(57)【要約】【課題】その着磁率を向上させて、より飽和着磁状態に近づけることによって強力な磁力を備えた異方性ボンド磁石の製造を可能にする異方性ボンド磁石の着磁方法を提供する。【解決手段】本発明に係る異方性ボンド磁石の着磁方法は、被着磁物である異方性ボンド磁石に対して、その異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることを特徴としている。ここで、着磁磁場と垂直な方向に発生させる磁場の大きさは、その着磁磁場の大きさの半分以上の大きさであることが好ましい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着磁物である異方性ボンド磁石に対して、該異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、該着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることを特徴とする異方性ボンド磁石の着磁方法。
【請求項２】
前記着磁磁場と垂直な方向に発生させる磁場の大きさは、該着磁磁場の大きさの半分以上の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の異方性ボンド磁石の着磁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性ボンド磁石の着磁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類異方性ボンド磁石（以下、「異方性ボンド磁石」、「ボンド磁石」ともいう）は、小型でも大きな磁束密度が得られ、形状自由度も大きい。このため、例えば（中空）円筒状に成形されてモータ用の永久磁石等として使用されている。このような異方性ボンド磁石は、磁石粉末の特性を生かして高い磁束密度を得るために、着磁前の成形段階で配向処理がなされる。
【０００３】
異方性ボンド磁石を製造するに際しては、一般的には、異方性ボンド磁石の配向方向と同一方向に着磁磁場を発生させることにより着磁する。着磁磁場の発生方法としては、例えば、着磁電源により発生させるパルス電流を着磁冶具に巻きつけたコイルに流すことによりパルス磁場を発生させる方法が一般的に用いられる（非特許文献１参照）。また、他の磁石による静磁場が使用されることもある（特許文献１参照）
【０００４】
ボンド磁石は、着磁磁場の強さを大きくすることにより磁力が増加するが、磁力の増加には限界があり、図１のグラフに示すように、着磁磁場の強さがある一定の大きさを超えると、それ以降は着磁磁場の強さが大きくなってもボンド磁石の磁力は増加しなくなる。このように磁力の増加が頭打ちとなる状態を飽和着磁と呼び、また飽和着磁に対する実際の着磁の割合を着磁率と呼ぶ。
【０００５】
ボンド磁石は、飽和着磁状態により近ければ近いほど、その磁気特性を最大に生かすことができる。そのため、ボンド磁石は、可能な限り高い着磁率の状態で使用されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４８６５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ボンデッドマグネット（１９９０）日本ボンデッドマグネット工業公開編
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば他の磁石による静磁場での着磁では、現在の技術で作り出せる磁石の磁力に限界があるため、ボンド磁石の小型化や着磁極数が増加するにつれ、１極あたりに配置する磁石の体積を同じとした場合に漏れ磁束が大きくなってしまい、着磁したい磁極に対して大きな着磁磁界を発生することが難しくなる。そのため、着磁に必要な磁場の強さが有効に得られず、着磁率が低下するという問題が発生する。
【０００９】
また、着磁電源によるパルス磁場によって着磁する場合には、一般的には、鉄材とマグネットワイヤーとを組み合わせた着磁ヨークと呼ばれる冶具を使用するが、ボンド磁石が小型化し、また着磁極数が増加すると、１極を構成するマグネットコイルの線径が細くなければ隣の極に干渉してしまうことになる。一方で、線径が細くなるに従い、電気抵抗が増して銅線の溶断が発生するため、大きな電流を流すことが困難となり、着磁率が低下するという問題が発生する。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その着磁率を向上させて、より飽和着磁状態に近づけることによって強力な磁力を備えた異方性ボンド磁石を製造することを可能にする異方性ボンド磁石の着磁方法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】
【００１１】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、異方性ボンド磁石の配向方向と同方向に着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直の方向に磁場を発生させることによって、その配向方向に強く着磁させることができようになり、着磁率を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は、以下のものを提供する。
