DE102016220654B4

DE102016220654B4 - METHOD FOR PRODUCING A NON-PLANAR MAGNET

Info

Publication number: DE102016220654B4
Application number: DE102016220654.0A
Authority: DE
Inventors: Frederick E. Pinkerton; Anil K. Sachdev
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: DE102016220654A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten, umfassend:Erwärmen eines ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (45) mit einer ursprünglichen Form (47) auf eine Umformtemperatur, wobei der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet (45) mindestens 90 Prozent Neodym-Eisen-Bor Magnetmaterial per Vol. enthält; undUmformen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (45) zu einem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (50) mit einer zweiten Form (51), im Wesentlichen unterschiedlich zu der ursprünglichen Form (47), unter Einsatz von beheizten Werkzeugen, die eine Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (45) ausüben, wobei der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet (45) und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet (50) jeweils entsprechende magnetische Momente aufweisen, die im Wesentlichen mit einer entsprechenden lokalen Oberflächennormale entsprechend dem jeweiligen magnetischen Moment ausgerichtet sind;wobei das Umformen das Pressen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (45) zwischen einem beheizten Stempel (55) und einem beheizten Gesenk (38) beinhaltet;und wobei der beheizte Stempel (55) und das beheizte Gesenk (38) zusammen einen Formhohlraum (53) bilden, wobei der Formhohlraum (53) mindestens eine Außenfläche der zweiten Form (51) definiert;dadurch gekennzeichnet , dassder ursprüngliche anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet (45) mit der ursprünglichen Form (47) durch Extrusion eines Vorläuferwerkstoffs (43), einschließlich Neodym-Eisen-Bor-Kristallkörnern, erhalten wird; und dassdie ursprüngliche Form (47) ein Ringzylinder (36) ist und das Verfahren weiter beinhaltet:Einsetzen eines verformbaren Kernmaterials (65) in einen Kern des Ringzylinders (36) vor der Verformung zur Abstützung des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (45) bei der Verformung in den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten (50).A method for producing a non-planar magnet, comprising:heating an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) with an original shape (47) to a forming temperature, wherein the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) contains at least 90 percent neodymium-iron-boron magnetic material by volume; andforming the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) into a reshaped anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50) having a second shape (51), substantially different from the original shape (47), using heated tools that exert a forming force on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45), the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) and the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50) each having corresponding magnetic moments which are essentially aligned with a corresponding local surface normal corresponding to the respective magnetic moment; the forming involves pressing the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) between a heated stamp (55) and a heated one die (38); and wherein the heated punch (55) and the heated die (38) together form a mold cavity (53), the mold cavity (53) defining at least one outer surface of the second mold (51); characterized in that the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) having the original shape (47) is obtained by extrusion of a precursor material (43) including neodymium-iron-boron crystal grains; and in that the original shape (47) is an annular cylinder (36), and the method further includes: inserting a deformable core material (65) into a core of the annular cylinder (36) before deformation to support the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet ( 45) during deformation in the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Seltenerdmagnete, insbesondere auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Herstellung von nicht-planaren anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Magneten, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der gattungsgemäßen JP H02 – 308 512 A bekannt ist.The present disclosure relates generally to rare earth magnets, in particular to a method according to the preamble of claim 1 for producing non-planar anisotropic neodymium-iron-boron magnets, of the type essentially from the generic JP H02 - 308 512 A is known.

Ähnliche Verfahren gehen aus den Druckschriften JP H02 - 297 910 A und DE 692 21 245 T2 hervor.Similar procedures can be found in the printed literature JP H02 - 297 910 A and DE 692 21 245 T2 out.

Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei auf die Druckschriften DE 36 26 406 A1 und JP S55 - 45 507 A verwiesen.Regarding the further state of the art, please refer to the publications DE 36 26 406 A1 and JP S55 - 45 507 A referred.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Eine Innenpermanentmagnet-(IPM)-Maschine ist ein bürstenloser Elektromotor mit eingebetteten Dauermagneten in seinem Rotorkern. Dauermagnet-Elektromotoren sind leicht und thermisch effizient. In der Vergangenheit, als die Seltenerd-Dauermagnettechnik noch in den Kinderschuhen steckte, kamen Dauermagneten aufgrund der relativen Schwierigkeiten, einen geeigneten, hoch belastbaren und zur Speicherung eines Hochleistungs-Magnetfelds fähigen Werkstoff zu finden, vorwiegend in kleinen, leistungsschwachen Elektromotoren zur Anwendung.An internal permanent magnet (IPM) machine is a brushless electric motor with embedded permanent magnets in its rotor core. Permanent magnet electric motors are lightweight and thermally efficient. In the past, when rare earth permanent magnet technology was still in its infancy, permanent magnets were primarily used in small, low-power electric motors due to the relative difficulty in finding a suitable, highly resilient material capable of storing a high-performance magnetic field.

Kosteneffektive, hochintensive Dauermagnete können für eine IPM-Maschine vorteilhaft sein. Kompakte, leistungsstarke Dauermagnete können in IPM-Maschinen für großvolumige Anwendungen, wie zum Antrieb eines Fahrzeugs, d. h. eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, nützlich sein. IPM-Maschinen können dadurch gekennzeichnet sein, dass sie ein günstiges Verhältnis des Ausgabedrehmoments zur physischen Größe des Motors sowie eine niedrige Eingangsspannung aufweisen. IPM-Maschinen können zuverlässig sein, größtenteils dadurch, dass Dauermagnete in speziellen Schlitzen des Rotors der Maschine untergebracht werden. Wenn eine IPM-Maschine mit kinetischer Energie von einer externen Quelle beaufschlagt wird, kann sie auch als Generator arbeiten. Dadurch können IPM-Maschinen einen weiten Einsatzbereich aufweisen. So können beispielsweise IPM-Maschinen in der Transportbranche als Stromerzeuger für Elektro- und Hybrid-Elektrofahrzeuge dienen. IPM-Maschinen können eingesetzt werden, um Steuerflächen, Wellen und Schrauben, Anlassermotoren, Sitz- und Pedalverstellungen, Pumpenantriebe, Laufmaschinen und andere Anwendungen für Motoren und Stellglieder anzutreiben.Cost-effective, high-intensity permanent magnets can be beneficial for an IPM machine. Compact, powerful permanent magnets can be used in IPM machines for large-volume applications, such as driving a vehicle, i.e. H. a hybrid or electric vehicle. IPM machines can be characterized by having a favorable ratio of output torque to the physical size of the motor as well as a low input voltage. IPM machines can be reliable, largely because permanent magnets are housed in special slots in the machine's rotor. When an IPM machine is supplied with kinetic energy from an external source, it can also work as a generator. This means that IPM machines can have a wide range of uses. For example, IPM machines in the transportation industry can serve as power generators for electric and hybrid electric vehicles. IPM machines can be used to drive control surfaces, shafts and screws, starter motors, seat and pedal adjusters, pump drives, walking machines and other motor and actuator applications.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 auszeichnet.According to the invention, a method for producing a non-planar magnet is presented, which is characterized by the features of claim 1 or claim 8.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Merkmale von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obwohl vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen, hervorgehen. Der Kürze halber können Bezugszeichen oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben sein oder auch nicht.

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Innenpermanentmagnet-Maschine;
2 ist eine frontale Querschnittansicht einer schematisch in 1 gezeigten Innenpermanentmagnet-Maschine;
3 ist eine halbschematische Querschnittansicht einer Vorrichtung zur Rückextrusion eines ringförmigen Zylinders;
4A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels einer Presse zum Warmumformen eines Plattenmagneten gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht des Beispiels der in 4A dargestellten Presse nach dem Warmumformen des Plattenmagneten zu einem gewölbten Magneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht der Presse zum Warmumformen eines kreisförmigen Ringmagneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht des Beispiels der in 5A dargestellten Presse nach dem Warmumformen des kreisförmigen Ringmagneten zu einem hohlen rohrförmigen Magnetkörper mit einer Wandfläche, die einen elliptischen Querschnitt bildet, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6A und 6B zeigen zusammen die in 5B dargestellten hohlen rohrförmigen Magnetkörper, geteilt in eine Vielzahl von gewölbten Magneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht der Presse mit einem durch einen Stempel gebildeten Formhohlraum und einem Gesenk zum Warmumformen eines kreisförmigen Ringmagneten gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht des Beispiels der in 7A dargestellten Presse nach dem Warmumformen des kreisförmigen Ringmagneten zu einem hohlen rohrförmigen Magnetkörper mit einer Wandfläche, die einen elliptischen Querschnitt bildet, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
8A, 8B sind halbschematische Querschnittansichten, die zusammen die in 7B dargestellten hohlen rohrförmigen Magnetkörper zeigen, zerteilt in eine Mehrzahl von gewölbten Magneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
9A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels einer Presse mit einem durch einen Stempel gebildeten Formhohlraum und einem Gesenk mit einem verformbaren Kernmaterial, das in einen Kern des ringförmigen Zylinders zum Warmverformen eines kreisförmigen Ringmagneten eingepresst wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
9B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht des Beispiels der in 9A dargestellten Presse nach dem Warmumformen des kreisförmigen Ringmagneten zu einem hohlen rohrförmigen Magnetkörper mit einer Wandfläche, die einen elliptischen Querschnitt bildet, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
10A und 10B sind halbschematische Querschnittansichten, die zusammen die in 9B dargestellten hohlen rohrförmigen Magnetkörper zeigen, aufgeteilt in eine Mehrzahl von gewölbten Magneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine halbschematische Querschnittansicht eines Beispiels eines Paars gewölbter Walzen mit einem gewölbten Magneten zwischen den Walzen, entgegen der vorliegenden Erfindung;
12A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels eines rückextrudierten Ringmagneten mit der Darstellung von magnetischen Momenten, die nach einer Oberflächennormalen ausgerichtet sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
12B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels eines hohlen rohrförmigen Magnetkörpers mit einer Wandfläche mit elliptischem Querschnitt aus dem Beispiel des in 12A dargestellten rückextrudierten Ringmagneten, durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei dem die magnetischen Momente im Wesentlichen nach einer Oberflächennormale ausgerichtet sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
13A ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels eines extrudierten Plattenmagneten, dessen magnetische Momente nach einer Oberflächennormale ausgerichtet sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
13B ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels eines gewölbten Magneten aus dem Beispiel des in 13A dargestellten, mittels eines Verfahrens der vorliegenden Offenbarung extrudierten Plattenmagneten, dessen magnetische Momente im Wesentlichen nach einer Oberflächennormale ausgerichtet sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
14A zeigt einen 7 mm x 7 mm x 4 mm-Probeschnitt aus einer 4 mm dicken extrudierten NdFeB-Platte;
14B zeigt die Probe von 14A nach dem Warmpressen der Probe bei 800 °C zu einem 1,6 mm dicken Magneten mit einem Durchmesser von 1,27 cm (½ Zoll), gemäß der vorliegenden Offenbarung;
15 ist ein Diagramm mit der Darstellung von Temperatur, Druck, und Stößelposition („Hub“) als Funktionen der Zeit während des Warmpressvorgangs zur Herstellung der in 14B dargestellten Probe;
16 ist ein Diagramm mit der Darstellung der Temperatur als Ableitung des Hubs des in 15 dargestellten Verfahrens;
17 ist ein Diagramm mit der Darstellung der Hysterese-Kurven eines extrudierten Magneten vor und nach dem in 14B dargestellten sekundären Umformen;
18 ist eine grafische Darstellung eines parabolischen Zylinders, wie hierin offenbart;
19 ist eine halbschematische Querschnittdarstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zur Herstellung gewölbter Dauermagnete, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
20A-20C zeigen zusammen ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
21 ist ein Flussdiagramm mit der Darstellung eines anderen Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten, gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Features of examples of the present disclosure will become apparent by reference to the following detailed description and drawings, in which like reference numerals correspond to similar, although perhaps not identical, components. For brevity, reference numerals or features having a previously described function may or may not be described in connection with other drawings in which they appear.

