CN1758390A - 环状磁铁材料的制造方法及其所使用的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明的环状磁铁材料的制造方法，在凹模上形成的贯通孔中，配置具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂ (但d₁＜d₂)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的锥角θ₂的圆锥部的芯轴，在所述圆柱前端部上，充填圆柱d₁的圆环柱状体即环状磁铁材料的预备成形体，通过用内径为d₁、外径与所述贯通孔相同直径的挤压冲头挤压所述预备成形体，在所述贯通孔与所述芯轴形成的间隙内对所述预备成形体进行塑性加工，采用该制造方法，能以高的成品率连续地制造出：能增大对于磁特性的设计自由度、具有高尺寸精度的优异的磁特性的环状磁铁材料。

Description

环状磁铁材料的制造方法及其所使用的制造装置

技术领域

本发明，涉及环状磁铁材料的制造方法及其所使用的制造装置。更详细地说，涉及能以高的成品率连续地或取得1个(日文：1個取り)地制造磁特性优异的环状磁铁材料、且对于要求特性能以大的设计自由度进行制造的环状磁铁材料的制造方法及其所使用的制造装置。

背景技术

在Nd-Fe-B系磁铁中，尤其是利用挤出成形获得磁性的径向各向异性的材料，作为环状磁铁材料是有用的。

这样的环状磁铁材料，以往是如下那样地进行制造。首先，例如将稀土类磁铁合金的超急冷带料进行粉碎作成粉末，对该粉末进行冷压而作成压粉体。接着，将该压粉体进行高温加压或热压而成为高密度化，例如作成所需尺寸的圆柱体。

并且，对于该圆柱体，例如通过高温地进行后方挤出成形，使结晶轴定向排列而发现磁性各向异性，且一旦形成具有所需的尺寸形状的杯状体，在与其杯底部相当的部分开孔，用冲头进行冲孔加工，制成作为目的的环状磁铁材料。

另外，该环状磁铁材料，通过在后道工序中进行充磁，作成具有径向各向异性的磁铁以供实用。

然而，由于上述的制造方法是分批(日文：バッチ)方式，其生产率本来就低。且由于应用后方挤出成形，故在成形的初期阶段不能对圆柱体施加充分的加工变形，初期阶段成形的前端部与其它部位相比磁特性较差。因此，为了达到成品要求而需要将该部分切除。

即，还要增加底部的冲孔引起的损耗，在上述制造方法中，制品的成品率非常低。

为了解决这样的问题，在日本专利特开平9-129463号公报中提出了以下那样的磁铁材料的制造方法的方案。

在该方法中，如下那样制造环状磁铁材料。如图1所示，在形成有孔径一定的贯通孔11A的凹模11的该贯通孔11A中，配置前端成为平坦面12a并比所述贯通孔11A小径的圆柱状芯轴12。将磁性粉末的预备成形体装填在该芯轴上，用挤压冲头13挤压该预备成形体。预备成形体被压入在芯轴12与凹模11之间所形成的间隙中，进行塑性加工。并且，如图1所示，在预备成形体形成为杯状体14’的时刻将挤压冲头13往上拉，在该杯状体上装填新的磁性粉末的预备成形体，再用挤压冲头13进行挤压。在对新装填的预备成形体进行塑性加工而形成新的杯状体14’的过程中，前段的杯状体，其上端部与新成形的杯状体14’的下端部密接，且在与新的杯状体14’连接的状态下，一边环状化一边向贯通孔11A的下方挤出。

因此，在该制造方法的场合，通过依次重复进行上述的操作，能连续地形成环状磁铁材料14，其生产率高。并且，对于分批方式时那样的、对各个磁铁材料进行的底部的冲孔及前端部的切除等就不需要，相应地提高成品率。

然而，在上述的先行技术的连续成形法中，存在以下那样的问题。

第1个问题是，位于下方的环状成形体14与位于上方的新的杯状体14’的连接部如图1那样地形成。

即，在连接部，环状成形体14的材料沿芯轴12从内侧向外侧绕入，又，新的杯状体14’的材料沿凹模11从外侧向内侧绕入，环状成形体14的上端面和杯状体14’的下端面不成为与长度方向正交的平整的端面。

因此，需要从所获得的连续成形体中将其连接部的部位切除，其结果，将分批方式中不需要切除底部来提高制品的成品率的效果抵消。

第2个问题是，对于所要求的磁特性的设计自由度非常狭窄。

一般，若用大的断面收缩率(加工量)对作为原材料的磁铁粉末的预备成形体进行加工，也能提高所获得的环状磁铁材料的磁特性。

然而，在使用该装置的场合，若确定目标制品的规格(外径和内径)，则单义地确定凹模的贯通孔直径、芯轴的直径。因此，断面收缩率也单义地被确定。因此，在确定了作为目标的尺寸形状的场合，要想进行提高对于原材料的断面收缩率并提高磁特性的设计，终究是不行的。

第3个问题是，所制造的环状磁铁材料容易产生芯偏移。

这是由于，配置在凹模的贯通孔内的芯轴比较长，而且，其基端部只有在由未图示的芯轴支撑装置1点支承的状态下才能使用的缘故。即，由于芯轴是1点支承状态，故在向芯轴前端部装填预备成形体及后续的挤压冲头13挤压等的过程中，芯轴12的前端部会微妙地摆动。其结果，一般认为会引起芯偏移而使制品的尺寸精度降低。

