CN1797625A

CN1797625A - 环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法及构造

Info

Publication number: CN1797625A
Application number: CN 200410104163
Authority: CN
Inventors: 陈己文
Original assignee: Super Electronics Co Ltd
Current assignee: Super Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2006-07-05
Also published as: JP3119273U; DE202005019268U1

Abstract

本发明是针对直流无刷的外转式马达及自行车花鼓式发电机(Hub－Dynamo)外转子所使用的永久磁石，提供一种一体成型的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的工艺及构造，产品价格合理化而能普及用于各式各样的自行车及直流无刷的外转式转子，其材料特性除了具有耐酸碱及抗湿性强、能承受恶劣环境之外，利用本发明方法所完成的极异方内径配向磁石成品，具有减少漏磁、提高表面磁束密度以及磁场强度等优点。

Description

环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法及构造

技术领域

本发明涉及一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法及构造，主要是应用在外转式发电机所使用的永久磁石，特别适用于自行车花鼓式发电机(Hub-Dynamo)，或其它外转式发电机以及直流无刷的外转式马达。

背景技术

自行车广泛用于休闲及交通工具，即使是在今日的汽车全盛时期，自行车还是广被世人所喜爱。因为它分解、组立、修护简单，这是其它任何交通工具所无法比拟的。尤其是自行车零件中的发电机及照明灯组件(俗称摩电灯)，是由人力与机构设计的巧妙结合，不但可取代如石油等消耗性能源，更能兼顾环境及景观的维护。这种可取代消耗性能源，并能兼顾环保的有效能源替代方案，也是目前全世界的科学家都在努力研究的目标之一。

自行车摩电灯的发电机，其原理最早是由从1820年奥斯特发现导线在导通电流时，导线旁的铁丝发生振动现象，而得知电流可产生磁力后开始的。1831年法拉第利用转动的磁石与不动的线圈组立成一体，结果发现线圈有电流产生，这就是法拉第“电磁感应的法则”。而真正利用线圈产生电流的实际物品，则是1832年的皮可士(Piku Shi)所发明的“手轮发电机”；早期自行车摩电灯的发电机即利用此结构原理来设计。

如图1所示，传统自行车发电机是在一大概呈瓶状的壳体1内设置一线圈所缠绕制成的环状定子2，环状定子2内设置一圆柱型铁氧磁体的内转子3，该内转子3连接一从动摩擦轮4，且从动摩擦轮4位于壳体1外与自行车轮胎5边缘接触。当从动摩擦轮4与行进中的自行车轮胎5边缘摩擦而旋转时，内转子3随之旋转而产生N/S磁极交替位移，使环状定子2的线圈感应进而产生交流电，将此交流电源的正负极耦接于车灯6上，即可令车灯6发光；该发电机及车灯组即自行车零件俗称的“摩电灯”。

上述自行车的发电机在后期，渐渐的就有各种不同型状及电压和不同瓦特数的规格产生，但基本上的动作原理及构造是不变的。其内转子是使用表面充磁8极的永久磁石，是属“铁氧磁体/硬质等方性”以及铝.镍.钴.(Al.Ni.Co)铸造磁石。但九成以上都用前者，原因是价格便宜，物理特性佳。唯一缺点是磁力特性比后者差。

由于这种传统的发电机是利用前轮或后轮轮胎两侧，与从动摩擦轮4摩擦来带动磁石(内转子)的转动，因此会造成骑自行车者的体能负荷增加。此外，轮胎也容易磨损而降低使用寿命。

在1995年左右，科学家针对上述传统自行车发电机的缺失做了一次重大的改革；这种自行车的发电机可称之为“花鼓式发电机”(Hub Dynamo)，它的好处是比传统式省力，而且可附加煞车盘片。

上述“花鼓式发电机”的原理，是将前述传统的内转式转子改成外转式，而感应线圈的定子部分则安装固定于自行车心轴上。其构造如图2所示，铝制外壳7为可安装在车轮的心轴外围的花鼓(Hub)态样，外周围设有供钢丝固定的孔，并利用钢丝与轮胎的钢圈连接固定；铝制外壳7的内部大概呈空心圆筒状，其内缘周围固定环状永久磁石8，使该永久磁石8形成可随车轮旋转的外转子，而感应线圈及轭铁9构成的定子部分则安装固定于自行车轮胎的心轴上。