1 is a schematic representation of a vehicle with an internal permanent magnet machine;
2 is a frontal cross-sectional view of a schematic in 1 shown indoor permanent magnet machine;
3 is a semi-schematic cross-sectional view of an annular cylinder re-extrusion apparatus;
4A is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of a press for hot forming a plate magnet according to the present disclosure;
4B is a semi-schematic side cross-sectional view of the example in 4A shown press after hot forming the plate magnet into a domed magnet in accordance with the present disclosure;
5A is a semi-schematic side cross-sectional view of the press for hot forming a circular ring magnet in accordance with the present disclosure;
5B is a semi-schematic side cross-sectional view of the example in 5A 14 shows a press shown after hot forming the circular ring magnet into a hollow tubular magnet body having a wall surface forming an elliptical cross-section in accordance with the present disclosure;
6A and 6B show together the in 5B Illustrated hollow tubular magnet body divided into a plurality of domed magnets according to the present disclosure;
7A is a semi-schematic side cross-sectional view of the press having a die cavity formed by a punch and a die for hot forming a circular ring magnet in accordance with the present disclosure;
7B is a semi-schematic side cross-sectional view of the example in 7A 14 shows a press shown after hot forming the circular ring magnet into a hollow tubular magnet body having a wall surface forming an elliptical cross-section in accordance with the present disclosure;
8A , 8B are semi-schematic cross-sectional views that together form the in 7B 12 show hollow tubular magnet bodies divided into a plurality of domed magnets in accordance with the present disclosure;
9A is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of a press having a mold cavity formed by a punch and a die having a deformable core material pressed into a core of the annular cylinder for hot deforming a circular ring magnet, according to the present disclosure;
9B is a semi-schematic side cross-sectional view of the example in 9A 14 shows a press shown after hot forming the circular ring magnet into a hollow tubular magnet body having a wall surface forming an elliptical cross-section in accordance with the present disclosure;
10A and 10B are semi-schematic cross-sectional views that together form the in 9B 12 show hollow tubular magnet bodies divided into a plurality of domed magnets in accordance with the present disclosure;
11 is a semi-schematic cross-sectional view of an example of a pair of domed rollers with a domed magnet between the rollers, in accordance with the present invention;
12A is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of a back-extruded ring magnet illustrating magnetic moments aligned with a surface normal in accordance with the present disclosure;
12B is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of a hollow tubular magnet body with an elliptical cross-section wall surface from the example of FIG 12A illustrated re-extruded ring magnet, by a method according to the present disclosure, in which the magnetic moments are substantially aligned with a surface normal, according to the present disclosure;
13A is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of an extruded plate magnet having magnetic moments aligned with a surface normal, in accordance with the present disclosure;
13B is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of a domed magnet from the example of in 13A illustrated plate magnets extruded by a method of the present disclosure, the magnetic moments of which are substantially aligned with a surface normal, in accordance with the present disclosure;
14A shows a 7 mm x 7 mm x 4 mm test cut from a 4 mm thick extruded NdFeB plate;
14B shows the sample of 14A after hot pressing the sample at 800°C into a 1.6 mm thick, 1.27 cm (½ inch) diameter magnet in accordance with the present disclosure;
15 is a diagram showing temperature, pressure, and ram position (“stroke”) as functions of time during the hot pressing process to produce the in 14B sample shown;
16 is a diagram showing the temperature as a derivative of the stroke of the in 15 procedure presented;
17 is a diagram showing the hysteresis curves of an extruded magnet before and after the in 14B secondary forming shown;
18 is a graphical representation of a parabolic cylinder as disclosed herein;
19 is a semi-schematic cross-sectional illustration of an example of an apparatus for producing domed permanent magnets in accordance with the present disclosure;
20A - 20C collectively show an example of the method of manufacturing a non-planar magnet according to the present disclosure; and
21 is a flowchart depicting another example of a method for manufacturing a non-planar magnet in accordance with the present disclosure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1 zeigt ein Fahrzeug 10 einschließlich eines Motors oder einer Maschine mit Innenpermanentmagnet (IPM) 12 für den Antrieb des Fahrzeugs 10. Die IPM-Maschine 12 kann Drehmoment oder Kraft für eine andere Komponente des Fahrzeugs 10 erzeugen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Außer dem Antrieb 10 kann die IPM-Maschine 12 angewendet werden, um anderes geeignetes Gerät mit Energie zu versorgen. Die IPM-Maschine 12 kann ein bürstenloser Motor sein und sechs im Wesentlichen identische, miteinander verbundene Segmente 12A enthalten, die nebeneinander entlang einer als Drehachse X definierten Längsachse der IPM-Maschine 12 angeordnet sind. Es ist jedoch vorgesehen, dass die IPM-Maschine 12 mehr oder weniger Segmente 12A enthalten kann. Die Anzahl der miteinander verbundenen Segmente 12A steht in direktem Bezug mit dem zum Antrieb des Fahrzeugs 10 fähigen Drehmoment der IPM-Maschine 12. 1 shows a vehicle 10 including an internal permanent magnet (IPM) engine or machine 12 for propelling the vehicle 10. The IPM machine 12 may generate torque or force to another component of the vehicle 10 to propel the vehicle 10. In addition to the drive 10, the IPM machine 12 can be used to power other suitable equipment. The IPM machine 12 may be a brushless motor and include six substantially identical, interconnected segments 12A arranged side by side along a longitudinal axis of the IPM machine 12 defined as rotation axis X. However, it is contemplated that the IPM machine 12 may include more or fewer segments 12A. The number of interconnected segments 12A is directly related to the torque of the IPM machine 12 capable of driving the vehicle 10.

Das Fahrzeug 10 kann einen Antriebsstrang 14 mit einem Getriebe und eine Antriebswelle (nicht dargestellt) beinhalten. Die Antriebswelle 14 kann zwischen der IPM-Maschine 12 und den angetriebenen Rädern 16 über einen oder mehrere geeignete Koppler, wie Gleichlaufgelenke und Kreuzgelenke (nicht dargestellt), wirkverbunden sein. Die Wirkverbindung zwischen IPM-Maschine 12 und Antriebsstrang 14 kann die IPM-Maschine 12 befähigen, Drehmoment an die angetriebenen Räder 16 zum Antreiben des Fahrzeugs 10 zu übertragen.The vehicle 10 may include a powertrain 14 with a transmission and a driveshaft (not shown). The drive shaft 14 may be operatively connected between the IPM machine 12 and the driven wheels 16 via one or more suitable couplers such as constant velocity joints and universal joints (not shown). The operative connection between the IPM engine 12 and the powertrain 14 may enable the IPM engine 12 to transmit torque to the driven wheels 16 for propelling the vehicle 10.

Zusätzlich zum Antriebsstrang 14 kann das Fahrzeug 10 ein Energiespeicheraggregat 18 beinhalten, konfiguriert zur Versorgung der IPM-Maschine 12 und anderer Fahrzeugsysteme (nicht dargestellt) mit elektrischer Energie. Demzufolge ist das Energiespeicheraggregat 18 mit der IPM-Maschine 12 elektrisch verbunden. Die IPM-Maschine 12 kann konfiguriert sein, um über die elektrische Verbindung elektrische Energie von dem Energiespeicheraggregat 18 zu empfangen, und kann als Generator arbeiten, wenn sie von einer Triebkraft Energiequelle des Fahrzeugs 10 außerhalb der IPM-Maschine 12 angetrieben wird. Eine derartige externe kinetische Energie kann beispielsweise von einem internen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) oder von den angetriebenen Rädern 16 über die Fahrzeugträgheit oder die auf das Fahrzeug 10 bei einer Bergabfahrt des Fahrzeugs 10 einwirkenden Gravitationskräfte erzeugt werden.In addition to the powertrain 14, the vehicle 10 may include an energy storage unit 18 configured to supply electrical energy to the IPM engine 12 and other vehicle systems (not shown). Accordingly, the energy storage unit 18 is electrically connected to the IPM machine 12. The IPM machine 12 may be configured to receive electrical energy from the energy storage unit 18 via the electrical connection and may operate as a generator when powered by a motive power source of the vehicle 10 external to the IPM machine 12. Such external kinetic energy can be generated, for example, by an internal combustion engine (not shown) or by the driven wheels 16 via the vehicle inertia or the gravitational forces acting on the vehicle 10 when the vehicle 10 is traveling downhill.

2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils der schematisch in 1 dargestellten IPM-Maschine 12. Die IPM-Maschine 12 kann einen Stator 20 mit Durchlässen 22 und in den Durchlässen 22 geführte elektrische Leiter 24 beinhalten. Die elektrischen Leiter 24 können elektrisch mit dem Energiespeicheraggregat 18 (1) verbunden sein. Diese elektrische Verbindung kann das Energiespeicheraggregat 18 (1) zur Leitung von elektrischer Energie zu den elektrischen Leitern 24 befähigen. Der Stator 20 kann eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweisen und rund um die Drehachse X angeordnet sein. Weiterhin kann der Stator 20 eine Statoraußenfläche 23 und eine der Statoraußenfläche 23 gegenüberliegende Statorinnenfläche 25 bilden. Sowohl die Statoraußenfläche 23 als auch die Statorinnenfläche 25 können einen Umfang um die Drehachse X festlegen. Die Durchlässe 22 können näher an der Statorinnenfläche 25 als an der Statoraußenfläche 23 angeordnet sein, und die einzelnen Durchlässe können so geformt und bemessen sein, dass sie einen oder mehrere elektrische Leiter 24 aufnehmen. Wie hier verwendet, beinhaltet der Begriff „Durchlässe“ ohne Einschränkung Schlitze, Spalten, Öffnungen oder alle Hohlräume im Stator 20, die zur Aufnahme mindestens eines elektrischen Leiters 24 ausgebildet und geformt sind. Die elektrischen Leiter 24 können aus einem geeigneten, elektrisch leitenden Material bzw. metallischen Werkstoffen, wie Kupfer und Aluminium, gebildet sein. Die elektrischen Leiter 24 können als Stangen oder Wicklungen ausgebildet sein und jede geeignete Form aufweisen, wie im Wesentlichen rechteckige, quadratische und zylindrische Formen. Ungeachtet ihrer Form sind die einzelnen elektrischen Leitungen 24 so geformt und bemessen, dass sie in einem Durchlass 22 aufgenommen werden können. Obwohl die Zeichnungen darstellen, dass die Durchlässe 22 jeweils zwei elektrische Leiter 24 enthalten, kann jeder Durchlass 22 mehr oder weniger elektrische Leiter 24 enthalten. 2 shows a cross-sectional view of a part of the schematic in 1 IPM machine 12 shown. The IPM machine 12 can contain a stator 20 with passages 22 and electrical conductors 24 guided in the passages 22. The electrical conductors 24 can be electrically connected to the energy storage unit 18 ( 1 ) be connected. This electrical connection can be used by the energy storage unit 18 ( 1 ) enable the conduction of electrical energy to the electrical conductors 24. The stator 20 may have a substantially annular shape and may be arranged around the rotation axis X. Furthermore, the stator 20 can form a stator outer surface 23 and a stator inner surface 25 opposite the stator outer surface 23. Both the stator outer surface 23 and the stator inner surface 25 can define a circumference around the rotation axis X. The passages 22 may be arranged closer to the stator inner surface 25 than to the stator outer surface 23, and the individual passages may be shaped and sized to receive one or more electrical conductors 24. As used herein, the term “ports” includes, without limitation, slots, gaps, openings, or any cavities in the stator 20 that are designed and shaped to receive at least one electrical conductor 24. The electrical conductors 24 can be formed from a suitable, electrically conductive material or metallic materials, such as copper and aluminum. The electrical conductors 24 may be formed as bars or coils and may have any suitable shape, such as substantially rectangular, square, and cylindrical shapes. Regardless of their shape, the individual electrical lines 24 are shaped and sized so that they can be accommodated in a passage 22. Although the drawings show that the passages 22 each contain two electrical conductors 24, each passage 22 may contain more or fewer electrical conductors 24.

Wie in 2 dargestellt, kann die IPM-Maschine 12 weiterhin einen Rotor 26 beinhalten, der im Stator 20 um die Drehachse X angeordnet ist. Der Stator 20 kann konzentrisch um den Rotor 26 angeordnet sein. Der Rotor 26 kann ganz oder teilweise aus einem metallischen Material, wie rostfreiem Stahl gebildet sein, eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweisen, eine Vielzahl von Rotorhohlräumen 30 bilden und eine Vielzahl von gewölbten Dauermagneten 32 innerhalb der Rotorhohlräume 30 enthalten. Die gewölbten Dauermagnete 32 können fest in den Rotorhohlräumen 30 eingefügt sein und eine Legierung eines Seltenerdelements, wie Neodym, Samarium oder jedes andere geeignete ferromagnetische Material, beinhalten. Geeignete ferromagnetischen Materialien beinhalten eine Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB)-Legierung und eine Samarium-Kobalt-(SmCo)-Legierung. Die gewölbten Dauermagnete 32 können ringförmig um die Drehachse X angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie mit den elektrischen Leitern 24 in magnetische Wechselwirkung treten. Im Betrieb der IPM-Maschine 12 rotiert der Rotor 26 im Verhältnis zum Stator 20 um die Drehachse X in Reaktion auf den zwischen den elektrischen Leitern 24 und den gewölbten Dauermagneten 32 entwickelten magnetischen Fluss, wodurch Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs 10 erzeugt wird.As in 2 shown, the IPM machine 12 may further include a rotor 26, which is arranged in the stator 20 about the axis of rotation X. The stator 20 can be arranged concentrically around the rotor 26. The rotor 26 may be formed in whole or in part from a metallic material such as stainless steel, have a substantially annular shape, form a plurality of rotor cavities 30, and contain a plurality of domed permanent magnets 32 within the rotor cavities 30. The domed permanent magnets 32 may be rigidly inserted into the rotor cavities 30 and may include an alloy of a rare earth element such as neodymium, samarium, or any other suitable ferromagnetic material. Suitable ferromagnetic materials include a neodymium iron boron (NdFeB) alloy and a samarium cobalt (SmCo) alloy. The curved permanent magnets 32 can be arranged in a ring around the rotation axis X and configured so that they come into magnetic interaction with the electrical conductors 24. During operation of the IPM machine 12, the rotor 26 rotates relative to the stator 20 about the axis of rotation

