(57)【要約】【課題】  例えば１インチに満たない規格のＨＤＤ用スピンドルモータに組み込むことが可能で、モータの小型化や薄型化に寄与し、しかも磁気特性に優れ、モータの性能や静粛性を十分に確保可能とする。【解決手段】  Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）及びＢを主成分とする原料合金粉末を成形し、焼結してなる外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状希土類焼結磁石であって、成形時に極異方配向され、焼結後の着磁により外周面に８以上２４以下の磁極が形成されている。内径は５ｍｍ以上８ｍｍ以下である。ハードディスクドライブのスピンドルモータに用いられる。ハードディスクドライブは１インチ規格以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）及びＢを主成分とする原料合金粉末を成形し、焼結してなる外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状磁石であって、
前記成形時に極異方配向され、焼結後の着磁により外周面に８以上２４以下の磁極が形成されていることを特徴とするリング状磁石。
【請求項２】
内径５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のリング状磁石。
【請求項３】
ハードディスクドライブのスピンドルモータに用いられることを特徴とする請求項１又は２記載のリング状磁石。
【請求項４】
前記ハードディスクドライブが１インチ規格以下であることを特徴とする請求項３記載のリング状磁石。
【請求項５】
Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）及びＢを主成分とする原料合金粉末を成形し、焼結してなる外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状磁石の製造方法であって、
原料合金粉末を磁場中成形し、８以上２４以下の磁極を持つように成形体を極異方配向させる成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
前記焼結体を着磁して、外周面に８以上２４以下の磁極を形成する着磁工程とを有することを特徴とするリング状磁石の製造方法。
【請求項６】
内径５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のリング状磁石の製造方法。
【請求項７】
前記成形体の外周形状が、磁極に対応する位置を頂点とする略多角形状であることを特徴とする請求項５又は６記載のリング状磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）Ｂを主成分とするリング状磁石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のようなディスク状媒体を回転駆動する装置においては、ディスク状媒体（ハードディスク）を回転するために、スピンドルモータが組み込まれている。その他、例えばプリンタ等、駆動機構を有する電子機器においても、モータは広く使用されている。
【０００３】
近年、ＨＤＤに限らず、各種電子機器の分野においては、小型化や薄型化が求められており、これら電子機器に用いられるモータにも、小型化、薄型化が要求されている。例えば、ＨＤＤにおいては、これまでの３．５インチ規格から２インチ規格前後まで小型化されており、これに伴いディスク回転用のスピンドルモータも小型化する必要が生じている。
【０００４】
ＨＤＤ用のスピンドルモータの構造としては、従来、種々のものが提案されており、特許文献１に開示されるディスク回転用モータもその一つである。特許文献１には、ステータ部と、該ステータ部に対して回転軸線を中心に回転してディスクを一体回転させるロータ部とよりなり、上記ロータ部は、周方向に多極着磁してあり、磁束を実質上放射状に発生させる環状永久磁石を有するディスク回転用モータが開示されている。特許文献１記載のモータの高さ寸法は、５ｍｍとされ、ラジアルギャップ型の構造とすることで、効率の高いモータを実現するようにしている。
【特許文献１】特開平６−６８５９２号公報
【特許文献２】特公平８−２８２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記ＨＤＤの小型化は、前記２インチ規格前後に止まらず、例えば１インチ規格程度、さらには、それ以下のサイズへの小型化も進められている。例えば、近年登場した携帯型オーディオプレーヤには、１インチ規格ＨＤＤが搭載されている。また、ＨＤＤを携帯電話等に組み込み可能とするためには、外径寸法を１インチ規格以下、スピンドルモータ全体の厚さを３ｍｍ以下程度にしなければならない。このような状況から、将来的には、例えば０．８５インチ規格といった１インチに満たない規格の超小型ＨＤＤの登場も予想される。
