(57)【要約】  円柱状の磁性体からなるコアと、軸方向に連接して配置された磁性体部及び非磁性体部を有し、前記コアとの間にキャビティを形成する円筒状外型とからなる金型に磁粉を供給する工程、及び前記磁性体からなるコアと前記外型の磁性体部との間にラジアル方向の磁場を発生させながら前記磁粉を圧縮成形する工程を一の金型で連続的に複数回繰り返すことにより、複数の成形体が接合し一体化した最終成形体を形成し、前記最終成形体を焼結することによりラジアル異方性焼結リング磁石を製造する方法であって、前記円筒状外型の磁性体部の上端が前記供給した磁粉の上面よりも上にある状態で磁場を印加する工程を有することを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法。
2016035670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の磁性体からなるコアと、軸方向に連接して配置された磁性体部及び非磁性体部を有し、前記コアとの間にキャビティを形成する円筒状外型とからなる金型に磁粉を供給する工程、及び
前記磁性体からなるコアと前記外型の磁性体部との間にラジアル方向の磁場を発生させながら前記磁粉を圧縮成形する工程
を一の金型で連続的に複数回繰り返すことにより、複数の成形体が接合し一体化した最終成形体を形成し、
前記最終成形体を焼結することによりラジアル異方性焼結リング磁石を製造する方法であって、
前記円筒状外型の磁性体部の上端が前記供給した磁粉の上面よりも上にある状態で磁場を印加する工程を有することを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法。
【請求項２】
請求項1に記載のラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法において、
前記磁粉を供給する工程の後に、前記円筒状外型の磁性体部の上端が前記供給した磁粉の上面よりも上になるように前記円筒状外型を移動させる工程を有することを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法。
【請求項３】
請求項1又は2に記載のラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法において、
前記最終成形体を圧縮成形する際の圧力が、それより前の成形体(予備成形体)を圧縮成形する際の圧力よりも高いことを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法。
【請求項４】
請求項3に記載のラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法において、
前記予備成形体が3.1 g/cm3以上の密度を有し、前記最終成形体が前記予備成形体よりも0.2 g/cm3以上高い密度を有することを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石の製造方法。
【請求項５】
軸方向に直交する面で接合されたラジアル異方性焼結リング磁石であって、前記接合部で表面磁束密度の低下が発生しないことを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石。
【請求項６】
軸方向に直交する面で接合されたラジアル異方性焼結リング磁石であって、前記接合部での表面磁束密度(mT)が、前記接合部から軸方向に+5 mm離れた位置における磁束密度(mT)と-5 mm離れた位置における磁束密度(mT)との平均値から25(mT)を差し引いた値より大きいことを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石。
【請求項７】
請求項5又は6に記載のラジアル異方性焼結リング磁石において、複数の成形体を軸方向に接合し、得られた多段成形体を焼結してなることを特徴とするラジアル異方性焼結リング磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段成形により作製したラジアル異方性焼結リング磁石及びその製造方法に関し、より詳しくは多段成形のつなぎ目にあたる部位での磁力低下が抑えられ、軸方向に均一な表面磁束波形を有するラジアル異方性焼結リング磁石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
R-TM-B(RはYを含む希土類のうち一種類以上、TMは遷移金属の少なくとも1種でありFeを含む)からなる永久磁石は安価で高い磁気特性を有するため広く使われている。R-TM-B系磁石は優れた磁気特性を有するとともに、機械的強度が大きく、脆さが少ないため焼結時の収縮に伴う内部応力にも耐えうる。従ってラジアル異方性及び多極異方性のリング磁石への応用が容易であり、モータの高出力化・小型化に寄与することができる。【０００３】
