(57)【要約】【課題】  ヒートサイクルなどの外部応力を受けても破損しない磁気特性の優れたリング型焼結磁石を提供する。【解決手段】  磁性粉末をリング型に加圧するとともに、リング型のラジアル方向に磁場を加えることによりラジアル配向されたリング型の磁石成形体を成形し、リング型の磁石成形体を複数個積層して、焼結一体化して得られるリング型焼結磁石１００において、リング型磁石成形体の積層した境界部の焼結後の強度が、境界部以外の部分の磁石強度よりも弱いことを特徴とする。この場合、ヒートサイクルなどの外部応力を受けたとき、リング状磁石成形体の境界部が分断し応力が緩和されるので、他の部分が破損するといった不良が発生しない。【選択図】        図１
2006294908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉末をリング型に加圧するとともに、上記リング型のラジアル方向に磁場を加えることによりラジアル配向されたリング型の磁石成形体を成形し、上記リング型の磁石成形体を複数個積層して、焼結一体化して得られるリング型焼結磁石において、
上記リング型磁石成形体の積層した境界部の焼結後の強度が、上記境界部以外の部分の磁石強度よりも弱いことを特徴とするリング型焼結磁石。
【請求項２】
上記ラジアル方向の配向度を８０％以上にすることを特徴とする請求項１に記載のリング型焼結磁石。
【請求項３】
上記リング型磁石成形体の境界面の内径側に隙間を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリング型焼結磁石。
【請求項４】
上記隙間は、内径側ほど大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載のリング型焼結磁石。
【請求項５】
上記隙間は、テーパ形状になっていることを特徴とする請求項４に記載のリング型焼結磁石。
【請求項６】
上記リング型磁石成形体の境界面の一部が、はまりあっていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラジアル方向に磁場を加え、磁性粉末を加圧することによりラジアル配向された永久磁石成形品を成形し、それを複数個積層して、焼結一体化して得られるリング型焼結磁石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のラジアル配向のリング型焼結磁石は、電磁コイルが配置された粉末成形用の磁場成形機を用いて、コア及び下パンチが挿入され、キャビティが形成されたダイ及び下パンチと対向して配置された上パンチからなる金型のキャビティ内に磁石材料成形用粉末を充填し、この磁石材料成形用粉末に金型の周辺に配設された一対のコイルにより磁場をかけてラジアル配向を行いながら、上パンチによりプレス加工を施し、リング磁石成形体を形成し、それを焼結することで得られる。
【０００３】
一般に、小型モータに多用されているラジアル異方性リング磁石を磁場成形するにあたって、軸方向に長いリング状の磁石を成形する場合、十分な配向磁場強度が得られず、磁性粉末の配向率が低下し、高い磁気特性が得られないという問題がある。
【０００４】
リング磁石をラジアル配向する場合、一般に、磁性粉末をリング状に成形する金型のコアを通過する磁束とダイの内部径を通過する磁束は概ね等しくなるので、リング磁石の内径（金型のコア径）をＤｉ、リング磁石の外径（金型のダイ内径）をＤｏ、リング磁石の高さ（ダイの高さ）をＨ、金型のコアを通過する磁束密度をＢｃ、ダイ内部径を通過する磁束密度をＢｄとすると、下記式（１）の関係が成り立つ。
【０００５】
２×π／４×Ｄｉ２×Ｂｃ＝π×Ｄｏ×Ｈ×Ｂｄ…（１）
【０００６】
金型のコアにＳ４５Ｃ等の鋼材を用いた場合、この鋼材の飽和磁束密度は１．５Ｔ程度なので、上記式（１）においてＢｃ＝１．５とし、磁場配向に必要な磁場を１．０Ｔ以上とすると、Ｂｄ＝１．０Ｔとなり、磁場配向成形できるリング磁石の高さＨは下記式（２）となる。
【０００７】
Ｈ＝３Ｄｉ２／４Ｄｏ…（２）
【０００８】
リング磁石を磁場成形する場合、リング磁石の軸長が上記式（２）のＨの値を超えると配向性の低下が問題となる。そこで従来は上記式（２）のＨの値以下の短い軸長のリング磁石を製作し、それを接着剤等で接合し、必要な軸長のリング磁石を製造していた。
