极异方性环形磁石制造方法及其加压配向模具结构

摘要

本发明是一种极异方性环形磁石的制造方法及其加压配向模具结构，旨在克服传统磁石在制造过程中，因收缩率不同而造成多边形的轮廓，导致后续研磨工时长、材料损失的缺点。磁石的制程是先将粉体利用模具加压成型及磁极配向成环形胚体，再将胚体进行烧结步骤，胚体在烧结时具有磁极配向的位置收缩率较高，烧结后的胚体轮廓形成多边形，故本发明预先将模具的环形模穴设计成对应于磁极配向位置的空间较宽，对应于磁极交界位置的空间较窄，使加压后胚体能形成相对应的轮廓形状，让该胚体在后续烧结完成后即能够较趋近于真圆，如此减少研磨工时和材料损失。

说明书

技术领域

本发明涉及一种极异方性环形磁石的制造方法及其模具结构，尤指一种能 够在制造过程中，提高环形胚体的真圆度，以降低研磨工时和材料损失的制造 方法及其模具结构。

背景技术

极异方性环形磁石主要是运用在马达上，例如微小马达、无芯马达、无刷 马达、步进马达等，依据马达种类的不同，可作为马达机心的外转子、内转子 或内、外永磁型定子等。

现有极异方性环形磁石以粉末冶金一体烧结而成，其磁束密度远大于传统 的胶合型多极圆筒状磁石，品质也较为稳定。其制程大致包括(1)粉体制程、(2) 加压成型及磁极配向、(3)烧结、(4)研磨、以及(5)充磁检测等步骤，以下简略说 明各步骤：

(1)粉体制程：将磁石的原料造粒成粉体，并将粉体进行适当的粒子径、颗 粒强度、流动性、可配向性的筛选，再依比例计量混合。

(2)加压成型及磁极配向：将混合完成的粉体填入具有环形模穴的模具后予 以加压成型为环形胚体，并在环形模穴的内缘或外缘施予轴向电流形成多极磁 场，以对胚体内缘或外缘产生磁极配向。

(3)烧结：将加压及磁极配向后的环形胚体利用高温炉具烧结，使内部的晶 粒与晶界致密，如此增加胚体的强度及硬度。一般在烧结过程中，晶粒的排列 会因磁场配向自动产生变化，使晶粒的结晶磁异向性轴顺着磁力线的弯曲方向 排列，让环形胚体在磁极配向位置的收缩率高于磁极交界位置，导致胚体轮廓 变成多边形。如图1所示，若欲制造外径配向数为八极的磁石，则胚体1的磁 极配向位置在烧结后会大幅度收缩，使外轮廓形成八边形；如图2所示，若欲 制造内径配向数为六极的磁石，则胚体1磁极配向位置在烧结后，内径轮廓会 形成六边形。

(4)研磨：因胚体轮廓在烧结后会随极配向数量形成多边形，又环形磁石大 多使用于马达转子，其真圆度关系马达转子旋转时的顺畅度，故须将烧结后呈 多边形的环形胚体进行研磨加工，凭借磨床、去毛边机等加工机研磨成接近真 圆的轮廓。

(5)充磁检测：研磨后的环形胚体再经过充磁作业、外观检查、抽样检查、 测试、洗净、包装等流程，即成为极异方性环形磁石。

上述烧结过程中，由于环形胚体在磁极配向位置与磁极交界位置的收缩率 差异极大，使后续将该多边形环形胚体研磨成接近真圆时耗费工时，而且需研 磨去除相当大的体积，导致材料浪费及增加研磨工时成本，再者，研磨过量也 容易降低磁力，使研磨后的成品与预定的磁力强度产生较大差异，甚至无法符 合产品需求。