ラジアル異方性焼結リング磁石は、図1に示すように、円柱形の磁性体からなるコア1(内径側)と円筒形の外型2(外径側)とを備えた金型のキャビティ3に磁粉を投入し、ラジアル方向(径方向)の磁場をかけながら成形する。キャビティに投入した磁粉を効率良く配向させるために、前記外型2はキャビティ(成形部分)に対応する部分を構成する磁性体部2aと、前記磁性体部2aに軸方向に連接して配置された非磁性体部2bからなる。このような金型を用いて成形する場合、磁粉を径方向に配向させるために必要な磁場はコアを通過する磁束の量によって制限されるので、ラジアル異方性焼結リング磁石の内径寸法が小さい場合や、軸方向の寸法が大きい場合には、磁粉の配向に用いられる磁束密度が小さくなり、十分な磁粉の配向が得られないという問題がある。【０００４】
軸方向の寸法が大きいラジアル異方性リング磁石を成形する場合であっても十分な磁粉の配向を得る方法として、特開平2-281721号は、キャビティに充填した原料粉を磁場中成形した後、得られた成形体をキャビティの中に残した状態で、さらにその上に磁粉を充填し、新たに添加した磁粉を磁場中成形することにより複数個の成形体が接合してなる多段成形体を形成する方法(多段成形方法)を開示している。しかしながら、特開平2-281721号に記載の多段成形方法では、個々の成形体の接合面に亀裂が発生しやすいといった問題点がある。【０００５】
特開平10-55929号は、複数個の予備成形体を成形し、最終加圧で一体化して最終成形体となすラジアル異方性リング磁石の多段成形において、最終成形体の成形密度を予備成形体の成形密度より高くすることで磁気特性を維持しつつ亀裂発生のないラジアル異方性リング磁石を製造する方法を開示している。しかしながら、特開平10-55929号に記載の多段成形方法を用いて作製された焼結体は、多段成形した各磁石の接合部分において表面磁束密度が低下し、不均一な表面磁束密度分布になっていることが分かった。その結果、例えばこの磁石を回転機として使用した場合に、回転ムラ等の不具合が発生するという問題があり改良が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、多段成形方法によって製造した場合でも、各段の接合部分における表面磁束密度の低下が抑制されたラジアル異方性焼結リング磁石、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、円柱状の磁性体からなるコアと、軸方向に連接して配置された磁性体部及び非磁性体部を有し、前記コアとの間にキャビティを形成する円筒状外型とからなる金型に磁粉を供給し、前記磁性体からなるコアと前記外型の磁性体部との間にラジアル方向の磁場を発生させながら前記磁粉を圧縮成形する磁場中成形において、前記円筒状外型の磁性体部の上端を前記供給した磁粉の上面よりも上に位置させることにより、多段成形方法によって磁場中成形した場合であっても、各段の接合部分における磁束密度の低下を抑制できることを見出し、本発明に想到した。【０００８】
すなわち、ラジアル異方性焼結リング磁石を製造する本発明の方法は、
円柱状の磁性体からなるコアと、軸方向に連接して配置された磁性体部及び非磁性体部を有し、前記コアとの間にキャビティを形成する円筒状外型とからなる金型に磁粉を供給する工程、及び
前記磁性体からなるコアと前記外型の磁性体部との間にラジアル方向の磁場を発生させながら前記磁粉を圧縮成形する工程
を一の金型で連続的に複数回繰り返すことにより、複数の成形体が接合し一体化した最終成形体を形成し、
前記最終成形体を焼結することによりラジアル異方性焼結リング磁石を製造する方法であって、
前記円筒状外型の磁性体部の上端が前記供給した磁粉の上面よりも上にある状態で磁場を印加する工程を有することを特徴とする。【０００９】
前記磁粉を供給する工程の後に、前記円筒状外型の磁性体部の上端が前記供給した磁粉の上面よりも上になるように前記円筒状外型を移動させる工程を有するのが好ましい。【００１０】
前記最終成形体を圧縮成形する際の圧力は、それより前の成形体(予備成形体)を圧縮成形する際の圧力よりも高いのが好ましい。【００１１】
前記予備成形体が3.1 g/cm3以上の密度を有し、前記最終成形体が前記予備成形体よりも0.2 g/cm3以上高い密度を有するのが好ましい。【００１２】
本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、軸方向に直交する面で接合され、前記接合部で表面磁束密度の低下が発生しないことを特徴とする。【００１３】
本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、軸方向に直交する面で接合され、前記接合部での表面磁束密度(mT)は、前記接合部から軸方向に+5 mm離れた位置における磁束密度(mT)と-5 mm離れた位置における磁束密度(mT)との平均値から25(mT)を差し引いた値より大きいことを特徴とする。【００１４】
