(57)【要約】永久磁石の製造方法は、長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成されたキャビティ（２１）に、磁性粉末（５２）が充填されて行われる。磁性粉末（５２）を充填する充填工程は、磁性粉末（５２）のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末（５２ａ）を充填する第１充填工程と、重希土類元素の配合率が、第１磁性粉末（５２ａ）に対して高い第２磁性粉末（５２ｂ）を、キャビティ（２１）内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する。
2014038607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記加圧工程の前に、前記キャビティ側に成形部を有する蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形する閉塞工程を備える請求項１に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記加圧工程の前であって前記第１充填工程の後に、前記キャビティ側の前記所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記予備成形部で前記キャビティ内の前記第１磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記第１磁性粉末を成形する第１閉塞工程と、
前記第２充填工程の後に、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形する第２閉塞工程とを備える請求項１に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記第２磁性粉末は、前記重希土類元素の配合率がそれぞれ異なる複数種の前記第２磁性粉末を備え、
前記第２充填工程は、前記重希土類元素の配合率が低い順に、前記キャビティ内に前記第２磁性粉末を充填する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項５】
前記所定の位置は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項６】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加することにより、前記磁性粉末が撹拌される磁界撹拌工程を備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項７】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を、非磁性の棒部により撹拌して均一に充填する棒撹拌工程を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を揺動する揺動工程を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項９】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加して、前記磁性粉末を配向する配向工程を備えた請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項１０】
前記加圧工程の後に、前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を焼結する焼結工程を備えた請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項１１】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填し、前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側の所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部と、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部とを備え、
前記予備成形部は、当該予備成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記磁性粉末を成形可能に設けられ、
前記成形部は、当該成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形可能に設けられる永久磁石の製造装置。
【請求項１２】
前記凸部は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置に設けられた請求項１１に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１３】
前記キャビティの上下に対向して配置された一対の電磁石により構成され、前記キャビティの長手方向に対して直交方向に磁界を発生させる磁界発生部を備えた請求項１１または請求項１２に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１４】
前記金型は、当該製造装置から着脱可能に構成される請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１５】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石。
【請求項１６】
前記永久磁石の前記長手方向に垂直な断面での断面積において、前記第２磁性粉末の前記断面積における占有面積率は、１％〜４０％である請求項１５に記載の永久磁石。
【請求項１７】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備える回転電機。
【請求項１８】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法。
【請求項１９】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備える永久磁石の製造方法。
【請求項２０】
前記加圧工程の前に、前記キャビティ側に成形部を有する蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記永久磁石材料を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記永久磁石材料を成形する閉塞工程を備える請求項１８又は請求項１９に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２１】
前記所定の位置は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置である請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２２】
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第２揺動工程を備える請求項１８に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２３】
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加することにより、前記永久磁石材料が撹拌される磁界撹拌工程を備えた請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２４】
前記第１充填工程を実施した後に、前記第２充填工程を実施する場合において、
前記第１充填工程を実施した後で、前記第２充填工程を実施する前に、前記キャビティ内に充填された前記第１永久磁石材料を、非磁性の棒部により撹拌して均一に充填する棒撹拌工程を備える請求項１８から請求項２３のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２５】
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加して、前記永久磁石材料を配向する配向工程を備えた請求項１８から請求項２４のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２６】
前記加圧工程の後に、前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を焼結する焼結工程を備えた請求項１８から請求項２５のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項２７】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填し、前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に、前記永久磁石材料のうち、スラリー状の永久磁石材料を吐出可能な吐出部を備えた永久磁石の製造装置。
【請求項２８】
前記キャビティの上下に対向して配置された一対の電磁石により構成され、前記キャビティの長手方向に対して直交方向に磁界を発生させる磁界発生部を備えた請求項２７に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項２９】
前記キャビティを揺動可能な揺動部を備える請求項２７又は請求項２８に記載の永久磁
の製造装置。
【請求項３０】
前記金型は、当該製造装置から着脱可能に構成される請求項２７から請求項２９のいずれか１項に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項３１】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石。
【請求項３２】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備える永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石。
【請求項３３】
前記永久磁石の前記長手方向に垂直な断面での断面積において、前記重希土類元素の前記断面積における分布面積率は、１％〜４０％である請求項３１または請求項３２に記載の永久磁石。
【請求項３４】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備える回転電機。
【請求項３５】
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備える永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備える回転電機。
【請求項３６】
回転電機に配設されるＲ−Ｔ−Ｂ系（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂのうち、少なくともいずれか１種類以上の希土類元素であり、ＴはＦｅまたはＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素を表す）希土類磁石にて形成される回転電機用の永久磁石であって、
前記永久磁石は、前記回転電機の固定子と対向する周面の、前記永久磁石の回転方向の両角部の重希土類元素の濃度は、他の部分の重希土類元素の濃度より高く含み、
前記両角部から中心部に向かって当該重希土類元素の濃度が連続的に低下し、かつ、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶相内部で重希土類元素は濃度が均一に分布している回転電機用の永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる組成をそれぞれ有する複数の磁性材料または複数の永久磁石材料を用いて製造される永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、回転電機、および回転電機用の永久磁石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希土類焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られている。希土類焼結磁石は、従来よりサーボモータやエレベータ用モータなどの回転機や家電製品などに広く使用されている。
特に、希土類焼結磁石は、回転機の駆動時における温度上昇による高温環境に対応し、かつ、高温による減磁を防ぐ必要がある。
よって、希土類焼結磁石は、耐熱性に優れ、かつ、高い保磁力を有することが要求される。
希土類焼結磁石の保磁力を向上させる最も有効な手段は、Ｎｄなどの軽希土類元素の一部を、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素に置換した組成の合金を、希土類焼結磁石の原料として用いる方法が挙げられる。【０００３】
しかしながら、希土類焼結磁石の保磁力に対して希土類焼結磁石の残留磁束密度は一般的に相反する特性を持つ。このため、希土類焼結磁石にＤｙやＴｂ等の重希土類元素の添加すると、希土類焼結磁石は保磁力を向上させる。この一方で、希土類焼結磁石の残留磁束密度は低下される。このため、希土類焼結磁石は、保持力と残留磁束密度とを両立することが難しくなる。
また、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素は、希少金属であり価格が高い。よって、地球環境保全、および、磁石の低コスト化の観点から、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素の使用量を抑制することが望まれている。【０００４】
このような問題に対して、特許文献１では、回転機に用いられる永久磁石について、特別に保磁力を高めた永久磁石を、保磁力が低く、かつ、残留磁束密度が高い磁石に、接着剤により接合している。
これにより、回転電機の駆動時における温度上昇や固定子からの減磁界が作用する部分においては、保持力を高めた永久磁石を用い、その他の部分においては残留磁束密度が高い永久磁石を用いることができる。よって、永久磁石の保持力を選択的に向上させて、残留磁束密度と保持力とを両立させて、重希土類元素の使用量を低減することの可能な技術を開示している。【０００５】
また、特許文献２では、永久磁石の材料として、重希土類元素の配合量が異なる第１原料合金粉末と第２原料合金粉末との２種類の原料合金粉末を用いている。この第１原料合金粉末は、重希土類元素を含まない、または、重希土類元素の配合率が第２原料合金粉末に対して相対的に低い原料合金粉末である。また、第２原料合金粉末は、重希土類元素の配合率が第１原料合金粉末に対して相対的に高い原料合金粉末である。【０００６】
そして、第１原料合金粉末および第２原料合金粉末を、金型によって形成されたキャビティ内の所定の空間にそれぞれ充填する充填工程。そして、第１原料合金粉末から成形された第１成形部分と、および、第２原料合金粉末から成形された第２成形体部分とからなる複合成形体を得る工程。そして、この複合成形体を焼結することにより、第１成形体部分と第２成形体部分とが結合した焼結磁石または永久磁石を得る工程。これらの工程により、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を開示している。
この方法の充填工程では、縦方向に細長いキャビティ内に、縦方向の仕切りを配置して、キャビティ内を分割する。そして、第１原料合金粉末と第２原料合金粉末とを、分割したキャビティにそれぞれ充填する。そして、キャビティ内の仕切り板を取り除いて、第１原料合金粉末および第２原料合金粉末を加圧して成形する。
これにより、特許文献１と同様に、永久磁石は、保持力を選択的に向上させて、残留磁束密度と保持力とを両立させ、重希土類元素の使用量を低減する。【０００７】
