永磁体的制造方法

永磁体的制造方法
【专利摘要】提供了一种永磁体的制造方法，包括：使如下预制体的外形扩大或缩小：所述预制体被载置于挤出模具的插入了芯轴的通孔中；通过按压冲头挤出所述预制体，从而使所述预制体的与挤出方向垂直的方向上的中央部扩张，由此形成筒状的成形体；在挤出所述预制体的过程中，形成彼此分离且沿所述挤出方向延伸的多个应力集中部；以及将外力施加到得到的成形体，由此在所述应力集中部处将所述成形体分断成多个永磁体。
【专利说明】永磁体的制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于通过挤出（extrusion)的方式制造多个永磁体的方法。

【背景技术】
[0002] 具有矩形、圆弧状、半圆形或月牙形截面且具有通过热（或温）塑性加工赋予的磁 各向异性的、由稀土金属、铁族金属和硼构成的永磁体在工业上和家庭中已经使用。例如， 这些永磁体以如下方式制造。
[0003] 通过混合稀土金属、铁族金属和硼制备的原材料被熔融，且这样获得的熔融的磁 体合金被喷出到由铜等制造的转动棍上以在其上形成被急冷的薄片带，该薄片带由纳米尺 寸的晶体颗粒组成。通过该急冷方法获得的磁体合金粉末以所需的颗粒直径被粉碎，然后 被冷压为压粉体（compact)。随后，该压粉体被热或温压成具有较高密度的形体且之后进一 步被热或温塑性加工成所需要的形状，由此赋予磁各向异性。至于用于赋予磁各向异性的 该塑性加工方法，采用挤出加工，从材料产量和可接受的产品比的观点出发，挤出加工是优 异的。附带地，塑性加工之后的磁体材料以之后的步骤被磁化，由此得到的产物作为具有磁 各向异性的永磁体被投入实际使用。
[0004] 作为用于制造具有径向各向异性且例如具有圆弧状截面的多个永磁体的方法，例 如提出了专利文献1中披露的制造方法。在该专利文献1中，具有翅片的芯轴被插入形成 于模具中的通孔以在芯轴和限定通孔的模具的内壁之间限定多个分割孔，该多个分割孔与 待获得的永磁体的截面形状一致。之后，通过冲头来按压被填充在通孔中的柱状坯件，且从 各分割孔中挤出坯件，由此制造在径向上（厚度方向上）各向异性的多个永磁体。
[0005] 专利文献1 :日本特开2001-15325号公报


【发明内容】

[0006] 在专利文献1披露的制造方法中，存在如下问题：在挤出柱状坯件的时，晶体方向 在被翅片分断的分割部分中未对准，且得到的永磁体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：由于坯件在被挤出的同时被分割，分割部分中应力增大；得到的永 磁体的分割部分具有裂纹；且在之后的步骤中的用于消除缺陷部分的研磨量增大，导致产 量的下降。
[0007] 具体地，鉴于在上述传统技术中固有的上述问题，做出了本发明以适当地解决该 问题，且本发明的目的在于提供一种能够有效制造具有优异磁各向异性的永磁体的永磁体 制造方法。
[0008] 为了克服上述问题且实现期望的目的，本发明提供了如下构造【1】至【6】。
[0009] 【1】一种永磁体的制造方法，其包括：使如下预制体的外形扩大或缩小：所述预制 体被载置于挤出模具的插入了芯轴的通孔中；通过按压冲头（pressing punch)挤出所述 预制体，从而使所述预制体的与挤出方向垂直的方向上的中央部扩张，由此形成筒状的成 形体；在挤出所述预制体的过程中，形成彼此分离且沿所述挤出方向延伸的多个应力集中 部；以及将外力施加到得到的成形体，由此在所述应力集中部处将所述成形体分断成多个 永磁体。
[0010] 根据【1】的发明，由于从通过挤出的方式制备的成形体分割出多个永磁体，因此挤 出时施加于成形体的压缩方向（晶体取向方向）完全对准，由此施加了优异的磁各向异性， 且能够制造在各个永磁体的分割部分中免于磁性特性下降且具有优异磁性特性的多个永 磁体。此外，挤出成形体时，与挤出方向垂直的厚度方向上的内侧和外侧中的每一者在厚度 方向上变形以赋予应变，因此能够制造免于成形体的厚度方向上的内侧和外侧的磁性的取 向度的分散且具有优异的磁性特性的永磁体。此外，由于在挤出时成形体的被分断的部分 中未施加大应力，因此永磁体的分割部分不会裂开，因此可提高材料产量。此外，由于用于 分断永磁体的应力集中部在挤出时形成，因此与其中在之后的步骤中单独形成应力集中部 的情况相比，能够提商制造效率。
[0011] 【2】根据【1】所述的永磁体的制造方法，所述预制体的外形被设定为在挤出所述预 制体以具有50 % -70 %的截面面积减小率时、在扩大方向或缩小方向上具有5 % -30 %的加 工率。
[0012] 根据【2】的发明，可制造具有高磁性特性的永磁体。
[0013] 【3】根据【1】或【2】所述的永磁体的制造方法，每个所述应力集中部形成于所述成 形体的内表面或外表面，从而在周向上连续连接的两个面形成角。