与传统内转式发电机不同的是，内转式发电机的内转子是藉由与轮胎外侧磨擦来带动旋转，当轮胎转一圈时，其内转子可能已转一百圈，所以内转子的磁力可以不用那么强，而且极数也不用那么多，以等方性的铁氧磁体即能满足需求。

但花鼓式发电机是安装于自行车的前轮或后轮的心轴外围，其回转速和轮胎同步(轮胎旋转一圈，转子旋转一圈)，因此其外转子必须使用特性较佳的磁性材料来制作成磁石，而且磁石的极数也必须较多，才能在旋转圈数比传统内转子少很多的条件下，让感应线圈产出足以供应车灯发光的电源。

基于上述限制条件，目前花鼓式发电机的外转子使用材料，大都采用钕铁硼(NdFeB)系列，其材料是以94％的钕铁硼和6％的尼龙(nylon)混合，并用射出成型机制成环状体后，在环型体内径充磁28极(需另外再制做充磁铁芯充磁)，以形成具有28极的环型磁石。其材料的磁力特性固然足以达到设定规格的要求(时速15公里需达到6V.3W的65％，时速30公里须达到100)，但其缺点为材料成本较高(钕Nd为产量较少的稀有金属)且工艺困难，所以其成品相当昂贵。

如图3所示，因此，就有制造商以铁氧磁体/异方性/湿式冲压成型方式的磁石来取代前述的钕铁硼系列磁石，藉以降低成本。这种利用湿式冲压成型方式制造的异方性铁氧磁石成本固然较低，但以目前的工艺技术而言，只能做成如图所示的半月型异方性铁氧磁石，而无法如同钕铁硼系列的磁石一般，一体成型制造出环状磁石(容后再述)，因此传统的半月形异方性铁氧磁石欲组成图标中的环形永久磁石8，至少需使用3片以上，才能组立成花鼓式发电机(Hub-Dynamo)可以使用的环状；图标中是以四片半月型异方性铁氧磁石组成环形永久磁石8为例。

传统技术将3片以上的半月型异方性铁氧磁石组立成环形永久磁石8，在性能上具有下列重大缺失：

1.组立时，磁石与磁石之间形成气隙而容易漏磁，使环形永久磁石8运转时会有顿转矩(cogging)的情况发生。

2.由于环形永久磁石8是由数片半月型磁盘所组合，所以在加工组立上较为费工，而且内部真圆度较差。

3.钕铁硼射出成型的磁石表面磁束密度为2100-2300Gauss，而铁氧磁体制成的磁石仅有1650-1950Gauss，磁力稍嫌不足。

4.铁氧磁体烧结温度约在1240℃左右，烧结时磁石厚度不可太薄，否则容易碎裂，因此造成组立成环状磁石时的外径较大，也使整体花鼓的铝制外壳体积庞大。

5.由于上述漏磁、顿转矩、磁力不足、外径较大等种种问题，目前使用这种半月型异方性铁氧磁石所组立而成的环形永久磁石，尚无法取得规范加以认证；就商品的附加价值而言，比较不具竞争力。

其实利用半月形铁氧磁体组立的环状磁石，除了价格优势之外并非一无是处。其物理性就比用钕铁硼系列的磁石较好；对温度范围、耐湿、抗酸碱性要求较高的运动型自行车(越野自行车)而言，仍是极佳的材料选择。再加上铁氧磁体材料主要来自于酸洗钢板所产生的回收物(mill-Scale)来制成，属于环保再生材料；因此若能利用该材料做成花鼓式发电机所需的环状永久磁石，又能减少漏磁、提高表面磁束密度以及磁场强度，同时还能节省组立的工序，必然可以对花鼓式发电机带来革命性的影响；这也是本案发明人研发创设本发明的原因。

本案发明人在经过不断的研究后，发现造成前述缺失的问题症结点，还是在于无法一体成型制造出符合要求的铁氧环状磁石，因而产生了半月型磁石组立加工困难、顿转矩现象及磁力不足等等问题。

