(57)【要約】【課題】  リング型焼結磁石の内径を加工することなくロータシャフトに挿入することができると共に、形状精度の優れたリング型焼結磁石を提供することを目的とする。【解決手段】  ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を形成する工程と、上記リング状予備成形体を軸方向に複数段積み重ねてリング状成形体を形成する工程と、上記リング状成形体を焼結してリング型焼結磁石を形成する工程を備え、その内径が同一のリング状予備成形体と、上記同一内径より大きい内径のリング状予備成形体とを形成し、内径の大きいリング状予備成形体を最下段にして、その上に同一内径のリング状予備成形体を積み上げ、内径の大きいリング状予備成形体を最下段にした状態で焼結トレイに載置して焼結する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を軸方向に積み重ね、上記各リング状予備成形体同士を焼結によって結合した複数段からなるリング型焼結磁石であって、
上記リング型焼結磁石の軸方向端部の段の内径が、その他の段の内径より大きくなっていることを特徴とするリング型焼結磁石。
【請求項２】
ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を軸方向に積み重ね、上記各リング状予備成形体同士を焼結によって結合した複数段からなるリング型焼結磁石であって、
上記リング型焼結磁石の軸方向端部の段において、その内径が軸方向端部に向かって大きいテーパ形状となっていることを特徴とするリング型焼結磁石。
【請求項３】
上記リング型焼結磁石の内径部には、焼結後の仕上げ加工が施されていないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリング型焼結磁石。
【請求項４】
ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を形成する工程と、上記リング状予備成形体を軸方向に複数段積み重ねてリング状成形体を形成する工程と、上記リング状成形体を焼結して複数段からなるリング型焼結磁石を形成する工程を備え、
上記リング状予備成形体を形成する工程において、その内径が同一のリング状予備成形体と、上記同一内径より大きい内径のリング状予備成形体とを形成し、
上記リング状予備成形体を積み重ねる工程において、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にして、その上に上記同一内径のリング状予備成形体を積み上げ、
上記リング状成形体を焼結する工程において、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にした状態で焼結トレイに載置することを特徴とするリング型焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型モータ等に用いられているラジアル配向のリング型焼結磁石およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を用いたモータとしてラジアル異方性リング型磁石が適用されている。小型で高い出力を得、また慣性の小さいモータを得るために、軸方向に長いリング型磁石が使用される。
【０００３】
一般に、軸方向に長いリング状の磁石を磁場成形する場合、配向磁場強度が十分に得られず、磁性粉末の配向率が低下し、高い磁気特性が得られないという問題がある。
【０００４】
リング磁石をラジアル配向する場合、磁性粉末をリング状に成形する金型のコアを通過する磁束とダイの内径部を通過する磁束は等しくなるので、リング磁石の内径（金型のコア径）をＤｉ、リング磁石の外径（ダイ内径）をＤｄ、リング磁石の高さ（ダイ高さ）をＨ、金型のコアを通過する磁束磁束密度をＢｃ、ダイ内径部を通過する磁束密度をＢｄとすると、式（１）の関係が成り立つ。
【０００５】
２×π／４×Ｄｉ２×Ｂｃ＝π×Ｄｄ×Ｈ×Ｂｄ・・・（１）
【０００６】
金型のコアにＳ４５Ｃ等の鋼材を用いた場合、飽和磁束密度は１．５Ｔ程度なので、上記（１）式においてＢｃ＝１．５とし、磁場配向に必要な磁場を１．０Ｔ以上とするとＢｄ＝１．０となり、上記の式（１）から磁場配向成形できるリング磁石の高さＨは式（２）となる。
【０００７】
Ｈ＝３Ｄｉ２／４Ｄｄ・・・（２）
【０００８】
一般的には式（２）の値Ｈ以上の軸長のリング磁石を磁場成形する場合、配向性の低下が問題となる。なお、本明細書で軸長の長いリング状の磁石とは高さＨが上記の式（２）のよりも大きい場合を意味する。
【０００９】
そこで、従来は磁場成形が十分可能な範囲の軸長の短い磁石を製作し、それを接着剤などで接合し、必要な軸長の磁石を製造していた。