Wie in 2 dargestellt, kann der Rotor 26 ein äußeres Rotorende 27 und ein inneres, dem 29 äußere Rotorende 27 gegenüberliegendes Rotorende bilden. Sowohl das äußere Rotorende 27 als auch das innere Rotorende 29 können einen Umfang um die Drehachse X bilden. Die IPM-Maschine 12 kann einen Luftspalt 31 zwischen der Statorinnenfläche 25 und dem äußere Rotorende 27 bilden. Der Luftspalt 31 kann eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweisen und den Rotor 26 umspannen. Der Rotor 26 kann eine Vielzahl von Polteilen 42 beinhalten, die ringförmig um eine mit der Drehachse X zusammenfallende Rotormitte C angeordnet sind. Obwohl 2 acht Polteile 42 zeigt, kann der Rotor 26 mehr oder weniger Polteile 42 beinhalten. Interpolare Brücken 44 können aufeinanderfolgende Polteile 42 trennen und entlang jeweiliger interpolarer Achsen 46 verlängert werden. Die einzelnen interpolaren Achsen 46 erstrecken sich durch die Rotormitte C und im Wesentlichen durch die Mitte der jeweiligen interpolaren Brücken 44 und legen die Begrenzung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polteilen 42 fest. Aufeinanderfolgende Polteile 42 haben entgegengesetzte Polaritäten. Jedes Polteil 42 kann ferner eine Mittelpolachse 49 festlegen, die sich durch die Rotormitte C und im Wesentlichen durch die Mitte des Polteils 42 erstreckt. Die Mittelpolachse 49 jedes Polteils 42 kann auch die Drehachse X schneiden.As in 2 shown, the rotor 26 can form an outer rotor end 27 and an inner rotor end opposite the 29 outer rotor end 27. Both the outer rotor end 27 and the inner rotor end 29 can form a circumference around the rotation axis X. The IPM machine 12 can form an air gap 31 between the stator inner surface 25 and the outer rotor end 27. The air gap 31 can have a substantially annular shape and span the rotor 26. The rotor 26 can contain a plurality of pole parts 42 which are arranged in a ring shape around a rotor center C which coincides with the axis of rotation X. Although 2 shows eight pole parts 42, the rotor 26 can contain more or fewer pole parts 42. Interpolar bridges 44 can separate successive pole parts 42 and be extended along respective interpolar axes 46. The individual interpolar axes 46 extend through the rotor center C and essentially through the center of the respective interpolar bridges 44 and define the boundary between two successive pole parts 42. Successive pole pieces 42 have opposite polarities. Each pole piece 42 may further define a center pole axis 49 that extends through the rotor center C and substantially through the center of the pole piece 42. The central pole axis 49 of each pole part 42 can also intersect the axis of rotation X.

Die vorliegende Offenbarung betrifft NdFeB-Magnete. Es versteht sich, dass Neodym-Eisen-Bormagneten nicht nur Neodym, Eisen und Bor enthalten, sondern auch eine Vielzahl von chemischen Zusammensetzungen, zugesetzte und/oder substituierte Elemente oder andere Änderungen der chemischen oder strukturellen Zusammensetzung.The present disclosure relates to NdFeB magnets. It is understood that neodymium-iron-boron magnets contain not only neodymium, iron and boron, but also a variety of chemical compositions, added and/or substituted elements, or other changes in chemical or structural composition.

Bestehende Magneten wurden durch Spritzgießen von pulverförmigen Schmelzspinn-NdFeB-Bandflocken hergestellt; um das Material jedoch kompatibel mit dem Spritzgießverfahren zu gestalten, wurden die NdFeB-Bandflocken zu etwa 30 Prozent bis ungefähr 50 Prozent (Vol.-%) mit Kunststoff-Füllmaterial/Bindematerial gemischt. Die magnetische Flussdichte der bestehenden spritzgeformten NdFeB-Magneten ist daher niedrig. Außer wenn sie in einem starken Magnetfeld geformt werden, sind diese spritzgegossenen NdFeB-Magneten isotrop, wodurch die Magnetstärke der spritzgegossenen Produkte gegenüber mit dem offenbarungsgemäßen Verfahren hergestellten Magneten weiter verringert wird. Um spritzgegossene anisotrope Magneten zu erhalten, wurde ein Magnetfeld als Teil des Spritzgießprozesses angesetzt, um die magnetischen Teilchen in eine bevorzugte Ausrichtung zu bringen. Bestehende Spritzgießverfahren führen oftmals zu mangelhafter Teilchenausrichtung, mit einzelnen um bis zu 70° von der normalen Oberfläche falsch ausgerichteten Partikeln. Die Magnetisierung entlang der Flächennormale des fertiggestellten Magneten kann 30-40 % der Sättigungsmagnetisierung des Neodym-Eisen-Bor Magnetwerkstoffs betragen.Existing magnets were manufactured by injection molding powdered melt-spinned NdFeB tape flakes; However, to make the material compatible with the injection molding process, the NdFeB tape flakes were mixed with plastic filler/binding material at about 30 percent to about 50 percent (vol.%). The magnetic flux density of the existing injection molded NdFeB magnets is therefore low. Except when formed in a strong magnetic field, these injection molded NdFeB magnets are isotropic, further reducing the magnetic strength of the injection molded products compared to magnets manufactured using the disclosed method. To obtain injection molded anisotropic magnets, a magnetic field was applied as part of the injection molding process to bring the magnetic particles into a preferred orientation. Existing injection molding processes often result in poor particle alignment, with individual particles misaligned by up to 70° from the normal surface. The magnetization along the surface normal of the finished magnet can be 30-40% of the saturation magnetization of the neodymium-iron-boron magnet material.

Ein weiteres bestehendes Verfahren zur Herstellung geformter NdFeB-Magneten besteht darin, pulverförmiges NdFeB unter Einwirkung eines Magnetfelds in einen Block zu pressen und den Block zu sintern, damit er seine Form behält. Andere Formen als rechteckige Blöcke können durch Abschleifen aus dem gesinterten Block geformt werden. Die gesinterten NdFeB-Magneten können vollständig dicht sein, das Abschleifen von Material aus den großen Blöcken zum Herstellen anderer Formen als rechteckiger Blöcke ist jedoch aufwendig und verschwendet einen hohen Anteil des gesinterten Blocks. Zudem kann gesintertes NdFeB nur in eine einzige Richtung magnetisiert werden; wenn ein gesinterter NdFeB-Magnet bogenförmige geschnitten wird, liegt die Ausrichtung an den Enden der Kurve nicht normal zu der Kurve. Des Weiteren können derart vollständig dichte, gesinterte NdFeB-Magneten äußerst spröde sein, wodurch eine Tendenz zum Bruch verursacht wird, wenn die gesinterten NdFeB-Magneten behandelt werden.Another existing method for producing shaped NdFeB magnets is to press powdered NdFeB into a block under the influence of a magnetic field and sinter the block to keep its shape. Shapes other than rectangular blocks can be formed from the sintered block by grinding. The sintered NdFeB magnets can be completely dense, grinding material from the large blocks to make shapes other than rectangular blocks However, it is complex and wastes a large proportion of the sintered block. In addition, sintered NdFeB can only be magnetized in a single direction; When a sintered NdFeB magnet is arcuately cut, the orientation at the ends of the curve is not normal to the curve. Furthermore, such fully dense sintered NdFeB magnets can be extremely brittle, causing a tendency to fracture when the sintered NdFeB magnets are handled.

Heißextrudierte NdFeB Magneten bieten eine Alternative zu gesinterten Magneten. Wie gesinterte Magneten beruhen vorhandene heißextrudierte NdFeB-Magneten auf dem außergewöhnlich hohen magnetischen Moment und der einachsigen Anisotropie der Nd₂Fe₁₄B-Phase in einer Mikrostruktur, die magnetischen Übergängen standhält. Bei bestehenden extrudierten Magneten kommt jedoch ein anderes Verfahren zum magnetischen Härten als bei gesinterten Magneten zur Anwendung. Bestehende extrudierte Magneten basieren auf magnetisch isotropen Schmelzspinn-NdFeB-Bändern, bei denen die extrem hohen Abkühlraten (> 100000 °C/s) ungeordnet ausgerichtetes, gleichachsiges Korn aus Nd₂Fe₁₄B mit Korngrößen im Bereich 30-100 nm (Nanometer) bilden - zwei Größenordnungen kleiner als die 3-10 µm (Mikrometer) Korndurchmesser bei gesinterten Magneten. Die Bänder werden mittels Warmpressen bei Temperaturen zwischen 500 und 800 °C auf volle Dichte konsolidiert, gefolgt von Warmextrudieren bei etwa 800 °C. Während der Extrusion erzeugt eine bemerkenswerte Kombination von bevorzugtem Kornwachstum und Korndrehung im Fluss eine zur Extrusionsrichtung rechtwinklige magnetische Orientierung. Rückextrudierte, radial ausgerichtete Ringmagnete sind im Handel verfügbar, und vorwärts extrudierte rechteckige Platten mit rechtwinklig zur Platte gerichteter magnetischer Orientierung wurden offenbart. Die magnetischen Eigenschaften des extrudierten NdFeB machen denen gesinterter Magneten Konkurrenz und zeigen gutes Temperaturverhalten, auch in Zusammensetzungen ohne schwere seltene Erden. Jedoch sind die vorhandenen extrudierten NdFeB-Magneten nur als Ringmagnete und flache Platten verfügbar. Selbst wenn die vorhandenen extrudierten NdFeB-Ringmagnete in Segmente unterteilt werden, sind die daraus resultierenden Magnete auf Kreisbogenabschnitte beschränkt. In scharfem Gegensatz dazu können die Magnete der vorliegenden Offenbarung jede beliebige Form annehmen, wie parabolische Segmente, elliptische Segmente, oder jede andere allgemeinen Form oder Größe.Hot-extruded NdFeB magnets offer an alternative to sintered magnets. Like sintered magnets, existing hot-extruded NdFeB magnets rely on the exceptionally high magnetic moment and uniaxial anisotropy of the Nd ₂ Fe ₁₄ B phase in a microstructure that resists magnetic transitions. However, existing extruded magnets use a different magnetic hardening process than sintered magnets. Existing extruded magnets are based on magnetically isotropic melt-spun NdFeB tapes, in which the extremely high cooling rates (> 100,000 °C/s) form disorderly aligned, equiaxed grains of Nd ₂ Fe ₁₄ B with grain sizes in the range 30-100 nm (nanometers). - Two orders of magnitude smaller than the 3-10 µm (micrometer) grain diameter of sintered magnets. The strips are consolidated to full density using hot pressing at temperatures between 500 and 800 °C, followed by hot extrusion at around 800 °C. During extrusion, a remarkable combination of preferential grain growth and grain rotation in flow creates a magnetic orientation perpendicular to the extrusion direction. Back-extruded, radially oriented ring magnets are commercially available, and forward-extruded rectangular plates with magnetic orientation perpendicular to the plate have been disclosed. The magnetic properties of extruded NdFeB rival those of sintered magnets and show good temperature behavior, even in compositions without heavy rare earths. However, the existing extruded NdFeB magnets are only available as ring magnets and flat plates. Even if the existing extruded NdFeB ring magnets are divided into segments, the resulting magnets are limited to circular arc sections. In sharp contrast, the magnets of the present disclosure may take any shape, such as parabolic segments, elliptical segments, or any other general shape or size.

3 ist eine halbschematische Querschnittansicht einer Vorrichtung 33 zur Rückextrusion eines Ringzylinders 36. Ein zu bearbeitender Knüppel 35 wird in einem Behälter 34 erwärmt. Ein Stempel 37 drückt ein Gesenk 38 in den Knüppel 35, wodurch der Ringzylinder 36 in einer zur Bewegungsrichtung 39 des Gesenks 38 entgegengesetzten Richtung 40 zwischen Gesenk 38 und Behälter 34 extrudiert wird. 3 is a semi-schematic cross-sectional view of a device 33 for the re-extrusion of an annular cylinder 36. A billet 35 to be processed is heated in a container 34. A stamp 37 presses a die 38 into the billet 35, whereby the ring cylinder 36 is extruded between the die 38 and the container 34 in a direction 40 opposite to the direction of movement 39 of the die 38.