[0014] 根据【3】的发明，提高了永磁体的分断面的平坦度，由此可使得外观令人满意。
[0015] 【4】根据【1】至【3】的任意一项所述的永磁体的制造方法，突出部被设置于所述挤 出模具的所述通孔的内表面或者所述芯轴的外表面，所述突出部突出到在所述通孔的内表 面和所述芯轴的外表面之间限定的填充空间，且作为径向凹陷的应力集中部的槽通过所述 突出部被形成在从所述填充空间挤出的所述成形体的内表面或者外表面。
[0016] 根据【4】的发明，可进一步提高永磁体的分断面的平坦度。
[0017] 【5】根据【1】至【4】的任意一项所述的永磁体的制造方法，如下的成形体在所述应 力集中部处被分断：所述成形体以径向上的最大厚度?；和所述应力集中部的径向上的厚度 ?\这两者满足Ι/δΤ/Τ'νδ?；的方式形成。
[0018] 根据【5】的发明，在应力集中部处的分断是容易的，且能够抑制取向特性的下降。
[0019] 【6】根据【1】至【5】的任意一项所述的永磁体的制造方法，所述成形体在径向上被 挤压，使得所述成形体在所述应力集中部处被分断。
[0020] 根据【6】的发明，分断作业变得容易。
[0021] 按照根据本发明的永磁体的制造方法，可有效地制造具有优异磁各向异性的永磁 体。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是示出了用于制造根据实施方式的永磁体的挤出设备的挤出模具、按压冲头 和芯轴的不意图。
[0023] 图2是示出了从第一通孔侧观察的、芯轴被插入具有如下构造的挤出设备的挤出 模具的通孔的状态的示意图：该构造用于制造根据第一实施方式的具有矩形截面的永磁 体。
[0024] 图3A至3C分别是示出根据实施方式1的永磁体的制造过程的说明图，其中图3A 示出了通过挤出设备形成的成形体；图3B示出了成形体在应力集中部被分断的状态；且图 3C示出了从成形体分割出多个永磁体的状态。
[0025] 图4A和4B分别是示出根据实施方式2的具有月牙截面的永磁体的制造过程的说 明图，其中图4A示出了通过挤出设备形成的成形体在应力集中部被分断的状态；且图4B示 出了从成形体分割出多个永磁体的状态。
[0026] 图5A和5B分别是示出了根据实施方式3的具有半圆形截面的永磁体的制造过程 的说明图，其中图5A示出了通过挤出设备形成的成形体在应力集中部被分断的状态；且图 5B示出了从成形体分割出多个永磁体的状态。
[0027] 图6A和6B分别是示出用于制造根据实施方式4的具有圆弧状截面的永磁体的挤 出设备的挤出模具和芯轴的说明图。
[0028] 图7A和7B分别是示出根据实施方式4的永磁体的制造过程的说明图，其中图7A 示出了通过挤出设备形成的成形体在应力集中部被分断的状态；且图7B示出了从成形体 分割出多个永磁体的状态。
[0029] 图8A和8B分别是示出实验例中宽度方向上的磁性的取向度的测量结果的图，其 中图8A示出了发明例1的结果，且图8B示出了比较例1的结果。

【具体实施方式】
[0030] 接着，以下通过参照附图基于优选实施方式描述根据本发明的永磁体的制造方 法。
[0031] 图1示出了用于永磁体的制造方法的挤出设备的优选实施方式。挤出设备10包括 其中形成通孔11的挤出模具12、从通孔的开口中的一个插入通孔11的按压冲头14以及从 通孔的开口中的另一个插入通孔11且直径小于通孔11的直径的芯轴16。挤出模具12的 通孔11是其中连续形成第一通孔11a、锥形孔lib和第二通孔11c的通孔。第一通孔11a 形成为其比第二通孔11c开口更大，且锥形孔lib形成为其开口从第一通孔11a朝向第二 通孔11c以均勻倾斜的方式变窄。此外，芯轴16包括：等形部16a(equal-shaped part), 其外形在挤出方向上不改变；以及锥形部16b，其被配置成与等形部16a的一端连续且其外 形以从等形部16a朝向末端方向、均匀地倾斜变窄的方式改变。插入通孔11中的芯轴16 被定位成不仅等形部16a位于第二通孔11c中，且锥形部16b位于锥形孔lib中。之后，在 芯轴16处于被插入通孔11的状态下，在芯轴16的整个外周上连通的填充空间20被限定 在第二通孔11c的内表面（挤出模具12的限定第二通孔11c的内壁）和芯轴16的等形部 16a的外表面之间。填充空间20被限定成由多个成形空间20a构成的筒状，该多个成形空 间20a被连续地限定以在周向上彼此连通且在与待制造的永磁体18、32、34和36的挤出方 向垂直的方向上与永磁体18、32、34和36的截面形状大致一致。通过改变芯轴16的等形 体16a的形状和第二通孔11c的形状中的每一者改变成形空间20a的形状。之后，形成如下 构造：其中与待制造的永磁体18、32、34和36的截面形状一致的多个成形部18a、32a、34a 和36a在周向上连续延伸的筒状的初始成形体（成形体）22可通过挤出设备10由柱状预 制体形成。附带地，在预制体中，不仅与挤出设备10的挤出方向垂直的方向指厚度方向，而 且待制造的永磁体18、22、34和36中的沿着挤出模具12的通孔11的内表面与挤出方向交 叉的方向也是宽度方向。