【０００６】
このようにスピンドルモータを極限まで小型化する場合、その性能を維持するためには、使用するリング状磁石の高性能化が鍵になる。前記スピンドルモータが小型化されれば、当然のことながら使用するリング状磁石のサイズも小さくせざるを得ないが、磁石サイズが小さくなれば磁気特性が十分に得られなくなる。
【０００７】
スピンドルモータ等のモータでは、ロータ側に周面に複数の磁極を形成したリング状磁石を使用するのが一般的である。また、その着磁構造としては、特許文献１にも開示されるように、半径方向に磁化したラジアル着磁構造や、リング状磁石の外周表面の磁極間を円弧状に磁化した極異方着磁構造が知られている。
【０００８】
しかしながら、前記極限まで小型化されたＨＤＤのスピンドルモータに対応し得るリング状磁石については、どのように設計したらよいか、これまで全く検討されたことがない。例えば、ただ単にリング状磁石を小型化すればよいのであれば、いわゆるボンド磁石や無配向焼結磁石等を用い、これを小さな形状に加工することで実現することは可能である。しかしながら、これらボンド磁石や無配向焼結磁石では、たとえ磁気特性の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石原料を用いたとしても、要求されるような磁気特性を確保することは難しく、特性を確保するためには磁石の厚さを厚くする必要が生じ、結局はスピンドルモータの薄型化が困難になる。
【０００９】
また、モータには静粛性も要求され、前記スピンドルモータ等においても例外ではない。逆に、小型になればなるほど静粛性が厳しく要求される傾向になる。この静粛性に関しても、超小型のリング状磁石をどのように設計することでこれを実現していくか、全く不明であるのが実情である。
【００１０】
このような観点から見たときに、前記特許文献１には、リング状磁石の例としてラジアル着磁構造や極異方着磁構造のリング状磁石（環状永久磁石）が開示されるに止まり、その設計に関しては、何一つ提起されていない。勿論、小型化に対応したリング磁石の最適化については、これを示唆する記載さえ見当たらない。例えば、特許文献１記載のディスク回転用モータは、前記の通りラジアルギャップ型の構造を採用しており、内周面、あるいは外周面で電機子鉄心と対向させることが前提であるため、図３にも見られるように、円筒形状が基本である。したがって、高さ方向にある程度の寸法（例えば５ｍｍ）が必要であり、前記のような例えば全体の厚さが３ｍｍ以下程度のＨＤＤ用のスピンドルモータに適用することは難しい。
【００１１】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、例えば１インチに満たない規格のＨＤＤ用スピンドルモータに組み込むことが可能で、モータの小型化や薄型化に寄与し、しかも磁気特性に優れ、モータの性能や静粛性を十分に確保することが可能なリング状磁石を提供することを目的とする。また、本発明は、超小型で高い磁気特性を有し、例えば１インチに満たない規格のＨＤＤ用スピンドルモータに組み込まれたときに超小型で厚さが薄く、性能及び静粛性に優れたモータを実現可能なリング状磁石の製造を可能とするリング状磁石の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、前記目的を達成するため、これまで実現されたことのない超小型のリング状磁石の開発を進めてきた。その結果、磁石の材質、寸法、配向状態、着磁状態、磁極数の全てを最適化することで、例えば全体の厚さが３ｍｍ以下程度のＨＤＤ用のスピンドルモータに適用可能で、十分な性能、静粛性を有するモータが実現されるとの知見を得るに至った。
【００１３】
すなわち、本発明に係るリング状磁石は、Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）及びＢを主成分とする原料合金粉末を成形し、焼結してなる外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状磁石であって、前記成形時に極異方配向され、焼結後の着磁により外周面に８以上２４以下の磁極が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のリング状磁石では、先ず、その寸法に大きな特徴がある。すなわち、外径１１ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下である。このようなサイズのリング状磁石は、これまで開発された例はない。外径寸法に関しては、例えば特許文献１にも、直径１２ｍｍのモータに組み込まれた環状永久磁石が開示されているので、本発明と同程度の外径が実現されているものと考えられるが、厚さに関しては、特許文献１記載のものとは大きく異なる。すなわち、特許文献１記載のモータは厚さ（高さ）５ｍｍとある程度の厚みがあるため、組み込まれる磁石にもさほど薄型化は要求されない。これに対し、本発明のリング状磁石は、厚さ３ｍｍ以下のＨＤＤスピンドルモータへの組み込みを想定しているため、厚さ１ｍｍ以下と極限まで薄型化を図る必要がある。
