CN106903317B - 环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法，用以提升钕铁硼磁石成品的品质及降低磁石生产成本及工艺困难度，该环形钕铁硼磁石的模具包含：一个模仁，该模仁内部设有一个容室，该模仁具有一个轴向及垂直该轴向的径向；及一个冲头，该冲头活动地设于该容室中，该冲头或该模仁在该轴向上朝向该容室的一个表面形成一个挤压面，该冲头或该模仁设有一个成形槽，该成形槽在所述径向上呈环状，且该成形槽连通该挤压面；其中，该成形槽在所述径向上具有一个最大半径，该容室在所述径向上具有一个半径，该容室的半径大于该成形槽的最大半径。

Description

环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法

技术领域

本发明是关于一种环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法，尤其是一种设有环状成形槽的模具及以该模具挤制环形钕铁硼磁石的方法。

背景技术

一般而言，现有的钕铁硼磁石(Nd-Fe-B Magnet)制作方法主要包含烧结成形工艺、粘结成形工艺以及热压成形工艺等。其中，运用热压成形工艺所制作的钕铁硼磁石主要包含等向性钕铁硼热压磁石(MQΙΙ)及异向性钕铁硼热压磁石(MQΙΙI)等产品，所述钕铁硼热压磁石具有高磁特性（最大磁能积可达30~50MGOe）、且通过热压工艺能够使磁石的易磁化轴沿径向方向辐射排列，因此可供制造便于组装的细长环形磁石或弧形磁石。再者，所述环形或弧形磁石在充磁过程中，通过变更充磁线圈的位置与数量，即可改变充磁极数及磁偏角。据此，运用热压成形工艺所制作的钕铁硼磁石能够广泛应用于各式马达、发电机、压缩机、音箱或磁力轴承等构件当中，例如电动车中所采用的电动辅助转向马达(ElectricPower Steering, EPS)对于异向性钕铁硼热压磁石即存在高度需求，使得热压成形工艺成为近年来钕铁硼磁石的主流制造方法的一。

请参照图1所示，是一种现有运用热压成形工艺的环形钕铁硼磁石制作方法的流程图，该方法主要将钕、铁、硼及其它金属原料（例如：钴）熔解(dissolving)形成金属溶液，所述金属溶液可借助(rapid-quenching)快淬产生金属薄片，再将该金属薄片粉碎(pulverizing)以制备磁性粉末。接着，该方法依序采用冷压(cold pressing)及热压(hotpressing)工艺将磁性粉末压实，以提升磁性粉末密度使其形成磁性粉体。其中，磁性粉体经热压工艺处理后，即可成形为等向性钕铁硼热压磁石，但是，该方法可以再进一步对所述等向性钕铁硼热压磁石进行挤压(extrusion)工艺处理以成形异向性钕铁硼热压磁石。上述运用热压成形工艺的环形钕铁硼磁石制作方法的一实施例已揭露于美国公开第2010/0172783号「MATERIAL FOR ANISOTROPIC MAGNET AND METHOD OF MANUFACTURING THESAME」专利申请案当中。

请一并参照图2所示，其中，上述挤压工艺可以利用一现有模具9进行，该现有模具9可用以制作环形磁石，该现有模具9包含一模仁91及一冲头92，该模仁91具有一容室911，该容室911可供容置一工件W，该工件W为经过上述冷压及热压等工艺处理的等向性钕铁硼热压磁石。借此，通过对该现有模具9加热，使位于该容室911中的工件W升温而呈现塑性状态，该冲头92即可沿着一轴向位移，并伸入该容室911以挤压该工件W。其中，该冲头92与该模仁91的内周面具有一间距，使得该冲头92与该模仁91之间可以形成呈环状的一成形槽93，该工件W受到该冲头92挤压时将会变形而进入该成形槽93，使该工件W成形为环形磁石，该环形磁石即为一异向性钕铁硼热压磁石。