第4个问题是，所制造的环状磁铁的磁特性未必高的问题。近来对电气·电子设备中的小型化·高功能化的要求非常强烈，随此，对于装入这些设备的环状磁铁，例如，要求具有(BH)max为400kJ/m³、Br为1.45T、iHc为1220kA/m程度的磁特性。

然而，在上述的先行技术的方法中，要制造具有那样高的磁特性的环状磁铁是困难的。因此，要求能进一步提高磁特性的新的环状磁铁的制造方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供能完全解决上述的第1个～第3个问题的环状磁铁材料的制造方法及该方法所使用的制造装置。

同时，本发明的目的还在于，通过使凹模与芯轴间的尺寸形状的关系合适化，提供能对预备成形体有效地进行塑性加工且能解决上述第4个问题的环状磁铁材料的制造方法及其所使用的制造装置。

为了达到上述目的，本发明的环状磁铁材料的制造方法，由下述工序构成：

在凹模上形成的贯通孔中，配置具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的锥角θ₂的圆锥部的芯轴的工序；

在所述圆柱前端部上，装填内径d₁的圆环柱状体即环状磁铁材料的预备成形体的工序；

通过用内径为d₁、外径与所述贯通孔相同直径的挤压冲头挤压所述预备成形体，在所述贯通孔与所述芯轴形成的间隙内对所述预备成形体进行塑性加工的工序。

并且，在本发明的环状磁铁材料的制造方法中，根据使用的凹模的贯通孔的形态提供大致2种制造方法。

第1种制造方法是，使用贯通孔的孔径为一定值(D，但d₂＜D)的凹模的制造方法。

第2种制造方法是，使用贯通孔由孔径D₁的第1贯通孔、孔径D₂(但D₁＜D₂)的第2贯通孔、位于所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的锥角为θ₁的圆锥孔构成的凹模的制造方法。

在第1种制造方法中，最好是，将芯轴的所述圆锥部的锥角θ设定在20°～80°的范围内。

又，在第2种制造方法中，最好是，

D₁、D₂、d₁、d₂的值，被设定成满足下式的关系：

d₁＜d₂＜D₂；

0＜(1-D₁/D₂)×100≤70；

30≤{1-(D₂ ²-d₂ ²)/(D₁ ²-d₁ ²)}×100≤94。

所述圆锥孔的锥角θ₁与所述圆锥部的锥角θ₂，满足θ₁＜θ₂、20°≤θ₂≤80°的关系。

又，在本发明中，为了实施上述的第1种制造方法，提供由下述构件构成的环状磁铁材料的制造装置：

具有一定孔径(D)的贯通孔的凹模；

从所述凹模的一方的开口部能出入，被配置在所述贯通孔中，具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂＜D)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的圆锥部的芯轴；

从所述凹模的另一方的开口部能出入，且内径为d₁、外径为D的挤压冲头。

另外，为了实施上述的第2种制造方法，提供由下述构件构成的环状磁铁材料的制造装置：

具有由孔径D₁的第1贯通孔、孔径D₂(但D₁＜D₂)的第2贯通孔、位于所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的圆锥孔构成的贯通孔的凹模；

从所述凹模的第2贯通孔能出入，被配置在所述贯通孔中，具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂＜D₂)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的圆锥部的芯轴；

从所述第1贯通孔能出入，且内径为d₁、外径为D₁的挤压冲头。

附图说明

图1是说明以往的连续成形法用的概略图。

图2是表示本发明的制造装置的一例A的主要部分的概略模式图。

图3是表示本发明的制造装置的一例B的主要部分的概略模式图。

图4是表示将预备成形体装填在装置A中状态的概略图。

图5是表示用挤压冲头将预备成形体挤压后状态的概略图。

图6是表示将新的预备成形体装填在装置A中状态的概略图。

图7是表示用挤压冲头将新的预备成形体挤压后状态的概略图。

图8是表示在已塑性加工的成形体与下1个预备成形体之间夹装了受压样品状态的概略图。

图9是表示将外周的角部倒角的新的预备成形体装填在装置A中状态的概略图。

图10是表示在已塑性加工的成形体与外周的角部倒角的新的预备成形体之间夹装了外周角部倒角的受压样品状态的概略图。

图11是表示将预备成形体装填在装置B中状态的概略图。

图12是表示用挤压冲头将预备成形体挤压后状态的概略图。

图13是表示将新的预备成形体装填在装置B中状态的概略图。

图14是表示将新的预备成形体挤压后状态的概略图。

图15是表示由装置A所制造的磁铁材料离前端部的距离与在该处的(BH)max关系的曲线图。

图16是表示由能使芯轴的圆柱前端部直径变化的装置A所制造的磁铁材料离前端部的距离与该处的(BH)max关系的曲线图。

具体实施方式

首先，对第1制造方法中使用的制造装置进行说明。

图2是表示在第1制造方法中使用的制造装置的一例A的概略模式图。

该装置A，其基本结构具有：在上下方向形成一定孔径D的贯通孔1的凹模2；从贯通孔1的一方(图中的下方)的开口部1a向该贯通孔同轴地插入、并配置在该处的芯轴3；从贯通孔1的另一方(图中的上方)的开口部1b向该贯通孔插入、对后述的预备成形体进行挤压的挤压冲头4。