因此，如何改善环形胚体在烧结过程中，因磁极配向位置与磁极交界位置 收缩率差异过大，导致后续增加研磨工时、浪费材料成本等缺点，将是本发明 人所欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用在极异方性环形磁石的制造方法及其模具 结构，其方法将模具的环形模穴设计成对应于磁极配向位置的空间较宽，对应 于磁极交界位置的空间较窄，使加压后胚体能形成相对应的轮廓形状，让胚体 在后续烧结完成后即能够较趋近于真圆，如此减少研磨工时和材料损失，以克 服传统磁石在制造过程中，因收缩率不同而形成多边形的轮廓，造成后续研磨 工时长、材料损失的缺点。

为达成上述目的，本发明极异方性环形磁石的制造方法，将粉体填入具有 环形模穴的模具后予以加压成型为环形胚体，并且在在环形模穴的外缘或内缘 施予轴向电流形成多极磁场以对胚体进行磁极配向，使该胚体具备外径配向或 内径配向后予以烧结，再对烧结后的胚体加以研磨，其特征在于：

所述加压成型及磁极配向后的环形胚体在对应于内径配向或外径配向位置 的肉厚较厚、对应于磁极交界位置的肉厚较薄，使后续进行烧结工程时该胚体 在收缩率较高的磁极配向位置，与收缩率相对较低的磁极交界位置，两个位置 在烧结后的厚度能够彼此接近而趋近于真圆，进而减少后续研磨工时及材料损 失。

依据上述制造方法，在模具的环形模穴的内缘施予轴向电流形成多极磁场， 便可制造出内径配向的极异方性环形磁石。故本发明另提供一种内径配向的极 异方性环形磁石加压配向模具结构，其结构包含：一具有环形模穴和多极磁场 的中模、一组能够在模穴内相向位移加压的上模与下模，所述粉体填入中模的 环形模穴中，凭借上模与下模相向位移能够使粉体被加压成环形胚体，并通过 位在模穴内缘的多极磁场在胚体上产生磁极配向，其特征在于：

中模的环形模穴内缘设有一衬套，该衬套在对应于多极磁场位置的厚度较 薄，对应于多极磁场的磁场交界位置厚度相对较厚，使加压及磁极配向后的环 形胚体，在对应于磁极配向位置的厚度大于磁极交界位置的厚度。

以下进一步说明各元件的具体实施方式：

实施时，该中模包含一具有轴向穿孔的外模座，以及一轴向设置在穿孔内 的内模条，所述穿孔内缘与内模条外缘之间形成环形模穴；所述上模与下模中 央设有供内模条穿设的轴向通孔，使上模与下模能够沿着内模条导引而相向位 移加压。

实施时，所述内模条外周缘设有复数个轴向铁芯，每一铁芯上缠绕导电线 圈形成多极磁场，且衬套设置在多极磁场外缘，前述上模的轴向通孔内缘轮廓 与衬套外缘轮廓相对应。再者，所述衬套在对应于多极磁场位置的厚度较薄， 对应于多极磁场的磁场交界位置厚度相对较厚，使模穴对应于多极磁场位置的 空间较宽，对应于磁场交界位置的空间较窄。

实施时，上模壁面设有至少一排气孔，让上模相对于下模位移对粉体加压 时，粉体内的空气能从排气孔排出，让粉体被加压固定形状成环形胚体。

再者，依据前述制造方法，在模具的环形模穴的外缘施予轴向电流形成多 极磁场，便可制造出外径配向的极异方性环形磁石，故本发明提供另一种外径 配向的极异方性环形磁石加压配向模具结构，该结构包含一具有环形模穴和多 极磁场的中模、一组能够在模穴内相向位移加压的上模与下模，所述粉体填入 中模的环形模穴中，凭借上模与下模相向位移能够使粉体被加压成环形胚体， 并通过位在模穴外缘的多极磁场在胚体上产生磁极配向，其特征在于：

中模的环形模穴外缘设有一衬套，该衬套在对应于多极磁场位置的厚度较 薄，对应于多极磁场的磁场交界位置厚度相对较厚，使加压及磁极配向后的环 形胚体，在对应于磁极配向位置的厚度大于磁极交界位置的厚度。