该工件W在该轴向上与该冲头92接触的部分受到挤压后，必须沿着该冲头92的表面流动至该冲头92侧缘，才能沿着该轴向流动进入该成形槽93，使得该工件W与该现有模具9接触的部分会承受一摩擦力；相对地，该工件W在该轴向上并未与该冲头92接触的部分可以直接沿着该轴向流动以进入该成形槽93。据此，该工件W与该冲头92在该轴向上接触的部分受到挤压变形所产生的应变量较大，而该工件W在该轴向上并未与该冲头92接触的部分的应变量则较小，导致现有模具9所成形的环形磁石内外侧的材料应变量不同。已知高温成形磁石的磁特性与其应变量相关，因此现有模具9所成形的环形磁石内外侧的材料应变量不同，会造成该环形磁石内外侧的磁特性产生落差，进而导致该环形磁石的配向度不均匀，可能使得后续充磁加工困难或者对磁石成品品质造成不良影响。

更详言之，请一并参照图3所示，是该现有模具9所成形的一环形磁石M’，该环形磁石M’具有一内周面M1’及一外周面M2’。如上所述，该环形磁石M’内外侧的材料应变量不同，造成该环形磁石M’于其内周面M1’具有较大的材料应变量，而该环形磁石M’于其外周面M2’具有较小的材料应变量，导致该环形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度较差，若所欲制造为磁特性需求较高的磁石时，必须以切削等方式加工移除该环形磁石M’靠近其外周面M2’的部分，将大幅增加磁石生产成本及工艺困难度。

有鉴于此，亟需提供一种进一步改良的环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法，以改善上述现有模具9导致钕铁硼磁石的配向度不均匀的且大幅增加磁石生产成本及工艺困难度等缺点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种环形钕铁硼磁石的模具，通过 在一个模具的冲头设置一个成形槽，该成形槽在径向上呈环状，能够让一个工件流动至该成形槽内侧的部分与该工件流动至该成形槽外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近。

本发明的另一个目的是提供一种环形钕铁硼磁石的制作方法，利用上述模具成形一个环形磁石，以避免该环形磁石内外侧的磁特性不均等。

为达到前述目的，本发明所运用的技术内容包含有：

一种环形钕铁硼磁石的模具的一个实施例，包含：一个模仁，该模仁内部设有一个容室，该模仁具有一个轴向及垂直该轴向的径向；及一个冲头，该冲头活动地设于该容室中，该冲头在该轴向上朝向该容室的一个表面形成一个挤压面，该冲头设有一个成形槽，该成形槽在所述径向上呈环状，且该成形槽连通该挤压面；其中，该冲头的成形槽在所述径向上具有一个最大半径，该容室在所述径向上具有一个半径，该容室的半径大于该成形槽的最大半径。

一种环形钕铁硼磁石的模具的另一个实施例，包含：一个模仁，该模仁内部设有一个容室及一个成形槽，该模仁具有一个轴向及垂直该轴向的径向，该模仁在该轴向上朝向该容室的一个表面形成一个挤压面，该成形槽在所述径向上呈环状，且该成形槽连通该挤压面；及一个冲头，该冲头活动地设于该容室中；其中，该模仁的成形槽在所述径向上具有一个最大半径，该容室在所述径向上具有一个半径，该容室的半径大于该成形槽的最大半径。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该最大半径为该成形槽的外侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该容室为圆柱状容槽，使该容室在所述径向上具有该半径。借此，该模具所成形的环形磁石的最大半径即为该成形槽的最大半径。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该成形槽在所述径向上另具有一最小半径，该容室的半径、该成形槽的最大半径及最小半径的关系符合下式所示：

Rr + 0.5 Rp ≦ Rs ≦ Rr + 2 Rp

其中，Rs为该容室的半径，Rr为该成形槽的最大半径，Rp为该成形槽的最小半径。借助使该模具的尺寸符合上式，可以避免该模具所成形的环形磁石受到材料应变量不足影响而导致必须去除的部位较大，并且避免工件因流动速度过慢而无法产生足够的材料应变量，因而导致该模具所成形的环形磁石的磁特性提升有限。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该最大半径为该成形槽的外侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该最小半径为该成形槽的内侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该容室为圆柱状容槽，使该容室在所述径向上具有该半径。借此，该模具所成形的环形磁石的最小半径即为该成形槽的最小半径，该环形磁石的最大半径即为该成形槽的最大半径。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该冲头为一个圆柱体，该冲头在所述径向上具有一个半径，该冲头的半径等于该容室的半径，使得该冲头能够封闭该容室。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该容室可供容置一个工件，该工件为一个圆柱体，该工件在所述径向上具有一个半径，该工件的半径等于该容室的半径，使得该工件能够容置并固定于该容室中。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该冲头能够抵接该模仁在所述径向上环绕该容室的内周面，以封闭该容室。

