(57)【要約】【課題】斜め配向を実現しつつ割れや欠けなどが生じにくい成形体を作製できる磁性粉末成形装置を提供する。【解決手段】本発明の磁性粉末成形装置は、キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイ１２０と、キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向に押圧する加圧部材と、第１方向に垂直な第２方向（Ｙ軸方向）に向いた配向磁界をキャビティ内に印加する磁界発生装置とを備え、配向磁界中で磁性粉末のプレス成形を行なうことによって成形体を作製する。キャビティは、上記の第１方向に平行で、かつ、第２方向から傾斜した少なくとも１つの側面を有している。この装置は、更に磁性ヨーク１２３〜１２６を更に備えており、磁性ヨーク１２３〜１２６は、それぞれ、キャビティの傾斜側面に対して略平行な対向面ａを有している。【選択図】　図６
2004018910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイと、前記キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向に押圧する加圧部材と、前記第１方向に垂直な第２方向に向いた配向磁界を前記キャビティ内に印加する磁界発生装置とを備え、前記配向磁界中で磁性粉末のプレス成形を行なうことによって成形体を作製する磁性粉末成形装置であって、
前記キャビティは、前記第１方向に平行で前記第２方向から傾斜した少なくとも１つの傾斜側面を有し、
前記キャビティの傾斜側面に対向する略平行な面を有する磁性ヨークを更に備えている磁性粉末成形装置。
【請求項２】
前記ダイは前記磁性ヨークが挿入される開口部を有しており、前記開口部には前記磁性ヨークが挿入されている請求項１に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項３】
前記キャビティの前記傾斜側面は、前記第２方向に対して２０度以上７０度以下の角度をなす平面である請求項１または２に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項４】
前記磁性ヨークと前記磁界発生装置との間には、平板状の強磁性体が配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の磁性粉末成形装置。
【請求項５】
前記第１方向に垂直な前記キャビティの断面形状は、前記第２方向から傾斜した４つの辺によって構成される四角形である請求項１から４のいずれかに記載の磁性粉末成形装置。
【請求項６】
前記四角形はひし形または平行四辺形である請求項５に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項７】
前記第１方向に垂直な前記磁性ヨークの断面形状は、前記第２の方向に対して略垂直な第１の辺、前記第２の方向に略平行な第２の辺、および前記キャビティの前記傾斜側面に略平行な第３辺によって構成される三角形の部分を含んでいる請求項１から６のいずれかに記載の磁性粉末成形装置。
【請求項８】
前記磁性ヨークの数は４個であり、４個の磁性ヨークが前記キャビティを取り囲むように配置されている請求項７に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項９】
前記磁性ヨークは、飽和磁束密度（ＢＳ）が１．０テスラ以上２．２テスラ以下の範囲にある材料から形成されている請求項１から８に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項１０】
前記第１方向に沿って計測した前記磁性ヨークの高さの中心が前記第１方向に沿って計測したプレス成形時の成形体の高さの中心と略等しくなるように構成されている請求項１から９に記載の磁性粉末成形装置。
【請求項１１】
キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイと、前記キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向に押圧する加圧部材と、前記第１方向に垂直な第２方向に向いた配向磁界を前記キャビティ内に印加する磁界発生装置とを備えた磁性粉末成形装置を用意する工程（ａ）と、
前記磁性粉末成形装置のキャビティに磁性粉末を供給する工程（ｂ）と、
前記磁性粉末に配向磁界を印加しながら前記磁性粉末をプレス成形し、成形体を作製する工程（ｃ）と、
を包含する磁石製造方法であって、
前記キャビティは、前記第１方向に平行で前記第２方向から傾斜した少なくとも１つの傾斜側面を有しており、
前記工程（ｃ）においては、前記キャビティの傾斜側面に対向する面を有する磁性ヨークを介して前記キャビティ内に磁界を印加する磁石製造方法。
【請求項１２】
前記ダイは前記磁性ヨークが挿入される開口部を有しており、前記開口部には前記磁性ヨークが挿入されている請求項１１に記載の磁石製造方法。
【請求項１３】
前記キャビティの前記側面は、前記第２方向に対して２０度以上７０度以下の角度で傾斜した平面である請求項１１または１２に記載の磁石製造方法。
【請求項１４】
前記磁性ヨークと前記磁界発生装置との間には平板状の強磁性体が配置されている、請求項１１から１３のいずれかに記載の磁石製造方法。
【請求項１５】
前記第１方向に垂直な前記キャビティの断面形状は、前記第２方向から傾斜した４つの辺によって構成される四角形である請求項１１から１４のいずれかに記載の磁石製造方法。