以下进一步说明各元件的具体实施方式：

实施时，所述中模包含一具有轴向穿孔的外模座，以及一轴向设置在穿孔 内的内模条，所述穿孔内缘与内模条外缘之间形成环形模穴；所述上模与下模 中央设有供内模条穿设的轴向通孔，使上模与下模能够沿着内模条导引而相向 位移加压。

实施时，所述穿孔内周缘设有复数个轴向铁芯，每一铁芯上缠绕导电线圈 形成多极磁场，且衬套设置在多极磁场内缘，前述上模外轮廓与衬套内轮廓相 对应。再者，所述衬套在对应于多极磁场位置的厚度较薄，对应于多极磁场的 磁场交界位置厚度相对较厚，使模穴对应于多极磁场位置的空间较宽，对应于 磁场交界位置的空间较窄。

实施时，上模壁面设有至少一排气孔，让上模相对于下模位移对粉体加压 时，粉体内的空气能从排气孔排出，让粉体被加压固定形状成环形胚体。

相较于现有技术，本发明将环形模穴设计成对应于磁极配向位置的空间较 宽，对应于磁极交界位置的空间较窄，使加压后胚体能形成相对应的轮廓构造， 则该胚体在后续烧结完成后即能够较趋近于真圆，如此减少研磨工时和材料损 失，克服传统磁石在制造过程中，因收缩率不同而形成多边形的轮廓，造成后 续研磨工时长、材料损失的缺点。

附图说明

图1是现有外径配向数为八极的环形胚体立体示意图；

图2是现有内径配向数为六极的环形胚体立体示意图；

图3是本发明的极异方性环形磁石制造方法的流程示意图；

图4是本发明的内径配向的模具立体分解示意图；

图5是本发明的内径配向的模具结构示意图；

图6是本发明的内径配向的环形胚体成型示意图(一)；

图7是本发明的内径配向的环形胚体成型示意图(二)；

图8是本发明的内径配向的榇套与环形胚体位置关系图；

图9是本发明的内径配向环形胚体的立体外观图；

图10是本发明的外径配向的模具立体分解示意图；

图11是本发明的外径配向的模具结构示意图；

图12是本发明的外径配向的环形胚体成型示意图(一)；

图13是本发明的外径配向的环形胚体成型示意图(二)；

图14是本发明的外径配向的榇套与环形胚体位置关系图；

图15是本发明的外径配向环形胚体的立体外观图。

附图标记说明：A粉体制程；B加压成型及磁极配向；C烧结；D研磨；E 充磁检测；1胚体；10中模；11穿孔；12外模座；13内模条；131通孔；20上 模；21排气孔；30下模；40环形模穴；50多极磁场；51磁场交界；60胚体； 61磁极配向；62磁极交界；70衬套。

具体实施方式

以下依据本发明的技术手段，列举出适于本发明的具体实施方式，并配合 图式说明如后：

如图3所示，极异方性环形磁石的制造方法的制造步骤是粉体制程A、加 压成型及磁极配向B、烧结C、研磨D、以及充磁检测E等。

如图4、图5所示，所述内径配向的极异方性环形磁石加压配向模具结构， 包含一中模10、以及一上模20与一下模30，所述中模10具有环形模穴40和 多极磁场50。如图6、图7所示，前述上模20与下模30能够在模穴40内相向 位移加压，所述中模10的环形模穴40中填充有粉体，凭借上模20与下模30 相向位移能够使粉体被加压成环形胚体60，并通过位在模穴40内缘的多极磁场 50在胚体60上产生磁极配向61。

如图6至图8所示，中模10的环形模穴40内缘设有一衬套70，该衬套70 在对应于多极磁场50位置的厚度较薄，对应于多极磁场50的磁场交界51位置 厚度相对较厚，使加压及磁极配向后的环形胚体60，在对应于磁极配向61位置 的厚度大于磁极交界62位置的厚度，让后续烧结时该胚体60在收缩率较高的 磁极配向61位置，与收缩率相对较低的磁极交界62位置，两个位置在烧结后 的厚度能够如图9所示彼此接近而趋近于真圆，进而减少后续研磨工时及材料 损失。