【０００９】
また、磁場成形ができる範囲の短い磁石成形体を金型内で積層して必要な軸長の磁石を成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、磁場成形によって、予備成形体を成形し、複数個の予備成形体を予備成形時の加圧力よりも大きな加圧力で加圧して一体化する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−２３３７７６号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−５５９１４号公報（第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、金型内で成形体を積層する方法で得られたリング磁石は積層境界部の磁気特性が悪いといった問題がある。また、予備成形体を予備成形時の加圧力よりも大きな加圧力で再加圧する方法は生産性が悪くなる。さらに、軸長の長い従来の焼結リング磁石をロータシャフトに接着固定して用いる場合、モータがヒートサイクルを受けると焼結リング磁石に割れやクラックが発生するといった問題がある。
【００１３】
この問題を解決するためには、焼結磁石の強度を上げる、焼結磁石の線膨張係数をロータシャフトの線膨張係数に近づけるといった方法が考えられるが、磁気特性を低下させないでこのような物理特性を変化させることは困難である。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ヒートサイクルを受けても破損しない磁気特性の優れたリング型焼結磁石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】
【００１５】
この発明に係るリング型焼結磁石は、磁性粉末をリング型に加圧するとともに、リング型のラジアル方向に磁場を加えることによりラジアル配向されたリング型の磁石成形体を成形し、リング型の磁石成形体を複数個積層して、焼結一体化して得られるリング型焼結磁石において、リング型磁石成形体の積層した境界部の焼結後の強度が、境界部以外の部分の磁石強度よりも弱いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のリング型焼結磁石によれば、リング型磁石成形体の積層した境界部の焼結後の強度が境界部以外の部分の磁石強度よりも弱くなっているので、ヒートサイクルなどの外部応力を受けたとき、リング型磁石成形体の境界部が分断し応力が緩和されるので、他の部分が破損するといった不良が発生しない。また、リングの軸に対して垂直な面で分断されるだけでリングの周方向にはクラック、破損等の欠陥が発生しなく磁石としての磁気特性、機械的強度にはほとんど影響がない。さらに、ラジアル配向が十分にできる軸長のリング型磁石成形体を磁場成形しているので、磁気特性が優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、実施の形態１によるリング型焼結磁石１００は、磁性粉末をリング型に加圧するとともに、リング型のラジアル方向に磁場を加えることによりラジアル配向されたリング型の磁石成形体を成形し、これらリング型の磁石成形体を複数個積層して、焼結一体化して得られるものである。なお、図１では、リング型断面の外周及び内周が円形である例を示したが、図２２、図２３に示すように、リング型の周面に凹凸を有する（図では外周面に凹凸があるが内周面に凹凸を有するものも含む）リング成形体を積層し、焼結一体化して得られるものであってもよい。なお、図２２のリング型焼結磁石２２０は、リング外周面に凹凸を有する成形体を軸方向にずらして積層し、焼結一体化したものである。また、図２３のリング型焼結磁石２３０は、リング外周面にスキューされた凹凸を有する成形体を積層し、焼結一体化したものである。
【００２０】
このように、短軸のリング型の磁石成形体を積層し、焼結したリング型焼結磁石は、リング型成形体間の境界部における機械的な強度が小さくなるため、ヒートサイクルを受けたときに境界部が破断することで応力が緩和されるので、磁石全体が破壊する、または、クラックが生じて磁石の一部が脱落するといった問題が起こらない。