如上所述环形钕铁硼磁石的模具，其中，该模仁呈套筒状，该模仁在该轴向上的二侧各具有一个第一开口及一个第二开口，该第一开口及该第二开口分别连通该容室，该冲头经由该第一开口伸入该容室，该模具另设有一个下垫块，该下垫块能够置入该容室中以封闭该第二开口。借助设置该下垫块，可使该容室中的工件或挤制成品容易自该容室中被取出。

一种环形钕铁硼磁石的制作方法，能够利用如上所述环形钕铁硼磁石的模具进行，该环形钕铁硼磁石的制作方法包含：将一个工件置入该模仁内部的容室中；加热该模具，使该容室中的工件能够上升至一个工作温度以呈塑性状态；致动该冲头，使该冲头沿着该轴向位移并伸入该容室中，以利用该冲头的挤压面挤压该工件，使该工件变形而被挤入该成形槽中；及使该工件被挤入该成形槽的部分冷却以成形为一个挤制成品。

如上所述环形钕铁硼磁石的制作方法，其中，该工作温度低于该工件的熔点，以防止因高温导致该工件内部组织产生晶粒成长的现象。

借助上述结构与步骤，本发明环形钕铁硼磁石的模具的成形槽在所述径向上具有一最大半径，该模具的模仁的容室在所述径向上具有一半径，通过设计使该容室的半径大于该成形槽的最大半径，能够在一工件受到该冲头挤压变形时，迫使该工件的外周部分在轴向上受到该冲头挤压，让该工件流动至该成形槽内侧的部分与该工件流动至该成形槽外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近，以避免所成形的环形磁石内外侧的磁特性产生落差，进而控制该环形磁石的配向度使其呈现较均匀的状态，达到提升钕铁硼磁石成品的品质的功效。再者，本发明环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法能够避免其所成形的环形磁石内外侧的磁特性不均等，不会产生该环形磁石特定部分配向度较差的情形，因此也无须加工移除该环形磁石的配向度较差的部分（例如：该环形磁石靠近其外周面的部分），能够达到降低磁石生产成本及工艺困难度的功效。

附图说明

图1：现有运用热压成形工艺的环形钕铁硼磁石制作方法的流程图。

图2：现有挤压工艺及其使用的现有模具的结构剖视示意图。

图3：现有模具所成形的一环形磁石的外观示意图。

图4：本发明环形钕铁硼磁石模具一实施例的结构分解示意图。

图5：本发明环形钕铁硼磁石模具一实施例的结构剖视示意图。

图6：本发明环形钕铁硼磁石制作方法实施例的流程示意图。

图7：本发明环形钕铁硼磁石制作方法实施例致动使一冲头伸入一模仁的容室中的结构剖视示意图。

图8：本发明环形钕铁硼磁石制作方法实施例以该冲头挤压该工件的结构剖视示意图。

图9：该工件受到该冲头挤压时的结构剖视放大示意图。

图10：现有模具所成形的一环形磁石的材料应变量分布图。

图11：本发明环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法实施例所成形的一环形磁石的材料应变量分布图。

图12：本发明环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法实施例所成形的一环形磁石的外观示意图。

