(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイに形成される複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形装置であって、
前記キャビティ内に前記粉末を供給する粉末供給手段、
前記キャビティ内の前記粉末を配向させる配向手段、
前記キャビティ内の前記粉末を圧縮成形する圧縮成形手段、
前記粉末を圧縮成形して得られた成形体を前記ダイ上から押し出す押出手段、および
前記ダイに設けられる補助ヨークを備え、
前記配向手段による配向方向は前記圧縮成形手段による圧縮成形方向に対して略直角であり、
前記補助ヨークは、前記配向方向および前記圧縮成形方向のいずれに対しても略直角方向に延びかつ前記ダイのうち前記複数のキャビティが形成される部分を第１部分と第２部分とに分けるように配置され、
前記複数のキャビティは前記成形体の押し出し方向に相互に重ならないようにかつ前記第１部分と前記第２部分とに分かれて形成される、粉末成形装置。
【請求項２】
前記押出手段は可撓性部材からなる、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
前記押出手段によって押し出される前記成形体が摺動する部分に設けられる耐摩耗層をさらに備える、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項４】
金型潤滑剤を前記成形体が摺動する部分に塗布されないように前記ダイに塗布する塗布手段をさらに備える、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項５】
前記配向手段は前記ダイを挟んで配置される一対のヨークを含み、
さらに、前記粉末を圧縮成形して得られた成形体と前記ヨークとを脱磁する脱磁手段を備える、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項６】
前記押出手段は前記粉末供給手段に設けられる、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項７】
前記配向手段は前記ダイを挟んで配置される一対のヨークを含み、前記ダイおよび前記ヨークのそれぞれの上面が略同一平面上に形成される、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項８】
前記複数のキャビティは配向方向と垂直な方向にほぼ直線状に配置される、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項９】
前記粉末は希土類合金粉末である、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項１０】
前記希土類合金粉末に潤滑剤が添加されている、請求項９に記載の粉末成形装置。
【請求項１１】
前記成形体の成形密度は３．９ｇ／ｃｍ3以上４．６ｇ／ｃｍ3以下に設定される、請求項９に記載の粉末成形装置。
【請求項１２】
前記成形体は中空筒状に形成される、請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項１３】
ダイに形成される複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形方法であって、
前記ダイには前記複数のキャビティが形成される部分を第１部分と第２部分とに分けるように補助ヨークが延びて形成され、前記複数のキャビティは前記第１部分と前記第２部分とに分かれて形成され、
前記キャビティ内に前記粉末を供給する供給ステップ、
前記補助ヨークの延びる方向に対して略直交する方向に印加される配向磁界によって前記キャビティ内の前記粉末を配向させる配向ステップ、
前記補助ヨークの延びる方向と前記粉末の配向方向とのいずれにも略直交する方向に前記キャビティ内の前記粉末を圧縮成形する成形ステップ、および
前記粉末を圧縮成形して得られた各成形体を相互に重ならないように前記ダイ上から押し出す押出ステップを備える、粉末成形方法。
【請求項１４】
前記押出ステップでは、前記成形体を可撓性部材を用いて前記ダイ上から押し出す、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【請求項１５】