芯轴3，由直径d₁的圆柱前端部3A、直径d₂(但d₁＜d₂＜D)的圆柱基端部3B、位于两者之间的圆锥部3C构成。该圆锥部3C与芯轴的圆柱基端部3B的上端连设，呈倾斜地形成锥角θ₂，越向圆柱前端部3A的下端直径越小。因此，圆锥部3C的上端的直径成为d₁，下端的直径成为d₂。

另外，上述的圆柱前端部3A的直径d₁，与在后述的预备成形体的面内中心部所形成的贯通孔的直径相同或比其稍小，成为圆柱前端部3A能嵌入该预备成形体的贯通孔中的状态。

该芯轴3，其圆柱基端部3B与未图示的芯轴驱动机构连接，能在贯通孔1中出入。

又，挤压冲头4，是外形与贯通孔1的孔径D大致相同直径、内径与芯轴的圆柱前端部3A的直径d₁大致相同直径的圆环柱状体，其基端部与未图示的加压装置连接，能在凹模的贯通孔1中出入。

接着，对第2制造方法中使用的制造装置进行说明。

图3是该制造装置的一例B的概略模式图。

图3的装置B，除了贯通孔1是后述的形状以外，作成了具有凹模2、向贯通孔1插入并配置在该处的芯轴3、将预备成形体挤压冲压用的挤压冲头4的基本结构，这与图2所示的装置A的情况相同。

图3中，在凹模2上沿上下方向形成有贯通孔1，该贯通孔1，由直径D₁的第1贯通孔1A、直径D₂(但D₁＜D₂)的第2贯通孔1B、位于该两贯通孔之间的圆锥孔1C构成。因此，圆锥孔1C的上端的孔径成为D₁，下端的孔径成为D₂。

另外，该凹模2，最好是以夹装形成有第1贯通孔1A的凹模部分2A、形成有第2贯通孔1B的另一凹模部分2B、在两方的凹模部分之间形成有圆锥孔1C的凹模部分2C的状态下，将三者组合而构成。该场合，凹模部分2C的厚度尺寸被设定成与所述芯轴的圆锥部1C的高度尺寸相同。

这里，如图3所示，在将圆锥孔1C的锥角设为θ₁(°)、将芯轴的圆锥部3C的锥角设为θ₂(°)时，θ₁与θ₂的值被设计成满足θ₁＜θ₂的关系。

在本发明的方法中，使用这些装置A、装置B来制造环状磁铁材料，但即使是实施第1制造方法、第2制造方法的任1种的场合，首先要制造以下那样的预备成形体。

例如，采用通常方法将Nd-Fe-B系的磁铁粉末作成压粉体，再用高温冲压制造高密度化的圆筒状的预备成形体。

在实施第1制造方法时，预备成形体的外径被成形为与装置A中的凹模2的贯通孔1的孔径(D)大致相同或稍小、且内径被成形为与芯轴3的圆柱前端部3A的直径(d₁)大致相同或稍大的状态。

又，在实施第2制造方法时，预备成形体的外径被成形为与装置B中的凹模2的贯通孔1A的孔径(D₁)大致相同或稍小、且内径被成形为与芯轴3的圆柱前端部3A的直径(d₁)大致相同或稍大的圆筒体。

作为所使用的磁性粉末，不特别限定，但最好是采用例如具有由Nd：20～40质量％、Fe：40～70质量％、Co：30质量％以下、B：0.3～3.0质量％组成的Nb-Fe-B系的材料。

在进行了以上的准备后，如下那样制造环状磁铁材料。首先，以第1制造方法的场合对其进行说明。

首先，在图2所示的装置A中，驱动未图示的芯轴驱动机构，将芯轴3插入凹模2的贯通孔1中，且配置在该处。

其次，从贯通孔1的上部开口部1b插入圆筒状的预备成形体5，装填在芯轴3的圆柱前端部3A上。

这时，预备成形体5如图4的假想线所示，仅将圆柱前端部3A嵌入其贯通孔5A中，但是，在未嵌入圆锥部3C的状态下充填于芯轴上。

接着，使未图示的加压机构动作，用挤压冲头4如箭头所示将上述的预备成形体5挤压地进行塑性加工。

在将芯轴的圆柱前端部3A插入挤压冲头4的贯通孔4a中的状态下，用该挤压冲头4进行预备成形体5的塑性变形。

挤压冲头4，如图5所示，下降至圆锥部3C的上端并停止，在至该时刻的期间，通过在凹模2与芯轴3形成的圆环状的间隙内将预备成形体5向下方挤出，变形成图5所示那样剖面形状的成形体5₁。另外，在该过程中，由于芯轴成为了由未图示的芯轴驱动机构和挤压冲头4的2点进行支承的状态，故不会产生芯轴的芯偏移。