而铁氧环状磁石无法一体成型的原因，主要是因为铁氧磁石的制造过程是利用磁粉冲压配向成磁体后，再将该磁体充磁成永久磁石，不像钕铁硼系列是以射出成型后充磁。因此在将磁粉冲压成环状胚体的同时，必须对位于模穴中的磁粉进行配向，使胚体能在后续的充磁作业中形成所需的异方性永久磁石。以目前所知的制造技术及模具设计而言，都是在冲压时在工作物的外径以轴向配向，因此只有冲压成半月型的胚体才能同时进行配向。若使用环型模具进行冲压，并套用传统的配向方法，将使得冲压出来的环形胚体，其配向的位置与所需工作面的位置不符，即使充磁后仍无法使用，这也是目前业界迟迟无法将拥有诸多优点的铁氧磁石一体成型为环状的主要原因。

再者，如前所述，单就磁力特性而言，铁氧磁体的材料不如钕铁硼系列材料的磁力特性佳。因此，除了一体成型的制造技术需研发改进之外，若能就环状磁石的结构上作一改进，使得铁氧磁体能发挥其磁力特性到极致，将可完全取代产量较少、昂贵的钕铁硼系列的磁石，促进产业的进步。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够一体成型、具有减少漏磁、提高表面磁束密度以及磁场强度的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的构造及其制造方法。

首先，本发明的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，是针对直流无刷的外转式马达及自行车花鼓式发电机(Hub-Dynamo)外转子所使用的永久磁石，提供一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的创新制造方法。具体地说，本发明的方法中的工艺依序包括：粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤，其主要技术特点在于：

造粒完成的磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，并诱导出与电流呈垂直方向的磁场(安培右手定理)，而模条上的极数和磁石极数相同，使模条上相邻的铁芯构成N极与S极的磁回路，并且对环状模穴空间内的磁粉进行内径的配向。这样一来，即可使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向呈垂直，令磁粉在一体冲压成型为环状胚体后，其胚体的内径具有与模条相同极数的异方性配向。

依据上述本发明制造方法的工艺特征，其藉由使环状模穴空间中心位置的模条产生与磁石极数相同数量的磁极，而该模条上每极铁芯所产生的磁场，即可对构成环状胚体的磁粉形成正确的异方性径向配向作用，使环状胚体在经后续的充磁作业后，可得到一完整的环状铁氧磁体极异方性磁石，令环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的整体工艺得以一体成型，并减少漏磁。

本发明的环状铁氧磁体极异方内径配向的制造方法中，冲压成型及配向的工艺中的冲压模具组，至少包括有：

一中模，该中模具有一圆孔状容置空间；

一对可相对应轴向位移冲压的上、下模，该上、下模概呈圆筒状，中心位置具有一同轴的通孔，其外径小于中模容置空间的内径，并设置于容置空间内缘；以及

一概呈圆柱状的模条，设置于上、下模的通孔内缘，其外部具有与磁石极数相同数量的多极轴向铁芯(Yoke)，每一铁芯上均以轴向有缠绕导电线圈；

藉由上述的中模、上、下模及模条，可使中模的圆孔状容置空间内形成一呈环形的模穴空间，供造粒完成的磁粉填入，当上、下模相对应轴向位移冲压磁粉，并供应导电线圈电流时，可在模条上产生与磁石极数相同数量的垂直磁场，且相邻的磁力线构成一磁回路，并藉由多极铁芯及线圈所形成的磁场对模穴内的磁粉进行内径配向，使冲压完成的环状胚体其磁粉具有多极的异方性径向配向。

依据上述本发明制造方法的模具特征，其藉由中模、上、下模及模条组合的模具组，当上、下模相对应轴向位移冲压磁粉，并供应模条的导电线圈电流时，可在磁粉以冲压方式一体成型的同时，完成正确的径向配向，令环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的整体工艺得以一体成型，并减少漏磁。

另，本发明的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法中，冲压成型及配向的工艺中的冲压模具组，至少包括有：一具有圆孔状容置空间的非导磁性中模、一对设于容置空间内并具有中心通孔的上、下模，以及一设置于通孔内缘概呈圆柱状的模条；