前記押出ステップでは、前記成形体を前記ダイ上から押し出し耐摩耗層上を摺動させる、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【請求項１６】
金型潤滑剤を前記成形体が摺動する部分に塗布されないように前記ダイに塗布するステップをさらに備える、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【請求項１７】
前記配向ステップでは前記ダイを挟んで配置される一対のヨークを用いて前記キャビティ内の前記粉末を配向させ、
前記成形ステップののち前記成形体と前記ヨークとを脱磁するステップをさらに備える、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【請求項１８】
その内部に前記粉末が収容されかつその前部に押出手段が形成されたフィーダーボックスを用い、
前記押出手段によって前記ダイ上から前記成形体を押し出しながら、前記フィーダーボックスを前記ダイ上に配置させ前記フィーダーボックスに収容された前記粉末を前記キャビティ内に供給する、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【請求項１９】
前記粉末は希土類合金粉末である、請求項１３に記載の粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉末成形装置および粉末成形方法に関し、より特定的には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に用いられる成形体を製造するための粉末成形装置および粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に、粉末を圧縮成形するための粉末成形装置１の要部を示す。粉末成形装置１では、たとえば高さ６．４ｍｍ、内径１．８ｍｍ、外径４ｍｍの中空円筒状の成形体が形成される。
以下、粉末成形装置１の動作について簡単に説明する。
まず、ダイ２が所定の位置まで上昇すると、フィーダーボックス３がダイ２上に移動して、フィーダーボックス３に収容されている粉末がダイ２のキャビティ４内に落下される。そして、フィーダーボックス３が退去しその下端で粉末が摺り切られる。その後、上パンチ（図示せず）が下降し、キャビティ４内で粉末が圧縮成形された後、上パンチが上昇しかつダイ２が下降して成形体が抜き出される。その後、成形体が、フィーダーボックス３の前面３ａで押し出されダイ２およびベースプレート５上を摺動して成形領域から取り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
小型の成形体を成形後に取り出す場合には、成形体は柔らかいのでフィーダーボックス３で押し出す方法が望ましい。しかし、図１２に示すように成形体を押し出し方向に並べた状態で押し出すと、成形体の数が多くなるほど成形体同士が接触し成形体が欠けたりつぶれたりする場合がある。したがって、１回のプレスで成形できる成形体の数が限られ、生産性がよくなかった。
一方、フィーダーボックス３の摺動方向に移動可能なロボットで成形体を掴んで取り出すことも考えられるが、小さくてつぶれやすい成形体を１秒、２秒といった短時間でロボットでつぶすことなく掴むのは非常に難しい。
特に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石用の成形体では、配向度を考慮して成形密度が低く設定されており、また配向度合を向上させるために潤滑剤が添加されているので、成形体は非常に柔らかく扱いずらい。
それゆえに、この発明の主たる目的は、歩留まりを向上させて生産性を上げることができる、粉末成形装置および粉末成形方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の粉末成形装置は、ダイに形成される複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形装置であって、キャビティ内に粉末を供給する粉末供給手段、キャビティ内の粉末を配向させる配向手段、キャビティ内の粉末を圧縮成形する圧縮成形手段、粉末を圧縮成形して得られた成形体をダイ上から押し出す押出手段、およびダイに設けられる補助ヨークを備え、配向手段による配向方向は圧縮成形手段による圧縮成形方向に対して略直角であり、補助ヨークは、配向方向および圧縮成形方向のいずれに対しても略直角方向に延びかつダイのうち複数のキャビティが形成される部分を第１部分と第２部分とに分けるように配置され、複数のキャビティは成形体の押し出し方向に相互に重ならないようにかつ第１部分と第２部分とに分かれて形成されることを特徴とする。