【請求項１６】
１軸圧縮方向に垂直な断面の形状がひし形または平行四辺形であるキャビティを有する非磁性ダイ本体と、
前記キャビティの側面に対向する面を有する４つの磁性ヨークと、
を備えた磁性粉末プレス用ダイ。
【請求項１７】
前記非磁性ダイ本体は、前記磁性ヨークが挿入された開口部を備えている請求項１６に記載の磁性粉末プレス用ダイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性粉末成形装置および当該磁性粉末成形装置を用いて行なう磁石製造方法に関する。特に、本発明は配向方向が斜めに傾斜した磁石粉末成形体を作製することに関している。
【０００２】
【従来の技術】
希土類焼結磁石は、例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の粉末を粉体プレス装置によって種々の形状に成形し、その後、焼結することによって作製される。異方性の希土類焼結磁石を作製するには、磁石粉末の成形体をプレス工程によって作製する際、磁石粉末に対して配向のための磁界を印加し、磁石粉末を特定方向に配向させる必要がある。
【０００３】
図１は、配向磁界中で希土類磁石粉末のプレス成形を行なう従来のプレス装置１０を示している。このプレス装置１０は、配向磁界中で２個の成形体を同時にプレスするための構成を備えている。すなわち、プレス装置１０は、キャビティＡおよびＢを有するダイ（金型）２０と、各キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向（Ｚ軸方向）に押圧する上下パンチ（図１において不図示）と、第１方向に垂直な第２方向（Ｙ軸方向）に平行な向きの配向磁界をキャビティＡおよびＢに印加する磁界発生装置１４とを備えている。ダイ２０を含むダイセットは駆動機構１６の働きによって案内軸１９に沿って上下に移動し、不図示の上パンチは他の駆動機構によって上下に移動し、キャビティＡおよびＢ内に充填された磁石粉末をプレス成形する。
【０００４】
なお、図１においては、磁界発生装置１４を構成する一方の磁界発生用コイル部分のみが図示されており、他方の磁界発生用コイル部分の記載は省略されている。
【０００５】
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、キャビティＡおよびＢを有するダイ２０、上パンチ１７、および下パンチ１８の断面構成を説明する。図２（ａ）は、キャビティＡおよびＢ内に磁石粉末が供給された状態を示し、図２（ｂ）は、Ｚ軸方向に下降してきた上パンチ１７によって磁石粉末が押圧され、磁石粉末のプレス成形が実行されつつある状態を示している。上パンチ１７の先端がキャビティＡおよびＢの上面を同時に塞いだ時点からプレス成形が完了する時点までの間、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に沿って配向磁界が印加される。なお、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、および「Ｚ軸方向」の文言は、本明細書において説明の便宜上採用したものに過ぎず、他の座標軸を採用して本発明の構成を説明することも可能である。
【０００６】
図２（ａ）および（ｂ）に示されている例では、Ｚ軸に垂直な面で切り取った上パンチ１７および下パンチ１８の断面は矩形であり、配向磁界の向きはＸＺ面に垂直である（すなわち、Ｙ軸に平行である）。
【０００７】
このようなプレス成形を経て作製される異方性焼結磁石の性能を向上させるためには、成形体を構成する磁粉の配向度をできるだけ向上させる必要があり、そのためには、キャビティ内における配向磁界の強度を可能な限り増加させることが望ましい。配向磁界の強度を増加させる最も単純な方法は、磁界発生装置１４（図１参照）における磁界発生用コイルを大型化し、このコイルに投入する電力を増加させることであるが、この方法はプレス装置の価格や消費電力を増大させるため、磁石の製造コスト増加を招くという問題がある。
【０００８】
更に、ダイ２０は非磁性材料から形成されているため、磁界発生装置１４の磁極（「コイル鉄心またはヨーク」のダイ側端面）２２とキャビティＡおよびＢとの間に非磁性体が介在することになり、キャビティＡおよびＢ内に印加される配向磁界の強度が低下するという問題がある。
【０００９】
これらの問題を解決するため、図１に示すように、磁界発生装置１４の磁極２２とキャビティＡおよびＢとの間に強磁性材料からなる部材（本明細書では「平板状磁性体」と称する）２３〜２６を配置し、それによって、磁界発生装置１４の磁極２２から延びる磁力線または磁束を効率的にキャビティＡおよびＢの内部に案内する技術が提案されている（特開昭６１−１４０１２４５号公報や特開昭６２−２７６８１２号公報）。
【００１０】
図３は、このような平板状磁性体２３〜２６と２個のキャビティＡおよびＢとを備えたダイ２０の平面レイアウトを示している。図３の左側には、キャビティＡおよびＢの内部に磁粉を供給するためのフィーダボックス２７が部分的に示されている。フィーダボックス２７は、図３において矢印で示される方向に駆動され、ボックス内部に貯えていた磁石粉末をボックスの底部からキャビティＡおよびＢの内部へ供給する。図示されているフィーダボックス２７は退避位置にある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
近年、配向方向を従来の方向から傾斜させた磁石を歩留まり良く製造する技術の開発が求められている。
