(57)【要約】  磁場配向の工程を簡略化できるとともに、配向度についても向上させた永久磁石及び永久磁石の製造方法、並びに永久磁石を用いたＳＰＭモータ及びＳＰＭモータの製造方法を提供する。磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１２を生成する。そして、生成したコンパウンド１２をホットメルト成形によって支持基材１３上にシート状に成形したグリーンシート１４を作製する。その後、成形したグリーンシート１４に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。更に、磁場配向後のグリーンシート１４を変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚のグリーンシートを所望形状に切削して成形し、その後、焼結することにより永久磁石１を製造する。
2015121916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物をシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記グリーンシートを変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚の前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程と、
所望形状に成形された前記グリーンシートを焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする永久磁石。
【請求項２】
前記バインダーは熱可塑性樹脂からなり、
前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程によって生じた前記グリーンシートの残余を加熱することにより、該残余を前記混合物へと再利用することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石。
【請求項３】
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向に配向し、
前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程では、磁場配向された前記グリーンシートを厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させた状態で複数枚積層して固定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石。
【請求項４】
前記所望形状は扇型形状であり、
前記焼結工程によって焼結された複数の焼結体又は前記焼結工程によって焼結される前の複数の成形体を、円環状に配置することによって磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を形成することを特徴とする請求項３に記載の永久磁石。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の永久磁石をロータ表面に配置したことを特徴とするＳＰＭモータ。
【請求項６】
磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物をシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記グリーンシートを変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚の前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程と、
所望形状に成形された前記グリーンシートを焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有することを特徴とする永久磁石の製造方法。
【請求項７】
前記バインダーは熱可塑性樹脂からなり、
前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程によって生じた前記グリーンシートの残余を加熱することにより、該残余を前記混合物へと再利用することを特徴とする請求項６に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向に配向し、
前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程では、磁場配向された前記グリーンシートを厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させた状態で複数枚積層して固定することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項９】
前記所望形状は扇型形状であり、
前記焼結工程によって焼結された複数の焼結体又は前記焼結工程によって焼結される前の複数の成形体を、円環状に配置することによって磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を形成することを特徴とする請求項８に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれかの製造方法で製造された永久磁石をロータ表面に配置することにより製造することを特徴とするＳＰＭモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石及び永久磁石の製造方法、並びに永久磁石を用いたＳＰＭモータ及びＳＰＭモータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッドカーやハードディスクドライブ等に使用される永久磁石モータでは、小型軽量化、高出力化、高効率化が要求されている。そこで、上記永久磁石モータの小型軽量化、高出力化、高効率化、低トルクリプル化を実現するに当たって、モータに埋設される永久磁石について、薄膜化と更なる磁気特性の向上が求められている。【０００３】
ここで、永久磁石モータに用いられる永久磁石の製造方法としては、従来より粉末焼結法が一般的に用いられる。ここで、粉末焼結法は、先ず原材料をジェットミル（乾式粉砕）等により粉砕した磁石粉末を製造する。その後、その磁石粉末を型に入れて、所望の形状にプレス成形する。そして、所望形状に成形された固形状の磁石粉末を所定温度（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では１１００℃）で焼結することにより製造する（例えば、特開平２−２６６５０３号公報）。また、一般的に永久磁石では磁気特性を向上させる為に、外部から磁場を印加することによる磁場配向が行われている。そして、従来の粉末焼結法による永久磁石の製造方法では、プレス成形時において型に磁石粉末を充填し、磁場を印加させて磁場配向させた後に圧力をかけ、圧粉された成形体を成形していた。また、他の押出成形法、射出成形法、圧延成形法等による永久磁石の製造方法では、磁場を印加させた雰囲気で圧力をかけて磁石を成形していた。それによって、永久磁石を構成する各磁石粒子の磁化容易軸（Ｃ軸）方向が磁場の印加方向に揃った成形体を形成することが可能となる。【０００４】
ここで、異方性磁石の磁化容易軸を揃える方法としては、アキシャル異方性、ラジアル異方性、極異方性等が存在する。ここで、特に特開２００５−４４８２０号公報に開示される極異方性に配向された磁石は他の異方性磁石よりも最大磁束密度が高く、且つ正弦波的な磁束密度分布を得ることが可能である。例えば、図１３はラジアル異方性と極異方性の各異方性磁石の理想的な磁束密度分布を示した図である。従って、極異方性磁石を例えばモータ用の磁石に適用すれば、モータの駆動力を向上させ、更に、コギングトルクを制限させ、モータの駆動制御を正確に行うことができるメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２６６５０３号公報（第５頁）
【特許文献２】特開２００５−４４８２０号公報（第６〜８頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１３に示すように極異方性磁石では、磁化容易軸を複数の円弧状に沿って揃える必要がある。ここで、極異方性磁石の磁場配向方法としては、例えば、図１４に示すように円環形状への成形を行いつつ、成形体の周囲に極数に応じた複数のパルス電流を流し、磁場を印加する方法等があるが、ラジアル異方性等と比べて磁場配向の工程が複雑化する問題があった。また、直線電流の周りに生じる環状磁場を利用する為、上限電流の制約から十分な磁場強度が確保できず、且つパルス状磁場で印加時間が短い為、十分な配向が達成できない虞があった。【０００７】