本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、複数の成形体を軸方向に接合し、得られた多段成形体を焼結してなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の多段成形による製造方法は、複数の成形体の接合部分での磁束密度の低下がほとんど発生しないので、均一で高い表面磁束密度を有するとともに、軸方向の寸法の大きいラジアル異方性焼結リング磁石を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ラジアル異方性リング磁石を磁場中成形するための成形装置の一例を示す模式図である。
【図２（ａ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｂ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｃ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｄ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｅ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｆ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｇ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｈ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｉ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｊ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｋ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｌ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｍ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する従来の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｎ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する本発明の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｏ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する本発明の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｐ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する本発明の方法を説明するための模式図である。
【図２（ｑ）】ラジアル異方性リング磁石を磁場中で多段成形する本発明の方法を説明するための模式図である。
【図３】ラジアル方向に磁場をかけながら従来の方法で成形して得られた焼結磁石の磁束密度ベクトルの向き(ラジアル方向から軸方向へのずれ)を軸方向の位置に対して示すグラフである。
【図４】ラジアル方向に磁場をかけながら従来の方法で成形するときの磁場の様子を示す模式図である。
【図５】ラジアル方向に磁場をかけながら本発明の方法で成形するときの磁場の様子を示す模式図である。
【図６】従来の多段成形法によって得られたラジアル異方性焼結リング磁石の軸方向の表面磁束密度を示す模式図である。
【図７】本発明の多段成形法によって得られたラジアル異方性焼結リング磁石の軸方向の表面磁束密度を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[1] ラジアル異方性焼結リング磁石
ラジアル異方性焼結リング磁石はR-TM-Bから実質的になるのが好ましい。RはYを含む希土類元素の少なくとも1種であり、Nd,Dy及びPrの少なくとも1種を必ず含むのが好ましい。TMは遷移金属の少なくとも1種であり、Feであるのが好ましい。24〜34 質量％のR、0.6〜1.8 質量％のB及び残部Feからなる組成を有するのが好ましい。Feはその一部がCoで置換されていても良く、また、3質量％以下程度のAl、Si、Cu、Ga、Nb、Mo、W等の元素を含んでいても良い。
【００１８】