【００１０】
例えば、金型内で加圧成形されたリング磁石成形体をダイの非磁性部に移動し、その後にできたキャビティに磁性粉末を充填し成形するといったプロセスを繰り返すことで軸長の長いリング磁石成形体を構成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平２−２８１７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１の方法は、電磁コイルを内蔵した粉末成形プレス内に所要の金型をセットし、給粉・充填（金型に磁性材料を供給）、磁場成形（磁場中で圧縮成形、脱磁）、脱型（金型から成形体を取り出す）、取り出し（成形体を磁場成形機から取り出し容器に収納する）といった工程を繰り返すことで成形品を製造するので、各動作が順次行われ、生産性が悪くなる。さらに磁場成形機内ですべての処理を行うため、各動作には制限が多くなる。特に、キャビティ内に均一に磁性粉末を供給し充填することは困難である。そのために、リング状成形体内には密度分布が生じてしまう。さらに、下層ほど加圧される回数が多くなり、成形体内の上下方向に密度差が生じる。
【００１３】
リング状成形体を焼結する際に、成形体は２０〜３０％寸法が収縮し、焼結体内の密度は均一になる。しかし、リング状成形体内に密度差があると、焼結後にその差がなくなるように焼結収縮が起こる。すなわち、成形体内の密度が小さい部分は収縮率が大きく、密度が大きい部分は収縮率が小さくなる。そのため、上記のようにリング状成形体内に密度差があると、焼結時にそり、変形が起こり、リング状焼結体の寸法、形状精度が悪くなるといった問題がある。
【００１４】
また、焼結時にリング状成形体を搭載する焼結トレイとの摩擦により、焼結収縮が阻害されることで、収縮が不均一になり、リング状焼結体に変形が生じてしまうという問題がある。
【００１５】
さらに、ラジアル配向されたリング磁石は強磁性体のロータシャフトに挿入して用いられるが、リング状焼結体の形状精度が悪いと内径加工に多大な工数を要するだけでなく、加工のための取り代をより多く見込んでおかなくてはならず、コスト高の原因となっていた。
【００１６】
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、リング型焼結磁石の内径を加工することなくロータシャフトに挿入することができると共に、形状精度の優れたリング型焼結磁石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】
【００１７】
この発明のリング型焼結磁石は、ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を軸方向に積み重ね、各リング状予備成形体同士を焼結によって結合した複数段からなるリング型焼結磁石であって、リング型焼結磁石の軸方向端部の段の内径が、その他の段の内径より大きくなっていることを特徴とする。
【００１８】
また、この発明のリング型焼結磁石の製造方法は、ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を形成する工程と、リング状予備成形体を軸方向に複数段積み重ねてリング状成形体を形成する工程と、リング状成形体を焼結して複数段からなるリング型焼結磁石を形成する工程を備え、リング状予備成形体を形成する工程において、その内径が同一のリング状予備成形体と、上記内径より大きい内径のリング状予備成形体とを形成し、リング状予備成形体を積み重ねる工程において、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にして、その上に上記同一内径のリング状予備成形体を積み上げ、リング状成形体を焼結する工程において、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にした状態で焼結トレイに載置することを特徴とする。
【００１９】
具体的には、搬送可能な金型を給粉・充填ステージ、磁場成形ステージ、脱型ステージ、脱粉ステージ、段積みステージへと順次搬送し、ラジアル配向のリング状成形体を製造し、搬送金型を用いて成形されたリング状予備成形体を段積みステージで軸方向に複数積み重ねることでリング状成形体が得られる。最下段のリング状予備成形体の内径は他の段の内径よりも大きい構成とする。そして、リング状成形体を焼結、熱処理することでリング状焼結体が得られる。焼結は、成形時に最下段になっていたリング状予備成形体を最下段にして焼結する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明のリング型焼結磁石によれば、リング型焼結磁石の軸方向端部の段の内径が、その他の段の内径より大きくなっているので、リング型焼結磁石の内径に仕上げ加工を施さなくても、モータのロータシャフト等に挿入し、接着することができる。