その結果、配向が十分行うことができないことに加え、キャビティ内の充填バラつき等が起因して、配向度のバラつきが大きくなる。それに伴って、残留磁束密度のバラつきも大きくなることから、極異方リング磁石の特徴である正弦波状の磁束密度分布が得られず、極異方磁石の利用の目的であるコギングトルク低減を果たす事ができなかった。【０００８】
また、上記特許文献２ではキャビティ表面に沿って複数のコイルが配列された特殊な磁場中成形型を用いて磁場配向を行うことによって、極異方リング磁石の磁束密度分布を図１３に示す理想的な正弦波形状に近づけることが提案されている。しかし、従来の磁石の製法では理想的な正弦波形状に近づけるのは限界があり、図１５に示すような略台形形状の分布となっていた。ここで、図１６に示すように略台形形状と正弦波形状との間にある磁束部分は、例えば極異方リング磁石をＳＰＭモータに用いた場合には、トルクに寄与しない部分となる。従って、モータの効率が低下する原因となっていた。【０００９】
また、従来では圧粉成形による成形中に磁場を印加するので、図１７に示すように配向後に付加された圧力によって磁石粒子が回動し、各粒子の磁化容易軸が同一方向とならず、配向度が低下する問題もあった。更に、圧粉成形では、配向の不十分さ、不均一性から、ロット毎に焼結による収縮率がバラつきが生じ、焼結による収縮を考慮した金型設計が精度良くできない問題もあった。ここで、一般的に磁石の成形では、焼結による収縮を考慮して焼結前の成形体の成形を行う必要がある。例えば、図１８に示すように最終製品形状を円環形状とする場合に、初めから円環形状のキャビティを用いて圧粉成形すると、焼結による収縮によって焼結後に円環形状とならない。従って、焼結による収縮を予め考慮してキャビティの形状を設計する必要があるが、ロット毎に焼結による収縮率にバラつきが生じると、その設計が精度良くできない。その結果、焼結後の製品形状が不均一となり、焼結後に外形加工の工程が新たに生じる等の問題があった。【００１０】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、極異方性磁石等の複雑な形状に磁化容易軸を揃える必要のある異方性磁石であっても、磁場配向の工程を簡略化できるとともに、配向度についても向上させた永久磁石及び永久磁石の製造方法、並びに永久磁石を用いたＳＰＭモータ及びＳＰＭモータ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】
【００１１】
前記目的を達成するため本発明に係る永久磁石は、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物をシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記グリーンシートを変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚の前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程と、所望形状に成形された前記グリーンシートを焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る永久磁石は、前記バインダーは熱可塑性樹脂からなり、前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程によって生じた前記グリーンシートの残余を加熱することにより、該残余を前記混合物へと再生することを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る永久磁石は、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向に配向し、前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程では、磁場配向された前記グリーンシートを厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させた状態で複数枚積層して固定することを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る永久磁石は、前記所望形状は扇型形状であり、前記焼結工程によって焼結された複数の焼結体又は前記焼結工程によって焼結される前の複数の成形体を、円環状に配置することによって磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を形成することを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係るＳＰＭモータは、上記いずれかに記載の永久磁石をロータ表面に配置したことを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法は、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物をシート状に成形し、グリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記グリーンシートを変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚の前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程と、所望形状に成形された前記グリーンシートを焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有することを特徴とする。【００１７】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法は、前記バインダーは熱可塑性樹脂からなり、前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程によって生じた前記グリーンシートの残余を加熱することにより、該残余を前記混合物へと再生することを特徴とする。【００１８】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法は、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向に配向し、前記グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程では、磁場配向された前記グリーンシートを厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させた状態で複数枚積層して固定することを特徴とする。【００１９】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法は、前記所望形状は扇型形状であり、前記焼結工程によって焼結された複数の焼結体又は前記焼結工程によって焼結される前の複数の成形体を、円環状に配置することによって磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を形成することを特徴とする。【００２０】
更に、本発明に係るＳＰＭモータの製造方法は、上記いずれかの製造方法で製造された永久磁石をロータ表面に配置することにより製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
前記構成を有する本発明に係る永久磁石によれば、グリーンシートの積層態様や積層されたグリーンシートの切削態様を適宜設定することにより、任意の方向に磁化容易軸を揃えた様々な形態の永久磁石を容易に実現することが可能となる。例えば、極異方性磁石等の複雑な形状に磁化容易軸を揃える必要のある異方性磁石であっても、磁場配向の工程を簡略化することが可能となる。また、グリーンシート成形を用いるので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、グリーンシート成形では、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を加工することによって、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、特に極異方リング磁石では、磁束密度の単一正弦波変動の確保に繋がる。また、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。【００２２】