本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、軸方向に直交する面で接合され、前記接合された部分(接合部)で表面磁束密度の低下がほとんど発生しないことを特徴とする。特開平10-55929号に記載されているように、接合面を有する従来のラジアル異方性焼結磁石は、軸方向に測定した表面磁束密度が前記接合面の部分で低下している。このように不均一な表面磁束密度を有するラジアル異方性焼結リング磁石を、例えばロータとして使用してモータを構成した場合、モータのコギングトルクの悪化を招くことがある。これに対して、本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、軸方向に測定した表面磁束密度にこのような不均一な部分がないので、モータのコギングトルクの悪化が発生しない。
【００１９】
前記接合部での表面磁束密度(mT)は、前記接合部から軸方向に+5 mm離れた位置における表面磁束密度(mT)と-5 mm離れた位置における表面磁束密度(mT)との平均値から25 (mT)を差し引いた値より大きいのが好ましい。すなわち、接合部での表面磁束密度をB1(mT)、接合部から軸方向に+5 mm離れた位置における表面磁束密度をB2(mT)、接合部から軸方向に-5 mmの位置における表面磁束密度をB3(mT)とすると、式：B1 > [(B2 + B3)/2]-25 が成り立つのが好ましく、式：B1 > [(B2 + B3)/2]-15 が成り立つのがさらに好ましい。
【００２０】
本発明のラジアル異方性焼結リング磁石は、複数の成形体を軸方向に接合し、得られた多段成形体を焼結してなるのが好ましい。特に後述の本発明の製造方法によって得られたものであるのが好ましい。
【００２１】
[2] 製造方法
(1)合金調整及び粉砕
上記組成となるように原料を配合し、溶解して得られた合金を粉砕する。前記合金の粉砕は粗粉砕と微粉砕とに分かれ、粗粉砕はスタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル、ディスクミル等又は水素吸蔵法で行うのが好ましい。微粉砕はジェットミル、振動ミル、ボールミル等で行うのが好ましい。いずれも酸化を防ぐために、有機溶媒や不活性ガスを用いて非酸化雰囲気中で行うのが好ましい。粉砕粒度は2〜5μm(F.S.S.S.による測定値)が好ましい。
【００２２】
(2) 成形
ラジアル異方性焼結リング磁石の成形は、例えば図1に示すように、金型10と磁場発生コイル6とを有する成形装置100で行う。金型10は上コア1a及び下コア1bからなる円柱状のコア1と、前記下コア1bとの間にキャビティ3を形成する円筒状の外型2と、前記キャビティ3の底部を構成する円筒状の下パンチ4bと、前記キャビティ3の上部を構成し、磁粉8を加圧する円筒状の上パンチ4aとを有する。上コア1aは下コア1bから離脱可能であり、上パンチ4aはキャビティ3から離脱可能である。上コア1aと上パンチ4aとは、それぞれ独立に上下動できる。前記外型2は、前記キャビティ3に対応する部分を構成する磁性体からなる磁性体部2aと、前記磁性体部2aに軸方向に連接して配置された非磁性体からなる非磁性体部2bとからなり、下コア1bと独立に又は連動して上下動できる。一対の磁場発生コイル6が上コア1a及び下コア1bに配置されており、密着した上コア1a及び下コア1bを通してラジアル方向(径方向)の磁場7をキャビティ3に印加する。
【００２３】
本発明の製造方法は、磁場中での圧縮成形を同じ金型で連続的に複数回繰り返して行い、複数の成形体が接合し一体化した最終成形体を作製し、その最終成形体を焼結して異方性焼結磁石を製造する方法である。本発明の方法は、従来の成形方法に比べて各段の圧縮成形時の磁場のかけ方、具体的には磁場をかける際の外型の位置が異なるのみであり、基本的な成形方法は同様である。従って、本発明の製造方法における成形方法を説明する前に、比較のために従来の成形方法について説明する。
【００２４】
(A) 従来の方法
従来の成形方法は、以下に述べる工程からなる。(a)上コア1a及び上パンチ4aをそれぞれ下コア1b及び下パンチ4bから上方向に離脱させ待機させた状態(図2(a))から、(b)下コア1b及び外型2を上方向に移動し、下コア1bと外型2の磁性体部2aとの間にキャビティ3を形成し(図2(b))、(c)前記キャビティ3に磁粉8を供給する(図2(c))。このとき、前記キャビティ3からはみ出した磁粉はスクレバー等で除去し、供給した磁粉8の上面が、下コア1b及び外型2の磁性体部2aの上端面と同じ高さになるように均す。工程(b)において下コア1b及び外型2を上方向に移動しキャビティ3を形成した後に工程(c)で磁粉8を供給したが、下コア1b及び外型2を上方向に移動しつつ(キャビティ3を形成しつつ)同時に磁粉8を供給しても良い。(d)次に、上コア1a及び上パンチ4aを、それぞれ下コア1bの上端面及びキャビティ3(磁粉8)の上端面と接触するまで下方向に移動し(図2(d))、(e)磁場発生コイル6（図1を参照）から前記磁粉8にラジアル方向の磁場7を印加し(図2(e))、(f)磁場7を印加した状態を保ちながら、上パンチ4aを下方向に移動し、磁粉8に圧力を印加し第1の成形体9aを成形する(図2(f))。(g)成形終了後、上パンチ4aが第1の成形体9aに接触した状態で、磁場発生コイル6からの磁場7の発生を停止し、下コア1b及び外型2を上方向に移動する(図2(g))。