【００２１】
この実施の形態によるリング型焼結磁石の磁石成形装置は、図８に示すように、搬送金型１０を搬送するベルトコンベア２と、搬送金型１０のキャビティ内に磁性粉末を計量して供給し充填する給粉・充填ユニット３と、搬送金型１０のキャビティ内に充填された磁性粉末を加圧するための上パンチをセットするパンチセットユニット４と、上パンチがセットされ加圧成形できる状態になった搬送金型１０で磁場加圧成形を行う磁場成形ユニット５と、磁場加圧成形されたリング成形体を搬送金型１０から抜き出すための脱型ユニット６と、抜き出されたリング成形体に付着する余分な磁性粉末を取り除くための成形体脱粉ユニット７と、磁場加圧成形されたリング成形体を積み重ねるための段積みユニット８と、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去し、搬送金型１０を搬送状態にセットする金型脱粉／金型セットユニット９を備えている。
【００２２】
図９に示すように、搬送金型１０は、ベルトコンベア２上を移動するパレット１０ａと、下金型部を保持するホルダー（第１のホルダー）１０ｂ及び１０ｃと、コア１０ｄ、下パンチ１０ｅ、下パンチ１０ｅとコア１０ｄとで磁性粉末が供給されるキャビティ１０ｈを形成するダイ１０ｆからなる下金型部と、別のホルダー（第２のホルダー）１０ｊに保持された上パンチ１０ｇ（上金型部）とを備えている。なお、第１のホルダーの上端の円環部１０ｃは非磁性体部材であり、第１のホルダーのその他の部分１０ｂは強磁性体部材である。
【００２３】
パレット１０ａとホルダー１０ｂ、１０ｊ、ホルダー１０ｂと下パンチ１０ｅ、及び下パンチ１０ｅとダイ１０ｆは、それぞれ位置決めピンによる位置決め機構で位置及び方向を規制している。このように位置決め機構を設けることによって、パレット上で金型部品のセットを行う（上パンチをコア及びダイに挿入する）際、あるいは搬送金型１０を磁場成形ユニット５へ移送する際の位置決めを行う工程が容易に行える。
【００２４】
以下、この実施の形態における永久磁石成形装置の構成及び動作を図８を参照しながら説明する。
【００２５】
図１０は、給粉・充填ユニット３の構成及びその動作を説明する断面図である。図１０（ａ）は磁性粉末の計量工程、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は搬送金型１０への給粉工程である。
給粉・充填ユニット３は、図８に示したように、磁性粉末を計量する計量機構３ｄと、計量され容器３ｃに採取されて磁性粉末を搬送金型１０の位置まで搬送する搬送機構３ｅとを備えている。また、図１０に示したように、給粉・充填ユニット３は、容器３ｃを回転させて傾ける回転機構３ｆと、容器３ｃ内の磁性粉末をキャビティ１０ｈ内に導くための給粉治具３ａと、給粉治具３ａを振動させる振動子等からなる振動機構３ｂとを備えている。
搬送金型１０が給粉・充填ユニット３に搬送されると、磁性粉末の計量工程では、振動フィーダと重量計を用いて一定重量の磁性粉末１１を計量しながら容器３ｃに収納する。
図１０（ｂ）、（ｃ）の給粉工程では、磁性粉末を搬送金型１０のキャビティ１０ｈに導くロート状の給粉治具３ａとキャビティ１０ｈに供給した磁性粉末を攪拌する羽状治具（図示せず）を搬送金型１０のダイ１０ｆ上にセットした後、磁性粉末を収納した容器３ｃをロート状の給粉治具３ａの位置まで移動し、容器３ｃを回転させて傾け、容器３ｃ内の磁性粉末をロート状の給粉治具３ａへ移す。さらに、容器３ｃにノッカーで衝撃を加え、容器３ｃ内の磁性粉末１１を残りなくロート状の給粉治具３ａへ移す。さらに、ロート状の給粉治具３ａに振動機構３ｂで振動を加えて給粉治具３ａ上の全ての磁性粉末をキャビティ１０ｈ内に移し、上記羽状治具の羽を回転させてキャビティ１０ｈ内の磁性粉末１１をかき混ぜながら羽を上昇させてキャビティ１０ｈ内に磁性粉末１１を充填する。
上記羽状治具の羽を回転させてキャビティ１０ｈ内の磁性粉末１１をかき混ぜながら羽を上昇させてキャビティ１０ｈ内に磁性粉末１１を充填することによって、キャビティ１０ｈ内の磁性粉末中にある空洞あるいは磁性粉末のブリッジが壊されて、キャビティ１０ｈ中に磁性粉末１１が均一に充填される。
