(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の磁場配向用磁極を埋設した非磁性臼型に、磁路方向に対して直交方向に形成された複数個の略円筒状成型空間を前記磁極の幅方向に平行に１列又は２列に配置し、前記磁極は複数個の略円筒状成型空間に対応する幅に加えて前記成型空間１個分の磁極幅の０.３〜１.５倍の追加磁極部分を幅方向両端部に有する成型用金型を用い、前記略円筒状成型空間内に酸化物永久磁石材料粉末又は当該粉末を含むスラリーをそれぞれ充填して前記一対の磁極による配向磁場中にて加圧成型することを特徴とする異方性酸化物永久磁石の製造方法。
【請求項２】
一対の磁場配向用磁極を埋設した非磁性臼型に、磁路方向に対して直交方向に形成された複数個の略円筒状成型空間を前記磁極の幅方向に平行に１列又は２列に配置し、前記磁極は複数個の略円筒状成型空間に対応する幅に加えて前記成型空間の幅の０.３〜１.５倍の追加磁極部分を幅方向両端部に有し、前記略円筒状成型空間内に充填された酸化物永久磁石材料粉末又は当該粉末を含むスラリーを加圧成型することを特徴とする異方性酸化物永久磁石の成型用金型。
【請求項３】
前記一対の磁場配向用磁極の中間位置に中間磁極が配置され、該中間磁極を挟んで前記複数個の略円筒状成型空間が２列に配置されてなる請求項２記載の異方性酸化物永久磁石の成型用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２極モータ等の用途に使用される円筒状の異方性酸化物永久磁石の製造方法及び成型用金型に係り、とくに２極異方性酸化物永久磁石の生産効率を大幅に向上させ得る異方性酸化物永久磁石の製造方法及び成型用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒状２極異方性磁石の金型構造として、特開平６−２６０３２８号に開示されているものがあり、円筒状２極異方性磁石の金型構造において、一対の磁極間（磁路）の楕円状成型空間の外周部の磁化方向に磁性体を対に配し、磁化方向に垂直な方向には非磁性体を対に配した金型により製品を得るようにしている。この場合、磁極面から発生する総磁束量の向上、及びモータのコギング特性を良好とする円筒状２極異方性磁石を生産性良く製造出来るとしている。
【０００３】
また、特開昭６０−１７６２０６号は、円筒状２極異方性磁石の金型構造において、一対の磁極間（磁路）の成型空間の中心芯、又は成型空間の磁化方向の外側の一部を対に磁性体とした金型を開示している。これにより、従来製品より多い総磁束量を得ることが出来、コアレスモータに組み込むことにより消費電力を少なくでき、小型化を図ることで安価な磁石を提供するとしている。
【０００４】
さらに、実開昭５５−５８３２２号には、射出成型用の金型において、リング状キャビティーを複数配置した構成が開示されている。但し、この金型の特徴はリング状キャビティーの直径方向に複数個に分割され互いに平行配置された磁性体と非磁性体との組み合わせにより、磁力線が効率よくリング状キャビティーの直径方向に流れるようにしたことにあり、複数個同時成型される成型品の特性ばらつきを防止するための磁場配向用の磁極構成についてはとくに考察がなされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平６−２６０３２８号や特開昭６０−１７６２０６号の金型構造は、多数個同時成型の技術は開示しておらず、また実開昭５５−５８３２２号の金型構造は、磁場配向のための磁極構成に配慮がなく、多数個成型による磁気特性が均一な製品の生産性向上を考慮に入れてはいない。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、磁場配向のための磁極構成を改善したことで、磁気特性の均一な製品の多数個成型を可能とした異方性酸化物永久磁石の製造方法及び成型用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の異方性酸化物永久磁石の製造方法は、一対の磁場配向用磁極を埋設した非磁性臼型に、磁路方向に対して直交方向に形成された複数個の略円筒状成型空間を前記磁極の幅方向に平行に１列又は２列に配置し、前記磁極は複数個の略円筒状成型空間に対応する幅に加えて前記成型空間１個分の磁極幅の０.３〜１.５倍の追加磁極部分を幅方向両端部に有する成型用金型を用い、前記略円筒状成型空間内に酸化物永久磁石材料粉末又は当該粉末を含むスラリーをそれぞれ充填して前記一対の磁極による配向磁場中にて加圧成型することを特徴としている。
【０００９】
本発明の異方性酸化物永久磁石の成型用金型は、一対の磁場配向用磁極を埋設した非磁性臼型に、磁路方向に対して直交方向に形成された複数個の略円筒状成型空間を前記磁極の幅方向に平行に１列又は２列に配置し、前記磁極は複数個の略円筒状成型空間に対応する幅に加えて前記成型空間の幅の０.３〜１.５倍の追加磁極部分を幅方向両端部に有し、前記略円筒状成型空間内に充填された酸化物永久磁石材料粉末又は当該粉末を含むスラリーを加圧成型する構成としている。