【００２１】
また、この発明のリング型焼結磁石の製造方法によれば、最下段のリング状予備成形体が焼結時に焼結トレイと接するために、焼結収縮による変形が大きいが、最下段の内径を大きくしているので、他の段のリング状予備成形体よりも多少変形が大きくなってしまった場合にも、内径部に仕上げ加工を施さなくても、当該リング型焼結磁石をロータシャフトに挿入し、接着することができる。
【００２２】
また、各工程を個別のステージで精度よく、効率よく処理するので、焼結時の変形が小さく、最下段以外の段も内径を加工しなくてもロータシャフトに挿入、接着が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００２４】
実施の形態１．
（１）実施の形態１のリング型焼結磁石の構成及び製造方法
上述したように、ラジアル配向されたリング状磁石は、所要の配向磁場を形成するために１回に磁場成形できる軸長が制限される。そこで、本発明では、軸長の長いラジアル配向されたリング磁石を製造するために、ラジアル配向が可能な軸長のリング状予備成形体を個別に磁場配向成形して、それを金型から取り出した後に軸方向に複数個積み重ねてリング状成形体を成形し、このリング状成形体を焼結工程により一体化してリング状焼結体を形成する。
【００２５】
図１（ａ）は上記の方法により製作された本実施の形態１のリング状成形体を示す断面図である。図１（ｂ）は２段目、３段目、４段目のリング状予備成形体の断面形状（Ａ−Ａ線断面形状）を示し、図１（ｃ）は最下段（１段目）のリング状予備成形体の断面形状（Ｂ−Ｂ線断面形状）を示す。
【００２６】
図２（ａ）は、図１のリング状成形体を１０８０℃で焼結し、その後５５０℃から９００℃で熱処理を施して得られたリング型焼結磁石の断面図である。図２（ｂ）は２段目、３段目、４段目のリング型焼結磁石の断面形状（Ａ−Ａ線断面形状）を示し、図２（ｃ）は最下段（１段目）のリング型磁石焼結体の断面形状（Ｂ−Ｂ線断面形状）を示す。
【００２７】
また、図３（ａ）は図２のリング型焼結磁石の外径部に仕上げ加工を施した後、ロータシャフトに接着して得られた永久磁石回転子の断面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の永久磁石回転子の２段目、３段目、４段目のリング型磁石部分の断面形状を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）の永久磁石回転子の最下段（１段目）のリング型磁石部分の断面形状を示す。
【００２８】
図１に示すように、すべてのリング状予備成形体１０２の外径と軸長は同じであるが、最下段のリング状予備成形体１０２の内径はその他の段のリング状予備成形体１０２の内径よりも大きく形成されている。リング状予備成形体１０２を図１のように４段分積み重ねて、平均粒径が８０μｍのアルミナの球形粒子（敷き粉）が０．１ｍｍ以上の厚みで敷き詰められた焼結用トレイ上に図１の状態のまま置き、焼結・熱処理炉に投入する。１０８０℃で焼結後に５５０〜９００℃で熱処理すると図２に示すリング磁石焼結体１２０が得られる。
【００２９】
リング状成形体１１０が焼結するとき、２０〜３０％の寸法収縮が起こる。この時、リング状成形体１１０の下部は焼結トレイ、敷き粉との摩擦により、収縮が阻害されて変形してしまう。また、焼結トレイ、敷き粉との摩擦のアンバランス（方向による摩擦力の差）により、リング状焼結体１２０はリング状成形体１１０と相似形状にはならず、図２（ｃ）のように、リング状焼結体が楕円状に変形してしまう。
【００３０】
図１のように段積みされたリング状成形体１１０では、最下段のリング状予備成形体１０２に焼結変形が起こりやすく、その他の段のリング状予備成形体１０２は比較的均一に収縮が起こり、焼結トレイ、敷き粉との摩擦による変形はほとんどない。図２（ｂ）及び（ｃ）は焼結収縮後のリング磁石焼結体の断面を示す。図２（ｃ）に示すように、最下段の断面は、摩擦により焼結収縮が阻害されたために楕円状に変形しているが、その他の段は均一に焼結収縮が起こり、断面は真円度が良好で真円に近い形状になっている。
【００３１】
図２のリング状焼結体１２０の外径に仕上げ加工を施してリング型焼結磁石１００を形成した後、このリング型焼結磁石１００をロータシャフト２００に挿入し、接着して図３の永久磁石回転子が得られる。図３（ｃ）のように最下段の焼結体の部分の断面をみると、内径部は楕円形状になっているが、焼結後の短軸方向の内径がロータシャフト寸法よりも大きいので、スムーズにリング型焼結磁石１００がロータシャフト２００に挿入され、接着剤で固定されている。最下段のリング状予備成形体１０２の内径は焼結時に変形が起こっても、仕上げ加工なしでロータシャフト２００にスムーズに挿入でき、十分な接着層の厚みを確保できる寸法に設定されている。