[0032] 如图1所示，在通过其中芯轴16被插入通孔11中的实施方式的挤出模具12挤 出的预制体中，不仅以外形在朝向预制体的厚度方向上的中央部侧被压缩的同时沿着锥形 孔11c缩小的方式使预制体产生应变，而且以预制体的厚度方向上的中央部侧沿着锥形部 16b朝向外侧被压缩的同时扩大的方式使预制体产生应变，这样形成了筒状的初始成形体 22。以这种方式，挤出时，通过对预制体的外形和厚度方向上的中央部两者施加应变，初始 成形体22的厚度方向上（外侧和内侧）的磁性的取向度的偏离变小，由此获得高磁性特 性。附带地，磁性的取向度是由{(残留磁通量密度（Br)V(饱和磁通量密度（Js))}限定 的值。
[0033] 在使用挤出设备10的挤出中，在以50% -70%的截面面积减小率挤出预制体的 情况下，优选地在使预制体的外形扩大以及使预制体的外形缩小的所有情况下，将预制体 中的外形的加工率K(以下称为"外形加工率"）设定为整个圆周的5%-30%的范围（即， 外形加工率优选地满足30% )。即，当外形加工率K小于5%时，由于引起了预 制体的厚度方向上的应变量的分散，导致了初始成形体22的厚度方向（外侧和内侧）上 的残留磁通量密度（Br)的分散。因此，可能难以使得磁性的取向度均质化。此外，当外形 加工率K大于30%时，加工变得困难，从而降低了制造效率。当截面面积减小率小于50% 时，从预制体挤出初始成形体22时给出的应变量小，且未获得高残留磁通量密度（Br)。此 夕卜，当截面面积减小率大于70 %时，存在挤出时施加于按压冲头14或芯轴16的负荷变大 的问题，由此导致损害、发热等。附带地，加工之前的预制体的沿垂直于挤出方向的厚度方 向的截面的截面面积被定义为&，且加工之后的初始成形体22的沿垂直于挤出方向的厚 度方向的截面的截面面积被定义为Si的情况下，截面面积的减小率为如下等式定义的比 ： {(ScrS^/ScJ X 100%，且该减小率示出了加工前的预制体的截面面积和加工后的初始成形 体22的截面面积的减小比例。此外，在通过沿着挤出方向在通孔11的中央切断挤出模具 12获得的截面中，在垂直于挤出方向的方向上从通孔11的中央到第一通孔1 la的内表面的 长度被定义为U，且从通孔11的中央到第二通孔11c的内表面的长度被定义为Q的情况 下，外形加工率K是预制体挤出后的外形的扩大或缩小的比，外形加工率K通过如下等式定 义：{(Iu - U |)/U} X100(%)}(参见图1)且示出了加工前从预制体的厚度方向上的中央 到预制体的外表面的长度以及加工后从初始成形体22的中央到初始成形体22的外表面的 长度的变化的比例。
[0034] 以如下方式获得预制体。通过混合稀土金属、铁族金属和硼制备的原材料被熔融， 且得到的熔融的材料被喷出到转动辊上以制造急冷的薄片带。通过该急冷方法获得的磁体 合金粉末被粉碎成所需的颗粒直径，且之后冷压成压粉体。之后压粉体在非活性气体（例 如Ar)的氛围下被预热至所需的温度（压粉体被热压或温压的温度），且之后被热压或温 压成具有较高密度的形体。此外，尽管可采用Y或镧系元素作为稀土元素，但是特别地可适 当采用Nd、Pr、Dy、Tb或者上述元素的两种或更多种的混合物。此外，尽管可采用Fe、Co或 Ni作为铁族金属，但是特别地可适当采用Fe、Co或者该两者的混合物。附带地，为了提高 塑形加工性（或者防裂性），如果需要可添加 Ga。此外，已通过热压或温压制造成具有较高 密度的预制体被预热至在惰性气体（例如Ar)的氛围下通过挤出设备10挤出预制体时的 温度，由此保持该温度。附带地，成形预制体时的预热和通过挤出设备10挤出预制体之前 的预热可根据磁体材料的种类的不同或者诸如加工进度等加工条件的不同被执行。还可以 省略该预热。
[0035] 这里，作为其中使用永磁体的马达的通常构造，存在永磁体被安装于转子的表面 的表面永磁体（SPM)马达和永磁体被置入转子的内部的内部永磁体（IPM)马达。具有月牙 截面、圆弧状截面和半圆形截面的永磁体32、36和34分别被适当地用作表面永磁体马达； 具有矩形截面和圆弧状截面的永磁体18和36分别被适当地用作内部永磁体马达。之后， 通过改变芯轴16和通孔11的各自的形状，能够分别通过挤出设备10制造具有上述不同类 型截面的永磁体18、32、34和36。之后，以下依次描述制造分别具有不同类型截面的永磁体 18、32、34和36的情况。
[0036] 【实施方式1】
