TWI594824B - 環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法 - Google Patents

Description

環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法

本發明是關於一種環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法，尤其是一種設有環狀成形槽的模具及以該模具擠製環形釹鐵硼磁石的方法。

一般而言，現有的釹鐵硼磁石(Nd-Fe-B Magnet)製作方法主要包含燒結成形製程、黏結成形製程以及熱壓成形製程等。其中，運用熱壓成形製程所製作之釹鐵硼磁石主要包含等向性釹鐵硼熱壓磁石(MQII)及異向性釹鐵硼熱壓磁石(MQIII)等產品，所述釹鐵硼熱壓磁石具有高磁特性(最大磁能積可達30~50MGOe)、且透過熱壓製程能夠使磁石的易磁化軸沿徑向方向輻射排列，因此可供製造便於組裝的細長環形磁石或弧形磁石。再者，所述環形或弧形磁石在充磁過程中，透過變更充磁線圈的位置與數量，即可改變充磁極數及磁偏角。據此，運用熱壓成形製程所製作之釹鐵硼磁石能夠廣泛應用於各式馬達、發電機、壓縮機、音箱或磁力軸承等構件當中，例如電動車中所採用之電動輔助轉向馬達(Electric Power Steering,EPS)對於異向性釹鐵硼熱壓磁石即存在高度需求，使得熱壓成形製程成為近年來釹鐵硼磁石的主流製造方法之一。

請參照第1圖所示，係一種現有運用熱壓成形製程之環形釹鐵硼磁石製作方法的流程圖，該方法主要將釹、鐵、硼及其它金屬原料(例如：鈷)熔解(dissolving)形成金屬溶液，所述金屬溶液可藉由(rapid-quenching)快粹產生金屬薄片，再將該金屬薄片粉碎(pulverizing)以製 備磁性粉末。接著，該方法依序採用冷壓(cold pressing)及熱壓(hot pressing)製程將磁性粉末壓實，以提升磁性粉末密度使其形成磁性粉體。其中，磁性粉體經熱壓製程處理後，即可成形為等向性釹鐵硼熱壓磁石，惟，該方法可以再進一步對所述等向性釹鐵硼熱壓磁石進行擠壓(extrusion)製程處理以成形異向性釹鐵硼熱壓磁石。上述運用熱壓成形製程之環形釹鐵硼磁石製作方法的一實施例已揭露於美國公開第2010/0172783號「MATERIAL FOR ANISOTROPIC MAGNET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME」專利申請案當中。

請一併參照第2圖所示，其中，上述擠壓製程可以利用一習用模具9進行，該習用模具9可用以製作環形磁石，該習用模具9包含一模仁91及一衝頭92，該模仁91具有一容室911，該容室911可供容置一工件W，該工件W為經過上述冷壓及熱壓等製程處理的等向性釹鐵硼熱壓磁石。藉此，透過對該習用模具9加熱，使位於該容室911中的工件W升溫而呈現塑性狀態，該衝頭92即可沿著一軸向位移，並伸入該容室911以擠壓該工件W。其中，該衝頭92與該模仁91之內周面具有一間距，使得該衝頭92與該模仁91之間可以形成呈環狀的一成形槽93，該工件W受到該衝頭92擠壓時將會變形而進入該成形槽93，使該工件W成形為環形磁石，該環形磁石即為一異向性釹鐵硼熱壓磁石。

該工件W在該軸向上與該衝頭92接觸的部分受到擠壓後，必須沿著該衝頭92的表面流動至該衝頭92側緣，才能沿著該軸向流動進入該成形槽93，使得該工件W與該習用模具9接觸的部分會承受一摩擦力；相對地，該工件W在該軸向上並未與該衝頭92接觸的部分可以直接沿著該軸向流動以進入該成形槽93。據此，該工件W與該衝頭92在該軸向上接觸的部分受到擠壓變形所產生的應變量較大，而該工件W在該軸向上並未與該衝頭92接觸的部分的應變量則較小，導致習用模具9所成形之 環形磁石內外側的材料應變量不同。已知高溫成形磁石之磁特性與其應變量相關，因此習用模具9所成形之環形磁石內外側的材料應變量不同，會造成該環形磁石內外側的磁特性產生落差，進而導致該環形磁石的配向度不均勻，可能使得後續充磁加工困難或者對磁石成品品質造成不良影響。