图13：本发明环形钕铁硼磁石的模具一实施例的冲头的结构剖视放大示意图。

图14：三种模具尺寸条件下该冲头抵压该工件后所移动的行程与该冲头的负荷的关系图。 图15：尺寸条件a的模具的工件外观示意图与所成形的环形磁石的材料应变量分布图。

图16：尺寸条件b的模具的工件外观示意图与所成形的环形磁石的材料应变量分布图。

图17：尺寸条件c的模具的工件外观示意图与所成形的环形磁石的材料应变量分布图。

图18：本发明环形钕铁硼磁石模具另一实施例的结构分解示意图。

图19：本发明环形钕铁硼磁石模具另一实施例的结构剖视示意图。

图20：本明环形钕铁硼磁石模具另一实施例的模仁的结构剖视放大示意图。

附图标记说明：

〔本发明〕

1 模具 1’ 模具

11 模仁 11a 第一开口

11b 第二开口 111 容室

112 成形槽 113 挤压面

12 冲头 121 挤压面

122 成形槽 13 下垫块

2 工件

Rr 最大半径 Rs 半径

Rp 最小半径

M 环形磁石 Ma 环形磁石

Mb 环形磁石 Mc 环形磁石

M1 内周面 M2 外周面

Rs1 半径 H1 高度

Rs2 半径 H2 高度

Rs3 半径 H3 高度

A 前段部分

〔现有〕

9 模具

91 模仁 911 容室

92 挤压头 93 成形槽

W 工件 M’ 环形磁石

M1’ 内周面 M2’ 外周面。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

请参照图4及5所示，是本发明环形钕铁硼磁石的模具1的一实施例，该模具1可包含一模仁11及一冲头12，该模仁11内部设有一容室111以供容置一工件2，且该模仁11具有一轴向及垂直该轴向的径向等方向。该工件2可以为一等向性钕铁硼热压磁石，制备该等向性钕铁硼热压磁石的方式是本发明所属领域中具有通常知识者均可理解实施者，例如前述美国公开第2010/0172783号专利申请案即揭示其中一种等向性钕铁硼热压磁石的制备方式，故不再行列举详述该等向性钕铁硼热压磁石的制备方式。该冲头12活动地设于该模仁11的容室111中，且该冲头12可沿着该轴向位移，以伸入该容室111中。该冲头12在该轴向上朝向该容室111的一表面形成一挤压面121，该挤压面121能够挤压该容室111中的工件2。该冲头12设有一成形槽122，该成形槽122在所述径向上呈环状，且该成形槽122连通该挤压面121。此外，该冲头12能够抵接该模仁11在所述径向上环绕该容室111的内周面，以封闭该容室111。

更详言之，在本实施例中，该模仁11呈套筒状，该模仁11在该轴向上的二侧各具有一第一开口11a及一第二开口11b，该第一开口11a及该第二开口11b分别连通该容室111。该冲头12可以经由该第一开口11a伸入该容室111中；相对地，该模具1可另设有一下垫块13，该下垫块13可以置入该容室111中以封闭该第二开口11b。借助设置该下垫块13，该下垫块13能够用以进行退料，因此可使该容室111中的工件2或挤制成品容易自该容室111中被取出。

值得注意的是，该冲头12的成形槽122在所述径向上具有一最大半径Rr，该最大半径Rr为该成形槽122的外侧缘至该模具1中心在所述径向上的距离；该模仁11的容室111为圆柱状容槽，该容室111在所述径向上具有一半径Rs，该半径Rs为该模仁11环绕该容室111的内周面至该模具1中心的距离。该容室111的半径Rs大于该成形槽122的最大半径Rr。其中，该容室111所容置的工件2为一圆柱体，该冲头12也为一圆柱体，故该工件2与该冲头12在所述径向上分别具有一半径，该工件2的半径及该冲头12的半径均等于该容室111的半径Rs；换言之，该冲头12的半径及该工件2的半径也大于该成形槽122的最大半径Rr。

参阅图6所示，是本发明环形钕铁硼磁石制作方法实施例的流程示意图，据由上述模具1，本发明环形钕铁硼磁石制作方法实施例包含以下步骤：将一工件2置入该模仁11的容室111中，并且加热该模具1，使放置于该容室111中的工件2上升至一工作温度，该工作温度低于该工件2的熔点，以防止因高温导致该工件2内部组织产生晶粒成长的现象。但是，该工件2为等向性钕铁硼热压磁石，于该工作温度下，该工件2的富钕相（Nd-rich phase）为熔融状态，使该工件2呈塑性状态，有助于本方法的实施。

请一并参照图7及8所示，在位于该容室111中的工件2被升温至预设的工作温度，以呈现红热而具有可塑性的状态后，致动该模具1的冲头12，使该冲头12沿着该轴向位移并伸入该容室111中。借此，该冲头12的挤压面121能够挤压该工件2，以推移呈塑性状态的工件2，使该工件2变形而被挤入该成形槽122中。