接着，使挤压冲头4后退，如图6的假想线所示，将新的预备成形体5装填在凹模2的贯通孔1中。再使挤压冲头4动作，对预备成形体5进行挤压。

其结果，在挤压冲头4下降至芯轴的圆锥部3C的上端的时刻，如图7所示，前面的成形体5₁被进一步向贯通孔1的下方挤出，在凹模2与芯轴的圆柱基端部3B所形成的圆环状的间隙中，形成外径为D、内径为d₂的环状，在其上面形成新的成形体5₂。

这样，通过重复地进行挤压冲头的后退—新的预备成形体的装填—利用挤压冲头的挤压操作，连续地形成环状磁铁材料。

在该一连串的操作中，装填在芯轴的圆柱前端部3A上的预备成形体5，在被挤压冲头4挤压时，在凹模2与圆锥部3C形成的间隙中以挤入的状态被塑性加工。即，在向贯通孔1的下方不断挤出的过程中，在圆锥部3C的部位依次地受到大的塑性变形，并且，在通过圆锥部3C后，成为始终维持受到该变形加工的状态。

因此，在成形后的环状磁铁材料5₁中，其前端部受到充分的塑性加工，其结果，也能抑制磁特性的降低，不需要象以往那样将前端部切除。

又，被装填的预备成形体5，由于成为了具有与芯轴的圆柱前端部3A的直径d₁大致相同直径的贯通孔5A的圆筒形状，故在利用挤压冲头4的挤压冲压过程中，将材料大致笔直地向下方挤出。

其结果，在成形体5₁与下一个的成形体5₂的连接部中，能抑制图1所示那样的材料相互绕入的现象，相互的端面以与长度方向正交的状态进行连接。

这样的效果，若减小芯轴的圆锥部3C的锥角(θ₂)时就能明显地发现。例如，将锥角(θ₂)作成1°程度时，各成形体的端面在相互大致完全平面的状态(相互正交的状态)下进行连接。但是，要想减小锥角(θ₂)，由于会使芯轴3变得非常长，故在本发明中，将该锥角(θ₂)设定在20～80°的范围内。当将锥角(θ₂)作成大于80°时，制品前端部分的(BH)max的降低变大，且不能忽略图1所示那样的绕入现象。其结果，因切除的部分增大而导致成品率的降低，故不好。

又，在该第1制造方法中，设有圆锥部3C，并通过使圆柱前端部3A的直径d₁变化，即使外径与内径相同，也能制造磁特性获得提高的环状磁铁材料。

例如，若将作为制造目的的环状磁铁材料的外径D、内径d₂作成一定时，塑性加工所用的预备成形体5的外径必须是D。但是，不需要将与圆柱前端部3A的直径d₁相当的预备成形体5的贯通孔5A的直径限定于d₂。即，不需要使圆柱前端部3A的直径d₁与目标制品的内径d₂一致。只要使最终获得的成形体的内径成为d₂就可以。

并且，变形加工量(断面收缩率)成为100×{1-(D²-d₂ ²)/(D²-d₁ ²)}(％)，例如，若使d₁增大，就能增大上述断面收缩率。并且，通过将圆锥部3C的锥角(θ₂)设定在前述的范围内，使预备成形体5受到大的塑性变形，提高其磁特性，同时能将成为了良好的连接部的环状磁铁材料连续地成形。

另外，在该第1制造方法中，芯轴3的圆柱基端部3B被芯轴驱动机构支承，且在预备成形体5的塑性加工时，由于将圆柱前端部3A约束在挤压冲头4的贯通孔4a中、即成为了将芯轴以2点进行支承的状态，故不会产生芯偏移。因此，能制造尺寸精度高的环状磁铁材料。

另外，如图8所示，最好是在将以下的预备成形体5装填在已被挤压冲头4进行了塑性加工的成形体5₁中时，在成形体5₁与预备成形体5之间夹装例如铁制的圆环板6。

作为受压样品的功能，该圆环板6不仅对成形体5₁、预备成形体5施加背压以防止微小裂纹的发生，而且可提高成形体5₁与预备成形体5的分离性。

特别在将取得1个作为目的而制造环状磁铁材料的场合，夹装该受压样品是合适的。另外，在连续地进行制造的场合，在进行第3个制品以后的制造时，也可以不夹装该受压样品。

如图9所示，在被挤压冲头的塑性加工结束后的成形体5₁上装填下一个的预备成形体5的场合，最好是将该预备成形体5下部的外周角部进行预先倒角。这是由于在用挤压冲头进行塑性加工时、能可靠地防止在成形体5₁与预备成形体5的连接部之间发生相互绕入现象的缘故。

另外，如图10所示，在图9所示的预备成形体5与成形体5₁之间，若夹装对外周的角部也进行倒角的所述的受压样品6，则不仅能防止连接部的相互的绕入现象，而且非常容易进行相互的分离作业，故很合适。

接着，对第2制造方法的场合进行说明。

如图11所示，在凹模2的第2贯通孔1B中，将芯轴3同轴地插入，在使圆锥部3C的上端和下端分别与圆锥孔1C的上端和下端一致的位置上，停止芯轴3的插入，将芯轴3配置·固定在该位置。