更詳言之，請一併參照第3圖所示，係該習用模具9所成形之一環形磁石M’，該環形磁石M’具有一內周面M1’及一外周面M2’。如上所述，該環形磁石M’內外側的材料應變量不同，造成該環形磁石M’於其內周面M1’具有較大的材料應變量，而該環形磁石M’於其外周面M2’具有較小的材料應變量，導致該環形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度較差，若所欲製造為磁特性需求較高的磁石時，必須以切削等方式加工移除該環形磁石M’靠近其外周面M2’的部分，將大幅增加磁石生產成本及製程困難度。

有鑑於此，亟需提供一種進一步改良之環形釹鐵硼磁石的模具及其製作方法，以改善上述習用模具9導致釹鐵硼磁石的配向度不均勻之且大幅增加磁石生產成本及製程困難度等缺點。

本發明之一目的係提供一種環形釹鐵硼磁石之模具，透過在一模具之衝頭設置一成形槽，該成形槽係在徑向上呈環狀，能夠讓一工件流動至該成形槽內側的部分與該工件流動至該成形槽外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近。

本發明之另一目的係提供一種環形釹鐵硼磁石的製作方法，利用上述模具成形一環形磁石，以避免該環形磁石內外側的磁特性不均等。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種環形釹鐵硼磁石之模具的一實施例，包含：一模仁，該 模仁內部設有一容室，該模仁具有一軸向及垂直該軸向之徑向；及一衝頭，該衝頭係活動地設於該容室中，該衝頭在該軸向上朝向該容室之一表面形成一擠壓面，該衝頭設有一成形槽，該成形槽係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽連通該擠壓面；其中，該衝頭之成形槽在所述徑向上具有一最大半徑，該容室在所述徑向上具有一半徑，該容室的半徑大於該成形槽的最大半徑。

一種環形釹鐵硼磁石之模具的另一實施例，包含：一模仁，該模仁內部設有一容室及一成形槽，該模仁具有一軸向及垂直該軸向之徑向，該模仁在該軸向上朝向該容室之一表面形成一擠壓面，該成形槽係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽連通該擠壓面；及一衝頭，該衝頭係活動地設於該容室中；其中，該模仁之成形槽在所述徑向上具有一最大半徑，該容室在所述徑向上具有一半徑，該容室的半徑大於該成形槽的最大半徑。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該最大半徑為該成形槽的外側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該容室係為圓柱狀容槽，使該容室在所述徑向上具有該半徑。藉此，該模具所成形之環形磁石的最大半徑即為該成形槽之最大半徑。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該成形槽在所述徑向上另具有一最小半徑，該容室的半徑、該成形槽的最大半徑及最小半徑的關係符合下式所示：Rr+0.5 Rp≦Rs≦Rr+2 Rp其中，Rs為該容室的半徑，Rr為該成形槽的最大半徑，Rp為該成形槽的最小半徑。藉由使該模具的尺寸符合上式，可以避免該模具所成形之環形磁石受到材料應變量不足影響而導致必須去除的部位較大，並且避免工件因流動速度過慢而無法產生足夠的材料應變量，因而導致該模具所成形之環形磁石的磁特性提升有限。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該最大半徑為該成形槽的外側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該最小半徑為該成形槽的內側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該容室係為圓柱狀容槽，使該容室在所述徑向上具有該半徑。藉此，該模具所成形之環形磁石的最小半徑即為該成形槽之最小半徑，該環形磁石的最大半徑即為該成形槽之最大半徑。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該衝頭為一圓柱體，該衝頭在所述徑向上具有一半徑，該衝頭的半徑等於該容室的半徑，使得該衝頭能夠封閉該容室。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該容室可供容置一工件，該工件係為一圓柱體，該工件在所述徑向上具有一半徑，該工件的半徑等於該容室的半徑，使得該工件能夠容置並固定於該容室中。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該衝頭能夠抵接該模仁在所述徑向上環繞該容室之內周面，以封閉該容室。

如上所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該模仁係呈套筒狀，該模仁在該軸向上之二側各具有一第一開口及一第二開口，該第一開口及該第二開口分別連通該容室，該衝頭經由該第一開口伸入該容室，該模具另設有一下墊塊，該下墊塊能夠置入該容室中以封閉該第二開口。藉由設置該下墊塊，可使該容室中的工件或擠製成品容易自該容室中被取出。