[0037] 在实施方式1中，描述了制造均具有矩形截面的永磁体18的情况。在该实施方式 1中，如图2所示，具有大致矩形开口形状的通孔11 (第一通孔1 la、锥形孔1 lb和第二通孔 11c)相对于挤出模具12形成。此外，在挤出模具12中预定角度（在本实施方式中为45° ) 的倾斜表面形成于通孔11的每个角部。芯轴16的等形部16a具有比第二通孔11c小的矩 形截面形状，且具有角筒状的填充空间20作为整体被限定在处于如下状态的芯轴16的整 个外周：芯轴16的等形部16a插入第二通孔11c。在该填充空间20中，限定在芯轴16的 四个表面的外侧的具有矩形截面的成形空间20a以其角部彼此连通的方式构成。附带地， 在每个角部面对挤出模具12的各相应倾斜表面的状态下将芯轴16插入通孔11。此外，在 芯轴16的等形部16a被插入第二通孔11c的状态下所限定的填充空间20的等形部16a和 倾斜表面之间的厚度方向上的间隔被设定为小于第二通孔11c的表面面对等形部16a的表 面的部分中的厚度方向上的间隔。此外，通孔11中的第一通孔11a和第二通孔11c的开口 尺寸被设定成在挤出时，外形加工率在预制体的整个外周为常量。附带地，外形加工率不限 于在预制体的整个外周为常量，而其优选地落在5 % -30 %的范围内。即，当外形加工率落 在上述范围时，可抑制由成形体分割出的永磁体18的厚度方向上的磁性的取向度的分散。
[0038] 在挤出设备10中，不仅芯轴16从第二通孔11c侧的另一个开口被插入通孔11， 而且在预热的预制体从第一通孔11a侧的一个开口被置入通孔11中的状态下，按压冲头 14从该一个开口被插入通孔11，然后进行按压。据此，预制体被挤出到芯轴16中的等形部 16a的外表面和通孔11中的第二通孔11c的内表面之间的填充空间20中，由此形成图1 中示出的初始成形体22。该初始成形体22被形成为在与挤出方向垂直的厚度方向（挤出 时的压缩方向）上磁各向异性。此外，在经过由芯轴16的锥形部16b和通孔11的锥形部 lib限定的空间时，不仅预制体的外形以向内被牵引的方式缩小，而且预制体的厚度方向上 的中央部向外扩张，由此在预制体中，对厚度方向上的外侧和内侧赋予应变，且成形的初始 成形体22的外侧和内侧中的磁性的取向度的分散变小。附带地，在筒状部的端部设置封闭 底部22a的状态下，通过挤出设备10形成的初始成形体22从通孔11排出，在筒状部中均 具有矩形截面的多个成形部18a(实施方式1中为四个）通过将初始成形体22挤出到填充 空间20中而在周向上彼此连接。之后，将封闭底部22a从初始成形体22切除，由此获得在 挤出方向上前后开口的具有矩形筒状的二次成形体（成形体）24 (参见图3A)。
[0039] 如图3A，二次成形体24形成为角筒状，其中不仅其内侧形成为矩形截面形状，而 且倾斜表面26形成于与其外侧的每个角部对应的部分。即，二次成形体24的内侧的两个面 彼此连接以形成角的角形角部功用为应力集中部28,其中当外力施加于该二次成形体24 时应力被集中在该应力集中部28。即，在实施方式1中，应力集中部28形成于在周向上彼 此连接的成形部18a和18a的连接部的内侧。此外，通过形成倾斜表面26,二次成形体24 的形成应力集中部28的角部的厚度比其他部位的厚度小（应力集中部28比其他部位更易 碎）。之后，如图3B所不，在分割夹具30、30被施加于彼此相对的一对倾斜表面26和26的 情况下，通过在与分割夹具30和30相邻的彼此相对的应力集中部28和28的相反方向上 分别施加压力，二次成形体24从在整个纵向（挤出方向）长度上延伸的四个应力集中部28 开始被分断，由此如图3C所示，二次成形体24被分割成四个部分。之后，通过适当加工形 成倾斜表面26的部分，获得具有矩形截面的永磁体18。
[0040] 附带地，在实施方式1中，在如图3A所示的通过挤出方式获得的二次成形体24 中，相对于二次成形体24的最大厚度?；，应力集中部28的厚度（径向上的厚度）?\的上限 值被优选地设定为小于4/5?；，更优选地被设定为小于3/5?；。具体地，?\和?；优选地满足 1^4/51；，且更优选地满足1^3/51；。此外，相对于二次成形体24的最大厚度I，应力集中 部28的厚度（径向上的厚度）?\的下限值被优选地设定为大于1/5?；，且更优选地设定为大 于2/5?；。具体地，?\和?；优选地满足1^1/51；，且更优选满足1^2/51；。即，当应力集中部 28的厚度?\大于上限值（1^4/51；)时，存在在应力集中部28处分断二次成形体24时需要 大力的问题，导致引起缺陷。另一方面，当应力集中部的厚度1\小于下限值（1^1/51；)时， 存在当应力集中部28在挤出的情况下形成时、塑性变形变大的问题，导致取向性能下降。