其结果，在第1贯通孔1A中，在圆柱前端部3A与第1贯通孔1A的壁面之间，形成宽度为(D₁-d₁)/2、截面积为(D₁ ²-d₁ ²)π/4的圆环状的间隙。又，在第2贯通孔1B中，在圆柱基端部3B与第2贯通孔1B的壁面之间，形成宽度为(D₂-d₂)/2、截面积为(D₂ ²-d₂ ²)π/4的圆环状的间隙。

并且，在圆锥部3C与圆锥孔1C之间，在圆锥部3C的上端形成宽度为(D₁-d₁)/2、截面积为(D₁ ²-d₁ ²)π/4；在圆锥部3C的下端形成宽度为(D₂-d₂)/2、截面积为(D₂ ²-d₂ ²)π/4的喇叭形状的间隙。

另外，在D₁、d₁、D₂、d₂之间，成立前述的D₁＜D₂、d₁＜d₂＜D₂的关系，并成为θ₁＜θ₂，由此，将D₁、d₁、D2、d₂的值也设计为成立(D₂-d₂)＜(D₁-d₁)的关系。

因此，在上述的圆锥部3C与圆锥孔1C之间所形成的喇叭形状的间隙中，圆锥部3C的上端的截面积的一方比下端的截面积大。

由于成立该(D₂-d₂)＜(D₁-d₁)的关系，故能在预备成形体的塑性加工时赋予变形。

接着，将预备成形体5向第1贯通孔1A插入，装填在芯轴3的圆柱前端部3A上。这时，预备成形体5的内径和外径，由于分别是与圆柱前端部3A的直径和第1贯通孔1A的直径大致相同，故如图11的假想线所示，预备成形体5在保持于芯轴的圆锥部3C的上端的状态下被配置在第1贯通孔1A中。

接着，驱动未图示的加压装置，用挤压冲头4如箭头所示地将预备成形体5挤压而进行塑性加工。

这时，在将芯轴的圆柱前端部3A向挤压冲头4的贯通孔4a插入的状态下，由该挤压冲头对预备成形体5进行塑性加工。

挤压冲头4，当芯轴的圆柱前端部3A在贯通孔1A中被引导地下降时，最终停止在圆锥部3C的上端。

并且，在该过程中，预备成形体5经过凹模2的圆锥孔1C与芯轴的圆锥部3C所形成的喇叭形状的间隙内，在向凹模的第2贯通孔1B与芯轴的圆柱前端部3B所形成的圆环状的间隙挤出时，塑性变形成图12所示的成形体5₁。

这时，上述的喇叭形状的间隙，由于成为了上端的截面积最大、下端的截面积最小的状态，故预备成形体5被逐渐挤入成减缩断面的圆环形状。即，能可靠地实现塑性变形。

另外，在该过程中，芯轴3，由于成为了圆柱基端部3B侧的芯轴驱动装置(未图示)和挤压冲头4以2点进行支承的状态，故不会发生芯偏移。

接着，使挤压冲头后退，如图13的假想线所示，将新的预备成形体5装填在凹模的第1贯通孔1A中。并且，再使挤压冲头4动作，挤压预备成形体5。

其结果，在挤压冲头4下降至圆锥部3C的上端的时刻，如图14所示，将前面的成形体5₁进一步向下方挤出，成为外径为D₂、内径为d₂的完全的圆筒形状，预备成形体5被塑性加工成图14所示形状的成形体5₂。

这样，通过重复进行挤压冲头的后退—新的预备成形体的装填—利用挤压冲头的挤压冲压的操作，能连续地制造环状磁铁材料。

由于在该第2制造方法的场合、成立了D₁＜D₂、d₁＜d₂且(D₂-d₂)＜(D₁-d₁)的关系，故在圆锥部3C和圆锥孔1C所形成的间隙不断被挤出的过程中，被装填的预备成形体5可靠地挤入而累积变形，该预备成形体的外径和内径都受到扩径的塑性变形。并且，在通过该间隙并通过圆柱基端部3B和第2贯通孔1B所形成的间隙的过程中，始终维持着受到该塑性变形的状态。

因此，成形后的成形体(环状磁铁材料)5₁的磁特性得到提高。又，由于其前端部也受到充分的塑性变形，故还能抑制磁特性的降低，不需要以往那样地将前端部切除。

又，被装填的预备成形体，由于成为了具有与芯轴的圆柱前端部3A的直径d1大致相同直径的贯通孔的圆筒形状，故在利用挤压冲头4进行挤压冲压的过程中，能将材料大致笔直地向下方挤出。

其结果，在成形体5₁与下一个的成形体5的连接部中，不产生图1所示那样的材料相互的绕入现象，相互的端面以与长度方向正交的状态进行连接。

这样的磁特性的提高效果及连接部上的绕入现象的抑制效果，如图3所示，受到芯轴的圆锥部3C的锥角(θ₂)和凹模的圆锥孔1C的锥角(θ₁)大小的影响。在该θ₁、θ₂与磁特性的关系中，设计了与D₁、D₂、d₁、d₂的关系，但在与连接部的绕入现象的关系中，一般当锥角θ₁、θ₂减小时能明显地发现其效果。例如，将圆锥部3C的锥角θ₂作成1°程度时，各成形体的连接部的端面是在相互大致完全平面的状态(相互正交的状态)下连接。