其中，中模、上、下模及模条组合后，可在中模的圆孔状容置空间内形成一环形模穴空间，供造粒完成的磁粉填入，且模条上可产生与磁石极数相同数量的多极磁场，而相邻的磁力线构成一磁回路，当上、下模相对位移冲压模穴空间内的磁粉时，藉由模条的多极磁场可对磁粉由内径进行配向，并且因非导磁性中模在外围，使磁回路的路径未行经整个填料磁粉的外围，令冲压完成的环状胚体外层处于未配向的状态。

依据上述本发明制造方法的工艺特征，其藉由非导磁性中模限制，当位于模条产生与磁石极数相同数量的多极磁场对磁粉由内径进行径向配向时，其磁力线的磁回路较短，使冲压完成的环状胚体仅有内层完成配向，外层处于未配向的状态，则充磁后制成的环状磁石得以形成内缘具有磁性、外缘不具磁性的构造。

本发明另外还提供了一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的构造，该磁石是经粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤制成，其特征在于：造粒完成的磁粉经一体冲压成型为环形胚体并予以配向后，其壁厚分为内层配向层，以及外层导磁层，其中内层配向层以径向配置多数极异方性配向；于环形胚体充磁后，形成内缘具有磁性、外缘不具磁性的环状磁石构造。

依据前述本发明环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的构造，由于内层配向层充磁后具有磁性，但外层导磁层不具磁性，而形成外层导磁层的铁氧磁体材料其导磁性极佳，所以具有磁性内层配向层的磁力线行经外层导磁层即折返，形成本发明环状磁石构造的内层磁回路较短，磁力较强，使用在发电机外转子时，能提高其磁能积，发挥其磁力特性到极致。

再者，依据本发明方法所制成的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石，除了特别适合自行车花鼓式发电机(Hub-Dynamo)，或其它外转式发电机使用之外，也适用于直流无刷外转式马达内的环状磁石。

综上所述，本发明所提供的一体成型的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的工艺及构造，产品价格合理化而能普及用于各式各样的自行车及直流无刷的外转式转子，其材料特性除了具有耐酸碱及抗湿性强、能承受严荷环境之外，利用本发明方法所完成的极异方内径配向磁石成品，具有减少漏磁、提高表面磁束密度以及磁场强度等优点。

附图说明

图1为传统自行车内转式发电机的结构原理示意图。

图2为传统自行车外转式发电机的结构原理示意图。

图3为传统自行车外转式发电机的利用半月形磁石组立为环状的示意图。

图4为本发明的制造流程示意图。

图5为本发明模具组的示意图。

图6为本发明模条的立体示意图。

图7为本发明磁粉冲压及配向成型后的环状胚体立体示意图。

图8为本发明烧结后的环状胚体示意图。

图9为本发明环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的磁力线回路示意图。

组件符号说明：

10中模 11容置空间 20、30上、下模 21、31通孔

40模条 41铁芯 42导电线圈 50磁粉

60环状胚体 61内层配向层 62外层导磁层 70环状烧结磁体

具体实施方式

以下藉由实施例并配合附图详细说明本发明的技术特征及所达成的功效，以使阅读者更深入了解本发明。

如图4-图6所示，本发明的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，是针对直流无刷的外转式马达及自行车花鼓式发电机(Hub-Dynamo)或其它外转式发电机的外转子所使用的永久磁石，提供一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的创新制造方法及改良构造，其中工艺依序包括：粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤，其特征在于：

造粒完成的磁粉50填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体60(请结合参阅图7所示)，并且在冲压的同时将环状模穴空间内的磁粉50进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条40上施予轴向电流，使模条40上产生与磁石极数相同数量的径向多极磁场，且相邻的磁场构成一磁回路，该磁场即可对构成环状胚体60的磁粉50由内而外形成异方性配向作用，进而使磁粉50的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向，令环状胚体60在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向。

现就每一步骤说明如下：

(1)粉体工艺：使用传统的异方锶系煅烧料，经球磨机球磨至所需粒径，并且在球磨的同时加入氧化硅(SiO₂)、碳酸钙(CaCO₃)、氧化钴(CoO)、以及三氧化二铬(Cr₂O₃)等，以达到所需的铁氧磁石的材料特性。由于采用干式成型方式，所以球磨(Ball-Mill)后的原料要经压滤机(Filter Press)滤水.烘干.解碎等作业。