【００１２】
図４（ａ）から（ｃ）を参照しながら、このような磁石を製造する従来の方法を説明する。図４（ａ）から（ｃ）は、圧縮方向（図１から図３においてＺ軸で示されている方向）に垂直な磁石粉末成形体（または焼結体）の断面を示している。図中、成形体または焼結体の断面内に描かれている複数の実線（細線）は、配向方向を示している。
【００１３】
まず、図４（ａ）に示すように、配向磁界中でプレス成形された磁性粉末成形体を用意する。図示されている成形体の断面は矩形であり、成形体を構成する磁石粉末の各粒子は、図示されている断面を規定している４つの辺のうちの２つの辺に対して平行な方向に配向している。このような成形体は、前述のプレス装置を用いて通常の方法で作製される。次に、成形体の焼結を行なうことにより、図４（ｂ）に示す焼結体を作製する。焼結により、現実の成形体は収縮するが、図４（ｂ）では、簡単化のため、収縮の様子は記載していない。次に、この焼結体を加工して、図４（ｃ）に示す磁石を作製する。図４（ｃ）に示す加工後の焼結体では、配向の方向が、断面を規定する４つの辺に対して傾斜している。図の例では、配向方向と焼結体側面との間に約４５°の傾斜角が形成されている。
【００１４】
上述の方法によれば、焼結体から加工によって削り取られる部分が多く、磁石材料が無駄に消費されることになる。また、一般に希土類磁石は硬く、加工が困難であるため、最終形態を得るまでに要する加工に時間がかかり、製造コストを著しく増加させるという問題がある。
【００１５】
この問題を解決するため、図５に示すような形状のキャビティを有するダイを用いてプレス成形を行い、斜めに配向させた磁性粉末成形体を作製することが考えられる。しかし、このようなダイを用いて斜め配向を実現しようとすると、成形性が著しく劣化し、プレス装置から取り出した時点で成形体に割れや欠けが生じるため、実用化に耐えないという問題があり、図４に示す従来の方法が現在に至るまで採用されている。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、斜め配向を実現しながらも成形体に割れや欠けなどが生じにくい磁性粉末成形装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、上記の磁性粉末成形装置を用いて優れた品質を示す斜め配向の異方性磁石を製造する方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性粉末成形装置は、キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイと、前記キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向に押圧する加圧部材と、前記第１方向に垂直な第２方向に向いた配向磁界を前記キャビティ内に印加する磁界発生装置とを備え、前記配向磁界中で磁性粉末のプレス成形を行なうことによって成形体を作製する磁性粉末成形装置であって、前記キャビティは、前記第１方向に平行で前記第２方向から傾斜した少なくとも１つの傾斜側面を有し、前記キャビティの傾斜側面に対向する略平行な面を有する磁性ヨークを更に備えている磁性ヨークを更に備えている。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記ダイは前記磁性ヨークが挿入される開口部を有しており、前記開口部には前記磁性ヨークが挿入されている。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記キャビティの前記傾斜側面は、前記第２方向に対して２０度以上７０度以下の角度をなす平面である。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記磁性ヨークと前記磁界発生装置との間には、平板状の強磁性体が配置されている。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記第１方向に垂直な前記キャビティの断面形状は、前記第２方向から傾斜した４つの辺によって構成される四角形である。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記四角形はひし形または平行四辺形である。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記第１方向に垂直な前記磁性ヨークの断面形状は、前記第２の方向に対して略垂直な第１の辺、前記第２の方向に略平行な第２の辺、および前記キャビティの前記傾斜側面に略平行な第３辺によって構成される三角形の部分を含んでいる。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記磁性ヨークの数は４個であり、４個の磁性ヨークが前記キャビティを取り囲むように配置されている。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記磁性ヨークは、飽和磁束密度（ＢＳ）が１．０テスラ以上２．２テスラ以下の範囲にある材料から形成されている。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記第１方向に沿って計測した前記磁性ヨークの高さの中心が前記第１方向に沿って計測したプレス成形時の成形体の高さの中心と略等しくなるように構成されている。
【００２８】
