(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類永久磁石の複数個が、回転子コアの円形外面上に、所定角度の端面間間隔で配置された回転子を備える回転電機であって、
前記希土類永久磁石の各々は、
第１の曲率半径を有する半径方向外側円弧状表面と、前記第１の曲率半径より小さい第２の曲率半径で前記外側円弧状表面と同心の円弧形状を有する半径方向内側円弧状表面と、前記円弧形状の円中心から延びる仮想半径線に沿った半径方向面である第１の端面及び第２の端面と、からなる形状の横断面を有し、該横断面に対して直角方向の軸方向長さを有する立体形状の、希土類物質を含む磁石材料粒子の一体焼結構造からなり、
前記外側及び内側円弧状表面の各々は、前記第１及び第２の端面のそれぞれを規定する２つの前記仮想半径線のなす角度範囲２ωに対応する周方向長さを有し、
前記磁石材料は、その磁化容易軸が、
前記円中心と前記外側円弧状表面の周方向中心点とを結ぶ中心半径線上では、該中心半径線に沿って半径方向外向きに配向され、
前記第１及び第２の端面から角度範囲εωまでの領域として定義される端部領域を除く中央領域２（１−ε）ωにおいては、前記中心半径線から角度θの位置にある任意の半径線上の位置で、該任意の半径線に対して半径方向外向きの方向から前記中心半径線の方向に角度Φだけ変位した方向に配向され、
前記端部領域では、前記角度Φよりも５°以上半径方向外向きに変位した方向に配向されており、
前記εは、０．１≦ε≦０．６であり、
前記角度Φは、式Φ＝（９０°−ｄ）・θ／ωで定められる角度であり、
ｄは０°＜ｄ≦５°の範囲内の角度に定められる定数である
希土類磁石形成用焼結体に着磁したものであり、
前記端面間間隔の前記所定角度は、前記ｄの２倍の角度２ｄである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載した回転電機であって、
前記希土類磁石形成用焼結体の前記端部領域における前記磁石材料の磁化容易軸の配向方向は、
式Φ＝（１−ε）・（９０°−ｄ）
で定められる方向であることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載した回転電機であって、
前記希土類磁石形成用焼結体の前記端部領域における前記磁石材料の磁化容易軸は、
式Φ＝（１―ε）・（９０°−ｄ）−（Δ／(ε・ω)）・（θ−（１−ε）・ω）
で定められる方向に配向されており、前記Δは０＜Δ≦（１−ε）・（９０°−ｄ）の範囲内の定数であることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載した回転電機であって、
前記希土類磁石形成用焼結体の前記端部領域における前記磁石材料の磁化容易軸は、
式Φ＝（９０°−ｄ）・θ／ω−ｍ・（θ／ω−１＋η）n
で定められる方向に配向されており、ｍは０＜ｍの範囲内の定数であり、ｎは１＜ｎの範囲内の定数であり、ηは０．２≦η≦０．９の範囲内の定数である
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類物質を含む磁石材料粒子の一体焼結構造からなる希土類磁石形成用焼結体、及び該希土類磁石形成用焼結体に着磁した希土類永久磁石に関する。本発明はまた、希土類磁石形成用焼結体に着磁した希土類永久磁石の複数個が、回転子コアの円形外面上に、所定の端面間間隔で配置された回転子を備える電動機又は発電機のような回転電機に関する。特に、本発明は、表面磁石配列の回転子を有する回転電機に使用され、極異方性リング磁石を構成するのに適した希土類永久磁石、及びそのような希土類永久磁石を形成するための希土類磁石形成用焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
極異方性リング磁石は、該磁石を形成する磁石材料粒子の磁化方向が回転角とともに連続的に変化するように構成して、好ましくは正弦波形状の表面磁束分布を達成するようにした磁石であり、磁石材料粒子として希土類物質を含む合金材料粒子を使用した極異方性リング磁石が、例えば、特開２０００−１９５７１４号公報（特許文献１）及び特開２０００−２６９０６２号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１に開示された希土類磁石は、希土類磁石材料粒子が樹脂材料により結合されたボンド磁石であり、特許文献２に開示された磁石は焼結磁石である。
【０００３】
この種の極異方性リング磁石において、コギングトルクを小さくすることが意図された磁石構造が、特開２００４−２０７４３０号公報（特許文献３）に開示されている。この特許文献３の記載によれば、希土類物質を含む磁石材料であるＮｄＦｅＢ系材料を使用する磁石では、磁石材料粒子の磁化容易軸を配向させる配向工程及び磁石材料粒子を焼結する焼結工程において、配向ばらつきと熱膨張係数の異方性を生じ、その結果、焼結後の磁化容易軸の配向が分散される、という問題がある。特許文献３では、この問題に対処するため、磁石材料粒子の配向工程において、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向がリング磁石の半径方向になる極位置に印加される磁界の強さを高くして、リング磁石の極位置と、これに隣接する極位置との間の角度のばらつきが１０％以下であるようにすることを提唱している。
【０００４】
特開２００４−２０８３４１号公報（特許文献４）は、この種の極異方性リング磁石の代わりに、コギングトルクを低減させるために、複数の磁石片をリング状もしくは間隔をあけて回転子表面に配置させ、構成要素である磁石片の各々における、回転電機の固定子に向けられる面を、回転子の周面の曲率より大きい曲率の弧状の横断面形状とし、該磁石片の厚みが周方向中央部から端部方向に向けて減少する構成とすることを提唱している。この特許文献４に記載された磁石は、弧状の表面が、ほぼ直線状に形成される固定子ティースの面に対向するように配置されるもので、回転子側の磁石と固定子側のティースとの間の間隙を不均等にし、磁石片の周方向両端部近傍における表面磁束を減少させることにより、コギングトルクの減少を図るものである。この構成は、固定子と回転子との間の間隙を大きくすることを必要とし、磁石効率が低下する、という欠点が予想される。
【０００５】
国際公開ＷＯ２０１２／０９０８４１号（特許文献５）は、円弧状横断面を有する柱状の希土類焼結磁石を複数個、円柱状に配置した構造の磁石において、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向制御により極異方性の表面磁束分布を達成することを教示している。この特許文献５の教示は、各々の円弧状横断面の柱状磁石において、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向を、円周方向の端面では該端面に対して垂直方向とし、半径方向外側の円弧状面の周方向中央部では半径方向とし、中間部では該端面における配向方向から該中央部における配向方向まで連続的な曲線に沿った方向とすることにより、複数個の柱状磁石を円柱状に配置した磁石において極異方性配向を実現するものである。特開２００２−１３４３１４号公報（特許文献６）及び特開２００５−０４４８２０号公報（特許文献７）にも、同様な配向制御をした円弧状断面の柱状磁石が開示されている。
【０００６】