【００２６】
図１１は、パンチセットユニット４の構成及び動作を説明する断面図である。同図に示すように、パンチセットユニット４は、上パンチ１０ｇをキャッチングするハンド４ａと、ハンド４ａを昇降させてキャッチングした上パンチ１０ｇを移動させる移動機構を備えている。
パンチセットユニット４によって、上パンチ１０ｇによりキャビティ１０ｈ内の磁性粉末１１を加圧できる状態に搬送金型１０をセットすることができる。
キャビティ１０ｈに磁性粉末１１が充填されると、図１１（ａ）のように、パレット１０ａがパンチセットユニット４のステージに搬送され、規定位置で位置決めされる。次に、図１１（ｂ）のように、ハンド４ａが下降し、上パンチ１０ｇをキャッチングする。そして、図１１（ｃ）のように、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを持ち上げて、図１１（ｄ）のように、下金型の方へ移動し、下降して上パンチ１０ｇをコア１０ｄに挿入し、上パンチ１０ｇを放し、上パンチ１０ｇはキャビティ１０ｈに嵌り合う。コア１０ｄの上端部の直径は、キャビティ１０ｈ内における直径より０．０２ｍｍ小さく、３゜のテーパが付与されているので、パンチ挿入時にパレットとハンド４ａの位置に、０．１ｍｍ未満のずれがあっても、コア１０ｄにパンチ１０ｇが挿入できないといった不良は発生しない。次に、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを放した後、上昇し元の位置に移動する。
上パンチ１０ｇがセットされた搬送金型１０は、ベルトコンベア２で次の磁場成形ユニット５の所定位置に搬送される。
【００２７】
図１２は、磁場成形ユニット５の構成及び動作を説明する断面図である。図１２に示すように、磁場成形ユニット５は、磁性粉末を配向させるための配向磁場を発生する電磁コイル５ａ（フレームに固定されている）と、上側電磁コイル５ａ及び上パンチ１０ｇを加圧する加圧子５ｃを昇降させる圧縮成型機構５ｂと、リング状弾性部材５ｊと、図示していないエアシリンダによって駆動されてダイ１０ｆと接触するバックヨーク５ｄを備えている。加圧子５ｃには、可動ロッド５ｆと、可動ロッド５ｆをコア１０ｄに押し付けるバネ５ｇを備えている。
図１２（ａ）に示すように、搬送金型１０が磁場成形ユニット５にセットされると、図１２（ｂ）に示すように、圧縮成型機構５ｂが作動し、上側電磁コイル５ａ及び加圧子５ｃが下降し、上側及び下側フレーム同士がチャッキング機能によって固定されると共に、上側フレームの下部に取り付けられたリング状弾性部材５ｊにより、ダイ１０ｆが固定される。その後、ダイ１０ｆの両側からバックヨーク５ｄが移動し、ダイ１０ｆの外周に密着する。次いで、電磁コイル５ａに電流が流されてラジアル配向磁場が発生するとともに、加圧子５ｃが下降し、上パンチ１０ｇが加圧され、図１２（ｃ）に示すように、上パンチ１０ｇがキャビティ内の磁性粉末を圧縮成型することによってラジアル配向された成形体が得られる。圧縮成型圧力は１０〜１００ＭＰａ、好ましくは４０ＭＰａとし、配向磁界は１Ｔ以上にする。
図１７は、ラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。上側の電磁コイル５ａで発生した磁界は、磁束となって強磁性体である加圧子５ｃを通って、同じく強磁性体である可動ロッド５ｆに入り、下側の電磁コイル５ａで発生した磁界は、強磁性体であるホルダーを通ってコア１０ｄに入る。下パンチ１０ｅ及び上パンチ１０ｇは非磁性体である。
図１７に示すように、破線矢印で示す磁束は、強磁性体である可動ロッド５ｆ及びコア１０ｄを通って、強磁性体であるダイ１０ｆのキャビティ１０ｈを直径方向に通り、キャビティ１０ｈ内にラジアル配向磁場が形成される。
【００２８】
図１３は、脱型ユニット６の構成を示す断面図である。同図に示したように、脱型ユニット６は、成形体１３を加圧するエアシリンダ６ａ及び上パンチ突き当て部６ｄで構成される成形体加圧機構と、ダイ１０ｆを上方に押し上げるテーブル６ｃ及びエアシリンダ６ｂ等からなるダイ押し上げ機構とを備えている。