【００１０】
前記異方性酸化物永久磁石の成型用金型において、前記一対の磁場配向用磁極の中間位置に中間磁極が配置され、該中間磁極を挟んで前記複数個の略円筒状成型空間が２列に配置された構成としてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る異方性酸化物永久磁石の製造方法及び成型用金型の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１２】
図１及び図２で本発明の第１の実施の形態を説明する。これらの図において、１は臼型であり、２は一対の磁場配向用磁極、３は略円筒状成型空間である。ここで、一対の磁場配向用磁極２の先端面は平行であり、成型用空間３を構成するための非磁性臼型１の成型用穴１ａは磁路方向に対して直交方向に、つまり各磁極２の先端面に平行に複数個１列に配置されている。図２に示すように、非磁性臼型１の成型用穴１ａの中心部には、非磁性中棒１０が進入しており、さらに中棒１０の外周側に非磁性の下部パンチ１１が嵌入するとともに、非磁性の上部パンチ１２が嵌入可能となっており、これらにより前記略円筒状成型空間３が形成されるようになっている。前記一対の磁場配向用磁極２は非磁性の臼型１に埋設されており、さらに図示しないコイルにより、一方の磁極先端面がＮ極、他方の磁極先端面がＳ極となるように、励磁され、この結果、Ｎ極からＳ極へ向かう、つまり略円筒状成型空間３を横断する磁束を発生するようになっている。前記一対の磁場配向用磁極２は、複数個の略円筒状成型空間３に対応する磁極幅に加えて、前記成型空間１個分に対応する磁極幅Ｗ｛例えば成型空間自体の幅＋数mm（１〜３mm位）｝の０.３〜１.５倍の追加磁極部分２ａ（図１中Ｗａで示す）を、幅方向両端部に有している。
【００１３】
なお、非磁性材である臼型１、中棒１０、下部パンチ１１、上部パンチ１２の材質は特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、銅ベリリウム鋼、ハイマンガン鋼、青銅、真鍮、非磁性超鋼等を用いることができる。
【００１４】
このような金型構造により構成された各成型空間３内に酸化物永久磁石材料粉末をそれぞれ充填して一対の磁場配向用磁極２による配向磁場中にて成型することで、特性の揃った均一の異方性酸化物永久磁石を多数個同時に得ることができる。
【００１５】
前記成型空間３の個数ｎは、成型空間内に発生する磁場の強度が、磁石材料を配向するに十分で、最終的製品として特に問題なければ特に限定されない。磁場配向用磁極２を励磁している磁場発生コイルが同じ場合、個々の成型空間が小さい方が配列可能な個数ｎは多く、逆に成型空間が大きい場合は個数ｎが少なくなる。例として、外径２０mm程度の成型空間では１列５個〜７個になる。なお、磁路に使用されている材質、換言すれば磁場配向用磁極２によっても個数ｎに違いが出る。
【００１６】
前記追加磁極部分２ａは小さすぎると効果がないが、大きすぎても無駄になる。つまり、成型空間３の１個分に対応する磁極幅Ｗの０.３倍未満だと成型空間内の磁場が外側からの低下した磁場の影響を強く受け端部に位置する成型品の表面磁束波形が乱れて端部でない成型品との表面磁束波形が異なった波形を示す。逆に大きすぎると端部の成型空間で磁場の乱れの影響は受けないが、成型空間全体の磁場の強度が低下するのであまりよいとは言えず、１.５倍あれば十分である。
【００１７】
この第１の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００１８】
(1)  上記の如き成型空間３を磁路方向に直交させて多数個１列配置した金型構造とすることで、異方性酸化物永久磁石を一度に多数個成型可能で、生産性が大幅に向上する。例えば、ｎ個１列配置すればｎ個の成型品を得ることができる。
【００１９】
(2)  一対の磁場配向用磁極２が、複数個の成型空間３に対応する幅に加えて成型空間１個分の磁極幅Ｗの０.３〜１.５倍の追加磁極部分２ａを幅方向両端部に有することで、金型両端部に位置する成型空間で成型されたものも含めて多数個成型の全ての成型品の表面磁束が均一となる。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施の形態を示す。この場合、一対の磁場配向用磁極２の平行な先端面間に、略円筒状成型用空間３を構成するための非磁性臼型１の成型用穴１ａが磁路方向に対して直交方向に、つまり各磁極２の先端面に平行にそれぞれ複数個２列に配置されている。１列目の成型用穴１ａと２列目の成型用穴１ａとの間には中間磁極２０が配置されている。この中間磁極２０は前記一対の磁場配向用磁極２の中間に平行に配置され、該中間磁極２０を挟んで個数ｎの略円筒状成型空間３が配置された構成である。ここで、中間磁極２０の磁路方向の厚みは成型空間３の０.５以上にしており、さらに１列の個数ｎの成型空間３に対応する幅に加えて成型空間１個分の磁極幅Ｗの０.３〜１.５倍の追加磁極部分２ａ（図３中Ｗａで示す）を幅方向両端部に有する前記磁場配向用磁極２と実質同幅に中間磁極２０は形成されている。