特許文献５及び６に記載されたような、複数個の円弧状横断面の柱状磁石を円柱状に配置した構成では、柱状磁石の円周方向端面間に必然的に生じる端面間間隙のために、該端面間間隙位置において、表面磁束分布が正弦波形状から大きく外れることになり、その結果、コギングトルクの減少は十分には達成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９５７１４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９０６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２０７４３０号公報
【特許文献４】特開２００４−２０８３４１号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２０１２／０９０８４１号
【特許文献６】特開２００２−１３４３１４号公報
【特許文献７】特開２００５−０４４８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特許文献５及び６に記載されたような、複数個の円弧状横断面の柱状磁石を円柱状に配置した構成において、柱状磁石の円周方向端面間に必然的に生じる端面間間隙のために、該端面間間隙位置において、表面磁束分布が正弦波形状から大きく外れることになる、という問題に着目して、その問題を解決することができる円弧状断面柱状磁石を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転電機の回転子の周面に、端面間間隙を介して周方向に並んで配置されて、極異方リング磁石を形成する円弧状横断面の複数の柱状磁石において、個々の柱状磁石の周方向両端部における所定の領域での磁化方向を、所定の極異方配向から所定角度だけずらすことにより、周方向両端部の表面磁束の分布形状を正弦波に近づけるようにするものである。本発明は、このような正弦波形状の表面磁束分布を達成することができる希土類永久磁石を形成するための、希土類磁石形成用焼結体、及び該焼結体に着磁した希土類永久磁石を提供するものである。
【００１０】
すなわち、本発明による希土類磁石形成用焼結体は、第１の曲率半径を有する半径方向外側円弧状表面と、該第１の曲率半径より小さい第２の曲率半径で該外側円弧状表面と同心の円弧形状を有する半径方向内側円弧状表面と、該円弧形状の円中心から延びる仮想半径線に沿った半径方向面である第１の端面及び第２の端面と、からなる形状の横断面を有し、該横断面に対して直角方向の軸方向長さを有する立体形状の、希土類物質を含む磁石材料粒子の一体焼結構造からなる。この焼結体構造において、外側及び内側円弧状表面の各々は、該第１及び第２の端面のそれぞれを規定する２つの仮想半径線のなす角度範囲２ωに対応する周方向長さを有する。さらに、磁石材料は、その磁化容易軸が、上記の円中心と外側円弧状表面の周方向中心点とを結ぶ中心半径線上では、該中心半径線に沿って半径方向外向きに配向され、第１及び第２の端面から角度範囲εωまでの領域として定義される端部領域を除く中央領域２（１−ε）ωにおいては、該中心半径線から角度θの位置にある任意の半径線上の位置で、該任意の半径線に対して半径方向外向きの方向から該中心半径線の方向に角度Φだけ変位した方向に配向され、端部領域では、角度Φよりも５°以上半径方向外向きに変位した方向に配向される。この場合、εは、０．１≦ε≦０．６であり、角度Φは、式Φ＝（９０°−ｄ）・θ／ωで定められる角度である。ここで、ｄは０°＜ｄ≦５°の範囲内の角度に定められる定数である。
【００１１】
上記した希土類磁石形成用焼結体の一態様において、端部領域における前記磁石材料の磁化容易軸の配向方向は、Φ＝（１−ε）・（９０°−ｄ）とすることができる。別の態様においては、端部領域における磁石材料の磁化容易軸は、
式Φ＝（１―ε）・（９０°−ｄ）−（Δ／(ε・ω)）・（θ−（１−ε）・ω）
で定められる方向に配向される。ここで、Δは０＜Δ≦（１−ε）・（９０°−ｄ）の範囲内の定数である。
【００１２】
さらに、本発明の他の態様による希土類磁石形成用焼結体は、端部領域における磁石材料の磁化容易軸が、
式Φ＝（９０°−ｄ）・θ／ω−ｍ・（θ／ω−１＋η）n
で定められる方向に配向されており、ここで、ｍは０＜ｍの範囲内の定数であり、ｎは１＜ｎの範囲内の定数であり、ηは０．２≦η≦０．９の範囲内の定数である。
【００１３】
本発明はまた、上述した態様の構成を有する希土類磁石形成用焼結体に着磁した希土類永久磁石を提供する。さらに本発明は、回転子コアの円形外周面上に、上述の希土類永久磁石を複数個、周方向に並べて配置した回転子を備える回転電機を提供する。さらに、本発明は、希土類磁石形成用焼結体に着磁した希土類永久磁石の複数個が、回転子コアの円形外面上に、角度ｄの２倍の端面間間隔で配置された回転子を備える回転電機を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、希土類磁石形成用焼結体の端部領域における磁石材料の磁化容易軸の配向を、極異方配向からずらして上述のように配向させることにより、該焼結体に着磁して得られる磁石を端面間間隔を介してリング状に配置した場合においても、該端面間間隔の近傍における磁束分布を正弦波に近づけることができる。そのため、この磁石を使用する回転電機におけるコギングトルクを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１（ａ）】極異方リング磁石を構成するセグメント磁石における磁化方向を示すセグメント磁石の横断面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）に示すセグメント磁石における磁化方向Φと周方向中心からの円筒座標θとの関係を示す図表である。
【図２】周方向に隣接する２つのセグメント磁石間に形成される間隙を示す拡大断面図である。
【図３（ａ）】複数の円弧状セグメント磁石を周方向に配列した極異方リング磁石において得られる、ほぼ正弦波形状の磁束分布を示す図表である。
【図３（ｂ）】周方向に隣接する２つのセグメント磁石間の極間領域に形成される間隙の近傍における磁束分布を拡大して示す図表である。
【図４】本発明の一実施形態による極異方リング磁石を形成するためのセグメント磁石における磁化方向を示す図１（ａ）と同様なセグメント磁石の横断面図である。
【図５】図４に示す本発明の実施形態によるセグメント磁石における磁化方向Φと周方向中心からの円筒座標θとの関係を示す図表である。
【図６】本発明の他の実施形態によるセグメント磁石における磁化方向Φと周方向中心からの円筒座標θとの関係を示す図表である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態によるセグメント磁石における磁化方向Φと周方向中心からの円筒座標θとの関係を示す図表である。
【図８】本発明の実施形態による永久磁石形成用焼結体の製造工程を示す概略図であり、（ａ）ないし（ｄ）はグリーンシート形成までの各段階を示す。
【図９】本発明の第一の実施形態による磁石材料粒子の磁化容易軸配向処理を示す加工用シート片の断面図であり、（ａ）は磁場印加時のシート片の断面形状を示し、（ｂ）は磁場印加後に変形処理を施された焼結処理用シート片の断面形状を示し、（ｃ）は成形後の端部切断工程を示す。
【図１０】（ａ）は本発明の第二の実施形態による磁石材料粒子の磁化容易軸配向処理を示す加工用シート片の断面図であり、（ｂ）は本発明の第三の実施形態による磁石材料粒子の磁化容易軸配向処理を示す加工用シート片の断面図である。