【００１５】
ここで、前記のようなサイズとしたスピンドルモータにおいて十分な性能を確保するためには、前記リング状磁石の磁気的な設計が重要になる。
【００１６】
そこで、本発明のリング状磁石では、磁石材料として、希土類元素Ｒ、遷移金属Ｔ、及びホウ素Ｂを主成分とする希土類合金粉末を成形し、焼結した希土類焼結磁石を用いる。この希土類焼結磁石は、例えばボンド磁石等に比べて磁気特性が非常に高く、小型化、薄型化した際に磁気特性を確保する上で有利である。特許文献１には、環状永久磁石に希土類焼結磁石を用いることは、全く記載されていない。
【００１７】
ただし、本発明で規定するような超小型のリング状磁石では、磁石材料として希土類焼結磁石を用いただけでは不十分で、配向状態や着磁状態にも注意を払う必要がある。例えば、一般に行われているラジアル配向では、内径部分を磁極の一つとして磁場中成形する必要があるため、本発明のリング状磁石のように極めて小さい寸法の磁石の場合、内側の磁極が小さすぎ飽和しやすいので、充分に配向させ得る磁界をかけることができない。また、ラジアル配向では多極着磁に対して極異方配向ほど配向方向と着磁磁界を一致させることができない。以上のことから、ラジアル配向では極異方配向磁石に比べ低い磁気特性しか得られない。つまり、成形体の極異方配向及びその配向方向に略一致させた着磁を施すことによって初めて、小型の磁石において高い磁気特性と多極構造との両立が実現されるのである。
【００１８】
本発明では、磁石成形時に極異方配向した後、極異方着磁している。極異方着磁に関しては、特許文献１にも例示がある。しかしながら、特許文献１では、基本は多極のラジアル着磁であり、極異方着磁は着磁の一例として開示されるに止まり、超小型リング状磁石での優位性について認識していない。また、十分な磁気特性を得るためには、極異方配向を行っておくことが必須であるが、特許文献１には、この点についても記載がない。希土類焼結磁石では、成形時に配向を行わないと、配向が等方的となり、極異方着磁における磁化の向きと一致しない部分で損失が大きい。成形時に極異方配向を行っておけば、配向方向と磁化の向きが一致し、強い磁界が発生する。超小型のリング状磁石で強い磁界を発生するためには、前記極異方配向と極異方着磁の組み合わせが有効である。
【００１９】
前記極異方配向や極異方着磁に関しては、例えば、特許文献２（特公平８−２８２９３号公報）等にも開示されている。本発明においても、この特公平８−２８２９３号公報に開示される技術を応用して極異方配向や極異方着磁を行うが、特公平８−２８２９３号公報には、比較的大型の円筒磁石への適用が開示されるのみで、本発明のような超小型のリング状磁石への応用は開示されていない。本発明は、特定のサイズを有するリング状磁石に前記技術を応用することで、これまで実現されたことのないサイズ、性能を有する超小型リング状磁石を実現したものである。
【００２０】
さらに、本発明のリング状磁石では、磁極数を８〜２４に規定している。これは、静粛性を考慮して設定されるものである。静粛性の観点からは、磁極数は多いほど好ましいことが知られている。しかしながら、超小型のリング状磁石では、磁極数を増やすといっても限度がある。前記磁極数は、超小型スピンドルモータに要求される静粛性、リング状磁石のサイズの両者から最適化されたものであり、前記磁極数とすることで、十分な静粛性が実現される。また、超小型のリング状磁石でも十分に着磁可能な磁極数である。
【００２１】
以上、本発明のリング状磁石では、外径及び厚さ寸法、磁石材料、配向状態、着磁状態、磁極数の全てを最適化することで、超小型で、高い磁気特性を有するリング状磁石が実現される。そして、これを例えばＨＤＤ用のスピンドルモータに組み込むことで、超小型で厚さが非常に薄く、性能や静粛性に優れたモータが実現される。
【００２２】
また、本発明に係るリング状磁石は、内径５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明のような超小型で厚さが非常に薄いリング状磁石において充分な強度及び磁気特性を確保し、また、１インチ規格以下のＨＤＤ用スピンドルモータへの組み込みを可能とするには、リング状磁石の内径寸法を前記範囲内とすることが重要である。リング状磁石の内径寸法が前記範囲未満であると、径内へのベアリング等の配置が困難となり、逆に、内径寸法が前記範囲を上回ると、磁石の強度や磁気特性の低下を招くおそれがある。
【００２３】