【００１２】
（１）本発明の第１の発明は、被着磁物である異方性ボンド磁石に対して、該異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、該着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることを特徴とする異方性ボンド磁石の着磁方法である。
【００１３】
（２）本発明の第２の発明は、上述した第１の発明において、前記着磁磁場と垂直な方向に発生させる磁場の大きさは、該着磁磁場の大きさの半分以上の大きさであることを特徴とする異方性ボンド磁石の着磁方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボンド磁石の着磁率を向上させることができ、強い磁力を備えたボンド磁石を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】着磁磁場の大きさに対する着磁率（％）の推移を示すグラフ図である。
【図２】着磁極数が１０極であるリング状の異方性ボンド磁石を例として着磁磁場（ａ）の方向を説明するための模式図である。
【図３】異方性ボンド磁石に対して静磁場を与えて着磁させるための着磁冶具の一例を示す模式図である。
【図４】異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向の着磁磁場に対して垂直な方向に発生させた磁場（ｂ）を示す模式図である。
【図５】異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させる概念を説明するための図である。
【図６】空心コイルに電流を流してパルス磁場を発生させる装置の一例を示す模式図である。
【図７】実施例２にて用いたパルス磁場を発生させて１０極の着磁が可能な着磁冶具を示す模式図である。
【図８】実施例２にて用いた静磁場を発生させる冶具を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
本実施の形態に係る異方性ボンド磁石の着磁方法は、着磁する異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることを特徴としている。このように、配向方向へ着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場の方向と垂直な方向に磁場をかけるようにすることで、ボンド磁石の配向方向への着磁率を向上させることができる。
【００１８】
ここで、異方性ボンド磁石は、異方性の希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末を樹脂結合剤で結合させてなる。希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末による異方性ボンド磁石は、多極着磁しても各磁極の磁束密度のバラつきが小さいという特徴を有しており、その中でも、希土類元素としてはサマリウム（Ｓｍ）であることが好ましく、その代表的な磁石粉末としては、２４質量％〜２５重量％Ｓｍ−３質量％〜４重量％Ｎ−残部Ｆｅの組成からなるものがある。なお、残部の鉄の一部をコバルト（Ｃｏ）で置換してもよい。
【００１９】
樹脂結合剤としては、特に限定されず、ボンド磁石の製造に一般的に用いられるものを用いることができる。例えば、ポリアミド系、ポリフェニレンサルファイド系等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。さらに、成形加工性を向上させるため、あるいは樹脂の劣化を防止するために、滑剤、樹脂安定化剤等の添加剤を使用することもできる。
【００２０】
具体的に、例えば希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末からなる異方性ボンド磁石では、その磁石粉末を樹脂結合剤と混合し、圧縮成形、射出成形、押出成形等の公知の成形方法によって成形することで製造することができる。そのとき、成形金型には配向磁界発生用の複数の磁石を組み込み、キャビティ外部から磁石粉末に配向磁界を与えて磁場配向させる。そして、このようにして得られたボンド磁石に対して着磁処理を行って着磁させる。
【００２１】
図２は、着磁極数が１０極であるリング状の異方性ボンド磁石について着磁磁場（ａ）の方向を示す模式図である。図２の模式図では、極異方性のボンド磁石の配向方向と同一方向に着磁磁場（ａ）を与える様子を示している。
【００２２】
着磁させる異方性ボンド磁石の配向方向と同一方向の着磁磁場を与える方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法により行うことができる。例えば、着磁電源で発生させたパルス電流を着磁冶具に巻きつけたコイルに流すことにより磁場を発生させる方法や、着磁冶具内に焼結磁石や磁性体等を配置して着磁したい方向に静磁場を発生させる方法等、どのような方法を用いてもよい。
