(57)【要約】      （修正有）【課題】任意の形状、任意の磁気異方性を持つ磁石を金型なしで成形する。また２種類以上の磁気特性を有する磁気異方性磁石を１個体内で金型なしで成形する。金型で成形困難な形状を製造する。磁場中に磁石体を任意に供給する。【解決手段】磁石微粒子と成形助材を混合し、磁場中加圧成形して磁気異方性配向させ、消磁した後、破砕し、磁気異方性顆粒とし、その顆粒をＸＹＺに３次元設計通り３方向に移動する磁場中の強磁性体台１６上に圧縮ガスで間欠供給し、磁気異方性顆粒を磁場方向に向かせ、磁気異方性顆粒の中に含まれる成形助材共にレーザ光２１で溶融固着させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意形状で任意方向磁気異方性を持つ磁石を金型を用いることなく成形するため磁気異方性配向せる顆粒を磁場中のＸＹＺの３方向に３次元設計通り移動する台上に１―１０Hzで間欠供給しレーザ光にて固着させることを特徴とする磁気異方性積層成形方法。
【請求項２】
磁気異方性を有する磁石微粒子と成形助材とで構成される顆粒を間欠的に磁場中の強磁性体上に逐次投入し強磁性体はＸＹＺ３方向に制御された状態で自由に移動し逐次投入される顆粒はレーザ光により加熱され顆粒を形成する助材と共に溶融固着させることを特徴とする磁気異方性積層成形方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の磁気異方性積層成形方法により製造したことを特徴とする磁気異方性磁石。
【請求項４】
磁石微粒子と成形助材を混合し磁場中圧力をかけ成形し消磁させて破砕し顆粒とすることを特徴とする前記請求項１又は２に記載の顆粒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を用いずに、任意の形状、任意の磁気異方性方位および２種類以上の磁気特性を１個体内に持った磁気異方性磁石の成形技術に関係するものである。  
【背景技術】
【０００２】
積層造形法（３Ｄプリンタ）を結晶磁気異方性磁石の成形に使用する技術背景を有する。しかしながら磁気異方性磁石の積層成形技術は今までなかった。
【０００３】
磁気異方性磁石の従来成形技術は次のとおりである。目的とする磁石組成を冶金的に合成し、微粉末とし、成形助材を添加混合し、金型中に投入し、その混合体は金型の外に移動できないようにし、成形中に圧力と所定の方向に磁場を加え、微粒子は金型中を移動、回転させ、結晶磁気異方性方向を揃え、同時に必要とする成形密度に成形する。焼結磁石の助材は焼結過程中に消滅するよう微量であるが、ボンド磁石は形状および強度を維持するため、体積比で３−２０％とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０―３７６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の課題１は任意の形状、任意の磁気異方性方向の磁石を金型なしで成形することである。課題２は２種類以上の磁気特性を、１個体の磁石内に形成することである。課題３は磁性体は磁気異方性を与えるための磁場の作用する自由空間では、任意の位置に存在できないのでそれを可能とする方法を提供することである。以上３つの課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
任意形状で任意方向磁気異方性を持つ磁石を金型を用いることなく成形するため磁気異方性配向せる顆粒を磁場中ＸＹＺ方向に３次元設計通り移動する台上に１−１０Ｈｚで間欠供給しレーザ光により加熱し固着させる磁気異方性積層成形方法によって解決した。
【０００７】
前記（０００６）に記載せる磁気異方性磁石を成形するには磁場中に設置したＸＹＺ３方向に制御された状態で自由に移動出来る強磁性体上に磁気異方性に配向された磁気異方性を有する磁石微粒子と成形助材とで構成される顆粒を間欠的に供給し同時にレーザ光により加熱固着させる装置により可能である。
【０００８】