如图5、图6、图8所示，该中模10包含一具有轴向穿孔11的外模座12， 以及一轴向设置在穿孔11内的内模条13，所述穿孔11内缘与内模条13外缘之 间形成环形模穴40；所述上模20与下模30中央设有供内模条13穿设的轴向通 孔131，使上模20与下模30能够沿着内模条13导引而相向位移加压。

实施时，所述内模条13外周缘设有复数个轴向铁芯，每一铁芯上缠绕导电 线圈形成多极磁场50，且衬套70设置在多极磁场50外缘，前述上模20的轴向 通孔131内缘轮廓与衬套70外缘轮廓相对应。再者，所述衬套70在对应于多 极磁场50位置的厚度较薄，对应于磁场交界51位置的厚度相对较厚，使模穴 40对应于多极磁场50位置的空间较宽，对应于磁场交界51位置的空间较窄。

实施时，上模20壁面设有至少一排气孔21，让上模20相对于下模30位移 对粉体加压时，粉体内的空气能从排气孔21排出，让粉体被加压固定形状成环 形胚体60。

另一实施例如图10、图11所示，是外径配向的极异方性环形磁石加压配向 模具结构，包含一中模10、以及一上模20与一下模30，所述中模10具有环形 模穴40和多极磁场50。如图12至图14所示，前述上模20与下模30能够在模 穴40内相向位移加压；所述粉体填入中模10的环形模穴40中，凭借上模20 与下模30相向位移能够使粉体被加压成环形胚体60，并通过位在模穴40外缘 的多极磁场50在胚体60上产生磁极配向61。

所述中模10的环形模穴40外缘设有一衬套70，该衬套70在对应于多极磁 场50位置的厚度较薄，对应于多极磁场50的磁场交界51位置厚度相对较厚， 使加压及磁极配向后的环形胚体60，在对应于磁极配向61位置的厚度大于磁极 交界62位置的厚度，让后续烧结时该胚体60在收缩率较高的磁极配向61位置， 与收缩率相对较低的磁极交界62位置，两个位置在烧结后的厚度能够如图15 所示彼此接近而趋近于真圆，进而减少后续研磨工时及材料损失。

如图10、图11、图14所示，所述中模10包含一具有轴向穿孔11的外模 座12，以及一轴向设置在穿孔11内的内模条13，所述穿孔11内缘与内模条13 外缘之间形成环形模穴40；所述上模20与下模30中央设有供内模条13穿设的 轴向通孔131，使上模20与下模30能够沿着内模条13导引而相向位移加压。

实施时，所述穿孔11内周缘设有复数个轴向铁芯，每一铁芯上缠绕导电线 圈形成多极磁场50，且衬套70设置在多极磁场50内缘，前述上模20外轮廓与 衬套70内轮廓相对应。再者，所述衬套70在对应于多极磁场50位置的厚度较 薄，对应于多极磁场50的磁场交界51位置厚度相对较厚，使模穴40对应于多 极磁场50位置的空间较宽，对应于磁场交界51位置的空间较窄。

实施时，上模20壁面至少设有一排气孔21，让上模20相对于下模30位移 对粉体加压时，粉体内的空气能从排气孔21排出，让粉体被加压固定形状成环 形胚体60。

凭借二种实施例的结构，本发明将粉体填入具有环形模穴40的模具后予以 加压成型为环形胚体60，并且在环形模穴40的外缘或内缘施予轴向电流形成多 极磁场50以对胚体60进行磁极配向61，使该胚体60具备外径配向或内径配向 后予以烧结，再对烧结后的胚体60加以研磨，其特征在于：

所述加压成型及磁极配向61后的环形胚体60在对应于内径配向或外径配 向位置的肉厚较厚、对应于磁极交界62位置的肉厚较薄，使后续烧结时该胚体 60在收缩率较高的配向位置，与收缩率相对较低的磁极交界62位置，两个位置 在烧结后的厚度能够彼此接近而趋近于真圆，进而减少后续研磨工时及材料损 失。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人 员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、 变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。