zhuǎn)子的內(nèi)部的內(nèi)部永磁體（IPM)馬達。具有月牙 截面、圓弧狀截面和半圓形截面的永磁體32、36和34分別被適當?shù)赜米鞅砻嬗来朋w馬達； 具有矩形截面和圓弧狀截面的永磁體18和36分別被適當?shù)赜米鲀?nèi)部永磁體馬達。之后， 通過改變芯軸16和通孔11的各自的形狀，能夠分別通過擠出設備10制造具有上述不同類 型截面的永磁體18、32、34和36。之后，以下依次描述制造分別具有不同類型截面的永磁體 18、32、34和36的情況。
[0036] 【實施方式1】
[0037] 在實施方式1中，描述了制造均具有矩形截面的永磁體18的情況。在該實施方式 1中，如圖2所示，具有大致矩形開口形狀的通孔11 (第一通孔1 la、錐形孔1 lb和第二通孔 11c)相對于擠出模具12形成。此外，在擠出模具12中預定角度（在本實施方式中為45° ) 的傾斜表面形成于通孔11的每個角部。芯軸16的等形部16a具有比第二通孔11c小的矩 形截面形狀，且具有角筒狀的填充空間20作為整體被限定在處于如下狀態(tài)的芯軸16的整 個外周：芯軸16的等形部16a插入第二通孔11c。在該填充空間20中，限定在芯軸16的 四個表面的外側(cè)的具有矩形截面的成形空間20a以其角部彼此連通的方式構成。附帶地， 在每個角部面對擠出模具12的各相應傾斜表面的狀態(tài)下將芯軸16插入通孔11。此外，在 芯軸16的等形部16a被插入第二通孔11c的狀態(tài)下所限定的填充空間20的等形部16a和 傾斜表面之間的厚度方向上的間隔被設定為小于第二通孔11c的表面面對等形部16a的表 面的部分中的厚度方向上的間隔。此外，通孔11中的第一通孔11a和第二通孔11c的開口 尺寸被設定成在擠出時，外形加工率在預制體的整個外周為常量。附帶地，外形加工率不限 于在預制體的整個外周為常量，而其優(yōu)選地落在5 % -30 %的范圍內(nèi)。即，當外形加工率落 在上述范圍時，可抑制由成形體分割出的永磁體18的厚度方向上的磁性的取向度的分散。
[0038] 在擠出設備10中，不僅芯軸16從第二通孔11c側(cè)的另一個開口被插入通孔11， 而且在預熱的預制體從第一通孔11a側(cè)的一個開口被置入通孔11中的狀態(tài)下，按壓沖頭 14從該一個開口被插入通孔11，然后進行按壓。據(jù)此，預制體被擠出到芯軸16中的等形部 16a的外表面和通孔11中的第二通孔11c的內(nèi)表面之間的填充空間20中，由此形成圖1 中示出的初始成形體22。該初始成形體22被形成為在與擠出方向垂直的厚度方向（擠出 時的壓縮方向）上磁各向異性。此外，在經(jīng)過由芯軸16的錐形部16b和通孔11的錐形部 lib限定的空間時，不僅預制體的外形以向內(nèi)被牽引的方式縮小，而且預制體的厚度方向上 的中央部向外擴張，由此在預制體中，對厚度方向上的外側(cè)和內(nèi)側(cè)賦予應變，且成形的初始 成形體22的外側(cè)和內(nèi)側(cè)中的磁性的取向度的分散變小。附帶地，在筒狀部的端部設置封閉 底部22a的狀態(tài)下，通過擠出設備10形成的初始成形體22從通孔11排出，在筒狀部中均 具有矩形截面的多個成形部18a(實施方式1中為四個）通過將初始成形體22擠出到填充 空間20中而在周向上彼此連接。之后，將封閉底部22a從初始成形體22切除，由此獲得在 擠出方向上前后開口的具有矩形筒狀的二次成形體（成形體）24 (參見圖3A)。