请参照图9所示，其中，该工件2的中央部分将在该轴向上受到该冲头12的挤压面121挤压，进而沿着该挤压面121流动至该冲头12朝向该成形槽122的内侧缘，并沿着该轴向流动进入该成形槽122；相对地，由于该容室111的半径Rs大于该成形槽122的最大半径Rr，使得该工件2的半径大于该成形槽122的最大半径Rr，该工件2的外周部分也将在该轴向上受到该挤压面121挤压，进而沿着该挤压面121流动至该冲头12朝向该成形槽122的外侧缘，并沿着该轴向流动进入该成形槽122。换言之，该工件2受到挤压变形而流动至该成形槽122内侧与外侧的部分均可与该挤压面121接触而承受一摩擦力，因此该工件2流动至该成形槽122内侧的部分与该工件2流动至该成形槽122外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近。

该工件2被挤入该成形槽122的部分经冷却后即可成形为一挤制成品，本实施例的模具1的成形槽122呈环状，因此该挤制成品将对应该成形槽122形成环形，该工件2被挤入该成形槽122的部分经冷却后可借助后续充磁加工等处理以形成环形磁石成品，所述环形磁石即为异向性钕铁硼热压磁石。

借此，本发明环形钕铁硼磁石的模具1及其制作方法实施例借助设计使该模仁11的容室111的半径Rs大于该冲头12的成形槽122的最大半径Rr，可以在该工件2受到该冲头12挤压变形时，让该工件2流动至该成形槽122内侧的部分与该工件2流动至该成形槽122外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近，以避免该模具1所成形的环形磁石内外侧的磁特性产生落差，进而控制该环形磁石的配向度使其呈现较均匀的状态。

再者，请参照图3及10所示，其中，图10是上述现有模具9所成形的一环形磁石M’的材料应变量分布图。由于该现有模具9的工件W受到其冲头92挤压变形时，该工件W的中央部分将在该轴向上与该冲头92接触，进而沿着该冲头92的表面流动至该冲头92侧缘，才能进入该成形槽93以成形为该环形磁石M’，该工件W与该冲头92接触时将承受一摩擦力，造成该工件W于该成形槽93内侧所产生的应变量较大；相对地，由于该模仁91的容室911的半径等于该成形槽93的最大半径，该工件W的外周部分在该轴向上并未与该冲头92接触，容易直接进入该成形槽93以成形为该环形磁石M’，造成该工件W于该成形槽93外侧所产生的应变量较小。据此，如图10所示，该现有模具9所成形的环形磁石M’于其内周面M1’具有较大的材料应变量，而该环形磁石M’于其外周面M2’具有较小的材料应变量，造成该环形磁石M’内外侧的磁特性不均等，进而导致该环形磁石M’的配向度不均匀。

请参照图11及12所示，其中，图11是本发明环形钕铁硼磁石的模具1及其制作方法实施例所成形的一环形磁石M的材料应变量分布图，图12是该环形磁石M的外观示意图，该环形磁石M同样具有一内周面M1及一外周面M2。由于该工件2的半径（即该容室111的半径Rs）大于该成形槽122的最大半径Rr，使得该工件2的外周部分也将在该轴向上受到该冲头12的挤压面121挤压，进而沿着该挤压面121流动至该冲头12朝向该成形槽122的外侧缘，并进入该成形槽122以成形为该环形磁石M。据此，如图10所示，该工件2流动至该成形槽122内侧的部分与该工件2流动至该成形槽122外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近，使得该环形磁石M于其内周面M1及外周面M2均具有足够的材料应变量，因此该环形磁石M内外侧的配向度较为均匀。

由此可知，相较上述现有模具9所成形的环形磁石M’于其外周面M2’具有较小的材料应变量，导致该环形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度较差，本发明环形钕铁硼磁石的模具1及其制作方法实施例所成形的环形磁石M能够避免其内外侧的磁特性不均等，进而控制该环形磁石M的配向度使其呈现较均匀的状态，不会产生该环形磁石M特定部分配向度较差的情形。