[0041] 以这种方式，在实施方式1的永磁体18的制造方法中，通过在挤出后在应力集中 部28处分断二次成形体24来制造多个永磁体18。因此，在挤出时未对分割部分施加大力， 且因此，在之后步骤中不需要研磨缺陷部分的研磨，由此提高了产量。此外，与预制体在挤 出时被压成翅片的情况下被分断的传统方法相比，根据实施方式1的制造方法，不仅可有 效制造在永磁体18被分割的部分处晶体在相同取向方向上被对准的、具有优异磁各向异 性的多个永磁体18,而且每个永磁体18的磁性特性变得均质化。此外，在挤出预制体时，厚 度方向上的外侧和内侧的每个在整个周向上沿厚度方向变形以赋予应变。因此，消除了由 成形体22获得的永磁体18的厚度方向上的外侧和内侧之间的磁性的取向度的分散，且获 得了免于厚度方向上的磁性的分散的优异永磁体18。此外，鉴于挤出预制体时外形加工率 在整个外周上是常量（或者允许落在5 % -30 %的范围内）的事实，永磁体18免于在整个宽 度方向上沿厚度方向的磁性的分散。即，能够以良好的产量制造具有优异磁性特性的永磁 体18。此外，其中二次成形体24被分断成多个部分所在的应力集中部28与挤出时刻（形 成初始成形体22时）同时地形成。因此，与在之后的步骤中单独形成应力集中部28的情 况相比，可减少涉及的步骤数量，由此能够提高制造效率。此外，应力集中部28以如下方式 连接：形成应力集中部28的两个面形成角，因此在将外力施加于二次成形体24的情况下， 二次成形体24从应力集中部28开始被分断成良好的形状，由此能够获得高度平坦的分断 面。即，从二次成形体24分割出的永磁体18的分断面高度平坦，且因此，永磁体18的外观 良好。附带地，从二次成形体24分割出的永磁体18在之后的步骤中被磁化，由此得到的产 物作为具有磁各向异性的永磁体被投入实际使用。
[0042] 【实施方式2】
[0043] 尽管在实施方式1中描述了制造具有矩形截面的永磁体18,但是通过改变挤出模 具12的通孔11和芯轴16的各自形状，能够制造如图4B所示的具有月牙截面的永磁体32。 具有月牙截面的永磁体32的厚度在宽度方向上的中央部是最厚的，且从中央部朝向末端 方向变小。然而，在挤出预制体时，通孔11的第一通孔11a和第二通孔11c的开口形状和 开口尺寸被设定成外形加工率在整个外周上为常量。附带地，外形加工率不限于在预制体 的整个外周为常量，而优选地落在5% -30%的范围内。即，当外形加工率落在上述范围内 时，能够抑制从成形体分割出的永磁体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体32的情况下，芯轴16和通孔11的各自的形状 被如下设定：在芯轴16被插入通孔11的状态下，分别具有月牙截面的成形空间20a在周向 上彼此连通的筒状填充空间20被限定在芯轴16的等形部16a的外表面和通孔11的第二 通孔11c的内表面之间。之后，通过由按压冲头14按压被填充到通孔11中的柱状预制体， 形成具有筒状部的带有封闭底部的筒状的初始成形体22,其中预制体的外侧和厚度方向上 的中央部产生应变且均具有月牙截面的多个成形部32a在周向上彼此连接。之后，通过从 初始成形体22切除封闭底部22a，形成了大致筒状的二次成形体24。
[0045] 在实施方式2中，如图4A所示，二次成形体24以如下方式形成：不仅其内侧被 形成为具有圆形截面，而且其外侧以其中圆弧状脊和V字状根部连续且交替延伸的形状形 成。因此，形成于外表面的V字状根部功用为应力集中部28。即，在实施方式2中，应力集 中部28形成于在周向上连续延伸的成形部32a和32a的连接部的外表面。附带地，在实施 方式2中，类似于实施方式1，在通过挤出方式获得的二次成形体24中，相对于二次成形体 24的最大厚度?；，应力集中部28的厚度（径向上的厚度）?\的上限值和下限值优选地设定 为大于1/5?；和小于4/5?；的范围，且更优选地设定为大于2/5L和小于3/5?；的范围。具 体地，?\和?；优选地满足1/51^1^4/51^，且更优选地满足2/51^1^3/51^
[0046] 在实施方式2中，如图4A所示，在分割夹具30和30从彼此相对的应力集中部28 和28的外侧施加于应力集中部28和28的状态下，使得分割夹具30和30彼此靠近，从而 在径向上将二次成形体24保持在分割夹具30和30之间，由此二次成形体24从在纵向（挤 出方向）上遍及二次成形体24的整个长度延伸的各个应力集中部28开始被分断。因此， 如图4B所示，获得了均具有月牙截面的六个永磁体32。在实施方式2中，类似于实施方式 1，也能够以良好的产量制造具有优异磁性特性的永磁体。此外，具有月牙截面的永磁体32 具有均质的磁性特性和良好的外观。
[0047] 【实施方式3】