【００２３】
図３に、異方性ボンド磁石に対して静磁場を与えて着磁させるための着磁冶具の一例を示す。図３に示す着磁冶具（静磁場着磁冶具）２０は、円形状の鉄ヨーク２１と、焼結磁石（配向用焼結磁石）２２とが配置されてなり、その円形状の鉄ヨーク２１の中心部に、被着磁物である異方性ボンド磁石１０が設置されて静磁場が発生する。この異方性ボンド磁石１０は、例えば１０極の着磁極数を有するものであり、焼結磁石２２に示される矢印が着磁方向を示している。焼結磁石としては、特に限定されないが、例えば主相がＮｄ２Ｆｅ１４ＢであるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等を用いることができる。また、静磁場の大きさとしては、特に限定されず、着磁するボンド磁石の種類等に応じて決定することができ、例えば３９０ｋＡ／ｍ〜２４００ｋＡ／ｍ程度とすることができる。
【００２４】
本実施の形態に係る着磁方法においては、着磁する異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場（図２）を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることを特徴としている。図４は、異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向の着磁磁場に対して垂直な方向に発生させた磁場（ｂ）を示す模式図である。
【００２５】
図５は、異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させる概念を説明するための図である。図５の概念図に示すように、本実施の形態においては、異方性ボンド磁石１０の配向方向と同一方向（平行）の着磁磁場（ａ）とともに、その着磁磁場（ａ）の方向、すなわち異方性ボンド磁石１０の配向方向に対して垂直な方向の磁場（ｂ）を同時に与えるようにする。なお、図５（Ａ）は、配向方向と垂直な方向の磁場（ｂ）としてパルス磁場を与えたときの概念図であり、図５（Ｂ）は、配向方向と垂直な方向の磁場（ｂ）として交番磁場を与えたときの概念図である。
【００２６】
このように、配向方向へ着磁磁場を発生させるとともに、その着磁磁場の方向と垂直な方向に磁場をかけるようにすることで、異方性ボンド磁石の配向方向への着磁率を向上させることができる。このように着磁率が高まるメカニズムは明らかではないが、着磁磁場の方向に対して垂直な方向にかけた磁場が、ボンド磁石の粒子の磁化ベクトル以外の方向に傾くように働き、そしてこの磁化ベクトルが反転するための円運動が歳差運動のようになることにより、粒子の着磁方向が反転するにあたって弱い力で反転させることができるようになるためであると推測される。
【００２７】
一般に、例えば小型化や着磁極数の増加により、多極着磁される各磁極の間の距離が短くなるほど、その着磁が難しくなり、また磁束密度が低下するが、本実施の形態に係る着磁方法によれば、着磁率を効果的に高めることができることにより、１つの磁極の大きさが小さくなった場合であっても、各磁極に十分大きな磁界を発生させることができる。
【００２８】
異方性ボンド磁石の配向方向と垂直方向に磁場（ｂ）を与える方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、着磁電源で発生させた電流を空心コイルに流すことによりパルス磁場や交番磁場を発生させる方法や、直流電源と、励磁コイル、ポールピース等を組み合わせた電磁石を用いる方法等、どのような方法を用いてもよい。
【００２９】
図６に、空心コイルに電流を流してパルス磁場を発生させる装置の一例を示す。図６に示す装置（パルス磁場発生装置）３０は、磁場を発生させるための空心コイル３１ａ，３１ｂを備え、その空心コイル３１ａと空心コイル３１ｂとの間に、上述した図３に示す着磁冶具２０を設置することができる。この装置３０では、空心コイル３１ａ，３１ｂに電流を流すことにより、図６中の矢印の方向にパルス磁場が発生する。
【００３０】
空心コイル３１ａと空心コイル３１ｂとの間に設置した着磁冶具２０においては、上述したように、被着磁物である異方性ボンド磁石１０に対して配向方向と同一の方向に静磁場が発生している。このことから、その配向方向に対して垂直な方向が、空心コイル３１ａ，３１ｂによる発生磁場の方向（図６中の矢印の方向）となるように、着磁冶具２０を空心コイル３１ａ，３１ｂの間に設置することで、異方性ボンド磁石の配向方向と同一の方向に着磁磁場を発生させると同時に、その着磁磁場と垂直な方向に磁場を発生させることができる。
【００３１】