请参照图13所示，是本发明环形钕铁硼磁石的模具1实施例的冲头12的结构剖视放大示意图，该冲头12的成形槽122呈环状，因此除了上述最大半径Rr外，该成形槽122在所述径向上另具有一最小半径Rp，该最小半径Rp为该成形槽122的内侧缘至该模具1中心在所述径向上的距离。如图11及12所示，该模具1实施例所成形的环形磁石M的最小半径即为该成形槽122的最小半径Rp；该环形磁石M的最大半径即为该成形槽122的最大半径Rr。已知该成形槽122的最大半径Rr与最小半径Rp的差值将决定该成形槽122的开口的大小，进而影响该工件2流动进入该成形槽122的难易度，而该容室111的半径Rs会影响该工件2的尺寸，也将影响该工件2受到挤压变形时的流动情形。据此，该冲头12挤压该工件2时的负荷与该成形槽122的最大半径Rr、最小半径Rp及该容室111的半径Rs等模具1的尺寸有关。

请一并参照图14所示，是三种不同尺寸条件的模具1中，该冲头12抵压该工件2后所移动的行程与该冲头12的负荷的关系图，所述三种尺寸条件分别为a：Rs1 = Rr + 0.5Rp、b：Rs2 = Rr + 1 Rp、以及 c：Rs3 = Rr + 2 Rp。在尺寸条件a下，该容室111的半径Rs1等于该最大半径Rr与0.5倍的该最小半径Rp的总和；在尺寸条件b下，该容室111的半径Rs2等于该最大半径Rr与该最小半径Rp的总和；而在尺寸条件c下，该容室111的半径Rs3等于该最大半径Rr与2倍的该最小半径Rp的总和。但是，上述三种尺寸条件a、b、c的模具1的成形槽122具有相同的最大半径Rr与最小半径Rp，因此各模具1可用以成形相同尺寸的环形磁石M。

其中，为了观察不同尺寸条件的模具1对于所成形的环形磁石M的影响，已设计使不同尺寸条件的模具1均能以相同体积的工件2进行挤制。请一并参照第15、16及17图所示，在尺寸条件a下，该工件2的半径等于该容室111的半径Rs1；在尺寸条件b下，该工件2的半径等于该容室111的半径Rs2；而在尺寸条件c下，该工件2的半径等于该容室111的半径Rs3。借助选定三种尺寸条件a、b、c下工件2的高度，使尺寸条件a下该工件2的高度H1、尺寸条件b下该工件2的高度H2及尺寸条件c下该工件2的高度H3的比例如下式(1)所示：

(1)

即可使尺寸条件a、b、c下工件2皆具有相同体积，因此三种尺寸条件a、b、c的模具1均均能以相同体积的工件2进行挤制，以排除工件2体积对各模具1所成形的环形磁石M的影响成分。

更详言之，请参照图15所示，在尺寸条件a下，由于该容室111的半径Rs1最小，该工件2的半径也最小，该工件2与该挤压面121接触所承受的摩擦力也较低，使得该冲头12挤压该工件2时的负荷较低。因此，该工件2较容易流动进入该成形槽122，使得该模具1所成形的一环形磁石Ma容易达到较高的高度。但是，该环形磁石Ma的一前段部分A可能受到材料应变量不足影响而具有较差的磁特性，必须加工去除。

请参照图16所示，在尺寸条件b下，该容室111的半径Rs2适中，使得该冲头12挤压该工件2时的负荷适中。因此，该工件2能够以合理速度流动进入该成形槽122，以快速达到均匀的应变，使得该模具1所成形的一环形磁石Mb不易形成需去除的部位。

请参照图17所示，在尺寸条件c下，该容室111的半径Rs3最大，该工件2的半径也最大，该工件2与该挤压面121接触所承受的摩擦力也较高，使得该冲头12挤压该工件2时的负荷较高。因此，该工件2较不易流动进入该成形槽122，但是进入该成形槽122的部分可以获得十分均匀的应变量。此外，该工件2的流动速度较慢会间接降低材料应变量，使得该模具1所成形的一环形磁石Mc较适用于对磁特性需求适中的应用。

