(57)【要約】【課題】  形状精度の良好なリング型焼結磁石を、生産性の良い製造方法で製作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１０２を軸方向に積み重ねてリング状成形体を形成とする工程と、リング状成形体を焼結してリング状焼結体３００とするとともに、リング状予備成形体１０２同士を焼結により結合する工程と、リング状焼結体３００を分断する工程を備え、リング状予備成形体１０２間の特定の境界において焼結後の接合強度が他の境界の接合強度より弱くなるように例えば凸形状部１０３を形成し、焼結後に接合強度の弱い凸形状部１０３を有する境界で分断してリング型焼結磁石１００を作成する。【選択図】        図２
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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リング型焼結磁石であって、
上記リング型焼結磁石の少なくとも一つの軸方向の端面に、凸形状部又は凹形状部が形成され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てリング状成形体とする工程と、上記リング状成形体を焼結してリング状焼結体とするとともに、リング状予備成形体同士を焼結により結合する工程と、上記リング状焼結体を分断する工程を備え、
上記リング状予備成形体間の特定の境界において焼結後の接合強度が他の境界の接合強度より弱くなるようにし、焼結後に上記接合強度の弱い境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とするリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
上記リング状成形体の最下段にダミーのリング状予備成形体を設置し、ダミーのリング状予備成形体とその上段のリング状予備成形体との境界における焼結後の接合強度が他の境界の接合強度より弱くなるようにすると共に、焼結後に上記接合強度の弱い境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とする請求項２に記載のリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
上記特定の境界に臨むリング状予備成形体の少なくとも一つの端面に凸形状部又は凹形状を形成し、焼結後に当該凸形状部又は凹形状部が形成された境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
上記リング状予備成形体間の特定の境界に、粒径１〜１００μｍ、厚み１〜１００μｍのセラミック粒子を形成し、焼結後に当該境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
上記リング状予備成形体間の特定の境界において、圧縮成形時または脱型時に発生したバリ、又は特定の境界に付着した磁性粉末を除去せず、上記リング状予備成形体を積み重ね、焼結後に当該境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項７】
焼結一体化した上記リング状焼結体の外径部及び内径部の少なくとも一方に仕上げ加工を施した後、上記接合強度の弱い境界で分断することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のリング型焼結磁石の製造方法。
【請求項８】
上記仕上げ加工を施したリング状焼結体に腐食防止用の表面処理を施した後、上記接合強度の弱い境界で分断することを特徴とする請求項７に記載の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】
従来、磁場配向できる範囲（軸長）で磁石成形体を成形し、成形体を金型内で順次積層して必要な軸長の磁石を成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
一方、リング磁石成形体を焼結する際に、成形体は２０〜３０％寸法が収縮するが、成形体内の密度不均一や配向方向とそれ以外の方向の焼結収縮率の違いや焼結トレイとの摩擦の影響で、均一に収縮せず、変形してしまうという課題がある。
【００１２】
この課題を解決するために、従来、リング磁石成形体を拘束治具とともに焼結し、拘束治具に添わせることで焼結時の変形を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開平２−２８１７２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３３５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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順次製造するので、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い。また、下層ほど加圧される回数が多くなり、配向が乱れ、磁気特性が低下することは免れない。さらに各層の境界部は下層の成形体の影響で磁気特性が低下するといった問題がある。
【００１５】
また、上記特許文献２の方法では、消耗品の拘束治具が必要であることや、拘束治具とリング磁石成形体の中心位置を正確に合わせてセットする必要があるなど生産性が悪いといった問題点がある。さらに焼結時に成形体は焼結治具（セッター）の上に置かれて焼結されるが、成形体下部はセッターとの摩擦のために焼結収縮が阻害され、特に変形が大きくなる。
【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、形状精度の良好なリング型焼結磁石を、生産性の良い製造方法で製作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軸方向に積み重ねてリング状成形体とする工程と、リング状成形体を焼結してリング状焼結体とすると共に、リング状予備成形体同士を焼結により結合する工程と、リング状焼結体を分断する工程を備え、リング状予備成形体間の特定の境界において焼結後の接合強度が他の境界の接合強度より弱くなるようにし、焼結後に接合強度の弱い境界で分断してリング型焼結磁石を作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のリング型焼結磁石の製造方法によれば、焼結工程で一体化した数個分のリング型焼結磁石を一体で取り扱うことできるので、下記の効果を得る。すなわち、リング型焼結磁石数個分を一体でハンドリングできるので、効率よく工程間を搬送できる。また、リング型焼結磁石数個分を一体で内径加工、および外径加工できるので、加工の効率が向上する。また、リング型焼結磁石数個分を一体で表面処理することができるので、処理効率が向上する。更に、形状精度の良好なリング状磁石焼結体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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