【図１１】仮焼処理における好ましい昇温速度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）に、６極の極異方リング磁石を構成するためのセグメント磁石１における磁化方向を示す。セグメント磁石１は、点Ｏに曲率中心を有する円弧形状であり、極異方リング磁石の１極分に相当する角度範囲２λにほぼ対応する角度範囲２ωにより定められる周長と所定の厚みとを有する。図示の１極分に相当するセグメント磁石１に対し、円周方向に隣接して次の１極分に相当するセグメント磁石２が配置される。隣接する２つのセグメント磁石１、２は、隣接する周方向の端面１ａ、２ａが互いに向き合うように配列されるが、これら対向配置される２つの端面１ａ、２ａ間には、角度間隔２ｄの間隙ｇが形成される。
【００１７】
図２に、端面１ａ、２ａ間の間隙ｇを拡大して示す。図２において、符号３は電動モータのような回転電機の回転子を、符号４は固定子をそれぞれ示しており、各セグメント磁石１、２は回転子３の周面上に配置される。このように、複数のセグメント磁石の配置においては、それぞれの間に角度間隔２ｄの間隙ｇが不可避的に形成されるようになるため、各セグメント磁石における１極分の角度範囲２λは、該セグメント磁石の周長を定める角度範囲２ωに、各端における間隙ｇの角度範囲２ｄの１／２を加えた値となり、２λ＝２ω＋２ｄで表される。そして、セグメント磁石１の外周面における周方向中心点Ａとセグメント磁石１の円弧の曲率中心である点Ｏとを結ぶ半径線を中心半径線Ｒｃとし、該中心半径線Ｒｃから各端の方向に角度θだけ変位した半径線Ｒｃ（θ）上に位置する、セグメント磁石の各点における磁化方向が該半径線Ｒｃ（θ）となす角度をΦとするとき、極異方リング磁石においては、該磁石を形成するセグメント磁石１の磁化方向は、式
Φ（θ）＝（π／２λ）・θ      ・・・・    （１）
で表されるものとなる。式（１）において、「π」は、２極分のセグメント磁石が形成する周期的磁束分布を一周期としたときの半周期分に相当する角度を表すもので、該一周期の角度表示を３６０°として角度で表示する場合には、「π」は半周期の１８０°を表すものとなる。したがって、式（１）は、
Φ（θ）＝（９０°／λ）・θ      ・・・・    （１）
と書くこともできる。ここで、磁化方向を表す角度Φは、半径線Ｒｃ（θ）に対し時計廻りを正、反時計廻りを負とし、角度θは中心半径線Ｒｃからの角度で、反時計廻りを正とする。角度θが０であることは、磁化方向が半径方向であることを表し、π／２又は９０°であることは、磁化方向が周方向であることを表す。式（１）で表される角度θ、Φの関係を、横軸にθ／λを、縦軸にΦをとって図１（ｂ）に示す。式（１）及び図１（ｂ）から分かるように、角度Φと角度θは、線形関係を有する。この磁化方向を「極異方配向」と呼ぶ。
【００１８】
図１（ａ）において、セグメント磁石１に周方向に隣接するセグメント磁石２も、周方向の各位置θにおける磁化方向Φは、式（１）により定められるが、磁束ベクトルは、セグメント磁石１における磁束ベクトルとは逆極性になる。その結果、極異方性リング磁石により、図３（ａ）に示すような正弦波形状の一周期分の磁束分布が得られることになる。しかしながら、複数の円弧状セグメント磁石を周方向にリング状に配列して形成される極異方リング磁石においては、上述したように、隣接する２つのセグメント磁石１、２間に間隙ｇが形成されるため、この間隙ｇに対応する極間領域で、磁束分布が正弦波形状から大きく外れるようになる。
【００１９】
図３（ｂ）は、図２に示すような、セグメント磁石の周方向端部における端面の角部が４分円形状の断面を有するモデル化された間隙の形状について計算により求めた、図３（ａ）に符号Ｂで示す極間領域における磁束分布を表す図表であり、横軸の目盛を拡張して示してある。図３（ｂ）から分かるように、複数の円弧状セグメント磁石を周方向にリング状に配列して形成される極異方リング磁石では、極間領域に間隙ｇが不可避的に形成されるため、該間隙ｇに対応する領域において、磁束分布が正弦波形状から大きく外れるようになる。
【００２０】
本発明においては、該極間領域における磁化方向を補正することにより、磁束分布のずれを大幅に軽減するか、或いは解消する。以下、本発明の実施形態を、図を参照して詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
【００２１】
図４に、６極の極異方リング磁石を形成するための、本発明の第一の実施形態によるセグメント磁石１１が示されている。このセグメント磁石１１は、その基本的形状が、図１（ａ）に示すセグメント磁石１と同一で、点Ｏに曲率中心を有する円弧形状であり、６極の極異方リング磁石における１極分に相当する角度範囲２λの周長にわたって配置されるものである。セグメント磁石１１は、周方向に隣接するセグメント磁石１２との間に前述した角度２ｄに相当する間隙ｇが形成されるため、図１（ａ）を参照して前述したように、セグメント磁石１１の周長は、１極分に相当する角度範囲２λより角度範囲２ｄだけ小さい角度範囲２ωとなる。
【００２２】
本実施形態では、セグメント磁石１１は、各端の端面１１ａから周方向内方に向かって角度範囲εωにわたる範囲が端部領域１３とされており、残りの部分が中央領域１４とされる。中央領域１４においては、図１（ａ）に示すセグメント磁石１におけると同様に、磁化方向は、式（１）で表される「極異方配向」である。しかしながら、本実施形態では、極間領域における磁化方向を補正するために、端部領域１３における磁化方向を、
Φ（θ）＝（π／２λ）・θ−ｍ［（θ／λ）−１＋α）］n ・・・（２）
又は、
Φ（θ）＝（９０°／λ）・θ−ｍ［（θ／λ）−１＋α）］n ・・・（２）
とする。式（２）において、右辺の第２項は修正項である。ここで、「α」は、端部領域１３を定める半径線１３ａと間隙ｇの２等分半径線Ｒｇとの間の角度範囲を「αλ」として表示した係数「α」である。図４において、［（９０°−ｄ）／９０°］λ＝ω、１−α＝［（９０°−ｄ）／９０°］（１−ε）であるから、式（２）は、下記のように表すことができる。
Φ（θ）＝［（９０°−ｄ）／ω］θ
−ｍ［（９０°−ｄ）／９０°］n・［（θ／ω）−１＋ε］n・・・（３）
【００２３】
ここで、ｄは９０°に比べて極めて小さい値であるので、上記の式（３）の右辺第２項における［（９０°−ｄ）／９０°］nを「１」にほぼ等しいとして取り扱うと、式（２）は下記のように表されることになる。
Φ（θ）＝［（９０°−ｄ）／ω］θ−ｍ［（θ／ω）−１＋ε］n・・・（４）
【００２４】
本実施形態では、式（４）において、ｍを（π／２）−ｄすなわち９０°−ｄとし、ｎを１とする。その結果、端部領域１３における磁化方向Φ（θ）は、下記の式で表されるものとなる。
Φ（θ）＝（１−ε）（９０°−ｄ）  ・・・・・・・  （５）
【００２５】
端部領域１３における磁化方向が式（５）に基づいて定められる本実施形態によるセグメント磁石１１における角度θ、Φの関係を、横軸にθ／λを、縦軸にΦをとって示すと図５のようになる。図５から分かるように、本実施形態のセグメント磁石１１においては、端部領域１３における磁化方向角度は、角度θに関係なく一定である。
【００２６】
このセグメント磁石１１は、希土類物質を含む磁石材料粒子を焼結することによって製造される。製造の過程で、セグメント磁石の形状に成形された磁石材料粒子の成形体に外部磁界を印加して、該磁石材料粒子の磁化容易軸を、セグメント磁石における磁化方向に対応する方向に指向させ、焼結を行うことにより、本発明の実施形態である、磁石材料粒子の磁化容易軸が所定の方向に指向された、希土類磁石形成用焼結体が得られる。さらに、この希土類磁石形成用焼結体に外部磁界を印加することにより、上述した磁化方向を有する希土類永久磁石が得られる。このようにして形成された円弧形状の希土類永久磁石は、回転電機の回転子の周面にリング状に配置されてリング磁石を構成する。