[0048] 在实施方式3中，描述了制造如图5B所示的均具有半圆形截面的永磁体34的情 况。即，在制造均具有半圆形截面的永磁体34的情况下，在芯轴16被插入通孔11的状态 下，芯轴16和通孔11的各自的形状以如下方式被设定：在芯轴16被插入通孔11的状态 下，筒状的填充空间20被限定在芯轴16的等形体16a的外表面和通孔11的第二通孔11c 的内表面之间，在筒状的填充空间20中，均具有半圆形截面的成形空间20a在周向上彼此 连通。之后，通过由按压冲头14按压被填充在通孔11中的柱状预制体，形成具有筒状部的 带有封闭底部的筒状的初始成形体22,其中预制体的外侧和厚度方向上的中央部变形且均 具有半圆形截面的多个成形部34a在周向上彼此连接。之后，通过从初始成形体22切除封 闭底部22a，形成了大致筒状的二次成形体24。附带地，类似于实施方式2的具有月牙截面 的永磁体32,具有半圆形截面的永磁体34的厚度在宽度方向上的中央部最大，且从中央部 朝向末端方向变小。然而，在挤出预制体时，通孔11的第一通孔11a和第二通孔11c的开 口形状和开口尺寸以如下方式设定：外形加工率在整个外周上为常量。此外，类似于实施方 式2,预制体的外形加工率不限于在预制体的整个外周上为常量，而优选地落在5% -30% 的范围内。即，当外形加工率落在上述范围内时，可以抑制从成形体分割出的永磁体34的 厚度方向上的磁性的取向度的分散。附带地，在实施方式3中，类似于实施方式1，在通过挤 出方式获得的二次成形体24中，相对于二次成形体24的最大厚度?；，应力集中部28的厚度 (径向上的厚度）?\的上限值和下限值优选地设定为大于1/5?；和小于4/5?；的范围，且更 优选地设定为大于2/5?；和小于3/5?；的范围。具体地，?\和?；优选地满足Ι/δΤ/Τ'νδΤ。， 且更优选地满足2/51^1^3/51^
[0049] 在实施方式3中，如图5A所示，二次成形体24以如下方式形成：不仅其内侧被形 成为具有矩形截面，而且其外侧被形成为具有圆形截面。在实施方式3的二次成形体24中， 类似于实施方式1，每个内侧角部功用为应力集中部28。之后，如图5A所示，在分割夹具30 和30从彼此相对的应力集中部28和28的外侧施加于应力集中部28和28的状态下，使 得分割夹具30和30彼此靠近，从而在径向上将二次成形体24保持在分割夹具30和30之 间，由此二次成形体24从在纵向（挤出方向）上遍及二次成形体24的整个长度延伸的各 个应力集中部28开始被分断。因此，如图5B所示，获得了均具有半圆形截面的4个永磁体 34。在实施方式3中，类似于实施方式1，也能够以良好的产量制造具有优异磁性特性的永 磁体。此外，具有半圆形截面的永磁体34具有均质的磁性特性和良好的外观。
[0050] 【实施方式4】
[0051] 在实施方式4中，描述了制造均具有圆弧状截面的永磁体36的情况。即，在制造 均具有圆弧状截面的永磁体36的情况下，在芯轴16被插入通孔11的状态下，芯轴16和通 孔11的各自的形状以如下方式被设定：筒状的填充空间20被限定在芯轴16的等形体16a 的外表面和通孔11的第二通孔11c的内表面之间。此外，通孔11的第一通孔11a和第二 通孔11c的开口尺寸以如下方式设定：在挤出预制体时，外形加工率在整个外周上为常量。 附带地，预制体的外形加工率不限于在整个外周上为常量，而优选地落在5% -30%的范围 内。即，当外形加工率落在上述范围内时，可以抑制从成形体分割出的永磁体36的厚度方 向上的磁性的取向度的分散。此外，在制造实施方式4的均具有圆弧状截面的永磁体36的 情况下，为了在挤出时形成应力集中部28,如图6A和6B所示，不仅在挤出模具12的通孔11 的第二通孔11c的内表面上设置在周向上彼此间隔开的多个内部突起（突出部）38,而且在 芯轴16的等形部16a的外表面的与锥形部16b连续配置的连设端部以与各个内部突起38 对应的方式设置外部突起（突出部）40。之后，通过由按压冲头14按压被填充在插入有芯 轴16的通孔11中的柱状预制体，在挤出过程期间，以与内部突起38和外部突起40对应的 方式在外表面和内表面上形成径向凹陷的槽状应力集中部28和28。之后，不仅预制体的外 侧和厚度方向上的中央部产生应变，且在遍及将成为二次成形体24的部分的整个长度沿 着挤出方向形成应力集中部28和28,而且形成了具有筒状部的带有封闭底部的筒状的初 始成形体22,其中，通过在周向上彼此相邻的应力集中部28和28分断出的多个成形部36a 在周向上彼此连接。
[0052] 附带地，类似于实施方式1，在实施方式4中，在如图7A所示的通过挤出的方式获 得的二次成形体24中，相对于二次成形体24的最大厚度T。，应力集中部28的厚度（径向 上的厚度）?\的上限值和下限值优选地设定为大于1/5?；和小于4/5?；的范围，且更优选地 设定为大于2/5?；和小于3/5?；的范围。具体地，?\和?；优选地满足Ι/δΤ/Τ'νδ?；，且更 优选地满足2/51^1^3/51^