図１は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斜視図である。図１において、本実施の形態のリング型焼結磁石１００は、ラジアル配向された磁性粉末からなるリング状予備成形体１０２を軸方向に複数段（図の場合は３段構成である）積層し、焼結によって各リング状予備成形体１０２同士を結合したものである。ここで、リング状予備成形体１０２同士は境界１０１を介して焼結一体化されている。そして、本実施の形態においては、複数段のリング状予備成形体１０２のうち最上段部のリング状予備成形体１０２の上面にリング状の凸形状部１０３が形成されている。なお、図示はしていないが、この凸形状部１０３の側面には先端部に向かってテーパが形成されていることが好ましい。
【００２１】
（２）実施の形態１のリング型焼結磁石の製造方法
ラジアル配向されたリング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。軸長の長いラジアル配向リング磁石を製造するには、ラジアル配向が可能な軸長のリング状の予備成形体１０２を磁場配向成形し、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、焼結工程により一体化する方法が採られている。
【００２２】
本実施の形態によるリング型焼結磁石の製造方法は、図２に示すように、１個のリング型焼結磁石を得るために必要な数量以上のリング状予備成形体１０２を積み重ねる。そして、複数段のリング状予備成形体１０２のうち特定のリング状予備成形体１０２の上部端面にリング状の凸形状部１０３を設ける。そして、図２の状態で焼結、熱処理を行い、リング状予備成形体１０２同士の境界を焼結一体化させて、リング状焼結体３００を得る。リング状予備成形体１０２の境界は焼結により一体化するが、凸形状部１０３を有する境界は、リング状予備成形体１０２同士の接触面積が小さいため、他の境界よりも接合強度が小さくなっている。
【００２３】
そして、焼結一体化したリング状焼結体３００（図２の状態）の内径部と外径部に仕上げ加工を施した後、腐食防止用に表面処理を施したリング状焼結体３００の境界部に機械的な曲げ応力を加えると、図３に示すように、凸形状部１０３を有する境界部で分断されたリング型焼結磁石１００が得られる。また、機械的な外力を加えなくても、着磁のためのパルス磁界を掛けるだけで着磁時の衝撃により、上記特定の境界部を分断することもできる。
【００２４】
なお、リング状焼結体３００の内径部の仕上げ加工は分断後に施してもよい。さらに、下記のように本実施の形態のリング状焼結体３００は形状精度が良好であるので、内径部には仕上げ加工を施さずにロータシャフトと接着することもできる。
【００２５】
図４は上記分断された１個のリング型焼結磁石１００の断面図であり、図５は図４のリング型焼結磁石をロータシャフト２００に接着した断面図を示す。図４に示すように、図の太線部１０５には表面処理が施されているが、分断された境界部（凸形状部１０３の端面又は凸形状部１０３が接続されていた端面）には表面処理が施されていない。しかしながら、ロータシャフト２００に接着する工程で表面処理が施されていない領域はすべて、接着剤（図５の斜線部）２１０で覆われるので、そこからリング型焼結磁石１００の腐食が進行することはない。
【００２６】
一般に、成形体を焼結処理する場合、成形体は敷き粉の敷かれたトレイ上に置かれて焼結用の炉に投入される。敷き粉は焼結体とトレイが接合するのを防止するために使用される。また、焼結収縮時に成形体（焼結体）とトレイの摩擦を低減し、焼結変形を抑制するために用いられる。しかしながら、リング状の成形体を焼結する場合、敷き粉だけではトレイとの摩擦による焼結収縮阻害を抑制しきれず、焼結収縮により変形が起こってしまい、トレイと接している成形体下部が楕円形に変形する、または寸法が大きくなるといった不良が発生することがある。
【００２７】
本実施の形態のリング状焼結体は軸方向に数個分のリング状予備成形体を積み重ねているので、焼結収縮により変形が起こるのは最下段のみで、上部は形状精度の良好なリング形状となる。したがって、例えば、最下段のリング状予備成形体の内径を収縮変形が起こっても仕上げ加工できるだけの取り代を確保できるように小さくして成形すれば、最下段のみ、加工の取り代は大きくなるが、全体としては形状精度の良好なリング型焼結磁石が得られる。
【００２８】
以上のように、焼結工程で一体化した数個分のリング型焼結磁石を一体で取り扱うことで下記の効果（ａ）〜（ｄ）がある。
（ａ）リング型焼結磁石数個分を一体でハンドリングできるので、効率よく工程間を搬送できる。
（ｂ）リング型焼結磁石数個分を一体で内径加工および外径加工できるので、加工の効率が向上する。
（ｃ）リング型焼結磁石数個分を一体で表面処理することができるので、処理効率が向上する。
（ｄ）形状精度の良好なリング状磁石焼結体が得られる。
【００２９】
上記構成において、リング状予備成形体の上端面に形成される凸形状部１０３は、図示のようなものに限らず、特定のリング状予備成形体の境界の接触面積を減らす形状であれば、その形を問わない。例えば、リング状で円形断面のもの、周方向に点在する凸形状などが考えられる。また、凸形状に限らず、接触面積を減らすために凹形状にしても良い。さらに、リング状予備成形体の上端面に限らず、リング状予備成形体の下端面に凸又は凹形状が形成されていてもよい。さらにリング状予備成形体の上端面、下端面の両方に凸又は凹形状が形成されていてもよい。
【００３０】
（３）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。
【００３１】
図６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。
【００３２】
搬送金型１０は、図７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。
【００３３】
図８は上パンチ１０ｇの形状を示す断面図である。上パンチ１０ｇは後述するようにキャビティ内の磁性粉末を上側から加圧する役割を果たす。本実施の形態の上パンチ１０ｇは、その下端面が、図８（ａ）に示すようにフラットな形状のものと、図８（ｂ）に示すように凹部ｇ１が形成されているものと、図８（ｃ）に示すようにテーパ状の凹部ｇ２が形成されているものがある。図８（ａ）の上パンチ１０ｇは上端面がフラットな形状のリング状予備成形体１０２を形成するためのものであり、図８（ｂ）の上パンチ１０ｇは上端面に凸形状部を有するリング状予備成形体を形成するためのものであり、図８（ｃ）の上パンチ１０ｇは上端面にテーパ状の凸形状部を有するリング状予備成形体を形成するためのものである。