［第二の実施形態］
【００２７】
本実施形態は、上記式（４）において、ｍを（π／２）−ｄ＋（Δ／ε）、ｎを１とすること以外は、実施形態１と全く同じである。ここに、Δは任意に定められる定数である。この場合、端部領域１３における磁化方向Φ（θ）は、下記の式で表されるものとなる。
Φ（θ）＝（１−ε）（９０°−ｄ）−［θ−（１−ε）ω］（Δ／εω）・・・（６）
【００２８】
端部領域１３における磁化方向が式（６）に基づいて定められる本実施形態によるセグメント磁石１１における角度θ、Φの関係は、横軸にθ／λを、縦軸にΦをとって示すと図６のようになる。図６から分かるように、本実施形態のセグメント磁石１１においては、端部領域１３における磁化方向角度は、角度θの絶対値の増加に反比例して直線的に減少する。
【００２９】
なお、Δは０＜Δ≦（１−ε）・（９０°−ｄ）の範囲内の定数であり、例えば、１０°ないし７０°の範囲に設定することができる。
［第三の実施形態］
【００３０】
本実施形態は、上記式（４）において、ｍ＞１、ｎ＞１の任意に定められる定数とすること以外は、実施形態１及び実施形態２と全く同じである。この場合、端部領域１３における磁化方向Φ（θ）は、下記の式で表されるものとなる。
Φ（θ）＝（９０°−ｄ）θ／ω−ｍ［（θ／ω）−（１−ε）］n  ・・・（７）
【００３１】
端部領域１３における磁化方向が式（７）に基づいて定められる本実施形態によるセグメント磁石１１における角度θ、Φの関係は、横軸にθ／λを、縦軸にΦをとって示すと図７のようになる。図７から分かるように、本実施形態のセグメント磁石１１においては、端部領域１３における磁化方向角度は、角度θに応じてべき乗則に基づき変化するものとなる。
【００３２】
また、Φが式（７）に基づいてべき乗則で変化する領域においても、極異方配向からのずれがほとんど無い領域がある。この領域では実質、極異方配向とみなす事ができ、中央領域１４に含むことができる。極異方配向からずれた配向となる端部領域１３を定義するεと区別するために、式（７）は下記の式のように表す。
Φ（θ）＝（９０°−ｄ）θ／ω−ｍ［（θ／ω）−（１−η）］n  ・・・（８）
なお、ηは０．２≦η≦０．９の範囲の定数であり、ｎは１より大きい数であれば特には限定されず、例えば、２ないし１０の範囲に設定することができる。また、ｍは１より大きい数であれば特には限定されず、例えば、１００ないし５０００の範囲に設定することができる。
【実施例】
【００３３】
実施形態１、２及び３に基づくセグメント磁石１１を、回転子の週面にリング状に配置した回転電機について、セグメント磁石間の間隙ｇを変えた場合の実施例１ないし３、及び極数を変えた場合の実施例４ないし７について、セグメント磁石間間隙部近傍における表面磁束歪み率を計算により求めた。その結果を表１に示す。表１から分かるように、実施形態１より実施形態２、実施形態２より実施形態３の方が、高い歪み率減少効果を示しているが、いずれの実施形態も、従来技術に比べると、優れた歪み率減少効果を達成することができる。表１の結果から、本発明において、セグメント磁石間の間隙ｇの角度値２ｄにおけるｄは、５以下であることが必要で、より好ましくは３以下である。
【表１】
0006706487.tif 000002
〔希土類磁石形成用焼結体の製造〕
【００３４】
以下、本発明による希土類磁石形成用焼結体を製造する方法の実施例を説明する。
先ず、図４及び図５に示す第一の実施形態による希土類磁石形成用焼結体１の製造方法について図８を参照して説明する。図８は、第一の実施形態に係る永久磁石形成用焼結体１の製造工程を示す概略図である。
【００３５】
先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金からなる磁石材料のインゴットを鋳造法により製造する。代表的には、ネオジム磁石に使用されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金は、Ｎｄが３０ｗｔ％、電解鉄であることが好ましいＦｅが６７ｗｔ％、Ｂが１．０ｗｔ％の割合で含まれる組成を有する。次いで、このインゴットを、スタンプミル又はクラッシャー等の公知の手段を使用して２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。代替的には、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法によりフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石材料粒子１１５が得られる（図８（ａ）参照）。
【００３６】
次いで、粗粉砕磁石材料粒子１１５を、ビーズミル１１６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１１６による湿式法を用いた微粉砕では、溶媒中で粗粉砕磁石粒子１１５を所定範囲の粒径（例えば０．１μｍないし５．０μｍ）に微粉砕し、溶媒中に磁石材料粒子を分散させる（図８（ｂ）参照）。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粒子を真空乾燥などの手段によって乾燥させて、乾燥した磁石粒子を取り出す（図示せず）。ここで、粉砕に用いる溶媒の種類には特に制限はなく、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、それらの混合物等の有機溶媒、又は、液化アルゴン等の無機溶媒を使用することができる。この場合において、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒を用いることが好ましい。
【００３７】
一方、ジェットミルによる乾式法を用いる微粉砕においては、粗粉砕した磁石材料粒子１１５を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１ないし０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの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、例えば０．７μｍないし５．０μｍといった所定範囲の平均粒径を有する微粒子とする。ここで、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。
【００３８】
次に、ビーズミル１１６等で微粉砕された磁石材料粒子を所望形状に成形する。この磁石材料粒子の成形のために、上述のように微粉砕された磁石材料粒子１１５とバインダーとを混合した混合物、すなわちコンパウンド１１７を準備する。バインダーとしては、樹脂材料を用いることが好ましく、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、かつ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粒子とバインダーとの混合物１１７を、例えば台形形状のような所望形状に成形する際に生じた混合物の残余物を再利用できるようにするために、かつ、混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行うことができるようにするために、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。具体的には、以下の一般式（１）に示されるモノマーから形成される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好適に用いられる。