また、本発明に係る永久磁石によれば、積層された複数枚のグリーンシートを複雑な形状に切削加工する場合であっても、切削により生じた残余部分をグリーンシートの一部として再生することが可能なので、歩留まりの低下を防止することが可能となる。【００２３】
また、本発明に係る永久磁石によれば、グリーンシートを円弧状に湾曲させた状態で積層することによって、円弧に沿って磁化容易軸を揃えることが容易に可能となる。【００２４】
また、本発明に係る永久磁石によれば、複数の焼結体又は成形体を円環状に配置することによって、磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を容易に形成することが可能となる。また、従来に比べて理想的な正弦波形状からなる磁束密度分布を実現することが可能となる。【００２５】
また、本発明に係るＳＰＭモータによれば、従来に比べてモータの高トルク化、小型化、低トルクリプル化、高効率化を実現することが可能となる。【００２６】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法によれば、グリーンシートの積層態様や積層されたグリーンシートの切削態様を適宜設定することにより、任意の方向に磁化容易軸を揃えた様々な形態の永久磁石を容易に製造することが可能となる。例えば、極異方性磁石等の複雑な形状に磁化容易軸を揃える必要のある異方性磁石を製造する場合であっても、磁場配向の工程を簡略化することが可能となる。また、グリーンシート成形を用いるので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、グリーンシート成形では、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現した永久磁石を製造することが可能となる。そして、配向後に配向方向を加工することによって、配向かつバラつきの少ない極配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、特に極異方リング磁石では、磁束密度の単一正弦波変動の確保に繋がる。また、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。【００２７】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法によれば、積層された複数枚のグリーンシートを複雑な形状に切削加工する場合であっても、切削により生じた残余部分をグリーンシートの一部として再生することが可能なので、歩留まりの低下を防止することが可能となる。【００２８】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法によれば、グリーンシートを円弧状に湾曲させた状態で積層することによって、円弧に沿って磁化容易軸を揃えた永久磁石を容易に作製することが可能となる。【００２９】
また、本発明に係る永久磁石の製造方法によれば、複数の焼結体又は成形体を円環状に配置することによって、磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を容易に形成することが可能となる。また、従来に比べて理想的な正弦波形状からなる磁束密度分布を実現することが可能となる。【００３０】
更に、本発明に係るＳＰＭモータの製造方法によれば、従来に比べてモータの高トルク化、小型化、低トルクリプル化、高効率化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明に係る永久磁石を示した全体図である。
【図２】図２は、永久磁石を構成する焼結部材を示した図である。
【図３】図３は、焼結部材の磁化容易軸方向を示した図である。
【図４】図４は、本発明に係る永久磁石の製造工程を示した説明図である。
【図５】図５は、本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特にグリーンシートの成形工程を示した説明図である。
【図６】図６は、本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特にグリーンシートの加熱工程及び磁場配向工程を示した説明図である。
【図７】図７は、グリーンシートの面内垂直方向に磁場を配向する例について示した図である。
【図８】図８は、本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特に仮焼工程の昇温態様について説明した図である。
【図９】図９は、永久磁石をロータ表面に配置したＳＰＭモータについて示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の変形例について示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の変形例について示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の変形例について示した図である。
【図１３】図１３は、従来技術の問題点について説明した図である。
【図１４】図１４は、従来技術の問題点について説明した図である。
【図１５】図１５は、従来技術の問題点について説明した図である。
【図１６】図１６は、従来技術の問題点について説明した図である。
【図１７】図１７は、従来技術の問題点について説明した図である。
【図１８】図１８は、従来技術の問題点について説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る永久磁石及び永久磁石の製造方法について具体化した一実施形態について以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
［永久磁石の構成］
先ず、本発明に係る永久磁石１の構成について説明する。図１は本発明に係る永久磁石１を示した全体図である。尚、図１に示すように本発明に係る永久磁石１は円環形状を有する極異方性リング磁石である。尚、以下の実施例では永久磁石１を極異方性リング磁石とした例について説明するが、永久磁石１の形状や配向については後述のようにグリーンシートの変形態様、積層態様、切削態様によって適宜変更可能である。
【００３４】
また、本発明に係る永久磁石１はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる。尚、各成分の含有量はＮｄ：２７〜４０ｗｔ％、Ｂ：０．８〜２ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６０〜７０ｗｔ％とする。また、磁気特性向上の為、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｍｇ等の他元素を少量含んでも良い。
【００３５】
また、図２に示すように永久磁石１は複数の扇型形状（セグメント型）の焼結部材２が円環状に組み合わされた後に互いに樹脂等によって固定され、その後、着磁されることによって構成されている。尚、焼結部材２の数は永久磁石１の極数に応じた数となり、例えば永久磁石１の極数を８極とする場合には、図２に示すように８個の焼結部材２から構成される。
【００３６】
更に、永久磁石１を構成する各焼結部材２は、図２に示すように複数枚のグリーンシート３が積層されることによって形成される。具体的には、グリーンシート３の厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させた状態で複数枚積層して固定されることによって形成される。グリーンシート３は、例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば１ｍｍ）の厚さを備えた薄膜状のシート部材である。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとが混合された混合物（スラリーやコンパウンド）をシート状に成形することによって作製される。
【００３７】
また、グリーンシート３は、後述のように磁場配向工程において面内方向に配向される。従って、図３に示すように焼結部材２の磁化容易軸（Ｃ軸）はグリーンシート３の面内方向に沿って円弧状に形成されることとなり、結果として焼結部材２を組み合わせた永久磁石１の配向は図１３に示すような極異方性を有することとなる。