また、本発明に係るリング状磁石の製造方法は、Ｒ（Ｒは希土類元素の少なくとも１種である。ただし希土類元素はＹを含む概念である。）、Ｔ（Ｔは遷移金属元素の少なくとも１種である。）及びＢを主成分とする原料合金粉末を成形し、焼結してなる外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状磁石の製造方法であって、原料合金粉末を磁場中成形し、８以上２４以下の磁極を持つように成形体を極異方配向させる成形工程と、前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、前記焼結体を着磁して、外周面に８以上２４以下の磁極を形成する着磁工程とを有することを特徴とする。
【００２４】
原料合金粉末の成形工程では、原料合金粉末を磁場中成形するが、ここで、成形体の配向として極異方配向を選択する必要がある。また、超小型スピンドルモータに要求される静粛性と超小型リング状磁石への着磁とを考慮して、配向時の磁極数を８〜２４とする。例えば特公平８−２８２９３号公報等のように比較的大きなサイズのリング状磁石への極異方配向は従来から行われているが、極異方配向は磁石を小型化するほど困難となり、本発明で規定するような超小型で厚さの非常に薄いリング状磁石の成形時に極異方配向を試みた例はこれまでない。また、磁極数を増加させた場合にはその傾向が著しく強くなり不可能に近いというのが常識であるため、超小型で厚さが非常に薄く、且つ例えば８極以上に磁極数を増やしたリング状磁石への極異方配向の適用は、当然ながら全く考慮されたことがない。
【００２５】
なお、製造対象となるリング状磁石は超小型のため、内径部分を磁極の一つとするラジアル配向では、内側の磁極が小さすぎて飽和し易く、充分に配向させることが不可能である。また、成形時に配向を行わないと、配向が等方的となり、当然ながら、後で極異方着磁を行ったとしてもＨＤＤ用スピンドルモータに要求されるような高い磁気特性を確保することはできない。
【００２６】
さらに、極異方配向させた成形体を焼結し、焼結体を着磁して外周面に８以上２４以下の磁極を形成する。磁石の成形時に極異方配向を行っているため、極異方着磁を組み合わせることにより、配向方向と磁化の向きが一致して非常に強い磁界を発生し、超小型で厚さの薄いサイズであっても磁気特性の高いリング状磁石が得られる。
【００２７】
以上のような工程を経ることにより、超小型且つ薄型形状で高い磁気特性を有し、例えばＨＤＤ用のスピンドルモータに組み込まれた場合、超小型で厚さが非常に薄く、性能や静粛性に優れたモータを実現し得るリング状磁石が製造される。
【００２８】
また、本発明に係るリング状磁石の製造方法においては、内径５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。
充分な強度及び磁気特性を確保し、また、１インチ規格以下のＨＤＤ用スピンドルモータへの組み込みを可能とするような、超小型で厚さが非常に薄いリング状磁石を製造する際には、リング状磁石の内径寸法を前記範囲内とすることが重要である。リング状磁石の内径寸法を前記範囲未満とすると、径内へのベアリング等の配置が困難となり、逆に、内径寸法を前記範囲より上回らせると、磁石の強度や磁気特性の低下を招くおそれがある。
【００２９】
また、本発明に係るリング状磁石の製造方法は、前記成形体の外周形状が、磁極に対応する位置を頂点とする略多角形状であることが好ましい。
【００３０】
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びＢを主成分とする希土類焼結磁石は、磁化容易軸方向の収縮率が磁化容易軸に直交する方向の収縮率に比べ極めて大きいという特徴がある。したがって、極異方配向させた外周略円形のリング状成形体を焼結すると、収縮率の差に起因して磁極に対応する部分を頂点とした略多角形状に変形してしまい、真円に近い形状のリング状磁石が得られないという不都合がある。
【００３１】
そこで、原料合金粉末を成形する際、成形体の外周形状を８角形以上の略多角形状とするとともに、多角形の頂点が磁極に対応するように磁界を印加して極異方配向させるようにする。略多角形状の成形体は、焼結時に頂点付近で大きく、頂点間を結ぶ辺付近で小さく収縮するので、真円に近い理想的な形状の焼結体となる。また、多角形の頂点部付近に磁束が集中するため配向性が上がり、更に高い磁気特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、例えば０．８５インチ等の１インチに満たないサイズのＨＤＤ用スピンドルモータに適用可能であり、充分な性能及び静粛性を有するＨＤＤ用スピンドルモータを実現可能なリング状磁石を提供することが可能である。また、本発明のリング状磁石の製造方法によれば、最適な磁石材料を選択し、寸法、配向状態、着磁状態、磁極数の全てを最適化することにより、超小型で厚さが薄く、高い磁気特性を示し、超小型のＨＤＤ用スピンドルモータに組み込み可能であり、モータに用いられたときに優れた性能及び静粛性を発揮するリング状磁石を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を適用したリング状磁石及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