[0053] 这里，如上所述，合适的是：与当芯轴16被插入通孔11时、等形部16a的与锥形部 16b连续配置的连设端部相对应的方式，挤出模具12的内部突起38设置在模具的内表面， 芯轴16的外部突起40设置在芯轴的外表面。然而，挤出模具12的内部突起38可设置成在 被插入到通孔11中的芯轴16的等形部16a的与锥形部16b连续配置的连设端部的挤出方 向后侧，且各个内部突起38和相应的外部突起40可在从挤出方向观察时沿径向充分对准。 此外，鉴于如下事实：在由内部突起38和外部突起40形成的槽状应力集中部28中，当该顶 端（槽底）是锐角时，在应力集中部28处分断成形部36a时分断面的平坦度被提高了，适 当的是内部突起38和外部突起40被成形为具有三角形截面且突出端部侧的内角是锐角。 附带地，内部突起38和外部突起40的截面形状不限于三角形，而是内部突起38和外部突 起40可以被成形为具有其他形状，诸如矩形形状或其中突出端部形成为弧状的弧状。
[0054] 如图7A所示，实施方式4的二次成形体24被形成为如下圆筒状：在应力集中部28 和28处在周向上被分断出的多个成形部36a(实施方式4中为四个）彼此连接，应力集中 部28以在径向（厚度方向）上彼此相对的方式形成于二次成形体24的外表面和内表面。 艮P，在实施方式4的二次成形体24中，应力集中部28形成于各如下连接部的外表面和内表 面：成形部36a和36a在周向上彼此连接。之后，如图7A所示，在分割夹具30和30被施 加至隔着二次成形体24的中心彼此相对的应力集中部28和28的外侧的状态下，使分割夹 具30和30彼此靠近以在分割夹具30和30之间在径向上挤压二次成形体24,由此在纵向 (挤出方向）上遍及二次成形体24的整个长度延伸的各个应力集中部28处分断二次成形 体24,且如图7B所示，获得了分别具有圆弧状截面的四个永磁体36。类似于实施方式1，在 实施方式4中，也能够以良好的产量制造具有优异磁性特性的永磁体36。此外，具有圆弧状 截面的得到的永磁体36具有均质的磁性特性和良好的外观。此外，在实施方式4中，通过 突起38和40形成的应力集中部28被形成为大致V字状的槽，因此在应力集中部28处被 分断出的永磁体36的分断面的平坦度较大，且得到的永磁体36的外观较好。附带地，在应 力集中部28通过形成于挤出模具12的突起38和形成于芯轴16的突起40形成的情况下， 可采用仅形成于挤出模具12或者芯轴16的突条的形式，由此在初始成形体22的外表面或 内表面形成应力集中部28。
[0055] 示例
[0056] 包含质量为29. 5 %的Nd、质量为5 %的Co、质量为0. 9 %的B和质量为0. 6 %的Ga， 其余大致为Fe的磁性合金通过熔融被制备，然后通过单辊方法急冷以获得厚度为25um且 平均晶粒直径不超过〇. lum的磁性合金薄带。此外，该磁性合金薄带被粉碎以获得颗粒长 度不超过300um的磁性粉末。该磁性粉末在大约3吨的表面压力下被冷压以获得压粉体。 该压粉体在Ar氛围中被预热至600°C到900°C的温度，然而在Ar氛围中以600°C到900°C 的温度以及200MPa的压力被热压，由此制造柱状预制体。之后，在磁性的取向度的差异方 面，利用比较例1验证发明例1，在发明例1中：通过使用根据本发明的形成具有月牙截面 的永磁体32用的制造方法由该预制体制造永磁体；在比较例1中，通过专利文献1披露的 制造方法从多个如下分割孔挤出在如上所述相同的条件下制造的预制体来制造永磁体：该 分割孔是通过将具有翅片的芯轴插入模具的通孔来限定的。
[0057] 至于挤出预制体时的条件，预制体和挤出模具12的温度分别被设定为600°C到 900°C的范围，且50吨的液压机被用作加工机器。此外，在挤出预制体之前，预制体已经被 预热至600°C _900°C。附带地，在初始成形体相对于预制体的截面面积的减小率为55%的 常量的状态下，在发明例1中外形加工率K被设定为5%，而在比较例1中外形加工率K被设 定为0%。至于发明例1和比较例1的每个的永磁体32的磁性的取向度（磁性特性）的具 体测量，从长度方向（挤出方向）上的中央部的宽度方向上的中央部和两端部切出7mm(宽 度）X7mm(长度）的样品，且之后样品在其两侧沿厚度方向被削去0· 5mm，由此制造7mm(宽 度）X7mm(长度）X6mm(厚度）的样品以在磁性测量中使用。此外，通过从永磁体的在通过 挤出方式获得成形体所在的挤出方向上的前端（顶端）、切出永磁体的位于不同的长度方 向位置的多个部分来制造用于磁性测量的样品。之后，用于磁性测量的各个样品在3. 2MA/ m的磁场中被磁化以在测量中使用。利用脉冲激励BH示踪器对由于磁化已经达到饱和磁化 的用于磁性测量的样品测量磁性的取向度。发明例1的测量结果在图8A中示出，且比较例 1的测量结果在图8B中示出。