【００３８】
また、本発明では特にグリーンシート成形により永久磁石１を製造する場合において、磁石粉末に混合されるバインダーは、樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように積層されたグリーンシート３を所望形状（例えば扇型形状）に切削する際に生じたグリーンシート３の残余物を再利用する為、及びグリーンシート３を加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式（１）に示されるモノマーから選ばれる１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが該当する。
【化１】
2015121916.tif 000003
（但し、Ｒ１及びＲ２は、水素原子、低級アルキル基、フェニル基又はビニル基を表す）
【００３９】
上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソプレンの重合体であるポリイソプレン（イソプレンゴム、ＩＲ）、１，３−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン（ブタジエンゴム、ＢＲ）、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、２−メチル−１−ペンテンの重合体である２−メチル−１−ペンテン重合樹脂、２−メチル−１−ブテンの重合体である２−メチル−１−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。尚、α−メチルスチレン重合樹脂は柔軟性を与えるために低分子量のポリイソブチレンを添加することが望ましい。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子を含むモノマーの重合体又は共重合体（例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等）を少量含む構成としても良い。更に、上記一般式（１）に該当しないモノマーが一部共重合していても良い。その場合であっても、本願発明の目的を達成することが可能である。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に２５０℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は融点が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
【００４０】
一方、バインダーに長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。具体的には炭素数が１８以上である長鎖飽和炭化水素を用いるのが好ましい。そして、後述のようにグリーンシートを磁場配向する際には、グリーンシートを長鎖炭化水素の融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。
【００４１】
また、バインダーに脂肪酸エステルを用いる場合においても同様に、室温で固体、室温以上で液体であるステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。そして、後述のようにグリーンシートを磁場配向する際には、グリーンシートを脂肪酸エステルの融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。
【００４２】
グリーンシートを作製する際に磁石粉末に混合されるバインダーとして上記条件を満たすバインダーを用いることによって、磁石内に含有する炭素量及び酸素量を低減させることが可能となる。具体的には、焼結後に磁石に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする。また、焼結後に磁石に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とする。
【００４３】
また、バインダーの添加量は、スラリーや加熱溶融したコンパウンドをシート状に成形する際にシートの厚み精度を向上させる為に、磁石粒子間の空隙を適切に充填する量とする。例えば、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。
【００４４】
［永久磁石の製造方法］
次に、本発明に係る永久磁石１の製造方法について図４を用いて説明する。図４は本実施形態に係る永久磁石１の製造工程を示した説明図である。
【００４５】
先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（例えばＮｄ：３２．７ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６５．９６ｗｔ％、Ｂ：１．３４ｗｔ％）からなる、インゴットを製造する。その後、インゴットをスタンプミルやクラッシャー等によって２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。若しくは、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法でフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石粉末１０を得る。
【００４６】
次いで、粗粉砕磁石粉末１０をビーズミル１１による湿式法又はジェットミルを用いた乾式法等によって微粉砕する。例えば、ビーズミル１１による湿式法を用いた微粉砕では溶媒中で粗粉砕磁石粉末１０を所定範囲の粒径（例えば０．１μｍ〜５．０μｍ）に微粉砕するとともに溶媒中に磁石粉末を分散させる。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粉末を真空乾燥などで乾燥させ、乾燥した磁石粉末を取り出す。また、粉砕に用いる溶媒の種類に特に制限はなく、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、ペンタン、ヘキサンなどの低級炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族類、ケトン類、それらの混合物等が使用できる。尚、好ましくは、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒が用いられる。
【００４７】
一方、ジェットミルによる乾式法を用いた微粉砕では、粗粉砕した磁石粉末を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１〜０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中で、ジェットミルにより微粉砕し、所定範囲の粒径（例えば０．７μｍ〜５．０μｍ）の平均粒径を有する微粉末とする。尚、酸素濃度が実質的に０％とは、酸素濃度が完全に０％である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。
【００４８】
次に、ビーズミル１１等で微粉砕された磁石粉末を所望形状に成型する。尚、磁石粉末の成形には、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することにより行う。以下の実施例では、混合物を一旦最終製品形状以外に成形して磁場配向を行い、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって最終製品形状とする。特に、以下の実施例では混合物をシート形状（以下、グリーンシートという）に一旦成形した後に最終製品形状へと加工する。また、混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石粉末とバインダーとが混合したコンパウンドを加熱した後にシート形状に成形するホットメルト塗工や、磁石粉末とバインダーと有機溶媒とを含むスラリーを基材上に塗工することによりシート状に成形するスラリー塗工等による成形がある。
【００４９】
以下では、特にホットメルト塗工を用いたグリーンシート成形について説明する。