【００３４】
搬送金型１０は最初に給粉・充填ユニット３に送られる。図９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９（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９（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。
【００３５】
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１０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。
【００３６】
まず、図１０（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１０（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１０（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１０（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。
【００３７】
次に、搬送金型は磁場成形ステージに送られる。図１１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１２は加圧子の構造を示す断面図、図１３はバックコアの構成を示す図である。
【００３８】
図６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１１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。
【００３９】
図１２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。
【００４０】
また、図１３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。
【００４１】
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１１（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１１（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１１（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。
【００４２】
図１４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。
【００４３】
図１４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。
【００４４】
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。
【００４５】
上記磁場成形ステージで、磁場成形時の配向磁場の強度は、電磁コイル５ａに流す電流の大きさで制御できる。各リング状予備成形体（段部）の成形毎に電磁コイル５ａの電流を調整することにより、各々のリング状予備成形体（段部）の配向率を制御することができる。これにより、実施の形態１〜３で説明した所定の磁気特性を有するリング状予備成形体（段部）を成形することができる。
【００４６】
次に、搬送金型は脱型ステージに送られる。図１５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。
【００４７】
図１６は脱型プロセスを説明するための断面図である。図１６（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１６（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１６（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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、搬送金型１０は成形体脱粉ユニット７に送られる。図１７及び図１８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。
【００５０】
図１７（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１７（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。
【００５１】
図１８（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１８（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。
【００５２】
図１９、図２０、及び図２１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。
【００５３】
まず、図１９（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１９（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２０（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２０（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。さらに、同様にして、図３５（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段目のリング状予備成形体１０２を段積みする。
【００５４】
図１に示す実施の形態１のリング型焼結磁石を得るためには、図２１（ａ）に示すように、３段目のリング状予備成形体１０２の上端面にリング状の凸形状部が形成されているものを段積みする。すなわち、上記図８に示したように、搬送金型の３台に１台の割合で上パンチ１０ｇにリング状の凹形状が形成されているもの（図８の（ｂ）又は（ｃ））を用いると、上記のような構成のリング状の成形体が得られる。上パンチ１０ｇの凹形状は、図８（ｃ）のようにテーパが形成されているものが好ましい。図８（ｃ）のように凹形状にテーパが付与されていると、リング状予備成形体１０２が上パンチ１０ｇから離型する際に、リング状予備成形体１０２にクラック等の損傷を与え難い。
【００５５】
従来の方法のように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。図２１（ｂ）に示すように、４段目以降は、１段目と同様の端面がフラットなリング状予備成形体１０２を積み重ねていけばよい。