[0039] 如圖3A，二次成形體24形成為角筒狀，其中不僅其內(nèi)側(cè)形成為矩形截面形狀，而 且傾斜表面26形成于與其外側(cè)的每個角部對應的部分。即，二次成形體24的內(nèi)側(cè)的兩個面 彼此連接以形成角的角形角部功用為應力集中部28,其中當外力施加于該二次成形體24 時應力被集中在該應力集中部28。即，在實施方式1中，應力集中部28形成于在周向上彼 此連接的成形部18a和18a的連接部的內(nèi)側(cè)。此外，通過形成傾斜表面26,二次成形體24 的形成應力集中部28的角部的厚度比其他部位的厚度?。☉胁?8比其他部位更易 碎）。之后，如圖3B所不，在分割夾具30、30被施加于彼此相對的一對傾斜表面26和26的 情況下，通過在與分割夾具30和30相鄰的彼此相對的應力集中部28和28的相反方向上 分別施加壓力，二次成形體24從在整個縱向（擠出方向）長度上延伸的四個應力集中部28 開始被分斷，由此如圖3C所示，二次成形體24被分割成四個部分。之后，通過適當加工形 成傾斜表面26的部分，獲得具有矩形截面的永磁體18。
[0040] 附帶地，在實施方式1中，在如圖3A所示的通過擠出方式獲得的二次成形體24 中，相對于二次成形體24的最大厚度?；，應力集中部28的厚度（徑向上的厚度）?\的上限 值被優(yōu)選地設定為小于4/5?；，更優(yōu)選地被設定為小于3/5?；。具體地，?\和?；優(yōu)選地滿足 1^4/51；，且更優(yōu)選地滿足1^3/51；。此外，相對于二次成形體24的最大厚度I，應力集中 部28的厚度（徑向上的厚度）?\的下限值被優(yōu)選地設定為大于1/5?；，且更優(yōu)選地設定為大 于2/5?；。具體地，?\和?；優(yōu)選地滿足1^1/51；，且更優(yōu)選滿足1^2/51；。即，當應力集中部 28的厚度?\大于上限值（1^4/51；)時，存在在應力集中部28處分斷二次成形體24時需要 大力的問題，導致引起缺陷。另一方面，當應力集中部的厚度1\小于下限值（1^1/51；)時， 存在當應力集中部28在擠出的情況下形成時、塑性變形變大的問題，導致取向性能下降。
[0041] 以這種方式，在實施方式1的永磁體18的制造方法中，通過在擠出后在應力集中 部28處分斷二次成形體24來制造多個永磁體18。因此，在擠出時未對分割部分施加大力， 且因此，在之后步驟中不需要研磨缺陷部分的研磨，由此提高了產(chǎn)量。此外，與預制體在擠 出時被壓成翅片的情況下被分斷的傳統(tǒng)方法相比，根據(jù)實施方式1的制造方法，不僅可有 效制造在永磁體18被分割的部分處晶體在相同取向方向上被對準的、具有優(yōu)異磁各向異 性的多個永磁體18,而且每個永磁體18的磁性特性變得均質(zhì)化。此外，在擠出預制體時，厚 度方向上的外側(cè)和內(nèi)側(cè)的每個在整個周向上沿厚度方向變形以賦予應變。因此，消除了由 成形體22獲得的永磁體18的厚度方向上的外側(cè)和內(nèi)側(cè)之間的磁性的取向度的分散，且獲 得了免于厚度方向上的磁性的分散的優(yōu)異永磁體18。此外，鑒于擠出預制體時外形加工率 在整個外周上是常量（或者允許落在5 % -30 %的范圍內(nèi)）的事實，永磁體18免于在整個寬 度方向上沿厚度方向的磁性的分散。即，能夠以良好的產(chǎn)量制造具有優(yōu)異磁性特性的永磁 體18。此外，其中二次成形體24被分斷成多個部分所在的應力集中部28與擠出時刻（形 成初始成形體22時）同時地形成。因此，與在之后的步驟中單獨形成應力集中部28的情 況相比，可減少涉及的步驟數(shù)量，由此能夠提高制造效率。此外，應力集中部28以如下方式 連接：形成應力集中部28的兩個面形成角，因此在將外力施加于二次成形體24的情況下， 二次成形體24從應力集中部28開始被分斷成良好的形狀，由此能夠獲得高度平坦的分斷 面。即，從二次成形體24分割出的永磁體18的分斷面高度平坦，且因此，永磁體18的外觀 良好。附帶地，從二次成形體24分割出的永磁體18在之后的步驟中被磁化，由此得到的產(chǎn) 物作為具有磁各向異性的永磁體被投入實際使用。