【化１】
0006706487.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）、スチレンとエチレン、ブタジエンの共重合体であるスチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレンとエチレン、プロピレンの共重合体であるスチレン-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、エチレンとプロピレンの共重合体であるエチレン-プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン、プロピレンとともにジエンモノマーを共重合させたＥＰＤＭ、エチレンの重合体であるポリエチレン、プロピレンの重合体であるポリプロピレン、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。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子、窒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、本発明の目的を達成することが可能である。
【００４０】
なお、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流動開始温度が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
【００４１】
熱可塑性樹脂中に磁石材料粒子を分散させるために、分散剤を適量添加する事が望ましい。分散剤としては、アルコール、カルボン酸、ケトン、エーテル、エステル、アミン、イミン、イミド、アミド、シアン、リン系官能基、スルホン酸、二重結合や三重結合などの不飽和結合を有する化合物、液状飽和炭化水素化合物のうち、少なくともひとつを添加することが望ましい。複数を混合して用いても良い。  そして、後述するように、磁石材料粒子とバインダーとの混合物に対して磁場を印加して該磁石材料を磁場配向するにあたっては、混合物を加熱してバインダー成分が軟化した状態で磁場配向処理を行う。
【００４２】
磁石材料粒子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、焼結後の希土類永久磁石形成用焼結体内に残存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、焼結後に磁石形成用焼結体内に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とすることができる。また、焼結後に磁石形成用焼結体内に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とすることができる。
【００４３】
バインダーの添加量は、スラリー又は加熱溶融した混合物すなわちコンパウンド１１７を成形する場合に、成形の結果として得られる成形体の厚み精度が向上するように、磁石材料粒子間の空隙を適切に充填できる量とする。例えば、磁石材料粒子とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％ないし４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％ないし３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％ないし２０ｗｔ％とする。
【００４４】
以下の実施例では、混合物を一旦製品形状以外に成形した状態で磁場を印加して磁場磁石材料粒子の配向を行い、その後に焼結処理を行うことによって、例えば図１に示す円弧形状のような、所望の製品形状とする。特に、以下の実施例では、磁石材料粒子とバインダーとからなる混合物すなわちコンパウンド１１７を、シート形状のグリーン成形体（以下、「グリーンシート」という）に一旦成形した後に、配向処理のための成形体形状とする。混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石材料粒子とバインダーとの混合物であるコンパウンド１１７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によるか、又は、磁石材料粒子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を採用することができる。
【００４５】
以下においては、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が、本発明は、そのような特定の成形法に限定されるものではない。例えば、コンパウンド１１７を成形用型に入れ、室温〜３００℃に加熱しながら、０．１〜１００ＭＰａ加圧することで成形を行ってもよい。この場合、より具体的には、軟化する温度に加熱したコンパウンド１１７を、射出圧を加えて金型に押込み充填して成形する方法が挙げられる。
【００４６】
既に述べたように、ビーズミル１１６等で微粉砕された磁石材料粒子にバインダーを混合することにより、磁石材料粒子とバインダーとからなる粘土状の混合物すなわちコンパウンド１１７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、分散剤の混合物を用いることができる。例えば、樹脂としては、構造中に酸素原子を含まず、か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ることが好ましく、一方、分散剤としては、アルコール、カルボン酸、ケトン、エーテル、エステル、アミン、イミン、イミド、アミド、シアン、リン系官能基、スルホン酸、二重結合や三重結合などの不飽和結合を有する化合物のうち、少なくともひとつを添加することが好ましい。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１１７における磁石材料粒子とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％ないし４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％ないし３０ｗｔ％、さらに好ましくは３ｗｔ％ないし２０ｗｔ％となるようにする。
【００４７】
ここで分散剤の添加量は磁石材料粒子の粒子径に応じて決定することが好ましく、磁石材料粒子の粒子径が小さい程、添加量を多くすることが推奨される。具体的な添加量としては、磁石材料粒子に対して０．１部ないし１０部、より好ましくは０．３部ないし８部とする。添加量が少ない場合には分散効果が小さく、配向性が低下する恐れがある。また、添加量が多い場合は、磁石材料粒子を汚染する恐れがある。磁石材料粒子に添加された分散剤は、磁石材料粒子の表面に付着し、磁石材料粒子を分散させ粘土状混合物を与えるとともに、後述の磁場配向処理において、磁石材料粒子の回動を補助するように作用する。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ほぼ同一方向に揃えること、すなわち、配向度を高くすることが可能になる。特に、磁石材料粒子にバインダーを混合する場合には、粒子表面にバインダーが存在するようになるため、磁場配向処理時の摩擦力が高くなり、そのために粒子の配向性が低下する恐れがあり、分散剤を添加することの効果がより高まる。