【００５６】
ここで、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
リング状予備成形体１０２が段積みして得られたリング型成形体は、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を得ることができる。その後、図５に示すロータシャフトに組み付けるまでの工程は上記に記載した通りである。
【００６０】
実施の形態２．
図２２はこの発明の実施の形態２のリング型焼結磁石の製造方法により得られるリング状焼結体を示す断面図である。図２３は焼結一体化したリング状焼結体(図２２)の内径部と外径部に仕上げ加工を施し後、腐食防止用に表面処理を施したリング状焼結体の境界部に曲げ応力を加え、境界部で分断されたリング型焼結磁石の断面図である。
【００６１】
図２２に示すように、このリング状焼結体３０１を得るためのリング状成形体の最下段のリング状予備成形体１０２Ｂは他のリング状予備成形体１０２よりも厚みが小さく、上端面にリング状の凸形状部１０３が形成されている。焼結用のトレイと敷き粉を介して接している最下段のリング状予備成形体１０２Ｂは、焼結工程での焼結収縮により変形したり、収縮が小さくなったりするが、上部のリング状成形体には変形が起こらず、均一に収縮する。したがって、最下段のリング状予備成形体１０２Ｂの焼結体以外はすべて形状精度の良好なリング状焼結体が得られる。
【００６２】
リング型磁石は後工程の仕上げ加工に多大な工数を要するため、このようにダミーのリング状予備成形体１０２Ｂを最下段に置いて焼結しても、全体の加工工数が削減できるので、本実施の形態の製造方法でもコスト低減が可能となる。また、本実施の形態の製造方法では、１個のダミー焼結体（リング状予備成形体１０２Ｂの焼結体）に対して、多数のリング型焼結磁石１００が得られるのでダミー焼結体用のリング状予備成形体１０２Ｂを作るためのロスは全体から見ると小さくなり、コストメリットが得られる。
【００６３】
実施の形態３．
図２４はこの発明の実施の形態３のリング型焼結磁石の製造方法により得られるリング状焼結体を示す断面図である。図２４のリング型焼結体３０２を得るためのリング状予備成形体１０２の特定の境界には、平均粒径が１〜１００μmのアルミナ粉末１０４が１〜１００μmの厚みで散布されている。アルミナ粉末１０４が散布されているのは境界面の面積の１／２以下の領域である。
【００６４】
リング状予備成形体は実施の形態１で説明した製造方法と同様の製造方法で製造されるが、例えば図２４のリング状焼結体３０２を得るには、３段分のリング状予備成形体１０２を成形して段積みした後、３段目のリング状備成形体１０２の上端面にアルミナ粉末１０４を微量散布する。散布されたアルミナ粉末１０４が被うのは、当該リング状予備成形体１０２の上端面の面積の１／２以下となるよう散布量調整する。アルミナの粒径、厚みは、１００μm以上になると境界が接合しなくなるため、それ以下とする。また、アルミナの粒径、厚みが１μm以下になると境界の接合強度の低下が起こらないので、それ以上とする。そして、このように特定の境界にアルミナ粉末を散布したリング状成形体を焼結することで、特定の境界の接合強度が小さい、図２４に示したリング状焼結体３０２が得られる。
【００６５】
以上のように本実施の形態によれば、上記実施の形態のようにリング状予備成形体の端面に凸形状部又は凹形状部を形成しなくても、簡易な工程で特定の境界の接合強度が小さいリング状焼結体が製造できる。
【００６６】
なお、本実施の形態において、アルミナ粉末の変わりに、マグネシア等の他のセラミックス粒子を用いてもよい。
【００６７】
実施の形態４．
図２５はこの発明の実施の形態４のリング型焼結磁石の製造方法により得られるリング状焼結体を示す断面図である。図２５のリング型焼結体３０３を得るためのリング状予備成形体１０２の特定の境界には、磁場成形時に発生したバリや、成形体をコアから抜き出した時に内径側に付着した磁性粉末がそのまま存在している。
【００６８】
実施の形態１で説明したリング状予備成形体の製造方法において、特定の境界を形成するリング状予備成形体（特定の境界の下段のリング状予備成形体）を成形する場合は、図１８に示す脱粉工程を実施せず、次ステージの段積み工程へ送る。このように処理することで、リング状成形体の特定の境界にはバリまたは余分な磁性粉末が存在するため、当該境界が密着せず、それを焼結すると、特定の境界の接合強度が小さいリング状焼結体３０３が得られる。
【００６９】
以上のように本実施の形態によれば、リング状予備成形体１０２の軸方向端面に凸形状部又は凹形状部を形成しなくても、またセラミックス粉末を散布しなくても、特定の境界の接合強度が小さいリング状焼結体３０３が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるリング状焼結体示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるリング状焼結体を分断した状態を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石をロータシャフトに取り付けた状態示す断面図である。
【図６】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７】図６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８】この発明の実施の形態１による上パンチの形状を示す断面図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】加圧子の構造を示す断面図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】この発明の実施の形態２によるリング状焼結体の断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態２のリング状焼結体を分断して得られるリング型焼結磁石を示す断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態３によるリング状焼結体の断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態４によるリング状焼結体の断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
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  リング型焼結磁石、１０１  境界、１０２  リング状予備成形体、
１０３  凸形状部。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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