一種環形釹鐵硼磁石的製作方法，能夠利用如上所述環形釹鐵硼磁石之模具進行，該環形釹鐵硼磁石的製作方法包含：將一工件置入該模仁內部的容室中；加熱該模具，使該容室中的工件能夠上升至一工作溫度以呈塑性狀態；致動該衝頭，使該衝頭沿著該軸向位移並伸入該容室中，以利用該衝頭之擠壓面擠壓該工件，使該工件變形而被擠入該成形槽中；及使該工件被擠入該成形槽的部分冷卻以成形為一擠製成品。

如上所述環形釹鐵硼磁石的製作方法，其中，該工作溫度低於該工件的熔點，以防止因高溫導致該工件內部組織產生晶粒成長的現象。

藉由上述結構與步驟，本發明環形釹鐵硼磁石之模具的成形槽在所述徑向上具有一最大半徑，該模具之模仁的容室在所述徑向上具有一半徑，透過設計使該容室的半徑大於該成形槽的最大半徑，能夠在一工件受到該衝頭擠壓變形時，迫使該工件的外周部分在軸向上受到該衝頭擠壓，讓該工件流動至該成形槽內側的部分與該工件流動至該成形槽外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近，以避免所成形之環形磁石內外側的磁特性產生落差，進而控制該環形磁石之配向度使其呈現較均勻的狀態，達到提升釹鐵硼磁石成品的品質之功效。再者，本發明環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法能夠避免其所成形之環形磁石內外側的磁特性不均等，不會產生該環形磁石特定部分配向度較差的情形，因此也無須加工移除該環形磁石的配向度較差的部分(例如：該環形磁石靠近其外周面的部分)，能夠達到降低磁石生產成本及製程困難度之功效。

〔本發明〕

1‧‧‧模具

1’‧‧‧模具

11‧‧‧模仁

11a‧‧‧第一開口

11b‧‧‧第二開口

111‧‧‧容室

112‧‧‧成形槽

113‧‧‧擠壓面

12‧‧‧衝頭

121‧‧‧擠壓面

122‧‧‧成形槽

13‧‧‧下墊塊

2‧‧‧工件

Rr‧‧‧最大半徑

Rs‧‧‧半徑

Rp‧‧‧最小半徑

M‧‧‧環形磁石

Ma‧‧‧環形磁石

Mb‧‧‧環形磁石

Mc‧‧‧環形磁石

M1‧‧‧內周面

M2‧‧‧外周面

Rs1‧‧‧半徑

H1‧‧‧高度

Rs2‧‧‧半徑

H2‧‧‧高度

Rs3‧‧‧半徑

H3‧‧‧高度

A‧‧‧前段部分

〔習知〕

9‧‧‧模具

91‧‧‧模仁

911‧‧‧容室

92‧‧‧衝頭

93‧‧‧成形槽

W‧‧‧工件

M’‧‧‧環形磁石

M1’‧‧‧內周面

M2’‧‧‧外周面

第1圖：現有運用熱壓成形製程之環形釹鐵硼磁石製作方法的流程圖

第2圖：習知擠壓製程及其使用之習用模具的結構剖視示意圖。

第3圖：習用模具所成形之一環形磁石的外觀示意圖。

第4圖：本發明環形釹鐵硼磁石模具一實施例的結構分解示意圖。

第5圖：本發明環形釹鐵硼磁石模具一實施例的結構剖視示意圖。

第6圖：本發明環形釹鐵硼磁石製作方法實施例之流程示意圖。

第7圖：本發明環形釹鐵硼磁石製作方法實施例致動使一衝頭伸入一模仁之容室中的結構剖視示意圖。

第8圖：本發明環形釹鐵硼磁石製作方法實施例以該衝頭擠壓該工件 的結構剖視示意圖。

第9圖：該工件受到該衝頭擠壓時的結構剖視放大示意圖。

第10圖：習用模具所成形之一環形磁石的材料應變量分布圖。

第11圖：本發明環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法實施例所成形之一環形磁石的材料應變量分布圖。

第12圖：本發明環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法實施例所成形之一環形磁石的外觀示意圖。

