JP2018522400A - Mold and method for forming permanent magnet with preform, and thermal deformation system - Google Patents
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Abstract
本発明は、プリフォームで永久磁石を形成するための金型を提供し、このプリフォームで永久磁石を形成するための金型(1,101,201,301,401)は、金型主体(3,103,203,303,403)と、前記金型主体の中に形成され、且つ送込みポート(7,107,207,307,407)および押出しポート(9,109,209,309,409)を有する少なくとも一つの金型キャビティ(5,105,205,305,405)とを備え、前記少なくとも一つの金型キャビティはそれぞれ、互いに通じ合う少なくとも二つの部分を含み、前記少なくとも二つの部分における二つの隣接部分がお互いに相対的に角度(α)をなしてずれている。本発明は、前記金型を含む熱変形システムおよび前記熱変形システムを用いてプリフォームで永久磁石を形成する方法をさらに提供する。本発明によれば、グレーンの成長を抑えることで、最終的な永久磁石に高い保磁力をもたらすことができる。The present invention provides a mold for forming a permanent magnet with a preform, and the mold (1, 101, 201, 301, 401) for forming a permanent magnet with the preform is a mold main body ( 3, 103, 203, 303, 403) and the feed port (7, 107, 207, 307, 407) and the extrusion port (9, 109, 209, 309, 409) ) Having at least one mold cavity (5, 105, 205, 305, 405), each including at least two parts communicating with each other, in the at least two parts Two adjacent portions are offset relative to each other at an angle (α). The present invention further provides a thermal deformation system including the mold and a method of forming a permanent magnet with a preform using the thermal deformation system. According to the present invention, it is possible to bring a high coercive force to the final permanent magnet by suppressing the growth of grains.
Description
本発明は、永久磁石の製造、特に、プリフォームで永久磁石を形成するための金型、プリフォームで永久磁石を形成するための方法、および、プリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムに関する。 The present invention relates to the manufacture of permanent magnets, in particular molds for forming permanent magnets with preforms, methods for forming permanent magnets with preforms, and molds for forming permanent magnets with preforms. The present invention relates to a thermal deformation system including:
例えば、希土類−鉄−ボロン系永久磁石のような永久磁石は通常、十分高い残留磁場、保磁力および耐食性を有し、且つ−40℃〜180℃のような広い温度範囲に十分高い磁束量を提供することができる。そのため、希土類−鉄−ボロン系永久磁石のような永久磁石は、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)および家電機器などのモータに広く適用されている。低減した銅損、高いパワー密度、高い効率および低いロータイナーシャを有するため、希土類−鉄−ボロン系永久磁石を備えるモータは誘導モータに対して性能に優れている。 For example, permanent magnets such as rare earth-iron-boron permanent magnets usually have a sufficiently high residual magnetic field, coercive force and corrosion resistance, and a sufficiently high magnetic flux amount over a wide temperature range such as −40 ° C. to 180 ° C. Can be provided. Therefore, permanent magnets such as rare earth-iron-boron permanent magnets are widely applied to motors such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and home appliances. Because of having reduced copper loss, high power density, high efficiency and low rotor inertia, motors with rare earth-iron-boron permanent magnets are superior to induction motors.
希土類−鉄−ボロン系永久磁石を製造する従来の方法は2種がある。第1の方法は、大体ストリップキャスティング、ハイドロジェン・デクレピテーション、ジェット・ミリング、モールディング、焼結および焼鈍を含む冶金焼結プロセスである。冶金焼結プロセスにより製造する永久磁石は「焼結磁石」と呼ばれ、ほぼ全密度であり、且つ高いエネルギー積を有する。第2の方法は、大体、磁性粉末を有機バインダーとともに(コンパクティング、インジェクティング、イクストルディング、またはカレンダリングにより)モールディングした後、約150℃で硬化させることを含むボンディングプロセスである。ボンディングプロセスにより製造する永久磁石は「ボンド磁石」と呼ばれ、低密度であって、体積百分率が4%超えの有機バインダーを含むのが正常であり、且つ低いエネルギー積を有する。ボンド磁石が焼結磁石よりも小さい磁束量を提供するが、両方とも複雑な形状を有する部材にモールディングされることができる。 There are two conventional methods for producing rare earth-iron-boron permanent magnets. The first method is a metallurgical sintering process that includes roughly strip casting, hydrogen decrepitation, jet milling, molding, sintering and annealing. Permanent magnets produced by the metallurgical sintering process are called “sintered magnets” and are nearly full density and have a high energy product. The second method is a bonding process that involves roughly molding the magnetic powder with an organic binder (by compacting, injecting, extrusion, or calendering) and then curing at about 150 ° C. Permanent magnets produced by the bonding process are referred to as “bonded magnets”, which are low in density, normally contain an organic binder with a volume percentage exceeding 4%, and have a low energy product. Bonded magnets provide a smaller amount of magnetic flux than sintered magnets, but both can be molded into a member having a complex shape.