但是，要想将锥角θ₂减小，则芯轴3变得非常长，由于凹模2与其对应地也变得非常厚，故在本发明中，若包含与磁特性提高效果的关系，最好是将圆锥部3C的锥角θ₂设定在20～80°的范围内。这是因为当该锥角θ₂大于80°时，在使产品尖端部分(BH)下降变大的同时，不能忽略图1中所示那样的绕入现象，由此会使连接部的切除部分变长而使成品率降低程度变大的缘故。

在该第2制造方法的场合，预备成形体5的外径D₁和内径d₁的任1个都扩径，获得外径D₂和内径d₂的成形体5₁(5₂)。但是，壁厚从(D₁-d₁)/2向(D₂-d₂)/2变薄。

又，截面积从预备成形体5的(D₁ ²-d₁ ²)π/4向成形体5₁的(D₂ ²-d₂ ²)π/4减小。

这时，在本发明中，将D₁、d₁、D₂、d₂以及θ₁、θ₂的值设计成：使在将由(1-D₁/D₂)×100所表示的预备成形体的外径作为基准时的成形体的外径扩大率(％)成为0～70％(0％除外)范围内的值，并且，使由{1-(D₂ ²-d₂ ²)/(D₁ ²-d₁ ²)}×100所表示的断面收缩率(％)成为30～94％范围内的值。

这是因为在外径扩大率和断面收缩率的任1方都未满足上述的值的场合、要提高所获得的环状磁铁材料的磁特性是困难的缘故。

尤其，在外径扩大率大于70％、或断面收缩率大于90％那样对凹模2和芯轴3的尺寸进行设计时，不仅存在磁特性的问题，而且在预备成形体5的挤压时、例如会发生挤压冲头的破损或芯轴的烧结等的不良情况。

另外，在该第2制造方法中，最好是采用与图8、图9、图10所示那样的第1制造方法时同样的手段。这是由于能获得与第1制造方法中说明的同样效果的缘故。

[实施例1～4、比较例1]

采用第1制造方法，如下那样制造出环状磁铁材料。

熔制由Nd：30.5质量％、Co：6.0质量％、B：0.9质量％、Ga：0.6质量％、其余部分实质上为Fe所构成的磁性合金，采用单滚筒法使其超急冷，作成薄带后进行粉碎，获得粒径为300μm以下的磁性粉末。

用冷加工将该粉末进行压粉成形，再在Ar氛围中以温度800℃、压力196MPa进行热压，作成外径23.6mm、内径13mm、长度16.3mm的预备成形体。

另一方面，组装成图2所示结构的装置。

在该装置中，凹模2的贯通孔1的孔径D为23.6mm。又，在芯轴3中，圆柱基端部3B的直径d₂为18.6mm、圆柱前端部3A的直径d₁为13mm、高度为4.6mm，圆锥部3C的锥角θ₂成为约30°。

将上述的预备成形体装填在该装置中，在温度为800℃的情况下使挤压冲头4进行动作，连续地形成外径23.6mm、内径18.6mm、长度30mm的环状磁铁材料。

为了比较，以日本专利特开平9-129463号公报中记载的形态连续地形成同样的磁铁材料。

因此，在实施例1的场合，进行断面收缩率为45.6％(＝{1-(23.6²-18.6²)/(23.6²-13²)}×100)的塑性加工，在比较例1的场合，进行断面收缩率为56.3％(＝{1-(24²-8²)/24²}×100)的塑性加工。

对于所获得的连续成形体，目视观察了各个成形体的连接部的状态。在实施例1的场合，各成形体的连接端面相互大致以面进行连接，相互的分离也容易。

与此相反，在比较例1的场合，发现了在各成形体的连接部中有材料的绕入现象，相互的分离是困难的。

接着，对于所获得的各磁铁材料，测定了从其前端部隔离的部位的(BH)max。

并且，以比较例1的磁铁材料中的离前端部的距离为20mm的部位的(BH)max值来实现规格化，作为将其与离前端部的距离x(mm)的关系，图15表示该结果。

从图15可知，在比较例1的场合，在离前端部20mm的部位(BH)max(相对值)成为1，而在实施例1的场合，(BH)max成为1就是离前端部6～7mm程度的部位。即，在实施例1的场合，前端部的磁特性的劣化减小，因此，切除部分的长度也变短，从而使制品的成品率增高。

另一方面，按照最终所获得的磁铁材料的断面收缩率成为45.6％、48.9％、51.6％那样、使用设定了圆柱前端部3A的直径d₁的三种芯轴，作为实施例2、3、4制造了相同形状的磁铁材料。

为了比较，在特开平9-129463号公报记载的形态中，作为比较例1制造了与上述实施例相同形状的磁铁材料。该场合的断面收缩率为56.3％。

对于所获得的各磁铁材料，调查了离前端部的距离x(mm)与在该部位的(BH)max的关系。将其结果示于图16。

从图16可知，在比较例1的场合，对于某形状的磁铁材料，由于将其断面收缩率固定，只能制造具有特定的磁特性的磁铁材料。

与此相反，在实施例2、3、4的场合，由于使芯轴的圆柱前端部的直径d₁变化，故即使整体的形状是相同的，也能制造磁特性不同的磁铁材料。尤其，通过使圆柱前端部d₁的直径减小而提高断面收缩率，能在前端部的切除部分的长度短的状态下(高的成品率)，获得(BH)max为40％程度的高的磁特性的磁铁材料。