本発明の磁石製造方法は、キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイと、前記キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向に押圧する加圧部材と、前記第１方向に垂直な第２方向に向いた配向磁界を前記キャビティ内に印加する磁界発生装置とを備えた磁性粉末成形装置を用意する工程（ａ）と、前記磁性粉末成形装置のキャビティに磁性粉末を供給する工程（ｂ）と、前記磁性粉末に配向磁界を印加しながら前記磁性粉末をプレス成形し、成形体を作製する工程（ｃ）とを包含する磁石製造方法であって、前記キャビティは、前記第１方向に平行で前記第２方向から傾斜した少なくとも１つの傾斜側面を有しており、前記工程（ｃ）においては、前記キャビティの傾斜側面に対向する面を有する磁性ヨークを介して前記キャビティ内に磁界を印加する。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記ダイは前記磁性ヨークが挿入される開口部を有しており、前記開口部には前記磁性ヨークが挿入されている。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記キャビティの前記側面は、前記第２方向に対して２０度以上７０度以下の角度で傾斜した平面である。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記磁性ヨークと前記磁界発生装置との間には平板状の強磁性体が配置されている。
【００３２】
好ましい実施形態において、前記第１方向に垂直な前記キャビティの断面形状は、前記第２方向から傾斜した４つの辺によって構成される四角形である。
【００３３】
本発明の磁性粉末プレス用ダイは、１軸圧縮方向に垂直な断面の形状がひし形または平行四辺形であるキャビティを有する非磁性ダイ本体と、前記キャビティの側面に対向する面を有する４つの磁性ヨークとを備えている。
【００３４】
好ましい実施形態において、前記非磁性ダイ本体は、前記磁性ヨークが挿入された開口部を備えている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明者は、図５に示す構成のダイを用いてプレス成形を行った場合に、成形体に割れや欠けが発生する原因を見出すため、種々の検討を行なった。その結果、図５のキャビティの四隅のうち、位置Ａ１およびＡ２における磁界強度が位置Ｂ１およびＢ２における磁界強度よりも高くなり、キャビティ内に充填した磁性粉末が磁界強度の高い領域（位置Ａ１およびＡ２の近傍）に強く引き寄せられる結果、位置Ｂ１およびＢ２における磁性粉末の密度が低下することを見出した。このようにキャビティ内における磁性粉末の密度分布が場所によって大きく異なった状態でプレス成形を行なうと、磁性粉末の密度が低い部分では充分な圧密化が達成されず、成形後に簡単に割れたり欠けたりしてしまう。特に、キャビティ内で最も磁界強度が低下する位置Ｂ１およびＢ２は、成形体の角部に相当するため、割れや欠けを引き起こしやすい。
【００３６】
本発明者は、図５に示すような形状のキャビティ内の磁界強度分布を均一化するためには、特定形状の磁性ヨークを図６に示すように配置すれば良いことを見出し、本発明を想到するに至った。
【００３７】
以下、本発明による磁性粉末成形装置の好ましい実施形態を説明する。
【００３８】
本実施形態における磁性粉末成形装置は、キャビティを有する非磁性材料から形成されたダイ１２０（図６）と、キャビティ内に充填された希土類磁石粉末を第１方向（Ｚ軸方向）に押圧する加圧部材（図６において不図示）と、第１方向に垂直な第２方向（Ｙ軸方向）に向いた配向磁界をキャビティ内に印加する磁界発生装置（図６において不図示）とを備えている。加圧部（上パンチ、下パンチ）および磁界発生装置は、従来のものと同一の構成を有しており、本発明の特徴部は、ダイ１２０に特殊な形状の磁性ヨーク１２３〜１２６を組み込んだ点にある。なお、図６は、図５と同様に、圧縮方向（第１方向）に垂直な断面を示しており、ハッチングが施された部材はＪＩＳ規格ＳＳ４００（炭素鋼）やＳＫＤ１１（合金工具鋼）などの強磁性材料から形成されている。本明細書において「強磁性材料」とは、外部磁界に対して磁化されやすく、透磁率が１０〜２５の材料であり、「非磁性材料」とは　外部磁界に対して磁化されにくく、透磁率１．０〜１．１程度の材料であるものとする。また、「磁性ヨーク」とは、上記の強磁性材料から形成したヨークを意味する。
【００３９】
図６に示されているダイ１２０は、非磁性超硬合金や非磁性鋼などの非磁性材料から形成されており、圧縮方向（Ｚ軸方向）に垂直な断面が平行四辺形となるキャビティを中央部に有している。より詳細に説明すると、このキャビティは、圧縮方向（Ｚ軸方向）に平行で配向方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜した４つの側面を有している。傾斜側面と配向方向（Ｙ軸方向）との間に形成される角度は、好ましくは、２０°以上７０°以下の範囲に設定されている。なお、本発明の効果が最も顕著に現れる上記角度の範囲は、３０°以上６０°以下である。この角度のもとで、図５に示す従来のダイに配向磁界を印加すると、位置Ｂ１、Ｂ２と位置Ａ１、Ａ２との間で磁界強度が大きく異なるものとなり、成形体を作製することができなくなる。
【００４０】
本実施形態における磁性ヨーク１２３〜１２６は、それぞれ、キャビティの傾斜側面に対して略平行な面ａと、配向方向（Ｙ軸方向）に平行な面ｂと、配向方向（Ｙ軸方向）に垂直な面ｃとを備えた三角柱形状を有しており、ダイ１２０に設けられた４つの開口部内に挿入されている。