第13圖：本發明環形釹鐵硼磁石之模具一實施例之衝頭的結構剖視放大示意圖。

第14圖：三種模具尺寸條件下該衝頭抵壓該工件後所移動的行程與該衝頭之負荷的關係圖。

第15圖：尺寸條件a的模具之工件外觀示意圖與所成形之環形磁石的材料應變量分布圖。

第16圖：尺寸條件b的模具之工件外觀示意圖與所成形之環形磁石的材料應變量分布圖。

第17圖：尺寸條件c的模具之工件外觀示意圖與所成形之環形磁石的材料應變量分布圖。

第18圖：本發明環形釹鐵硼磁石模具另一實施例的結構分解示意圖。

第19圖：本發明環形釹鐵硼磁石模具另一實施例的結構剖視示意圖。

第20圖：本明環形釹鐵硼磁石模具另一實施例之模仁的結構剖視放大示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第4及5圖所示，其係本發明環形釹鐵硼磁石之模具 1的一實施例，該模具1可包含一模仁11及一衝頭12，該模仁11內部設有一容室111以供容置一工件2，且該模仁11具有一軸向及垂直該軸向之徑向等方向。該工件2可以為一等向性釹鐵硼熱壓磁石，製備該等向性釹鐵硼熱壓磁石的方式係本發明所屬領域中具有通常知識者均可理解實施者，例如前述美國公開第2010/0172783號專利申請案即揭示其中一種等向性釹鐵硼熱壓磁石的製備方式，故不再行列舉詳述該等向性釹鐵硼熱壓磁石的製備方式。該衝頭12係活動地設於該模仁11之容室111中，且該衝頭12可沿著該軸向位移，以伸入該容室111中。該衝頭12在該軸向上朝向該容室111之一表面形成一擠壓面121，該擠壓面121能夠擠壓該容室111中的工件2。該衝頭12設有一成形槽122，該成形槽122係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽122連通該擠壓面121。此外，該衝頭12能夠抵接該模仁11在所述徑向上環繞該容室111之內周面，以封閉該容室111。

更詳言之，在本實施例中，該模仁11係呈套筒狀，該模仁11在該軸向上之二側各具有一第一開口11a及一第二開口11b，該第一開口11a及該第二開口11b分別連通該容室111。該衝頭12可以經由該第一開口11a伸入該容室111中；相對地，該模具1可另設有一下墊塊13，該下墊塊13可以置入該容室111中以封閉該第二開口11b。藉由設置該下墊塊13，該下墊塊13能夠用以進行退料，因此可使該容室111中的工件2或擠製成品容易自該容室111中被取出。

值得注意的是，該衝頭12之成形槽122在所述徑向上具有一最大半徑Rr，該最大半徑Rr為該成形槽122的外側緣至該模具1中心在所述徑向上的距離；該模仁11之容室111係為圓柱狀容槽，該容室111在所述徑向上具有一半徑Rs，該半徑Rs為該模仁11環繞該容室111之內周面至該模具1中心的距離。該容室111的半徑Rs大於該成形槽122的最大半徑Rr。其中，該容室111所容置的工件2係為一圓柱體，該衝頭12 亦為一圓柱體，故該工件2與該衝頭12在所述徑向上分別具有一半徑，該工件2的半徑及該衝頭12的半徑均等於該容室111的半徑Rs；換言之，該衝頭12的半徑及該工件2的半徑亦大於該成形槽122的最大半徑Rr。

參閱第6圖所示，係本發明環形釹鐵硼磁石製作方法實施例之流程示意圖，據由上述模具1，本發明環形釹鐵硼磁石製作方法實施例包含以下步驟：將一工件2置入該模仁11的容室111中，並且加熱該模具1，使放置於該容室111中的工件2上升至一工作溫度，該工作溫度低於該工件2的熔點，以防止因高溫導致該工件2內部組織產生晶粒成長的現象。惟，該工件2係為等向性釹鐵硼熱壓磁石，於該工作溫度下，該工件2之富釹相(Nd-rich phase)為熔融狀態，使該工件2呈塑性狀態，有助於本方法之實施。

請一併參照第7及8圖所示，在位於該容室111中的工件2被升溫至預設之工作溫度，以呈現紅熱而具有可塑性之狀態後，致動該模具1的衝頭12，使該衝頭12沿著該軸向位移並伸入該容室111中。藉此，該衝頭12之擠壓面121能夠擠壓該工件2，以推移呈塑性狀態的工件2，使該工件2變形而被擠入該成形槽122中。