また、特許文献３では、結晶粒の組成であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物合金の原料粉末と、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素を含む合金の原料粉末とを、別々に作製した後に混合して焼結している。
この焼結により重希土類元素を含む合金は液相となる。そして、この合金中の重希土類元素は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物合金を取り囲むように分布される。このため、永久磁石は、残留磁束密度の低下を抑制しつつ、保持力を増大させることができる。【０００８】
また、特許文献４では、焼結して成形した永久磁石の表面に、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素を含むフッ化物を塗布し、その後に熱処理を施している。
この熱処理により、永久磁石の表面に塗布された重希土類元素は、永久磁石の内部に浸透する。このため、永久磁石は、所望の部分にのみ重希土類元素が存在する。
さらに永久磁石は、熱処理によって、結晶粒の界面近傍のみの重希土類元素が濃化され、結晶粒の界面近傍の異方性磁界を増大する。このため、永久磁石は、残留磁束密度の低下することを抑制しつつ、保持力を増大させることができる。
こうして、永久磁石は残留磁束密度と保持力とを両立させ、重希土類元素の使用量を低減させることのできる永久磁石の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２１９９４７（第１頁〜第５頁）
【特許文献２】特開２０１０−９８０８０（段落［００３８］〜［００４６］、図６）
【特許文献３】特開平５−２１２１８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９４０１号公報（段落［００１５］〜［００５９］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示したように、微小な永久磁石を機械加工により形状仕上げを行った後に接着する方法では、機械加工の工程が煩雑になり、磁石の欠け割れによる歩留りの悪化が懸念される。更に、機械加工の工程が増えるためにコストが増加する恐れがある。
また、予め第１原料合金粉末を金型に充填して第１成形部分を製造する。そして、第２原料合金粉末を金型に充填して第２成形部分を製造する。そして、第１成形部分と第２成形部分とを当接させた状態で焼結工程で一体化する。この方法の場合では、第１成形部分の成形後の密度分布と第２成形部分の成形後の密度分布とがそれぞれ異なる。よって、第１成形部分と第２成形部分との焼結時の収縮する寸法が異なる。このために、焼結収縮時に第１成形部分と第２成形部分とが離れて、接触領域が少なくなる。よって、第１成形部分と第２成形部分とを互いに十分に密着、一体化させることができないという可能性があった。【００１１】
また、特許文献２に示したように、固定子からの減磁界が特に強く印加されることにより、高い保磁力を必要とする永久磁石の領域は、永久磁石の断面においてはごく小さな断面を有する領域である。このため、この小さな領域に重希土類元素の配合率が高い原料合金粉末を配置するために、縦方向に長いキャビティ内に仕切りを配置してキャビティを分割する方法を用いると、キャビティの断面積が小さくなり、かつ、キャビティの深さが深くなる。つまり、キャビティの開口領域が小さく、深さ方向に細長いキャビティとなってしまう。【００１２】
このような開口領域が小さく細長いキャビティに原料合金粉末を充填すると、原料合金粉末の架橋（ブリッジ）や空洞などがキャビティ内で生じて、均一に充填ができない。さらに、キャビティ内に所定の量の原料合金粉末が充填できないといった問題が生じる。
また、縦方向に長いキャビティでは、キャビティの下部に充填された原料合金粉末が、キャビティの上部の原料合金粉末に押さえつけられて圧密化し、配向度が低下するという問題があった。また、原料合金粉末の充填時にキャビティ内で発生した原料合金粉末の充填密度の差は、成形時の密度差をそのまま保った状態にて圧縮成形される。このため、永久磁石の高さ方向で密度差が生じるために焼結後の収縮率が異なる。よって、永久磁石焼結体の歪みが大きくなって変形量が大きくなるという問題があった。
また、原料合金粉末の深さ方向、水平方向の充填密度の差により、第１成形部分と第２成形部分との界面でクラックや割れが発生するという課題があった。【００１３】
更に、キャビティ内を仕切り板で区切って充填した後、加圧して成形する前に仕切り板を取り除く方法では、仕切り板の厚み分だけ空間が空いてしまう。よって、仕切り板が存在していた領域の原料合金粉末の充填密度が低くなる。このため、永久磁石は、焼結時の収縮により形状が歪み、上記界面にクラックや割れなどが生じるといった課題があった。【００１４】
また、特許文献３に示した方法では、重希土類元素の濃度が異なる２種類の原料粉末を用意して混合する必要があるため、作業工数が増加する。
更に、重希土類元素を永久磁石全体にわたって混合した状態で、１０００℃程度という高温で永久磁石を焼結する。このために、高温の影響により重希土類元素が結晶粒の内部にまで拡散して、残留磁束密度が低下する。結果として、永久磁石全体にわたって残留磁束密度の低下が大きくなるという恐れがある。【００１５】
また、特許文献４に示した方法では、焼結した永久磁石の表面に重希土類元素を塗布して、その後熱処理により重希土類元素を永久磁石の内部へ浸透させている。
しかし、成形された永久磁石は、永久磁石の原料粉末が圧縮焼結されて成形されているため粉末密度が高い。よって、重希土類元素が永久磁石の内部に浸透しにくい。
そのため、永久磁石の表面にのみ重希土類元素が存在することになる。よって、永久磁石は所望の部分の保磁力を十分に高めることができない。その上に、永久磁石は表面の重希土類元素の濃度が高くなりすぎて、残留磁束密度が低下しすぎてしまう。
また、永久磁石の表面からある程度の深さまで重希土類元素を浸透させるためには、長い時間と、高い熱処理温度が必要となる。
しかし、あまり熱処理温度を高くしすぎると、結晶粒の内部にまで重希土類元素が拡散してしまうため残留磁束密度が低下する恐れがある。また、浸透するための時間を長く取ると、時間がかかり過ぎて生産性が低下するという課題がある。【００１６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、保持力と残留磁束密度とに優れ、かつ、希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、回転電機、および回転電機用の永久磁石の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る永久磁石の製造方法は、
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有するものである。【００１８】
この発明に係る永久磁石の製造装置は、
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填し、前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側の所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部と、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部とを備え、
前記予備成形部は、当該予備成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記磁性粉末を成形可能に設けられ、
前記成形部は、当該成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形可能に設けられるものである。【００１９】
この発明に係る永久磁石は、
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石である。【００２０】
この発明に係る回転電機は、
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備えるものである。【００２１】
この発明に係る永久磁石の製造方法は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有するものである。【００２２】
この発明に係る永久磁石の製造方法は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備えるものである。【００２３】
この発明に係る永久磁石の製造装置は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填し、前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に、前記永久磁石材料のうち、スラリー状の永久磁石材料を吐出可能な吐出部を備えたものである。【００２４】
この発明に係る永久磁石は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石である。【００２５】
この発明に係る永久磁石は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備える永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石である。【００２６】
この発明に係る回転電機は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を溶剤に混練して作製したスラリー状の第２永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程とを有する永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備えるものである。【００２７】
この発明に係る回転電機は、
金型により形成されたキャビティ内に永久磁石材料を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記永久磁石材料を加圧することにより、前記永久磁石材料を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１永久磁石材料を充填する第１充填工程と、
前記永久磁石材料のうち、重希土類元素を粉末状に作製した第３永久磁石材料を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記永久磁石材料を揺動する第１揺動工程とを備える永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備えるものである。【００２８】
この発明に係る回転電機用の永久磁石は、
回転電機に配設されるＲ−Ｔ−Ｂ系（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂのうち、少なくともいずれか１種類以上の希土類元素であり、ＴはＦｅまたはＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素を表す）希土類磁石にて形成される回転電機用の永久磁石であって、
前記永久磁石は、前記回転電機の固定子と対向する周面の、前記永久磁石の回転方向の両角部の重希土類元素の濃度は、他の部分の重希土類元素の濃度より高く含み、
前記両角部から中心部に向かって当該重希土類元素の濃度が連続的に低下し、かつ、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶相内部で重希土類元素は濃度が均一に分布しているものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係る永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、回転電機、および回転電機用の永久磁石は、上記のように構成され行われているため、保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る永久磁石の製造装置の構成を示す断面図であり、当該永久磁石の製造装置内の磁界の向きを示す。
【図２】この発明の実施の形態１に係る金型の構成を示す斜視図および断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る永久磁石型回転電機の構成を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る永久磁石型回転電機を形成する回転子の構成を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る永久磁石型回転電機を形成する永久磁石の構成を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る永久磁石の製造装置に磁性粉末を充填する工程を示した永久磁石の製造装置の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る永久磁石の製造装置の動作を示す永久磁石の製造装置の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る金型の他の形状の一例を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る蓋部の形状を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る永久磁石の製造装置に磁性粉末を充填する工程を示した永久磁石の製造装置の断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る永久磁石の構成を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る金型と、キャビティ内の磁性粉末とを示した永久磁石の製造装置の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係るキャビティと、磁石を示した永久磁石の製造装置の断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る永久磁石型回転電機を形成する永久磁石の構成を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態７に係る永久磁石の製造装置に永久磁石材料を充填する工程を示す永久磁石の製造装置の断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係る金型の断面を示す拡大図である。
【図１７】この発明の実施の形態７に係る金型を設置した永久磁石の製造装置の動作を示す永久磁石の製造装置の断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態７に係る金型の他の形状の一例を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態８に係る永久磁石の製造装置に永久磁石材料を充填する工程を示す永久磁石の製造装置の断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態９に係る金型と、キャビティ内の永久磁石材料を示す永久磁石の製造装置の断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１０に係る金型と、磁石とを示した永久磁石の製造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１に係る永久磁石５０、および当該永久磁石５０を用いて形成された永久磁石型回転電機４０の構成を図に基づいて説明する。