請求項２に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、押出手段は可撓性部材からなることを特徴とする。
【０００５】
請求項３に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、押出手段によって押し出される成形体が摺動する部分に設けられる耐摩耗層をさらに備える。
請求項４に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、金型潤滑剤を成形体が摺動する部分に塗布されないようにダイに塗布する塗布手段をさらに備える。
【０００６】
請求項５に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、配向手段はダイを挟んで配置される一対のヨークを含み、さらに、粉末を圧縮成形して得られた成形体とヨークとを脱磁する脱磁手段を備える。
請求項６に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、押出手段は粉末供給手段に設けられることを特徴とする。
請求項７に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、配向手段はダイを挟んで配置される一対のヨークを含み、ダイおよびヨークのそれぞれの上面が略同一平面上に形成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項８に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、複数のキャビティは配向方向と垂直な方向にほぼ直線状に配置されることを特徴とする。
請求項９に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、粉末は希土類合金粉末であることを特徴とする。
請求項１０に記載の粉末成形装置は、請求項９に記載の粉末成形装置において、希土類合金粉末に潤滑剤が添加されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１１に記載の粉末成形装置は、請求項９に記載の粉末成形装置において、成形体の成形密度は３．９ｇ／ｃｍ3以上４．６ｇ／ｃｍ3以下に設定されることを特徴とする。
請求項１２に記載の粉末成形装置は、請求項１に記載の粉末成形装置において、成形体は中空筒状に形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項１３に記載の粉末成形方法は、ダイに形成される複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形方法であって、ダイには複数のキャビティが形成される部分を第１部分と第２部分とに分けるように補助ヨークが延びて形成され、複数のキャビティは第１部分と第２部分とに分かれて形成され、キャビティ内に粉末を供給する供給ステップ、補助ヨークの延びる方向に対して略直交する方向に印加される配向磁界によってキャビティ内の粉末を配向させる配向ステップ、補助ヨークの延びる方向と粉末の配向方向とのいずれにも略直交する方向にキャビティ内の粉末を圧縮成形する成形ステップ、および粉末を圧縮成形して得られた各成形体を相互に重ならないようにダイ上から押し出す押出ステップを備える。
【００１０】
請求項１４に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、押出ステップでは、成形体を可撓性部材を用いてダイ上から押し出すことを特徴とする。
請求項１５に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、押出ステップでは、成形体をダイ上から押し出し耐摩耗層上を摺動させることを特徴とする。
【００１１】
請求項１６に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、金型潤滑剤を成形体が摺動する部分に塗布されないようにダイに塗布するステップをさらに備える。
請求項１７に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、配向ステップではダイを挟んで配置される一対のヨークを用いてキャビティ内の粉末を配向させ、成形ステップののち成形体とヨークとを脱磁するステップをさらに備える。