【００４１】
このような磁性ヨーク１２３〜１２６に加えて、本実施形態では、平板状の磁性体１２２をダイ１２０の両側に配置している。平板状磁性体１２２の働きは、配向磁界生成装置から出た磁力線をキャビティ内へ有効に導くことにある。なお、コイル鉄心が磁性ヨーク１２３〜１２６に近接した配置構成を採用する場合、平板状磁性体１２２は不要である。
【００４２】
本実施形態における圧縮方向（Ｚ軸方向）に垂直なキャビティの断面形状は、４隅の角度が９０°となる長方形（「正方形」を含むものとする）ではなく、その角度は９０°から±３０°程度シフトしている。このようにキャビティの断面形状が平行四辺形またはひし形である理由は、焼結工程における収縮の程度が配向方向によって異なるので、最終的に長方形の断面を得る目的で、成形体の形状を最適化しているためである。図７（ａ）は、焼結前の成形体の断面（圧縮方向に垂直な断面）を示し、図７（ｂ）は、焼結体の断面（圧縮方向に垂直な断面）を示している。焼結前に断面が平行四辺形であった成形体は、焼結により断面が長方形の焼結体へ変化している。なお、図７において、断面内に描かれていた複数の斜線は配向方向を模式的に示している。
【００４３】
次に、磁性ヨーク１２３〜１２６の構成を詳細に説明する。
【００４４】
図８は、本発明による粉末成形装置におけるダイ１２０の斜視図である。非磁性材料から形成されたダイ１２０の本体中央にキャビティが形成されており、キャビティの各側面にそれぞれ対向するように４つの磁性ヨーク１２３〜１２６が配置されている。
【００４５】
前述したように、磁性ヨーク１２３〜１２６の各々は、キャビティの側面に対して略平行な面と、配向方向（第２方向）に平行な面と、第２方向に垂直な面とを備えた三角柱形状を有している。また、ダイ１２０の両側（不図示の磁界発生装置における磁極側）には平板状磁性体１２２が配置されている。
【００４６】
図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、三角柱状の磁性ヨークの無いダイ（比較例）、および本実施形態の構成を有するダイ（実施例）において、配向磁界を印加した場合に形成される磁力線の分布を示している。磁力線の分布は、計算機シミュレーションによって求めたものである。実施例および比較例の両方について、計算機シュミレーションによって計算したキャビティ内の磁界強度を下記の表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004018910.tif 000003
【００４８】
表１からわかるように、比較例では、キャビティ内の磁界強度に大きな高低差があるのに対し、実施例では、略一様な磁界強度分布が実現している。比較例のように磁界強度分布が不均一であると、磁界強度の低い部分から高い部分に磁性粉末が移動するため、成形体の密度分布も不均一化し、割れや欠けが発生しやすくなる。比較例のキャビティ内において磁界強度の最も低い部分は、図５に示す位置Ｂ１およびＢ２の近傍であるため、この部分に成形密度が最も低くなり、割れや欠けを引き起こしやすくなる。これに対して、実施例のように磁界強度分布が均一であると、成形密度も均一化され、局所的に密度低下をきたす部分も生じないため、成形体の割れや欠けはほとんど発生しなくなる。
【００４９】
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合におけるキャビティ内の上部および下部の成形体密度分布（測定値）を示している。単位は［ｇ／ｃｍ３］である。図１０（ａ）および（ｂ）からわかるように、成形体密度の最大値（ＭＡＸ）は４．４ｇ／ｃｍ３、最小値（ＭＩＮ）は３．８ｇ／ｃｍ３、最大値−最小値（Ｒ）は０．６ｇ／ｃｍ３であった。
【００５０】
一方、図１０（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ｂ）の構成を有するダイを用いた場合におけるキャビティ内の上部および下部の成形体密度分布（測定値）を示している。図１０（ｃ）および（ｄ）からわかるように、成形体密度の最大値（ＭＡＸ）は４．２ｇ／ｃｍ３、最小値（ＭＩＮ）は４．１ｇ／ｃｍ３、最大値−最小値（Ｒ）は０．１ｇ／ｃｍ３であった。
【００５１】
図１０（ａ）および（ｂ）の結果と図１０（ｃ）および（ｄ）の結果とを比較して明らかなように、本発明の実施例による場合に成形体密度の均一化が達成されている。
【００５２】
図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における残留磁束密度Ｂｒ（測定値）を示している。単位は［Ｔ］である。図１１（ａ）および（ｂ）からわかるように、残留磁束密度Ｂｒの最大値（ＭＡＸ）は１．３８Ｔ、最小値（ＭＩＮ）は１．３５Ｔ、最大値−最小値（Ｒ）は０．０３Ｔであった。
【００５３】
一方、図１１（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ｂ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における残留磁束密度Ｂｒ（測定値）を示している。図１１（ｃ）および（ｄ）からわかるように、残留磁束密度Ｂｒの最大値（ＭＡＸ）は１．３７Ｔ、最小値（ＭＩＮ）は１．３６Ｔ、最大値−最小値（Ｒ）は０．０１Ｔであった。
【００５４】
図１１（ａ）および（ｂ）の結果と図１１（ｃ）および（ｄ）の結果とを比較して明らかなように、本発明の実施例による場合に残留磁束密度Ｂｒの均一化が達成されている。