[实施例5～9、比较例2～7]

采用第2制造方法，如下那样制造出环状磁铁材料。

使D₁、d₁、D₂、d₂进行变化地组装了多个图3所示结构的装置。另外，表1中，也表示了这些装置中的圆锥部3C的锥角θ₂和圆锥孔1C的锥角θ₁。

另一方面，熔制由Nd：29.5质量％、Co：5.0质量％、B：0.9质量％、Ga：0.6质量％、其余部分实质上为Fe所构成的磁性合金，用单滚筒法使其急冷，作成了薄片化后进行粉碎，获得粒径为300μm以下的磁性粉末。将其作为磁性粉末A。

又，熔制由Nd：30.6质量％、Co：6.0质量％、B：0.89质量％、Ga：0.57质量％、其余部分实质上为Fe所构成的磁性合金，与磁性粉末A时同样地获得粒径为300μm以下的磁性粉末。将其作为磁性粉末B。

另外，磁性粉末A是残留磁化(Br)高的磁铁的原料粉末，磁性粉末B是保磁力(iHc)高的磁铁的原料粉末。

首先，组装成具有表1所示的尺寸规格的图3所示结构的制造装置。

另一方面，将上述的磁性粉末分别以冷加工进行压粉成形，再在Ar氛围中以温度800℃、压力196MPa进行热压冲压，使用各制造装置，制造出具有表1所示的尺寸形状的预备成形体。

【表1】

	凹模			芯轴			预备成形体的形状
											第1贯通孔的孔径(D1，mm)	第2贯通孔的孔径(D2，mm)	圆锥孔的锥角(θ1：°)	圆柱前端部的直径(d1，mm)	圆柱基端部的直径(d2，mm)	圆锥孔的锥角(θ2：°)	使用的磁性粉末的种类	外径(mm)	内径(mm)	高度(mm)
	实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9	33.033.0150.08.230.0	39.039.0300.09.539.0	6.96.919.88.510.5	5.05.050.02.010.0	33.533.5290.07.038.0	3030303030	ABBAA	33.033.0150.08.230.0	5.05.050.02.010.0											18.718.729.532.619.3
比较例2比较例3比较例4比较例5比较例6比较例7											39.039.053.039.010.539.0	39.039.039.039.039.039.0	00-15.8026.50	13.013.027.032.05.05.0	33.533.533.533.538.038.0	303030303030	ABAAAA	39.039.053.039.010.539.0	13.013.027.032.05.05.0	14.714.710.040.1180.810.3

接着，将各预备成形体装填在各制造装置中，在温度为800℃的情况下使挤压冲头动作，连续地形成表2所示的尺寸形状的环状磁铁材料。对于所获得的各环状磁铁材料，测定了最大能积((BH)max：kJ/m³)、残留磁化(Br：T)、IH曲线的保磁力(iHc：kA/m)。

将其结果与成形时的外径扩大率(％)、断面收缩率(％)一起示于表2

【表2】

	凹模		环状磁铁材料
										外径扩大率(％；(1-D1/D2)×100)	断面收缩率(％；(1-(D2 2-d2 2)/(D1 2-d1 2)×100))	尺寸形状			磁特性
	外  径(mm)	内  径(mm)	高  度(mm)	(BH)max：kJ/m3	Br：T	iHc：kA/m
							实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9	1515501423	6262713490			39.039.0300.09.539.0	33.533.5290.07.038.0	50.050.0100.050.0200.0	400340335350402	1.451.301.291.381.45	12201860185012701225
比较例2比较例3比较例4比较例5比较例6比较例7	00-360730	717181201095	39.039.039.039.039.039.0	33.533.533.533.538.038.0	50.050.050.050.0200.0200.0	320270290120				1.351.211.280.93	1230185012101320
								因挤压冲头损坏而不能挤出
						因在芯轴上发生烧结而不能挤出

从表1和表2可知以下的内容。

若将使用相同的磁性粉末A的实施例5与比较例2进行对比，实施例5将预备成形体的外径扩径，比较例2不进行扩径，形成相互相同尺寸形状的环状磁铁材料，实施例5的断面收缩率尽管比比较例2的断面收缩率小，但所获得的环状磁铁材料的(BH)max大幅度提高，且Br也成为高的值。在使用磁性粉末B的实施例6与比较例3的场合也同样，将实施例6与比较例3进行对比，iHc和Br双方都成为高的值。

这样，采用本发明，就能在从高的(BH)max至高的iHc的区域的宽广范围内制造具有优异的磁特性的磁铁。

又，将实施例5、比较例2和比较例4进行对比可知，即使成形后的环状磁铁材料的尺寸形状相同，以预备成形体的外径缩径的方法制造的比较例4尽管是以大的断面收缩率进行了制造，其磁特性、尤其(BH)max，与比较例2相比差。