先ず、ビーズミル１１等で微粉砕された磁石粉末にバインダーを混合することにより、磁石粉末とバインダーからなる粉末状の混合物（コンパウンド）１２を作製する。ここで、バインダーとしては、上述したように樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。例えば、樹脂を用いる場合には構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーからなる熱可塑性樹脂を用い、一方、長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。また、脂肪酸エステルを用いる場合には、ステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド１２における磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％となる量とする。
【００５０】
また、上記コンパウンド１２には、後に行われる磁場配向工程での配向度を向上させる為に配向を助長する添加剤を添加しても良い。配向を助長する添加剤としては例えば炭化水素系の添加剤が用いられ、特に極性を有する（具体的には酸解離定数ｐＫａが４１未満の）添加剤を用いるのが望ましい。また、添加剤の添加量は磁石粉末の粒子径に依存し、磁石粉末の粒子径が小さい程、添加量を多くする必要がある。具体的な添加量としては、磁石粉末に対して０．１部〜１０部、より好ましくは１部〜８部とする。そして、磁石粉末に添加された添加剤は、磁石粒子の表面に付着し、後述の磁場配向処理において、磁石粒子の回動を補助する役目を有する。その結果、磁場を印加した際に配向が容易に行われ、磁石粒子の磁化容易軸方向を同一方向に揃えること（即ち、配向度を高くすること）が可能となる。特に、磁石粉末にバインダーを添加する場合には、粒子表面にバインダーが存在するため、配向時の摩擦力が上がり、粒子の配向性が低下する為、添加剤を添加する効果がより大きくなる。
【００５１】
尚、バインダーの添加は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行う。尚、磁石粉末とバインダーの混合は、例えば磁石粉末とバインダーをそれぞれ攪拌機に投入し、攪拌機で攪拌することにより行う。また、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。また、磁石粉末とバインダーの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行うことが望ましい。また、特に磁石粉末を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた溶媒から磁石粉末を取り出すことなくバインダーを溶媒中に添加して混練し、その後に溶媒を揮発させ、後述のコンパウンド１２を得る構成としても良い。
【００５２】
続いて、コンパウンド１２をシート状に成形することによりグリーンシートを作成する。特に、ホットメルト塗工では、コンパウンド１２を加熱することによりコンパウンド１２を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材１３上に塗工する。その後、放熱して凝固させることにより、支持基材１３上に長尺シート状のグリーンシート１４を形成する。尚、コンパウンド１２を加熱溶融する際の温度は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが５０〜３００℃とする。但し、用いるバインダーの融点よりも高い温度とする必要がある。尚、スラリー塗工を用いる場合には、多量の有機溶媒中に磁石粉末とバインダー（更に配向を助長する添加剤を含めても良い）を分散させ、スラリーをセパレータ等の支持基材１３上に塗工する。その後、乾燥して有機溶媒を揮発させることにより、支持基材１３上に長尺シート状のグリーンシート１４を形成する。
【００５３】
ここで、溶融したコンパウンド１２の塗工方式は、スロットダイ方式やカレンダーロール方式等の層厚制御性に優れる方式を用いることが好ましい。特に、高い厚み精度を実現する為には、特に層厚制御性に優れた（即ち、基材の表面に高精度の厚さの層を塗工できる方式）であるダイ方式やコンマ塗工方式を用いることが望ましい。例えば、スロットダイ方式では、加熱して流体状にしたコンパウンド１２をギアポンプにより押し出してダイに挿入することにより塗工を行う。また、カレンダーロール方式では、加熱した２本ロールのギャップにコンパウンド１２を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材１３上にロールの熱で溶融したコンパウンド１２を塗工する。また、支持基材１３としては、例えばシリコーン処理ポリエステルフィルムを用いる。更に、消泡剤を用いたり、加熱真空脱泡を行うこと等によって展開層中に気泡が残らないよう充分に脱泡処理することが好ましい。また、支持基材１３上に塗工するのではなく、押出成型や射出成形によって溶融したコンパウンド１２をシート状に成型するとともに支持基材１３上に押し出すことによって、支持基材１３上にグリーンシート１４を成形する構成としても良い。
【００５４】
以下に、図５を用いて特にスロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程についてより詳細に説明する。図５はスロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程を示した模式図である。
図５に示すようにスロットダイ方式に用いられるダイ１５は、ブロック１６、１７を互いに重ね合わせることにより形成されており、ブロック１６、１７との間の間隙によってスリット１８やキャビティ（液溜まり）１９を形成する。キャビティ１９はブロック１７に設けられた供給口２０に連通される。そして、供給口２０はギアポンプ（図示せず）等によって構成される塗布液の供給系へと接続されており、キャビティ１９には供給口２０を介して、計量された流体状のコンパウンド１２が定量ポンプ等により供給される。更に、キャビティ１９に供給された流体状のコンパウンド１２はスリット１８へ送液されて単位時間一定量で幅方向に均一な圧力でスリット１８の吐出口２１から予め設定された塗布幅により吐出される。一方で、支持基材１３はコーティングロール２２の回転に伴って予め設定された速度で連続搬送される。その結果、吐出した流体状のコンパウンド１２が支持基材１３に対して所定厚さで塗布され、その後、放熱して凝固することにより支持基材１３上に長尺シート状のグリーンシート１４が成形される。
【００５５】
また、スロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程では、塗工後のグリーンシート１４のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ１５と支持基材１３間のギャップＤをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ１５に供給する流体状のコンパウンド１２の量の変動は極力低下させ（例えば±０．１％以下の変動に抑える）、更に塗工速度の変動についても極力低下させる（例えば±０．１％以下の変動に抑える）ことが望ましい。それによって、グリーンシート１４の厚み精度を更に向上させることが可能である。尚、形成されるグリーンシート１４の厚み精度は、設計値（例えば１ｍｍ）に対して±１０％以内、より好ましくは±３％以内、更に好ましくは±１％以内とする。尚、他方のカレンダーロール方式では、カレンダー条件を同様に実測値に基づいて制御することで、支持基材１３へのコンパウンド１２の転写膜厚を制御することが可能である。
【００５６】
尚、グリーンシート１４の設定厚みは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、多層積層しなければならないので生産性が低下することとなる。
【００５７】
次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１３上に形成されたグリーンシート１４の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材１３とともに連続搬送されるグリーンシート１４を加熱することによりグリーンシート１４を軟化させる。具体的には、グリーンシート１４の粘度が１〜１５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１〜５００Ｐａ・ｓとなるまで軟化させる。それによって、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。
【００５８】