Diese vorliegende Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Formen eines gewölbten Dauermagneten 32 aus einem Magneten, der ursprünglich als warmumgeformte Platte oder Ring ausgebildet war. Bestehende Herstellungsverfahren können verwendet werden, um Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB)-Platten- und Ringmagnete durch Extrusion von pulverisierten Schmelzspinn-NdFeB-Bandflocken herzustellen. Ein Beispiel eines bestehenden Herstellungsverfahrens ist Rückextrusion (siehe 3) von Schmelzspinn-Vorläuferpulvern zu Ringmagneten. In Beispielen der vorliegenden Offenbarung enthält das Vorläuferpulver mindestens 90 Prozent NdFeB-Magnetmaterial per Vol. Das Extrusionsverfahren bewirkt, dass die magnetischen Momente durch den Extrusionsfluss mechanisch ausgerichtet werden. Dadurch sind warmextrudierte NdFeB-Platten- und Ringmagnete anisotrop.This present disclosure includes a method for forming a domed permanent magnet 32 from a magnet originally formed as a hot-formed plate or ring. Existing manufacturing processes can be used to produce neodymium iron boron (NdFeB) plate and ring magnets by extrusion of powdered melt-spun NdFeB tape flakes. An example of an existing manufacturing process is back extrusion (see 3 ) from melt-spinning precursor powders to ring magnets. In examples of the present disclosure, the precursor powder contains at least 90 percent NdFeB magnetic material by volume. The extrusion process causes the magnetic moments to be mechanically aligned by the extrusion flow. This makes hot-extruded NdFeB plate and ring magnets anisotropic.

Die Extrusionstemperaturen können in einem Bereich von 600 °C bis 900 °C liegen. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet aufeinanderfolgende sekundäre Warmumformvorgänge, die Plattenmagnete in eine gekrümmte Form bringen, oder die nicht-kreisförmige Magnetsegmente durch Warmumformen eines kreisförmigen Ringmagneten bilden. Ohne Bindung an eine Theorie wird angenommen, dass nichtplanare, anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnete der vorliegenden Offenbarung vorteilhaft verwendet werden können, um energieeffizientere IPM-Maschinen zu bauen, im Vergleich zu IPM-Maschinen mit Magneten in Form von flachen Platten oder Kreisabschnitten. Letztendlich erzeugt das verbesserte Verfahren der vorliegenden Offenbarung energieeffizientere IPM-Maschinen mit geringeren Herstellungskosten. Somit kann das verbesserte Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um energieeffizientere Fahrzeuge bei geringeren Kosten herzustellen.The extrusion temperatures can range from 600 °C to 900 °C. The present disclosure includes sequential secondary hot-forming operations that form plate magnets into a curved shape or that form non-circular magnet segments by hot-forming a circular ring magnet. Without being bound by theory, it is believed that non-planar anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets of the present disclosure can be advantageously used to build more energy efficient IPM machines as compared to IPM machines with magnets in the form of flat plates or circular sections . Ultimately, the improved process of the present disclosure produces more energy efficient IPM machines with lower manufacturing costs. Thus, the improved method of the present disclosure can be used to produce more energy efficient vehicles at lower costs.

Die vorliegende Offenbarung beinhaltet ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten, folgende Schritte beinhaltend: 1. Extrusion eines Vorläuferwerkstoffs 43 (siehe z. B. 3) einschließlich kristalliner Neodym-Eisen-Bor-Körner zu einem ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 mit einer ursprünglichen Form 47 (siehe z. B. 7A). Der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 45 weist mindestens 90 Prozent Neodym-Eisen-Bor-Magnetmaterial per Vol. auf. 2. Erwärmen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 auf eine Umformtemperatur. 3. Umformen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 zu einem neu geformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit einer zweiten Form 51, die sich im Wesentlichen von der ursprünglichen Form 47 unterscheidet, unter Einsatz von beheizten Werkzeugen, die eine Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 ausüben. Es versteht sich, dass der Umformschritt der vorliegenden Offenbarung keinen signifikanten Materialabtrag beinhaltet. Mit anderen Worten wird im Wesentlichen das gesamte Material im ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 zu dem neu geformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 umgeformt. In einem Beispiel kann eine zu vernachlässigenden Materialmenge von dem ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 durch Verschleiß an dem Gesenk abgetragen werden. Wie hierin verwendet, bedeutet „im Wesentlichen unterschiedlich von der ursprünglichen Form“, dass der Unterschied in der Form durch bleibende Verformung mehr als nur eine Fertigungsvariante ist.The present disclosure includes an example of a method for producing a non-planar magnet, including the following steps: 1. Extrusion of a precursor material 43 (see e.g. 3 ) including crystalline neodymium-iron-boron grains to an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 with an original shape 47 (see e.g. 7A) . The original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 45 has at least 90 percent neodymium iron boron magnetic material by volume. 2. Heating the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 45 to a forming temperature. 3. reshaping the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 45 into a newly formed anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 50 having a second shape 51 substantially different from the original shape 47 using heated tools, which exert a forming force on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45. It is understood that the forming step of the present disclosure does not involve significant material removal. In other words, substantially all of the material in the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 45 is reshaped into the newly formed anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 50. In one example, a negligible amount of material may be removed from the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 through wear on the die. As used herein, “substantially different from the original shape” means that the difference in shape due to permanent deformation is more than just a manufacturing variation.

In einem anderen Beispiel kann das Verfahren die folgenden Schritte beinhalten: A) Erwärmen eines Vorläuferwerkstoffs aus kristallinen Neodym-Eisen-Bor-Körnern auf Extrusionstemperatur; B) Extrudieren des Vorläufermaterials zu einem ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer ursprünglichen Form, in der der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet mindestens 90 Prozent Neodym-Eisen-Bor-Magnetmaterial per Vol. enthält; und C) Umformen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten zu einem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer zweiten Form, die sich im Wesentlichen von der ursprünglichen Form unterscheidet, mit dem Einsatz von Werkzeugen zum Einwirken einer Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten, bevor der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet unter eine minimale Umformtemperatur abkühlt. In dem in diesem Absatz beschriebenen Beispiel kann die Extrusionstemperatur von 450 °C bis 900 °C reichen; die minimale Umformtemperatur kann von 450 °C bis 900 °C reichen.In another example, the method may include the following steps: A) heating a precursor material of crystalline neodymium-iron-boron grains to extrusion temperature; B) extruding the precursor material into an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet having an original shape in which the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet contains at least 90 percent neodymium-iron-boron magnetic material by volume; and C) reshaping the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet into a reshaped anisotropic neodymium iron boron permanent magnet having a second shape substantially different from the original shape using tools to apply a forming force the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet before the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet cools below a minimum forming temperature. In the example described in this paragraph, the extrusion temperature can range from 450°C to 900°C; the minimum forming temperature can range from 450 °C to 900 °C.

Der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet kann in den neugeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer zweiten, im Wesentlichen zu der ursprünglichen Form unterschiedlichen Form unter Verwendung jedes zum Ausüben einer Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten geeigneten Werkzeugs umgeformt werden. Nicht einschränkende Beispiele von geeigneten Werkzeugen beinhalten Schmiedegesenke, Umformgesenke und Walzen. Das Werkzeug kann sich im Verhältnis zu dem ursprünglichen und umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten bewegen. Alternativ können sich der ursprüngliche und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet im Verhältnis zu dem Werkzeug bewegen. So kann beispielsweise ein ursprünglich mit einer rechteckigen Prismenform geformter Magnet durch Aufschlagen des ursprünglichen geformten Magneten auf eine feste gekrümmte Oberfläche zur Umformung des Magneten in eine gewölbte Form umgeformt werden. Ein Umformgesenk kann zum Umformen der Querschnittsfläche eines ursprünglichen extrudierten Magneten verwendet werden, ohne die Größe der Querschnittsfläche wesentlich zu ändern, wodurch der Magnet die Extrusionsdüse mit geänderter Form und Krümmung verlässt. Wie hierin verwendet, bedeutet „im Wesentlichen unterschiedlich von der ursprünglichen Form“, dass der Unterschied in der Form durch bleibende Verformung mehr als nur eine Fertigungsvariante ist. Wenn zum Beispiel die Querschnittsfläche 100 Quadratmillimeter beträgt, liegt die Größe der Querschnittsfläche nach dem Durchlauf des Magneten durch das Umformgesenk zwischen 95 Quadratmillimetern und 102 Quadratmillimetern. Die Größe der Querschnittsfläche kann während des Extrusionsschritts des Vorlaufwerkstoffs als normal zu einer Vorschubrichtung des extrudierten Vorläufermaterials bestimmt werden. Wie hierin verwendet, ist ein Prisma eine feste Form mit zwei gegenüberliegenden Flächen von gleicher Größe und Form (kongruent). Alle anderen Flächen, die diese beiden gegenüberliegenden Flächen verbinden, sind Rechtecke. In rechteckigen Prismen sind die zwei gegenüberliegenden Flächen Rechtecke, daher sind alle sechs Flächen Rechtecke. Die meisten Kastenformen sind rechteckige Prismen. Rechteckförmige Prismen können auch als rechteckige Festkörper bezeichnet werden.The original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet can be formed into the newly formed anisotropic neodymium iron boron permanent magnet having a second shape substantially different from the original shape using each to exert a forming force on the original anisotropic neodymium iron boron -Permanent magnets can be formed using a suitable tool. Non-limiting examples of suitable tools include forging dies, forming dies and rolls. The tool can move relative to the original and transformed anisotropic neodymium iron boron permanent magnet. Alternatively, the original and reshaped anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets may move relative to the tool. For example, a magnet originally formed with a rectangular prism shape can be formed into a curved shape by striking the originally formed magnet on a solid curved surface to reshape the magnet. A forming die can be used to reshape the cross-sectional area of an original extruded magnet without significantly changing the size of the cross-sectional area, causing the magnet to exit the extrusion die with a changed shape and curvature. As used herein, “substantially different from the original shape” means that the difference in shape due to permanent deformation is more than just a manufacturing variation. For example, if the cross-sectional area is 100 square millimeters, the size of the cross-sectional area after the magnet passes through the forming die is between 95 square millimeters and 102 square millimeters. The size of the cross-sectional area may be determined to be normal to a feed direction of the extruded precursor material during the extrusion step of the precursor material. As used herein, a prism is a solid shape with two opposing faces of equal size and shape (congruent). All other faces connecting these two opposing faces are rectangles. In rectangular prisms, the two opposing faces are rectangles, therefore all six faces are rectangles. Most box shapes are rectangular prisms. Rectangular prisms can also be called rectangular solids.

4A und 4B veranschaulichen ein Beispiel des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung. Im dargestellten Beispiel in 4A und 4B ist der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet ein warmextrudierter flacher Plattenmagnet 48. Die primäre Umformung des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten erfolgt im Extrusionsverfahren, das den flachen Plattenmagneten 48 formt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wandelt eine sekundäre Warmumformung einen flachen Plattenmagneten 48 in einen gewölbten Dauermagneten 32 um. Die flache Plattenmagnet 48 wird in einem Formhohlraum 53 mit einer konkav gebogenen unteren Formoberfläche 54 so eingelegt, dass der flache Plattenmagnet 48 entlang seiner Ränder über der konkav gebogenen unteren Formoberfläche 54 eingehängt ist. Der beheizte Stempel 55 und das erhitzte Gesenk 38' definieren zusammen den Formhohlraum 53. Der Formhohlraum 53 bildet mindestens eine Außenfläche 84 der zweiten Form, in die der flache Plattenmagnet 48 umgeformt wird. In dem in 4B dargestellten Beispiel definiert der Formhohlraum 53 auch eine Innenfläche 85 der zweiten Form 51. In einem Beispiel kann eine Außenkontur 86 der zweiten Form ein Segment eines parabelförmigen Zylinders definieren. In einem anderen Beispiel kann eine Außenkontur 86 der zweiten Form mindesten einen Teil eines elliptischen Zylinders definieren. Es versteht sich, dass die Positionen der erhitzten Pressform 38' und des beheizten Stempels 55 vertauscht werden können. 4A and 4B illustrate an example of the method of the present disclosure. In the example shown in 4A and 4B The original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet is a hot-extruded flat plate magnet 48. The primary forming of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet occurs in the extrusion process, which forms the flat plate magnet 48. According to the present disclosure, secondary hot working converts a flat plate magnet 48 into a domed permanent magnet 32. The flat plate magnet 48 is placed in a mold cavity 53 with a concavely curved lower mold surface 54 such that the flat plate magnet 48 is suspended along its edges over the concavely curved lower mold surface 54. The heated punch 55 and the heated die 38' together define the mold cavity 53. The Mold cavity 53 forms at least one outer surface 84 of the second mold into which the flat plate magnet 48 is formed. In the in 4B In the example shown, the mold cavity 53 also defines an inner surface 85 of the second mold 51. In one example, an outer contour 86 of the second mold may define a segment of a parabolic cylinder. In another example, an outer contour 86 of the second shape may define at least a portion of an elliptical cylinder. It is understood that the positions of the heated die 38' and the heated die 55 may be interchanged.

Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „Zylinder“ eine dreidimensionale (3D) geometrische 2 mit kongruenten und parallelen Basen. Die Basen der Zylinder sind nicht notwendigerweise geschlossene Kurven. Ein Beispiel für einen parabolischen Zylinder 57 ist in 18 dargestellt. Es versteht sich, dass hierin Formen betrachtet werden, die anderweitig zylindrisch wären, mit Variationen einschließlich nicht paralleler Basen. Weiterhin sind geringfügige Variationen der beschriebenen Beispiele wie abgeschrägte Enden eines ringförmigen Zylinders ebenfalls in der vorliegenden Offenbarung enthalten.As used herein, the term “cylinder” means a three-dimensional (3D) geometric 2 with congruent and parallel bases. The bases of the cylinders are not necessarily closed curves. An example of a parabolic cylinder 57 is shown in 18 shown. It is understood that shapes that would otherwise be cylindrical are contemplated herein, with variations including non-parallel bases. Furthermore, slight variations of the described examples, such as beveled ends of an annular cylinder, are also included in the present disclosure.

Der flache Plattenmagnet 48, das Gesenk 38' und der Stempel 55 werden anschließend auf die Warmumformtemperatur (600 °C bis 900 °C) erwärmt und zwischen Gesenk 38' und Stempel 55 mit Druck beaufschlagt, mit einer komplementären konvexen Kurve 56 zum Umformen des flachen Plattenmagnets 48 in den gewölbten Dauermagneten 32 mit der zweiten Form. Am Ende des sekundären Warmumformschritts bügelt der Kontakt mit der konkav gebogenen unteren Formfläche 54 und der konvexen Kurve 56 des Stempels 55 Risse oder Unebenheiten aus, die sich während der Phasen des der sekundären Umformvorgang bilden können, in denen Abschnitte des flachen Plattenmagneten 48 nicht aufliegen. Mit anderen Worten können sich während der sekundären Umformung in dem flachen Plattenmagneten 48 Risse bilden; Wärme und Druck veranlassen den Materialfluss jedoch zum Schließen der Risse.The flat plate magnet 48, the die 38' and the punch 55 are then heated to the hot forming temperature (600 ° C to 900 ° C) and pressurized between the die 38' and the punch 55, with a complementary convex curve 56 for forming the flat Plate magnet 48 in the curved permanent magnet 32 with the second shape. At the end of the secondary hot forming step, contact with the concave curved lower mold surface 54 and the convex curve 56 of the punch 55 irons out cracks or imperfections that may form during phases of the secondary forming process in which portions of the flat plate magnet 48 are not resting. In other words, cracks may form in the flat plate magnet 48 during secondary forming; However, heat and pressure cause the material flow to close the cracks.

5A und 5B zeigen ein weiteres Beispiel für das Verfahren der vorliegenden Offenbarung. Im dargestellten Beispiel in den 5A und 5B ist die ursprüngliche Form 47' des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 ein Ringzylinder 36. Der Stempel 55' und das Gesenk 38, dargestellt in 5A und 5B, sind flach, und bilden keinen Hohlraum. Der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 45 kann ein Ringmagnet 59 mit kreisförmigem Querschnitt sein. Wie hierin beschrieben wird der Ringmagnet 59 zwischen den Stempel 55' und ein Gesenk 38 eingelegt und auf Umformtemperatur erwärmt. Nach Erreichen der Umformtemperatur übt eine Presse 60 eine Kraft auf eine Stempelkontaktstelle 61 und eine Gesenkkontaktstelle 62 aus, um den Ringmagneten 59 aus der ursprünglichen (ringförmigen) Form 47' in die zweite (nicht-ringförmige) Form 51 umzuformen. Im dargestellten Beispiel in den 5A und 5B bildet die Außenkontur 86 der zweiten Form 51 einen elliptischen Zylinder 58. Es versteht sich, dass die Außenkontur 86 der zweiten Form 51 von der perfekten elliptischen Zylinderform 58 abweichen kann. So kann beispielsweise es an der Stempelkontaktstelle 61 und der Gesenkkontaktstelle 62 zu Abflachungen kommen. 5A and 5B show another example of the method of the present disclosure. In the example shown in the 5A and 5B The original shape 47' of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 is an annular cylinder 36. The punch 55' and the die 38, shown in 5A and 5B , are flat and do not form a cavity. The original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 may be a ring magnet 59 with a circular cross section. As described herein, the ring magnet 59 is inserted between the punch 55' and a die 38 and heated to forming temperature. After reaching the forming temperature, a press 60 exerts a force on a punch contact point 61 and a die contact point 62 to transform the ring magnet 59 from the original (annular) shape 47 ' into the second (non-ring-shaped) shape 51. In the example shown in the 5A and 5B the outer contour 86 of the second shape 51 forms an elliptical cylinder 58. It is understood that the outer contour 86 of the second shape 51 can deviate from the perfect elliptical cylinder shape 58. For example, there may be flattening at the punch contact point 61 and the die contact point 62.

6A und 6B zeigen das Aufteilen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 in eine Vielzahl von endgültigen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 63. Nach dem Abkühlen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 werden gewölbte Segmente 64 aus dem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 geschnitten, um die gewünschten gewölbten Segmente 64 zu bilden. 6A and 6B show the dividing of the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 into a plurality of final anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets 63. After cooling the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 are curved Segments 64 are cut from the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 to form the desired curved segments 64.

7A ist eine halbschematische Darstellung einer Presse 60 mit einem Formhohlraum 53, gebildet von einem Stempel 55 und einem Gesenk 38 zum Warmumformen eines kreisförmigen Ringmagneten 59. 7B ist eine halbschematische Darstellung der in 7A dargestellten Presse 60 nach dem Warmumformen des kreisförmigen Ringmagneten 59 zu einem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit einer zweiten dem Formhohlraum 53 entsprechenden Form 51, gebildet durch den Stempel 55 und das Gesenk 38. 7A und 7B unterscheiden sich von 5A und 5B in der Form des Stempels 55 und 38. In 5A und 5B weisen Stempel 55 und Gesenk 38 ebene Flächen zum ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 und zum umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 auf. Jedoch bilden Stempel 55 und Gesenk 38 in den 7A und 7B einen Formhohlraum 53, der mindestens eine Außenfläche 84 der zweiten Form 51 definiert. Im dargestellten Beispiel in den 7A und 7B ist die ursprüngliche Form 47 ein Ringzylinder 36, und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 50 hat eine Außenfläche 84, die eine elliptischen Zylinder 58 bildet. Durch die Änderung der Form des Formhohlraums 53 kann die Außenkontur der zweiten Form 51 ein Paar gegenüberliegender parabelförmiger Zylinder (nicht dargestellt) bilden. 7A is a semi-schematic representation of a press 60 with a mold cavity 53, formed by a punch 55 and a die 38 for hot forming a circular ring magnet 59. 7B is a semi-schematic representation of the in 7A shown press 60 after hot forming the circular ring magnet 59 into a formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with a second mold 51 corresponding to the mold cavity 53, formed by the punch 55 and the die 38. 7A and 7B differ from 5A and 5B in the form of the stamp 55 and 38. In 5A and 5B Stamp 55 and die 38 have flat surfaces to the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 and to the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50. However, punch 55 and die 38 form in the 7A and 7B a mold cavity 53 that defines at least one outer surface 84 of the second mold 51. In the example shown in the 7A and 7B the original shape 47 is an annular cylinder 36, and the reshaped anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 has an outer surface 84 which forms an elliptical cylinder 58. By changing the shape of the mold cavity 53, the outer contour of the second mold 51 can form a pair of opposing parabolic cylinders (not shown).

8A und 8B zeigen das Aufteilen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 in eine Vielzahl von endgültigen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 63. Nach dem Abkühlen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 werden gewölbte Segmente 64 aus dem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 geschnitten, um die gewünschten gewölbten Segmente 64 zu bilden. 8A and 8B show the dividing of the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 into a plurality of final anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets 63. After cooling the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 are curved Segments 64 are cut from the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 to form the desired curved segments 64.

9A und 9B ähneln 7A und 7B, außer dass der Ringzylinder 36 und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet ein umformbares Kernmaterial 65 haben, das vor dem Umformen in einen Kern 66 des Ringzylinders 36 und des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 eingefügt wird, um den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 beim Umformen in den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 zu stützen. In dem in 9A und 9B dargestellten Beispiel wird der Kern 66 des umzuformenden Ringzylinders 36 vor dem Umformen mit einem verformbaren Kernmaterial 65 gefüllt, um während des Umformens eine innere Unterstützung für den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 und den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 zu gewähren. Das verformbare Kernmaterial 65 kann aus jedem verformbaren Material bestehen, das bei Umformtemperatur nicht abgebaut oder anderweitig durch den Kontakt mit derartigen Temperaturen zersetzt wird und bei Umformtemperatur nicht mit dem Magnetmaterial reagiert, während der Ringzylinder 36 auf Umformtemperatur erhitzt ist. Das verformbare Kernmaterial 65 kann den Kern 66 der Ringzylinder 36, wie in 9A dargestellt, ganz ausfüllen, oder kann selbst ein Hohlzylinder sein (nicht dargestellt). Das verformbare Kernmaterial 65 kann ein aus einem Weichmetall gebildetes Rohr beinhalten, das unterhalb der Umformtemperatur nicht schmilzt. Beispiele des Weichmetalls für das verformbaren Kernmaterial 65 können Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Zink oder eine Zinklegierung sein. Das verformbare Kernmaterial 65 kann ein anderer, halbweicher Metallwerkstoff sein. Quarzsand kann ein anderes geeignetes verformbares Kernmaterial 65 sein. 9A and 9B resemble 7A and 7B , except that the ring cylinder 36 and the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet have a formable core material 65 which is inserted into a core 66 of the ring cylinder 36 and the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 before forming to support the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 during forming into the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50. In the in 9A and 9B In the example shown, the core 66 of the ring cylinder 36 to be formed is filled with a deformable core material 65 before forming in order to provide internal support for the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 and the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet during forming 50 to be granted. The deformable core material 65 may consist of any deformable material that does not degrade at forming temperature or otherwise decompose by contact with such temperatures and does not react with the magnetic material at forming temperature while the ring cylinder 36 is heated to the forming temperature. The deformable core material 65 can form the core 66 of the ring cylinders 36, as in 9A shown, fill it completely, or can itself be a hollow cylinder (not shown). The deformable core material 65 may include a tube formed from a soft metal that does not melt below the forming temperature. Examples of the soft metal for the deformable core material 65 may be copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, zinc, or zinc alloy. The deformable core material 65 may be another semi-soft metal material. Quartz sand may be another suitable deformable core material 65.

10A und 10B zeigen das Aufteilen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 in eine Vielzahl von endgültigen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 63. Nach dem Abkühlen des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 werden gewölbte Segmente 64 aus dem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 50 mit der zweiten Form 51 geschnitten, um die gewünschten gewölbten Segmente 64 zu bilden. 10A and 10B show the dividing of the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 into a plurality of final anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets 63. After cooling the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 are curved Segments 64 are cut from the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 with the second shape 51 to form the desired curved segments 64.

Entgegen der vorliegenden Erfindung kann der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 45 zwischen gewölbten beheizten Walzen 67 verformt werden, wie dies nachfolgend erläutert wird. Wie in 11 dargestellt passen eine konvexe Walze 68 und eine konkave Walze 69 so aufeinander, dass der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnete 50 in die zweite Form 51 gebracht wird. Wie hierin beschrieben, kann das Warmwalzen unmittelbar nach dem Warmextrudieren des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 45 in der gleichen Ausrüstungskammer erfolgen.Contrary to the present invention, the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 can be deformed between curved heated rollers 67, as will be explained below. As in 11 shown, a convex roller 68 and a concave roller 69 fit one another so that the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 50 is brought into the second shape 51. As described herein, hot rolling may occur immediately after hot extruding the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 45 in the same equipment chamber.

In anderen Beispielen der vorliegenden Offenbarung (nicht dargestellt) kann das Warmumformen durch Schmieden, Heißprägen oder ähnliche mechanische Umformverfahren erfolgen. Der Umformschritt wird bei einer Temperatur durchgeführt, die ausreichend hoch ist, um den NdFeB-Werkstoff unter Druck fließfähig zu machen. Der Werkstoff, aus dem der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet gefertigt wird, wird unter dem Umformdruck fließfähig, mit dem der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet bei Umformtemperatur beaufschlagt wird. Bei den meisten NdFeB-Zusammensetzungen liegt die Umformtemperatur oberhalb 450 °C und kann bis über 600 °C steigen. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung können der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet und die beheizten Werkzeuge (z. B. Stempel 55, Gesenk 38 und beheizte Walzen 67) vorgewärmt werden, sodass die Zeitdauer bis zum Eintreten der Verformung unter Druck minimiert werden kann.In other examples of the present disclosure (not shown), hot forming may be accomplished by forging, hot stamping, or similar mechanical forming processes. The forming step is carried out at a temperature that is sufficiently high to make the NdFeB material flowable under pressure. The material from which the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet is made becomes flowable under the forming pressure with which the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet is applied at the forming temperature. For most NdFeB compositions, the forming temperature is above 450 °C and can rise to over 600 °C. In the examples of the present disclosure, the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet and heated tools (e.g., punch 55, die 38, and heated rolls 67) may be preheated so that the time required for deformation to occur under pressure is minimized can be.