【００４８】
磁石材料粒子とバインダーとの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの不活性ガスからなる雰囲気のもとで行うことが好ましい。磁石材料粒子とバインダーとの混合は、例えば磁石材料粒子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。この場合において、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。さらに、磁石材料粒子とバインダーの混合も、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、特に磁石粒子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粒子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、コンパウンド１１７を得るようにしても良い。
【００４９】
続いて、コンパウンド１１７をシート状に成形することにより、前述したグリーンシートを作成する。ホットメルト塗工を採用する場合には、コンパウンド１１７を加熱することにより該コンパウンド１１７を溶融し、流動性を有する状態にした後、支持基材１１８上に塗工する。その後、放熱によりコンパウンド１１７を凝固させて、支持基材１１８上に長尺シート状のグリーンシート１１９を形成する。この場合、コンパウンド１１７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、通常は５０ないし３００℃とする。但し、用いるバインダーの流動開始温度よりも高い温度とする必要がある。なお、スラリー塗工を用いる場合には、多量の溶媒中に磁石材料粒子とバインダー、及び、任意ではあるが、配向を助長する添加剤を分散させ、スラリーを支持基材１１８上に塗工する。その後、乾燥して溶媒を揮発させることにより、支持基材１１８上に長尺シート状のグリーンシート１１９を形成する。
【００５０】
ここで、溶融したコンパウンド１１７の塗工方式は、スロットダイ方式又は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、すなわち、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、加熱して流動性を有する状態にしたコンパウンド１１７をギアポンプにより圧送してダイに注入し、ダイから吐出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本のロールのニップ間隙に、コンパウンド１１７を制御した量で送り込み、ロールを回転させながら、支持基材１１８上に、ロールの熱で溶融したコンパウンド１１７を塗工する。支持基材１１８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ことが好ましい。さらに、消泡剤を用いるか、加熱真空脱泡を行うことによって、塗工され展開されたコンパウンド１１７の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。或いは、支持基材１１８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１１７をシート状に成型しながら支持基材１１８上に押し出すことによって、支持基材１１８上にグリーンシート１１９を成形することもできる。
【００５１】
図８に示す実施形態では、スロットダイ１２０を用いてコンパウンド１１７の塗工を行うようにしている。このスロットダイ方式によるグリーンシート１１９の形成工程では、塗工後のグリーンシート１１９のシート厚みを実測し、その実測値に基づいたフィードバック制御により、スロットダイ１２０と支持基材１１８との間のニップ間隙を調節することが望ましい。この場合において、スロットダイ１２０に供給する流動性コンパウンド１１７の量の変動を極力低下させ、例えば±０．１％以下の変動に抑え、さらに塗工速度の変動も極力低下させ、例えば±０．１％以下の変動に抑えることが望ましい。このような制御によって、グリーンシート１１９の厚み精度を向上させることが可能である。なお、形成されるグリーンシート１１９の厚み精度は、例えば１ｍｍといった設計値に対して、±１０％以内、より好ましくは±３％以内、さらに好ましくは±１％以内とすることが好ましい。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フィードバック制御することで、支持基材１１８に転写されるコンパウンド１１７の膜厚を制御することが可能である。
【００５２】
グリーンシート１１９の厚みは、０．０５ｍｍないし２０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、必要な磁石厚みを達成するために、多層積層しなければならなくなるので、生産性が低下することになる。
〔第一の実施形態による焼結体の製造〕
【００５３】
次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１１８上に形成されたグリーンシート１１９から所望の磁石寸法に対応する寸法に切り出された加工用シート片１２３を作成する。本実施形態においては、加工用シート片１２３は、図９（ａ）に示すように、最終製品となる希土類永久磁石形成用焼結体１における中央領域に対応する円弧状領域１２３ａと、該円弧状領域１２３ａの両端に連続する直線状領域１２３ｂ、１２３ｃを有する断面形状である。円弧状領域１２３ａは、図９（ａ）にＯで示す点に曲率中心を有する円弧形状であり、該円弧状領域１２３ａの両端部に連続する直線状領域１２３ｂ、１２３ｃのうち、曲率中心Ｏ周りに角度εω、すなわち、ε×９０°の範囲が図４に示すセグメント磁石の端部領域１３に対応する端部領域となる。この加工用シート片１２３は、図の紙面に直角な方向の長さ寸法を有し、断面の寸法及び長さ寸法は、後述する焼結工程における寸法の縮小を見込んで、焼結工程後に所定の磁石寸法が得られるように定める。
【００５４】
図９（ａ）に示す加工用シート片１２３には、曲率中心Ｏと円弧状領域１２３ａの円周方向中心点Ａとを結ぶ方向に平行な平行磁場１２１が印加される。この磁場印加により、加工用シート片１２３に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、図９（ａ）に矢印１２２で示すように、磁場の方向に、すなわち厚み方向に平行に配向される。具体的に述べると、加工用シート片１２３は、該加工用シート片１２３に対応する形状のキャビティを有する磁場印加用型内に収容され（図示せず）、加熱することにより加工用シート片１２３に含まれるバインダーを軟化させる。それによって、磁石材料粒子はバインダー内で回動できるようになり、その磁化容易軸を平行磁場１２１に沿った方向に配向させることができる。
【００５５】