【００３２】
また、その他の段のリング状予備成形体１０２の内径は、最下段の短軸方向の内径よりも大きく、真円に近い形状であるので、ロータシャフト２００にスムーズに挿入でき、接着層の厚みも全周にわたって均一に確保できている。
【００３３】
さらに、後述のようにリング状予備成形体１０２は、給粉・充填ステージ、磁場成形ステージ、脱型ステージ、脱粉ステージで各々専用の装置を用いて、１個１個高精度かつ高品質に効率よく処理されて製造されるので、成形体内の密度が均一で、ラジアル配向が均一の施されたリング状予備成形体１０２が得られる。そして、このように均一に磁場成形されたリング状予備成形体１０２を段積みしてリング状成形体１１０を形成し、このリング状成形体１１０を焼結するので、焼結トレイ、敷き粉との摩擦の影響のない最下段以外の段では、均一な焼結収縮が起こり、リング状成形体１１０と相似形状の形状精度の優れたリング状焼結体１２０（リング型焼結磁石１００）が得られる。したがって、最下段以外の段は、内径部に仕上げ加工を施さなくても、ロータシャフト２００に挿入、接着することができる。
【００３４】
また、ロータシャフト２００にリング型焼結磁石１００を接着する前にリング状焼結体の端面部に仕上げ加工を施したものを用いてもよい。さらに、仕上げ加工が全く施されていないリング状焼結体１２０をロータシャフト２００の挿入、接着後にリング状焼結体１２０の外径部をロータシャフト２００の中心を基準に仕上げ加工する方法を用いてもよい。
【００３５】
このように構成することで、リング状焼結体の内径部に仕上げ加工を施さなくもて、ロータシャフト２００にリング状焼結体を挿入して接着することができるので、低コストで永久磁石回転子を製造することができる。リング状焼結体の内径部の加工は、全加工工数の５０％以上の割合を占めるので、内径加工工程を廃止することで、大きなコスト低減を実現できた。
【００３６】
また、ロータシャフトに接着後にリング状焼結体の外径部を加工すれば、組み立て時にロータシャフト中心とリング状焼結体外径中心が芯ズレすることを防止できるので、同軸度の優れた永久磁石回転子が得られ、コギングトルクの小さなモータを製造できる。
【００３７】
（２）実施の形態１のリング型焼結磁石の具体的な製造工程
次に、本実施の形態のリング型焼結磁石の具体的な製造工程について説明する。永久磁石材料はＮｄ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｂを含むネオジ磁石合金を用いる。ネオジ磁石合金に水素吸蔵処理、ジェットミルを用いた微粉砕処理を施し、平均粒径が約５μmの微粉末を得る。これを原料にして１段分のリング状予備成形体を成形する。
【００３８】
図４はリング状予備成形体を成形するための製造装置の構成を示す。この製造装置は、搬送金型１０を搬送するベルトコンベア２と、搬送金型１０の円筒状キャビティ内に、磁性粉末を計量して供給し充填する給粉・充填ユニット３と、搬送金型１０のキャビティ内の磁性粉末を加圧するための上パンチを加圧成形できる状態にセットするパンチセットユニット４と、上パンチがセットされ加圧成形できる状態になった搬送金型１０で磁性粉末の磁場加圧成形を行う磁場成形ユニット５と、磁場加圧成形されたリング状予備成形体を搬送金型１０から抜き出すための脱型ユニット６と、抜き出されたリング状予備成形体に付着する余分な磁性粉末を取り除くための成形体脱粉ユニット７と、磁場加圧成形されたリング状予備成形体を積み重ねるための段積みユニット８と、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去し搬送金型１０を搬送状態にセットする金型脱粉／金型セットユニット９を備えている。
【００３９】
搬送金型１０は、図５に示すように、ベルトコンベア２上を移動するパレット１０ａと、下金型部分を保持する第１のホルダー１０ｂと、柱上のコア１０ｄと、下パンチ１０ｅと、中心にコア１０ｄを配し、下パンチ１０ｅとコア１０ｄと共に磁性粉末が供給されるキャビティ１０ｈを形成するダイ１０ｆと、第２のホルダー１０ｊに保持された上パンチ１０ｇを備えている。
【００４０】