図１は、永久磁石の製造装置１００の構成を示す断面図である。さらに、当該永久磁石の製造装置１００内の磁界の向きを示す。
図２は、金型２０の構成を示す斜視図、および、キャビティ２１の短手方向の断面図である。
図３は、永久磁石型回転電機４０の構成を示す平面図である。
図４は、永久磁石型回転電機４０を形成する回転子４１の構成を示す平面図である。
図５は、永久磁石型回転電機４０を形成する永久磁石５０の構成を示す斜視図である。
図６は、金型２０により形成されたキャビティ２１に、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂを充填する工程を示した永久磁石の製造装置１００のキャビティ２１の長手方向および短手方向の断面図である。
【００３２】
図３に示すように、永久磁石型回転電機４０（以降、回転電機４０と称す）はモータ等として用いられる。回転電機４０は、回転子４１と、回転子４１の外周側に配置された固定子４２とで主に構成されている。
固定子４２は、回転子４１の外周に沿って鋼板を積層した積層鋼板で構成されている。この積層鋼板は、回転電機４０の径方向内側に延在した１２個のティース４６を備えている。
各ティース４６は、回転電機４０の周方向に向かってティース４６の幅寸法が大きくなる部位であるシュー４７を備えている。
各ティース４６には、導線（本実施の形態では銅部材を用いている）を巻き回して形成したコイル４５を備えている。コイル４５とティース４６との間には、両間の絶縁性を確保するための樹脂部材（図示せず）を備えている。
【００３３】
なお、固定子４２のティース４６の数と、回転子４１の磁極数とは、それぞれ１２個、１０極にこだわらず、例えば２極３スロット、１０極１２スロット、８極１２スロットでもよい。
【００３４】
回転子４１は、複数の鋼板を積層して形成された鉄心４４を備えている。図４に示すように、鉄心４４は中心軸４３を通すための貫通孔４８を有している。
鉄心４４の外周側には、１０個の永久磁石５０が、周方向に等間隔になるように配設されており、隣接する永久磁石５０同士は周方向に対して交互に外周にＮ極とＳ極を形成するように配置されている。
【００３５】
図５に示すように、永久磁石５０は、底面と前後左右の面を有する直方体部分と、上面（以降、周面Ｊと称す）を有する半円柱体部分とを合体した形状である。
図３に示すように、この永久磁石５０は、永久磁石５０の長手方向が回転電機４０の軸方向に延在するように回転子４１に配設されている。この場合、図５に示す永久磁石５０の斜線で示される部位（以降、角部５１と称す）が、回転電機４０の駆動時において、固定子４２から、特に大きな減磁界を受ける部位となる。
図４に示すように、この角部５１は、永久磁石５０の周面Ｊの両端部の領域に形成される。また、この角部５１の形成箇所は、回転子４１が固定子４２からの界磁によって回転する方向である。
【００３６】
図５に示すように、永久磁石５０は、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとの、２種類の磁性粉末５２から形成されている。
第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとの違いは、重希土類元素の配合率である。第１磁性粉末５２ａは、重希土類元素を含まない、または、第２磁性粉末５２ｂの重希土類元素の配合率に比べて重希土類元素の配合率が低く構成されている。
第２磁性粉末５２ｂは、第１磁性粉末５２ａの重希土類元素の配合率に対して重希土類元素の配合率が高く構成されている。
固定子４２から特に大きな減磁界を受ける角部５１は、第２磁性粉末５２ｂにより構成されている。当該永久磁石５０の角部５１以外の領域は、第１磁性粉末５２ａにより構成されている。
なお、永久磁石５０の形状は、上記に示した形状以外でもよく、例えば、断面矩形の矩形板状磁石や、断面円弧板状の板状磁石などでもよい。このことは以下の実施の形態においても同様で有るため、その説明は適宜省略する。
【００３７】
次に、永久磁石５０を製造する永久磁石の製造装置１００の構成を、図１を用いて説明する。
図１に示すように、永久磁石の製造装置１００（以降、装置１００と称す）は、断面が矩形枠状に形成された強磁性部材にて形成される架台１を備えている。
矩形枠状に形成された架台１の内部の空間には、上下、すなわち高さ方向に対向して配置された、磁界発生部としての１対の円形状の電磁石３０ａ、３０ｂを備えている。
【００３８】
電磁石３０ａ、３０ｂの内周部には、強磁性部材で形成された上下一対のポールピース３１ａ、３１ｂが設置されている。
上部に配置されたポールピース３１ａは、下部方向に向かって徐々にその直径が小さくなるように構成されている。下部に配置されたポールピース３１ｂは、上部に向かって徐々にその直径が小さくなるように構成されている。
ポールピース３１ａとポールピース３１ｂとの間には、空隙を備えている。
【００３９】
図１（ｂ）に示すように、電磁石３０ａ、３０ｂにより発生した点線で示す磁界Ｘは、ポールピース３１ｂを通って、ポールピース３１ａ、３１ｂ間の空隙を通り、対向するポールピース３１ａに向かって流れ、さらに架台１を通ってポールピース３１ｂに戻る。このように、上記矩形枠状の架台１を利用することにより、磁界Ｘは、閉じた磁気回路中を流れる。
【００４０】
ポールピース３１ａ、３１ｂ間の空隙には、金型２０が配置されている。
図２に示す金型２０は、永久磁石５０の原料である磁性粉末５２を充填し、充填された磁性粉末５２を加圧成形するための成形金型である。
金型２０は、ダイ２２と、蓋部２３と、パンチ２４とで主に構成されている。
ダイ２２は、断面が角ばったＵ字形状のキャビティ２１を有している。このキャビティ２１は、長手方向が水平方向にダイ２２の端面まで延在するように溝状に形成されている。
【００４１】
蓋部２３は、キャビティ２１の上部を覆うようにダイ２２の合わせ面に嵌合する。このことで、キャビティ２１は閉塞可能な構造を有す。そして、蓋部２３は、キャビティ２１側に成形部２７を有する。
この成形部２７は、キャビティ２１内に充填される磁性粉末５２の上部側を成形するための部位である。
【００４２】
各パンチ２４は、キャビティ２１の長手方向の両端部をせき止めるように配置されている。各パンチ２４はそれぞれ一端側に押圧部２６を有している。各パンチ２４は、それぞれ他端側にキャビティ２１と同様の断面形状の加圧部２５を有している。各パンチ２４は、キャビティ２１内に充填される磁性粉末５２を水平方向から加圧するための一対の加圧機構部である。
パンチ２４の加圧部２５は、ダイ２２と蓋部２３とにより形成されたキャビティ２１に嵌合しながら、キャビティ２１の延在方向に接離するように摺動可能である。
パンチ２４を摺動するために、押圧部２６の外側方向に加圧シリンダ（図示せず）を設置している。そして、この加圧シリンダを動作させるとピストン（図示せず）が押圧棒（図示せず）を押す。そして、押圧棒（図示せず）は案内部材（図示せず）を摺動させて、パンチ２４の押圧部２６を押す。そして、両パンチ２４の加圧部２５は互いに接近する方向に摺動する。
図１（ｂ）に示すように、パンチ２４による加圧方向は、電磁石３０ａ、３０ｂにより発生する磁界Ｘと直交する方向である。
【００４３】
また、金型２０は、電磁石３０ａ、３０ｂとポールピース３１ａ、３１ｂとからなる磁界発生部と、加圧部と、架台１により構成される装置１００から離間可能な構成となっている。
【００４４】
次に、上記の装置１００を用いて永久磁石５０を製造する方法について述べる。
永久磁石５０の原料の磁性粉末５２として、重希土類元素であるＤｙの配合率が比較的低い組成を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石用粉末（第１磁性粉末５２ａ）と、第１磁性粉末５２ａに比べてＤｙの配合率が高い組成を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石用粉末（第２磁性粉末５２ｂ）を用意する。尚、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石用粉末は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂのうち、少なくともいずれか１種類以上の希土類元素であり、ＴはＦｅまたはＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素を表す）希土類磁石の１種であり、他のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石であっても以下の実施の形態は同様に行うことができるため、その説明は適宜省略する。
【００４５】
まず、上記２種類の磁性粉末５２を用意する工程から説明する。
１．５質量％の軽希土類元素と、０．５〜１．５質量％のＢ（硼素）と、残部Ｆｅ及び不可避不純物とからなる第１永久磁石粉末用原料合金を用意する。
本発明の実施の形態１においては、アルゴンガス雰囲気中において高周波用溶解によって１５００℃程度に加熱して溶湯とし、単ロール法によって急冷して板厚０．３ｍｍ程度の鱗片状合金を製造するストリップキャスト法を用いる。
【００４６】
次に、２７．５質量％の軽希土類と、１．５〜１０質量％程度の重希土類と、０．５〜１．５質量％のＢ（硼素）と、残部Ｆｅ及び不可避不純物とからなる原料合金を同じくストリップキャスト法により製造して第２永久磁石粉末用原料合金を用意する。
その後、第１、第２永久磁石粉末用原料合金を別々に水素炉で熱処理し、水素脆性化処理を行う。このとき、原料合金は０．１〜数ｍｍ程度の大きさに破砕された粗粉末となる。
さらに、第１、第２永久磁石用粗粉末を別々にジェットミル粉砕装置に投入し、微粉砕処理され、０．１〜１５μｍの大きさに、一般的には３．５μｍ程度の大きさに粉砕されて、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂを得る。
すなわち、原料合金の製造から磁性粉末５２の製造に至るまで、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂは互いに混合されずに、別々に処理、製造される。
【００４７】
なお、第１磁性粉末５２ａはＤｙが添加されていても、Ｄｙが添加されていなくてもどちらでもよい。そして、第１磁性粉末５２ａは、永久磁石５０の内部で固定子４２からの減磁界が弱い領域において、減磁界により永久磁石５０が減磁しない程度の保磁力を有していればよい。
一方、第２磁性粉末５２ｂは、固定子４２からの強い減磁界をうけたとしても、減磁しない程度の十分な保持力を有する必要がある。よって、第２磁性粉末５２ｂは、Ｄｙの配合率を高くして形成する。
【００４８】
次に、上記の第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂを用いて、永久磁石５０を製造する方法について図に基づいて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、金型２０は、ポールピース３１ａ、３１ｂとの間の空隙に設置する前に、蓋部２３が取り外されている。
そして、両パンチ２４の加圧部２５を互いに離間させて形成されたキャビティ２１の長さ寸法が、永久磁石５０の長手方向の寸法の２〜３倍程度となるように配置する。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、キャビティ２１内に所定の重量の第１磁性粉末５２ａを充填する。
このとき、第１磁性粉末５２ａを、キャビティ２１を満たすように、くまなく一様な状態に整えながら充填する。
図６（ａ）の状態から、図６（ｂ）の状態へ加工する上記の充填工程を、第１充填工程と称す。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、第２磁性粉末５２ｂをキャビティ２１内の所定の領域に充填する。
この所定の領域とは、成形された永久磁石５０において保持力を特別に高めたい部分に相当する領域である。
例えば、本実施の形態では、断面形状が、矩形状、直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状、もしくは断面円弧板状の永久磁石５０を成形する場合においては、固定子４２からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする領域は、永久磁石５０の周面の両端部の領域（図５にて既に示した、角部５１）である。
よって、この角部５１に保持力の高い第２磁性粉末５２ｂを充填する必要がある。そこで、上記所定の領域として、キャビティ２１に充填された第１磁性粉末５２ａの上部で、かつ、キャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在する領域に、第２磁性粉末５２ｂを充填する。
図６（ｂ）の状態から、図６（ｃ）の状態へ加工する上記の充填工程を、第２充填工程と称す。
【００５１】
上記各充填工程において、磁性粉末５２を投入するためのキャビティ２１の開口領域は、キャビティ２１を鉛直方向上方から見ると、キャビティ２１の長手方向の長さ（図２にＢとして示す）と、キャビティ２１の短手方向の長さ（図２にＣとして示す）とから形成される短冊状の領域となる。
このように、キャビティ２１の開口領域が大きいので、上記各充填工程において、キャビティ２１内に磁性粉末５２を充填する際に生じる磁性粉末５２のブリッジや空洞を防止することができる。
【００５２】
更に、キャビティ２１の深さ（図２にてＤとして示す）は、キャビティ２１の長手方向の長さ（Ｂ）に比べて５〜２５％程度と浅い。このため、充填された磁性粉末５２の底部が自重により圧密化されることがなく、均一な充填密度で充填することが可能である。
更に、高い保磁力を必要とする永久磁石５０の角部５１の領域に対して、確実、かつ、容易に第２磁性粉末５２ｂを配置することができる。
【００５３】
次に、図６（ｄ）に示すように、キャビティ２１は蓋部２３で覆うように蓋をして、キャビティ２１を閉塞する。そして、蓋部２３の成形部２７では、キャビティ２１内の第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂを押し下げることで、成形部２７の形状を転写して、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂを成形する。
図６（ｃ）の状態から、図６（ｄ）の状態へ加工する上記の工程を、閉塞工程と称す。
【００５４】
図７は、上記充填工程、閉塞工程を実施した後の金型２０と、金型２０を設置した装置１００の動作を示す断面図である。
次に、図７（ａ）に示すように、ポールピース３１ａ、３１ｂとの間の空隙を広げるように、対向するポールピース３１ａ、３１ｂとを上下に稼働させて互いに離間させる。そして、上記閉塞工程を実施した後の金型２０を上記空隙に配置する。
【００５５】
次に、図７（ｂ）に示すように、ポールピース３１ａ、３１ｂを再度上下に稼働させて空隙を狭める。これにより、上部のポールピース３１ａは金型２０の蓋部２３の上面に密着する。そして、下部のポールピース３１ｂは金型２０のダイ２２の下面に密着する。
このとき、キャビティ２１の長手方向が延在する方向と、パンチ２４を稼働させる加圧シリンダ（図示せず）の加圧方向とが、平行な方向とになるように金型２０は配置する。さらに、金型２０は、両加圧シリンダを結ぶ線上に、キャビティ２１が配置されるように配置する。
こうして、金型２０の設置が完了する。
【００５６】
次に、図７（ｃ）に示すように、両加圧シリンダ（図示せず）が稼働して、ピストン（図示せず）は伸長する。そして、ピストンは両パンチ２４の押圧部２６を両側からそれぞれ押圧する。そして、両パンチ２４の加圧部２５は、キャビティ２１内で互いに接近する方向に摺動する。そして、加圧部２５の端面同士は、所定の間隔を持って対向するように、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとを水平方向から加圧する。
このように、パンチ２４が、キャビティ２１内の磁性粉末５２を加圧する工程を加圧工程と称す。