請參照第9圖所示，其中，該工件2的中央部分將在該軸向上受到該衝頭12之擠壓面121擠壓，進而沿著該擠壓面121流動至該衝頭12朝向該成形槽122的內側緣，並沿著該軸向流動進入該成形槽122；相對地，由於該容室111的半徑Rs大於該成形槽122的最大半徑Rr，使得該工件2的半徑大於該成形槽122的最大半徑Rr，該工件2的外周部分亦將在該軸向上受到該擠壓面121擠壓，進而沿著該擠壓面121流動至該衝頭12朝向該成形槽122的外側緣，並沿著該軸向流動進入該成形槽122。換言之，該工件2受到擠壓變形而流動至該成形槽122內側與外側的部分均可與該擠壓面121接觸而承受一摩擦力，因此該工件2流動至該成形槽 122內側的部分與該工件2流動至該成形槽122外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近。

該工件2被擠入該成形槽122的部分經冷卻後即可成形為一擠製成品，本實施例之模具1的成形槽122係呈環狀，因此該擠製成品將對應該成形槽122形成環形，該工件2被擠入該成形槽122的部分經冷卻後可藉由後續充磁加工等處理以形成環形磁石成品，所述環形磁石即為異向性釹鐵硼熱壓磁石。

藉此，本發明環形釹鐵硼磁石之模具1及其製作方法實施例藉由設計使該模仁11之容室111的半徑Rs大於該衝頭12之成形槽122的最大半徑Rr，可以在該工件2受到該衝頭12擠壓變形時，讓該工件2流動至該成形槽122內側的部分與該工件2流動至該成形槽122外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近，以避免該模具1所成形之環形磁石內外側的磁特性產生落差，進而控制該環形磁石之配向度使其呈現較均勻的狀態。

再者，請參照第3及10圖所示，其中，第10圖係上述習用模具9所成形之一環形磁石M’的材料應變量分布圖。由於該習用模具9之工件W受到其衝頭92擠壓變形時，該工件W的中央部分將在該軸向上與該衝頭92接觸，進而沿著該衝頭92的表面流動至該衝頭92側緣，才能進入該成形槽93以成形為該環形磁石M’，該工件W與該衝頭92接觸時將承受一摩擦力，造成該工件W於該成形槽93內側所產生的應變量較大；相對地，由於該模仁91之容室911的半徑係等於該成形槽93的最大半徑，該工件W的外周部分在該軸向上並未與該衝頭92接觸，容易直接進入該成形槽93以成形為該環形磁石M’，造成該工件W於該成形槽93外側所產生的應變量較小。據此，如第10圖所示，該習用模具9所成形之環形磁石M’於其內周面M1’具有較大的材料應變量，而該環形磁石M’於其外周 面M2’具有較小的材料應變量，造成該環形磁石M’內外側的磁特性不均等，進而導致該環形磁石M’的配向度不均勻。

請參照第11及12圖所示，其中，第11圖係本發明環形釹鐵硼磁石之模具1及其製作方法實施例所成形之一環形磁石M的材料應變量分布圖，第12圖係該環形磁石M的外觀示意圖，該環形磁石M同樣具有一內周面M1及一外周面M2。由於該工件2的半徑(即該容室111的半徑Rs)大於該成形槽122的最大半徑Rr，使得該工件2的外周部分亦將在該軸向上受到該衝頭12之擠壓面121擠壓，進而沿著該擠壓面121流動至該衝頭12朝向該成形槽122的外側緣，並進入該成形槽122以成形為該環形磁石M。據此，如第10圖所示，該工件2流動至該成形槽122內側的部分與該工件2流動至該成形槽122外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近，使得該環形磁石M於其內周面M1及外周面M2均具有足夠的材料應變量，因此該環形磁石M內外側的配向度較為均勻。

由此可知，相較上述習用模具9所成形之環形磁石M’於其外周面M2’具有較小的材料應變量，導致該環形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度較差，本發明環形釹鐵硼磁石之模具1及其製作方法實施例所成形之環形磁石M能夠避免其內外側的磁特性不均等，進而控制該環形磁石M之配向度使其呈現較均勻的狀態，不會產生該環形磁石M特定部分配向度較差的情形。