搬送金型１０は最初に給粉・充填ユニット３に送られる。図６は給粉・充填ユニット及びその動作を説明する断面図であり、図６（ａ）の磁性粉末の計量工程では、振動フィーダと重量計を用いて一定重量のネオジ磁石合金等の磁性粉末１１を計量しながら容器３ｃに収納する。図６（ｂ）、（ｃ）の給粉工程では、磁性粉末１１を搬送金型１０のキャビティ１０ｈに導くロート状の給粉冶具３ａとキャビティに供給した磁性粉末１１を撹拌する羽根状冶具（図示せず）を搬送金型１０のダイ１０ｆにセットした後、容器３ｃを給粉冶具３ａの位置まで移動して、回転させて傾け、容器３ｃ内の磁性粉末１１を給粉冶具３ａに供給する。次に、給粉冶具３ａに振動機構３ｂで振動を与えて給粉冶具３ａ上の全ての磁性粉末１１をキャビティ１０ｈ内に移し、上記羽根状冶具の羽根を回転させてキャビティ１０ｈ内の磁性粉末１１をかき混ぜながら羽根を上昇させてキャビティ内の磁性粉末を充填する。上記羽根を回転させて磁性粉末１１を充填することにより、キャビティ内の磁性粉末中にある空洞あるいは磁性粉末１１のブリッジが壊されて、キャビティ１０ｈ中に磁性粉末１１が均一に充填される。
【００４１】
キャビティ１０ｈ内に磁性粉末１１が充填された搬送金型１０はパンチセットユニット４に送られる。パンチセットユニット４は、図７に示すように、上パンチ１０ｇをキャッチングするハンド４ａと、ハンド４ａを昇降させ、キャッチングした上パンチ１０ｇを移動させる移動機構（図示せず）を備えている。このパンチセットユニット４により、上パンチ１０ｇでキャビティー内の磁性粉末を加圧できる状態に搬送金型１０をセットすることができる。
【００４２】
まず、図７（ａ）に示すように、パレット１０ａがパンチセットユニット４のステージに搬送され、規定位置で位置決めされる。そして、図７（ｂ）に示すように、ハンド４ａが下降し、上パンチ１０ｇをキャッチングする。次に、図７（ｃ）に示すように、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを持ち上げて、下型の方へ移動し、図７（ｄ）に示すように、下降して上パンチ１０ｇをコア１０ｄに挿入し、上パンチ１０ｇを放し、上パンチ１０ｇはキャビティーに嵌り合う。コア１０ｄの上端部の直径は、キャビティー内における直径より０．２ｍｍ小さく、３゜のテーパが付与されているので、上パンチ挿入時にパレット１０ａとハンド４ａの位置に０．１ｍｍ未満のずれがあっても、コア１０ｄに上パンチ１０ｇが挿入できないといった不良は発生しない。次に、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを放した後、上昇し元の位置に移動する。
【００４３】
次に、搬送金型は磁場成形ステージに送られる。図８は磁場成形ユニットの構成及び動作を説明する断面図、図９は加圧子の構造を示す断面図、図１０はバックコアの構成を示す図である。
【００４４】
図４に示したように、磁場成形ステージは、上パンチ１０ｇがセットされた搬送金型１０をベルトコンベア２上のパレット１０ａから磁場成形ユニット５に移載し、磁場成形後にベルトコンベア２上のパレット１０ａに戻す移載機構５ｈを有する。図８に示すように、磁場成形ユニット５は、磁性粉末を配向させるための配向磁場を発生する上側及び下側電磁コイル５ａ（フレームに固定されている）と、上側電磁コイル５ａ及び上パンチ１０ｇを加圧する加圧子５ｃを昇降させる圧縮成形機構５ｂと、上側電磁コイル５ａ及び圧縮成形機構５ｂを含む上側フレームを昇降させる上下駆動機構と、リング型弾性部材５ｊと、図示しないエアシリンダによって駆動されてダイ１０ｆと接触するバックヨーク５ｄを備えている。
【００４５】
図９に示すように、加圧子５は、上パンチを加圧するパンチ加圧部５ｅと、パンチ加圧部５ｅ内部へ窪む様に可動する可動ロッド５ｆと、可動ロッド５ｆの背面とパンチ加圧部５ｅ内面との間にあり、可動ロッド５ｆをコア１０ｄに押し付けるバネ５ｇを備えている。
【００４６】
また、図１０に示すように、バックヨーク５ｄは、ダイ１０ｆの外径に嵌り合う半円状の凹部を有する一対の強磁性体である。バックヨーク５ｄは、その厚みの中心がダイ１０ｆの厚みの中心と一致するように設置され、ダイ１０ｆの方向に移動して当接する。
【００４７】
搬送金型１０がパンチセットユニット４からベルトコンベア２で磁場成形ユニット５へ搬送されると、図８（ａ）に示すように、金型部が、ホルダ１０ｂとともに移載機構５ｈでパレット１０ａから磁場成形ユニット５の成形部に移載される。次に、図８（ｂ）に示すように、上下駆動機構が作動し、電磁コイル５ａ及び加圧子５ｃが下降し、上側及び下側フレーム同士がチャッキング機能によって固定されると共に、上部フレームの下部に取り付けられたリング型弾性部材５ｊによりダイ１０ｆが固定される。その後、ダイ１０ｆの両側からバックヨーク５ｄが接近し、ダイ１０ｆの外周部に密着する。次に、電磁コイル５ａに電流が流されてラジアル配向磁場が発生すると共に、図８（ｃ）に示すように加圧子５ｃが下降し、上パンチ１０ｇが加圧され、キャビティ内の磁性粉末を圧縮成形することにより、ラジアル配向されたリング状予備成形体が得られる。圧縮成形圧力は１０〜１００ＭＰａ、好ましくは４０ＭＰａとし、配向磁場は１Ｔ以上にする。