承上所述，若该容室111的半径Rs小于该最大半径Rr与0.5倍的该最小半径Rp的总和，该模具1所成形的环形磁石受到材料应变量不足影响而必须去除的部位可能较大，将会增加磁石生产成本；相对地，若该容室111的半径Rs大于该最大半径Rr与2倍的该最小半径Rp的总和，该工件2可能因流动速度过慢而无法产生足够的材料应变量，因而导致该模具1所成形的环形磁石的磁特性提升有限。据此，本发明环形钕铁硼磁石的模具1实施例的尺寸较佳符合下式(2)：

Rr + 0.5 Rp ≦ Rs ≦ Rr + 2 Rp (2)

虽然在前述实施例的模具1当中，该成形槽122设置于该冲头12，使该模具1形成一背向挤型模具。但是，请参照第18及19图所示，在本发明部分实施例的模具1’中，同样包含一模仁11及一冲头12，但是，该模仁11内部同时设有一容室111及一成形槽112，该容室111供容置一工件2，该成形槽112连通该容室111。其中，该模仁11具有一轴向及垂直该轴向的径向，该模仁11在该轴向上朝向该容室111的一表面形成一挤压面113，该成形槽112在所述径向上呈环状，且该成形槽112连通该挤压面113。由于该成形槽112设置于该模仁11，使该模具1’形成一正向挤型模具。

请一并参照图20所示，是该模具1’的模仁11的结构剖视放大示意图，该模仁11的成形槽112在所述径向上具有一最大半径Rr，该最大半径Rr为该成形槽112的外侧缘至该模具1’中心在所述径向上的距离；该模仁11的容室111为圆柱状容槽，该容室111在所述径向上具有一半径Rs，该半径Rs为该模仁11环绕该容室111的内周面至该模具1’中心的距离。该容室111的半径Rs也大于该成形槽112的最大半径Rr。

该冲头12同样能够抵接该模仁11在所述径向上环绕该容室111的内周面，以封闭该容室111。借此，当该冲头12沿着该轴向位移并伸入该容室111时，该冲头12能够挤压该工件2，以推移呈塑性状态的工件2，使该工件2变形而被挤入模仁11的成形槽112中。其中，该工件2的中央与外周部分将在该轴向上受到该模仁11的挤压面113挤压，让该工件2流动至该成形槽122内侧的部分与该工件2流动至该成形槽122外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近，故该模具1’同样能够提升钕铁硼磁石成品的品质及降低磁石生产成本及工艺困难度。

据此，本发明部分各实施例的模具1、1’可以为背向挤型模具或正向挤型模具，均可用以制作环形磁石，并且达成避免该模具1、1’所成形的环形磁石内外侧的磁特性产生落差，进而控制该环形磁石的配向度使其呈现较均匀的状态等效果。

此外，当该模具1’为正向挤型模具时，该成形槽112在所述径向上另具有一最小半径Rp，该最小半径Rp为该成形槽112的内侧缘至该模具1中心在所述径向上的距离，该成形槽112的最大半径Rr、最小半径Rp及该容室111的半径Rs也较佳符合上式(2)。

借助前揭的结构与方法特征，本发明环形钕铁硼磁石的模具1及其制作方法实施例的主要特点在于：

通过在一模具1、1’的冲头12或模仁11设置一成形槽122、112，该成形槽122、112在径向上呈环状，使该成形槽122、112在所述径向上具有一最大半径Rr，该模仁11的容室111在所述径向上具有一半径Rs，该容室111的半径Rs大于该成形槽122、112的最大半径Rr。借此，该容室111可供容置一工件2，该工件2的半径将大于该成形槽122、112的最大半径Rr，以在该工件2受到该冲头12挤压变形时，迫使该工件2的外周部分在轴向上受到该冲头12或该模仁11的挤压面121、113挤压，让该工件2流动至该成形槽122、112内侧的部分与该工件2流动至该成形槽122、112外侧的部分受到挤压变形所产生的应变量相近。相较上述现有模具9所成形的环形磁石内外侧的材料应变量不同，会造成该环形磁石内外侧的磁特性产生落差，进而导致该环形磁石的配向度不均匀，本发明环形钕铁硼磁石的模具1、1’及其制作方法实施例能够有效避免所成形的环形磁石M内外侧的磁特性产生落差，进而控制该环形磁石的配向度使其呈现较均匀的状态，以确实提升钕铁硼磁石成品的品质。