【００２１】
２列に成型空間を配した場合は中間磁極２０の磁路方向の厚みが小さいと磁場の乱れを起こしやすく、少なくとも成型空間３の０.５倍あることが望ましい。０.５倍より大きい場合は特に問題は発生しないので金型の寸法内に入れば良い。
【００２２】
なお、個々の成型空間３の上下パンチ、中棒配置は図２の場合と同様でよい。
【００２３】
この第２の実施の形態によれば、個数ｎの成型空間３を２列配置とすることで、表面磁束が均一なｎ×２個の成型品を同時に成型可能である。
【００２４】
図４（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）はそれぞれ実施の形態と対比するための、従来例及び比較例である。同図（Ａ）の従来例は、略円筒状成型空間３が１個で、１個の成型空間に対応する磁極幅の一対の磁場配向用磁極２が設けられた構成である。この場合、多数個成型はできない構成である。同図（Ｂ）は、第１比較例で、一対の磁場配向用磁極２の間に、略円筒状成型空間３が複数個１列に位置されているが、磁場配向用磁極２の構造に配慮が無く、磁極幅は成型空間に対する磁極幅だけとなっており、追加磁極部分は存在しない構造である。同図（Ｃ）は第２比較例であり、一対の磁場配向用磁極２の幅方向両端部に成型空間１個分に対応した磁極幅の０.２倍の追加磁極部分２ｂ（幅の不十分な追加磁束部分）を有している。
【００２５】
【実施例】
図１（第１の実施の形態で説明した金型）、図３（第２の実施の形態で説明した金型）、図４（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）の従来例、第１比較例及び第２比較例の金型により成型を試みた。成型空間数は図４（Ａ）のみｎ＝１で、他はｎ＝３とした。成型空間の外径は２２.７mm、内径は７.３２mm、磁場発生コイルを含む成型機は同一とした。
【００２６】
各々の金型について同一成型条件で成型を試み（試料１００個）、各試料の表面磁束波形をホール素子を使用して測定した。この測定結果は下記の表１の通りとなった。
【００２７】
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なお、対称とは、焼結、着磁後の異方性酸化物永久磁石外周面の表面磁束を１８０度の角度範囲で測定したとき、図５の実線のように表面磁束のピークの両側が対称となる場合であり、非対称とは図５の点線のように表面磁束のピークの両側が非対称となる場合である。
【００２８】
上記各実施の形態で説明した金型構造とすれば、多数個同時成型により成型工程時間をほぼ同じとして多数個の生産ができ、磁場配向用磁極の追加磁極部分により多数個成型品の各々の表面磁束が一様になることが判る。
【００２９】
なお、本発明は、酸化物永久磁石材料粉末を成型空間に充填して加圧成型する乾式成型の場合を例示したが、当該粉末を含むスラリーをそれぞれ充填して加圧成型する湿式成型の場合にも適用できる。
【００３０】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の磁場配向用磁極を設けた臼型に、磁路方向に対して直交方向に複数個の略円筒状成型空間を１列又は２列に設け、前記磁極は複数個の略円筒状成型空間に対応する幅に加えて前記成型空間１個分の磁極幅の０.３〜１.５倍の追加磁極部分を幅方向両端部に有する成型用金型を用い、前記略円筒状成型空間内に酸化物永久磁石材料粉末又は当該粉末を含むスラリーをそれぞれ充填して前記一対の磁極による配向磁場中にて成型することにより、表面磁束が均一で特性の揃った異方性酸化物永久磁石を一度に多数個成型可能となり、生産性の大幅向上を図り得る。この結果、磁極面から発生する総磁束量の向上、及びモータのコギング特性等を良好とする円筒状２極異方性磁石を生産性良く製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異方性酸化物永久磁石の製造方法及び成型用金型の第１の実施の形態を示す概略平面図である。
【図２】第１の実施の形態における個々の成型空間の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す概略平面図である。
【図４】従来例及び比較例を示す概略平面図である。
【図５】異方性酸化物永久磁石外周面の表面磁束の対称波形及び非対称波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１  臼型
１ａ  成型用穴
２  磁場配向用磁極
２ａ  追加磁極部分
３  略円筒状成型空間
１０  中棒
１１  下部パンチ
１２  上部パンチ
【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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