(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹形状の面を有する下パンチと上記下パンチの凹形状の面と同一の凸形状の対向面を有する上パンチとダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み均一な磁極層を形成するＡ工程と、
上記Ａ工程の後、上記下パンチと上記下パンチの凹形状の面と異なる形状の対向面を有する上パンチと上記ダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に上記磁極層に重ねて上記磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み不均一な本体層を形成し上記磁極層と一体化するＢ工程とを包含したことを特徴とするセグメント磁石の製造方法。
【請求項２】
上記Ａ工程における上記上下パンチの対向面の形状は円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のセグメント磁石の製造方法。
【請求項３】
上記Ｂ工程における上記下パンチと対向する上記上パンチの対向面の形状は平坦であることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント磁石の製造方法。
【請求項４】
上記Ａ工程の前に、上記磁性層の保護層を形成するプレス加工の工程を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記載のセグメント磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁石材料成形用粉末をプレス成形型のキャビティ内に充填し、磁場をかけながら配向を行うとともにプレス加工して形成されるセグメント磁石の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のセグメント磁石は、キャビティが上、下に貫通して形成されたダイス、およびこのダイスを挟んで上、下に対向して配置された一対のパンチでなるプレス成形型のキャビティ内に、磁石材料成形用粉末を充填し、この磁石材料成形用粉末にプレス成形型に装着された一対のコイルにより、磁場をかけながら配向を行うとともにプレス加工を行うことにより成形されている。
そして、例えば実開平６−７９１３４号公報によれば、図示はしないが上、下一対のコイルの内、いずれか一方のコイルを上、下に移動可能とすることにより、キャビティの深さにかかわらず磁場の平行度を高め配向の均一化を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のセグメント磁石は以上のように、磁場をかけるための上、下一対のコイルの内いずれか一方のコイルを、上、下に移動可能とすることにより配向の均一化が図られている。しかしながら、プレス成形型のキャビティ内に、磁性材料成形用粉末を充填し、この磁性材料成形用粉末にプレス成形型に装着された一対のコイルにより、磁場をかけながら配向を行うとともに、一方のパンチを下降させてプレス加工を行うと、初期の段階では磁場により磁石材料成形用粉末の粒子は整列された状態となっているが、さらにプレス加工が進行すると、磁石材料成形用粉末の充填厚みの違いにより、それぞれプレス力のかかり具合が異なってくるため、磁石材料成形用粉末がプレス力のかかり具合に応じてそれぞれ流動するため、図９に示すように粒子１２が移動して配向が乱れるという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、磁石材料成形用粉末のプレス段階におけるキャビティ内での移動を阻止して、配向の乱れを防止することが可能なセグメント磁石の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るセグメント磁石の製造方法は、凹形状の面を有する下パンチと上記下パンチの凹形状の面と同一の凸形状の対向面を有する上パンチとダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み均一な磁極層を形成するＡ工程と、
上記Ａ工程の後、上記下パンチと上記下パンチの凹形状の面と異なる形状の対向面を有する上パンチと上記ダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に上記磁極層に重ねて上記磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み不均一な本体層を形成し上記磁極層と一体化するＢ工程とを包含したものである。