[0042] 【實施方式2】
[0043] 盡管在實施方式1中描述了制造具有矩形截面的永磁體18,但是通過改變擠出模 具12的通孔11和芯軸16的各自形狀，能夠制造如圖4B所示的具有月牙截面的永磁體32。 具有月牙截面的永磁體32的厚度在寬度方向上的中央部是最厚的，且從中央部朝向末端 方向變小。然而，在擠出預制體時，通孔11的第一通孔11a和第二通孔11c的開口形狀和 開口尺寸被設定成外形加工率在整個外周上為常量。附帶地，外形加工率不限于在預制體 的整個外周為常量，而優(yōu)選地落在5% -30%的范圍內(nèi)。即，當外形加工率落在上述范圍內(nèi) 時，能夠抑制從成形體分割出的永磁體32的厚度方向上的磁性的取向度的分散。
[0044] S卩，在制造具有月牙截面的永磁體32的情況下，芯軸16和通孔11的各自的形狀 被如下設定：在芯軸16被插入通孔11的狀態(tài)下，分別具有月牙截面的成形空間20a在周向 上彼此連通的筒狀填充空間20被限定在芯軸16的等形部16a的外表面和通孔11的第二 通孔11c的內(nèi)表面之間。之后，通過由按壓沖頭14按壓被填充到通孔11中的柱狀預制體， 形成具有筒狀部的帶有封閉底部的筒狀的初始成形體22,其中預制體的外側(cè)和厚度方向上 的中央部產(chǎn)生應變且均具有月牙截面的多個成形部32a在周向上彼此連接。之后，通過從 初始成形體22切除封閉底部22a，形成了大致筒狀的二次成形體24。
[0045] 在實施方式2中，如圖4A所示，二次成形體24以如下方式形成：不僅其內(nèi)側(cè)被 形成為具有圓形截面，而且其外側(cè)以其中圓弧狀脊和V字狀根部連續(xù)且交替延伸的形狀形 成。因此，形成于外表面的V字狀根部功用為應力集中部28。即，在實施方式2中，應力集 中部28形成于在周向上連續(xù)延伸的成形部32a和32a的連接部的外表面。附帶地，在實施 方式2中，類似于實施方式1，在通過擠出方式獲得的二次成形體24中，相對于二次成形體 24的最大厚度?；，應力集中部28的厚度（徑向上的厚度）?\的上限值和下限值優(yōu)選地設定 為大于1/5?；和小于4/5?；的范圍，且更優(yōu)選地設定為大于2/5L和小于3/5?；的范圍。具 體地，?\和?；優(yōu)選地滿足1/51^1^4/51^，且更優(yōu)選地滿足2/51^1^3/51^
[0046] 在實施方式2中，如圖4A所示，在分割夾具30和30從彼此相對的應力集中部28 和28的外側(cè)施加于應力集中部28和28的狀態(tài)下，使得分割夾具30和30彼此靠近，從而 在徑向上將二次成形體24保持在分割夾具30和30之間，由此二次成形體24從在縱向（擠 出方向）上遍及二次成形體24的整個長度延伸的各個應力集中部28開始被分斷。因此， 如圖4B所示，獲得了均具有月牙截面的六個永磁體32。在實施方式2中，類似于實施方式 1，也能夠以良好的產(chǎn)量制造具有優(yōu)異磁性特性的永磁體。此外，具有月牙截面的永磁體32 具有均質(zhì)的磁性特性和良好的外觀。
[0047] 【實施方式3】