Bei extrudierten flachen NdFeB-Plattenmagneten sind die magnetischen Momente rechtwinklig zum flachen Plattenmagneten 48 und bei rückextrudierten Ringmagneten 59 radial ausgerichtet. 12A ist eine halbschematische Darstellung eines rückextrudierten Ringmagneten 59, bei dem die magnetische Momente 70 im Wesentlichen an einer Oberflächennormale ausgerichtet sind. Wie hierin verwendet, bedeutet „magnetische Momente im Wesentlichen an einer Oberflächennormale ausgerichtet“, dass die magnetischen Momente entlang oder nahe der nächsten Oberflächennormalen ausgerichtet sind, sodass die Magnetisierung entlang der Oberflächennormalen mindestens 85 % ihres Sättigungswerts erreicht. Im Beispiel 1 wird im Detail beschrieben, dass die Magnetisierung entlang der Flächennormalen des rechtwinkligen Festkörpers 72 etwa 93 % beträgt, und die Magnetisierung entlang der Flächennormale des umgeformten heißen Presslings 74 etwa 88 %. Obwohl die in 12A-13B dargestellten magnetische Momente 70 eine Nordpolarität aufweisen, wie durch die Pfeile veranschaulicht, versteht es sich, dass die entgegengesetzte Polarität ebenso offenbarungsgemäß ist. 12B ist eine halbschematische Darstellung eines elliptischen Zylindermagneten 71 aus dem in 12A dargestellten, nach einem offenbarungsgemäßen Verfahren rückextrudierten Ringmagneten 59. Die magnetischen Momente 70 sind im Wesentlichen mit einer Flächennormale nach 12B ausgerichtet. 13A ist eine halbschematische Darstellung eines extrudierten flachen Plattenmagneten 48, dessen magnetische Momente 70 im Wesentlichen an einer Oberflächennormale ausgerichtet sind. 13B ist eine halbschematische Darstellung eines aus dem extrudierten flachen Plattenmagneten 48 mittels eines offenbarungsgemäßen Verfahrens hergestellten gewölbten Dauermagneten 32, dargestellt in 13A. Die magnetischen Momente 70 in 13B sind im Wesentlichen an einer Flächennormale ausgerichtet.In the case of extruded flat NdFeB plate magnets, the magnetic moments are aligned perpendicular to the flat plate magnet 48 and in the case of back-extruded ring magnets 59 they are aligned radially. 12A is a semi-schematic representation of a back-extruded ring magnet 59, in which the magnetic moments 70 are essentially aligned with a surface normal. As used herein, “magnetic moments substantially aligned with a surface normal” means that the magnetic moments are aligned along or near the nearest surface normal such that the magnetization along the surface normal reaches at least 85% of its saturation value. In Example 1 it is described in detail that the magnetization along the surface normal of the rectangular solid 72 is approximately 93%, and the magnetization along the surface normal of the formed hot compact 74 is approximately 88%. Although the in 12A-13B magnetic moments 70 shown have a north polarity as illustrated by the arrows, it is understood that the opposite polarity is also disclosed. 12B is a semi-schematic representation of an elliptical cylinder magnet 71 from the in 12A ring magnet 59 shown, back-extruded according to a method according to the disclosure. The magnetic moments 70 are essentially with a surface normal 12B aligned. 13A is a semi-schematic representation of an extruded flat plate magnet 48, the magnetic moments 70 of which are substantially aligned with a surface normal. 13B is a semi-schematic representation of a domed permanent magnet 32 made from the extruded flat plate magnet 48 by a method according to the disclosure, shown in 13A . The magnetic moments 70 in 13B are essentially aligned with a surface normal.

Nach dem Umformen bleiben die magnetische Momente 70 im Wesentlichen in Richtung der lokalen Oberflächennormale ausgerichtet. Da der flache Plattenmagnet 48 oder der rückextrudierte Ringmagnet 59 bereits während der ursprünglichen Fertigung mit Warmumformung bearbeitet wurden, behalten sie die die magnetischen Eigenschaften nach der zusätzlichen Wärmebehandlung bei.After forming, the magnetic moments 70 remain essentially aligned in the direction of the local surface normal. Since the flat plate magnet 48 or the re-extruded ring magnet 59 were already hot-formed during the original production, they retain the magnetic properties after the additional heat treatment.

Zur weiteren Darstellung der vorliegenden Offenbarung werden hier Beispiele angeführt. Es versteht sich, dass diese Beispiele zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt werden und nicht als den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränkend ausgelegt werden dürfen.To further illustrate the present disclosure, examples are given here. It is understood that these examples are provided for illustrative purposes and should not be construed as limiting the scope of the present disclosure.

BEISPIEL 1.EXAMPLE 1.

Ein Quader 72 mit einer Länge 75 von 7 mm, einer Breite 76 von 7 mm und einer Höhe 73 von 4 mm wurde aus einer 4 mm dicken extrudierten NdFeB-Platte geschnitten. Der Quader 72 wurde in eine beheizte Graphit-Pressform von 1,27 cm (½") Durchmesser mit vertikal in der Form ausgerichteter 4-mm-Abmessung (Höhe 73) gesetzt. Die Presse aus diesem Beispiel ist ähnlich der Presse 60 in 5A, mit rechteckigem Werkstück anstelle des in 5A dargestellten Ringzylinders 36. Die Magnetisierungsausrichtung war vertikal, das heißt, parallel zur Bewegungsrichtung der Presse. Der Quader 72 wurde bei 800 °C warmgepresst. Während des Warmpressens wurde der Quader 72 vollständig verformt, bis er die Pressform von 1,27 cm (½”) Durchmesser ausfüllte, wobei die ursprüngliche Höhe 73 von 4 mm auf eine umgeformte Höhe von 1,6 mm verringert wurde. Der Durchmesser ist bei Verweisnummer 77 in 14B dargestellt. Ungefähre Volumenberechnungen zeigen, dass das Volumen beim Umformen gleich blieb, wobei der Ausgangsquader und die umgeformte Scheibe beide ein Volumen von etwa 200 mm³ (Kubikmillimeter) aufwiesen. 14A zeigt eine Skizze eine unverformten Quaders 72, und 14B zeigt die umgeformte Warmpressscheibe 74.A cuboid 72 with a length 75 of 7 mm, a width 76 of 7 mm and a height 73 of 4 mm was cut from a 4 mm thick extruded NdFeB plate. The cuboid 72 was placed in a 1.27 cm (½") diameter heated graphite die with the 4 mm dimension (height 73) aligned vertically in the die. The press in this example is similar to the 60 in. press 5A , with a rectangular workpiece instead of the in 5A shown ring cylinder 36. The magnetization orientation was vertical, that is, parallel to the direction of movement of the press. The cuboid 72 was hot-pressed at 800 °C. During hot pressing, the cuboid 72 was completely deformed until it filled the 1.27 cm (½”) diameter die, reducing the original height 73 of 4 mm to a deformed height of 1.6 mm. The diameter at reference number is 77 in 14B shown. Approximate volume calculations show that the volume remained the same during forming, with the initial cuboid and the formed disk both having a volume of approximately 200 mm ³ (cubic millimeters). 14A shows a sketch of an undeformed cuboid 72, and 14B shows the formed hot press disk 74.

15 zeigt Temperatur 82, Anpressdruck 83 und Stößelposition 78 („Hub“) als Funktion der Zeit während des Warmpressens. Die Probe wurde mit einer Stößelkraft von etwa 0,3 kN (Kilonewton) vorgespannt. Das Werkzeug wurde mit 100 °C/min auf 700 °C erwärmt, und dann mit 50 °C/min auf 800 °C. Bei 770 °C wurde die Kraft auf das Maximum von 50 kN erhöht, und die Verformung erfolgte schnell auf Druck. Das Warmpressen wurde Abschluss der Verformung manuell beendet. Zunächst erfolgte der Stempelvorschub proportional zur Temperatur, wie durch die Hubkurve 78 in 15 gezeigt. Dieser Vorschub ergibt sich aus der Wärmeausdehnung der Stempel und der Probe beim Aufheizen; die Ausdehnung der Probe drückt die Stempel zurück. Bei Temperaturen oberhalb von etwa 450 °C flacht die Hubkurve 78 jedoch ab. Um das deutlicher darzustellen, wird die Temperaturableitung 79 des Hubs in 16 gezeigt. Bei niedriger Temperatur beträgt die thermische Ausdehnung 0,8 - 1,3 Mikrometer/°C; oberhalb von 450 °C fällt die Steigung jedoch ab und wird oberhalb von etwa 600 °C leicht negativ. Das zeigt, dass die extrudierte Platte 72 erweicht ist und einen Temperaturzustand darstellt, in dem Umformung auftreten kann. 15 shows temperature 82, contact pressure 83 and ram position 78 (“stroke”) as a function of time during hot pressing. The sample was prestressed with a ram force of approximately 0.3 kN (kilonewtons). The tool was heated at 100 °C/min to 700 °C, and then at 50 °C/min to 800 °C. At 770 °C, the force was increased to the maximum of 50 kN, and deformation occurred rapidly under compression. The hot pressing was finished manually at the end of the deformation. Initially, the punch advance was proportional to the temperature, as indicated by the stroke curve 78 in 15 shown. This advance results from the thermal expansion of the stamp and the sample during heating; the expansion of the sample pushes the stamps back. However, at temperatures above approximately 450 ° C, the lifting curve 78 flattens out. To make this clearer, the temperature derivative 79 of the hub is shown in 16 shown. At low temperature, thermal expansion is 0.8 - 1.3 micrometers/°C; However, above 450 °C the slope decreases and becomes slightly negative above around 600 °C. This shows that the extruded plate 72 is softened and represents a temperature condition in which forming can occur.

Die magnetischen Eigenschaften des Quaders 72 und der Warmpressscheibe 74 werden durch Magnetometrie mit vibrierender Probe (VSM) ausgewertet. Nach dem Abschleifen des Oberflächenmaterials wurde ein Würfel von ca. 1,4 mm Kantenlänge aus der Mitte der Warmpressscheibe 74 ausgeschnitten. Zum Vergleich wurde eine Probe von 4 mm x 4 mm x 1 mm aus der extrudierten Platte geschnitten und ebenfalls durch VSM gemessen. 17 vergleicht die Entmagnetisierungskurven dieser beiden Proben, und Tabelle 1 beinhaltet die intrinsische Koerzitivkraft H_ci in Kiloampere pro Meter (kA/m), die Remanenz B_r in Tesla (T), und das Energieprodukt (BH)_max in Kilojoule pro Kubikmeter (kJ/m³) summiert die hartmagnetischen Parameter. In 17 wird die auf die Warmpressscheibe 74 bezogene Kurve mit Verweisnummer 80 bezeichnet, und die auf die 4 mm x 4 mm x 1 mm-Probe bezogene Kurve für die extrudierte Platte hat die Verweisnummer 81. Tabelle 1 Remanenz Br (T) Koerzitivkraft Hci (kA/m) Energieprodukt (BH)max (kJ/m³) Extrudierte Platte 1,37 1610 356,16 Warmpressscheibe 1,29 1240 308,46 The magnetic properties of the cuboid 72 and the hot press disk 74 are evaluated by vibrating sample magnetometry (VSM). After grinding the surface material, a cube with an edge length of approximately 1.4 mm was cut out from the center of the hot press disk 74. For comparison, a 4 mm x 4 mm x 1 mm sample was cut from the extruded sheet and also measured by VSM. 17 compares the demagnetization curves of these two samples, and Table 1 includes the intrinsic coercivity H _ci in kiloamperes per meter (kA/m), the remanence B _r in Tesla (T), and the energy product (BH) _max in kilojoules per cubic meter (kJ/ m ³ ) sums the hard magnetic parameters. In 17 the curve related to the hot press disk 74 is designated by reference number 80, and the curve for the extruded plate related to the 4 mm x 4 mm x 1 mm sample is designated by reference number 81. Table 1 Remanence Br (T) Coercivity Hci (kA/m) Energy product (BH)max (kJ/m ³ ) Extruded plate 1.37 1610 356.16 Hot press disc 1.29 1240 308.46

Diese Ergebnisse zeigen, dass die resultierende umgeformte Probe die hartmagnetischen Eigenschaften beibehalten hat und, basierend auf der Rechtwinkligkeit der Schleife und magnetischen Messungen, auch größtenteils die bevorzugte Orientierung entlang der Achse der Scheibe (in der gleichen Richtung wie die Ausgangsplatte). Ein leichter Verlust an Koerzitivkraft wurde beobachtet. Der Verlust an Koerzitivkraft ist auf die sehr hohe Umformtemperatur (800 °C) und den starken Verformungsgrad zurückzuführen (ΔHöhe/Höhe = 60 %). Im Gegensatz dazu wurde ein repräsentativer gesinterter NdFeB-Magnet beim Pressen bei 800 °C in dem Gesenk zerschlagen, und seine hartmagnetischen Eigenschaften wurden fast vollständig zerstört. Die Erzeugung der für Motormagnetanwendungen gewünschten Formen, wie in 2, bezieht einen wesentlich geringeren Verformungsgrad und eine niedrigere untere Umformtemperatur ein als das Umformen der Warmpressscheibe 74 aus dem Quader 72. Ohne Bindung an eine Theorie wird angenommen, dass weniger Verformung und niedrigere Temperaturen zur Beibehaltung der Koerzitivkraft beitragen.These results show that the resulting formed sample retained the hard magnetic properties and, based on the perpendicularity of the loop and magnetic measurements, also largely retained the preferred orientation along the axis of the disc (in the same direction as the starting plate). A slight loss of coercivity was observed. The loss of coercivity is due to the very high forming temperature (800 °C) and the high degree of deformation (Δheight/height = 60%). In contrast, a representative sintered NdFeB magnet was smashed in the die when pressed at 800 °C, and its hard magnetic properties were almost completely destroyed. The creation of the shapes desired for motor magnet applications, as in 2 , involves a significantly lower degree of deformation and a lower lower forming temperature than forming the hot press disk 74 from the cuboid 72. Without being bound to any theory, it is assumed that less deformation and lower temperatures contribute to the retention of the coercive force.