一軸熱変形プロセスは、希土類−鉄−ボロン系永久磁石を製造する新規の方法である。この方法では、まず焼入れされた細い磁性リボンまたは粉末を一次プリフォームに冷間圧延し、その後、一次プリフォームを磁気等方性磁石主体に熱間圧延し、最後、磁気等方性磁石主体に対し一軸熱変形処理を行う。加えられた圧力により駆動されて、磁気等方性磁石主体中のグレーンは一軸熱変形処理過程に、それらの磁性化し易い軸をプレス方向に合わせる。結果として、形成される永久磁石は磁気異方性である。ボンディングプロセスに類似して、一軸熱変形プロセスもネットシェピングプロセスであり、磁石をリング状、ディスク状、ブロック状または他のネットシェイプに直接形成することができる。 The uniaxial thermal deformation process is a new method for producing rare earth-iron-boron permanent magnets. In this method, a hardened thin magnetic ribbon or powder is first cold-rolled to a primary preform, and then the primary preform is hot-rolled mainly to a magnetic isotropic magnet, and finally, the magnetic isotropic magnet is mainly formed. On the other hand, uniaxial thermal deformation processing is performed. Driven by the applied pressure, the grains in the main body of the magnetic isotropic magnet align their easily magnetized axes in the pressing direction during the uniaxial thermal deformation process. As a result, the permanent magnet formed is magnetic anisotropy. Similar to the bonding process, the uniaxial thermal deformation process is also a net shaping process, where magnets can be formed directly in a ring, disk, block or other net shape.
焼結磁石およびボンド磁石に比べて、一軸熱変形プロセスにより製造する熱変形磁石は、マイクロ構造がナノ構造であり、磁気性能が磁気異方性を呈し、高いエネルギー積を有しており、小さいグレーンサイズのため、熱安定性が高い以上、高い保磁力を得るように、ジスプロシウム(Dy)やテルビウム(Tb)などの重希土類元素を僅かに必要とし、ひいては必要としない。熱変形磁石のこのような特徴は電気自動車/ハイブリッド電気自動車のモータに対しては非常に魅力的である。 Compared to sintered magnets and bonded magnets, heat-deformed magnets manufactured by a uniaxial heat-deformation process have a microstructure with a nanostructure, magnetic performance exhibits magnetic anisotropy, a high energy product, and a small size Because of the grain size, a slight amount of heavy rare earth elements such as dysprosium (Dy) and terbium (Tb) are required so as to obtain a high coercive force as long as the thermal stability is high. Such a feature of the heat-deformed magnet is very attractive for electric vehicle / hybrid electric vehicle motors.
熱変形処理を実行するには、例えば、ダイアップセット、バックワードイクストルージョン、フォーワードイクストルージョンおよび圧延(ローリング)などの幾つかのプロセスがある。これらのプロセスは適切な雰囲気(真空、不活性ガスなど)の中に、高温(通常、650〜850℃)下で、特別にデザインされた金型において行われる。磁性リボンまたは粉末をデザインされたキャビティにプレスし、またはデザインされた軌道を通過させるように、油圧システムが機械圧力の発生に用いられる。これで、磁性リボンまたは粉末が緻密になり、且つ最終的に、磁性リボンまたは粉末がリング状、ディスク状、ブロック状または他の形状を有する緻密な磁石に変換される。使用される磁性リボンまたは粉末としては、純粋な磁性リボン/粉末であってもよく、或いは、純粋な磁性リボン/粉末と別の純粋な磁性リボン/粉末または非磁性リボン/粉末との混合物を用いても良い。 There are several processes for performing the thermal deformation process, such as, for example, die-up set, backward extrusion, forward extrusion and rolling. These processes are performed in specially designed molds in a suitable atmosphere (vacuum, inert gas, etc.) and at high temperatures (usually 650-850 ° C.). A hydraulic system is used to generate the mechanical pressure so that the magnetic ribbon or powder is pressed into a designed cavity or passed through a designed track. Thus, the magnetic ribbon or powder becomes dense, and finally the magnetic ribbon or powder is converted into a dense magnet having a ring shape, a disk shape, a block shape, or other shapes. The magnetic ribbon or powder used may be a pure magnetic ribbon / powder, or a mixture of a pure magnetic ribbon / powder and another pure magnetic ribbon / powder or non-magnetic ribbon / powder. May be.
特許文献欧州特許第0513891号明細書は、希土類含有粉末に対し空気に開くプレス機械を用いてホットプレスおよび/または熱加工を行うプロセスを記載している。このプロセスでは、まず金型の壁のみに存在する固体潤滑剤を用いて希土類含有粉末を室温で緊密体にプレスし、その後、アルゴンガスに沈んだ加熱金型を利用し空気に開くプレス機械の中に緊密体をホットプレスする。 Patent document EP 0513891 describes a process for hot pressing and / or thermal processing of rare earth-containing powders using a press machine that opens to air. In this process, a rare earth-containing powder is first pressed into a compact body at room temperature using a solid lubricant that is present only on the mold wall, and then opened into the air using a heated mold submerged in argon gas. Hot press the tight body inside.
特許文献米国特許第7730755号明細書は、プリフォームをプレート状の永久磁石にイクストルディングすることで、プリフォームの断面寸法がX方向に小さくなり、X方向に対し垂直なY方向に大きくなるようにするプロセスを記載している。 In US Pat. No. 7,730,755, the preform is expanded into a plate-like permanent magnet so that the cross-sectional dimension of the preform decreases in the X direction and increases in the Y direction perpendicular to the X direction. Describes the process of making
しかしながら、これら従来の熱変形プロセスでは、緊密体またはプリフォームが高温でプレスまたはイクストルディングされると、緊密体またはプリフォーム中のグレーンが成長する傾向がある。よって、最終的な永久磁石の保磁力を悪くすることになる。 However, in these conventional thermal deformation processes, when the compact or preform is pressed or extruded at high temperatures, the grains in the compact or preform tend to grow. Therefore, the coercive force of the final permanent magnet is deteriorated.
そのため、従来の熱変形プロセスを改良する必要がある。 Therefore, it is necessary to improve the conventional thermal deformation process.