本発明を適用したリング状磁石の平面図を図１に、厚さ方向を含むように切った断面図を図２に示す。図１及び図２に示すリング状磁石１は、原料合金粉末を外周面に８極以上２４極以下の極異方配向となるように磁場中成形し、焼結後に配向方向に略一致させて着磁することにより、外周面に８以上２４以下の磁極が形成されている。
【００３５】
本発明を適用したリング状磁石１は、外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下の超小型及び薄型形状とする必要がある。外径が大きすぎると、１インチ規格以下のハードディスクを回転駆動するためのスピンドルモータに組み込むことが難しくなるため、リング状磁石１の外径は１１ｍｍ以下であることが必要となる。また、径寸法を確保し、十分な強度及び磁気特性を確保するためには、外径は７ｍｍ以上であることが必要となる。
【００３６】
なお、ハードディスクドライブが１インチ規格以下であるとは、ハードディスク外径が１インチ（２５．４ｍｍ）以下である場合、及びハードディスク外径は１インチを超えるもののハードディスクドライブがハードディスク外径１インチ以下の規格を採用している場合の両方を意味する。
【００３７】
また、１インチ規格以下のハードディスクドライブ用スピンドルモータの厚さは、通常、３ｍｍ程度以下であり、モータに使用されるリング状磁石にはその３分の１以下の厚さしか許容されないため、本発明を適用したリング状磁石１の厚さは１ｍｍ以下であることが必要となる。また十分な強度及び磁気特性を確保するためには、リング状磁石１の厚さは０．４ｍｍ以上であることが必要となる。
【００３８】
また、リング状磁石１の内径は、５ｍｍ以上であることが好ましい。内径が５ｍｍ未満であると、リング状磁石１のリング径内にベアリング等を配置することが困難となり、例えば１インチ規格以下のハードディスクドライブ用スピンドルモータを構成できないおそれがある。また、径寸法を確保し、十分な素材強度及び磁気特性を確保するためには、リング状磁石１の内径は８ｍｍ以下であることが必要となる。
【００３９】
超小型スピンドルモータに要求される静粛性と超小型リング状磁石への着磁とを考慮して、リング状磁石１の外周面には８以上２４以下の磁極を形成する。磁極数を８以上とすることで、モータに使用された場合にモータ回転音の発生や振動の発生を確実に抑え、静粛性の高いモータを実現することができる。また本発明は極めて外径寸法の小さな磁石であるがゆえに、金型制作上の制限から磁極数は２４以下に制限される。
【００４０】
高い磁気特性を得るには、リング状磁石１の材質は、希土類元素（ただし、希土類元素はＹを含む概念である。）Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを主成分とする原料合金粉末を焼結してなる希土類焼結磁石とする。希土類焼結磁石の組成は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを主成分とするものであれば特に限定されず、用途等に応じて任意に選択すればよい。ここで、希土類元素Ｒとは、具体的にはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ又はＬｕのことをいい、これらから１種又は２種以上を用いることができる。中でも、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素Ｒとしての主成分をＮｄとすることが好ましい。また、遷移金属元素Ｔは、従来から用いられている遷移金属元素をいずれも用いることができ、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等から１種又は２種以上を用いることができる。これらの中では、焼結性の点からＦｅ、Ｃｏが好ましく、特に磁気特性の点からＦｅを主体とすることが好ましい。また、本発明のリング状磁石１は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びＢのほか、保磁力等の特性改善を目的として、例えばＡｌ等の元素を添加してもよい。また、本発明のリング状磁石１には、これらの元素の他、不可避的不純物又は微量添加物として、例えば炭素や酸素等が含有されていてもよい。
【００４１】
リング状磁石１は、以上のように、寸法、磁石材料、配向状態、着磁状態、磁極数のいずれも最適化することで、超小型、薄型形状で、高い磁気特性を実現することができる。したがって、本発明のリング状磁石１を例えばＨＤＤ用のスピンドルモータに組み込むことにより、超小型で厚さが非常に薄く、性能や静粛性に優れたモータが実現される。
【００４２】