【００５７】
このとき、電磁石３０ａ、３０ｂは動作しておらず、キャビティ２１内の第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂに磁界は印加されていない。
第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂは、パンチ２４により所定の力で加圧された状態となる。この時の「磁性粉末の重量／キャビティの容積」で表される充填密度は３．０ｇ／ｃｍ＾３以下であり、より好ましくは２．５ｇ／ｃｍ＾３以下、２．０ｇ／ｃｍ＾３以上である。
この充填密度が高い場合には、この後に行われる磁界による配向時に、磁性粉末５２同士が摩擦により動きにくくなる。そして、配向度（焼結後の永久磁石５０の残留磁束密度／磁界の方向に沿って理想的に配向された時の焼結磁石の残留磁束密度）が悪くなり、磁気特性が低下する。
２．０ｇ／ｃｍ＾３未満の場合など充填密度が低い場合には、磁界の向きに揃えた磁性粉末５２が、加圧時に動きながら圧密化される。このため、永久磁石用粉末の磁化方向が乱れてしまい、焼結後の配向度が低下してしまう。
【００５８】
次に、図７（ｄ）に示すように、電磁石３０ａ、３０ｂを作動させることにより磁界を発生させ、キャビティ２１内の磁性粉末５２に、キャビティ２１の長手方向に対して直交方向に磁界を印加することで、磁性粉末５２の磁化容易軸を揃える磁場配向を行う。
磁性粉末５２に磁界を印加させて配向させながら、キャビティ２１内の磁性粉末５２をパンチ２４により更に所定の圧力で加圧し、磁界中での加圧成形を行う。
このように、磁界を印可させて磁場配向を行う工程を、配向工程と称す。
本実施の形態では、上述のように、加圧工程と配向工程とを組み合わせた成形方法を用いている。
【００５９】
次に、電磁石３０ａ、３０ｂの稼働を停止させる。その後さらにＮ極とＳ極とが逆方向となる磁界を印加して脱磁する。その後、両加圧シリンダのピストンを収縮させて、ピストンを金型２０から離反する。
なお、磁界中での加圧成形は所定の圧力に到達した時点で加圧を完了する一定圧成形の方法であってもよい。また、両パンチ２４の押圧部２６を所定の位置まで押し切った時点で加圧を完了する一定位置成形の方法であってもよい。
このとき、永久磁石成形品の重量／永久磁石成形品の体積で表される密度は、４〜４．５ｇ／ｃｍ＾３が望ましい。
【００６０】
次に、図示しないが、加圧成形後、ポールピース３１ａ、３１ｂは上下に稼働して金型２０から離反する。そして、金型２０はポールピース３１ａ、３１ｂ間の空隙から取り出される。
次に、図示しないが、金型２０の蓋部２３が取り外され、その後に、キャビティ２１内から永久磁石５０の成形体が取り外される。
【００６１】
次に、図示しないが、永久磁石５０の成形体は、真空中、または不活性ガス雰囲気中で１０００〜１１００℃程度で熱処理されることにより、密度が７．５ｇ／ｃｍ＾３程度に緻密化されて収縮する。
こうして、永久磁石５０の焼結体は、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂが焼結により一体化された状態となる。この工程を焼結工程と称す。
【００６２】
こうして成形された永久磁石５０は、固定子４２からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする角部５１の領域において、重希土類元素Ｄｙの配合率が高く、その他の領域ではＤｙの配合率が低い、もしくはＤｙが存在しない構成を有する。
このように、永久磁石５０の重希土類元素の配合率を、部分的に高く構成した永久磁石５０を得ることができる。
【００６３】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相（主相）が複数集まった状態で形成されており、主相の外殻にはＮｄ酸化物などの粒界相が存在する。
本発明の実施の形態１では、永久磁石５０の角部（両端部）に添加されているＤｙは、原料合金の製造時にＤｙを添加しているので、粒界相にＤｙなどの重希土類元素が濃縮された状態ではなく、主相と粒界相の両方のＮｄ、Ｐｒの軽希土類元素が重希土類元素に均等に置換された状態となる。よって、重希土類元素は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ結晶相内部で濃度分布を有しない。なお、このことは以下の実施の形態においても同様の現象が生じるため、その説明を適宜省略する。
【００６４】
なお、永久磁石５０は焼結によって緻密化されて収縮し、さらに配向方向の収縮度合いは配向方向と直交する方向に比べて大きい。このため、予め収縮の割合や収縮が大きい方向を考慮して、第２磁性粉末５２ｂを充填する領域、充填する量を調整することが望ましい。
【００６５】
また、第１磁性粉末５２ａの充填工程、配向工程、加圧工程を実施した後に、第２磁性粉末５２ｂの充填工程と、その後の各工程を実施する方法でもよい。この場合では、成形後の永久磁石５０において、第１磁性粉末５２ａの成形体と第２磁性粉末５２ｂの成形体との密度に差が生じ、界面でクラックが発生したり、焼結後の収縮率が異なるために、永久磁石５０の形状歪が大きくなる。このため、より好ましくは、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとを同時に配向、加圧することが望ましい。
【００６６】
図８は、金型２０の他の形状の一例を示すキャビティ２１の短手方向の断面図である。
これまでは、第１磁性粉末５２ａを充填した後に、第２磁性粉末５２ｂを充填するという順序の工程を説明した。この工程以外に、第２磁性粉末５２ｂを充填した後に、第１磁性粉末５２ａを充填するという順序の工程でもよい。
その場合では、キャビティ２１の底面側に第２磁性粉末５２ｂが配置される。このため、このキャビティ２１の底面側の形状が、永久磁石５０の周面Ｊの形状となるように、キャビティ２１の底面の形状を構成するとよい。
この場合、例えば、キャビティ２１の底面の形状は、図８に示すような底面が半円柱状の形状となる。
【００６７】
また、より均一に第２磁性粉末５２ｂを充填できるように、第２磁性粉末５２ｂをアルコールなどの溶剤と混練してスラリー状にしたものを用いてもよい。
また、本実施の形態では、第２磁性粉末５２ｂを永久磁石５０の周面の両端に配置している。これ以外の永久磁石５０の構成として、周面Ｊのいずれか一方の角部５１の領域にのみ配置する構成としてもよい。
【００６８】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機および回転電機用の永久磁石によると、磁性粉末５２を充填するキャビティ２１の長手方向が、当該装置１００の水平方向に延在するように溝状に形成されている。そして、このキャビティ２１に、重希土類元素の配合率の異なる第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとをそれぞれ充填する。よって、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとの充填時に生じるキャビティ２１内のブリッジや空洞等を防止することができる。
特に、高い保磁力を必要とする永久磁石５０の角部５１の領域に、確実、且つ容易に第２磁性粉末５２ｂを配置、充填させることができる。
これにより、保持力と残留磁束密度に優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【００６９】
また、例えば直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状の永久磁石５０を成形する場合においては、回転子４１の中心軸に垂直な平面で分断した時の永久磁石５０の断面において、永久磁石５０の配向方向と平行に印加される減磁界のうち、固定子４２から特に強い減磁界がかかる永久磁石５０の周面Ｊの角部５１（両端部）にあたる面積は、永久磁石５０の断面積を１００％とすると、４〜３０％である。さらに、特に強い減磁界がかかる永久磁石５０の片方の角部５１（端部）の断面積は２〜１５％と非常に小さくなる。本発明によれば第２磁性粉末５２ｂは、このような小さな断面積を有し、かつ、永久磁石５０の長手方向に対して細長く延在するような領域に対しても、均一な充填密度で適正な領域に配置、充填することができる。
【００７０】
更に、キャビティ２１の深さが浅いため、永久磁石５０は、配向前に磁性粉末５２が自重により圧密化されて、密度差が生じるということを防止することができる。
このため、永久磁石５０は、密度差に起因する配向度の低下が生じず、焼結後の密度差を均一化するような収縮を低減できるために形状歪みが小さくなる。
その結果、永久磁石５０は、形状仕上げの機械加工時の削り代を少なくすることが可能になり、更には形状仕上げの機械加工をなくすことも可能になる。
このため、永久磁石５０は、希土類元素の使用量をさらに削減することが可能になり、機械加工のコストも削減可能になる。
【００７１】
また、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂは同じ金型２０内で成形する。これにより、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂは、それぞれに印可される加圧力（成形圧）が同じである。そして、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂが成形時に一体化して密着する。このことから、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂは、焼結時の収縮具合は同じになり、精度良く一体化できる。
従って、所望の永久磁石５０の形状が、断面が板状（断面矩形）等の簡易な形状を有するものだけでなく、例えば、直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状、もしくは断面円弧板状の等という複雑な形状の場合でも、回転子４１に永久磁石５０を装着した場合の回転方向にあたる永久磁石５０の幅方向の両端部（角部５１）であり、且つ固定子４２に対向する永久磁石５０の周面Ｊ、及び近傍となる場所に、選択的に重希土類元素の配合率が高い第２磁性粉末５２ｂを配置することが可能になる。
【００７２】
更に、キャビティ２１を分割するための仕切り板等を用いることなく、第１磁性粉末５２ａ上に、第２磁性粉末５２ｂを直接充填することが可能である。よって、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂとの充填密度差による歪やクラック、割れ等が発生する恐れが低減する。
【００７３】
また、従来の製造装置では装置内に金型が一体化して組み込まれているため、「永久磁石が成形されると金型から取り出し、空になったキャビティ内に磁性粉末を充填する」という動作を交互に繰り返すことにより、順次永久磁石の成形品を製造するようにしているため、磁性粉末を金型に充填している間は、配向及びプレス加工動作を中断しなければならず、生産性が低下していた。しかしながら、本発明では、金型２０が装置１００から着脱可能である。このため、金型２０に磁性粉末５２を充填している最中に、別の金型２０で永久磁石５０を成形することができるため、従来の永久磁石装置に比べて生産性が向上する。
【００７４】
更に、金型２０を装置１００から離間した状態で充填工程を実施する。このことで、充填作業に必要な充填機構部をスペースの制約なく設けることができる。このため、キャビティ２１内でより磁性粉末５２の充填密度の分布を抑えることができ、キャビティ２１内の水平方向における磁性粉末５２の充填密度をより均一にできる。
【００７５】
更に、複数種類の金型を用意し、使用する金型と充填する複数種類の組成の磁性粉末の充填量を変化させることで、容易に重希土類元素の量、重希土類元素の分布、永久磁石の形状を１個流しで製造することができるため、容易に変種変量生産が可能となる。
【００７６】
更に、磁界のかかる領域で、充填工程を実施する必要がない。このため、金型２０やポールピース３１ａ、３１ｂなど強磁性部材に残った磁化によって、磁性粉末５２が金型２０に吸着されて充填工程が煩雑になることを防止できる。このほか、磁化による金型２０内での磁性粉末５２の充填量のばらつきや、充填密度の不均一差による、永久磁石５０の磁気特性のばらつきを防止することができる。
更に、金型２０は、非磁性の部材で構成されており、磁界によって磁化が残らないため、磁性粉末５２の充填時に磁性粉末５２が金型２０に吸着することを更に防止することが可能である。
また、ポールピース３１ａ、３１ｂなどの強磁性の機構部が、充填作業時にキャビティ２１の周囲に存在しない。このため、磁性粉末５２がポールピース３１ａ、３１ｂなどに吸着することを防ぐことができる。これにより、希土類元素の使用量を必要最低限にすることが可能である。
【００７７】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を実施の形態１と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態１では、キャビティ２１を閉塞する蓋部が１つであった。これに対し、本実施の形態では、成形部の形状がそれぞれ異なる２種類の蓋部を備える。
図９は、本実施の形態の第１蓋部２２３ａと第２蓋部２２３ｂの形状を示す蓋部の短手方向の断面図である。
図１０は、第１、第２磁性粉末５２ａ、５２ｂを充填する工程を示した断面図である。
第１蓋部２２３ａは、キャビティ２１側に突出した凸部２２９ａを所定の位置に形成した予備成形部２２８を備える。
本実施の形態でいう所定の位置とは、キャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在する領域をいう。
第２蓋部２２３ｂは、実施の形態１で使用した蓋部２３と同形状である。
【００７８】
次に、この第１蓋部２２３ａと第２蓋部２２３ｂとを用いて、永久磁石を製造する方法について図１０を用いて述べる。
まず、実施の形態１の第１充填工程と同様に、キャビティ２１内に所定の重量の第１磁性粉末５２ａを充填する（図１０（ａ））。
次に、図１０（ｂ）に示すように、第１蓋部２２３ａでキャビティ２１を覆うように蓋をして、キャビティ２１を閉塞しつつ、第１蓋部２２３ａの予備成形部２２８で、キャビティ２１内の第１磁性粉末５２ａを押し下げる。このことで、予備成形部２２８の形状を転写して、凸部２２９ａに対応する形状の凹部２２９ｂを、第１磁性粉末５２ａに形成する（図１０（ｃ））。
凹部２２９ｂは、キャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在するように、第１磁性粉末５２ａ上に溝状に形成されている。
図１０（ａ）の状態から、図１０（ｃ）の状態へ加工する上記の工程を、第１閉塞工程と称す。
【００７９】
次に、図示しないが、両パンチ２４の押圧部２６をキャビティ２１の両側から押圧して、第１磁性粉末５２ａの充填密度を２〜２．５ｇ／ｃｍ＾３に高める。
次に、図１０（ｄ）に示すように第１蓋部２２３ａを取り外す。
【００８０】
次に、図１０（ｅ）に示すように、実施の形態１の第２充填工程と同様に、第２磁性粉末５２ｂをキャビティ２１内の所定の位置に充填する。
所定の位置とは、キャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在する領域である。すなわち、本実施の形態では、第１磁性粉末５２ａ上の凹部２２９ｂ内の領域である。
【００８１】
次に、図１０（ｆ）に示すように、第２蓋部２２３ｂでキャビティ２１を覆うように蓋をして、キャビティ２１を閉塞しつつ、第２蓋部２２３ｂの成形部２７で、キャビティ２１内の第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂを押し下げることで、成形部２７の形状を転写して、第１磁性粉末５２ａと第２磁性粉末５２ｂを成形する。
図１０（ｅ）の状態から、図１０（ｆ）の状態へ加工する上記の工程を、第２閉塞工程と称す。