(2)造粒技术：未造粒以前，粉末粒度约为0.8μm左右，该细粉入模有一定难度，但经造粒后，在成型配向时磁陀(Spin)又不易翻转，配向不易，相对的磁特性变差，因此结合剂的使用非常重要。好的结合剂条件是：在磁场配向瞬间能把粉末颗粒震散，而达到配向效果，使磁特性达到预期效果。本发明中是采用石腊(Acrawax)与硬脂酸钙混合来做为结合剂。

接下来说明铁氧磁体晶粒与不同方式的配向关系。由于烧结后，配向面的收缩率为20-22％，而非配向面的收缩率为12.5-13.5％，二者相差过大，所以很容易在两极间的配向面与非配面造成裂痕。制造时如何使原料在添加剂中或工艺中让二者间的收缩率接近，或者差异变少，也是要克服的问题点。

目前采用比较有效且容易的工艺方式就是：把加有石腊(Acrawax)的原料用磁场配向成型，再把成型后的块状物粗解碎，经过筛粉机过筛，以取得所需颗粒度，这样可姑且称为配向造粒法(一次配向)。因为磁粉料经磁场配向成型为块状，基本上粉体的密度就会增加，虽经二次成型的胚体制做配向，但此时要完全让磁场把颗粒完全震开实际上是不可能的。但即使未完全让颗粒变成粒末，形成的颗粒也都成为一小扇区，对特性不会影响很大。经一次配向的粒末由于受外力压缩，所以在烧结时即会降低其缩收率，致使配向面降到15.5-16.5％，这样与非配面的12.5-13.5％收缩率差距减少，所以能降低磁石在烧结时的破裂率。

(3)冲压成型及配向：由于花鼓式发电机所使用发电原理是外转式转子的方式，环型永久磁石的内径要充磁，因此当成品有若干极数，模具的配向极数就要有多少(目前花鼓式发电机所使用的磁石极数为28极)。

如前所述，传统制造过程中，欲将磁粉冲压成环状胚体的同时，必须对位于模穴中的磁粉进行配向。而以目前所知的制造技术及模具设计而言，只有冲压成半月型的胚体才能同时将磁粉由外径进行轴向的配向。

因此，本发明实施时如图5、图6所示，冲压成型及配向的工艺中的冲压模具组，至少包括有：

一中模10，该中模10具有一圆孔状容置空间11；

一对可相对应轴向位移冲压的上、下模20、30，该上、下模20、30大概呈圆筒状，中心位置具有一同轴的通孔21、31，其外径小于中模10容置空间11的内径，并设置于容置空间11内缘；以及

一大概呈圆柱状的模条40(Core-Rod)，设置于上、下模20、30的通孔21、31内缘，其外部具有与磁石极数相同数量的多条轴向铁芯41(Yoke)，每一铁芯41上均以轴向有缠绕导电线圈42。

藉由上述的中模10、上、下模20、30及模条40，可使中模10的圆孔状容置空间11形成一呈环形的模穴空间，供造粒完成的磁粉50填入，当上、下模20、30相对应轴向位移冲压磁粉50，并供应导电线圈42电流时，可在模条40上产生与磁石极数相同数量的垂直磁场，且相邻的两极自成一磁回路，并藉由该磁场对模穴内的磁粉50由内径向外进行配向，使冲压完成的环状胚体其磁粉具有多极的异方性径向配向。

本发明实施时，所述的中模10材质优选为非导磁性材质，当模条40产生与磁石极数相同数量的磁场对磁粉50径向配向时，因非导磁性中模10在外围，使磁回路较短，其路径未行经整个填料磁粉50的外周围，则冲压完成的环状胚体60(请另参阅图7所示)仅有内层完成配向，形成内层配向层61，外层则为未配向状态的外层导磁层62。其目的在于：使充磁后的环状磁石得以形成内缘具有磁性、外层不具磁性的构造；至于这种构造的优点容后再述。

在此必须说明的是，前述本发明若使用环型模具进行冲压，必须使模条40上产生与磁石极数相同数量的磁场，所以模条40上要配制28极的配向铁芯41(Yoke)，并且在每一极铁芯41上绕线，使每极铁芯41要能产生4000Gauss的磁束密度，以利磁粉的完全配向。