本発明を適用したリング状磁石１は、例えば、ＨＤＤのハードディスクを回転駆動するためのスピンドルモータ、プリンタ用モータ等の各種モータ等、リング状磁石が用いられるあらゆる機器に使用可能である。前述のように、本発明のリング状磁石１は、外径１１ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下の小型及び薄型に構成されるとともに、極めて高い磁気特性を持つことから、モータに組み込まれることで、超小型且つ高性能なモータを実現でき、さらに磁極数を特定の範囲とすることでモータ回転音の発生や振動の発生を抑制し、十分な静粛性を確保することができる。特に、本発明のリング状磁石１は、例えば携帯電話やデジタルカメラ等の携帯型電子機器へ搭載されるＨＤＤであって、ハードディスク外径が０．８５インチ（約２０ｍｍ）規格等の１インチ（約２５ｍｍ）規格に満たない超小型ＨＤＤ用のスピンドルモータに用いることが極めて有効である。
【００４３】
次に、本発明のリング状磁石１の製造方法の一例について説明する。先ず、希土類焼結磁石の原料合金粉末を製造する。原料合金粉末の製造方法は特に限定されないが、例えば、原料を合金化し、これを粉砕する方法、還元拡散法によって得られた合金粉末を粉砕する方法等により製造することができる。なお、以下では、原料を合金化し、これを粉砕する方法を例に挙げて説明する。原料合金の酸化防止のため、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中、Ａｒガス雰囲気中等）で行うことが好ましい。
【００４４】
先ず、原料を合金化する。この合金化工程では、原料となる金属、あるいは合金を磁石組成に応じて配合し、不活性ガス、例えばＡｒ雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法（連続鋳造法）等が挙げられる。
【００４５】
次に、合金化した原料を粗粉砕する。この粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板、又は母合金インゴット等を、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させて脆化させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。
【００４６】
次に、粗粉砕した原料に対し、さらに微粉砕処理を行ない、原料合金粉末を得る。微粉砕は、例えば気流式粉砕機等を使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉末を平均粒径が１〜１０μｍ程度、例えば３〜６μｍとなるまで微粉砕する。気流式粉砕機としては、ジェットミル等が好適である。ジェットミルは、高圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突や、衝突板あるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。ジェットミルは、一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミル等に分類される。
【００４７】
なお、前述の粗粉砕工程の終了後、及び／又は微粉砕工程の終了後、原料合金粉末に粉砕助剤を添加してもよい。粉砕助剤としては、例えば脂肪酸系化合物等の潤滑剤を使用することができるが、特に、脂肪酸アミドを粉砕助剤として用いることで、良好な磁気特性、特に高配向度で高い磁化を有する磁石を得ることができる。
【００４８】
次に、得られた原料合金粉末を用いて磁場中成形するが、本発明では、例えば原料合金粉末を成形用金型内に充填し磁界を印加することにより、極異方配向を行う。成形時に極異方配向を行うことにより、後で極異方着磁を行ったときに配向方向と磁化の向きが一致し、強い磁界が発生する。成形時に配向を行わないと配向が等方的となり、後の着磁工程で極異方着磁を行ったとしても着磁の際の磁化の向きと一致しない部分での損失が大きく、磁気特性が不十分なものとなる。成形工程では、乾式成形法を用いてもよく、湿式成形法を用いてもよいが、希土類磁石を含む合金粉末に対しては、通常、乾式成形法を用いる。なお、以下では、１２の磁極が外周面に形成されたリング状磁石を製造する場合を例に挙げて説明するが、磁極数は８以上２４以下であれば任意であることは言うまでもない。
【００４９】
本発明で用いる成形用金型の構成例の断面図を、図３に示す。成形用金型は、内周面の断面形状が略円形である型枠１１と、型枠１１の内周面に沿って設けられたスリーブ１２とを有する。スリーブ１２の内周面の断面形状は略多角形とされ、図３では１２角形状となっている。型枠１１は磁性体から構成され、スリーブ１２は非磁性体から構成される。スリーブ１２の内側には、円柱状のコアロッド１３が設けられ、スリーブ１２の内周面が成形空間１４の外周面を構成し、コアロッド１３の外周面が成形空間１４の内周面を構成している。成形空間１４の形状及び寸法は、焼結後の形状及び寸法が外径７ｍｍ以上１１ｍｍ以下、厚さ０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下のリング状に近くなるよう、成形体の焼結時の収縮及び変形を考慮して定めることが好ましい。型枠１１、スリーブ１２、コアロッド１３等の材料は、通常の希土類焼結磁石の製造に用いられる成形用金型と同様の材料を使用でき、特に限定されない。