【００５５】
図１２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（測定値）を示している。単位は［ｋＪ／ｍ３］である。図１２（ａ）および（ｂ）からわかるように最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの最大値（ＭＡＸ）は３６１．８ｋＪ／ｍ３、最小値（ＭＩＮ）は３３９．６ｋＪ／ｍ３、最大値−最小値（Ｒ）は２２．２ｋＪ／ｍ３であった。
【００５６】
一方、図１２（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ｂ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（測定値）を示している。図１２（ａ）および（ｂ）からわかるように最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの最大値（ＭＡＸ）は３６２．１ｋＪ／ｍ３、最小値（ＭＩＮ）は３５６．３ｋＪ／ｍ３、最大値−最小値（Ｒ）は５．８ｋＪ／ｍ３であった。
【００５７】
図１２（ａ）および（ｂ）の結果と図１２（ｃ）および（ｄ）の結果とを比較して明らかなように、本発明の実施例による場合に最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの均一化が達成されている。
【００５８】
以上説明してきた例では、図６に示すように、４つの磁性ヨークが完全に離間した状態で配置されているが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。例えば、図１３に示すように、４つの磁性ヨークが相互に略接触するように配置した構成を採用しても良い。このような構成でも、キャビティ内の磁界強度は充分に均一化される。ただし、この構成ではダイの製造が幾分困難になる。このため、本発明の実施形態では、図６に示すように、ダイに予め４つの開口部を設け、この開口部に磁性ヨークを挿入する構成を採用することが好ましい。
【００５９】
図１４は、本発明の好ましい実施形態におけるプレス装置の断面を示している。好ましい実施形態では、図１４に示すように、磁性ヨーク１２３〜１２６の高さの中心がプレス成形時の成形体の高さの中心と略等しくなるように構成されている。磁性ヨーク１２３〜１２６の高さはダイの高さに相当しているので、言い換えると、上パンチ１７の下端面とダイ上面とのレベル差（１５〜２０ｍｍ程度）が下パンチの上端面とダイ下面とのレベル差（１５〜２０ｍｍ程度）に略等しい構成を採用している。
【００６０】
従来、上パンチの下端面とダイ上面とのレベル差は、５〜１０ｍｍ程度しかなかった。そのレベル差を本発明に対してそのまま適用すると、磁性ヨーク１２３〜１２６の高さの中心がプレス成形時の成形体の高さの中心よりも１０ｍｍ以上も高い位置に来ることになる。その結果、キャビティ内の上パンチ側と下パンチ側との間で磁界強度に差が生じ、成形体の密度が不均一になるという問題が生じる。
【００６１】
これに対し、本発明の好ましい実施形態では、磁性ヨーク１２３〜１２６の高さの中心がプレス成形時の成形体の高さの中心よりも±５ｍｍ以内の高さ位置にあるため、そのような問題の発生が充分に抑制される。
【００６２】
以下、図面を参照しながら、本発明による磁性粉末成形装置を用いて希土類焼結磁石を製造する実施形態を説明する。本発明は、ストリップキャスト法によって急冷凝固させた希土類合金（「ストリップキャスト合金」と称する）の粉末を用いて成形体を作製する場合に特に好ましい効果を発揮する。ストリップキャスト合金を粉砕して作製した磁石粉末は、その粒度分布がシャープであるため、一般に流動性が悪く、不均一な配向磁界の影響を受けやすいものと考えられるからである。なお、粉末の平均粒径は（ＦＳＳＳ粒度）は２μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００６３】
［希土類磁石の製造方法］
まず、プレス成形の対象となる希土類磁石合金粉末の製造方法を説明する。
【００６４】
本実施形態では、ストリップキャスト法を用いてＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石合金の鋳片を作製する。具体的には、まず、Ｎｄ：３０ｗｔ％、Ｂ：１．０ｗｔ％、Ｄｙ：１．２ｗｔ％、Ａｌ：０．２ｗｔ％、Ｃｏ：０．９ｗｔ％、Ｃｕ：０．２ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成の合金を高周波溶解によって溶融し、合金溶湯を形成する。この合金溶湯を１３５０℃に保持した後、単ロール法によって、合金溶湯を急冷し、厚さ約０．３ｍｍのフレーク状合金鋳塊を得ることができる。このときの急冷条件は、例えば、ロール周速度約１ｍ／秒、冷却速度５００℃／秒、過冷度２００℃とする。
【００６５】
このようにして形成された急冷合金（ストリップキャスト合金）の厚さは０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲にある。この合金は、短軸方向サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下で長軸方向サイズが５μｍ以上５００μｍ以下のＲ２Ｔ１４Ｂ結晶粒と、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒の粒界に分散して存在するＲリッチ相とを含有し、Ｒリッチ相の厚さは１０μｍ以下である。ストリップキャスト法による原料合金の製造方法は、例えば、米国特許第５，３８３，９７８号に開示されている。