本発明は、プリフォームで永久磁石を形成するための金型および方法を提供する。この金型および方法によれば、グレーンの成長を抑えることで、最終的な永久磁石に高い保磁力をもたらすことができる。 The present invention provides a mold and method for forming a permanent magnet with a preform. According to this mold and method, it is possible to bring a high coercive force to the final permanent magnet by suppressing the growth of grains.
本発明の一形態によれば、プリフォームで永久磁石を形成するための金型を提供し、このプリフォームで永久磁石を形成するための金型は、
金型主体と、
前記金型主体の中に形成され、且つ送込みポートおよび押出しポートを有する少なくとも一つの金型キャビティと
を備え、
前記少なくとも一つの金型キャビティはそれぞれ、互いに通じ合う少なくとも二つの部分を含み、前記少なくとも二つの部分における二つの隣接部分がお互いに相対的に角度をなしてずれている。
According to one aspect of the present invention, a mold for forming a permanent magnet with a preform is provided, and a mold for forming a permanent magnet with the preform includes:
With the mold main body,
At least one mold cavity formed in the mold body and having a feed port and an extrusion port;
Each of the at least one mold cavity includes at least two portions communicating with each other, and two adjacent portions of the at least two portions are offset relative to each other.
選択的に、前記少なくとも二つの部分における二つの隣接部分は、後の部分の断面積が前の部分の断面積よりも小さくなるように構造されている。 Optionally, two adjacent portions in the at least two portions are structured such that the cross-sectional area of the rear portion is smaller than the cross-sectional area of the previous portion.
選択的に、前記角度は0°〜180°の範囲であり、好ましくは45°〜135°の範囲、より好ましくは90°とされている。 Optionally, the angle is in the range of 0 ° to 180 °, preferably in the range of 45 ° to 135 °, more preferably 90 °.
選択的に、前記少なくとも二つの部分における二つの隣接部分の間に、屈曲移行部が形成されている。 Optionally, a bend transition is formed between two adjacent portions of the at least two portions.
選択的に、前記少なくとも二つの部分は、徐々に小さくなる断面、または一定の断面を有する。 Optionally, the at least two parts have a gradually decreasing cross section or a constant cross section.
選択的に、前記少なくとも二つの部分のうち前記金型キャビティの押出しポートを限定する部分は、矩形、円形、弧形、または三角形の断面を有する。 Optionally, the portion of the at least two portions that defines the extrusion port of the mold cavity has a rectangular, circular, arcuate, or triangular cross section.
選択的に、前記少なくとも二つの部分は、ストレートにされている。 Optionally, the at least two parts are straightened.
選択的に、前記少なくとも二つの部分のうち前記金型キャビティの押出しポートを限定する部分は、屈曲されている。 Optionally, the portion of the at least two portions that defines the extrusion port of the mold cavity is bent.
選択的に、前記金型が二つの対向する送込みポートを備えるように、前記少なくとも二つの部分のうち前記金型キャビティの送込みポートを限定する部分は、前記金型主体を通って伸びている。 Optionally, a portion of the at least two portions defining the mold cavity feed port extends through the mold body such that the mold comprises two opposing feed ports. Yes.
選択的に、前記金型は、前記少なくとも二つの部分のうち前記送込みポートを限定する部分へ通じており、且つ前記少なくとも二つの部分のうち前記送込みポートを限定する部分の直後にある前記金型キャビティの部分と揃っている追加ポートをさらに備える。 Optionally, the mold communicates with a portion of the at least two portions that defines the feeding port, and immediately after the portion of the at least two portions that defines the feeding port. Additional ports are provided that are aligned with the mold cavity portion.
本発明の別の形態によれば、上述のようなプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを提供する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform as described above.
選択的に、前記熱変形システムは、前記金型キャビティから移り出し、且つ前記金型キャビティに移り込むパンチを備えるプレス機械をさらに含む。 Optionally, the thermal deformation system further includes a press machine comprising a punch that moves out of the mold cavity and into the mold cavity.
選択的に、前記熱変形システムは、前記プリフォームを前記金型キャビティの前記送込みポートを限定する部分に送る送り機構をさらに含む。 Optionally, the thermal deformation system further includes a feed mechanism that sends the preform to a portion of the mold cavity that defines the feed port.
選択的に、前記熱変形システムは、前記プリフォームを所定温度までに加熱する加熱機構をさらに含む。 Optionally, the thermal deformation system further includes a heating mechanism for heating the preform to a predetermined temperature.
本発明の別の形態によれば、上述のような熱変形システムを利用してプリフォームで永久磁石を形成する方法を提供し、この方法において、
プリフォームの少なくとも一部を前記送込みポートを介して前記金型キャビティの前記少なくとも二つの部分における第1の部分に送るステップと、
所定温度下で、前記プリフォームを前記金型キャビティの前記少なくとも二つの部分における前記第1の部分にプレスするステップと、
前記パンチを前記金型キャビティの前記第1の部分から取り出すステップと、
次のプリフォームを前記第1の部分に送りプレスして、前記プリフォームを最終的な永久磁石として前記金型キャビティの前記押出しポートから押し出すステップと
を含む。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a permanent magnet with a preform using a thermal deformation system as described above, wherein:
Sending at least a portion of a preform via the feed port to a first portion of the at least two portions of the mold cavity;
Pressing the preform onto the first part in the at least two parts of the mold cavity under a predetermined temperature;
Removing the punch from the first portion of the mold cavity;
Feeding and pressing a next preform into the first portion to extrude the preform as a final permanent magnet from the extrusion port of the mold cavity.