ここで、加工用シート片１２３を加熱するための温度及び時間は、用いるバインダーの種類及び量によって異なるが、例えば４０ないし２５０℃で０．１ないし６０分とする。いずれにしても、加工用シート片１２３内のバインダーを軟化させるためには、加熱温度は、用いられるバインダーのガラス転移点又は流動開始温度以上の温度とする必要がある。加工用シート片１２３を加熱するための手段としては、例えばホットプレートによる加熱、又はシリコーンオイルのような熱媒体を熱源に用いる方式がある。磁場印加における磁場の強さは、５０００[Oe]ないし１５００００[Oe]、好ましくは、１００００[Oe]ないし１２００００[Oe]とすることができる。その結果、加工用シート片１２３に含まれる磁石材料結晶の磁化容易軸が、図９（ａ）に示すように、平行磁場１２１に沿った方向に、平行に配向される。この磁場印加工程では、複数個の加工用シート片１２３に対して同時に磁場を印加する構成とすることもできる。このためには、複数個のキャビティを有する型を使用するか、或いは、複数個の型を並べて、同時に平行磁場１２１を印加すればよい。加工用シート片１２３に磁場を印加する工程は、加熱工程と同時に行っても良いし、加熱工程を行った後であって加工用シート片１２３のバインダーが凝固する前に行っても良い。
【００５６】
次に、図９（ａ）に示す磁場印加工程により磁石材料粒子の磁化容易軸が矢印１２２で示すように平行配向された加工用シート片１２３を、磁場印加用型から取り出し、図９（ｂ）に示す円弧状キャビティ１２４を有する最終成形用型内に移して、焼結処理用シート片１２５に成形する。この成形により、加工用シート片１２３は、中央の円弧状領域１２３ａと両端の直線状領域１２３ｂ、１２３ｃが、互いに連続する同一曲率半径の円弧形状になり、焼結用シート片１２５が形成される。この成形工程により形成される焼結処理用シート片１２５においては、中央の中心線Ｏ−Ａに沿って位置する磁石材料粒子の磁化容易軸は、円弧の半径方向に配向された状態になり、中心線Ｏ−Ａの両側の領域においては、変形の結果、図９（ｂ）に示すように、磁化容易軸は、極異方配向になる。
【００５７】
このようにして磁石材料粒子の磁化容易軸が配向された配向後の焼結処理用シート片１２５は、図９（ｃ）に示すように、両端部が、上述した角度εωに相当する部分を残して切り落とされて、焼結用シート片１２５ａとなる。この焼結用シート片１２５ａに対して、大気圧、或いは、大気圧より高い圧力又は低い圧力（例えば、１．０Ｐａ又は１．０ＭＰａ）に調節した非酸化性雰囲気において、バインダー分解温度で数時間ないし数十時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。この処理では、水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気を用いることが推奨される。水素雰囲気のもとで仮焼処理を行う場合には、仮焼中の水素の供給量は、例えば５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダーに含まれる有機化合物を、解重合反応、その他の反応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。すなわち、焼結処理用シート片１２５ａに残存する炭素の量を低減させる処理である脱カーボン処理が行われることとなる。また、仮焼処理は、焼結処理用シート片１２５ａ内に残存する炭素の量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うことが望ましい。それによって、その後の焼結処理で焼結処理用シート片１２５ａの全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度及び保磁力の低下を抑制することが可能になる。なお、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とする場合には、圧力は１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。ここで、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、特に残存炭素量軽減の効果が期待できる。
【００５８】
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ことができる。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を選択することが推奨される。バインダーの種類により異なるが、２００℃ないし９００℃、より好ましくは４００℃ないし５００℃、例えば４５０℃とすればよい。
【００５９】
上述の仮焼処理においては、一般的な希土類磁石の焼結処理と比較して、昇温速度を小さくすることが好ましい。具体的には、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下、例えば１．５℃／ｍｉｎとすることにより、好ましい結果を得ることができる。従って、仮焼処理を行う場合には、図１１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ないし数十時間保持することにより仮焼処理を行う。このように、仮焼処理において昇温速度を小さくすることによって、焼結処理用シート片１２５ａ内の炭素が急激に除去されることがなく、段階的に除去されるようになるので、十分なレベルまで残量炭素を減少させて、焼結後の永久磁石形成用焼結体の密度を高めることが可能となる。すなわち、残留炭素量を減少させることにより、永久磁石中の空隙を減少させることができる。上述のように、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下とすれば、焼結後の永久磁石形成用焼結体の密度を９８％以上（７．４０ｇ／ｃｍ3以上）とすることができ、着磁後の磁石において高い磁石特性を達成することが期待できる。
【００６０】
続いて、仮焼処理によって仮焼された焼結処理用シート片１２５を焼結する焼結処理が行われる。焼結処理としては、真空中での無加圧焼結法を採用することもできるが、本実施形態では、焼結処理用シート片１２５ａを長さ方向に一軸加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結法を採用することが好ましい。この方法では、図９（ｂ）に符号「１２４」で示すものと同じ形状のキャビティを有する焼結用型（図示せず）内に焼結処理用シート片１２５ａを装填し、型を閉じて、長さ方向に加圧しながら焼結を行う。この加圧焼結技術としては、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、公知の技術のいずれを採用してもよい。特に、一軸方向に加圧可能であって、通電焼結により焼結が遂行されるＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。
【００６１】
なお、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧圧力を、例えば０．０１ＭＰａないし１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９００℃〜１１００℃℃まで５℃〜３０℃／分の昇温速度で温度上昇させ、その後、加圧方向の収縮が実質ゼロになるまで保持することが好ましい。次いで冷却し、再び３００℃ないし１０００℃に昇温して２時間、その温度に保持する熱処理を行う。このような焼結処理の結果、焼結処理用シート片１２５ａにより、本発明の希土類永久磁石形成用焼結体１が製造される。このように、焼結処理用シート片１２５ａを長さ方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結法によれば、焼結処理用シート片１２５ａ内の磁石材料粒子に与えられた磁化容易軸の配向が変化することを抑制することができる。