【０００６】
又、この発明の請求項２に係るセグメント磁石の製造方法は、請求項１において、上記Ａ工程における上記上下パンチの対向面の形状は円弧状であるものである。
【０００７】
又、この発明の請求項３に係るセグメント磁石の製造方法は、請求項１または２において、上記Ｂ工程における上記下パンチと対向する上記上パンチの対向面の形状は平坦であるものである。
【０００８】
又、この発明の請求項４に係るセグメント磁石の製造方法は、上記Ａ工程の前に、上記磁性層の保護層を形成するプレス加工の工程を備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるセグメント磁石が適用された回転電機の回転子の構成を示す斜視図、図２は図１におけるセグメント磁石の構成を示す斜視図、図３は図２におけるセグメント磁石内における配向の状態を模式して示す図、図４ないし図７は図２におけるセグメント磁石の製造方法の第１ないし第４の工程をそれぞれ示す断面図である。
【００１０】
図において、１はキャビティ２が上、下に貫通して形成されたダイス、３、４はこのダイス１を挟んで上、下に対向して配置された一対のパンチで、相対向する面３ａ、４ａは同一円弧状で且つ嵌合可能な凹、凸状に形成されている。５はキャビティ２内に充填される磁石材料成形用粉末で、粒子５ａの集合により形成されている。６はセグメント磁石で、本体層６ａの磁極となる側の表面に厚みが均一な磁極層６ｂが形成されている。
【００１１】
次に、上記のように構成された実施の形態１におけるセグメント磁石６の製造方法について図４ないし図７に基づいて説明する。
まず、図４に示すようにパンチ３によって下方が閉塞されたキャビティ２内に、磁石材料成形用粉末５を充填する。次いで、図５に示すようにパンチ４を下降させて、キャビティ２の上方を閉塞してプレス加工を開始するとともに、図示はしないが装置内に組み込まれたコイル装置により磁場７をかけながら配向を行う。この時、キャビティ２内の磁石材料成形用粉末５の粒子５ａは磁場７により整列された状態となっている。
【００１２】
そして、さらにプレス加工が進行するが、両パンチ３、４の相対向する面３ａ、４ａが同一円弧状に形成され、両面３ａ、４ａ間の間隔がいずれの位置においても同じになっているので、両面３ａ、４ａ間に充填された磁石材料成形用粉末５の厚みも均一に保たれるため、プレス力のかかり具合や磁場７の強さ、方向も均等になりその流動が阻止されて、粒子５ａの移動も発生せず配向の乱れが防止され、図３に示すように整列された状態が維持された磁極層６ｂが形成される。
【００１３】
次に、図６に示すようにパンチ３の面３ａ上に形成された磁極層６ｂの上方に、重ねて磁石材料成形用粉末５を充填し、次いで、図７に示すようにパンチ３と対向する側の面８ａが平坦に形成された別のパンチ８を下降させ、キャビティ２の上方を閉塞してプレス加工を開始するとともに、上記と同様のコイル装置により磁場７をかけながら配向を行う。この時、キャビティ２内の磁石材料成形用粉末５の粒子５ａは磁場７により整列された状態となっている。
【００１４】
しかしながら、さらにプレス加工が進行すると、両パンチ３、８の相対向する面３ａ、８ａの形状が異なっているので、両面３ａ、８ａに充填される磁石材料成形用粉末５の厚みも、中央部が厚く両端側が薄くなっており、それぞれの位置におけるプレス力のかかり具合や磁場７の強さ、方向が異なってくるため、磁石材料成形用粉末５がプレス力のかかり具合に応じて流動し、また、磁場７の方向に応じて粒子５ａが配向されるため、図３に示すように粒子５ａが移動して配向が乱れた状態の本体層６ａが形成される。その後、このようにして磁極層６ｂおよび本体層６ａを積層して得られたセグメント磁石成形品に、焼結等の後工程が施されることによりセグメント磁石６が完成する。なお、上記のように本体層６ａに配向の乱れがあっても、その表面に形成される磁場層６ｂの配向が整っていれば、磁極として問題はない。
【００１５】
このように上記実施の形態１によれば、セグメント磁石６の本体層６ａの磁極となる側の表面に、厚みの均一な磁極層６ｂを形成し、プレス加工時における磁石材料成形用粉末５のキャビティ２内での流動を抑制し、磁場７の強さ、方向を均等にすることにより、磁極近傍に存在する粒子５ａの整列状態を維持させるようにしているので、セグメント磁石６の配向の乱れを防止することが可能となり、このセグメント磁石６をモータのロータの回転軸１１に装着すれば、トルクリップルの小さい高性能のモータを得ることができる。