選択的に、複数のプリフォームに対して、ニアネットシェイプの熱変形をシームレスに実行し続けるように、前記ステップが繰り返される。 Optionally, the steps are repeated so that the near-net shape thermal deformation continues to be performed seamlessly for the plurality of preforms.
選択的に、前記方法は、前記最終的な永久磁石を永久磁石部材に切断するステップをさらに含む。 Optionally, the method further comprises the step of cutting the final permanent magnet into permanent magnet members.
下記の内容および添付の「特許請求の範囲」を考慮し、図面を参照すると、本発明のこれらまたは他の目的、特徴及び特性、構造に関わる素子と部材の組合せによる運転方法および機能、並びに、製造上の経済性がより顕著になる。下記の内容、添付の「特許請求の範囲」および図面は明細書の一部を構成し、類似する記号は異なる図面において対応する部材を表す。ただし、図面の目的が図示および説明に過ぎず、本発明に対する限定とはならない。 In view of the following and the appended claims, and with reference to the drawings, these and other objects, features and characteristics of the present invention, operating methods and functions by combinations of elements and members involved in the structure, and Manufacturing economics become more prominent. The following description, the appended claims, and the drawings form part of the specification and like symbols represent corresponding parts in the different drawings. However, the purpose of the drawings is merely illustrated and described, and is not a limitation on the present invention.
周知の通り、熱変形された希土類−鉄−ボロン系永久磁石を製造するためのニアネットシェイプの連続プロセスは、通常、磁性リボンまたは粉末を冷間圧延および/または熱間圧延することにより緻密なプリフォームを製造するステップと、高温でプリフォームに対し熱変形処理を行うことによりプリフォームを永久磁石に押し出すステップとを含む。磁性リボンまたは粉末は従来のプロセスで形成されたものである。プリフォームを形成する素材および磁性リボンまたは粉末によりプリフォームを製造するプロセスも本分野における従来のものであるため、詳しい説明は省略する。本発明は、どのようにプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを用いてプリフォームを永久磁石に押し出すか、に着目する。 As is well known, a continuous process of near-net shape for producing a heat-deformed rare earth-iron-boron permanent magnet is usually performed by cold rolling and / or hot rolling a magnetic ribbon or powder. The method includes a step of manufacturing a preform and a step of extruding the preform onto a permanent magnet by performing a thermal deformation process on the preform at a high temperature. The magnetic ribbon or powder is formed by a conventional process. Since the material for forming the preform and the process for manufacturing the preform from the magnetic ribbon or powder are also conventional in this field, detailed description is omitted. The present invention focuses on how to extrude the preform onto the permanent magnet using a thermal deformation system that includes a mold for forming the permanent magnet with the preform.
図1Aは、本発明の第1の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を示す立体図であり、図1Bは、図1Aのライン1B−1Bに沿う縦断側面図である。図1Aおよび図1Bに示したように、本発明の第1の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型1は、金型主体3と、金型主体3の中に形成された中空の金型キャビティ5とを備える。金型キャビティ5は大体、第1の部分5aと、第1の部分5aに通じており且つ第1の部分5aに対し角度αをなしてずれている第2の部分5bとを含む。よって、金型キャビティ5は第1の部分5aの端部にある送込みポート7と、第2の部分5bの端部にある押出しポート9とを有する。図1Aおよび図1Bに示した実施例では、第2の部分5bは第1の部分5aに対し90°の角度αをなしてずれているが、第2の部分5bは第1の部分5aに対し0°〜180°の範囲、好ましくは45°〜135°の範囲にある角度αをなしてずれているとしても良い。また、第1の部分5aおよび第2の部分5bが矩形の断面を有しているが、第1の部分5aおよび第2の部分5bが例えば円形、半円形、楕円形または三角形などの任意的な適切形状である断面を有するとしてもよい。図1Aおよび図1Bに示した実施例では、第1の部分5aおよび第2の部分5bは一定となる断面を有するように示されているが、第1の部分5aおよび第2の部分5bは徐々に小さくなる断面を有するとしても良い。ただし、いかなる場合でも、第2の部分5bの断面積を第1の部分5aの断面積よりも小さくするものである。
FIG. 1A is a three-dimensional view showing a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal side view taken along line 1B-1B in FIG. 1A. . As shown in FIGS. 1A and 1B, a
図2Aおよび図2Bは、縦断側面図で本発明の第1の実施例による金型を含む熱変形システムを用いてプリフォームを永久磁石に押し出した過程を概略的に示している。図2Aおよび図2Bに示したように、熱変形システム11は大体、本発明の第1の実施例による金型1と、上下移動の可能なパンチ13を有するプレス機械(図示しない)とを含む。勿論、熱変形システム11は金型キャビティ5の第1の部分5aにプリフォームの一部を金型キャビティ5の送込みポート7を介して送る送り機構(図示しない)も含む。
2A and 2B schematically show a process of extruding a preform into a permanent magnet using a thermal deformation system including a mold according to the first embodiment of the present invention in a longitudinal side view. As shown in FIGS. 2A and 2B, the