【００６６】
次に、粗粉砕された原料合金を複数のパックに充填し、ラックに搭載する。この後、前述の原料搬送装置を用いて、パックが搭載されたラックを水素炉の前まで搬送し、水素炉の内部へ挿入する。そして、水素炉内で水素粉砕処理を開始する。原料合金は水素炉内で加熱され、水素粉砕処理を受ける。粉砕後、原料合金の温度が常温程度に低下してから原料の取り出しを行なうことが好ましい。しかし、高温状態（例えば４０〜８０℃）のまま原料を取り出しても、原料が大気と接触しないようにすれば、特に深刻な酸化は生じない。水素粉砕によって、希土類合金は０．１〜１．０ｍｍ程度の大きさに粗粉砕される。なお、合金は、水素粉砕処理の前において、平均サイズ１〜１０ｍｍのフレーク状に粗粉砕されていることが好ましい。
【００６７】
水素粉砕後、ロータリクーラ等の冷却装置によって、脆化した原料合金をより細かく解砕するとともに冷却することが好ましい。比較的高い温度状態のまま原料を取り出す場合は、ロータリクーラ等による冷却処理の時間を相対的に長くすれば良い。
【００６８】
ロータリクーラ等によって室温程度にまで冷却された原料粉末に対して、ジェットミルなどの粉砕装置を用いて更なる粉砕処理を行い、原料の微粉末を製造する。本実施形態では、ジェットミルを用いて窒素ガス雰囲気中で微粉砕し、平均粒径（質量中位径：Ｍａｓｓ　Ｍｅｄｉａｎ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ，　ＭＭＤ）が約３．０〜３．５μｍの合金粉末を得た。この窒素ガス雰囲気中の酸素量は１００００ｐｐｍ程度に低く抑えることが好ましい。このようなジェットミルは、特公平６−６７２８号公報に記載されている。微粉砕時における雰囲気ガス中に含まれる酸化性ガス（酸素や水蒸気）の濃度を制御し、それによって、微粉砕後における合金粉末の酸素含有量を質量比率で６０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。希土類合金粉末中の酸素量が質量比率で６０００ｐｐｍを超えて多くなりすぎると、磁石中に含まれる非磁性酸化物の割合が増加し、最終的な焼結磁石の磁気特性が劣化してしまうからである。
【００６９】
次に、この合金粉末に対し、ロッキングミキサー内で潤滑剤を例えば０．３ｗｔ％添加・混合し、潤滑剤で合金粉末粒子の表面を被覆する。潤滑剤としては、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したものを用いることができる。本実施例では、脂肪酸エステルとしてカプロン酸メチルを用い、石油系溶剤としてはイソパラフィンを用いる。カプロン酸メチルとイソパラフィンの重量比は、例えば１：９とする。このような液体潤滑剤は、粉末粒子の表面を被覆し、粒子の酸化防止効果を発揮するとともに、プレスに際して成形体の密度を均一化し、配向の乱れを抑制する機能を発揮する。
【００７０】
なお、潤滑剤の種類は上記のものに限定されるわけではない。脂肪酸エステルとしては、カプロン酸メチル以外に、例えば、カプリル酸メチル、ラウリル酸メチル、ラウリン酸メチルなどを用いても良い。溶剤としては、イソパラフィンに代表される石油系溶剤やナフテン系溶剤等を用いることができる。潤滑剤添加のタイミングは任意であり、微粉砕前、微粉砕中、および微粉砕後のいずれであっても良い。液体潤滑剤に代えて、あるいは液体潤滑剤とともに、ステアリン酸亜鉛などの固体（乾式）潤滑剤を用いても良い。
【００７１】
次に、図６に示すダイを備えた本発明の磁性粉末成形装置を用い、上記の微粉砕された希土類合金粉末の成形体を作製する。このとき、本実施形態では、キャビティ内に磁界強度の分布を均一化した配向磁界を印加した状態で磁粉末のプレス成形を行なうことにより、割れや欠けが生じにくい成形体を作製する。作製された成形体は、図７（ａ）に示すような形状を有しており、ロボットなどによって自動的に焼結用台板上に並べられる。
【００７２】
次に、複数の成形体が載置された複数の焼結用台板が焼結用ケースに収容されて焼結炉装置へと搬送される。焼結炉装置においては、成形体に含まれている潤滑剤を揮発させる脱バインダ工程などを経て、焼結工程が行われる。焼結工程において、成形体は、例えばアルゴン雰囲気中で１０００〜１１００℃の焼結処理を２〜５時間受ける。その後、焼結体は室温程度まで冷却されたあと、例えばアルゴン雰囲気中で４００〜６００℃での加熱を行なう時効処理を受ける。時効処理を行なうことによって磁石の保磁力を向上させることができる。焼結・時効処理工程の後、焼結体は図７（ｂ）に示すような形状となる。
【００７３】
本実施形態によれば、図４に示すような切削加工を行なずに、斜めに配向した焼結磁石を得ることができるので、加工処理に要する時間を短縮するとともに、貴重な磁石材料を無駄に削り取ることを防止できる。
【００７４】
こうして作製した焼結磁石に対しては、耐候性を高めるためのコーティング処理などの表面処理を必要に応じて行い、製品としての希土類磁石が完成する。
【００７５】
以上説明してきた実施形態では、磁性粉末成形装置のダイが単一のキャビティを有していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１から図３に示すような２つまたはそれ以上のキャビティを有するダイを用いても良い。
【００７６】