[0048] 在實施方式3中，描述了制造如圖5B所示的均具有半圓形截面的永磁體34的情 況。即，在制造均具有半圓形截面的永磁體34的情況下，在芯軸16被插入通孔11的狀態(tài) 下，芯軸16和通孔11的各自的形狀以如下方式被設定：在芯軸16被插入通孔11的狀態(tài) 下，筒狀的填充空間20被限定在芯軸16的等形體16a的外表面和通孔11的第二通孔11c 的內(nèi)表面之間，在筒狀的填充空間20中，均具有半圓形截面的成形空間20a在周向上彼此 連通。之后，通過由按壓沖頭14按壓被填充在通孔11中的柱狀預制體，形成具有筒狀部的 帶有封閉底部的筒狀的初始成形體22,其中預制體的外側(cè)和厚度方向上的中央部變形且均 具有半圓形截面的多個成形部34a在周向上彼此連接。之后，通過從初始成形體22切除封 閉底部22a，形成了大致筒狀的二次成形體24。附帶地，類似于實施方式2的具有月牙截面 的永磁體32,具有半圓形截面的永磁體34的厚度在寬度方向上的中央部最大，且從中央部 朝向末端方向變小。然而，在擠出預制體時，通孔11的第一通孔11a和第二通孔11c的開 口形狀和開口尺寸以如下方式設定：外形加工率在整個外周上為常量。此外，類似于實施方 式2,預制體的外形加工率不限于在預制體的整個外周上為常量，而優(yōu)選地落在5% -30% 的范圍內(nèi)。即，當外形加工率落在上述范圍內(nèi)時，可以抑制從成形體分割出的永磁體34的 厚度方向上的磁性的取向度的分散。附帶地，在實施方式3中，類似于實施方式1，在通過擠 出方式獲得的二次成形體24中，相對于二次成形體24的最大厚度?；，應力集中部28的厚度 (徑向上的厚度）?\的上限值和下限值優(yōu)選地設定為大于1/5?；和小于4/5?；的范圍，且更 優(yōu)選地設定為大于2/5?；和小于3/5?；的范圍。具體地，?\和?；優(yōu)選地滿足Ι/δΤ/Τ'νδΤ。， 且更優(yōu)選地滿足2/51^1^3/51^
[0049] 在實施方式3中，如圖5A所示，二次成形體24以如下方式形成：不僅其內(nèi)側(cè)被形 成為具有矩形截面，而且其外側(cè)被形成為具有圓形截面。在實施方式3的二次成形體24中， 類似于實施方式1，每個內(nèi)側(cè)角部功用為應力集中部28。之后，如圖5A所示，在分割夾具30 和30從彼此相對的應力集中部28和28的外側(cè)施加于應力集中部28和28的狀態(tài)下，使 得分割夾具30和30彼此靠近，從而在徑向上將二次成形體24保持在分割夾具30和30之 間，由此二次成形體24從在縱向（擠出方向）上遍及二次成形體24的整個長度延伸的各 個應力集中部28開始被分斷。因此，如圖5B所示，獲得了均具有半圓形截面的4個永磁體 34。在實施方式3中，類似于實施方式1，也能夠以良好的產(chǎn)量制造具有優(yōu)異磁性特性的永 磁體。此外，具有半圓形截面的永磁體34具有均質(zhì)的磁性特性和良好的外觀。
[0050] 【實施方式4】
[0051] 在實施方式4中，描述了制造均具有圓弧狀截面的永磁體36的情況。即，在制造 均具有圓弧狀截面的永磁體36的情況下，在芯軸16被插入通孔11的狀態(tài)下，芯軸16和通 孔11的各自的形狀以如下方式被設定：筒狀的填充空間20被限定在芯軸16的等形體16a 的外表面和通孔11的第二通孔11c的內(nèi)表面之間。此外，通孔11的第一通孔11a和第二 通孔11c的開口尺寸以如下方式設定：在擠出預制體時，外形加工率在整個外周上為常量。 附帶地，預制體的外形加工率不限于在整個外周上為常量，而優(yōu)選地落在5% -30%的范圍 內(nèi)。即，當外形加工率落在上述范圍內(nèi)時，可以抑制從成形體分割出的永磁體36的厚度方 向上的磁性的取向度的分散。此外，在制造實施方式4的均具有圓弧狀截面的永磁體36的 情況下，為了在擠出時形成應力集中部28,如圖6A和6B所示，不僅在擠出模具12的通孔11 的第二通孔11c的內(nèi)表面上設置在周向上彼此間隔開的多個內(nèi)部突起（突出部）38,而且在 芯軸16的等形部16a的外表面的與錐形部16b連續(xù)配置的連設端部以與各個內(nèi)部突起38 對應的方式設置外部突起（突出部）40。之后，通過由按壓沖頭14按壓被填充在插入有芯 軸16的通孔11中的柱狀預制體，在擠出過程期間，以與內(nèi)部突起38和外部突起40對應的 方式在外表面和內(nèi)表面上形成徑向凹陷的槽狀應力集中部28和28。之后，不僅預制體的外 側(cè)和厚度方向上的中央部產(chǎn)生應變，且在遍及將成為二次成形體24的部分的整個長度沿 著擠出方向形成應力集中部28和28,而且形成了具有筒狀部的帶有封閉底部的筒狀的初 始成形體22,其中，通過在周向上彼此相鄰的應力集中部28和28分斷出的多個成形部36a 在周向上彼此連接。