ここで、被着磁物である異方性ボンド磁石への着磁磁場に対して、その着磁磁場の方向（あるいは配向方向）に垂直な方向に発生させる磁場の大きさとしては、特に限定されないが、着磁磁場の大きさに対してその半分以上の大きさであることが好ましく、着磁磁場の大きさに対して同程度以上の大きさであることがより好ましい。例えば、着磁磁場の方向に対して垂直は方向に発生させる磁場がその着磁磁場と同程度である場合、粒子の着磁方向が反転するにあたり、およそ通常の７０％程度の力で反転させることができると推測される。また、垂直は方向に発生させる磁場がその着磁磁場の大きさの半分の大きさである場合、粒子の着磁方向が反転するにあたり、およそ通常の８９％程度の力で反転させることができると推測される。したがって、着磁磁場の大きさに対してその半分以上の大きさの磁場を垂直方向に発生させることにより、より効果的にボンド磁石の着磁率を向上させることができる。
【００３２】
なお、着磁磁場の大きさには所定の制限がある一方で、その着磁磁場の方向に垂直な方向に対しては比較的大きな磁場を容易にかけることができる。本実施の形態においては、このように着磁磁場を発生させると同時に、その着磁磁場とは垂直な方向に磁場を発生させるようにしていることにより、その垂直方向への磁場の大きさを任意に大きくすることで、より一層に容易にボンド磁石の着磁率を向上させることができる。
【００３３】
本実施の形態においては、異方性ボンド磁石の配向方向と同一方向の磁場（ａ）（図２参照）と、その配向方向と同一方向の磁場（ａ）に対して垂直な方向の磁場（ｂ）（図４）を、同時にボンド磁石に与えることが重要となる。したがって、例えば、２種類の磁場の両方が着磁電源で発生させる磁場である場合には、その磁場を生じさせるための電流を同時に発生させるようにする。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３５】
［実施例１］
着磁する異方性ボンド磁石（被着磁物）として、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３の組成を有する磁石粉とポリアミド１２とが主成分の異方性ボンド磁石（φ６×φ４×１０Ｈ）を使用した。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの組成を有する焼結磁石と鉄とを組み合わせ、１０極の静磁場（約５５７ｋＡ／ｍ）を発生させる着磁冶具（図３参照）を使用し、その異方性ボンド磁石に対して着磁処理を行った。
【００３６】
静磁場を発生させる着磁冶具（図３参照）に被着磁物である異方性ボンド磁石を組み込んだままの状態で、図６に模式図を示した装置３０における空心コイル３１ａ，３１ｂの間に装着し、その着磁冶具で発生する着磁磁場と垂直な方向に約５５７ｋＡ／ｍのパルス磁場を発生させた。
【００３７】
このような着磁処理を行った後、異方性ボンド磁石の各磁極の中心における磁束密度を測定したところ、上述した着磁冶具単体で着磁させた場合と比較して、その磁束密度が３％高まり、着磁率が効果的に向上した。
【００３８】
［実施例２］
着磁する異方性ボンド磁石（被着磁物）として、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３の組成を有する磁石粉とポリアミド１２とが主成分の異方性ボンド磁石（φ６×φ４×１０Ｈ）を使用した。この被着磁物である異方性ボンド磁石を、パルス磁場（約５５７ｋＡ／ｍ）を発生させて１０極の着磁が可能な着磁冶具（図７）に設置した。ここで、図７に示す着磁冶具（パルス磁場着磁冶具）４０は、円形状の鉄からなる磁性材４１と、銅線４２ａを巻き回したコイル４２とを備え、円形の磁性材４１の中心部の被着磁物である異方性ボンド磁石１０を設置してなる。
【００３９】
そして、図７に示すパルス磁場を発生させる着磁冶具４０の上下に、約５５７ｋＡ／ｍの静磁場を発生させる焼結磁石と鉄からなる磁性材とから構成される冶具（図８）を取り付けた。ここで、図８に示す冶具（静磁場発生冶具）５０は、上述したように、一対の磁場発生用の焼結磁石５１ａ，５１ｂと、一対のホールピース５２ａ，５２ｂと、一対の焼結磁石５１ａ，５１ｂの間を接続するとともに周囲を囲う鉄からなる磁性材５３とから構成されており、図８中の矢印で発生方向を示す磁場が焼結磁石５１ａ，５１ｂから発生し、磁性材５３を循環するようになっている。
【００４０】
実施例２では、このような静磁場を発生させる冶具５０における一対の磁場発生用の焼結磁石５１ａ，５１ｂの間に、図７に示したパルス磁場を発生させる着磁冶具４０を設置して、そのパルス磁場着磁冶具４０にパルス電流を流して着磁処理を行った。
【００４１】
このような着磁処理を行った後、異方性ボンド磁石の各磁極の中心における磁束密度を測定したところ、静磁場発生冶具５０のない状態で着磁させた場合と比較して、その磁束密度が３％高まり、着磁率が効果的に向上した。
【符号の説明】
【００４２】
１０    異方性ボンド磁石
２０    着磁冶具（静磁場着磁冶具）
３０    パルス磁場発生装置
４０    着磁冶具（パルス磁場着磁冶具）
５０    静磁場発生冶具
【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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