【００８２】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、第２磁性粉末５２ｂを充填する領域と、第１磁性粉末５２ａを充填する領域とが明確に区切られる。このため、固定子４２から特に強い減磁界が印可される領域に対して、正確に、且つ容易に第２磁性粉末５２ｂを充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ重希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
更に、第２磁性粉末５２ｂが第１磁性粉末５２ａの領域に混入しないので、重希土類元素の使用量を更に低減することが可能となる。
【００８３】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を実施の形態１および実施の形態２と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態１および実施の形態２と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１１は、本実施の形態の永久磁石３５０の構成を示す短手方向の断面図である。
本実施の形態では、固定子４２からの減磁界の強さに応じて重希土類元素の配合率が異なる複数の第２磁性粉末５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｂ３からなる永久磁石３５０を製造する。
【００８４】
本実施の形態で用いる複数の第２磁性粉末は、第２磁性粉末５２ｂ３が最もＤｙやＴｂなどの重希土類元素の配合率が多く、第２磁性粉末５２ｂ１が最も重希土類元素の配合率が少なく構成されている。
図１１に示すように、永久磁石３５０は周面Ｊの端部にいくほど、重希土類元素の配合率が高くなるように構成されている。
【００８５】
次に、永久磁石３５０を製造する方法について述べる。
まず、実施の形態１の第１充填工程（図６（ｂ））と同様に、キャビティ２１内に所定の重量の第１磁性粉末５２ａを充填する。
次に、第２充填工程（図６（ｃ））において、重希土類元素の配合率の最も低い第２磁性粉末５２ｂ１をキャビティ２１内の所定の位置に充填し、その後に、第２磁性粉末５２ｂ１の上から第２磁性粉末５２ｂ２を重ねて充填し、最後に重希土類元素の配合率の最も高い第２磁性粉末５２ｂ３を充填する。
このように本実施の形態における第２充填工程では、重希土類元素の配合率の低い第２磁性粉末の順に、第２磁性粉末を充填を実施することで永久磁石３５０を製造する。
【００８６】
このようにして製造された永久磁石３５０を構成する第２磁性粉末は、重希土類元素の配合率が最も高い第２磁性粉末５２ｂ３の充填量（質量）が最も少なく、次いで、第２磁性粉末５２ｂ２が少なく、重希土類元素の配合率が最も低い第２磁性粉末５２ｂ１の充填量（質量）が最も多く構成されている。
これにより、印可される減磁界の強弱に応じた保持力を有する第２磁性粉末を、印可される減磁界の強弱に応じた部位に適正に配置できるため、更に保持力と残留磁束密度のバランスを向上させることが可能になり、重希土類元素の使用量を低減することができる。
【００８７】
更に、このように一つの金型２０で、複数種類の第２磁性粉末５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｂ３の充填量を変化させることにより、さまざまな重希土類の分布を持つ永久磁石を容易に製造することができるため、生産コストの削減が可能になる。
【００８８】
また、複数の第２磁性粉末間の充填領域の境界を明確にしたい場合では、実施の形態２で述べたような予備成形部を有する蓋部を用いるとよい。
その場合では、それぞれの第２磁性粉末５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｂ３の充填領域に対応した形状の予備成形部を有する複数の蓋部を用いて、第２磁性粉末５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｂ３をキャビティ２１内に充填する毎に、対応する予備成形部の形状を転写する。
こうして、複数の第２磁性粉末が互いの領域に混入することを防ぐことができるので、希土類元素の使用量を更に低減することが可能となる。
【００８９】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態１および上記実施の形態２と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【００９０】
また、このように形成された本実施の形態の回転電機に配設されるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石にて形成される回転電機用の永久磁石は、回転電機の固定子と対向する周面の、永久磁石の回転方向の両角部の重希土類元素の濃度は、他の部分の重希土類元素の濃度より高く含み、両角部から中心部に向かって当該重希土類元素の濃度が連続的に低下し、かつ、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶相内部で重希土類元素は濃度が均一に分布して形成される。
【００９１】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を実施の形態１と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１２は、本実施の形態における金型４２０と、キャビティ４２１内の磁性粉末とを示すキャビティ２１の長手方向と短手方向の断面図である。
本実施の形態では、金型４２０のダイ４２２を揺動させることの可能な図示しない揺動部を備える。
揺動部は、ダイ４２２をキャビティ４２１の長手方向、短手方向の両方向に揺動可能な構成となっている。
【００９２】
この揺動部を用いた磁性粉末の充填工程について述べる。
まず、図１２（ａ）に示すように、実施の形態１と同様に第１充填工程を実施して、第１磁性粉末５２ａをキャビティ２１内に給粉する。
この時、図に示すように第１磁性粉末５２ａはキャビティ４２１内の一部分に上方に積み重なり山積み形状で給粉されたとする。
次に、図１２（ｂ）に示すように、揺動部によりダイ４２２を揺動させる。
ダイ４２２をキャビティ４２１の長手方向に揺動Ｋ１させると、図１２（ｂ）の左図状態の第１磁性粉末５２ａが、図１２（ｃ）の左図に示すように、キャビティ４２１の長手方向に平坦化される。
また、ダイ４２２をキャビティ４２１の短手方向に揺動Ｋ２させると、図１２（ｂ）の右図状態の第１磁性粉末５２ａが、図１２（ｃ）の右図に示すように、キャビティ４２１の短手方向に平坦化される。
【００９３】
また、図示しないが、例えば、第２磁性粉末５２ｂを給粉後に、キャビティ４２１の長手方向にのみダイ４２２を揺動させることで、第２磁性粉末５２ｂをキャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在するように配置させてもよい。
図１２（ｂ）の状態から、図１２（ｃ）の状態にする上記の工程を、揺動工程と称す。
【００９４】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、充填工程において磁性粉末５２がキャビティ２１内に均一に給粉されない場合でも、ダイ４２２を揺動することで、キャビティ４２１内に均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【００９５】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を実施の形態１と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１３は、本実施の形態におけるキャビティ２１と、磁石５３２とを示した断面図である。
本実施の形態では、キャビティ２１の上方と下方に、水平方向に移動可能な磁石５３２を備える。
この磁石５３２は、キャビティ２１よりも大きさが小さいフェライト磁石や、ＳｍＣｏ（サマリウム−コバルト）磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などである。
以下、この磁石５３２を用いた永久磁石の製造方法を説明する。
【００９６】
まず、実施の形態１と同様に、充填工程（図６（ｂ））により、キャビティ２１内に磁性粉末５２を充填する。
次に、実施の形態１と同様に、閉塞工程（図６（ｄ））により、キャビティ２１を閉塞する。
次に、図１３に示すように、磁石５３２を蓋部２３の上面もしくは、ダイ２２の下面に接近させた状態で、キャビティ２１のサイズより小さい領域に対して、点線で示す弱い磁界Ｙを磁性粉末５２に印加させて、その後に磁石５３２を水平方向に揺動させながら磁界を移動させることで、磁性粉末５２をかき混ぜて均一に充填することができる。
上記の工程を、磁界撹拌工程と称す。
【００９７】
更に、実施の形態１で述べた加圧工程と実施の形態４で述べた揺動工程とを、本実施の形態の磁界撹拌工程と組み合わせることで、更に磁性粉末５２を均一に充填することが可能になる。
この場合は、磁石５３２を蓋部２３の上面もしくは、ダイ２２の下面に接近させた状態で、揺動工程によりダイ２２を水平方向に揺動させながら、キャビティ２１のサイズより小さい領域に弱い磁界を磁性粉末５２に印加してかき混ぜる。
更に、加圧工程により、両パンチ２４の加圧部２５を互いに近づけて、キャビティ２１内を徐々に狭くしながら上記の磁界撹拌工程を実施すると、更に均一に充填することができる。
この加圧工程において、「充填した磁性粉末５２の質量／キャビティの容積」が、２．０〜３．０ｇ／ｃｍ＾３の範囲内となるように、両パンチ２４の位置を調整することが好ましい。
【００９８】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、キャビティ２１に弱い磁界を印可して磁界を移動させることで、キャビティ４２１内の磁性粉末５２をかき混ぜて、均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【００９９】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を実施の形態１と異なる箇所を中心に説明する。
上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、非磁性の棒部を備える。
以下、この棒部用いた永久磁石の製造方法を説明する。
実施の形態１の充填工程（図６（ｂ））を実施した後に、非磁性の棒部６００をキャビティ２１内に挿入して、この棒部６００によりキャビティ２１内の磁性粉末５２をかき混ぜる。
この工程を、棒撹拌工程と称す。
これにより、磁性粉末５２をキャビティ内に均一に充填することが可能になる。
【０１００】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、キャビティ２１内の磁性粉末５２を棒部６００によりかき混ぜることにより、均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
また、棒部６００は非磁性であるため、磁性粉末５２が棒部６００に吸着されることを防止することができるため、希土類元素の使用量を低減することができる。
【０１０１】
実施の形態７．
まず、本発明の実施の形態７に係る永久磁石５０、および当該永久磁石５０を用いて形成された回転電機４０の構成を図に基づいて説明する。
図１４は、回転電機４０を形成する永久磁石５０の斜視図である。
図１５は、金型２０により形成されたキャビティ２１に、第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂとを充填する工程を示した、キャビティ２１の長手方向と短手方向の断面図である。
【０１０２】
回転電機４０の構成は、上記各実施の形態と同様に図３に示したものであるため、説明を省略する。回転子４１の構成は、上記各実施の形態と同様に図４に示したものであるため、説明を省略する。
【０１０３】
図１４に示すように、永久磁石５０は、底面と前後左右の面を有する直方体部分と、上面（以降、周面と称す）を有する半円柱体部分とを合体した形状である。
図３に示すように、この永久磁石５０は、永久磁石５０の長手方向が回転電機４０の軸方向に延在するように回転子４１に配設されている。この場合、図１４に示す永久磁石５０の斜線で示される部位（以降、角部５１と称す）が、回転電機４０の駆動時において、固定子４２から、特に大きな減磁界を受ける部位となる。
図４に示すように、この角部５１は、回転子４１が固定子４２からの界磁によって回転する方向である永久磁石５０の周面Ｊの両端部の領域である。
【０１０４】
ここで、永久磁石５０を形成している材料について説明する。
永久磁石用原料合金から作製したものを、永久磁石材料５３と称す。
更に、この永久磁石材料５３のうち、ＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４を含まない、又はわずかにＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４含む組成を有する粉末状のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石材料５３を、第１永久磁石材料６５３ａと称す。
図１４に示す永久磁石５０は、上記第１永久磁石材料６５３ａおよび第２永久磁石材料６５３ｂから形成される。角部５１を構成する第２永久磁石材料６５３ｂは、後述の製造工程を経ることにより、重希土類元素６５４を、永久磁石５０の他の領域、第１永久磁石材料６５３ａに比べて多く含有している。
即ち、永久磁石５０の、図１４で斜線で示す角部５１の領域は、重希土類元素６５４を多く含有しており、その他の白い領域は、重希土類元素６５４を含まない、またはわずかにＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４を含有する構成となっている。
【０１０５】
次に、永久磁石５０を製造する装置１００の構成は、上記各実施の形態と同様に図１に示したものであるため、説明を省略する。
また、金型２０の構成は、上記各実施の形態と同様に図２で示したものであるため説明を省略する。
図１５（ｃ）で示すように、キャビティ２１の上方には、スラリー状の永久磁石材料６５３を、キャビティ２１内の所望の位置に吐出可能な吐出部６３２を備えている。
【０１０６】
次に、上記装置１００を用いて永久磁石５０を製造する方法について説明する。
まず、永久磁石材料５３として、上述したＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４を含まない、または、わずかにＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４含む組成を有する第１永久磁石材料６５３ａを用意する。そして、その他に、主に重希土類元素６５４により構成される組成を有する第２永久磁石材料６５３ｂを用意する。
【０１０７】
始めに、上記第１永久磁石材料６５３ａを用意する工程から説明する。
１．５質量％の軽希土類元素と、０．５〜１．５質量％のＢ（硼素）と、残部Ｆｅ及び不可避不純物とからなる永久磁石粉末用原料合金を用意する。
本発明の実施の形態７においては、アルゴンガス雰囲気中において高周波用溶解によって１５００℃程度に加熱して溶湯とし、単ロール法によって急冷して板厚０．３ｍｍ程度の鱗片状合金を製造するストリップキャスト法を用いる。
【０１０８】
その後、永久磁石粉末用原料合金を水素炉で熱処理し、水素脆性化処理を行う。このとき、永久磁石粉末用原料合金は０．１〜数ｍｍ程度の大きさに破砕された粗粉末となる。
さらに、永久磁石用の粗粉末をジェットミル粉砕装置に投入し、微粉砕処理し、０．１〜１５μｍの大きさに、一般的には３．５μｍ程度の大きさに粉砕して、第１永久磁石材料６５３ａを得る。
【０１０９】