BEISPIEL 2.EXAMPLE 2.

Ein Quader mit einer Länge von 10 mm, einer Breite von 6 mm und einer Höhe von 4 mm wurde aus einer 4 mm dicken extrudierten NdFeB-Platte geschnitten. Der Quader wurde in eine beheizte Graphit-Pressform von 1,27 cm (½") Durchmesser zwischen zwei Graphitstempel mit gewölbten Oberflächen gesetzt, ähnlich wie in 4A, mit vertikal ausgerichteter 4-mm-Abmessung (Höhe) in der Form. Der Wölbungsradius der Stößelflächen wurde mit 38 mm ausgeführt. Die Probe wurde auf die konkave untere Stempelfläche gesetzt, wie in 4A. Die Magnetisierungsausrichtung war vertikal, das heißt, parallel zur Bewegungsrichtung der Presse. Der Quader wurde bei 650 °C unter Einwirkung einer Presskraft von 5 kN warmgepresst. Während des Warmpressens wurde der Quader in einen gewölbten Bogen umgeformt, passend zu den konkaven unteren und konvexen oberen Stempelflächen.A cuboid with a length of 10 mm, a width of 6 mm, and a height of 4 mm was cut from a 4 mm thick extruded NdFeB plate. The cuboid was placed in a heated graphite die 1.27 cm (½") diameter between two graphite dies with curved surfaces, similar to that in 4A , with vertically aligned 4mm dimension (height) in the mold. The curvature radius of the ram surfaces was 38 mm. The sample was placed on the concave lower stamp surface as in 4A . The magnetization orientation was vertical, that is, parallel to the direction of movement of the press. The cuboid was hot-pressed at 650 °C under the influence of a pressing force of 5 kN. During hot pressing, the cuboid was formed into a curved arch, matching the concave lower and convex upper die surfaces.

Würfel von etwa 2 mm x 2 mm x 2 mm wurden aus dem bogenförmigen Magneten in der Mitte des Bogens und an beiden Enden des Bogens ausgeschnitten. Die Würfel wurden mit einer Würfelachsennormale zur Krümmung des Bogens geschnitten, d. h., entlang der Normalen zu der gewölbten Oberfläche. Die magnetische Eigenschaften der Würfel wurden mittels Magnetometrie mit vibrierender Probe (VSM) ausgewertet. Eine Zusammenfassung der magnetischen Eigenschaften wird in Tabelle 2 gegeben, mit der intrinsischen Koerzitivkraft H_ci, der Remanenz B_r und dem Energieprodukt (BH)_max. Zum Vergleich gibt die obere Zeile die magnetischen Eigenschaften des extrudierten Platte vor der Umformung in den Kreisbogen an. Tabelle 2 Koerzitivkraft Hci (kA/m) Remanenz Br (T) Energieprodukt (BH)max (kJ/m³) Extrudierte Platte 15 1,3 355,37 60 7 Bogenm itte 16 1,3 333,90 00 2 Bogenende A 15 1,3 344,24 60 4 Bogenende B 16 1,3 337,08 60 3 Cubes measuring approximately 2 mm x 2 mm x 2 mm were cut out of the arc-shaped magnet in the center of the arc and at both ends of the arc. The cubes were cut with a cube axis normal to the curvature of the arc, that is, along the normal to the curved surface. The magnetic properties of the cubes were evaluated using vibrating sample magnetometry (VSM). A summary of the magnetic properties is given in Table 2, with the intrinsic coercivity _Hci , the remanence _Br and the energy product (BH) _max . For comparison, the top line indicates the magnetic properties of the extruded plate before forming into the circular arc. Table 2 Coercivity Hci (kA/m) Remanence Br (T) Energy product (BH)max (kJ/m ³ ) Extruded plate 15 1.3 355.37 60 7 middle of the arch 16 1.3 333.90 00 2 Arch end A 15 1.3 344.24 60 4 Bow end B 16 1.3 337.08 60 3

Diese Ergebnisse zeigen, dass die flache extrudierte Platte in den gewünschten gewölbten Magnet umgeformt werden kann, unter Beibehaltung der ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften der ursprünglichen extrudierten Platte. Die Koerzitivkraft wurde vollständig erhalten oder sogar leicht erhöht, durch die Umformung in die Bogenform. Die Remanenz wurde bis auf 2-4 % des Ausgangswerts beibehalten, wodurch gezeigt wurde, dass der Kreisbogen die Anisotropie der Ausgangsplatte fast vollständig beibehielt und dass die Magnetisierung rechtwinklig zur Oberfläche des Bogens blieb. Das Energie Produkt der aus dem Bogen geschnittenen Würfel lag innerhalb von 3-6 % des Ausgangswerts der ursprünglichen extrudierten Platte.These results demonstrate that the flat extruded plate can be formed into the desired domed magnet while retaining the excellent magnetic properties of the original similar extruded plate. The coercivity was completely maintained or even slightly increased by forming into the arc shape. The remanence was maintained to within 2-4% of the initial value, demonstrating that the circular arc retained almost all of the anisotropy of the initial plate and that the magnetization remained perpendicular to the surface of the arc. The energy product of the cubes cut from the sheet was within 3-6% of the initial value of the original extruded sheet.

18 zeigt ein Beispiel eines parabolischen Zylinders 57. Die Basen 87 des parabolischen Zylinders 57 sind kongruente und parallele Parabeln. 18 shows an example of a parabolic cylinder 57. The bases 87 of the parabolic cylinder 57 are congruent and parallel parabolas.

19 ist eine halbschematische seitliche Querschnittansicht eines Beispiels einer Vorrichtung zur Herstellung gewölbter Dauermagnete gemäß der vorliegenden Offenbarung. 19 zeigt einen Extruder 90 beim Ausgeben eines kontinuierlichen Strangs 96 des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer rechteckigen prismatischen Ausgangsform. Eine erste zylinderförmige Walze 91 und eine zweite zylinderförmige Walze 92 formen den kontinuierlichen Strang 96 zu einem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 95 mit einer gewölbten, nicht-planaren Form (z. B. ein Teil einer gewölbten Wand). Die erste zylinderförmige Walze 91 dreht sich so, dass sich eine erste tangentiale Geschwindigkeit 98 der ersten zylindrischen Walze 91 am ersten zylindrischen Walzendurchmesser 88 von einer zweiten tangentialen Geschwindigkeit 97 der zweiten zylindrischen Walze 92 am zweiten zylindrischen Walzendurchmesser 89 unterscheidet, um den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 96 mit der ursprünglichen Form in den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 95 mit einer zweiten Form umzuwandeln, die rechteckig prismatisch ausgebildet ist. Der erste zylindrische Walzendurchmesser 98 kann gleich oder unterschiedlich zum zweiten zylindrischen Walzendurchmesser 99 sein. Wie hierin verwendet, bedeutet tangentiale Geschwindigkeit die Größe der tangentialen Komponente der Lineargeschwindigkeit eines Zylinders relativ zu einem Drehmittelpunkt des Zylinders. Wie in 19 dargestellt, zeigt der einzelne Pfeil mit Verweisnummer 98 eine langsamere Geschwindigkeit als die durch die zwei benachbarte Pfeile bei Verweisnummer 97 angegebene Geschwindigkeit an. Da die erste zylinderförmige Walze 91 langsamer als die zweite zylinderförmige Walze 92 dreht, erhält der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 95 die Konkavität zur ersten zylinderförmigen Walze 91. 19 is a semi-schematic side cross-sectional view of an example of an apparatus for producing domed permanent magnets according to the present disclosure. 19 shows an extruder 90 dispensing a continuous strand 96 of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet with a rectangular prismatic initial shape. A first cylindrical roller 91 and a second cylindrical roller 92 form the continuous strand 96 into a formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 95 with a curved, non-planar shape (e.g., part of a curved wall). The first cylindrical roller 91 rotates such that a first tangential speed 98 of the first cylindrical roller 91 at the first cylindrical roller diameter 88 differs from a second tangential speed 97 of the second cylindrical roller 92 at the second cylindrical roller diameter 89 to achieve the original anisotropic neodymium Iron-boron permanent magnet 96 with the original shape into the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 95 with a second shape, which is rectangular prismatic. The first cylindrical roller diameter 98 may be the same as or different from the second cylindrical roller diameter 99. As used herein, tangential velocity means the magnitude of the tangential component of the linear velocity of a cylinder relative to a center of rotation of the cylinder. As in 19 shown, the single arrow at reference number 98 indicates a slower speed than the speed indicated by the two adjacent arrows at reference number 97. Since the first cylindrical roller 91 rotates slower than the second cylindrical roller 92, the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 95 maintains the concavity to the first cylindrical roller 91.

Die umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 95 werden in eine Trenneinrichtung 93 eingeführt, die den kontinuierlichen Strang des umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten 95 in gewölbte Magnetstücke 94 zerschneidet. Der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 96 und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet 95 verfügen über jeweils entsprechende magnetische Momente, die im Wesentlichen mit einer entsprechenden lokalen Oberflächennormale entsprechend des jeweiligen magnetischen Moments ausgerichtet sind. Die Trenneinrichtung 93 kann eine Trennschleifscheibe sein. In manchen Beispielen kann die Trenneinrichtung 93 eine Ritz- und Brecheinrichtung sein.The formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets 95 are introduced into a separator 93, which cuts the continuous strand of the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet 95 into curved magnet pieces 94. The original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 96 and the reshaped anisotropic neodymium iron boron permanent magnet 95 each have corresponding magnetic moments that are substantially aligned with a corresponding local surface normal corresponding to the respective magnetic moment. The cutting device 93 can be a cutting wheel. In some examples, the separator 93 may be a scribing and breaking device.

20A-20C bilden zusammen ein Flussdiagramm mit der Darstellung eines Beispiels des Verfahrens 100 zur Herstellung eines nicht-planaren Magneten gemäß der vorliegenden Offenbarung. 20A zeigt in Kasten 110 eine Reihe von in der Methode 100 enthaltenen Schritten. Gestrichelte Leitungen im Flussdiagramm der 20A - 20C zeigen Elemente und Schritte, die optional in dem offenbarungsgemäßen Verfahren 100 implementiert werden können. 20A - 20C together form a flowchart depicting an example of the method 100 for producing a non-planar magnet in accordance with the present disclosure. 20A shows in box 110 a series of steps included in method 100. Dashed lines in the flowchart of the 20A - 20C show elements and steps that can optionally be implemented in the method 100 according to the disclosure.

In 20A zeigt der Kasten 120 das „Extrudieren eines Vorläuferwerkstoffs einschließlich Neodym-Eisen-Bor-Kristallkörnern in einen ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer ursprünglichen Form, wobei der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet mindestens 90 Prozent Neodym-Eisen-Bor-Magnetmaterial per Vol. enthält“. Bei Kasten 122 erfolgt das „Erwärmen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten auf eine Umformtemperatur“. Bei Kasten 124 erfolgt das „Verformen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten in einen umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer zweiten Form, im Wesentlichen unterschiedlich zu der ursprünglichen Form, unter Einsatz von beheizten Werkzeugen, die eine Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten ausüben, wobei der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet und der umgeformte anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet jeweils entsprechende magnetischen Momente aufweisen, die im Wesentlichen mit einer entsprechenden lokalen Oberflächennormale entsprechend dem jeweiligen magnetischen Moment ausgerichtet sind“. Bei Box 130 erfolgt das „Teilen der umgeformte anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten in eine Vielzahl von endgültigen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten“.In 20A Box 120 shows “extruding a precursor material including neodymium-iron-boron crystal grains into an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet having an original shape, wherein the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet contains at least 90 percent neodymium iron -Boron magnetic material per volume”. Box 122 involves “heating the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet to a forming temperature.” At Box 124, the “deforming of the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet into a reshaped anisotropic neodymium iron boron permanent magnet having a second shape, substantially different from the original shape, occurs using heated tools that provide a forming force on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet, the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet and the transformed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet each having corresponding magnetic moments that correspond essentially to a corresponding local surface normal “aligned with the respective magnetic moment”. Box 130 involves “dividing the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets into a plurality of final anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets”.