図１３（ａ）に示すように、ラジアル配向された成形体１３を含む金型部をのせたパレット１０ａは、ベルトコンベア２によって脱型ユニット６に搬送され規定の位置で停止する。そして、エアシリンダ６ａがパレット１０ａを持ち上げ、上パンチ１０ｇが上パンチ突き当て部６ｄに当たる成形体加圧機構によって、成形体１３が加圧される。加圧力は０．１〜１ＭＰａとする。
次に、図１３（ｂ）に示すように、エアシリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃがダイ１０ｆを持ち上げ、成形体１３がダイ１０ｆから抜き出される。
次に、図１３（ｃ）に示すように、エアシリンダ６ａが下降し、パレット１０ａがベルトコンベア２上に乗る。ベルトコンベア２によって、パレット１０ａは、テーブル６ｃに支持されたダイ１０ｆが下降したときにパレット１０ａ上に置かれた別のホルダー１０ｊに載置される位置まで移動し、図１３（ｄ）に示すように、テーブル加圧シリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃが下降してホルダー１０ｊ上にダイ１０ｆが載置される。
成形体１３を搬送金型１０から抜き出す過程において、搬送金型１０から抜き出された成形体１３の上部と搬送金型内にある成形体１３の下部との間に内部応力差があるとクラックが生じやすいが、この脱型ユニット６においては、成形体１３が加圧された状態でダイ１０ｆから成形体１３を抜き出すので、成形体１３の上部と下部との間の内部応力差が小さくなり、クラックの発生が防止される。
【００２９】
図１４及び図１５は、成形体脱粉ユニット７の構成及び動作を説明する断面図である。同図に示すように、成形体脱粉ユニット７は、テーブル７ａ及びテーブル７ａを昇降させるエアシリンダ７ｂからなる昇降機構と、窒素ガスを噴射するノズル７ｃと、磁性粉を吸入し集塵機に回収するための吸塵ダクト７ｄとを備えている。
図１４（ａ）に示すように、ダイ１０ｆが抜き取られた成形体１３は、ベルトコンベア２で成形体脱粉ユニット７に移送され規定の位置で停止する。そして、エアシリンダ７ｂが作動しテーブル７ａが上昇し、図１４（ｂ）に示すように、下コア１０ｅがテーブル７ａに支持されて上昇し、成形体１３はコア１０ｄから抜き出される。この時、コア１０ｄ外周に付着していた磁性粉末が掻き取られながら成形体１３が抜き出されるので、成形体１３の内周端面部に磁性粉末が付着する。なお、この時上パンチ１０ｇも同時に抜き出され、別のホルダー１０ｊに載置される。
図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、コア１０ｄから成形体１３を抜き出す過程において、成形体１３の上面が若干コア１０ｄから突出した時に、ノズル７ｃから窒素ガスを噴出して成形体１３表面に付着する磁性粉末を吹き飛ばし、吸引ダクト７ｄで吸引する。その後、図１５（ｄ）に示すようにコア１０ｄから成形体１３を抜き出す。
上記のような成形体脱粉ユニット７により、成形体１３に付着した余分な磁性粉末を除去することによって、次工程の段積みにおいて、成形体１３が傾いたりずれたりするのを防止することができる。
【００３０】
図１６は、段積みユニット８の構成及び動作を説明するための断面図である。同図に示すように、段積みユニット８は、成形体１３をチャッキングする機構としてのハンド８ａと、成形体１３を積層するテーブル８ｂと、図示していないが、ハンド８ａを位置決めし、昇降させ、移動させる機構と、テーブル８ｂを回転させるモータ等の機構とを備えている。
図１６（ａ）に示すように、ハンド８ａをコア１０ｄから抜き出された成形体１３の直上に移動させる。次に、図１６（ｂ）に示すように、ハンド８ａを下降させて成形体１３をハンド８ａでチャッキングする。チャッキング力は０．１〜４Ｎとする。次に、ハンド８ａを上昇させ、図１６（ｃ）に示すように、ハンド８ａをその中心がテーブル８ｂの回転中心の直上となるように移動する。次に、図１６（ｄ）に示すように、ハンド８ａを下降させて成形体１３をテーブル８ｂに載置する。この時、成形体１３の中心はテーブル８ｂの回転中心と一致する。
さらに、同様にして、図１６（ｅ）及び（ｆ）に示したように、１段目の成形体１３の上に２段目及び３段目の成形体１３を積層し、この積層工程を繰り返して必要な段数だけ成形体１３を積層する。