なお、第１永久磁石材料６５３ａは、重希土類元素６５４が添加されていても、重希土類元素６５４が添加されていなくてもどちらでもよいが、永久磁石５０の内部で固定子４２からの減磁界が弱い領域において、減磁界により永久磁石５０が減磁しない程度の保磁力を有していればよい。
【０１１０】
次に、上記第２永久磁石材料６５３ｂを用意する工程について説明する。
まず、ＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４の粉末を用意する。
そしてこの粉末を、アルコール系溶剤に混練して、スラリー状の第２永久磁石材料６５３ｂを作製する。
なお、重希土類元素６５４の粉末に添加する溶剤として、アルコール系溶剤以外の他の有機溶剤を用いてもよい。
このように主に重希土類元素６５４にて構成された組成を有する第２永久磁石材料６５３ｂは、固定子４２からの強い減磁界をうけたとしても、減磁しない十分な保持力を有する。
【０１１１】
次に、上記第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂとを用いて、永久磁石５０を製造する方法について図に基づいて説明する。
まず、図１および図１５（ａ）に示すように、ポールピース３１ａ、３１ｂとの間の空隙に設置する前の金型２０において、蓋部２３を取り外し、両パンチ２４の加圧部２５を互いに離間させて、形成されたキャビティ２１の長さ寸法が、永久磁石５０の長手方向の寸法の２〜３倍程度となるように配置する。
【０１１２】
次に、図１５（ｂ）に示すように、キャビティ２１内に所定の重量の第１永久磁石材料６５３ａを充填する。
このとき、第１永久磁石材料６５３ａが、キャビティ２１内を満たすように、くまなく一様な状態に整えながら充填する。
図１５（ａ）の状態から、図１５（ｂ）の状態へ加工する上記の充填工程を、第１充填工程と称す。
【０１１３】
次に、図１５（ｃ）に示すように、吐出部６３２から第２永久磁石材料６５３ｂを、キャビティ２１内の所定の位置に充填する。
この所定の位置とは、成形された永久磁石５０において保持力を特別に高めたい部分に相当する領域である。
例えば、本実施の形態では、断面形状が、矩形状、直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状、もしくは断面円弧板状の永久磁石５０を成形する場合において、固定子４２からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする領域は、永久磁石５０の周面Ｊの両端部の領域（図１４にて既に示した、角部５１）である。
この角部５１の保持力を高めるために、上記所定の位置として、キャビティ２１に充填された第１永久磁石材料６５３ａの上部で、且つキャビティ２１の長手方向の内壁に沿って延在する位置に、第２永久磁石材料６５３ｂを充填する。
図１５（ｂ）の状態から、図１５（ｃ）の状態へ加工する上記の充填工程を、第２充填工程と称す。
【０１１４】
図１６は、この、図１５（ｃ）の状態の時の、キャビティ２１の内壁近傍を拡大した長手方向の断面図である。
上述したように、第１永久磁石材料６５３ａは粉末状であり、第１充填工程において充填された第１永久磁石材料６５３ａは、加圧や焼結などが施されていないために粉末密度が疎状態である。
一方、上述したように、第２永久磁石材料６５３ｂは、重希土類元素６５４をアルコール系溶剤に混練してスラリー状に作製したものである。そのため、このように粉末密度が疎状態の第１永久磁石材料６５３ａの上に、スラリー状の第２永久磁石材料６５３ｂを載せると、第２永久磁石材料６５３ｂのアルコール系溶剤が、第１永久磁石材料６５３ａの粉末間の空隙に浸透する。
そして、図１６に示すように、ＤｙやＤｂなどの重希土類元素６５４が、この浸透によって第１永久磁石材料６５３ａの粉末間の空隙に運ばれて、この空隙間に介在する。
【０１１５】
これにより、角部５１を構成する第１永久磁石材料６５３ａが、永久磁石５０の他の領域に比べて重希土類元素６５４を多く含有することになる。
このように、第１永久磁石材料６５３ａの粉末密度が疎状態であるので、アルコール系溶剤の浸透速度が速く、所望の深さまで短時間に希土類元素を拡散させることができる。
【０１１６】
ここで、第２永久磁石材料６５３ｂ中の重希土類元素６５４は、アルコール系溶剤の浸透と共に第１永久磁石材料６５３ａの粉末間に介在しながら、キャビティ２１の底側へ拡散していく。
このため、第２永久磁石材料６５３ｂの重希土類元素６５４の濃度は、キャビティ２１の底部に向かうに従い薄くなる。
これにより、キャビティ２１の開口側Ｌから底側Ｍに向かうにつれて、重希土類元素６５４の含有率が低くなる構成となる。
永久磁石５０において、特に固定子からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする部分は、永久磁石５０の表面近傍であり、永久磁石の内側に向かうに従い減磁界の影響は弱くなる。
そのため、このような重希土類元素６５４の分布構成は、減磁界の影響の強弱に応じたものとなっている。
【０１１７】
上記の充填工程において、キャビティ２１を鉛直方向上方から見ると、永久磁石材料５３を投入するためのキャビティ２１の開口領域は、キャビティ２１の長手方向の長さ（図２にＢとして示す）と、キャビティ２１の短手方向の長さ（図２にＣとして示す）とから形成される短冊状の領域となる。
このように、キャビティ２１の開口領域が大きいので、上記充填工程において、キャビティ２１内に永久磁石材料５３を充填する際に生じる永久磁石材料５３のブリッジや空洞を防止することができる。
【０１１８】
更に、キャビティ２１の深さ（図２にてＤとして示す）は、キャビティ２１の長手方向の長さ（Ｂ）に比べて５〜２５％程度と浅い。このため、充填された永久磁石材料５３の底部が自重により圧密化されることがなく、均一な充填密度で充填することが可能である。
更に、高い保磁力を必要とする永久磁石５０の角部５１の領域に対して、確実、且つ容易に第２永久磁石材料６５３ｂを配置することができる。
【０１１９】
次に、図１５（ｄ）に示すように、蓋部２３でキャビティ２１を覆うように蓋部２３を配置して、キャビティ２１を閉塞する。これとともに、蓋部２３の成形部２７で、キャビティ２１内の永久磁石材料５３を押し下げることで、成形部２７の形状を転写して、永久磁石材料５３を成形する。
図１５（ｃ）の状態から、図１５（ｄ）の状態へ加工する上記の工程を、閉塞工程と称す。
【０１２０】
図１７は、上記充填工程、閉塞工程を実施した後の金型２０と、金型２０を設置した装置１００の動作を示す断面図である。
まず、図１７（ａ）に示すように、ポールピース３１ａ、３１ｂとの間の空隙を広げるように、対向するポールピース３１ａ、３１ｂとを上下に稼働させて互いに離間させ、上記の閉塞工程を実施した後の金型２０を上記の空隙に配置する。
【０１２１】
次に、図１７（ｂ）に示すように、ポールピース３１ａ、３１ｂを再度上下に稼働させて空隙を狭める。これにより、上部のポールピース３１ａは金型２０の蓋部２３の上面に密着し、下部のポールピース３１ｂは金型２０のダイ２２の下面に密着する。
このとき、キャビティ２１の長手方向が延在する方向と、パンチ２４を稼働させる加圧シリンダ（図示せず）の加圧方向が、平行な方向になるように金型２０を配置する。そして、両加圧シリンダを結ぶ線上に、キャビティ２１が配置される。
こうして、金型２０の設置が完了する。
【０１２２】
次に、図１７（ｃ）に示すように、両加圧シリンダ（図示せず）を稼働させてピストン（図示せず）を伸長させる。これによりピストンが、両パンチ２４の押圧部２６を両側からそれぞれ押圧し、両パンチ２４の加圧部２５を、キャビティ２１内で互いに接近する方向に摺動させる。そして、加圧部２５の端面同士が所定の間隔を持って対向するように、永久磁石材料５３を水平方向から加圧する。
このように、パンチ２４により、キャビティ２１内の永久磁石材料５３を加圧する工程を加圧工程と称す。
【０１２３】
このとき、電磁石３０ａ、３０ｂは動作しておらず、キャビティ２１内の永久磁石材料５３に磁界は印加されていない。
永久磁石材料５３は、パンチ２４により所定の力で加圧された状態となるが、この時の「永久磁石材料５３の重量／キャビティの容積」で表される充填密度は３．０ｇ／ｃｍ＾３以下であり、より好ましくは２．５ｇ／ｃｍ＾３以下、２．０ｇ／ｃｍ＾３以上である。
この充填密度が高い場合には、この後に行われる磁界による配向時に、永久磁石材料５３同士が摩擦により動きにくくなり、配向度（焼結後の永久磁石５０の残留磁束密度／磁界の方向に沿って理想的に配向された時の焼結した永久磁石５０の残留磁束密度）が悪くなり、磁気特性が低下する。
２．０ｇ／ｃｍ＾３未満の場合など充填密度が低い場合には、磁界の向きに揃えた永久磁石材料５３が、加圧時に動きながら圧密化されるために、永久磁石材料５３の磁化方向が乱れてしまい、焼結後の配向度が低下してしまう。
【０１２４】
次に、図１７（ｄ）に示すように、電磁石３０ａ、３０ｂを作動させることにより磁界を発生させる。そして、キャビティ２１内の永久磁石材料５３に、キャビティ２１の長手方向に対して直交方向に磁界を印加することで、永久磁石材料５３の磁化容易軸を揃える磁場配向を行う。
この時、永久磁石材料５３を配向させながら、パンチ２４で、キャビティ２１内の永久磁石材料５３を更に所定の圧力で加圧し、磁界中での加圧成形を行う。
このように、磁界を印可させて磁場配向を行う工程を、配向工程と称す。
本実施の形態では、上述のように、配向工程と加圧工程とを組み合わせた成形方法を実施している。
【０１２５】
次に、電磁石３０ａ、３０ｂの稼働を停止させる。その後、さらにＮ極とＳ極が逆方向となる磁界を印加して脱磁する。その後、両加圧シリンダのピストンを収縮させて、ピストンを金型２０から離反する。
なお、上記においては、磁界中での加圧成形は所定の圧力に到達した時点で加圧を完了する一定圧成形の方法を示した。これ以外に、両パンチ２４の押圧部２６を所定の位置まで押し切った時点で加圧を完了する一定位置成形の方法を用いてもよい。
このとき、永久磁石５０の成形体の重量／永久磁石５０の成形体の体積で表される密度は、４〜４．５ｇ／ｃｍ＾３が望ましい。
【０１２６】
次に、図示しないが、加圧成形後、ポールピース３１ａ、３１ｂは上下に稼働して金型２０から離反する。そして、金型２０はポールピース３１ａ、３１ｂ間の空隙から取り出される。
次に、図示しないが、金型２０の蓋部２３が取り外され、その後に、キャビティ２１内から永久磁石５０の成形体が取り外される。
【０１２７】
最後に、図示しないが、永久磁石５０の成形体は、真空中、または不活性ガス雰囲気中で１０００〜１１００℃程度で熱処理される。これにより永久磁石５０の密度が７．５ｇ／ｃｍ＾３程度に緻密化されて収縮する。
第２永久磁石材料６５３ｂ中のアルコール系溶剤は揮発性成分であるため、各工程中に徐々に気化される。このアルコール系溶剤が残存している場合でも、上記の熱処理により完全に気化されて除去され、重希土類元素６５４のみが第１永久磁石材料６５３ａ中に残存する。
更に、この熱処理により、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素６５４が、第１永久磁石材料６５３ａのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系化合物結晶の周りを取り囲むように分布するため、残留磁束密度の低下を抑制して保持力を増大させることができる。
この工程を焼結工程と称す。
以上の工程を経て、永久磁石５０の製造工程は終了する。
【０１２８】
こうして成形された永久磁石５０は、固定子４２からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする角部５１の領域において、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素６５４の含有率が高く、その他の領域では重希土類元素６５４の含有率が低い、もしくは重希土類元素６５４が含有されない構成を有する。
こうして、永久磁石５０の重希土類元素６５４の含有率を、部分的に高く構成した永久磁石５０を得ることができる。
【０１２９】
図１８は、金型２０の他の形状の一例を示すキャビティ２１の短手方向の断面図である。
これまでは、第１永久磁石材料６５３ａを充填した後に、第２永久磁石材料６５３ｂを充填するという順序の工程を説明した。これ以外に、第２永久磁石材料６５３ｂを充填した後に、第１永久磁石材料６５３ａを充填するという順序の工程でもよい。
この場合では、第２永久磁石材料６５３ｂの液体付着力と表面張力により、第２永久磁石材料６５３ｂがその上方に配置された第１永久磁石材料６５３ａの粉末間の空隙に浸透する作用が得られる。
このように、第１充填工程と第２充填工程の順序を逆にした場合では、キャビティ２１の底面側が、永久磁石５０の周面の形状となるように、キャビティ２１の底面の形状を構成するとよい。例えば、図１８に示すように、キャビティ２１の底面の形状を半円柱状にするとよい。
【０１３０】
また、本実施の形態では、重希土類元素６５４を多く含有する領域を永久磁石５０の周面Ｊの角部５１（両端）としている。しかし、周面Ｊのいずれか一方の角部５１（端）にのみ配置する構成としてもよい。
【０１３１】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、永久磁石材料５３を充填するキャビティ２１の長手方向が、当該装置１００の水平方向に延在するように溝状に形成されており、このキャビティ２１に、第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂをそれぞれ充填する。よって、第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂとの充填時に生じるキャビティ２１内のブリッジや空洞等を防止することができる。
特に、高い保磁力を必要とする永久磁石５０の角部５１の領域の第１永久磁石材料６５３ａに、確実、且つ容易に重希土類元素６５４を含有させることができる。
これにより、保持力と残留磁束密度に優れ、且つ重希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【０１３２】
更に、粉末密度が疎状態の第１永久磁石材料６５３ａの上に、スラリー状の第２永久磁石材料６５３ｂを充填するものなので、重希土類元素６５４を短時間で所望の深さまで浸透させることが可能になる。
これにより、重希土類元素６５４を浸透させるための時間を短くすることができるため、生産率を向上させることが可能になる。
また、重希土類元素６５４を浸透させるための長時間の熱処理が不要になることから、重希土類元素６５４が永久磁石５０の結晶粒の内部に拡散することを抑制できるので、残留磁束密度の低下を防ぐことができる。
【０１３３】
また、例えば直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状の永久磁石５０を成形する場合においては、回転子４１の中心軸に垂直な平面で分断した時の永久磁石５０の断面において、永久磁石５０の配向方向と平行に印加される減磁界のうち、固定子４２から特に強い減磁界がかかる永久磁石５０の周面の両端部にあたる面積は、永久磁石５０の断面積を１００％とすると、４〜３０％である。特に強い減磁界がかかる永久磁石５０の片方の端部の断面積は２〜１５％と非常に小さくなる。
本発明によれば重希土類元素６５４を、このような小さな断面積を有し、永久磁石５０の長手方向に対して細長く延在するような領域に対しても、確実に配置することができる。
尚、永久磁石５０の周面の両端部の上記の４〜３０％以外の面積の領域にかかる減磁界は小さいため、保持力への影響はすくない。
【０１３４】
更に、キャビティ２１の深さが浅いため、配向前に永久磁石材料５３が自重により圧密化されて、密度差が生じるということを防止することができる。
このため、永久磁石５０は、密度差に起因する配向度の低下が生じず、焼結後の密度差を均一化するような収縮を低減できるために形状歪みが小さくなる。