【００２５】
(h)上コア1a及び上パンチ4aをそれぞれ下コア1b及び第1の成形体9aから上方向に離脱させ、第1の成形体9aと下コア1bと外型2の磁性体部2aとの間にキャビティ3を形成する(図2(h))。(i)キャビティ3に新たな磁粉8'を供給し(図2(i))、工程(c)と同様に、キャビティ3からはみ出した磁粉はスクレバー等で除去し、供給した磁粉8'の上面が、下コア1b及び外型2の磁性体部2aの上端面と同じ高さになるように均す。(j)次に、上コア1a及び上パンチ4aを、それぞれ下コア1bの上端面及びキャビティ3(磁粉8')の上端面と接触するまで下方向に移動し(図2(j))、(k)磁場発生コイル6から前記磁粉8'にラジアル方向の磁場7を印加し(図2(k))、(l)磁場7を印加した状態を保ちながら、上パンチ4aを下方向に移動し、磁粉8'に圧力を印加し、第1の成形体9aの上に第2の成形体9bを一体的に成形する(図2(l))。(m)下コア1b及び外型2を下方向に移動し、第1の成形体9b及び第2の成形体9bが一体化した最終成形体を得る(図2(m))。
【００２６】
この例で示した多段成形法は、成形を2回繰り返し、2つの成形体が接合してなる最終成形体を得る場合を示したが、3つ以上の成形体が接合してなる最終成形体も、工程(l)の後に、工程(g)〜工程(l)を繰り返すことにより成形することが可能である。
【００２７】
本発明者は、この従来の多段成形法によって得られた成形体を焼結して得られた焼結磁石の表面磁束密度を軸方向に沿って測定したとき、接合部で表面磁束密度が低下する原因は、各段の接合面近傍に磁粉に配向の乱れがあるからではないかと考え、第1の成形体から得られた焼結磁石の表面磁束密度のベクトルの向き(ラジアル方向から軸方向へのずれ)を金型(ダイス)の軸方向に沿って測定した結果、図3に示すように、第1の成形体9aの上端付近の磁粉の配向に乱れが生じていることが分かった。
【００２８】
さらに本発明者は、この磁粉の配向の乱れは、磁場を印加する際に、磁粉8の上面と外型2の磁性体部2aの上端面とが同じ高さになるように磁粉8を充填していることが原因ではないかと考えた(図2(e)参照)。すなわち、図4に示すように、磁粉8の上面8a付近を通る磁場7aはラジアル方向から軸方向にややずれているため、磁粉8の上面8a付近に対応する成形体の上端付近に磁粉の配向乱れが生じ、その結果多段成形法によって得られた焼結磁石の接合部の表面磁束密度が低下すると推定した。従って、磁粉8の上面8a付近においてもラジアル方向の磁場が形成されるような外型の配置を検討し、以下に示す本発明の方法を得た。
【００２９】
(B)本発明の方法
本発明の方法における成形方法は、前述の従来の方法において、キャビティ3に磁粉8を供給する工程(c)の後、図2(n)に示すように、外型2の磁性体部2aの上端面が、供給した磁粉8の上面よりも上になるように、外型2を上方向に移動する工程(n)を追加し、工程(d)及び工程(e)をそれぞれ図2(o)に示す工程(o)及び図2(p)に示す工程(p)に変更すること以外は、前述の従来の方法と同様である。
【００３０】
すなわち、(n)外型2の磁性体部2aの上端面が、供給した磁粉8の上面よりも上になるように、外型2を上方向に移動した後、(o)上コア1a及び上パンチ4aを下方向に移動し、上コア1aは下コア1bの上端面と接触するが、上パンチ4aは磁粉8の上端面と接触しない状態（図2(o)）で、(p)磁粉8にラジアル方向の磁場7を印加し(図2(p))、その後は従来の方法の磁粉8を加圧する工程(f)に続く。
【００３１】
このように、外型2の磁性体部2aの上端面が、供給した磁粉8の上面8aよりも上になるように配置した状態で磁場を印加することにより、図5に示すように、ラジアル方向からややずれた磁場7aが磁粉8を通過しないようになるため、磁粉8の上面8a付近の配向乱れが発生しない。その結果、多段成形法によって製造した場合であっても、接合部における表面磁束密度の低下がほとんど発生しない焼結磁石が得られる。外型2の磁性体部2aの上端面は磁粉8の上面より5 mm以上上にあるのが望ましく、10 mm以上上にあるのがさらに望ましい。
【００３２】