又，比较例5是以小的断面收缩率进行塑性加工的例子，在该场合，将iHc保持成与加工前的预备成形体的保磁力接近的值，但Br和(BH)max较低，未达到制品所要求的值。

实施例7是将本发明应用于大型品、实施例8是将本发明应用于小型品的例子，但在任1种场合，都能获得优异的磁特性。由此可知，本发明作为在尺寸大的范围中优异的磁特性的磁铁材料的制造方法是有用的。

实施例9、比较例6和比较例7都是制造难以挤出的薄壁品的例子。

在比较例6的场合，是以断面收缩率10％、外径扩大率73％进行挤出的例子，挤压冲头不能耐受挤出负荷而破损，不能进行挤出。

又，在比较例7的场合，是以断面收缩率95％、外径扩大率0％进行挤出的例子，因内径侧的扩径过大，涂布在芯轴上的润滑被膜不能追随上述扩径而使芯轴发生烧结，故也不能进行挤出。

与此相反，在实施例9的场合，尽管以断面收缩率90％、外径扩大率23％进行挤出，但由于内径和外径的加工度分散，故既不会使挤压冲头破损，也不会发生芯轴的烧结，能进行挤出，而且能制造优异的磁特性的磁铁材料。

从上述情况可知，为了提高环状磁铁材料的磁特性、尤其提高(BH)max，将所用的预备成形体的内径进行扩径那样的成形是有效的。

另外，对于所获得的连续成形体，目视观察了各个成形体的连接部的状态。在实施例、比较例的任一种场合，各成形体的连接端面相互大致以面进行连接，相互的分离也容易。另外，挤压前端部的(BH)max下降也小，在实际应用上是在无问题的范围内。

Claims (17)

1、一种环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，由下述工序构成：

在凹模上形成的贯通孔中，配置具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的锥角为θ2的圆锥部的芯轴的工序；

在所述圆柱前端部，装填内径d₁的圆环柱状体即环状磁铁材料的预备成形体的工序；

通过用内径为d₁、外径与所述贯通孔相同直径的挤压冲头挤压所述预备成形体，在所述贯通孔与所述芯轴形成的间隙内对所述预备成形体进行塑性加工的工序。

2、如权利要求1所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，所述凹模的贯通孔的孔径为一定值(D，但d₂＜D)。

3、如权利要求2所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，所述圆锥部的锥角θ₂在20°～80°的范围内。

4、如权利要求1所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，所述凹模的贯通孔，由孔径D₁的第1贯通孔、孔径D₂(但D₁＜D₂)的第2贯通孔、位于所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的锥角θ₁的圆锥孔构成。

5、如权利要求4所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，

D₁、D₂、d₁、d₂的值，满足下式的关系：

d₁＜d₂＜D₂；

0＜(1-D₁/D₂)×100≤70；

30≤{1-(D₂ ²-d₂ ²)/(D₁ ²-d₁ ²)}×100≤94。

6、如权利要求4或5所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，所述圆锥孔的锥角θ₁与所述圆锥部的锥角θ₂，满足θ₁＜θ₂、20°≤θ₂≤80°的关系。

7、如权利要求1～5中任一项所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，在所述凹模的贯通孔与所述芯轴形成的间隙内，连续地制造环状磁铁材料。

8、如权利要求6所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，在所述凹模的贯通孔与所述芯轴形成的间隙内，连续地制造环状磁铁材料。

9、如权利要求1～5中任一项所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，将圆环形状的受压样品装入所述挤压冲头与所述预备成形体之间，一边赋予背压一边对所述预备成形体进行塑性加工。

10、如权利要求6所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，将圆环形状的受压样品装入所述挤压冲头与所述预备成形体之间，一边赋予背压一边对所述预备成形体进行塑性加工。

11、如权利要求7所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，将圆环形状的受压样品装入所述挤压冲头与所述预备成形体之间，一边赋予背压一边对所述预备成形体进行塑性加工。

12、如权利要求1～5中任一项所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，对所述预备成形体的外周角部进行倒角。

13、如权利要求6所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，对所述预备成形体的外周角部进行倒角。

14、如权利要求7所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，对所述预备成形体的外周角部进行倒角。

15、如权利要求8所述的环状磁铁材料的制造方法，其特征在于，对所述预备成形体的外周角部进行倒角。

16、一种环状磁铁材料的制造装置，其特征在于，由下述构件构成：

具有一定孔径D的贯通孔的凹模；

从所述凹模的一方的开口部能出入，被配置在所述贯通孔中，具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂＜D)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的圆锥部的芯轴；

从所述凹模的另一方的开口部能出入，且内径为d₁、外径为D的挤压冲头。

17、一种环状磁铁材料的制造装置，其特征在于，由以下构件构成：

具有由孔径D₁的第1贯通孔、孔径D₂(但D₁＜D₂)的第2贯通孔、位于所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的圆锥孔构成的贯通孔的凹模；

从所述凹模的第2贯通孔能出入，被配置在所述贯通孔中，具有直径d₁的圆柱前端部、直径d₂(但d₁＜d₂＜D₂)的圆柱基端部、位于所述圆柱前端部与所述圆柱基端部之间的圆锥部的芯轴；

从所述第1贯通孔能出入，且内径为d₁、外径为D₁的挤压冲头。

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