又、磁極層６ｂの厚みを均一にすることに加えて、厚みを薄くすることにより、プレス加工時における磁石材料成形用粉末５のキャビティ２内での流動を、さらに抑制することができるため、セグメント磁石６の配向の乱れをより防止することが可能になる。なお、本体層６ａと磁極層６ｂは同一組成の磁性材料でも良いし、組成の異なる磁性材料でそれぞれ構成されていても良い。
【００１６】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２におけるセグメント磁石の構成を示す斜視図である。
図において、９は本体層９ａの磁極となる側の表面に、厚みが均一な磁極層９ｂが上記実施の形態１におけるセグメント磁石６と同様の方法で形成されたセグメント磁石で、磁極層９ｂの表面は、例えばステンレス等のような耐酸化性の材料でなる保護層９ｃで覆われている。そして、この保護層９ｃも、本体層９ａおよび磁極層９ｂと同様にキャビティ２内におけるプレス加工により形成される。
【００１７】
このように上記実施の形態２によれば、セグメント磁石９の磁極層９ｂの表面に耐酸化性の材料でなる保護層９ｃで覆うようにしているので、配向の乱れを防止できることは勿論のこと、メッキ等のような別工程で防錆処理を行う必要がなくなるため、生産性の向上を図ることが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、凹形状の面を有する下パンチと上記下パンチの凹形状の面と同一の凸形状の対向面を有する上パンチとダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み均一な磁極層を形成するＡ工程と、
上記Ａ工程の後、上記下パンチと上記下パンチの凹形状の面と異なる形状の対向面を有する上パンチと上記ダイスとで構成されるプレス成形型のキャビティ内に上記磁極層に重ねて上記磁性材料成形用粉末を充填し、上記磁性材料成形用粉末に磁場をかけながら配向を行うとともに、上記磁場の方向と同方向にプレス加工して厚み不均一な本体層を形成し上記磁極層と一体化するＢ工程とを包含したので、磁石材料成形用粉末のプレス段階におけるキャビティ内での移動を阻止して、配向の乱れを防止することが可能なセグメント磁石の製造方法を提供することができる。
【００１９】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、上記Ａ工程における上記上下パンチの対向面の形状は円弧状であるので、流動が阻止され磁性層の配向の乱れを防止することができる。
【００２０】
又、この発明の請求項３によれば、請求項１または２において、上記Ｂ工程における上記下パンチと対向する上記上パンチの対向面の形状は平坦であるので、厚み不均一な磁石を製造するための上パンチの製造を容易にすることができる。
【００２１】
又、この発明の請求項４によれば、上記Ａ工程の前に、上記磁性層の保護層を形成するプレス加工の工程を備えたので、配向の乱れを防止できる磁石の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１におけるセグメント磁石が適用された回転電機の回転子の構成を示す斜視図である。
【図２】  図１におけるセグメント磁石の構成を示す斜視図である。
【図３】  図２におけるセグメント磁石内における配向の状態を模式して示す図である。
【図４】  図２におけるセグメント磁石の製造方法の第１の工程を示す断面図である。
【図５】  図２におけるセグメント磁石の製造方法の第２の工程を示す断面図である。
【図６】  図２におけるセグメント磁石の製造方法の第３の工程を示す断面図である。
【図７】  図２におけるセグメント磁石の製造方法の第４の工程を示す断面図である。
【図８】  この発明の実施の形態２におけるセグメント磁石の構成を示す斜視図である。
【図９】  従来のセグメント磁石内における配向の状態を模式して示す図である。
【符号の説明】
１  ダイス、２  キャビティ、３，４，８  パンチ、
５  磁石材料成形用粉末、６，９  セグメント磁石、６ａ，９ａ  本体層、
６ｂ，９ｂ  磁極層、９ｃ  保護層、１１  回転軸。
【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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