図2Aに示したように、送り機構が金型キャビティ5の第1の部分5aに、従来のプロセスで製造されたプリフォームP1の少なくとも一部を金型キャビティ5の送込みポート7を介して送る。その後、プリフォームP1を第1の部分5aにプレスするように、プレス機械のパンチ13が下向きに移動する。プレス機械のパンチ13が下向きに移動すると伴って、プリフォームP1が第1の部分5aに更にプレスされ、または、その一部が金型キャビティ5の第1の部分5aから金型キャビティ5の第2の部分5bに押し付けられる。図2Bに示した通り、送り機構が次のプリフォームP2の一部を第1の部分5aに送るように、プリフォームP1が第1の部分5aにプレスされた後、プレス機械のパンチ13は解放され上向きに移動して金型キャビティ5の第1の部分5aから取り出されてよい。図2Cに示した通り、次のプリフォームP2を下にプレスするように、プレス機械のパンチ13が再度下向きに移動することで、次のプリフォームP2によって、プリフォームP1が最終的な永久磁石Mとして金型キャビティ5の押出しポート9から完全に押し出される。複数のプリフォームに対して、ニアネットシェイプの熱変形をシームレスに実行し続けるように、当該送り−プレス−取出し−送りのプロセスが自動的に、連続に、且つ繰り返して行われる。周知の通り、図2Aおよび図2Bに示したプロセスは適切な雰囲気(真空、不活性ガスなど)の中に、高温(通常、650℃〜850℃)で施すものである。熱変形システム11は、プリフォームを所定温度までに加熱する加熱機構をさらに含んで良い。また、プリフォームを金型キャビティ5の第1の部分5aから金型キャビティ5の第2の部分5bに平滑に押し付けるために、第1の部分5aと第2の部分5bの間に屈曲移行部6が形成されている。
As shown in FIG. 2A, the feeding mechanism transfers at least a part of the
図2Aおよび図2Bに示したプロセスによれば、プレス機械のパンチ13がプリフォームP1を金型キャビティ5の第1の部分5aにプレスすると、プリフォームP1が全密度にホットプレスされ且つ平坦なプレート状磁石に熱変形され、且つ、その後、次にホットプレスおよび熱変形されるプリフォームP2によって金型キャビティ5の第2の部分5bに順次押し付けられて2回目の熱変形を実行する。2回目の熱変形の後、最終的な永久磁石Mが次にホットプレスおよび熱変形されるプリフォームP2によって金型キャビティ5から押し出される。2回目の熱変形において、プリフォームP1が平坦なプレート状で維持し(且つ、金型キャビティ5の第2の部分5bの幾何的形状に合わせてサイズを変更して良い)、プリフォーム中のグレーンは応力切断の効果により微細化され、結果として、最終的な永久磁石Mの保磁力を改善することになる。このプロセスの後、プリフォームは、グレーンが異方性のある磁気特性に配向され(即ち、高い残留磁場)かつグレーンが微細化されて改善した保磁力(即ち、高い熱安定性)を有した平坦なプレート状永久磁石Mとされる。
2A and 2B, when the
図3Aは、縦断側面図で本発明の第2の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを概略的に示しており、図3Bは、図3Aのライン3B−3Bに沿う縦断側面図であり、図3Cは、図3Aのライン3C−3Cに沿う縦断側面図である。本発明の第2の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムは、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システムに大体類似している。本発明の第2の実施例による金型を含む熱変形システムにおいて、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム中の部材と同一、または類似する部材は、同一の記号「100」を加えて表記されている。簡素化および簡潔化のために、同一または類似する部材に対する説明は省略する。本発明の第2の実施例による金型101を含む熱変形システム111と、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム11との相違点は、金型キャビティ105の第2の部分105bが矩形断面ではなく、弧形断面を有することにある。よって、金型キャビティ105の押出しポート109から押し出された最終的な永久磁石Mは図3Dに示した弧形プレートになる。
FIG. 3A schematically shows a thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a second embodiment of the present invention in a longitudinal side view, and FIG. 3B is a line of FIG. 3A. 3B is a longitudinal side view taken along 3B-3B, and FIG. 3C is a longitudinal side view taken along line 3C-3C in FIG. 3A. A thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a second embodiment of the present invention is generally similar to the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B. In the thermal deformation system including the mold according to the second embodiment of the present invention, the same or similar member as the member in the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B is added with the same symbol “100”. It is written. For simplicity and brevity, descriptions of the same or similar members are omitted. The difference between the
本発明による最終的な永久磁石Mは平坦なプレート状(図2Cに示したように)または弧形の形状(図3Dに示したように)に示されているが、金型キャビティの押出しポートを限定する部分の断面形状を選択することにより、最終的な永久磁石Mをいかなる適切な形状にすることができる。例えば、金型キャビティの押出しポートを限定する部分の断面形状を円形または三角形の断面を有するようにデザインすることにより、本発明による最終的な永久磁石Mを円形または三角形の断面を有するロードにすることができる。本発明による最終的な永久磁石Mは、より短くまたはより小さなディスク状、ブロック状、扇形または他の形状を有する複数の磁石部材にさらに切断されることが可能であり、且つ、研磨を施された後にモータに直接用いられることができる。金型キャビティの押出しポートを限定する部分の断面寸法を変更することにより、これら小さな磁石部材のサイズを相応に調整することができる。 The final permanent magnet M according to the present invention is shown in a flat plate shape (as shown in FIG. 2C) or arcuate shape (as shown in FIG. 3D), but the mold cavity extrusion port. By selecting the cross-sectional shape of the portion that limits the final permanent magnet M, any suitable shape can be obtained. For example, the final permanent magnet M according to the present invention is made a load having a circular or triangular cross-section by designing the cross-sectional shape of the part defining the extrusion port of the mold cavity to have a circular or triangular cross-section. be able to. The final permanent magnet M according to the present invention can be further cut into a plurality of magnet members having shorter or smaller disk, block, fan or other shapes and is polished. After that, it can be used directly on the motor. By changing the cross-sectional dimensions of the part defining the extrusion port of the mold cavity, the size of these small magnet members can be adjusted accordingly.