实施时，为防止通电流时线圈震动脱离铁芯41，以及防止因震动而破坏线圈42绝缘，可在模条40外径上加装非磁性超硬合金，并灌上散热胶，一方面可防止震动所产生线圈的破坏，再者可减少模条表面的磨损。

另外，由于模条40是位于环状模穴空间中心位置内，在模条40有限的空间内要有28极的绕线铁芯41，且要承受强大的外加电流以产生足够的磁场来达到配向目的，故模条40内可设置水循环系统，利用冰水机的水来冷却。

除此之外，所有铁芯41设计的线圈42绕线方式及线径大小都得建立在仿真磁路及磁场强度的基础理论之上。

(4)烧结：冲压完成的环状胚体60必须经烧结，才能将原料晶粒与晶界栓固，以产生结晶组织，形成如图8所示的环状烧结磁体70。烧结时优选采用隧道式烧结炉，将环状胚体放入匣钵内，再用推进器将之推入炉内。炉内高温带温度通常为1235-1245℃，并保持1小时，炉子总长约20公尺。此处需要注意环状胚体60如何摆放，以及烧结炉内的温升曲线和推送速度等的关连性。如果搭配不良磁石破裂就在所难免，而且磁特性不佳。

烧结后的环状烧结磁体70，由于内层配向层61为配向面，外层导磁层62为非配向面，两者收缩率不同，因此烧结后的环状烧结磁体70工作物即如图8所示，好象一只内齿轮。

(5)研磨：如前所述，烧结后的环状烧结磁体70工作物即如图8所示，好象一只内齿轮，其内径需研磨到接近真圆，再加上外径、高度，所以该工作物的研磨共计三处，即外径、内径、高度。

当然每个研磨面都有其专用机械来加工，在此关键技术主要是内径研磨。因为内径是像齿轮状，研磨本来就比较困难。而且极异方配向仅止于磁石表面，研磨量太多，配向层被切削掉，磁能积就不足；若太少，齿轮形状的痕迹就会留在磁石内缘表面。

除此，同轴度也非常重要。由于内径与外径是分开用不同的机械研磨。因此应先磨外径，再以外径圆做基准来研磨内径，然后同样是以外径圆做基准再来研磨高度，整个磁石同轴度及垂直度都必需控制在0.1mm范围内。

(6)充磁检测：如图9所示，前述环状胚体经烧结后形成环状烧结磁体70，仅有内层完成配向，外层处于未配向的状态，其壁厚形成内层配向层61，以及外层导磁层62；其中内层配向层61如前所述，以径向配置多数极异方性的配向，所以环状烧结磁体70在充磁步骤后，可形成内缘具有磁性、外缘不具磁性的环状磁石构造。

形成上述结构特征的目的在于：由于内层配向层61充磁后具有磁性，但外层导磁层62不具磁性；虽然外层导磁层62不具磁性，但由于铁氧磁体材料的导磁性极佳，使具磁性的内层配向层61的磁力线行经外层导磁层62即折返，形成环状磁石构造的内层磁回路较短，磁力较强，使用在发电机外转子时，能提高其磁能积，进而发挥其磁力特性到极致。不象钕铁硼复合材及半月型片状铁氧磁体，它们都需经磁石外径铁片及空气再与内面定子铁芯构成一磁回路，这样磁力线的损失极大。

至于充磁检测所使用的设备则是现有技术，是利用充磁铁芯及充磁机来做磁石着磁，而检测部分则包括有一波形绘图机(搭配高斯计Gauss-Meter)的检测治具以及一磁束器(Flux-Meter)而进行；此外，量测材料特性则用迟滞曲线检测机(B-H Curve Tracer)。首先用设计好的充磁铁芯来着磁，而铁芯与充磁机两者相互条件的配合，则是为了能让磁石于饱和着化下充磁。当用波形绘图机检测磁石时，可得到磁石表面磁束密度和磁极的波形图。一般在此要求的是表面磁束密度2100-2300Gauss，而波形指定要正弦波(Sine-Wave)。

另外，磁能积大小则需要使用磁束器测量。在使用磁束器之前要先制作磁束铁芯(Search-Coil)，并在铁芯上绕线，磁石置入铁芯内，由于磁石产生的磁力线与线圈绕组成垂直，经垂直移动磁石产生一切割磁力线，此时磁束器的指针移动大小就是由磁束铁芯Search-Coil绕组产生的诱导电压来决定。而磁束器移动量可显示于仪表上，这样就可知总磁能积(Total Flux)的太小；这是乃一般传统技术，在此不另赘述。