尚、グリーンシート１４を加熱する際の温度及び時間は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、例えば１００〜２５０℃で０．１〜６０分とする。但し、グリーンシート１４を軟化させる為に、用いるバインダーのガラス転移点又は融点以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート１４を加熱する加熱方式としては、例えばホットプレートによる加熱方式や熱媒体（シリコーンオイル）を熱源に用いた加熱方式が有る。次に、加熱により軟化したグリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。印加する磁場の強さは５０００[Oe]〜１５００００[Oe]、好ましくは、１００００[Oe]〜１２００００[Oe]とする。その結果、グリーンシート１４に含まれる磁石結晶のＣ軸（磁化容易軸）が一方向に配向される。尚、磁場を印加する方向としてはグリーンシート１４の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することとしても良い。また、複数枚のグリーンシート１４に対して同時に磁場を配向させる構成としても良い。
【００５９】
更に、グリーンシート１４に磁場を印加する際には、加熱工程と同時に磁場を印加する工程を行う構成としても良いし、加熱工程を行った後であってグリーンシートが凝固する前に磁場を印加する工程を行うこととしても良い。また、ホットメルト塗工により塗工されたグリーンシート１４が凝固する前に磁場配向する構成としても良い。その場合には、加熱工程は不要となる。
【００６０】
次に、図６を用いてグリーンシート１４の加熱工程及び磁場配向工程についてより詳細に説明する。図６はグリーンシート１４の加熱工程及び磁場配向工程を示した模式図である。尚、図６に示す例では、加熱工程と同時に磁場配向工程を行う例について説明する。
【００６１】
図６に示すように、上述したスロットダイ方式により塗工されたグリーンシート１４に対する加熱及び磁場配向は、ロールによって連続搬送された状態の長尺シート状のグリーンシート１４に対して行う。即ち、加熱及び磁場配向を行う為の装置を塗工装置（ダイ等）の下流側に配置し、上述した塗工工程と連続した工程により行う。
【００６２】
具体的には、ダイ１５やコーティングロール２２の下流側において、搬送される支持基材１３及びグリーンシート１４がソレノイド２５内を通過するようにソレノイド２５を配置する。更に、ホットプレート２６をソレノイド２５内においてグリーンシート１４に対して上下一対に配置する。そして、上下一対に配置されたホットプレート２６によりグリーンシート１４を加熱するとともに、ソレノイド２５に電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１４の面内方向（即ち、グリーンシート１４のシート面に平行な方向）で且つ長さ方向に磁場を生じさせる。それによって、連続搬送されるグリーンシート１４を加熱により軟化させるとともに、軟化したグリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向（図５の矢印２７方向）に対して磁場を印加し、グリーンシート１４に対して適切に均一な磁場を配向させることが可能となる。特に、磁場を印加する方向を面内方向とすることによって、グリーンシート１４の表面が逆立つことを防止できる。
また、磁場配向した後に行うグリーンシート１４の放熱及び凝固は、搬送状態で行うことが好ましい。それによって、製造工程をより効率化することが可能となる。
【００６３】
尚、磁場配向をグリーンシート１４の面内方向且つ幅方向に対して行う場合には、ソレノイド２５の代わりに搬送されるグリーンシート１４の左右に一対の磁場コイルを配置するように構成する。そして、各磁場コイルに電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１４の面内方向で且つ幅方向に磁場を生じさせることが可能となる。
【００６４】
また、磁場配向をグリーンシート１４の面に対して垂直方向とすることも可能である。磁場配向をグリーンシート１４の面に対して垂直方向に対して行う場合には、例えばポールピース等を用いた磁場印加装置により行う。具体的には、図７に示すようにポールピース等を用いた磁場印加装置３０は、中心軸が同一になるように平行配置された２つのリング状のコイル部３１、３２と、コイル部３１、３２のリング孔にそれぞれ配置された２つの略円柱状のポールピース３３、３４とを有し、搬送されるグリーンシート１４に対して所定間隔離間されて配置される。そして、コイル部３１、３２に電流を流すことにより、グリーンシート１４の面に対して垂直方向に磁場を生成し、グリーンシート１４の磁場配向を行う。尚、磁場配向方向をグリーンシート１４の面に対して垂直方向とする場合には、図７に示すようにグリーンシート１４に対して支持基材１３が積層された反対側の面にもフィルム３５を積層することが好ましい。それによって、グリーンシート１４の表面の逆立ちを防止することが可能となる。
【００６５】
また、上述したホットプレート２６による加熱方式の代わりに熱媒体（シリコーンオイル）を熱源とした加熱方式を用いても良い。
【００６６】
ここで、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等によりスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１４を成形した場合には、磁場の勾配が生じているところにグリーンシート１４が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート１４に含まれる磁石粉末が引き寄せられることとなり、グリーンシート１４を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート１４の厚みの偏りが生じる虞がある。それに対して、本発明のようにコンパウンド１２をホットメルト成形によりグリーンシート１４に成形する場合には、室温付近での粘度は数万〜数十万Ｐａ・ｓに達し、磁場勾配通過時の磁性粉末の寄りが生じることが無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。
【００６７】
また、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等により有機溶媒を含むスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１４を成形した場合には、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成しようとすると乾燥時においてスラリー等に含まれる有機溶媒が気化することによる発泡が課題となる。更に、発泡を抑制する為に乾燥時間を長時間化すれば、磁石粉末の沈降が生じ、それに伴って重力方向に対する磁石粉末の密度分布の偏りが生じ、焼成後の反りの原因となる。従って、スラリーからの成形では、厚みの上限値が実質上規制される為、１ｍｍ以下の厚みでグリーンシートを成形し、その後に積層する必要がある。しかし、その場合にはバインダー同士の絡まり合いが乏しくなり、その後の脱バインダー工程（仮焼処理）で層間剥離を生じ、それがＣ軸（磁化容易軸）配向性の低下、即ち残留磁束密度（Ｂｒ）の低下原因となる。それに対して、本発明のようにコンパウンド１２をホットメルト成形によりグリーンシート１４に成形する場合には、有機溶媒を含まないので、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成した場合でも上述したような発泡の懸念が解消する。そして、バインダーが十分に絡まり合った状態にあるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。
【００６８】
また、複数枚のグリーンシート１４に対して同時に磁場を印加させる場合には、例えばグリーンシート１４を複数枚（例えば６枚）積層した状態で連続搬送し、積層したグリーンシート１４がソレノイド２５内を通過するように構成する。それによって生産性を向上させることが可能となる。
【００６９】