【００５０】
型枠１１内には溝１５が設けられ、隣接する２つの溝の間に、スリーブ１２の内周面、すなわち成形空間１４の多角形の頂点が存在する。溝１５内にはコイル１６が設けられる。これらのコイル１６を中心として、成形空間１４内には、前記多角形の頂点付近が磁極となるような円弧状の磁束が存在することになる。
【００５１】
磁場中成形工程では、成形用金型の成形空間１４に原料合金粉末を充填し、コイル１６に電流を流して多角形の成形空間１４の頂点付近を磁極として隣り合う磁極を円弧状に結ぶような配向用磁界を発生させる。また、成形空間１４に上下方向から上パンチ及び下パンチを嵌入させ、原料合金粉末を加圧圧縮して成形する。磁場中成形後に成形用金型から取り出すことで、極異方配向された成形体が得られる。配向用磁界を発生させるときには、磁界印加用コイルの発熱及び絶縁破壊を抑える観点から、例えば１０００Ａ〜４０００Ａ、持続時間０．１ｍ秒〜０．３ｍ秒のパルス磁界を印加することが好ましい。
【００５２】
成形体の外周形状は、真円に近い形状でもよいが、外周形状が焼結後に磁極に対応する位置を頂点とする略多角形状とすることが好ましい。図３に示す成形用金型を用いて得られる成形体は、焼結時の径方向での収縮率が多角形の頂点付近で大きく、また、多角形の辺の中央付近で小さいことから、焼結することで、真円に近い理想的な外周形状の焼結体を得ることができる。したがって、焼結後の研削加工が不要となるか、又は研削加工代が少なくて済み、製造コスト低減が可能となる。また、略多角形状の頂点付近に磁束が集中するため、同じ強度の配向用磁界を印加した場合でも、希土類焼結磁石の表面磁束密度が高くなるような配向状態を得ることができる。さらに、配向用磁界強度を上げると焼結時に割れ易いという不都合があるが、成形体を略多角形状とすることで、前述の理由から配向用磁界強度を下げられるので、焼結時の割れを抑制して歩留まりを高めることができる。逆に、歩留まりを従来と同等とし、配向用磁界強度を高めることで、表面磁束密度のさらなる向上も可能である。
【００５３】
成形体の厚さは、焼結後に０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように設定してもよいが、量産時の生産効率を考慮すると、１つの成形体から多数個の磁石を得られるように、成形体を長尺状の円筒形状とすることが好ましい。
【００５４】
次に、得られた成形体を真空中、又は窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整すればよい。また、焼結後、焼結体を急冷することが好ましい。さらに、焼結体に時効処理を施すことが好ましい。
【００５５】
焼結後、必要に応じて焼結体を機械的に加工する。焼結体の機械的な加工は、例えばリング状の焼結体の外周面、内周面及び上下の両主面の研磨等が挙げられる。また、長尺の円筒形状の焼結体の場合は、焼結体を０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下の厚さにスライスする。また、得られた希土類焼結磁石の酸化を抑えるために、例えばめっき被膜や樹脂被膜等でリング状磁石を表面処理してもよい。
【００５６】
次に、得られた焼結体に着磁用磁界を印加して着磁を行なう。着磁用磁界の方向は、強い磁力を得られることから、極異方配向時の磁化の方向と略一致させることが好ましい。以上のようにして、本発明で規定する材質、寸法を有し、外周面に８以上２４以下の磁極が形成された、小型且つ薄型で高磁気特性を示すリング状磁石が得られる。このリング状磁石を例えばＨＤＤ用スピンドルモータに組み込むことで、超小型で厚さが非常に薄く、性能や静粛性に優れたモータを実現することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００５８】
［実施例１］
実施例１では、極異方性配向及び極異方着磁を組み合わせ、外周面に１２の磁極を有するリング状のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を作製した。先ず、原料合金を水素粉砕し、さらに微粉砕し、Ｎｄ３０重量％、Ｄｙ３重量％、Ｂ１重量％、Ａｌ０．５重量％、Ｃｏ０．５重量％、残部Ｆｅなる組成の原料合金粉末を得た。
【００５９】
次に、得られた原料合金粉末を成形工程に供した。成形工程では、成形空間の外周が略１２角形状の金型を備える成形装置を用いて磁場中成形を行なった。金型の成形空間は、外形は直径１１．５ｍｍの円が内接する正１２角形、内径７．８ｍｍ、厚さ４０ｍｍとした。この金型の成形空間に原料合金粉末を充填し、上下方向から加圧圧縮し、また、金型に組み込まれたコイルに３０００Ａ、持続時間０．２ｍ秒の条件にて電流を１回流し、成形体を極異方配向させた。成形体の外形は直径１１．５ｍｍの円が内接する正１２角形、内径は７．８ｍｍ、厚さは１５ｍｍであった。