【００１２】
請求項１８に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、その内部に粉末が収容されかつその前部に押出手段が形成されたフィーダーボックスを用い、押出手段によってダイ上から成形体を押し出しながら、フィーダーボックスをダイ上に配置させフィーダーボックスに収容された粉末をキャビティ内に供給することを特徴とする。
請求項１９に記載の粉末成形方法は、請求項１３に記載の粉末成形方法において、粉末は希土類合金粉末であることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の粉末成形装置では、各キャビティの位置が成形体の押し出し方向に重ならないので、成形体同士が接触することなく各成形体を取り出すことができる。したがって、歩留まりが向上し生産性を上げることができる。特に、配向された成形体であっても良好に取り出すことができる。請求項１３に記載の粉末成形方法についても同様である。
請求項２に記載の粉末成形装置では、可撓性部材によって成形体を押し出すので、押出時に成形体に押し出し力を一気に付加することなく徐々に付加することができる。したがって、柔らかい成形体であっても潰したり倒したりすることなく押し出すことができる。請求項１４に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１４】
請求項３に記載の粉末成形装置では、押出時に成形体は表面粗度の小さい耐摩耗層上を摺動するので、成形体の摺動に伴う摩擦力を低減でき、成形体を潰すことなく押し出すことができる。請求項１５に記載の粉末成形方法についても同様である。
請求項４に記載の粉末成形装置では、成形体が摺動する部分には金型潤滑剤が塗布されないので、成形体の押し出しが金型潤滑剤によって影響されることなく円滑となる。請求項１６に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１５】
請求項５に記載の粉末成形装置では、粉末を圧縮成形した後、得られた成形体とヨークとを脱磁するので、成形体をダイ上で円滑に摺動させることができる。請求項１７に記載の粉末成形方法についても同様である。
請求項６に記載の粉末成形装置では、押出手段と粉末供給手段とを一体化できるので構成が簡単になり、さらに成形体の取り出しとキャビティへの給粉とをほぼ同時に行え、処理動作を簡素化できる。
請求項７に記載の粉末成形装置では、ヨークおよびダイのそれぞれの上面を面一に形成することによって、配向手段が粉末供給手段の邪魔にならず粉末供給手段の配置および移動の自由度を増すことができる。また、キャビティ上部の粉末を確実に配向させることができる。
【００１６】
請求項８に記載の粉末成形装置では、キャビティの配列方向と直交する方向に各キャビティ内の粉末を配向でき、得られる成形体の磁気特性を均一にできる。さらに、その成形体を焼結することによって均一かつ所望形状の焼結体が得られる。
請求項９に記載の粉末成形装置では、破損しやすい希土類合金粉末からなる成形体を摺動させて取り出す場合であっても、成形体の破損を防止でき歩留まりを向上できる。請求項１９に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１７】
請求項１０に記載の粉末成形装置では、潤滑剤が添加された希土類合金粉末を用い、成形体がより柔らかくなり破損しやすくなる場合であっても、成形体の破損を防止でき効果的である。
希土類合金粉末からなる成形体では配向度を低下させないために、成形密度は低い値に設定される。しかし、請求項１１に記載の粉末成形装置では、成形密度が３．９ｇ／ｃｍ3以上４．６ｇ／ｃｍ3以下と低く成形体が破損しやすい場合であっても、成形体の破損を防止でき有効となる。
【００１８】
請求項１２に記載の粉末成形装置では、崩れやすくたとえばロボットで把持しにくい中空筒状に成形体が形成された場合であっても、成形体の破損を防止できより効果的である。
請求項１８に記載の粉末成形方法では、成形体を押し出すとともにキャビティ内に粉末を供給できるので、圧縮成形に要する１サイクルの時間を短縮でき、生産性が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の粉末成形装置１０は、成形体８２（後述：図６（ａ）および（ｂ）参照）を生成する成形部１２と、得られた成形体８２を搬送する搬送部１４とを含む。