前記（０００６）及び（０００７）に記載の磁気異方性を有する顆粒を製造するには磁石微粒子と成形助材を混合し磁場中圧力をかけ任意形状に成形し成形体を消磁させて１ミリメートル以下に破砕し顆粒とする。
【０００９】
磁気異方性を付与するには結晶配向が生じるに十分な強さの磁場を印加しなければならない。磁石微粉末と成形助材を混合して作成した顆粒に金型外で磁場を作用しても、助材の結合力が磁気力よりはるかに強く顆粒内で微粒子の配向は生じない。顆粒全体が磁気異方性配向していれば、顆粒自体は容易に磁気配向する。磁気配向している顆粒の配向磁場の強さは、０．０５テスラ以上あれば良く、０．１−０．５テスラが最適である。０．５テスラ以上は必要ない。ただし顆粒に残留磁気があってはならない。残留磁気があると、任意の位置に移動が出来ない。残留磁気のない状態、即ち消磁には、顆粒作成時に、―（Ｈc＋ｈ）を印加する。ここでＨcは磁石微粒子の固有保磁力、hはわずかな磁場の値であるが、顆粒の残留磁気を測定し調整が必要である。顆粒の残留磁気の強さは０．０１テスラ以下とする必要がある。顆粒の供給装置は市販の間欠バルブおよび顆粒が通過出来るサイズの非磁性パイプを用いるが、圧縮ガスの間欠供給でレーザ光照射場所に、顆粒を供給する。供給サイクルは、１−１０ヘルツとする。１ヘルツ以下では供給量が少なすぎ、１０ヘルツ以上ではレーザによる溶融固着が十分でなくなる。
【００１０】
磁場中所定の場所に磁気異方性顆粒を供給するには、その所定の場所に最も強い磁場が存在するようにする。鉄などの強磁体で磁石成形台を作り磁場中に設置しその台上に異方性顆粒を供給する。強磁性台上に顆粒は安定に存在する。この台を強磁性体台と呼ぶ。
【００１１】
顆粒を供給する強磁性台は水平方向に回転出来るようにすると磁気配向を任意に変えることが出来る。
【００１２】
強磁性体台はＸＹＺ３方向にＤずつ、３次元設計追尾通り移動出来る台に固定する。この台を３Ｄ移動台と呼ぶ。Ｄの値は０.０１―１ミリが適値である。
【００１３】
３Ｄ移動台は強磁性台と結合している。０．１テスラ以上を付与した強磁性台上に、Ｄ＊Ｄ＊Ｄの体積に近似する磁気異方性顆粒を圧縮ガスを用い、間欠バルブおよび顆粒が通過出来る太さの非磁性パイプを通し、間欠的に供給する。これに２ジュール以上のエネルギーを有するレーザ光を照射し、成形助材を短時間に溶融する。エネルギー値が高いほど短時間で溶融する。１−２ミリ以下の顆粒は２ジュール、０．１秒以下で助材が溶融する。顆粒は表面張力で固着する。その間磁場は作用しており、磁気異方性は崩れない。
【００１４】
磁場方向を決め磁場を加え、ＸＹＺ３方向に移動を行いつつ所定量の磁気異方性配向顆粒を供給し、レーザ照射を行い、３次元図面通り継続すれば、３次元図面通りの磁気異方性磁石の成形が出来る。
【００１５】
顆粒Ａ材とは異なる別の、例えば保磁力の大きいＢ材を一部に成形したい場合には、設計上必要とする箇所に、別の顆粒供給装置より供給する。別の材料、Ｃ材についても同様別の顆粒供給装置を設置し、供給すれば良い。この方法により１個体に磁気特性の異なる２種類以上の磁石材料を成形出来る。
【００１６】
磁石の磁気異方性方向を設計通りとするため、強磁性台の回転を磁場方向に制御する。スキュウ磁気異方性、ハルバッハ磁気異方性など任意の磁気異方性を付与できる。
【００１７】
顆粒の粒度は細かいほど磁気特性は向上するが、供給量が不安定になる。顆粒最適粒度は０．０５―１．０ミリである。０．０５ミリ以下がほとんどの状態では供給量が不安定となり、1ミリ以上ではレーザによる１秒以下の溶融固着が出来なくなる可能性がある。
【００１８】
成形できた磁石成形体は、ボンド磁石の場合、そのまま、または必要ならば常温液圧プレスで加圧高密度化、必要ならば熱処理を行う。焼結磁石の場合は、必要ならば常温液圧プレス後、助材を除く所謂脱バインダー処理後、所定の焼結、熱処理を行う。
【発明の効果】
【００１９】
金型を作成せずに任意の形状の磁気異方性磁石を成形出来るので、短納期製造およびコストダウンが可能である。
【００２０】
金型成形では製作困難な、鼓状磁石、網状磁石、アンダカット部のある磁石、２種類以上の特性を一体で保有する磁石などを成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は磁気異方性顆粒製造装置の側面図である。