[0052] 附帶地，類似于實施方式1，在實施方式4中，在如圖7A所示的通過擠出的方式獲 得的二次成形體24中，相對于二次成形體24的最大厚度T。，應力集中部28的厚度（徑向 上的厚度）?\的上限值和下限值優(yōu)選地設定為大于1/5?；和小于4/5?；的范圍，且更優(yōu)選地 設定為大于2/5?；和小于3/5?；的范圍。具體地，?\和?；優(yōu)選地滿足Ι/δΤ/Τ'νδ?；，且更 優(yōu)選地滿足2/51^1^3/51^
[0053] 這里，如上所述，合適的是：與當芯軸16被插入通孔11時、等形部16a的與錐形部 16b連續(xù)配置的連設端部相對應的方式，擠出模具12的內(nèi)部突起38設置在模具的內(nèi)表面， 芯軸16的外部突起40設置在芯軸的外表面。然而，擠出模具12的內(nèi)部突起38可設置成在 被插入到通孔11中的芯軸16的等形部16a的與錐形部16b連續(xù)配置的連設端部的擠出方 向后側(cè)，且各個內(nèi)部突起38和相應的外部突起40可在從擠出方向觀察時沿徑向充分對準。 此外，鑒于如下事實：在由內(nèi)部突起38和外部突起40形成的槽狀應力集中部28中，當該頂 端（槽底）是銳角時，在應力集中部28處分斷成形部36a時分斷面的平坦度被提高了，適 當?shù)氖莾?nèi)部突起38和外部突起40被成形為具有三角形截面且突出端部側(cè)的內(nèi)角是銳角。 附帶地，內(nèi)部突起38和外部突起40的截面形狀不限于三角形，而是內(nèi)部突起38和外部突 起40可以被成形為具有其他形狀，諸如矩形形狀或其中突出端部形成為弧狀的弧狀。
[0054] 如圖7A所示，實施方式4的二次成形體24被形成為如下圓筒狀：在應力集中部28 和28處在周向上被分斷出的多個成形部36a(實施方式4中為四個）彼此連接，應力集中 部28以在徑向（厚度方向）上彼此相對的方式形成于二次成形體24的外表面和內(nèi)表面。 艮P，在實施方式4的二次成形體24中，應力集中部28形成于各如下連接部的外表面和內(nèi)表 面：成形部36a和36a在周向上彼此連接。之后，如圖7A所示，在分割夾具30和30被施 加至隔著二次成形體24的中心彼此相對的應力集中部28和28的外側(cè)的狀態(tài)下，使分割夾 具30和30彼此靠近以在分割夾具30和30之間在徑向上擠壓二次成形體24,由此在縱向 (擠出方向）上遍及二次成形體24的整個長度延伸的各個應力集中部28處分斷二次成形 體24,且如圖7B所示，獲得了分別具有圓弧狀截面的四個永磁體36。類似于實施方式1，在 實施方式4中，也能夠以良好的產(chǎn)量制造具有優(yōu)異磁性特性的永磁體36。此外，具有圓弧狀 截面的得到的永磁體36具有均質(zhì)的磁性特性和良好的外觀。此外，在實施方式4中，通過 突起38和40形成的應力集中部28被形成為大致V字狀的槽，因此在應力集中部28處被 分斷出的永磁體36的分斷面的平坦度較大，且得到的永磁體36的外觀較好。附帶地，在應 力集中部28通過形成于擠出模具12的突起38和形成于芯軸16的突起40形成的情況下， 可采用僅形成于擠出模具12或者芯軸16的突條的形式，由此在初始成形體22的外表面或 內(nèi)表面形成應力集中部28。