図4Aは、縦断側面図で本発明の第3の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を概略的に示しており、図4Bは、図4Aのライン4B−4Bに沿う縦断側面図であり、図4Cは、図4Aのライン4C−4Cに沿う縦断側面図である。本発明の第3の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型は、図1Aおよび図1Bに示した金型に大体類似している。本発明の第3の実施例による金型において、図1Aおよび図1Bに示した金型の部材と同一、または類似する部材は、同一の記号「200」を加えて表記されている。簡素化および簡潔化のために、同一または類似する部材に対する説明は省略する。本発明の第3の実施例による金型201と、図2Aおよび図2Bに示した金型1との相違点は、金型キャビティ205が四つの部分、即ち、第1の部分205a、第2の部分205b、第3の部分205cおよび第4の部分205dを含むことにある。同様に、金型キャビティ205の四つの部分のそれぞれは隣接する部分に対して角度αをなしてずれている。且つ、金型キャビティ205の四つの部分における後の部分が前の部分よりも小さな断面積を有する。示した実施例において、金型キャビティは二つ又は四つの部分を有するように示されているが、金型キャビティは三つまたは四つ以上の部分を有するとしても良い。金型キャビティの部分が多いほど、ポリフォームに施される熱変形の回数が多くなる。結果として、最終的な永久磁石Mはマイクロ構造上でさらに微細化されたグレーンサイズ(例えば、さらに微細化されたナノ構造のグレーンサイズ)を有して高い磁気結晶の異方性を保持しつつ高い保磁力を得る。
FIG. 4A schematically shows a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a third embodiment of the present invention in a longitudinal side view, and FIG. 4B is taken along line 4B-4B in FIG. 4A. 4C is a longitudinal side view, and FIG. 4C is a longitudinal side view taken along
図5A〜5Cは、縦断側面図で本発明の第4の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを用いてプリフォームを永久磁石にして押し出した過程を概略的に示している。本発明の第4の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムは、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システムに大体類似している。本発明の第4の実施例による金型を含む熱変形システムにおいて、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム中の部材と同一、または類似する部材は、同一の記号「300」を加えて表記されている。簡素化および簡潔化のために、同一または類似する部材に対する説明は省略する。本発明の第4の実施例による金型301を含む熱変形システム311と、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム11との相違点は、金型301が金型主体301の中に形成された二つの金型キャビティ305を備えることにある。それぞれの金型キャビティ305は第1の部分305aと、第1の部分305aに対して角度αをなしてずれている第2の部分305bとを含む。二つ以上の金型キャビティを備える金型であっても良い。複数の金型キャビティを含む金型では、熱変形プロセスにより複数の磁石を同時製造することで、生産の効率を高めることができる。
5A to 5C are longitudinal side views showing a process of extruding a preform as a permanent magnet using a thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a fourth embodiment of the present invention. Shown schematically. A thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a fourth embodiment of the present invention is generally similar to the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B. In the thermal deformation system including the mold according to the fourth embodiment of the present invention, the same or similar member as the member in the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B is added with the same symbol “300”. It is written. For simplicity and brevity, descriptions of the same or similar members are omitted. The difference between the
図6Aは、縦断側面図で本発明の第5の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を概略的に示しており、図6Bは、図6Aのライン6B−6Bに沿う縦断側面図であり、図6Cは、図6Aのライン6C−6Cに沿う縦断側面図であり、図6Dは、図6Aに示した金型の左側面図である。本発明の第5の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型は、図1Aおよび図1Bに示した金型に大体類似している。本発明の第5の実施例による金型において、図1Aおよび図1Bに示した金型の部材と同一、または類似する部材は、同一の記号「400」を加えて表記されている。簡素化および簡潔化のために、同一または類似する部材に対する説明は省略する。本発明の第5の実施例による金型401と、図1Aおよび図1Bに示した金型1との相違点は、金型キャビティ405の第2の部分405bがストレートではなく、屈曲されていることにある。金型キャビティ405の第2の部分405bは徐々に小さくなる断面を有するようにデザインされることで、扇形の永久磁石を形成することができる。扇形の永久磁石は(図6Eに示したように)小さな扇形磁石部材に複数切断されてもよく、小さな扇形磁石部材は研磨後に用いられることができる。熱変形プロセスにおいて、マイクロ構造中のグレーンは磁石の厚み方向に対して垂直な方向に配向される。
FIG. 6A schematically shows a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a fifth embodiment of the present invention in a longitudinal side view, and FIG. 6B is taken along line 6B-6B in FIG. 6A. 6C is a vertical side view, FIG. 6C is a vertical side view along line 6C-6C in FIG. 6A, and FIG. 6D is a left side view of the mold shown in FIG. 6A. A mold for forming a permanent magnet with a preform according to the fifth embodiment of the present invention is roughly similar to the mold shown in FIGS. 1A and 1B. In the mold according to the fifth embodiment of the present invention, members that are the same as or similar to the members of the mold shown in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same symbol “400”. For simplicity and brevity, descriptions of the same or similar members are omitted. The difference between the
好ましい実施例では、上部パンチのみがプリフォームを金型キャビティにプレスするために用いられるが、複数のパンチを同時使用しても良い。図7A〜7Dは、縦断側面図で本発明の第6の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを用いてプリフォームを永久磁石に押し出した過程を概略的に示している。本発明の第6の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムは、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システムに大体類似している。本発明の第6の実施例による金型を含む熱変形システムにおいて、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム中の部材と同一、または類似する部材は、同一の記号「500」を加えて表記されている。簡素化および簡潔化のために、同一または類似する部材に対する説明は省略する。本発明の第6の実施例による金型501を含む熱変形システム511と、図2Aおよび図2Bに示した熱変形システム11との相違点は、金型キャビティ505の第1の部分505aが金型主体501を通って伸びており、第1の部分505aが第1の送込みポート507aおよび第2の送込みポート507bを限定するようになることにある。結果として、プレス機械が上部パンチ513aと下部パンチ513bを含む。使用の時、二つのプリフォームP1を金型キャビティ505の第1の送込みポート507aおよび第2の送込みポート507bを介して金型キャビティ505の第1の部分505aに送ることができる。図7Eは、図7A〜7Dの熱変形システムにより押し出された最終的な永久磁石を概略的に示している。プリフォームを金型キャビティ505の第1の部分505aから第2の部分505bに平滑に押し付けるために、上部パンチ513aおよび下部パンチ513bの端部には、プリフォームをプレス時にプリフォームと接触する相応の屈曲部分514a、514bが限定されている。