請參照第13圖所示，係本發明環形釹鐵硼磁石之模具1實施例之衝頭12的結構剖視放大示意圖，該衝頭12之成形槽122係呈環狀，因此除了上述最大半徑Rr外，該成形槽122在所述徑向上另具有一最小半徑Rp，該最小半徑Rp為該成形槽122的內側緣至該模具1中心在所述徑向上的距離。如第11及12圖所示，該模具1實施例所成形之環形磁石M的最小半徑即為該成形槽122之最小半徑Rp；該環形磁石M的最大半徑 即為該成形槽122之最大半徑Rr。已知該成形槽122之最大半徑Rr與最小半徑Rp的差值將決定該成形槽122之開口的大小，進而影響該工件2流動進入該成形槽122的難易度，而該容室111的半徑Rs會影響該工件2的尺寸，亦將影響該工件2受到擠壓變形時的流動情形。據此，該衝頭12擠壓該工件2時的負荷與該成形槽122之最大半徑Rr、最小半徑Rp及該容室111的半徑Rs等模具1的尺寸有關。

請一併參照第14圖所示，係三種不同尺寸條件的模具1中，該衝頭12抵壓該工件2後所移動的行程與該衝頭12之負荷的關係圖，所述三種尺寸條件分別為a：Rs1=Rr+0.5 Rp、b：Rs2=Rr+1 Rp、以及c：Rs3=Rr+2 Rp。在尺寸條件a下，該容室111的半徑Rs1等於該最大半徑Rr與0.5倍的該最小半徑Rp之總和；在尺寸條件b下，該容室111的半徑Rs2等於該最大半徑Rr與該最小半徑Rp之總和；而在尺寸條件c下，該容室111的半徑Rs3等於該最大半徑Rr與2倍的該最小半徑Rp之總和。惟，上述三種尺寸條件a、b、c的模具1之成形槽122具有相同的最大半徑Rr與最小半徑Rp，因此各模具1可用以成形相同尺寸的環形磁石M。

其中，為了觀察不同尺寸條件的模具1對於所成形之環形磁石M的影響，係設計使不同尺寸條件的模具1均能以相同體積之工件2進行擠製。請一併參照第15、16及17圖所示，在尺寸條件a下，該工件2的半徑等於該容室111的半徑Rs1；在尺寸條件b下，該工件2的半徑等於該容室111的半徑Rs2；而在尺寸條件c下，該工件2的半徑等於該容室111的半徑Rs3。藉由選定三種尺寸條件a、b、c下工件2的高度，使尺寸條件a下該工件2的高度H1、尺寸條件b下該工件2的高度H2及尺寸條件c下該工件2的高度H3的比例如下式(1)所示： 即可使尺寸條件a、b、c下工件2皆具有相同體積，因此三種尺寸條件a、b、c的模具1均均能以相同體積之工件2進行擠製，以排除工件2體積對各模具1所成形之環形磁石M的影響成分。

更詳言之，請參照第15圖所示，在尺寸條件a下，由於該容室111的半徑Rs1最小，該工件2的半徑亦最小，該工件2與該擠壓面121接觸所承受的摩擦力亦較低，使得該衝頭12擠壓該工件2時的負荷較低。因此，該工件2較容易流動進入該成形槽122，使得該模具1所成形之一環形磁石Ma容易達到較高的高度。惟，該環形磁石Ma的一前段部分A可能受到材料應變量不足影響而具有較差的磁特性，必須加工去除。

請參照第16圖所示，在尺寸條件b下，該容室111的半徑Rs2適中，使得該衝頭12擠壓該工件2時的負荷適中。因此，該工件2能夠以合理速度流動進入該成形槽122，以快速達到均勻的應變，使得該模具1所成形之一環形磁石Mb不易形成需去除的部位。

請參照第17圖所示，在尺寸條件c下，該容室111的半徑Rs3最大，該工件2的半徑亦最大，該工件2與該擠壓面121接觸所承受的摩擦力亦較高，使得該衝頭12擠壓該工件2時的負荷較高。因此，該工件2較不易流動進入該成形槽122，惟進入該成形槽122的部分可以獲得十分均勻的應變量。此外，該工件2的流動速度較慢會間接降低材料應變量，使得該模具1所成形之一環形磁石Mc較適用於對磁特性需求適中的應用。