【００６２】
この希土類永久磁石形成用焼結体１は、図２に示すロータコア３の周面に、未着磁の状態で配置される。その後、このように配置された希土類永久磁石形成用焼結体１に対して、その中に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸すなわちＣ軸に沿って着磁を行う。具体的に述べると、ロータコア３の周面に配置された複数の希土類永久磁石形成用焼結体１に対して、ロータコア３の周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されるように着磁を行う。その結果、永久磁石１を製造することが可能となる。尚、希土類永久磁石形成用焼結体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の公知の手段のいずれを用いてもよい。また、希土類永久磁石形成用焼結体１は、ロータコア３の周面に配置する前に着磁を行って、希土類永久磁石とし、この着磁された磁石をロータコア３の周面に配置するようにしてもよい。その後で、ロータに対してステータ４及び回転軸等のモータ構成部材を組み付けることにより、所望の電動モータ、例えばＳＰＭモータが製造される。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る希土類永久磁石形成用焼結体１の製造方法においては、磁石材料を磁石材料の微細粒子に粉砕し、粉砕された磁石材料粒子とバインダーとを混合することにより、コンパウンド１１７を生成する。そして、生成したコンパウンド１１７をシート状に成形してグリーンシート１１９を作製する。その後で、成形したグリーンシート１１９所定寸法のシート片を切り出し、所望形状に成形して加工用シート片１２３を形成し、この加工用シート片１２３に対して厚み方向に平行磁場を印加することにより、磁石材料粒子の磁化容易軸を平行磁場のもとで配向させ、配向処理後の加工用シート片１２３を所定の形状に変形させることによって製品形状に成形して焼結処理用シート片１２５とする。その後、非加圧状態で、又は長さ方向の１軸加圧状態で焼結することにより希土類永久磁石形成用焼結体１を製造する。
【００６４】
また、上記に説明した実施形態の方法では、磁石材料粒子とバインダーとを混合した混合物であるコンパウンドを成形することによって、減磁対策が望まれる端部領域の表面に向けて磁化容易軸が適切に集束するように配向させることが可能となるため、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、耐減磁性を確保するとともに磁束密度のバラつきも防止できる。さらに、バインダーとの混合物を成形するので、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、配向度を向上させることが可能となる。磁石材料粒子とバインダーとの混合物に対して磁場を印加して配向を行う方法によれば、磁場形成のための電流を通す巻き線の巻き数を適宜増やすことができるため、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、かつ静磁場で長時間の磁場印加を施すことができるので、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補正するようにすれば、高配向でバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
【００６５】
このように、バラつきの少ない高配向度が実現できるということは、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。したがって、焼結後の製品形状の均一性を確保することができる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上することが期待できる。また、磁場配向する工程では、磁石粒子とバインダーとの混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された混合物を成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うので、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、端部領域における磁化容易軸を適切に配向させることが可能となる。その結果、端部領域における磁束のずれを軽減することができ、焼結体１に着磁することより形成された永久磁石が配置された回転電機では、コギングトルクを抑制することが可能になる。
〔第二の実施形態による焼結体の製造〕
【００６６】
この実施形態では、図１０（ａ）に示すように、加工用シート片１２３の中央領域１２３ａは、第一の実施形態におけると同様に円弧形状に形成されるが、両端部の領域１２３ｂ、１２３ｃは、直線形状ではなく、中央領域１２３ａとは逆方向に湾曲する円弧形状に形成される。その他は、第一の実施形態におけると同様の方法を用いることができる。
〔第三の実施形態による焼結体の製造〕
【００６７】
この実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、加工用シート片１２３の中央領域１２３ａは、第一の実施形態におけると同様に円弧形状に形成されるが、両端部の領域１２３ｂ、１２３ｃは、直線形状ではなく、式（７）によって規定される、角度θに応じてべき乗則に基づき変化する湾曲形状に対応する形状に形成される。具体的な方法としては、式（７）で表される関数を数値積分し、その値に近似した形状を定めればよい。その他は、第一の実施形態におけると同様の方法を用いることができる。
【００６８】
以上述べたように、本発明によれば、希土類磁石形成用焼結体の端部領域における磁石材料の磁化容易軸の配向を、極異方配向からずらして配向させることにより、該焼結体に着磁して得られる磁石を端面間間隔を介してリング状に配置した場合においても、該端面間間隔の近傍における磁束分布を正弦波に近づけることができる。そのため、この磁石を使用する回転電機におけるコギングトルクを減少させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１、１１、２・・・セグメント磁石
１ａ、２ａ・・・端面
３・・・回転子
４・・・固定子
１３・・・端部領域
１４・・・中央領域
１１７・・・混合物、コンパウンド
１１８・・・支持基材
１１９・・・グリーンシート
１２０・・・スロットダイ
１２３・・・加工用シート片
１２５・・・焼結処理用シート片
Ａ・・・・周方向中心点
Ｃ・・・磁化容易軸
Ｏ・・・曲率中心
θ・・・傾斜角
ｄ・・・間隙ｇの角度範囲の１／２
ｇ・・・間隙
【図１（ａ）】
0006706487.tif 000004
【図１（ｂ）】
0006706487.tif 000005
【図２】
0006706487.tif 000006
【図３（ａ）】
0006706487.tif 000007
【図３（ｂ）】
0006706487.tif 000008
【図４】
0006706487.tif 000009
【図５】
0006706487.tif 000010
【図６】
0006706487.tif 000011
【図７】
0006706487.tif 000012
【図８】
0006706487.tif 000013
【図９】
0006706487.tif 000014
【図１０】
0006706487.tif 000015
【図１１】
0006706487.tif 000016