此外，相较上述现有模具9所成形的环形磁石M’于其外周面M2’具有较小的材料应变量，导致该环形磁石M’靠近其外周面M2’的部分配向度较差，本发明环形钕铁硼磁石的模具1、1’及其制作方法实施例能够避免其所成形的环形磁石M内外侧的磁特性不均等，不会产生该环形磁石M特定部分配向度较差的情形。因此，即使所欲制造为磁特性需求较高的磁石时，也无须移除该环形磁石M靠近其外周面M2的部分，确实能够降低磁石生产成本及工艺困难度。

综上所述，本发明环形钕铁硼磁石的模具及其制作方法实施例借助设计使该模仁11的容室111的半径Rs大于该冲头12或该模仁11的成形槽122、112的最大半径Rr，确可达到提升钕铁硼磁石成品的品质及降低磁石生产成本及工艺困难度等诸多功效。

Claims (11)

1.一种环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，包含：

一个模仁，该模仁内部设有一个容室，该模仁具有一个轴向及垂直该轴向的径向；及

一个冲头，该冲头活动地设于该容室中，该冲头在该轴向上朝向该容室的一个表面形成一个挤压面，该冲头设有一个成形槽，该成形槽在所述径向上呈环状，且该成形槽连通该挤压面；

其中，该冲头的成形槽在所述径向上具有一个最大半径，该容室在所述径向上具有一个半径，该容室的半径大于该成形槽的最大半径。

2.如权利要求1所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该模仁呈套筒状，该模仁在该轴向上的二侧各具有一个第一开口及一个第二开口，该第一开口及该第二开口分别连通该容室，该冲头经由该第一开口伸入该容室，该模具另设有一个下垫块，该下垫块能够置入该容室中以封闭该第二开口。

3.一种环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，包含：

一个模仁，该模仁内部设有一个容室及一个成形槽，该模仁具有一个轴向及垂直该轴向的径向，该模仁在该轴向上朝向该容室的一个表面形成一个挤压面，该成形槽在所述径向上呈环状，且该成形槽连通该挤压面；及

一个冲头，该冲头活动地设于该容室中；

其中，该模仁的成形槽在所述径向上具有一个最大半径，该容室在所述径向上具有一个半径，该容室的半径大于该成形槽的最大半径。

4.如权利要求1或3所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该最大半径为该成形槽的外侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该容室为圆柱状容槽，使该容室在所述径向上具有该半径。

5.如权利要求1或3所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该成形槽在所述径向上另具有一最小半径，该容室的半径、该成形槽的最大半径及最小半径的关系符合下式所示：

Rr + 0.5 Rp ≦ Rs ≦ Rr + 2 Rp

其中，Rs为该容室的半径，Rr为该成形槽的最大半径，Rp为该成形槽的最小半径。

6.如权利要求5所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该最大半径为该成形槽的外侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该最小半径为该成形槽的内侧缘至该模具中心在所述径向上的距离，该容室为圆柱状容槽，使该容室在所述径向上具有该半径。

7.如权利要求1或3所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该冲头为一个圆柱体，该冲头在所述径向上具有一个半径，该冲头的半径等于该容室的半径。

8.如权利要求1或3所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该容室可供容置一个工件，该工件为一个圆柱体，该工件在所述径向上具有一个半径，该工件的半径等于该容室的半径。

9.如权利要求1或3所述环形钕铁硼磁石的模具，其特征在于，该冲头抵接该模仁在所述径向上环绕该容室的内周面。

10.一种环形钕铁硼磁石的制作方法，利用如权利要求1、2或3所述环形钕铁硼磁石的模具进行，该环形钕铁硼磁石的制作方法包含：

将一个工件置入该模仁内部的容室中；

加热该模具，使该容室中的工件能够上升至一个工作温度以呈塑性状态；

致动该冲头，使该冲头沿着该轴向位移并伸入该容室中，以利用该冲头的挤压面挤压该工件，使该工件变形而被挤入该成形槽中；及 使该工件被挤入该成形槽的部分冷却以成形为一个挤制成品。

11.如权利要求10所述环形钕铁硼磁石的制作方法，其特征在于，该工作温度低于该工件的熔点。