承上所述，若該容室111的半徑Rs小於該最大半徑Rr與0.5倍的該最小半徑Rp之總和，該模具1所成形之環形磁石受到材料應變 量不足影響而必須去除的部位可能較大，將會增加磁石生產成本；相對地，若該容室111的半徑Rs大於該最大半徑Rr與2倍的該最小半徑Rp之總和，該工件2可能因流動速度過慢而無法產生足夠的材料應變量，因而導致該模具1所成形之環形磁石的磁特性提升有限。據此，本發明環形釹鐵硼磁石之模具1實施例的尺寸較佳符合下式(2)：Rr+0.5 Rp≦Rs≦Rr+2 Rp (2)

雖然在前述實施例之模具1當中，該成形槽122係設置於該衝頭12，使該模具1形成一背向擠型模具。惟，請參照第18及19圖所示，在本發明部分實施例之模具1’中，同樣包含一模仁11及一衝頭12，惟，該模仁11內部同時設有一容室111及一成形槽112，該容室111供容置一工件2，該成形槽112連通該容室111。其中，該模仁11具有一軸向及垂直該軸向之徑向，該模仁11在該軸向上朝向該容室111之一表面形成一擠壓面113，該成形槽112係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽112連通該擠壓面113。由於該成形槽112係設置於該模仁11，使該模具1’形成一正向擠型模具。

請一併參照第20圖所示，係該模具1’之模仁11的結構剖視放大示意圖，該模仁11之成形槽112在所述徑向上具有一最大半徑Rr，該最大半徑Rr為該成形槽112的外側緣至該模具1’中心在所述徑向上的距離；該模仁11之容室111係為圓柱狀容槽，該容室111在所述徑向上具有一半徑Rs，該半徑Rs為該模仁11環繞該容室111之內周面至該模具1’中心的距離。該容室111的半徑Rs亦大於該成形槽112的最大半徑Rr。

該衝頭12同樣能夠抵接該模仁11在所述徑向上環繞該容室111之內周面，以封閉該容室111。藉此，當該衝頭12沿著該軸向位移並伸入該容室111時，該衝頭12能夠擠壓該工件2，以推移呈塑性狀態的工件2，使該工件2變形而被擠入模仁11的成形槽112中。其中，該工件2 的中央與外周部分將在該軸向上受到該模仁11之擠壓面113擠壓，讓該工件2流動至該成形槽122內側的部分與該工件2流動至該成形槽122外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近，故該模具1’同樣能夠提升釹鐵硼磁石成品的品質及降低磁石生產成本及製程困難度。

據此，本發明部分各實施例之模具1、1’可以為背向擠型模具或正向擠型模具，均可用以製作環形磁石，並且達成避免該模具1、1’所成形之環形磁石內外側的磁特性產生落差，進而控制該環形磁石之配向度使其呈現較均勻的狀態等效果。

此外，當該模具1’為正向擠型模具時，該成形槽112在所述徑向上另具有一最小半徑Rp，該最小半徑Rp為該成形槽112的內側緣至該模具1中心在所述徑向上的距離，該成形槽112之最大半徑Rr、最小半徑Rp及該容室111的半徑Rs亦較佳符合上式(2)。

藉由前揭之結構與方法特徵，本發明環形釹鐵硼磁石之模具1及其製作方法實施例的主要特點在於： 透過在一模具1、1’之衝頭12或模仁11設置一成形槽122、112，該成形槽122、112係在徑向上呈環狀，使該成形槽122、112在所述徑向上具有一最大半徑Rr，該模仁11的容室111在所述徑向上具有一半徑Rs，該容室111的半徑Rs大於該成形槽122、112的最大半徑Rr。藉此，該容室111可供容置一工件2，該工件2的半徑將大於該成形槽122、112的最大半徑Rr，以在該工件2受到該衝頭12擠壓變形時，迫使該工件2的外周部分在軸向上受到該衝頭12或該模仁11之擠壓面121、113擠壓，讓該工件2流動至該成形槽122、112內側的部分與該工件2流動至該成形槽122、112外側的部分受到擠壓變形所產生的應變量相近。相較上述習用模具9所成形之環形磁石內外側的材料應變量不同，會造成該環形磁石內外側的磁特性產生落差，進而導致該環形磁石的配向度不均勻，本發明環 形釹鐵硼磁石之模具1、1’及其製作方法實施例能夠有效避免所成形之環形磁石M內外側的磁特性產生落差，進而控制該環形磁石之配向度使其呈現較均勻的狀態，以確實提升釹鐵硼磁石成品的品質。