その結果、永久磁石５０は、形状仕上げの機械加工時の削り代を少なくすることが可能になる。更には形状仕上げの機械加工をなくすことも可能になる。
このため、永久磁石５０は、重希土類元素６５４の使用量をさらに削減することが可能になり、機械加工のコストも削減可能になる。
【０１３５】
また、異なる金型を用いて、重希土類元素を多く含む永久磁石材料と、含まない永久磁石材料とを別々に成形、焼結する方法ではなく、本発明は、同じ金型２０内で、第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂを成形、焼結する方法である。
これにより、第１永久磁石材料６５３ａと第２永久磁石材料６５３ｂのそれぞれに印可される加圧力（成形圧）はほぼ均一になり、焼結時に密度差などが生じることを防止することができる。
また、１種類の永久磁石材料を成形、焼結する場合と同じ工程数になることから、工程が煩雑にならず、生産性向上、製造コスト削減効果を得ることができる。
【０１３６】
更に、所望の永久磁石５０の形状が、断面が板状（断面矩形）等の簡易な形状を有するものだけでなく、例えば、直方体部分と半円柱体部分とが合体した形状、もしくは断面円弧板状の等という複雑な形状の場合でも、回転子４１に永久磁石５０を装着した場合の回転方向にあたる永久磁石５０の幅方向の両端部であり、且つ固定子４２に対向する永久磁石５０表面、及び表面近傍となる場所に、選択的に重希土類元素６５４の含有率を高くすることができる。
【０１３７】
更に、キャビティ２１を分割するための仕切り板等を用いて成形する方法ではないので、永久磁石５０の重希土類元素６５４を多く含む領域と、重希土類元素６５４を含まない又はわずかに含む領域との界面に、歪やクラック、割れ等が発生することを防止することができる。
【０１３８】
また、従来の製造装置では装置内に金型が一体化して組み込まれているため、「永久磁石が成形されると金型から取り出し、空になったキャビティ内に永久磁石材料を充填する」という動作を交互に繰り返すことにより、順次永久磁石の成形品を製造するようにしているため、永久磁石材料を金型に充填している間は、配向及びプレス加工動作を中断しなければならず、生産性が低下していた。
しかし、本発明では、金型２０が装置１００から着脱可能であるため、金型２０に永久磁石材料５３を充填している最中に、別の金型２０で永久磁石５０を成形することができるため、従来の永久磁石装置に比べて生産性が向上する。
【０１３９】
更に、金型２０を装置１００から離間した状態で充填工程を実施することで、充填作業に必要な充填機構部をスペースの制約なく設けることができる。このため、キャビティ２１内での充填密度の偏りを抑えることができ、キャビティ２１内の水平方向における永久磁石材料５３の充填密度をより均一にできる。
【０１４０】
また、希土類元素を、塗布、蒸着、またはスパッタなどにより永久磁石の焼結体に固着させる場合では、この固着させる工程や、永久磁石の焼結体にマスキングを施す工程や、希土類元素の浸透を促進するための特別な熱処理を施す工程などが必要になる。しかしながら、本発明ではこれらの工程も設ける必要がないため、更に、生産性向上、製造コスト削減効果を得ることができる。
また、重希土類元素６５４が、マスキングのための治具や、重希土類元素６５４を飛来させる処理室内の壁面などに付着することを防止することができるため、重希土類元素６５４が無駄になることがなく、重希土類元素６５４の使用量を十分に削減することができる。
【０１４１】
更に、同じ金型で、ＤｙやＴｂなどの重希土類元素６５４の充填量を調整することにより、さまざまな重希土類元素の分布を持つ永久磁石を容易に製造することができ、更に、永久磁石５０を１個流しで製造することができるため、容易に変種変量生産が可能となる。
【０１４２】
更に、磁界のかかる領域で、充填工程を実施する必要がないため、金型２０やポールピース３１ａ、３１ｂなど強磁性部材に残った磁化によって、永久磁石材料５３が金型２０に吸着されて充填工程が煩雑になることを防止できる。このほか、磁化による金型２０内での永久磁石材料５３の充填量のばらつきや、充填密度の不均一差による、永久磁石５０の磁気特性のばらつきを防止することができる。
更に、金型２０は、非磁性の部材で構成されており、磁界によって磁化が残らないため、永久磁石材料５３の充填時に永久磁石材料５３が金型２０に吸着することを更に防止することが可能である。
また、ポールピース３１ａ、３１ｂなどの強磁性の機構部が、充填作業時にキャビティ２１の周囲に存在しない。このため、永久磁石材料５３がポールピース３１ａ、３１ｂなどに吸着することを防ぐことができる。これにより、重希土類元素の使用量を必要最低限にすることが可能である。
【０１４３】
なお、上記実施の形態７においては、第２充填工程の後に、スラリー状の第２永久磁石材料６５３ｂが第１永久磁石材料６５３ａに自然に浸透する例を示した。これに限られることはなく、第２充填工程の後に、キャビティ２１を揺動させる第２揺動工程を行う場合も考えられる。この第２揺動工程により、第２永久磁石材料６５３ｂの第１永久磁石材料６５３ａへの浸透をさらに促進させることができる。よって、第２永久磁石材料６５３ｂの浸透をさらに短時間にて行うことができるため、生産効率を向上させることが可能となる。
【０１４４】
実施の形態８．
以下、この発明の実施の形態８を実施の形態７と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
図１９は、金型２０により形成されたキャビティ７２１に、第１永久磁石材料６５３ａと第３永久磁石材料６５３ｃを充填する工程を示した、キャビティ７２１の長手方向と短手方向の断面図である。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態７と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、ダイ７２２を揺動させることが可能な揺動部７３３を備える。
揺動部７３３は、ダイ７２２をキャビティ７２１の長手方向、短手方向の両方向に揺動可能な構成となっており、更に揺動する時間、揺動の大きさを調整することが可能である。
また、本実施の形態では、第３永久磁石材料６５３ｃを、実施の形態７のスラリー状の第２永久磁石材料６５３ｂの代わりに用いる。
【０１４５】
上記の揺動部７３３を用いた永久磁石５０の製造方法について述べる。
まず、永久磁石材料５３として、実施の形態７と同様に第１永久磁石材料６５３ａを用意し、更に、永久磁石材料５３として、ＤｙやＴｂ等の重希土類元素６５４を粉末状に作製した第３永久磁石材料６５３ｃを用意する。
【０１４６】
次に、実施の形態７と同様に、第１充填工程（図１５（ｂ））により、キャビティ２１内に第１永久磁石材料６５３ａを充填する。
次に、図１９に示すように、キャビティ２１内に第３永久磁石材料６５３ｃを充填する。これは、実施の形態７の第２充填工程（図１５（ｃ））において、第２永久磁石材料６５３ｂを第３永久磁石材料６５３ｃに置き換えた以外、工程内容は同じである。
【０１４７】
次に揺動部７３３を用いて、キャビティ７２１を揺動させる。
ここで、第１永久磁石材料６５３ａは、加圧や焼結などが施されていないために粉末密度が疎状態であるため粉末間に空隙を有しており、第３永久磁石材料６５３ｃは、重希土類元素６５４を粉末状に作製したものである。そのため、このようにキャビティ２１を揺動させると、キャビティ２１の振動により比重の重い重希土類元素６５４の粉末が、第１永久磁石材料６５３ａの粉末間の空隙に入り、キャビティ２１の底側方向に移動して、図１６で示したような状態となる。
上記の工程を、第１揺動工程と称す。
その後、実施の形態７で述べた各工程を経て、永久磁石５０を製造する。
【０１４８】
これにより、角部５１を構成する第３永久磁石材料６５３ｃが、永久磁石５０の他の領域に比べて重希土類元素６５４を多く含有することになる。
ここで、第３永久磁石材料６５３ｃ中の重希土類元素６５４は、第１永久磁石材料６５３ａの粉末間に介在しながら、キャビティ２１の底側へ拡散していく。
これにより、キャビティ７２１の開口側から底側に向かうにつれて、重希土類元素６５４の含有率が低くなる構成となる。
永久磁石５０において、特に固定子からの減磁界が特に強く印加されるために高い保磁力を必要とする部分は、永久磁石５０の表面近傍であり、内側に向かうに従い減磁界の影響は弱くなる。そのため、このように重希土類元素６５４の分布構成は、減磁界の影響の強弱に応じたものとなっている。
【０１４９】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態７と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、粉末密度が疎状態の第１永久磁石材料６５３ａの上に、同じく粉末密度が疎状態の第３永久磁石材料６５３ｃを載せて、揺動するものなので、重希土類元素６５４の拡散速度が速く、所望の深さまで短時間に重希土類元素６５４を拡散させることができる。
これにより、生産性向上、製造コスト削減効果を得ることができる。
【０１５０】
また、揺動部７３３により、揺動する時間、揺動の大きさを調整することで、さまざまな重希土類元素６５４の分布を持つ永久磁石を容易に製造することができる。さらに永久磁石５０を１個流しで製造することができるため、容易に変種変量生産が可能となる。
【０１５１】
実施の形態９．
以下、この発明の実施の形態９を実施の形態７、および実施の形態８と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態７、および実施の形態８と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２０は、本実施の形態における金型２０と、キャビティ２１内の永久磁石材料５３とを示すキャビティ２１の長手方向と短手方向の断面図である。
本実施の形態では、実施の形態８と同様の揺動部７３３を備える。
【０１５２】
この揺動部７３３を用いた永久磁石材料の充填工程について述べる。
まず、図２０（ａ）に示すように、実施の形態７と同様に第１充填工程を実施して、第１永久磁石材料６５３ａをキャビティ２１内に給粉する。
この時、図に示すように第１永久磁石材料６５３ａがキャビティ７２１内の一部分に、上方に積み重なり山積み形状で給粉されたとする。
次に、図２０（ｂ）に示すように、揺動部によりダイ７２２を揺動させる。
ダイ７２２をキャビティ７２１の長手方向に揺動Ｋ１させると、図２０（ｂ）の左図状態の第１永久磁石材料６５３ａが、図２０（ｃ）の左図に示すように、キャビティ７２１の長手方向に平坦化される。
また、ダイ７２２をキャビティ２１の短手方向に揺動Ｋ２させると、図２０（ｂ）の右図状態の第１永久磁石材料６５３ａが、図２０（ｃ）の右図に示すように、キャビティ７２１の短手方向に平坦化される。
【０１５３】
また、図示しないが、例えば、第２永久磁石材料６５３ｂ、または第３永久磁石材料６５３ｃを充填後に、キャビティ７２１の長手方向にのみダイ７２２を揺動させる。このことで、第２永久磁石材料６５３ｂ、または第３永久磁石材料６５３ｃをキャビティ７２１の長手方向の内壁に沿って延在するように配置させてもよい。
また、このようにキャビティ７２１を揺動させると、キャビティ７２１の振動により比重の重希土類元素６５４の粉末が、第１永久磁石材料６５３ａの粉末間の空隙に入るため、重希土類元素６５４の拡散速度を促進することも可能である。
図２０（ｂ）の状態から、図２０（ｃ）の状態にする上記の工程を、第２揺動工程と称す。
【０１５４】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態７および実施の形態８と同様の効果を奏する。さらに、充填工程において永久磁石材料５３がキャビティ７２１内に均一に給粉されない場合でも、ダイ７２２を揺動することで、キャビティ７２１内に均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ重希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【０１５５】
実施の形態１０．
以下、この発明の実施の形態１０を実施の形態７と異なる箇所を中心に図に基づいて説明する。
本実施の形態に用いる図において、上記実施の形態７と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図２１は、本実施の形態におけるキャビティ２１と、磁石７３４とを示した断面図である。
本実施の形態では、キャビティ２１の上方と下方に、水平方向に移動可能な磁石７３４を備える。
この磁石７３４は、キャビティ２１よりも大きさが小さいフェライト磁石や、ＳｍＣｏ（サマリウム−コバルト）磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などである。
以下、この磁石７３４を用いた永久磁石の製造方法を説明する。
【０１５６】
まず、実施の形態７と同様に、第１充填工程（図１５（ｂ））により、キャビティ２１内に第１永久磁石材料６５３ａを充填する。
次に、実施の形態７と同様に、閉塞工程（図１５（ｄ））により、キャビティ２１を閉塞する。
次に、第２充填工程（図１５（ｃ））を実施する前に、図２０に示すように、磁石７３４を蓋部２３の上面もしくは、ダイ２２の下面に接近させる。この状態で、キャビティ２１のサイズより小さい領域に対して、点線で示す弱い磁界Ｙを永久磁石材料５３に印加させる。その後に磁石７３４を水平方向に揺動させながら磁界を移動させる。
これにより、永久磁石材料５３をかき混ぜて均一に充填することができる。
上記の工程を、磁界撹拌工程と称す。
【０１５７】
更に、実施の形態７で述べた加圧工程と実施の形態９で述べた第２揺動工程とを、本実施の形態の磁界撹拌工程と組み合わせることで、更に永久磁石材料５３を均一に充填することが可能になる。
この場合は、磁石７３４を蓋部２３の上面もしくは、ダイ２２の下面に接近させた状態で、第２揺動工程によりダイ２２を水平方向に揺動させながら、キャビティ２１のサイズより小さい領域に弱い磁界を永久磁石材料５３に印加してかき混ぜる。
更に、加圧工程により、両パンチ２４の加圧部２５を互いに近づけて、キャビティ２１内を徐々に狭くしながら上記の磁界撹拌工程を実施すると、更に均一に充填することができる。
この加圧工程において、「充填した永久磁石材料５３の質量／キャビティの容積」が、２．０〜３．０ｇ／ｃｍ＾３の範囲内となるように、両パンチ２４の位置を調整することが好ましい。
【０１５８】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態７と同様の効果を奏する。さらに、キャビティ２１に弱い磁界を印可して磁界を移動させることで、キャビティ２１内の永久磁石材料５３をかき混ぜて、均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
【０１５９】
実施の形態１１．
以下、この発明の実施の形態１１を実施の形態７と異なる箇所を中心に説明する。
上記実施の形態７と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、非磁性の棒部６００を備える。
以下、この棒部用いた永久磁石の製造方法を説明する。
実施の形態７の第１充填工程（図１５（ｂ））を実施した後で、第２充填工程（図１５（ｃ）を実施する前に、非磁性の棒部６００をキャビティ２１内に挿入して、この棒部６００によりキャビティ２１内の永久磁石材料５３をかき混ぜる。
この工程を、棒撹拌工程と称す。
これにより、永久磁石材料５３をキャビティ２１内に均一に充填することが可能になる。
【０１６０】
上記のように構成された本実施の形態の永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石によると、上記実施の形態７と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、キャビティ２１内の永久磁石材料５３を棒部によりかき混ぜることにより、均一にくまなく充填することができる。