また、上記の実施形態では、三角柱状の磁性ヨーク１２３〜１２６と平板状磁性体１２２との間を分離しているが、各磁性ヨーク１２３〜１２６を平板上磁性体１２２と接触させ、あるいは一体化してもよい。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の磁性粉末成形装置によれば、斜め配向磁界中であっても割れや欠けなどが生じにくい成形体を作製することができる。このため、研磨処理工程の時間が短縮され、また、磁石材料資源の有効利用が達成される。その結果、工程処理時間の短縮や材料歩留まりの向上が実現し、希土類磁石の製造コストも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】配向磁界中で希土類磁石粉末のプレス成形を行なうプレス装置１０を示す斜視図である。図に示されているＸＹＺの３軸は、相互に直交する空間座標を示している。
【図２】キャビティＡおよびＢを有するダイ２０、上パンチ１７、および下パンチ１８の構成を示す断面図であり、（ａ）は、キャビティ内に磁石粉末が供給された直後の状態を示し、（ｂ）は、Ｚ軸方向に沿って下降してきた上パンチ１７によって磁石粉末が押圧され、磁石粉末のプレス成形が実行されつつある状態を示している。
【図３】従来のブレス装置において平板状磁性体２３〜２６を備えたダイ２０の構成を示す平面図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、圧縮方向（Ｚ軸方向）に垂直な磁石粉末成形体（または焼結体）の断面図である。図中、成形体または焼結体の断面内に描かれている複数の実線（細線）は、配向方向を示している。
【図５】側面が配向磁界方向に対して斜めに傾いたキャビティを有するダイの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるダイの構成を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、焼結前の成形体の断面（圧縮方向に垂直な断面）を示し、（ｂ）は、焼結体の断面（圧縮方向に垂直な断面）を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるダイの斜視図である。
【図９】（ａ）は、三角柱状の磁性ヨークを配置していない無いダイ（比較例）において、配向磁界を印加した場合に形成される磁力線の分布を示す図であり、（ｂ）は、本実施形態の構成を有するダイ（実施例）において、配向磁界を印加した場合に形成される磁力線の分布を示す図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合におけるキャビティ内の上部および下部の成形体密度分布（測定値）を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合におけるキャビティ内の上部および下部の成形体密度分布（測定値）を示す図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における残留磁束密度Ｂｒ（測定値）を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ｂ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における残留磁束密度Ｂｒ（測定値）を示す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図９（ａ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（測定値）を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、図９（ｂ）の構成を有するダイを用いた場合における焼結磁石の上部および下部における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（測定値）を示す図である。
【図１３】４つの磁性ヨークが相互に接触または近接するように配置した構成のダイを示す平面図である。
【図１４】本発明の好ましい実施形態における磁性粉末成形装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　プレス装置
１４　　磁界発生装置
１６　　ダイセットの駆動機構
１７　　上パンチ
１８　　下パンチ
１９　　案内軸
２０　　ダイ
２２　　磁界発生装置の磁極（ポールピース）
２３〜２６　　平板状磁性体
２７　　フィーダボックス（給粉器）
２８　　焼結体（加工前の焼結磁石）
１２０　　ダイ
１２２　　平板状磁性体
１２３〜１２６　　磁性ヨーク
【図１】
2004018910.tif 000004
【図２】
2004018910.tif 000005
【図３】
2004018910.tif 000006
【図４】
2004018910.tif 000007
【図５】
2004018910.tif 000008
【図６】
2004018910.tif 000009
【図７】
2004018910.tif 000010
【図８】
2004018910.tif 000011
【図９】
2004018910.tif 000012
【図１０】
2004018910.tif 000013
【図１１】
2004018910.tif 000014
【図１２】
2004018910.tif 000015
【図１３】
2004018910.tif 000016
【図１４】
2004018910.tif 000017