成形体１３の高さにばらつきが生じると、段積みの際に不要な圧力が成形体１３に加わり（高さが高い場合）、成形体１３が押しつぶされる、あるいはハンド８ａが空中で成形体１３を放し、落下の衝撃で破壊するといったことが生じるが、この実施の形態では１回に成形される成形体１３の重量は、図１０に示した給粉・充填ユニット３の磁性粉末の計量工程で一定量に計量されているので、成形体１３の高さは一定になり、段積みの際に成形体に不要な力が加わったり、衝撃力が加わったりすることはない。
【００３１】
段積み工程が終了すると、金型部分は移載機構によってパレット１０ａ上に戻され、次の工程を行う金型脱粉／金型セットユニット９に搬送される。
金型脱粉／金型セットユニット９は、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去する除粉機構と、給粉・充填ユニット３において磁性粉末を供給でき初期の状態に搬送金型１０の各部をセットするセット機構とを備えている。
除粉機構は、窒素ガスを搬送金型１０の各部に噴射することができるノズル（搬送金型の各部に移動させる機構を有する）と、窒素ガスによって吹き飛ばされた磁性粉末を吸引し、集塵するための吸引機構とを有する。
除粉機構及びセット機構によって、次サイクルの成形及び段積みまでの工程を円滑に行うことができる。
セット機構は、積層工程終了後には、図９に示したホルダー１０ｊ上に載置されているダイ１０ｆを、持ち上げてホルダー１０ｂに載置されている下パンチ１０ｅ上に移動させる機構である。ダイ１０ｆは、その下側端面の内径部に、テーパが付与されているので、下パンチ１０ｅに容易に挿入することができる。このテーパ部の高さは、下パンチ１０ｅのラジアル方向凸部の高さより小さい。
成形体１３が段積みされた積層成形体は、焼結・熱処理炉へ移され、所定の温度で焼結・熱処理をした後、必要に応じて仕上げ加工及び表面処理を施し、図１に示したリング型焼結磁石１００を得る。
【００３２】
本実施の形態によるリング型焼結磁石は以上のようなプロセスを経て製造され、リング型の磁石成形体を積み重ねただけで焼結炉に投入し、焼結一体化されるので、リング型磁石成形体の境界面全体に渡って焼結一体化される確率が低く、どうしても境界面での接合面積が小さくなるために、接合強度が低くなる。
【００３３】
図２４はリング型磁石成形体の境界面における接合面積とラジアル方向の配向度の関係を示す図である。ここで、配向度は磁石内の結晶がどの程度配向方向に向いているかを示す指標であり、配向度＝Ｂｒ（残留磁束密度）／Ｂｓ（飽和磁束密度）で表される。図２４に示すように、ラジアル方向の配向度を８０％以上、好ましくは９０％以上にすることにより、焼結時に境界面全体が均一に接合しなくなる。この場合、図２５のリング型焼結磁石の詳細図に示すように、リング内径部の境界面が接合しなくなり、焼結後の磁石成形体積層境界の機械的強度が低くなる。このような配向度を得るためには、磁場成形時の配向磁場の強さを１．０Ｔ以上とする。好ましくは１．２Ｔ以上で、できるだけ高い方が好ましい。
【００３４】
従来のリング型磁石は積層境界の強度が焼結磁石の強度と同等であったが、本実施の形態のリング型焼結磁石の積層境界の強度は磁石のその他の部分の強度（焼結磁石が本来有する強度）より弱くなり、ほぼ２／３以下となる。
【００３５】
以上により、本実施の形態のリング型焼結磁石１００を加工及び表面処理した後、図６に示すようにロータシャフト１０５に接着剤で固定してモータに搭載し、ヒートサイクルを受けた場合にも、まず最初に境界部が破断することで応力が緩和されるので、磁石全体が割れてしまうといった不良や、磁石にクラックが生じ、一部が欠落してステータコアとの間のエアギャップに挟まり、モータが回転不能になるといった不良を防止することができる。
【００３６】
なお、図５は従来のリング型焼結磁石５００の断面図であり、図７は従来のリング型焼結磁石を用いたロータの断面図である。リング型焼結磁石５００とロータシャフト５０５では線膨張係数に差があり、ヒートサイクルを受けると長軸のリング型焼結磁石に割れやクラックが発生する可能性があり、磁気特性が低下する。
【００３７】