続いて、磁場配向を行ったグリーンシート１４を加工の行い易い一定のサイズにカットした後に、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向に応じてグリーンシート１４を変形させる。更に、同形状に変形させた複数枚のグリーンシート１４を積層し、樹脂などで互いに固定する。例えば、図１及び図２に示す極異方性リング磁石を製造する際には、面内方向に磁場配向されたグリーンシート１４を厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させ、積層する。尚、グリーンシート１４を変形した後に積層しても良いし、積層した後に変形させても良い。また、グリーンシート１４を変形させる際には、変形し易いようにグリーンシート１４を加熱しても良い。また、変形方向は図４に示すようなグリーンシート１４の厚さ方向でも良いし、面内方向としても良い。
【００７０】
次に、グリーンシート１４の積層体を切削することによって成形体４０を成形する。尚、成形体４０の形状は最終的な製品形状によって異なるが、例えば、図１及び図２に示す極異方性リング磁石を製造する際には、図４に示す扇型形状とする。尚、グリーンシート１４の面内方向に磁場配向させた場合には、積層されたグリーンシート１４の面内方向が磁化容易軸の方向に対応するので、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向を考慮して切削する必要がある。例えば、極異方性リング磁石を製造する際には、扇型形状の外周側を中心とした円弧状にグリーンシート１４が積層されるように切削する。
【００７１】
また、グリーンシート１４の積層体を切削する工程によって生じたグリーンシート１４の残余部分については、バインダーの融点以上に加熱することによって溶融されたコンパウンド１２として再利用することが可能である。その結果、再利用された残余部分は、グリーンシート１４の一部として再生されることとなる。従って、複雑な形状に切削加工した場合であっても、歩留まりを低下させることが無い。
【００７２】
続いて、成形された成形体４０を大気圧、又は大気圧より高い圧力や低い圧力（例えば、１．０Ｐａや１．０ＭＰａ）に加圧した非酸化性雰囲気（特に本発明では水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気）においてバインダー分解温度（配向を助長する添加剤を添加していた場合には該添加剤の熱分解温度以上の条件も満たす温度）で数時間〜数十時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。水素雰囲気下で行う場合には、例えば仮焼中の水素の供給量は５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダー等の有機化合物を解重合反応等によりモノマーに分解し飛散させて除去することが可能となる。即ち、成形体４０中の炭素量を低減させる所謂脱カーボンが行われることとなる。また、仮焼処理は、成形体４０中の炭素量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うこととする。それによって、その後の焼結処理で永久磁石１全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、上述した仮焼処理を行う際の加圧条件を大気圧より高い圧力で行う場合には、１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。尚、加圧条件は大気圧より高い圧力、より具体的には０．２ＭＰａ以上とすれば特に炭素量軽減の効果が期待できる。
【００７３】
尚、バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定する。具体的にはバインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲が選ばれる。バインダーの種類により異なるが２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃（例えば４５０℃）とする。
【００７４】
また、上記仮焼処理は、一般的な磁石の焼結を行う場合と比較して、昇温速度を小さくするのが好ましい。具体的には、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下（例えば１．５℃／ｍｉｎ）とする。従って、仮焼処理を行う場合には、図８に示すように２℃／ｍｉｎ以下の所定の昇温速度で昇温し、予め設定された設定温度（バインダー分解温度）に到達した後に、該設定温度で数時間〜数十時間保持することにより仮焼処理を行う。上記のように仮焼処理において昇温速度を小さくすることによって、成形体４０中の炭素が急激に除去されず、段階的に除去されるので、焼結後の永久磁石の密度を上昇させる（即ち、永久磁石中の空隙を減少させる）ことが可能となる。そして、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下とすれば、焼結後の永久磁石の密度を９５％以上とすることができ、高い磁石特性が期待できる。
【００７５】
また、仮焼処理によって仮焼された成形体４０を続いて真空雰囲気で保持することにより脱水素処理を行っても良い。脱水素処理では、仮焼処理によって生成された成形体４０中のＮｄＨ３（活性度大）を、ＮｄＨ３（活性度大）→ＮｄＨ２（活性度小）へと段階的に変化させることによって、仮焼処理により活性化された成形体４０の活性度を低下させる。それによって、仮焼処理によって仮焼された成形体４０をその後に大気中へと移動させた場合であっても、Ｎｄが酸素と結び付くことを防止し、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、磁石結晶の構造をＮｄＨ２等からＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ構造へと戻す効果も期待できる。
【００７６】
続いて、仮焼処理によって仮焼された成形体４０を焼結する焼結処理を行う。尚、成形体４０の焼結方法としては、一般的な真空焼結以外に成形体４０を加圧した状態で焼結する加圧焼結等も用いることが可能である。例えば、真空焼結で焼結を行う場合には、所定の昇温速度で８００℃〜１０８０℃程度の焼成温度まで昇温し、０．１〜２時間程度保持する。この間は真空焼成となるが真空度としては５Ｐａ以下、好ましくは１０−２Ｐａ以下とすることが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、焼結体が製造される。
【００７７】
一方、加圧焼結としては、例えば、ホットプレス焼結、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、放電プラズマ（ＳＰＳ）焼結等がある。但し、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制するとともに焼結後の磁石に生じる反りを抑える為に、一軸方向に加圧する一軸加圧焼結であって且つ通電焼結により焼結するＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。尚、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、その後５分保持することが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、焼結体が製造される。
【００７８】
尚、図１及び図２に示すような極異方性リング磁石を製造する場合には、複数の焼結体を円環状に組み合わされた後に互いに樹脂等によって固定し、その後、着磁等を行うことによって永久磁石１が製造される。尚、焼結される前の成形体４０を円環状に組み合わせ、リンク形状とした後に焼結しても良い。一方、焼結体が最終的な製品形状である場合には、焼結体に着磁等を行うことによって永久磁石１が製造される。
【００７９】
また、製造された永久磁石１を用いてＳＰＭモータを製造する場合には、図９に示すようにロータ５０の表面に、図４に示す製造工程により製造された複数の焼結体を円環状に配置し、極異方性となるようにＣ軸に沿って着磁を行う。その結果、極異方性の永久磁石１がロータ５０の表面に配置されたＳＰＭモータを製造することが可能となる。尚、永久磁石１の着磁には、例えば着磁コイル、着磁ヨーク、コンデンサー式着磁電源装置等が用いられる。
【００８０】