Ein Flussdiagramm-Verbinder A bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 140, dargestellt in 20B. Bei Kasten 140 „wobei das Umformen das Pressen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten zwischen einem beheizten Stempel und einer beheizten Pressform beinhaltet ". Ein Flussdiagramm-Verbinder B bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 150, dargestellt in 20B. Bei Kasten 150 steht „wobei der beheizte Stempel und das beheizte Gesenk zusammen einen Formhohlraum bilden, wobei der Formhohlraum mindestens eine äußere Oberfläche der zweiten Form definiert“. Bei Kasten 151 „wobei: eine Außenkontur der zweiten Form ein Segment eines parabelförmigen Zylinders definiert; oder eine Außenkontur der zweiten Form mindestens einen Teils eines elliptischen Zylinders definiert“. Bei Kasten 153 „wobei die ursprüngliche Form ein Ringzylinder ist“. Bei Kasten 154 erfolgt das „Einsetzen eines verformbaren Kernmaterials in einen Kern des ringförmigen Zylinders vor dem Umformen zur Abstützung des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten beim Umformen in den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten“. Bei Kasten 155 „wobei eine Außenkontur der zweiten Form einen elliptischen Zylinder definiert“. Bei Kasten 156 „wobei eine Außenkontur der zweiten Form zwei parabelförmige Zylinder bildet“.A flowchart connector A denotes the connection between box 110 in 20A and box 140, shown in 20B . At box 140, "where forming involves pressing the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet between a heated punch and a heated die." A flowchart connector B denotes the connection between box 110 in 20A and box 150, shown in 20B . Box 150 states “wherein the heated punch and the heated die together form a mold cavity, the mold cavity defining at least one external surface of the second mold.” At box 151 “wherein: an outer contour of the second shape defines a segment of a parabolic cylinder; or an outer contour of the second shape defines at least part of an elliptical cylinder”. At box 153 “where the original shape is a ring cylinder”. Box 154 involves “insertion of a deformable core material into a core of the annular cylinder prior to forming to support the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet during forming into the formed anisotropic neodymium iron boron permanent magnet.” For box 155, “an outer contour of the second shape defines an elliptical cylinder.” In box 156, “an outer contour of the second shape forms two parabolic cylinders.”

Ein Flussdiagramm-Verbinder C bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 160, gezeigt in 20C. Bei Kasten 160 „wobei eine Größe einer ursprünglichen Querschnittsfläche der extrudierten Vorläuferwerkstoffnormale zu einer Fließrichtung bei der Extrusion des Vorläuferwerkstoffs in der zweiten Form im Wesentlichen unverändert ist“.A flowchart connector C denotes the connection between box 110 in 20A and box 160, shown in 20C . At box 160, "wherein a size of an original cross-sectional area of the extruded precursor material normal to a flow direction in extrusion of the precursor material in the second mold is substantially unchanged."

Ein Flussdiagramm-Verbinder D bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 170, dargestellt in 20C. Bei Kasten 170 „wobei: das Umformen einen Walzvorgang zwischen einer ersten zylinderförmigen Walze mit einem ersten zylindrischen Walzendurchmesser und einer zweiten zylindrischen Walze mit einem zweiten zylindrischen Walzendurchmesser beinhaltet; eine erste tangentiale Geschwindigkeit der ersten zylindrischen Walze am ersten zylindrischen Walzendurchmesser unterscheidet sich von einer zweiten tangentialen Geschwindigkeit der zweiten zylindrischen Walze am zweiten zylindrischen Walzendurchmesser, um den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit der ursprünglichen Form in den umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer zweiten Form umzuwandeln; die ursprüngliche Form ist rechteckiges Prisma; und die zweite Form ist eine gewölbte Wand“.A flowchart connector D denotes the connection between box 110 in 20A and box 170, shown in 20C . At box 170 “wherein: the forming includes a rolling operation between a first cylindrical roll having a first cylindrical roll diameter and a second cylindrical roll having a second cylindrical roll diameter; a first tangential speed of the first cylindrical roller at the first cylindrical roller diameter is different from a second tangential speed of the second cylindrical roller at the second cylindrical roller diameter to convert the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet with the original shape into the reshaped anisotropic neodymium iron -Convert boron permanent magnets with a second form; the original shape is rectangular prism; and the second form is an arched wall”.

Ein Flussdiagramm-Verbinder E bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 180, dargestellt in 20C. Bei Kasten 180 „beinhaltet das Umformen einen Walzvorgang zwischen beheizten Walzen“.A flowchart connector E denotes the connection between box 110 in 20A and box 180, shown in 20C . For box 180, “forming involves a rolling process between heated rolls.”

Ein Flussdiagramm-Verbinder F bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 190, dargestellt in 20C. Bei Kasten 190 „wobei die Umformtemperatur von 450 °C bis 900 °C reicht“.A flowchart connector F denotes the connection between box 110 in 20A and box 190, shown in 20C . For box 190, “the forming temperature ranges from 450 °C to 900 °C”.

Ein Flussdiagramm-Verbinder G bezeichnet die Verbindung zwischen Kasten 110 in 20A und Kasten 195, dargestellt in 20C. Bei Kasten 195 „wobei der Werkstoff des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten unter einer Umformbelastung fließt, die auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten ausgeübt wird“.A flowchart connector G denotes the connection between box 110 in 20A and box 195, shown in 20C . In Box 195, “wherein the material of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet flows under a forming load applied to the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet.”

21 ist ein Flussdiagramm mit der Darstellung eines weiteren Beispiels des Verfahrens 200 zur Herstellung eines offenbarungsgemäßen nicht-planaren Magneten. 21 zeigt eine Reihe von Schritten, gezeigt in Kasten 200 zur Darstellung des Verfahrens 200. Bei Kasten 210 erfolgt das „Erwärmen eines Vorläuferwerkstoffs einschließlich Neodym-Eisen-Bor-Kristallkörnern auf eine Extrusionstemperatur“. Bei Kasten 220 erfolgt das „Extrudieren des Voläuferwerkstoffs zu einem ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer ursprüngliche Form, wobei der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet mindestens 90 Prozent Neodym-Eisen-Bor-Magnetmaterial per Vol. enthält“. Bei Kasten 230 erfolgt das „Umformen des ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten zu einem umgeformten anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten mit einer zweiten Form, die sich im Wesentlichen von der ursprünglichen Form unterscheidet, mit Einsatz von beheizten Werkzeugen zum Ausüben einer Umformkraft auf den ursprünglichen anisotropen Neodym-Eisen-Bor-Dauermagneten, bevor der ursprüngliche anisotrope Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnet unter eine minimale Umformtemperatur abkühlt“. Bei Kasten 240 „wobei die Extrusionstemperatur von 450 °C bis etwa °C reicht“. Bei Kasten 250 „wobei die minimale Umformtemperatur von 450 °C bis 900 °C reicht“. 21 is a flowchart depicting another example of the method 200 for producing a non-planar magnet according to the disclosure. 21 shows a series of steps shown in box 200 to illustrate method 200. Box 210 involves “heating a precursor material including neodymium-iron-boron crystal grains to an extrusion temperature.” Box 220 involves “extruding the precursor material into an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet having an original shape, where the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet contains at least 90 percent neodymium-iron-boron magnetic material by volume “. At box 230, the “forming of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet into a reformed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet having a second shape substantially different from the original shape is performed using heated tools for the application a forming force on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet before the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet cools below a minimum forming temperature”. For box 240, “wherein the extrusion temperature ranges from 450 °C to about °C.” For box 250, “the minimum forming temperature ranges from 450 °C to 900 °C”.

Es versteht sich, dass die hier erwähnten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Teilbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So ist beispielsweise ein Bereich von ungefähr 600 °C bis ungefähr 900 °C so zu interpretieren, dass er nicht nur die explizit angegebenen Grenzen von ungefähr 600 °C bis ungefähr 900 °C sondern auch Einzelwerte beinhaltet, wie beispielsweise 650 °C, 790 °C, 805 °C usw., und Teilbereiche, wie von ungefähr 675 °C bis ungefähr 800 °C usw. Weiterhin gilt, dass, wenn „ungefähr“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, dies in der Weise zu verstehen ist, dass geringfügige Variationen des angegebenen Wertes umfasst werden (bis zu +/- 10 %).It is understood that the ranges mentioned herein include the specified range and any value or sub-range within the specified range. For example, a range from approximately 600 °C to approximately 900 °C is to be interpreted in such a way that it includes not only the explicitly stated limits of approximately 600 °C to approximately 900 °C but also individual values, such as 650 °C, 790 ° C, 805 °C, etc., and subranges such as from approximately 675 °C to approximately 800 °C, etc. Furthermore, when "approximately" is used to describe a value, it is to be understood to mean: that slight variations of the stated value are included (up to +/- 10%).

Des Weiteren sind die Begriffe „verbinden/verbunden/Anschluss“ hier breit gefasst und beziehen eine Vielzahl verschiedener Anordnungen und Montagetechniken ein. Zu diesen Anordnungen und Montagetechniken zählen (1) die direkte Kommunikation zwischen einem Bauteil mit einem anderen ohne dazwischenliegende Bauteile; und (2) die Kommunikation von einem Bauteil mit einem anderen mit einem oder mehreren dazwischenliegenden Bauteilen, sofern eines der Bauteile, das „angeschlossen“ ist, mit dem anderen in irgendeiner Weise betrieblich verbunden ist (unabhängig vom Vorhandensein von einem oder mehr dazwischenliegenden Bauteilen).Furthermore, the terms “connect/connected/connection” are broadly defined here and include a variety of different arrangements and assembly techniques. These arrangements and assembly techniques include (1) direct communication between one component and another without any intermediate components; and (2) communication from one component to another with one or more intervening components, provided that one of the components that is “connected” is in some way operationally connected to the other (regardless of the presence of one or more intervening components). .

Claims

Method for producing a non-planar magnet, comprising: heating an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) with an original shape (47) to a forming temperature, wherein the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) contains at least 90 percent neodymium-iron-boron magnetic material by volume; and reshaping the original anisotropic neodymium iron boron permanent magnet (45) into a reshaped anisotropic neodymium iron boron permanent magnet (50) having a second shape (51), substantially different from the original shape (47), using of heated tools that exert a forming force on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45), the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) and the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50 ) each have corresponding magnetic moments that are essentially aligned with a corresponding local surface normal corresponding to the respective magnetic moment; wherein the forming includes pressing the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) between a heated punch (55) and a heated die (38); and wherein the heated punch (55) and the heated die (38) together form a mold cavity (53), the mold cavity (53) defining at least an outer surface of the second mold (51); characterized in that the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) having the original shape (47) is obtained by extrusion of a precursor material (43) including neodymium-iron-boron crystal grains; and that the original shape (47) is an annular cylinder (36) and the method further includes: inserting a deformable core material (65) into a core of the annular cylinder (36) before deformation to support the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) during deformation in the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50).

Procedure according to Claim 1 , further comprising dividing the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50) into a plurality of final anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnets (64).

Procedure according to Claim 1 , wherein: an outer contour of the second shape (51) defines a segment (64) of a parabolic cylinder; or the outer contour of the second shape (51) defines at least part of an elliptical cylinder.

Procedure according to Claim 1 , wherein: an outer contour of the second shape (51) forms an elliptical cylinder; or an outer contour of the second shape (51) forms two parabolic cylinders.

Procedure according to Claim 1 , wherein a size of an original cross-sectional area of the extruded precursor material normal to a transport direction during extrusion of the material precursor in the second mold (51) is essentially unchanged.

Procedure according to Claim 1 , with the forming temperature ranging from 450 °C to 900 °C.

Procedure according to Claim 1 , wherein the material of the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) becomes flowable at the forming temperature under a forming load exerted on the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45).

Method for producing a non-planar magnet, comprising: Heating a precursor material (43) including crystalline neodymium-iron-boron grains at an extrusion temperature; Extruding the precursor material (43) into an original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) with an original shape (47), wherein the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) contains at least 90 percent neodymium-iron-boron contains magnetic material per volume; and Forming the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) into a reshaped anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50) having a second shape (51), substantially different from the original shape (47), using heated tools for applying a forming force to the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) before the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) cools below a minimum forming temperature; wherein the extrusion temperature ranges from 450°C to 900°C; where the minimum forming temperature ranges from 450 °C to 900 °C: wherein the forming includes pressing the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) between a heated punch (55) and a heated die (38); wherein the heated punch (55) and the heated die (38) together form a mold cavity (53), the mold cavity (53) defining at least one outer surface of the second mold (51); and wherein the original shape (47) is an annular cylinder (36) and the method further includes: Inserting a deformable core material (65) into a core of the ring cylinder (36) before deformation to support the original anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (45) during deformation into the formed anisotropic neodymium-iron-boron permanent magnet (50) .