【図２】図２は磁気異方性積層成形装置の正面図である。
【図３】図３は磁気異方性積層成形時の成形箇所の俯瞰図である。
【図４】図４は本方法により成形せる凹凸鼓状磁石の俯瞰図である。
【図５】図５は突起を有する小型モータ磁石の俯瞰図である。
【図６】図６は２種類の磁気特性を有する磁石の俯瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
磁石材料の製造方法と磁石について説明する。
【実施例】
【００２３】
図１に０．０５−１ミリサイズの磁気異方性顆粒を連続製造する装置を示す。１に磁石微粒子および成形助材を混合し、原料を投入し、２の押出機で混合しつつ圧力をかけ、５の０．２テスラ以上の磁場配向の付いた、０．１−１ミリ幅の金型を通し、細長い成形体９を押出す。１０の水冷容器中で冷却固化し、１１の消磁器を通し、成形体の残留磁気が０．０１テスラ以下になるよう、消磁器の逆磁場を調整する。消磁された成形体は１２のハンマーミルで破砕し、０、０１−１ミリメートルの磁気異方性顆粒を作成する。
【００２４】
図２に磁気異方性顆粒を２０の間欠供給装置より圧縮ガスを利用し、１９の非磁性パイプを通し、１８の強磁性台上に供給する。１８の強磁性台は１７の磁場発生装置により、０．２−０．５テスラの磁界が付加されており、磁気異方性顆粒は１９のパイプを落下中に磁場方向に配向する。強磁性台上に到着後直ちに２１、２２の集光されたレーザ光により加熱され、溶融固着する。１６の３Ｄ移動台は設計通りＸＹＺ３方向に移動し、積層成形を実現する。
【００２５】
図３は図２の積層成形装置でセグメント磁石を成形する様子を俯瞰した図である。１３は投入された磁気異方性顆粒、２３は成形されつつあるセグメント磁石を示す。
【００２６】
図４は図２の磁気積層成形装置で成形された凹凸鼓状磁石を示す２４の凸面、２５の凹面は１８０度傾斜しても接触面積は同一で、均質な磁気カップリングを実現できる。厚み２６は１ミリ程度に薄く成形可能である。
【００２７】
図５は図２の磁気積層成形装置で成形されたスイッチ駆動用突起２８を同時成形した、小型モータ用磁石２７の成形例である。突起の形状は自由に設計できる。
【００２８】
図６は図２の磁気積層成形装置で成形された、２種類の磁気特性を持った磁石の例である。２９の部分は、例えば残留磁気の強さが高く、保磁力が低いＡ材、３０の部分は保磁力が高い材料である。モータの減磁に耐えるよう、磁石全体を保磁力の高い磁石にするのが一般的であるが、減磁界の影響を受ける部分のみを保磁力の高い材料とし、大部分の減磁界のかからない所は磁束密度の高い材料とすることにより、磁石全体の磁束量を高めることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
金型を製作することなしに短納期で任意の形状の異方性磁石を生産できる可能性大    である。
【００３０】
金型を用いても製作が困難な形状の異方性磁石を生産出来る可能性大である。
【００３１】
１個体に2種類以上の磁気特性を有する材料を任意の形状に成形した磁気異方性磁    石を生産出来る可能性大である。
【符号の説明】
【００３２】
１  磁気異方性顆粒製造装置押出機原料投入口
２  押出機本体
３  押出機台
４  押出機ベース
５  磁石磁気配向装置
６  押出金型
７  押出品冷却水噴出装置
８  冷却水水面
９  押出品
１０  冷却容器
１１  消磁装置
１２  破砕機
１３  破砕された磁気異方性顆粒
１４  顆粒容器
１５  図２．磁気異方性積層成形装置成形基礎
１６  ３Ｄ移動台
１７  磁場発生用電磁石
１８  強磁性台
１９  顆粒供給パイプ
２０  圧縮ガス式顆粒供給装置
２１  レーザ光
２２  レーザ発振器
【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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