【００４８】
図１１はラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。上側のコイル５ａで発生した磁界は、磁束となって強磁性体である加圧子５ｃを通って、同じく強磁性体である可動ロッド５ｆに入り、下側のコイル５ａで発生した磁界は、強磁性体であるホルダー１０ｄを通ってコア１０ｄに入る。下パンチ１０ｅ及び上パンチ１０ｇは非磁性体である。
【００４９】
図１１に示すように、破線矢印で示す磁束は、強磁性体である可動ロッド５ｆ及びコア１０ｄを通って、強磁性体であるダイ１０ｆのキャビティ１０ｈを直径方向に通り、キャビティ１０ｈ内にラジアル配向磁場が形成される。
【００５０】
ラジアル配向されたリング状予備成形体は搬送金型とともにパレット１０ａ上に移載機構５ｈによって戻される。
【００５１】
次に、搬送金型は脱型ステージに送られる。図１２は、脱型ユニットの構成を示す断面図（ｂ）及びＡ−Ａの方向から見た平面図（ａ）である。脱型ユニットは、リング状予備成形体１０２を加圧するエアシリンダ６ａ及び上パンチ突き当て部６ｄで構成される成形体加圧機構と、ダイ１０ｆを上方に押し上げるテーブル６ｃ及びエアシリンダ６ｂ等からなるダイ押し上げ機構とを備えている。
【００５２】
図１３は脱型プロセスを説明するための断面図である。図１３（ａ）に示すように、リング状予備成形体１０２を含む搬送金型を載せたパレット１０ａは、ベルトコンベア２により脱型ユニット６に搬送され規定の位置で停止する。エアシリンダ６ａがパレット１０ａを持ち上げ、上パンチ１０ｇが上パンチ突き当て部６ｄに当たり、リング状予備成形体１０２が加圧される。加圧力は０．１〜１ＭＰａとする。次に、図１３（ｂ）に示すように、エアシリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃがダイ１０ｆを持ち上げ、リング状予備成形体１０２がダイ１０ｆから抜き出される。次に、図１３（ｃ）に示すように、エアシリンダ６ａが下降し、パレット１０ａがベルトコンベア２上に乗る。ベルトコンベア２によって、パレット１０ａは、テーブル６ｃに支持されたダイ１０ｆが下降したときにパレット１０ａ上に置かれた第２のホルダー１０ｊに載置される位置まで移動し、テーブル加圧シリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃが下降して第２のホルダー１０ｊ上にダイ１０ｆが載置される。
【００５３】
リング状予備成形体１０２を搬送金型１０から抜き出す過程において、搬送金型１０から抜き出されたリング状予備成形体１０２の上部と搬送金型１０内にあるリング状予備成形体１０２の下部との間に内部応力差があるので、リング状予備成形体１０２の抜き出された上部と搬送金型１０内にある下部との境界にクラックが生じやすいが、この脱型ユニットにおいては、リング状予備成形体１０２が加圧された状態でダイ１０ｆから抜き出されるので、リング状予備成形体１０２の上部と下部との間の内部応力差が小さくなり、クラックの発生が防止される。
【００５４】
次に、搬送金型１０は成形体脱粉ユニット７に送られる。図１４及び図１５は成形体脱粉ユニットの構成及び動作を説明する断面図である。成形体脱粉ユニット７は、テーブル７ａ及びテーブル７ａを昇降させるエアシリンダ７ｂからなる昇降機構と、窒素ガスを噴射するノズル７ｃと、磁性粉末および鉄粉を吸入し集塵機に回収するための吸塵ダクト７ｄを備えている。成形体脱粉ユニット７で、リング状予備成形体１０２に付着した余分な磁性粉末を除去することによって、次工程の段積みプロセスにおいてリング状予備成形体１０２が傾いたり、ずれたりするのを防止することができる。
【００５５】
図１４（ａ）に示すように、脱型後の搬送金型１０は、ベルトコンベア２で成形体脱粉ユニット７に移送され規定の位置で停止し、エアシリンダ７ｂが作動しテーブル７ａが上昇する。そして、図１４（ｂ）に示すように、下パンチ１０ｅがテーブル７ａに支持されて上昇し、リング状予備成形体１０２はコア１０ｄから抜き出される。この時、コア１０ｄ外周に付着していた磁性粉末が掻き取られながらリング状予備成形体１０２が抜き出されるので、リング状予備成形体１０２の内周端面部に磁性粉末が付着する。なお、この時上パンチ１０ｇも同時に抜き出され、第２のホルダー１０ｊに載置される。
【００５６】
図１５（ａ）に示すように、コア１０ｄからリング状予備成形体１０２を抜き出す過程において、リング状予備成形体１０２の上面が若干コア１０ｄから突出した時に、上パンチ１０ｇが取り外され、ノズル７ｃから窒素ガスを噴出してリング状予備成形体１０２表面に付着する磁性粉末を吹き飛ばし、吸引ダクト７ｄで吸引する。その後、図１５（ｂ）に示すように、リング状予備成形体１０２をさらに上方まで抜き出す。ただし、必ずしも完全にコア１０ｄから抜き出す必要はない。