In the preferred embodiment, only the top punch is used to press the preform into the mold cavity, but multiple punches may be used simultaneously. 7A to 7D are schematic side views of a process of extruding a preform into a permanent magnet using a thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a sixth embodiment of the present invention. Is shown. A thermal deformation system including a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a sixth embodiment of the present invention is generally similar to the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B. In the thermal deformation system including the mold according to the sixth embodiment of the present invention, the same or similar member as the member in the thermal deformation system shown in FIGS. 2A and 2B is added with the same symbol “500”. It is written. For simplicity and brevity, descriptions of the same or similar members are omitted. The difference between the
図8A、図8Bおよび図8Cは、縦断側面図で本発明の第7の実施例によるプリフォームで永久磁石を形成するための金型を含む熱変形システムを用いてプリフォームを永久磁石に押し出した過程を概略的に示している。本発明の第7の実施例による金型601を含む熱変形システム611と、図7A〜7Dに示した熱変形システム601との相違点は、金型601が金型キャビティ505の第1の部分605aに通じており、第2の部分605bと揃った追加ポート608をさらに備えることにある。結果として、上部パンチ613aおよび下部パンチ613bに加えて、プレス機械が追加パンチ613cをさらに備える。よって、追加パンチ613cはプリフォームを金型キャビティ605の第1の部分605aから第2の部分605bに平滑に押し付けるのに寄与する。
8A, 8B, and 8C are longitudinal side views for extruding a preform into a permanent magnet using a thermal deformation system that includes a mold for forming a permanent magnet with a preform according to a seventh embodiment of the present invention. The process is shown schematically. The difference between the
プレス機械が少なくとも図7A〜7Dおよび8A〜8Cに示した上部パンチおよび下部パンチを備えた場合、プリフォームに二つの反対方向に沿って圧力を同時加えることができる。結果として、最終的な永久磁石はマイクロ構造がより同質化され、機械特性および磁気特性もより均一になる。 If the press machine is equipped with at least the upper and lower punches shown in FIGS. 7A-7D and 8A-8C, pressure can be applied simultaneously to the preform along two opposite directions. As a result, the final permanent magnet has a more homogenous microstructure and more uniform mechanical and magnetic properties.
上記の実施例では、プリフォームで永久磁石を形成するための金型の金型キャビティを、相対的にずれている少なくとも二つの部分を有するようにデザインすることにより、プリフォームに圧力を加えて金型を通過させる時にホットプレス変形を少なくとも2回実行して、グレーンサイズをさらに小さくする。結果として、最終的な永久磁石が高い保磁力を有する。 In the above embodiment, the mold cavity for forming the permanent magnet in the preform is designed to have at least two portions that are relatively offset, thereby applying pressure to the preform. Hot press deformation is performed at least twice when passing through the mold to further reduce the grain size. As a result, the final permanent magnet has a high coercivity.
本発明による金型およびプロセスは、化学成分上で希土類を富化し、および希土類を少なく含有する永久磁石の製造に用いられる。最終的な永久磁石は、単一相のナノ構造材またはナノ複合材料とすることができる。 The mold and process according to the invention are used for the production of permanent magnets enriched with rare earths on chemical components and low in rare earths. The final permanent magnet can be a single phase nanostructured material or a nanocomposite.
本発明の実施例は、異なる主題を参照して記載されている。特に、いくつかの実施例は方法請求項を参照して記載されている一方、他の実施例は装置請求項を参照して記載されている。但し、当業者であれば上記および下記の内容から分かるように、逆の説明がない限り、同一主題に属する特徴の任意的な組合せに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意的な組合せも本願により開示されると認められる。しかし、相乗効果がそれら特徴の簡単な重ね合わせ以上であれば、すべての特徴を組み合わせても良い。 Embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. In particular, some embodiments are described with reference to method claims, while other embodiments are described with reference to apparatus claims. However, as will be understood by those skilled in the art from the above and the following, unless otherwise stated, in addition to any combination of features belonging to the same subject, any combination between features on different subjects Will be disclosed. However, all the features may be combined if the synergistic effect is more than a simple superposition of those features.
本発明が図面および上記の内容に詳しく表示し記載されているが、このような表示および記載は限定的なものではなく、説明的なまたは例示的なものと思われる。本発明は開示された実施例に限らない。図面、本開示内容および従属請求項を研究することにより、当業者は保護請求している発明を実施する時に、開示された実施例に対する他の変換を理解し実施することも可能である。 While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing, such illustration and description are not intended to be limiting and are to be considered illustrative or exemplary. The invention is not limited to the disclosed embodiments. By studying the drawings, the present disclosure, and the dependent claims, one skilled in the art can understand and implement other transformations to the disclosed embodiments when practicing the claimed invention.