このように、実施の形態１のリング型焼結磁石を用いることにより、ヒートショックに強く、磁気特性が優れたロータを得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態におけるリング型焼結磁石は上記のようなプロセスを経て製造されるので、金型内で一体に成形される従来例のようなリング型焼結磁石と比べ、境界部の磁気特性が低下しない。また、成形プロセスの各工程が別々に専用装置によって効率よく処理されるので、生産性がよい。
【００３９】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。本実施の形態のリング型焼結磁石の製造方法は実施の形態１と同じであるが、積層成形体（３段）のうち最下段と２段目の成形体を成形するときに、図１８に示す内径側が出っ張った断面形状の上パンチ１８００を用いる。この上パンチ１８００を用いて成形された成形体を積層し、焼結一体化することで、図２のリング型焼結磁石２００が得られる。
【００４０】
実施の形態２のリング型焼結磁石２００は、成形体の境界面の内径側に０．００５ｍｍ〜０．５ｍｍ（軸方向距離）の隙間２０１ができるため、積層境界で接している面積が小さくなり、境界面の接合強度が小さくなる。
【００４１】
また、成形体を積層したときの境界部の接触面積が小さいため、リングの断面の全面で接触している場合よりも面圧が大きくなり、焼結時に接触している部分の接合度が高くなるので、かえって確実に接触している境界部を接合することができる。
【００４２】
内径側の隙間２０１が軸方向に０．００５ｍｍ以下だと金型製作が困難なだけでなく、隙間を空ける効果が得られ難い。隙間２０１が０．１ｍｍ以上だと磁気特性の低下を招く場合がある。境界の隙間２０１は０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍが適している。また、隙間２０１の径方向長さＲ１は、隙間がない場合の径方向長さＲ２の半分以下になるように設定するのが、磁気特性を維持する上で好ましい。
【００４３】
また、ラジアル配向のリング磁石の場合、焼結時に内径側の焼結収縮が外径側の焼結収縮よりも大きくなる傾向があるが、図１８のように内径側が出っ張った上パンチ１８００で成形すると、内径側の成形体密度が外径側よりも大きくなる。その結果、内径側の焼結収縮が通常に成形した場合よりも小さくなり、成形体内の焼結収縮を均一にすることができる。それにより、焼結体の形状精度が向上するだけでなく、変形が小さいために境界の接合を確実に行うことができる。すなわち、焼結収縮に起因して起こる変形によって、境界同士が離れ、接合面積が減少するといった不良を抑えることができる。
【００４４】
また、ステータコアと対抗する外周側は確実に接合されているため、モータとして評価した場合にリング型焼結磁石の磁気特性が低下することはない。実施の形態１のリング型焼結磁石と比べても、誘起電圧の低下はほとんどない。
【００４５】
以上のように、実施の形態２のリング型焼結磁石は、リング型磁石成形体の境界面の内径側に隙間を設けているので、よりヒートショックに強く、磁気特性が優れたロータを得ることができる。
【００４６】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるリング型焼結磁石を示す断面図である。本実施の形態のリング型焼結磁石３００の製造方法は実施の形態１と同じであるが、積層成形体（３段）のうち最下段と２段目の成形体を成形するときに、図１９に示す内径側が出っ張ったテーパ形状である断面形状の上パンチ１９００を用いる。この上パンチ１９００を用いて成形された成形体を積層し、焼結一体化することで、図３のリング型焼結磁石３００が得られる。
【００４７】
本実施の形態のリング型焼結磁石３００は上記実施の形態２と同様の効果を奏するが、上パンチ１９００の内径側をテーパ状断面にしているので、得られる成形体の内径側にはテーパ状の隙間３０１が形成され、ほぼ直線状の密度分布ができる。すなわち、内径側ほど成形体の密度が高くなるので、焼結時の焼結収縮を均一にすることができ、より高精度な焼結体が得られるとともに、境界の接合を確実にすることができる。
【００４８】