[0055] 示例
[0056] 包含質(zhì)量為29. 5 %的Nd、質(zhì)量為5 %的Co、質(zhì)量為0. 9 %的B和質(zhì)量為0. 6 %的Ga， 其余大致為Fe的磁性合金通過熔融被制備，然后通過單輥方法急冷以獲得厚度為25um且 平均晶粒直徑不超過〇. lum的磁性合金薄帶。此外，該磁性合金薄帶被粉碎以獲得顆粒長 度不超過300um的磁性粉末。該磁性粉末在大約3噸的表面壓力下被冷壓以獲得壓粉體。 該壓粉體在Ar氛圍中被預熱至600°C到900°C的溫度，然而在Ar氛圍中以600°C到900°C 的溫度以及200MPa的壓力被熱壓，由此制造柱狀預制體。之后，在磁性的取向度的差異方 面，利用比較例1驗證發(fā)明例1，在發(fā)明例1中：通過使用根據(jù)本發(fā)明的形成具有月牙截面 的永磁體32用的制造方法由該預制體制造永磁體；在比較例1中，通過專利文獻1披露的 制造方法從多個如下分割孔擠出在如上所述相同的條件下制造的預制體來制造永磁體：該 分割孔是通過將具有翅片的芯軸插入模具的通孔來限定的。
[0057] 至于擠出預制體時的條件，預制體和擠出模具12的溫度分別被設定為600°C到 900°C的范圍，且50噸的液壓機被用作加工機器。此外，在擠出預制體之前，預制體已經(jīng)被 預熱至600°C _900°C。附帶地，在初始成形體相對于預制體的截面面積的減小率為55%的 常量的狀態(tài)下，在發(fā)明例1中外形加工率K被設定為5%，而在比較例1中外形加工率K被設 定為0%。至于發(fā)明例1和比較例1的每個的永磁體32的磁性的取向度（磁性特性）的具 體測量，從長度方向（擠出方向）上的中央部的寬度方向上的中央部和兩端部切出7mm(寬 度）X7mm(長度）的樣品，且之后樣品在其兩側(cè)沿厚度方向被削去0· 5mm，由此制造7mm(寬 度）X7mm(長度）X6mm(厚度）的樣品以在磁性測量中使用。此外，通過從永磁體的在通過 擠出方式獲得成形體所在的擠出方向上的前端（頂端）、切出永磁體的位于不同的長度方 向位置的多個部分來制造用于磁性測量的樣品。之后，用于磁性測量的各個樣品在3. 2MA/ m的磁場中被磁化以在測量中使用。利用脈沖激勵BH示蹤器對由于磁化已經(jīng)達到飽和磁化 的用于磁性測量的樣品測量磁性的取向度。發(fā)明例1的測量結果在圖8A中示出，且比較例 1的測量結果在圖8B中示出。
[0058] (從成形體分割出的永磁體的寬度方向上的磁性的取向度的測量結果）
[0059] 根據(jù)圖8A和8B所示的結果確認了 ：與在擠出時使磁體分斷的比較例1相比，在發(fā) 明例1中，寬度方向上的中央部和兩端部的磁性的取向度被提高了；寬度方向中央部的磁 性的取向度大致與兩個寬度方向端部的磁性的取向度相同；且發(fā)明例1在寬度方向上具有 均質(zhì)的磁性特性。此外，發(fā)明例1的永磁體32具有良好的外觀，在分割部分中免于裂紋，且 具有極少的需要研磨的缺陷部分。即，確認了根據(jù)本發(fā)明，能夠由通過擠出的方式形成的成 形體來制造具有高磁性特性的永磁體，這在制造效率、材料產(chǎn)量、可接受的產(chǎn)品比和產(chǎn)品成 本方面優(yōu)異。
[0060] (從成形體分割出的永磁體的厚度方向上的磁性的取向度的測量結果）