請求項では、「備える/含む」は他の素子およびステップを取り除くわけではなく、不確定な「一つ/一」は「複数」を取り除くわけではない。単一なプロセッサまたは他のユニットは、請求項に記載されているいくつかの部材の機能を実現することができる。いくつかの特徴が多数項従属請求項に記載されているが、それら特徴の組合せを用いてはならない意味はない。請求項中の記号を請求の範囲に対する限定として解釈してはならない。 In the claims, “comprising / comprising” does not remove other elements and steps, and indefinite “one / one” does not remove “plurality”. A single processor or other unit may fulfill the functions of several items recited in the claims. Several features are listed in the multiple dependent claims, but there is no point in not using a combination of these features. Symbols in the claims should not be construed as limitations on the claims.
Claims (17)
前記金型主体(3,103,203,303,403)の中に形成され、且つ送込みポート(7,107,207,307,407)および押出しポート(9,109,209,309,409)を有する少なくとも一つの金型キャビティ(5,105,205,305,405)と
を備える、プリフォームで永久磁石(M)を形成するための金型(1,101,201,301,401)であって、
前記少なくとも一つの金型キャビティはそれぞれ、互いに通じ合う少なくとも二つの部分を含み、前記少なくとも二つの部分における二つの隣接部分がお互いに相対的に角度(α)をなしてずれている、金型(1,101,201,301,401)。 Mold main body (3, 103, 203, 303, 403),
Formed in the mold main body (3, 103, 203, 303, 403), and the feeding port (7, 107, 207, 307, 407) and the extrusion port (9, 109, 209, 309, 409) A mold (1, 101, 201, 301, 401) for forming a permanent magnet (M) with a preform comprising at least one mold cavity (5, 105, 205, 305, 405) having There,
Each of the at least one mold cavity includes at least two portions communicating with each other, and two adjacent portions of the at least two portions are offset relative to each other at an angle (α). 1, 101, 201, 301, 401).
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 2. The mold (1, 101, 201, 2) according to claim 1, wherein two adjacent portions in the at least two portions are structured such that a cross-sectional area of a rear portion is smaller than a cross-sectional area of a front portion. 301, 401).
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The mold (1, 101, 201, 2) according to claim 1, wherein the angle (α) is in the range of 0 ° to 180 °, preferably in the range of 45 ° to 135 °, more preferably 90 °. 301, 401).
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The mold (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 1, wherein a bent transition portion is formed between two adjacent portions in the at least two portions.
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The mold (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 1, wherein the at least two parts have a gradually decreasing cross section or a constant cross section.
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 2. The mold (1, 101, 201, 301, 2) of claim 1, wherein the part of the at least two parts that defines the extrusion port of the mold cavity has a rectangular, circular, arcuate, or triangular cross section. 401).
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The mold (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 1, wherein the at least two parts are straight.
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 2. The mold (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 1, wherein a part of the at least two parts that defines an extrusion port of the mold cavity is bent.
請求項1に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The mold of claim 1, wherein a portion of said at least two portions defining a mold cavity feed port extends through said mold body so as to have two opposing feed ports. Type (1, 101, 201, 301, 401).
請求項9に記載の金型(1,101,201,301,401)。 The at least two portions lead to a portion defining the feeding port, and are aligned with the portion of the mold cavity immediately after the portion of the at least two portions defining the feeding port. The mold (1, 101, 201, 301, 401) according to claim 9, further comprising an additional port.
熱変形システム。 A thermal deformation system including a mold (1, 101, 201, 301, 401) for forming a permanent magnet (M) from the preform according to any one of claims 1 to 10.
請求項11に記載の熱変形システム。 The thermal deformation system according to claim 11, further comprising a press machine provided with a punch that moves out of the mold cavity and moves into the mold cavity.
請求項12に記載の熱変形システム。 The thermal deformation system of claim 12, further comprising a feed mechanism that feeds the preform to a portion of the mold cavity that defines the feed port.
請求項12に記載の熱変形システム。 The thermal deformation system according to claim 12, further comprising a heating mechanism that heats the preform to a predetermined temperature.
プリフォームの少なくとも一部を前記送込みポートを介して前記金型キャビティの前記少なくとも二つの部分における第1の部分に送るステップと、
所定温度下で、前記プリフォームを前記金型キャビティの前記少なくとも二つの部分における前記第1の部分にプレスするステップと、
前記パンチを前記金型キャビティの前記第1の部分から取り出すステップと、
次のプリフォームを前記第1の部分に送りプレスして、前記プリフォームを最終的な永久磁石として前記金型キャビティの前記押出しポートから押し出すステップと
を含む、方法。 A method of forming a permanent magnet with a preform using the thermal deformation system according to any one of claims 11 to 14,
Sending at least a portion of a preform via the feed port to a first portion of the at least two portions of the mold cavity;
Pressing the preform onto the first part in the at least two parts of the mold cavity under a predetermined temperature;
Removing the punch from the first portion of the mold cavity;
Feeding and pressing a next preform to the first portion to extrude the preform as a final permanent magnet from the extrusion port of the mold cavity.
請求項15に記載の方法。 The method of claim 15, wherein the steps are repeated so that thermal deformation of the near net shape continues to be performed seamlessly for a plurality of preforms.
請求項15または16に記載の方法。 The method according to claim 15 or 16, further comprising the step of cutting the final permanent magnet into permanent magnet members.
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