此外，相較上述習用模具9所成形之環形磁石M’於其外周面M2’具有較小的材料應變量，導致該環形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度較差，本發明環形釹鐵硼磁石之模具1、1’及其製作方法實施例能夠避免其所成形之環形磁石M內外側的磁特性不均等，不會產生該環形磁石M特定部分配向度較差的情形。因此，即使所欲製造為磁特性需求較高的磁石時，也無須移除該環形磁石M靠近其外周面M2的部分，確實能夠降低磁石生產成本及製程困難度。

綜上所述，本發明環形釹鐵硼磁石之模具及其製作方法實施例藉由設計使該模仁11之容室111的半徑Rs大於該衝頭12或該模仁11之成形槽122、112的最大半徑Rr，確可達到提升釹鐵硼磁石成品的品質及降低磁石生產成本及製程困難度等諸多功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧模具

11‧‧‧模仁

11a‧‧‧第一開口

11b‧‧‧第二開口

111‧‧‧容室

12‧‧‧衝頭

121‧‧‧擠壓面

122‧‧‧成形槽

13‧‧‧下墊塊

2‧‧‧工件

Claims (11)

1. 一種環形釹鐵硼磁石之模具，包含：一模仁，該模仁內部設有一容室，該模仁具有一軸向及垂直該軸向之徑向；及一衝頭，該衝頭係活動地設於該容室中，該衝頭在該軸向上朝向該容室之一表面形成一擠壓面，該衝頭設有一成形槽，該成形槽係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽連通該擠壓面；其中，該衝頭之成形槽在所述徑向上具有一最大半徑，該容室在所述徑向上具有一半徑，該容室的半徑大於該成形槽的最大半徑。
2. 一種環形釹鐵硼磁石之模具，包含：一模仁，該模仁內部設有一容室及一成形槽，該模仁具有一軸向及垂直該軸向之徑向，該模仁在該軸向上朝向該容室之一表面形成一擠壓面，該成形槽係在所述徑向上呈環狀，且該成形槽連通該擠壓面；及一衝頭，該衝頭係活動地設於該容室中；其中，該模仁之成形槽在所述徑向上具有一最大半徑，該容室在所述徑向上具有一半徑，該容室的半徑大於該成形槽的最大半徑。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該最大半徑為該成形槽的外側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該容室係為圓柱狀容槽，使該容室在所述徑向上具有該半徑。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼之模具，其中，該成形槽在所述徑向上另具有一最小半徑，該容室的半徑、該成形槽的最大半徑及最小半徑的關係符合下式所示：Rr+0.5 Rp≦Rs≦Rr+2 Rp其中，Rs為該容室的半徑，Rr為該成形槽的最大半徑，Rp為該成形槽的最小半徑。
5. 如申請專利範圍第4項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該最大半徑為該成形槽的外側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該最小半徑為該成形槽的內側緣至該模具中心在所述徑向上的距離，該容室係為圓柱狀容槽，使該容室在所述徑向上具有該半徑。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該衝頭為一圓柱體，該衝頭在所述徑向上具有一半徑，該衝頭的半徑等於該容室的半徑。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該容室可供容置一工件，該工件係為一圓柱體，該工件在所述徑向上具有一半徑，該工件的半徑等於該容室的半徑。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該衝頭抵接該模仁在所述徑向上環繞該容室之內周面。
9. 如申請專利範圍第1項所述環形釹鐵硼磁石之模具，其中，該模仁係呈套筒狀，該模仁在該軸向上之二側各具有一第一開口及一第二開口，該第一開口及該第二開口分別連通該容室，該衝頭經由該第一開口伸入該容室，該模具另設有一下墊塊，該下墊塊能夠置入該容室中以封閉該第二開口。
10. 一種環形釹鐵硼磁石的製作方法，能夠利用如申請專利範圍第1或2項所述環形釹鐵硼磁石之模具進行，該環形釹鐵硼磁石的製作方法包含：將一工件置入該模仁內部的容室中；加熱該模具，使該容室中的工件能夠上升至一工作溫度以呈塑性狀態；致動該衝頭，使該衝頭沿著該軸向位移並伸入該容室中，以利用該衝頭之擠壓面擠壓該工件，使該工件變形而被擠入該成形槽中；及使該工件被擠入該成形槽的部分冷卻以成形為一擠製成品。
11. 如申請專利範圍第10項所述環形釹鐵硼磁石的製作方法，其中，該工作溫度低於該工件的熔點。