成形部１２は、図２に示すように筐体状のフレーム１６を含む。フレーム１６内の下部および上部には、それぞれ水平方向にパンチ固定テーブル１８およびプレート２０が配置される。
【００２０】
フレーム１６内には炭素鋼などの透磁率の高い材料からなるダイベース２２が設けられる。図３からよくわかるように、ダイベース２２上の略中央には、たとえばねじ等でダイ２４が固定される。ダイ２４には鉛直方向に貫通する複数（この実施形態では８個）の貫通孔２６が形成され、各貫通孔２６は、成形体８２の押し出し方向に重ならず、押し出し方向と略直交しダイ２４の長手方向に略一列に配置される。また、各貫通孔２６は図３に示すように配向磁界が印加される方向と略垂直な方向に列を形成して配置される。なお、この実施形態では、１回のプレスで８個の成形体８２を製造することができるが、図１では、図面の煩雑化を避けるために便宜上、１回のプレスで４個の成形体８２を製造するものとして図示されている点に留意されたい。
【００２１】
ダイ２４近傍には磁界発生装置２８が形成される。磁界発生装置２８は、ダイベース２２上において、ダイ２４を両側から挟むように対称的に配置される断面逆Ｌ字状の一対のヨーク３０、３２を含む。ダイ２４の上面とヨーク３０、３２の上面とはそれぞれ略同一平面（面一）にされる。ヨーク３０、３２は、ダイベース２２と同様に炭素鋼などの透磁率の高い材料で構成され、ダイベース２２にたとえばねじ止め固定される。さらに、磁界発生装置２８は図４に示す電気回路３４を含む。電気回路３４は、ヨーク３０、３２にそれぞれ巻回されるコイル３６、３８を含む。直列接続されたコイル３６および３８には、追加コイル４０、キャパシタ４２および配向電流を供給する電源４４がそれぞれ並列的に接続される。
【００２２】
このような磁界発生装置２８によって、キャビティ８０内の粉末１０２（ともに後述）の配向、および圧縮成形して得られた成形体８２、ヨーク３０、３２の脱磁を実行できる。
配向磁場印加時には、スイッチ４６および４８をオンすることによってコイル３６、３８に電流が供給される。すると、図３の矢印Ａに示す方向にかつ図５の参照符号「５０」で示す大きさの静磁界が発生し、キャビティ８０内の粉末１０２が配向される。なお、図３中に示す矢印Ｂはフィーダーボックス１００（後述）の摺動方向である。このように磁気回路を構成すれば、配向磁界を摺動方向と略平行に印加することができ、フィーダーボックス１００の先端部に取り付けた押出部材１０４によって成形後の成形体８２を搬送部１４に押し出すことができる。
脱磁時には、スイッチ４６をオン、スイッチ４８をオフすることによって、キャパシタ４２が充放電を繰り返す。それに伴って、図５の参照符号「５２」で示す減衰交番磁界が発生し、成形体８２、ヨーク３０および３２が脱磁される。
【００２３】
ダイ２４の各貫通孔２６には、貫通孔５４を有する下パンチ５６が予め挿入される。下パンチ５６は、ダイべース２２を貫通してベースプレート５８上に立設され、ベースプレート５８は支柱６０を介してパンチ固定テーブル１８上に配置され、それによって下パンチ５６が固定される。
下パンチ５６の貫通孔５４には棒状のコアパンチ６２が上下方向に移動可能に挿入され、コアパンチ６２の下端は、ダイベース２２、ベースプレート５８を貫通して連結板６４に接続される。また、ダイベース２２の下面はガイドポスト６６を介して連結板６４に接続される。連結板６４はシリンダロッド６８を介して下部油圧シリンダ７０に接続される。したがって、ダイ２４、ヨーク３０、３２およびコアパンチ６２は、下部油圧シリンダ７０によって上下方向に移動可能とされる。シリンダロッド６８の移動量すなわちダイ２４の位置はリニアスケール７２によって測定され、その測定値に基づいて下部油圧シリンダ７０の動作が制御される。
【００２４】
また、ダイ２４の上部には上パンチ７４が上下動可能に配置される。上パンチ７４はダイ２４の各貫通孔２６に挿入可能なパンチ部７６を有し、パンチ部７６にはコアパンチ６２に対応する貫通孔７８が形成される。したがって、圧縮成形時には貫通孔２６内で、下パンチ５６から突出するコアパンチ６２の先端がパンチ部７６の貫通孔７８に嵌入され、貫通孔２６に形成されるキャビティ８０内で、図６（ａ）に示すような成形体８２が生成される。成形体８２は、たとえば振動モータ用中空円筒形磁石を生成するために用いられる。なお、希土類磁石を生成する場合、焼結時には配向方向に２５％前後もの大きな収縮が発生するため、図６（ｂ）に示すように予め成形体８２を配向方向に長い楕円形状に成形しておくことによって、断面円形の希土類磁石を得ることができる。