図2(p)に示すように、工程(p)において上パンチ4aの下端面を外型2の磁性体部2aの上端面と同じ高さに配置し、上パンチ4aの下端面と磁粉8の上面との間に間隙を設けた状態で磁場を印加しているが、図2(q)に示すように上パンチ4aをキャビティ3内に挿入し磁粉8の上面と接触した状態で磁場を印加しても良い。この場合、磁粉8に対しての加圧は行わず上パンチ4aを軽く磁粉8に接触させる状態とすることで、磁場印加時の磁粉8の乱れを抑えさらに接合部における表面磁束密度の低下を抑えることができる。また上パンチ4aをキャビティ3内に挿入した際に磁粉8と上パンチ4aとが接触していなくても良い(間隙を有していても良い。)。上パンチ4aのキャビティへの挿入深さは、磁粉8の上面と外型2の磁性体部2aの上端面との位置関係によるが、0 mm〜10 mmが望ましい。
【００３３】
なお本明細書の説明では磁粉8を供給し、磁粉8の上面が下コア1b及び外型2の磁性体部の上端面と同じ高さになるように均した後に下コア1b及び外型2を上昇させキャビティ3を形成したが、磁粉8の供給を制御し磁粉8の上面が外型2の上端面より下にある状態にし、磁場を印加しても良い。
【００３４】
上記の例は、成形を2回繰り返し、2つの成形体が接合してなる最終成形体を得る場合を示したが、3つ以上の成形体が接合してなる最終成形体を得る場合は、磁粉8'を供給する工程(i)の後にも同様に工程(n)を追加し、工程(j)及び工程(k)をそれぞれ工程(o)及び工程(p)と同様にキャビティ3上部に間隙を設けた状態に変更する必要がある。ただし、焼結磁石の端部は一般に加工により除去されるので、工程(i)で供給した磁粉が多段成形品の最終段を形成する場合には、工程(i)の後の工程(n)は省略し、工程(i)の後、工程(j)及び工程(k)を続けても良い。例えば、5つの成形体が接合してなる最終成形体を得る場合は、1回目の磁粉供給の後(工程(c)の後)及び2〜4回目の磁粉供給の後(1回目の工程(i)の後、2回目の工程(i)の後、及び3回目の工程(i)の後)に工程(n)を追加するが、5回目の磁粉供給の後には工程(n)を必ずしも追加する必要はない。
【００３５】
本発明において、複数回の圧縮成形のうち、最後の圧縮成形によって得られた成形体を最終成形体と言い、それ以前の圧縮成形によって得られた成形体を予備成形体と言う。例えば、5つの成形体が接合してなる最終成形体を得る場合は、1〜4回目の圧縮成形で得られた成形体を予備成形体、5回目(最後)の圧縮成形によって得られた成形体を最終成形体と言う。
【００３６】
予備成形体は3.1 g/cm3以上の密度を有しているのが好ましい。本発明の方法は、予備成形体がコア及び外型の壁面に押し当てられた状態でコア及び外型を移動させる工程(g)を有しており、予備成形体が3.1 g/cm3よりも低い密度である場合、すなわち予備成形体の空隙が多すぎる場合は、コア及び外型の壁面との摩擦により成形体の粉末が動いてしまう虞がある。このため、磁場方向に配向していた磁粉が磁場方向とは別の方向に回転してしまい、予備成形体の配向が乱れ十分な磁気特性が得られなくなる虞がある。予備成形体が3.1 g/cm3以上の密度を有している場合、コア及び外型を移動させても予備成形体の壁面付近の磁粉が動くことがなく磁気特性の低下が生じない。
【００３７】
予備成形体と最終成形体との密度差が小さいと焼結後に成形体の接合面に亀裂が生じる虞があるので、予備成形体と最終成形体との密度差を0.2 g/cm3以上にするのが好ましい。前記密度差を0.2 g/cm3以上にすることにより、焼結時の亀裂発生を効果的に防止できる。
【００３８】
最終成形体の成形圧力は0.5〜2 ton/cm2が好ましい。最終成形体の成形圧力が、0.5 ton/cm2未満では成形体の強度が弱くなりこわれやすく、2 ton/cm2より大きくなると磁粉の配向が乱れ、磁気特性が低下する。前記予備成形体と最終成形体との密度差を考慮すると、最終成形体を圧縮成形する際の圧力は、予備成形体を圧縮成形する際の圧力よりも高いのが好ましい。
【００３９】
磁粉を配向させるためにキャビティ3に印加するラジアル方向の磁場の強さは、好ましくは159 kA/m以上であり、より好ましくは239 kA/m以上である。配向磁場の強さが159 kA/m未満では、磁粉の配向が不十分であり良好な磁気特性が得られない。
【００４０】
従来技術及び本発明の磁場を印加する工程において、上コア1aを下コア1bに接触させ、また上パンチ4aの下端面をキャビティ3の上端面に接触させるまで下降させているが、それは以下の理由による。すなわち、上コア1aと下コア1bとを接触させる理由は、上コア1aと下コア1b間に磁気ギャップを作らずコイルで発生した磁場を有効に利用するためである。また上パンチ4aの下端面をキャビティ3の上端面に接触させるのは磁場印加時の磁場により磁粉8がキャビティ3外に飛び出るのを防止するためである。よって上コア1aを下コア1bに接触させることなくキャビティ内に十分な磁場が得られる場合には、必ずしも上下のコア1a,1bを接触させる必要は無い。また上パンチ4aの下端面がキャビティ3の上端面より上方にあっても磁粉8の飛び出しが無い場合には、必ずしも上パンチ4aの下端面はキャビティ3の上端面の位置に無くても良い。なおキャビティ3自体は空間を意味するが、外型2とコア1とで形成させる空間の上端面を便宜上、キャビティ3の上端面と呼称する。