[0061] 至于由在前述【0038】段中描述的條件下制備的預制體、通過擠出的方式獲得的 具有月牙截面的永磁體32的厚度方向上的磁性的取向度，改變外形加工率K，由此驗證外 形加工率K的影響。附帶地，初始成形體22相對于預制體的截面面積的減小率被設定為 55% ;且在發(fā)明例2中，外形加工率K被設定為5%，該值與實驗例的發(fā)明例1中的相同，夕卜 形加工率K分別被設定為在發(fā)明例3中為10%，在發(fā)明例4中為20%，且在發(fā)明例5中為 30%。此外，作為比較例2,與上述相同的預制體以55%的截面面積減小率以及0%的外形 加工率（即預制體的外形不變形）受到擠出，以制造初始成形體，在該初始成形體中形成在 應力集中部處沿周向分斷出的多個成形部，且對從初始成形體分割出的永磁體測量磁性的 取向度。附帶地，擠出預制體時除了截面面積減小率和外形加工率K的各種狀態(tài)與上述的 相同。
[0062] 至于每個發(fā)明例2-5和比較例2的每個的永磁體32的磁性的取向度（磁性特性） 的具體測量，從內(nèi)表面部（初始成形體22的內(nèi)側(cè)）、外表面部（初始成形體22的外側(cè)）和 長度方向上的中央部的寬度方向上的中央部切出7mm(寬度）X 7mm(長度）的樣品，且之后 樣品在其兩側(cè)沿厚度方向被削去0. 5_，由此制造7mm(寬度）X 7mm(長度）X6mm(厚度） 的樣品以在磁性測量中使用。之后，用于磁性測量的各個樣品在3. 2MA/m的磁場中被磁化 以在測量中使用。利用脈沖激勵BH示蹤器對由于磁化已經(jīng)達到飽和磁化的用于磁性測量 的樣品測量磁性的取向度。在表1中示出了發(fā)明例2-5和比較例2的測量結果。
[0063] 表 1
[0064]

【權利要求】
1. 一種永磁體的制造方法，其包括： 使如下預制體的外形擴大或縮小：所述預制體被載置于擠出模具的插入了芯軸的通孔 中； 通過按壓沖頭擠出所述預制體，從而使所述預制體的與擠出方向垂直的方向上的中央 部擴張，由此形成筒狀的成形體； 在擠出所述預制體的過程中，形成在周向上彼此分離且沿所述擠出方向延伸的多個應 力集中部；以及 將外力施加到得到的成形體，由此在所述應力集中部處將所述成形體分斷成多個永磁 體。
2. 根據(jù)權利要求1所述的永磁體的制造方法，其特征在于，所述預制體的外形被設定 為在擠出所述預制體以具有50% -70%的截面面積減小率時、在擴大方向或縮小方向上具 有5% -30%的加工率。
3. 根據(jù)權利要求1所述的永磁體的制造方法，其特征在于，每個所述應力集中部形成 于所述成形體的內(nèi)表面或外表面，從而在周向上連續(xù)連接的兩個面形成角。
4. 根據(jù)權利要求2所述的永磁體的制造方法，其特征在于，每個所述應力集中部形成 于所述成形體的內(nèi)表面或外表面，從而在周向上連續(xù)連接的兩個面形成角。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于，突出部被設置 于所述擠出模具的所述通孔的內(nèi)表面或者所述芯軸的外表面，所述突出部突出到在所述通 孔的內(nèi)表面和所述芯軸的外表面之間限定的填充空間，且作為徑向凹陷的應力集中部的槽 通過所述突出部被形成在從所述填充空間擠出的所述成形體的內(nèi)表面或者外表面。
6. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于，如下的成形體 在所述應力集中部處被分斷：所述成形體以徑向上的最大厚度L和所述應力集中部的徑向 上的厚度這兩者滿足1/51^1^4/51^的方式形成。
7. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于，所述成形體在 徑向上被擠壓，使得所述成形體在所述應力集中部處被分斷。
【文檔編號】H01F41/02GK104282430SQ201410317550
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2013年7月5日
【發(fā)明者】宮脅寬, 平岡將宏 申請人:大同特殊鋼株式會社