【００２５】
上パンチ７４の上端は上パンチプレート８４に取り付けられる。上パンチプレート８４はシリンダロッド８６を介して上部油圧シリンダ８８に接続される。上部油圧シリンダ８８はプレート２０上に配置される。また、上パンチプレート８４の両端近傍にはガイドポスト９０が挿通され、ガイドポスト９０の下端部はダイベース２２に接続される。上パンチプレート８４は、ガイドポスト９０に案内されながら上部油圧シリンダ８８によって上下方向に移動可能とされる。上パンチプレート８４の移動量すなわち上パンチ７４の位置はリニアスケール９２によって測定され、その測定値に基づいて上部油圧シリンダ８８の動作が制御される。
また、ヨーク３０、３２のそれぞれの両側にはベースプレート９４、９６が設けられる。ベースプレート９４、９６の上面はヨーク３０、３２の上面と面一に形成される。ベースプレート９４、９６はヨーク３０、３２とともに上下動する。
【００２６】
ベースプレート９４、９６の表面には表面粗度の小さい耐摩耗層９４ａ、９６ａ（図２参照）が形成される。耐摩耗層９４ａおよび９６ａは、たとえばクロムめっきやＴｉＮ等セラミックスによって形成されてもよく、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）がコーティングされたものでもよい。特に、ベースプレート９４は成形体８２やフィーダーボックス１００が摺動することによって摩耗しやすいが、このような耐摩耗層９４ａおよび９６ａを設けることで摺動面の表面粗度を小さく保つことが可能となる。このような耐摩耗層はダイ２４の表面に設けられてもよい。後述する希土類合金粉末は角ばった形状をしているため研磨性が高い。したがってこのような耐摩耗層は非常に有効である。
【００２７】
ダイ２４の貫通孔２６の側面やキャビティ８０内には、自動または手動等の任意の手段によって金型潤滑剤が塗布される。ダイ２４、ヨーク３０およびダイプレート９４の上面近傍には、ダイ２４、ヨーク３０およびダイプレート９４の上面に付着した金型潤滑剤を拭き取るためのワイパー９８が設けられる。金型潤滑剤を塗布したのちワイパー９８を動作させることによって、金型潤滑剤を成形体８２が摺動する部分に塗布しないようにダイ２４に塗布できる。ここで、金型潤滑剤には、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したものなどが用いられる。
【００２８】
ベースプレート９６上にはフィーダーボックス１００が配置される。フィーダーボックス１００内にはたとえば希土類合金粉末などの粉末１０２が収納され、フィーダーボックス１００の前部には各成形体８２を押し出すための板状の押出部材１０４が設けられる。押出部材１０４はたとえば、ゴムなどの可撓性部材からなり、長さ６００ｍｍ、厚さ５ｍｍ、幅１９０ｍｍの寸法を有する。押出部材１０４の先端部には、貫通孔２６に対応する位置に各成形体８２を受容するための凹部１０４ａが形成される。フィーダーボックス１００はコ字状の連結部材１０６、シリンダロッド１０８を介して油圧シリンダ１１０に連結される。したがって、フィーダーボックス１００は、油圧シリンダ１１０によって貫通孔２６に対して進退可能とされ、かつ押出部材１０４はダイ２４上の成形体８２を押し出すことができる。押出部材はフィーダーボックス１００と別に設けられた棒状の部材であってもよい。可撓性部材としては薄い樹脂板、金属板等も使用できる。
【００２９】
ダイ２４上の所定形状に形成された成形体８２は、押出部材１０４によって押し出され、ヨーク３０およびベースプレート９４上を通って、搬送部１４の回転テーブル１１２の受け取り位置１１２ａに搬送される。回転テーブル１１２は一度に９０度ずつ回転される。受け取り位置１１２ａの成形体８２は、回転テーブル１１２を９０度回転させることによって脱粉位置１１２ｂに搬送される。脱粉位置１１２ｂにおいて、エアジェットからなる脱粉装置１１４によってＮ2ガス等を吹き出して、成形体８２の周囲に吸着された粉末を吹き飛ばす脱粉処理が施される。脱粉処理された成形体８２は、回転テーブル１１２を９０度回転させて待機位置１１２ｃに、さらに９０度回転させて搬送位置１１２ｄに搬送される。そして、搬送位置１１２ｄにおいて、搬送ロボット１１６のエアチャック１１８によって成形体８２が把持され、焼結台板１２０上に搬送される。この操作を繰り返すことによって焼結台板１２０上に成形体８２が順次並べられる。焼結台板１２０上の成形体８２は焼結台板１２０とともに焼結パック（図示せず）に収容された後、焼結炉（図示せず）に搬送され、焼結炉で焼結され、磁石が生成される。