【００５７】
図１６、図１７、及び図１８は段積みユニット８の構成及び動作を説明するための図である。段積みユニット８は、リング状予備成形体１０２をチャッキングするハンド８ａを有するチャッキング機構と、リング状予備成形体１０２を段積みするテーブル８ｂと、図示していないが、ハンド８ａを位置決めし、昇降させ、移動させる機構と、テーブル８ｂを回転させる回転機構を備えている。なお、チャッキング機構として電磁チャックを用いてもよい。
【００５８】
まず、図１６（ａ）に示すように、チャッキング機構のハンド８ａをコア１０ｄから抜き出されたリング状予備成形体１０２の直上に移動させる。そして、図１６（ｂ）に示すように、ハンド８ａを下降させてリング状予備成形体１０２をハンド８ａでチャッキングする。チャッキング力は０．１〜４Ｎとする。次に、図１７（ａ）に示すように、ハンド８ａを上昇させ、ハンド８ａの中心がテーブル８ｂの直上となるように移動し、図１７（ｂ）に示すように、ハンド８ａを下降させてリング状予備成形体１０２をテーブル８ｂに載置する。
【００５９】
さらに、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、１段目のリング状予備成形体１０２の上に２段目、３段目、４段目のリング状予備成形体１０２を段積みする。ここで、図１に示すリング状成形体を得るためには、最下段のリング状予備成形体１０２の内径が他の段のリング状予備成形体１０２の内径よりも大きくなるように、搬送金型１０のコア１０ｄ、上下パンチ１０ｇ、１０ｅの寸法が他の段のリング状予備成形体１０２を成形する搬送金型１０のコア１０ｄ、上下パンチ１０ｇ、１０ｅの寸法と異なったものを用いる。このように、複数種類の搬送金型１０を用いて、個別の上記ユニットで製造プロセスの各工程を処理するので、図１に示すリング状成形体の構成を製造することが可能となる。一方、上記従来の方法のように磁場成形機に金型を固定して行う成形方式ではこのような構成のリング状成形体を得ることはできない。
【００６０】
また、段積み工程において、リング状予備成形体１０２の高さにばらつきが生じると、段積みの際に不要な力がリング状予備成形体１０２に加わり（高さが高い場合）、リング状予備成形体１０２が押しつぶされる。あるいは、ハンド８ａが空中でリング状予備成形体１０２を放し、落下の衝撃で破壊するといったことが生じる。しかしながら、この本実施の形態では１回に成形されるリング状予備成形体１０２の重量は、給粉・充填ユニット３の磁性粉末の計量工程で一定量に計量されているので、リング状予備成形体１０２の高さは一定になり、段積みの際にリング状予備成形体１０２に不要な力が加わったり、衝撃力が加わったりすることはない。
【００６１】
段積み工程が終了すると、搬送金型１０ｂ、１０ｄ、１０ｅは移載機構１２によってパレット上に戻され、次に工程を行う金型脱粉／金型セットユニット９に搬送される。金型脱粉／金型セットユニット９は、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去する除粉機構と、給粉・充填ユニット３において磁性粉末を供給できる初期状態に搬送金型１０の各部をセットするセット機構とを備えている。
【００６２】
除粉機構は、窒素ガスを搬送金型の各部に噴射することができるノズルと、窒素ガスによって吹き飛ばされた磁性粉末を吸引し集塵するための吸引機構を有する。セット機構は、積層工程終了後に、第２ホルダー１０ｊに載置されているダイ１０ｆを持ち上げて、第１のホルダー１０ｂに載置されている下パンチ１０ｅ上に移動させる機構である。除粉機構及びセット機構によって、次サイクルの成形及び段積みまでの工程を円滑に行うことができる。
【００６３】
リング状予備成形体１０２が段積みして得られた図１に示すリング型成形体１１０は、焼結・熱処理炉へ移され、所定の温度で焼結・熱処理をして、図２に示すリング状焼結体１２０を得ることができる。
【００６４】
実施の形態２．
図１９はこの発明の実施の形態２によるリング状成形体を示す断面図であり、図２０は同じく実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【００６５】
図２０のリング状焼結体１２０ａ（リング型焼結磁石１００ａ）は、図１９に示すリング状成形体１１０ａを１０８０℃で焼結し、５５０〜９００℃で熱処理して得られたリング状焼結体の外径部と端面部に仕上げ加工を施したものである。なお、内径部には仕上げ加工が施されていない。
【００６６】