その後、シャフトやステータ等のロータ５０以外の部材を組み付けることによりＳＰＭモータが製造される。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１の製造方法では、磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１２を生成する。そして、生成したコンパウンド１２をホットメルト成形によって支持基材１３上にシート状に成形したグリーンシート１４を作製する。その後、成形したグリーンシート１４に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。更に、磁場配向後のグリーンシート１４を変形させた状態で複数枚積層して固定するとともに、該積層した複数枚のグリーンシートを所望形状に切削して成形し、その後、焼結することにより永久磁石１を製造する。その結果、グリーンシートの積層態様や積層されたグリーンシートの切削態様を適宜設定することにより、任意の方向に磁化容易軸を揃えた様々な形態の永久磁石を容易に製造することが可能となる。例えば、極異方性磁石等の複雑な形状に磁化容易軸を揃える必要のある異方性磁石を製造する場合であっても、磁場配向の工程を簡略化することが可能となる。また、グリーンシート成形を用いるので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、グリーンシート成形では、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現した永久磁石を製造することが可能となる。そして、配向後に配向方向を加工することによって、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、特に極異方リング磁石では、磁束密度の単一正弦波変動の確保に繋がる。また、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
また、バインダーは熱可塑性樹脂からなり、グリーンシートを所望形状に切削して成形する工程によって生じたグリーンシートの残余を加熱することにより、該残余をコンパウンド１２へと再利用するので、積層された複数枚のグリーンシートを複雑な形状に切削加工する場合であっても、切削により生じた残余部分をグリーンシートの一部として再生することが可能なので、歩留まりの低下を防止することが可能となる。
また、グリーンシートを円弧状に湾曲させた状態で積層することによって、円弧に沿って磁化容易軸を揃えた焼結体を容易に作製することが可能となる。
更に、複数の焼結体又は成形体を円環状に配置することによって、磁化容易軸が極異方配向された極異方性リング磁石を容易に形成することが可能となる。また、従来に比べて理想的な正弦波形状からなる磁束密度分布を実現することが可能となる。
また、上記永久磁石をロータ表面に配置したＳＰＭモータによれば、従来に比べてモータの高トルク化、小型化、低トルクリプル化、高効率化を実現することが可能となる。
【００８２】
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、磁場配向工程、積層条件、切削条件、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではビーズミルを用いた湿式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ジェットミルによる乾式粉砕により粉砕することとしても良い。また、上記実施例では、スロットダイ方式によりグリーンシートを形成しているが、他の方式（例えばカレンダーロール方式、コンマ塗工方式、押出成型、射出成型、金型成型、ドクターブレード方式等）を用いてグリーンシートを形成しても良い。但し、流体状のコンパウンドを基材上に高精度に成形することが可能な方式を用いることが望ましい。また、仮焼を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気であれば水素雰囲気以外（例えば窒素雰囲気、Ｈｅ雰囲気等、Ａｒ雰囲気等）で行っても良い。また、仮焼処理を省略しても良い。その場合には、焼結処理の過程で脱炭素が行われることとなる。
【００８３】
また、上記実施例では、グリーンシートの変形方向はグリーンシートの厚さ方向としているが、面内方向としても良い。その結果、例えば図１０に示すようにグリーンシートの面内方向に対して磁化容易軸が湾曲して配列された薄膜の永久磁石を製造することも可能である。また、図１１に示すようにグリーンシートを円筒状に変形させることによって、接線方向に磁化容易軸を揃えた円筒状の永久磁石を製造することも可能である。更に、波打ち形状の永久磁石を製造することも可能である。また、上記実施例では、グリーンシートを積層した後に切削加工することによって成形体４０を成形することとしているが、図１０や図１１のような薄膜形状の永久磁石を製造する場合には積層工程を行わずに、１枚のグリーンシートから成形体を成形することとしても良い。
【００８４】
更に、上記実施例では、極異方性リング磁石を製造する為に積層されたグリーンシートを切削して扇型形状（セグメント型）に成形することとしているが、用途によって成形する形状は様々に変更することが可能である。例えば、図１２に示すような蒲鉾型形状、台形形状、直方体形状等に成形することとしても良い。それにより、ＩＰＭモータ等に形成されたスロット（収容部）に収容する為の永久磁石を製造することも可能である。
【００８５】
また、上記実施例では、極異方性リング磁石を製造することとしているが、磁場配向の方向とグリーンシートの積層態様を適宜変更することによってラジアル異方性リング磁石についても製造することが可能である。例えば、グリーンシートの面に対して垂直方向に磁場配向し、バームクーヘン形状でリングの円孤に沿って積層することによって製造することが可能となる。
【００８６】
また、上記実施例では、磁石粉末を成形した後に水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気において仮焼を行っているが、成形前の磁石粉末に対して仮焼処理を行い、仮焼体である磁石粉末を成形体に成形し、その後に焼結を行うことによって永久磁石を製造することとしても良い。このような構成とすれば、粉末状の磁石粒子に対して仮焼を行うので、成形後の磁石粒子に対して仮焼を行う場合と比較して、仮焼対象となる磁石の表面積を大きくすることができる。即ち、仮焼体中の炭素量をより確実に低減させることが可能となる。但し、バインダーを仮焼処理で熱分解させる為に、成形後に仮焼処理を行うことが望ましい。
【００８７】
また、上記実施例では、グリーンシート１４の加熱工程と磁場配向工程とを同時に行うこととしているが、加熱工程を行った後であってグリーンシート１４が凝固する前に磁場配向工程を行っても良い。また、塗工されたグリーンシート１４が凝固する前（即ち、加熱工程を行わなくてもグリーンシート１４が既に軟化された状態）に磁場配向を行う場合には、加熱工程を省略しても良い。
【００８８】
また、上記実施例では、スロットダイ方式による塗工工程と加熱工程と磁場配向工程とを連続した一連の工程により行っているが、連続した工程により行わないように構成しても良い。また、塗工工程までの第１工程と、加熱工程以降の第２工程とに分けて、夫々連続した工程により行うこととしても良い。その場合には、塗工されたグリーンシート１４を所定長さに切断し、静止した状態のグリーンシート１４に対して加熱及び磁場印加を行うことにより磁場配向を行うように構成することが可能である。
【００８９】
また、本発明ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を例に挙げて説明したが、他の磁石（例えばサマリウム系コバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等）を用いても良い。また、磁石の合金組成は本発明ではＮｄ成分を量論組成より多くしているが、量論組成としても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１          永久磁石
２          焼結部材
１１        ジェットミル
１２        コンパウンド
１３        支持基材
１４        グリーンシート
１５        ダイ
２５        ソレノイド
２６        ホットプレート
３７        加熱装置
４０        成形体
【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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【国際調査報告】
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