[0058] (从成形体分割出的永磁体的宽度方向上的磁性的取向度的测量结果）
[0059] 根据图8A和8B所示的结果确认了 ：与在挤出时使磁体分断的比较例1相比，在发 明例1中，宽度方向上的中央部和两端部的磁性的取向度被提高了；宽度方向中央部的磁 性的取向度大致与两个宽度方向端部的磁性的取向度相同；且发明例1在宽度方向上具有 均质的磁性特性。此外，发明例1的永磁体32具有良好的外观，在分割部分中免于裂纹，且 具有极少的需要研磨的缺陷部分。即，确认了根据本发明，能够由通过挤出的方式形成的成 形体来制造具有高磁性特性的永磁体，这在制造效率、材料产量、可接受的产品比和产品成 本方面优异。
[0060] (从成形体分割出的永磁体的厚度方向上的磁性的取向度的测量结果）
[0061] 至于由在前述【0038】段中描述的条件下制备的预制体、通过挤出的方式获得的 具有月牙截面的永磁体32的厚度方向上的磁性的取向度，改变外形加工率K，由此验证外 形加工率K的影响。附带地，初始成形体22相对于预制体的截面面积的减小率被设定为 55% ;且在发明例2中，外形加工率K被设定为5%，该值与实验例的发明例1中的相同，夕卜 形加工率K分别被设定为在发明例3中为10%，在发明例4中为20%，且在发明例5中为 30%。此外，作为比较例2,与上述相同的预制体以55%的截面面积减小率以及0%的外形 加工率（即预制体的外形不变形）受到挤出，以制造初始成形体，在该初始成形体中形成在 应力集中部处沿周向分断出的多个成形部，且对从初始成形体分割出的永磁体测量磁性的 取向度。附带地，挤出预制体时除了截面面积减小率和外形加工率K的各种状态与上述的 相同。
[0062] 至于每个发明例2-5和比较例2的每个的永磁体32的磁性的取向度（磁性特性） 的具体测量，从内表面部（初始成形体22的内侧）、外表面部（初始成形体22的外侧）和 长度方向上的中央部的宽度方向上的中央部切出7mm(宽度）X 7mm(长度）的样品，且之后 样品在其两侧沿厚度方向被削去0. 5_，由此制造7mm(宽度）X 7mm(长度）X6mm(厚度） 的样品以在磁性测量中使用。之后，用于磁性测量的各个样品在3. 2MA/m的磁场中被磁化 以在测量中使用。利用脉冲激励BH示踪器对由于磁化已经达到饱和磁化的用于磁性测量 的样品测量磁性的取向度。在表1中示出了发明例2-5和比较例2的测量结果。
[0063] 表 1
[0064]

【权利要求】
1. 一种永磁体的制造方法，其包括： 使如下预制体的外形扩大或缩小：所述预制体被载置于挤出模具的插入了芯轴的通孔 中； 通过按压冲头挤出所述预制体，从而使所述预制体的与挤出方向垂直的方向上的中央 部扩张，由此形成筒状的成形体； 在挤出所述预制体的过程中，形成在周向上彼此分离且沿所述挤出方向延伸的多个应 力集中部；以及 将外力施加到得到的成形体，由此在所述应力集中部处将所述成形体分断成多个永磁 体。
2. 根据权利要求1所述的永磁体的制造方法，其特征在于，所述预制体的外形被设定 为在挤出所述预制体以具有50% -70%的截面面积减小率时、在扩大方向或缩小方向上具 有5% -30%的加工率。
3. 根据权利要求1所述的永磁体的制造方法，其特征在于，每个所述应力集中部形成 于所述成形体的内表面或外表面，从而在周向上连续连接的两个面形成角。
4. 根据权利要求2所述的永磁体的制造方法，其特征在于，每个所述应力集中部形成 于所述成形体的内表面或外表面，从而在周向上连续连接的两个面形成角。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的永磁体的制造方法，其特征在于，突出部被设置 于所述挤出模具的所述通孔的内表面或者所述芯轴的外表面，所述突出部突出到在所述通 孔的内表面和所述芯轴的外表面之间限定的填充空间，且作为径向凹陷的应力集中部的槽 通过所述突出部被形成在从所述填充空间挤出的所述成形体的内表面或者外表面。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的永磁体的制造方法，其特征在于，如下的成形体 在所述应力集中部处被分断：所述成形体以径向上的最大厚度L和所述应力集中部的径向 上的厚度这两者满足1/51^1^4/51^的方式形成。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的永磁体的制造方法，其特征在于，所述成形体在 径向上被挤压，使得所述成形体在所述应力集中部处被分断。
【文档编号】H01F41/02GK104282430SQ201410317550
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】宫胁宽, 平冈将宏 申请人:大同特殊钢株式会社