これにより、更に保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石および永久磁石を用いた回転電機、および回転電機用の永久磁石を提供することが可能である。
また、棒部６００は非磁性であるため、永久磁石材料５３が棒部に吸着されることを防止することができるため、希土類元素の使用量を低減することができる。
【０１６１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【図１】
2014038607.tif 000003
【図２】
2014038607.tif 000004
【図３】
2014038607.tif 000005
【図４】
2014038607.tif 000006
【図５】
2014038607.tif 000007
【図６】
2014038607.tif 000008
【図７】
2014038607.tif 000009
【図８】
2014038607.tif 000010
【図９】
2014038607.tif 000011
【図１０】
2014038607.tif 000012
【図１１】
2014038607.tif 000013
【図１２】
2014038607.tif 000014
【図１３】
2014038607.tif 000015
【図１４】
2014038607.tif 000016
【図１５】
2014038607.tif 000017
【図１６】
2014038607.tif 000018
【図１７】
2014038607.tif 000019
【図１８】
2014038607.tif 000020
【図１９】
2014038607.tif 000021
【図２０】
2014038607.tif 000022
【図２１】
2014038607.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月30日(2014.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記加圧工程の前であって前記第１充填工程の後に、前記キャビティ側の前記所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記予備成形部で前記キャビティ内の前記第１磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記第１磁性粉末を成形する第１閉塞工程と、
前記第２充填工程の後に、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形する第２閉塞工程とを有する永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記第２磁性粉末は、前記重希土類元素の配合率がそれぞれ異なる複数種の前記第２磁性粉末を備え、
前記第２充填工程は、前記重希土類元素の配合率が低い順に、前記キャビティ内に前記第２磁性粉末を充填する請求項１に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記所定の位置は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置である請求項１または請求項２に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加することにより、前記磁性粉末が撹拌される磁界撹拌工程を備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項５】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を、非磁性の棒部により撹拌して均一に充填する棒撹拌工程を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項６】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を揺動する揺動工程を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項７】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加して、前記磁性粉末を配向する配向工程を備えた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記加圧工程の後に、前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を焼結する焼結工程を備えた請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項９】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填し、前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側の所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部と、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部とを備え、
前記予備成形部は、当該予備成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記磁性粉末を成形可能に設けられ、
前記成形部は、当該成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形可能に設けられる永久磁石の製造装置。
【請求項１０】
前記凸部は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置に設けられた請求項９に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１１】
前記キャビティの上下に対向して配置された一対の電磁石により構成され、前記キャビティの長手方向に対して直交方向に磁界を発生させる磁界発生部を備えた請求項９または請求項１０に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１２】
前記金型は、当該製造装置から着脱可能に構成される請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石。
【請求項１４】
前記永久磁石の前記長手方向に垂直な断面での断面積において、前記第２磁性粉末の前記断面積における占有面積率は、１％〜４０％である請求項１３に記載の永久磁石。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備える回転電機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、異なる組成をそれぞれ有する複数の磁性材料または複数の永久磁石材料を用いて製造される永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、および回転電機に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、保持力と残留磁束密度とに優れ、かつ、希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、および回転電機の提供を目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明に係る永久磁石の製造方法は、
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記加圧工程の前であって前記第１充填工程の後に、前記キャビティ側の前記所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記予備成形部で前記キャビティ内の前記第１磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記第１磁性粉末を成形する第１閉塞工程と、
前記第２充填工程の後に、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形する第２閉塞工程とを有するものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この発明に係る永久磁石は、上記に記載の永久磁石の製造方法を用いて製造される永久磁石である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この発明に係る回転電機は、上記に記載の永久磁石を、周方向に、等間隔に配置して形成された回転子を備えるものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この発明に係る永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、および回転電機は、上記のように構成され行われているため、保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、永久磁石の製造装置、永久磁石、および回転電機を提供することが可能である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月29日(2015.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填する充填工程と、
前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する加圧工程とを備える永久磁石の製造方法であって、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記充填工程は、前記磁性粉末のうち、重希土類元素を含まない又は重希土類元素を含む第１磁性粉末を充填する第１充填工程と、
前記重希土類元素の配合率が、前記第１磁性粉末に対して多い第２磁性粉末を、前記キャビティ内の所定の位置に充填する第２充填工程と、
前記加圧工程の前であって前記第１充填工程の後に、前記キャビティ側の前記所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記予備成形部で前記キャビティ内の前記第１磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記第１磁性粉末を成形する第１閉塞工程と、
前記第２充填工程の後に、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部で前記キャビティを閉塞しつつ、前記成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形する第２閉塞工程とを有する永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記第２磁性粉末は、前記重希土類元素の配合率がそれぞれ異なる複数種の前記第２磁性粉末を備え、
前記第２充填工程は、前記重希土類元素の配合率が低い順に、前記キャビティ内に前記第２磁性粉末を充填する請求項１に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記所定の位置は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置である請求項１または請求項２に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加することにより、前記磁性粉末が撹拌される磁界撹拌工程を備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項５】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を、非磁性の棒部により撹拌して均一に充填する棒撹拌工程を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項６】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を揺動する揺動工程を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項７】
前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末に、前記キャビティの水平方向に対して直交方向に磁界を印加して、前記磁性粉末を配向する配向工程を備えた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記加圧工程の後に、前記キャビティ内に充填された前記磁性粉末を焼結する焼結工程を備えた請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項９】
金型により形成されたキャビティ内に磁性粉末を充填し、前記キャビティ内の前記磁性粉末を加圧することにより、前記磁性粉末を圧縮成形する永久磁石の製造装置において、
前記キャビティは、当該キャビティの長手方向が水平方向に延在するように溝状に形成され、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側の所定の位置に凸部が形成された予備成形部を有する第１蓋部と、
前記キャビティ内に前記磁性粉末を充填された状態に閉塞し、前記キャビティ側に成形部を有する第２蓋部とを備え、
前記予備成形部は、当該予備成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記予備成形部の形状を転写して、前記所定の位置に凹部が形成された前記磁性粉末を成形可能に設けられ、
前記成形部は、当該成形部で前記キャビティ内の前記磁性粉末を押し下げることで、前記成形部の形状を転写して、前記磁性粉末を成形可能に設けられる永久磁石の製造装置。
【請求項１０】
前記凸部は、前記キャビティの長手方向の内壁に沿って延在する位置に設けられた請求項９に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１１】
前記キャビティの上下に対向して配置された一対の電磁石により構成され、前記キャビティの長手方向に対して直交方向に磁界を発生させる磁界発生部を備えた請求項９または請求項１０に記載の永久磁石の製造装置。
【請求項１２】
前記金型は、当該製造装置から着脱可能に構成される請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の永久磁石の製造装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、異なる組成をそれぞれ有する複数の磁性材料または複数の永久磁石材料を用いて製造される永久磁石の、永久磁石の製造方法、および永久磁石の製造装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、保持力と残留磁束密度とに優れ、かつ、希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、および永久磁石の製造装置の提供を目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この発明に係る永久磁石の製造方法、および永久磁石の製造装置は、上記のように構成され行われているため、保持力と残留磁束密度のバランスに優れ、且つ希土類元素の使用量が低減された永久磁石の、永久磁石の製造方法、および永久磁石の製造装置を提供することが可能である。
【国際調査報告】
2014038607.tif 000024
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