【００６０】
得られた成形体を焼結した後、焼結体の加工を施した。焼結体の外周面をセンタレス加工機を用いて研削し外径９．１ｍｍに加工した。次に内周面を内周自動研削機を用いて研削し、内径７．０ｍｍに加工した。更に、内周スライサを用いて焼結体を厚さ０．７５ｍｍに切断した。次に焼結体の両主面をＧＣ＃３６０の砥粒にてラップ研磨を施し、厚さを０．７ｍｍにした。
【００６１】
焼結体の表面を５％硝酸水溶液で３分間エッチング処理した後、青化銅浴にて電気Ｃｕめっきを、次いでスルファミン酸ニッケル浴にて電気Ｎｉめっきを施した。めっき厚は電気Ｃｕめっきが約１０μｍ、電気Ｎｉめっきが約５μｍであった。なお、めっき処理前のバレル処理は行なわなかった。
【００６２】
次に成形体の極異方配向の方向に略一致するように着磁を行った。以上のようにして、外径９．１ｍｍ、内径７．０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍであり、１２の磁極を有するリング状の希土類焼結磁石が得られた。
【００６３】
［実施例２］
実施例２ではリング状磁石の内径を６．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にしてリング状磁石を作製した。
【００６４】
[比較例１]
比較例１では、等方性の焼結体に多極着磁することにより多極のリング状磁石の作製を試みた。先ず、実施例１と同じ原料合金粉末を磁界を印加せずに成形して成形体を得た。これ以降の工程は実施例１と同様である。すなわち、成形体を焼結し、１２の磁極を持つように極異方性に着磁し、外径９．１ｍｍ、内径６．５ｍｍ、厚さ０．７ｍｍなるリング状磁石を作製した。
【００６５】
[比較例２]
比較例２では、磁極数を４極にしたこと以外は実施例２と同様にしてリング状磁石を作製した。
【００６６】
以上のように作製した実施例１及び実施例２、比較例１及び比較例２のリング状磁石の誘起電力を評価した。誘起電力の評価は、リング状磁石をモータに類似した磁気回路内に組み込み、３６００ｒｐｍにて回転させ、固定子巻線に発生する誘起電力を測定して行った。また、実施例１及び実施例２、比較例１及び比較例２のリング状磁石の静粛性を評価した。静粛性は、誘起電力評価のとき３６００ｒｐｍにて回転させた際にモータ回転音又は振動が発生したか否かにより定性的に判断した。なお、比較例２は磁極数が４極であり、他の磁石（１２極）の評価装置とは固定子巻線数が異なり誘起電力の同一条件評価ができず、参考値とした。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2006087204.tif 000003
【００６８】
以上の実施例１及び実施例２と比較例１との比較から、成形体を極異方配向させ、焼結後に極異方着磁したリング状磁石は、外径１１ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下の小型及び薄型形状であっても外周面に多数の磁極が確実に形成され、等方性（比較例１）に比べ約２．５倍もの高い誘起電力が得られることが明らかとなった。また、比較例２は実施例２に比べモータ回転音が大きかったことから、磁極数を８極以上とすることにより、優れた静粛性のモータを得られることが明らかになった。
【００６９】
次に、リング状磁石の厚みについて検討した。
[比較例３]
比較例３では、実施例１と同様の外径及び内径の形状を有し、厚さ０．２ｍｍのリング状磁石の作製を試みた。しかし、成形時及び成形後のハンドリングにおいて割れが生じてしまい、リング状磁石を完成させることができなかった。このようにリング状磁石の厚みを薄くすると強度が不十分となり、割れが発生していた。なお、厚みを０．３ｍｍとしたリング状磁石は比較例３と同様に割れを生じるが、厚みを０．４ｍｍ以上としたリング状磁石においては割れの発生が抑えられることが本発明者らの実験により確認された。以上のことから、本発明のリング状磁石の厚みを０．４ｍｍ以上とすることによって、リング状磁石の強度を充分に確保可能であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を適用したリング状磁石の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すリング状磁石の縦断面図である。
【図３】本発明で用いる成形用金型の横断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  リング状磁石１１  型枠、１２  スリーブ、１３  コアロッド、１４  成形空間、１５  溝、１６  コイル
【図１】
2006087204.tif 000004
【図２】
2006087204.tif 000005
【図３】
2006087204.tif 000006