図１９のリング状成形体は実施の形態１で説明した同じ製造方法で作られる。ただし、最下段のリング状予備成形体１０２の内径は他の段のリング状予備成形体１０２の内径と同じで、軸長全体にわたって内外径は同じ寸法で形成されている。このように形成されたリング状成形体１１０ａを敷き粉が敷き詰められた焼結トレイに搭載し、焼結炉に投入する。敷き粉は、平均粒径が８０μｍのアルミナの球形粒子を厚みが０．１ｍｍ以下（実施の形態１とは異なる）になるように焼結トレイに敷かれている。
【００６７】
このような状態で焼結トレイ上に搭載されたリング状成形体１１０ａは、焼結により寸法収縮する。しかしながら、焼結トレイ、敷き粉と接触しているリング状成形体１１０ａの下部は摩擦の影響で収縮が阻害される。本実施の形態２の場合は、敷き粉の層の厚みが薄いので、実施の形態１の場合よりも、摩擦の影響が大きく、最下段のリング状予備成形体１０２は、楕円状に変形するだけでなく、収縮量（収縮率）も小さくなるので、実施の形態１のように最下段のリング状予備成形体１０２の内径を他の段のリング状予備成形体１０２の内径より大きく形成しておかなくても、リング状焼結体（内径部に仕上げ加工を施さない）をロータシャフトにスムーズに挿入し、接着することができる。また、焼結トレイ、敷き粉との摩擦が大きいので最下段の焼結体は段内でも軸長方向に収縮量の差が発生し、端面側の内径寸法が大きいテーパ形状１３０になるので、そのテーパ面がリング磁石をロータシャフトに挿入する際の案内面となり、欠損など組み立て時の不良の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の実施の形態１によるリング状成形体を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図３】図２のリング型焼結磁石をロータシャフトに取り付けた永久磁石回転子の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石の製造装置の構成を示す平面図である。
【図５】図４における搬送金型の構成を示す平面図及び断面図である。
【図６】給粉・充填ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図７】パンチセットユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図８】磁場成形ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図９】加圧子の構造を示す断面図である。
【図１０】バックヨークの構成を示す平面図（ａ）、（ｃ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）及びＢ−Ｂ断面図（ｄ）である。
【図１１】ラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。
【図１２】脱型ユニットの構成を示す断面図（ｂ）及びＡ−Ａの矢印方向から見た平面図（ａ）である。
【図１３】脱型ユニットにおける動作を説明するための断面図である。
【図１４】成形体脱粉ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図１５】成形体脱粉ユニットにおける動作を説明する断面図である。
【図１６】段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図１７】段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図１８】段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２によるリング状成形体を示す断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
２  ベルトコンベア、３  給粉・充填ユニット、４  パンチセットユニット、
５  磁場成形ユニット、６  脱型ユニット、７  成形体脱粉ユニット、
８  段積みユニット、９  金型脱粉／金型セットユニット、１０  搬送金型、
１００，１００ａ  リング型焼結磁石、１０２  リング状予備成形体、
１１０，１１０ａ  リング状成形体、１２０  リング状焼結体、１３０  テーパ形状。
【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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【図１９】
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【図２０】
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