【００４１】
(3) 焼結
焼結は、真空又はアルゴン雰囲気中で、1000〜1150℃で行うのが好ましい。焼結は、成形体が焼結中に拘束状態になるよう、特にリング内側に円柱体を挿入した状態で行うのが好ましい。拘束状態になるよう成形体を焼結することによって、ラジアル異方性焼結リング磁石の真円度が向上する。
【００４２】
焼結の後、前記焼結体に熱処理を施すのが好ましい。熱処理は、後述の加工前に行っても良いし加工後に行っても良い。
【００４３】
(4) その他の工程
得られた焼結体は、必要に応じて要求される寸法に外面、内面及び端面を加工するのが好ましい。加工は外径研磨機、内径研磨機、平面研磨機等の既存の設備を適宜使用できる。耐食性向上のため、メッキ、塗装、アルミの真空蒸着、化成処理等の表面処理を必要に応じて行うことができる。
【実施例】
【００４４】
図1に示す成形装置を用いて、従来の方法及び本発明の方法によってR-TM-B系合金粉末［Nd：23.6質量％、Dy：2.2質量％、Pr：6.6質量％、B：1質量％、残部Fe及び不可避不純物を有する］を磁場中圧縮成形(磁場強度：318 kA/m)し2段に接合された成形体を得た後、成形体内部に円柱体を挿入し焼結を行い、その焼結体に対して熱処理を施し、ラジアル異方性焼結リング磁石を得た。得られたラジアル異方性焼結リング磁石の表面磁束密度を軸方向に沿って測定した。結果を図6(従来例)及び図7(本発明)に示す。【００４５】
図6及び図7から明らかなように、本発明の方法によって得られた多段成形体から得られたラジアル異方性焼結リング磁石は、接合部(測定位置が20 mmの箇所)での表面磁束密度の低下がなく、軸方向に均一な表面磁束密度を有していた。
【図１】
2016035670.tif 000003
【図２（ａ）】
2016035670.tif 000004
【図２（ｂ）】
2016035670.tif 000005
【図２（ｃ）】
2016035670.tif 000006
【図２（ｄ）】
2016035670.tif 000007
【図２（ｅ）】
2016035670.tif 000008
【図２（ｆ）】
2016035670.tif 000009
【図２（ｇ）】
2016035670.tif 000010
【図２（ｈ）】
2016035670.tif 000011
【図２（ｉ）】
2016035670.tif 000012
【図２（ｊ）】
2016035670.tif 000013
【図２（ｋ）】
2016035670.tif 000014
【図２（ｌ）】
2016035670.tif 000015
【図２（ｍ）】
2016035670.tif 000016
【図２（ｎ）】
2016035670.tif 000017
【図２（ｏ）】
2016035670.tif 000018
【図２（ｐ）】
2016035670.tif 000019
【図２（ｑ）】
2016035670.tif 000020
【図３】
2016035670.tif 000021
【図４】
2016035670.tif 000022
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月24日(2017.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
(h)上コア1a及び上パンチ4aをそれぞれ下コア1b及び第1の成形体9aから上方向に離脱させ、第1の成形体9aと下コア1bと外型2の磁性体部2aとの間にキャビティ3を形成する(図2(h))。(i)キャビティ3に新たな磁粉8'を供給し(図2(i))、工程(c)と同様に、キャビティ3からはみ出した磁粉はスクレバー等で除去し、供給した磁粉8'の上面が、下コア1b及び外型2の磁性体部2aの上端面と同じ高さになるように均す。(j)次に、上コア1a及び上パンチ4aを、それぞれ下コア1bの上端面及びキャビティ3(磁粉8')の上端面と接触するまで下方向に移動し(図2(j))、(k)磁場発生コイル6から前記磁粉8'にラジアル方向の磁場7を印加し(図2(k))、(l)磁場7を印加した状態を保ちながら、上パンチ4aを下方向に移動し、磁粉8'に圧力を印加し、第1の成形体9aの上に第2の成形体9bを一体的に成形する(図2(l))。(m)下コア1b及び外型2を下方向に移動し、第1の成形体9a及び第2の成形体9bが一体化した最終成形体を得る(図2(m))。
【国際調査報告】
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