以上のように、実施の形態３のリング型焼結磁石は、リング型磁石成形体の境界面の内径側に隙間を設け、隙間が内径側ほど大きくなっている（特にテーパ形状になっている）ので、よりヒートショックに強く、磁気特性の優れたロータを得ることができる。
【００４９】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４によるリング型焼結磁石を示す断面図である。本実施の形態のリング型焼結磁石４００の製造方法は実施の形態１と同じであるが、図２０に示す内径側が出っ張り、出っ張りの側面がテーパ形状である断面形状の上パンチ２０００と、内径側がへっこみ、へっこみの側面がテーパ形状である断面形状の下パンチ２１００を用いる。両者のテーパ形状は成形された成形体を積層したとき、嵌合するように寸法設定されている。
【００５０】
積層成形体（３段）の最下段と２段目の成形体を成形するときに、上パンチ２０００を用い、２段目と３段目を成形する時には下パンチ２１００を用いる。このようにして成形された成形体を積層し、焼結一体化することで、図４のリング型焼結磁石４００が得られる。
【００５１】
実施の形態４のリング型焼結磁石は、実施の形態２と同様の効果が得られる。また、境界の隙間、特にテーパ形状がはまりあっているので、成形体を積層後に成形体保管庫や焼結炉に移送するとき、焼結炉内で成形体を移送するときに各々の成形体の軸中心がずれるのを防止することができるので、焼結後の焼結リング磁石の形状精度の悪化を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明は、例えば、モータ等の回転電動機に使用する永久磁石に係るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態４によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図５】従来のリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図６】この発明のリング焼結磁石を用いたロータの断面図である。
【図７】従来のリング型焼結磁石を用いたロータの断面図である。
【図８】この発明の永久磁石成形装置の構成を示す平面図である。
【図９】図８における搬送金型の構成を示す平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。
【図１０】給粉・充填ユニット及びその動作を説明する断面図である。
【図１１】パンチセットユニットの構成及び動作を説明する断面図である。
【図１２】磁場成形ユニットの構成及び動作を説明する断面図である。
【図１３】脱型ユニットにおける動作を説明するための断面図である。
【図１４】成形体脱粉ユニットの構成及び動作を説明する断面図である。
【図１５】成形体脱粉ユニットの構成及び動作を説明する断面図である。
【図１６】段積みユニットの構成及び動作を説明するための断面図である。
【図１７】ラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。
【図１８】実施の形態２に使用される上パンチの断面図である。
【図１９】実施の形態３に使用される上パンチの断面図である。
【図２０】実施の形態４に使用される上パンチの断面図である。
【図２１】実施の形態４に使用される下パンチの断面図である。
【図２２】この発明の周面に凹凸のあるリング型焼結磁石の斜視図である。
【図２３】この発明の周面に凹凸のあるリング型焼結磁石の斜視図である。
【図２４】リング型磁石成形体の境界面における接合面積とラジアル方向の配向度の関係を示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す詳細断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，２００，３００，４００  リング型焼結磁石、
２０１，３０１，４０１  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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