【００３０】
ここで、粉末１０２として用いることができる希土類合金粉末の製造方法について説明する。
まず、公知のストリップキャスト法を用いてＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石合金の鋳片が作製される。具体的には、まず、Ｎｄ：３０ｗｔ％、Ｂ：１．０ｗｔ％、Ｄｙ：１．２ｗｔ％、Ａｌ：０．２ｗｔ％、Ｃｏ：０．９ｗｔ％、Ｃｕ：０．２ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成の合金が高周波溶解によって溶融され、合金溶湯が形成される。この合金溶湯が１３５０℃に保持された後、単ロール法によって急冷され、厚さ約０．３ｍｍのフレーク状合金鋳塊が得られる。このときの急冷条件は、たとえば、ロール周速度約１ｍ／秒、冷却速度５００℃／秒、過冷度２００℃とする。
【００３１】
このようにして形成された急冷合金の厚さは０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲にある。この合金は、短軸方向サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下で長軸方向サイズが５μｍ以上５００μｍ以下のＲ2Ｔ14Ｂ結晶粒と、Ｒ2Ｔ14Ｂ結晶粒の粒界に分散して存在するＲリッチ相とを含有し、Ｒリッチ相の厚さは１０μｍ以下である。ストリップキャスト法による原料合金の製造方法は、たとえば、米国特許第５，３８３，９７８号明細書に開示されている。
【００３２】
つぎに、粗粉砕された原料合金が複数の原料パックに充填され、ラックに搭載される。この後、原料搬送装置を用いて、原料パックが搭載されたラックが水素炉の前まで搬送され、水素炉の内部へ挿入される。そして、水素炉内で水素粉砕処理が開始される。原料合金は水素炉内で加熱され、水素粉砕処理を受ける。粉砕後、原料合金の温度が常温程度に低下してから原料が取り出されることが好ましい。しかし、高温状態（例えば４０℃〜８０℃）のまま原料が取り出されても、原料が大気と接触しないようにすれば、特に深刻な酸化は生じない。水素粉砕によって、希土類合金は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の大きさに粗粉砕される。なお、合金は、水素粉砕処理の前において、平均粒径１ｍｍ〜１０ｍｍのフレーク状に粗粉砕されていることが好ましい。
水素粉砕後、ロータリクーラ等の冷却装置によって、脆化した原料合金をより細かく解砕するとともに冷却することが好ましい。比較的高い温度状態のまま原料を取り出す場合は、ロータリクーラ等による冷却処理の時間を相対的に長くすればよい。
【００３３】
ロータリクーラ等によって室温程度にまで冷却された原料粉末に対して、ジェットミルなどの粉砕装置を用いて更なる粉砕処理が行われ、原料の微粉末が製造される。この実施形態では、ジェットミルを用いて窒素ガス雰囲気中で微粉砕され、平均粒径（質量中位径：Mass Median Diameter，MMD）が約３．５μｍの合金粉末が得られた。この窒素ガス雰囲気中の酸素量は１００００ｐｐｍ程度に低く抑えることが好ましい。このようなジェットミルは、特公平６−６７２８号公報に記載されている。微粉砕時における雰囲気ガス中に含まれる酸化性ガス（酸素や水蒸気）の濃度を制御し、それによって、微粉砕後における合金粉末の酸素含有量（重量）を６０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。希土類合金粉末中の酸素量が６０００ｐｐｍを越えて多くなりすぎると、磁石中に非磁性酸化物の占める割合が増加し、最終的な焼結磁石の磁気特性が劣化してしまうからである。
【００３４】
つぎに、この合金粉末に対し、ロッキングミキサー内で潤滑剤がたとえば０．３ｗｔ％添加・混合され、潤滑剤で合金粉末粒子の表面が被覆される。潤滑剤としては、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したものを用いることができる。この実施形態では、脂肪酸エステルとしてカプロン酸メチルを用い、石油系溶剤としてはイソパラフィンを用いる。カプロン酸メチルとイソパラフィンとの重量比は、たとえば１：９とする。このような液体潤滑剤は、粉末粒子の表面を被覆し、粒子の酸化防止効果を発揮するとともに、プレスに際して成形体の密度を均一化し、配向の乱れを抑制する機能を発揮する。