另，上述各组件的名称是为方便描述本发明的技术内容所定，而非用以限制本案的权利范围；凡依据本发明的创作精神所做的等效转换替代，均应在本案的保护范围内，谨予陈明。

Claims

1、一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，依序包括：粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤，其特征在于：

造粒完成的磁粉填入具有环状模穴空间的模具组后，模具组以轴向将磁粉一体冲压成型为环状胚体，并且在冲压的同时将环状模穴空间内的磁粉进行配向；所述的配向是在环状模穴空间中心位置的模条上施予轴向电流，使模条上产生与磁石极数相同数量垂直磁场，且相邻的两极构成一磁回路，该多极磁场即可对构成环状胚体的磁粉形成异方性配向作用，进而使磁粉的配向形成与模具组的冲压方向为垂直方向的径向，令环状胚体在一体冲压成型的过程中，其磁粉具有多极的异方性径向配向。

2、如权利要求1所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，所述冲压成型及配向的模具组至少包括有：

一具有圆孔状容置空间的中模；

一对可相对应轴向位移冲压的上、下模，中心位置具有一同轴的通孔，其外径小于中模容置空间的内径，并设置于容置空间内缘；以及

一概呈圆柱状的模条，设置于上、下模的通孔内缘，以形成一环状模穴空间。

3、如权利要求1所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，所述模条外部具有与磁石极数相同数量的多条轴向铁芯，每一铁芯上均以轴向有缠绕导电线圈。

4、如权利要求1所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，所述研磨是先磨外径，再以外径圆做基准研磨内径，以获得内、外径同轴度，再以外径做基准研磨高度，整个磁石同轴度及垂直度控制在0.1mm范围内。

5、一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，依序包括：粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤，其中，冲压成型及配向的步骤中使用的冲压模具组，其至少包括有：

一具有一圆孔状容置空间的中模；

一对可相对应轴向位移冲压的上、下模，中心位置具有一同轴的通孔，并设置于容置空间内缘；以及

一概呈圆柱状的模条，设置于上、下模的通孔内缘，而使中模的圆孔状容置空间内形成一呈环形的模穴空间，该模条外部具有与磁石极数相同数量的多极轴向铁芯，每一铁芯上均以轴向有缠绕导电线圈；

造粒完成的磁粉填入模穴空间后，上、下模相对应轴向位移冲压磁粉，并供应导电线圈电流时，可在模条上产生与磁石极数相同数量的多极磁场，以对模穴内的磁粉进行配向，使冲压完成的环状胚体其磁粉具有多极的异方性径向配向。

6、如权利要求5所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，所述模条内设置有水循环冷却系统。

7、一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，依序包括：粉体工艺、造粒、冲压成型及配向、烧结、研磨以及充磁检测步骤，其中，冲压成型及配向的步骤中使用的冲压模具组，其至少包括有：一具有圆孔状容置空间的非导磁性中模、一对设于容置空间内并具有中心通孔的上、下模，以及一设置于通孔内缘概呈圆柱状的模条；其中，中模、上、下模及模条组合后，可在中模的圆孔状容置空间内形成一环形模穴空间，供造粒完成的磁粉填入，且模条上可产生与磁石极数相同数量的多极磁场，当上、下模相对位移冲压模穴空间内的磁粉时，藉由模条上的多极磁场可对位于内层的磁粉配向，并使冲压完成的环状胚体外层处于未配向的状态。

8、如权利要求7所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，模条外部具有与磁石极数相同数量的多极轴向铁芯，每一铁芯上均以轴向有缠绕导电线圈，使模条上得产生与磁石极数相同数量的多极垂直磁场。

9、如权利要求7所述的环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的制造方法，其中，环状胚体充磁后形成内缘具有磁性、外缘不具磁性。

10、一种环状铁氧磁体极异方内径配向磁石的构造，其特征在于：具有一体冲压成型及配向后的环形胚体，其壁厚分为内层配向层，以及外层导磁层，该环形胚体充磁后，形成内缘具有磁性、外缘不具磁性的环状磁石构造。