なお、潤滑剤の種類は上記のものに限定されるわけではない。脂肪酸エステルとしては、カプロン酸メチル以外に、たとえば、カプリル酸メチル、ラウリル酸メチル、ラウリン酸メチルなどを用いてもよい。溶剤としては、イソパラフィンに代表される石油系溶剤やナフテン系溶剤等を用いることができる。潤滑剤添加のタイミングは任意であり、微粉砕前、微粉砕中、微粉砕後の何れであってもよい。液体潤滑剤に代えて、あるいは液体潤滑剤とともに、ステアリン酸亜鉛などの固体（乾式）潤滑剤を用いてもよい。
【００３５】
ついで、図７を参照して、粉末成形装置１０の動作について説明する。
最初は、図７（ａ）に示すように、ダイ２４およびコアパンチ６２は下降端に位置するとともに、上パンチ７４は上昇端に位置しており、ダイ２４、下パンチ５６およびコアパンチ６２の上面はそれぞれ面一とされる。その状態で、フィーダーボックス１００がダイ２４方向にスライドし 、図７（ｂ）に示すように、フィーダーボックス１００は貫通孔２６上に位置したときに停止する。その後、図７（ｃ）に示すように、ダイ２４およびコアパンチ６２が上昇し始め、貫通孔２６上部にキャビティ８０が形成され、フィーダーボックス１００内の粉末１０２がキャビティ８０内に落下される。
ついで、ダイ２４およびコアパンチ６２が上昇端に達すると、図７（ｄ）に示すように、フィーダーボックス１００がキャビティ８０上から退去する。このとき、フィーダーボックス１００の下端でキャビティ８０上の粉末１０２が摺り切られる。
【００３６】
そして、図７（ｅ）に示すように、上パンチ７４が下降して貫通孔２６（キャビティ８０）に挿入され、キャビティ８０内の粉末１０２に配向磁界が印加されかつ粉末１０２が上パンチ７４と下パンチ５６とによって圧縮成形されることで、成形体８２が形成される。さらに、成形体８２、ヨーク３０および３２が脱磁される。
その後、図７（ｆ）に示すように、上パンチ７４が上昇するとともにダイ２４およびコアパンチ６２が下降して下パンチ５６上の成形体８２が抜き出される。そして、図７（ｇ）に示すように、フィーダーボックス１００がダイ２４方向にスライドし、図７（ｈ）に示すように、フィーダーボックス１００の前部に設けられた押出部材１０４によって成形体８２を押し出すとともに、フィーダーボックス１００は貫通孔２６上に位置したときに停止する。すなわち、フィーダーボックス１００が給粉のために貫通孔２６上に達した時点で成形体８２は押出部材１０４によって回転テーブル１１２上に押し出されている。その後は、上述した図７（ｃ）〜（ｈ）の動作が繰り返される。なお、金型潤滑剤は、所定のインターバルで、成形体８２が摺動する部分に塗布されないようにダイ２４に塗布される。
【００３７】
このような粉末成形装置１０によれば、各キャビティ８０の位置が成形体８２の押し出し方向に重ならないので、成形体８２同士が接触することなく各成形体８２を取り出すことができる。したがって、歩留まりが向上し生産性を上げることができる。また、成形体８２を成形エリアからすばやく取り出すことができるので、１回のプレスにかかるサイクルタイムを短くすることができる。
また、押出部材１０４は可撓性部材からなるので、押出時に成形体８２に接したときにたわむので成形体８２に押し出し力を一気に付加することなく徐々に付加することができる。したがって、柔らかい成形体であっても潰したり、倒したりすることなく押し出すことができる。
さらに、押出時に成形体８２は表面粗度の小さい耐摩耗層９４ａ上を摺動するので、成形体８２の摺動に伴う摩擦力を低減でき、成形体８２を潰すことなく押し出すことができる。
【００３８】
通常、キャビティ８０には上から噴霧する形で金型潤滑剤が塗布される。粉末成形装置１０では、金型潤滑剤を貫通孔２６の側面に部分的に塗布するかキャビティ８０全体に噴霧したのち、ワイパー９８で拭き取る等の処理を施し、成形体８２が摺動する部分には金型潤滑剤が残らないようにしている。したがって、成形体の押し出しが金型潤滑剤によって影響されることなく円滑となる。
ダイ２４を挟んで配置される一対のヨーク３０、３２を用いてキャビティ８０内の粉末１０２を配向させ、キャビティ８０内の粉末１０２を圧縮成形するだけでは、配向磁界と同方向の磁化が成形体８２およびヨーク３０、３２に残ってしまう。成形体８２およびヨーク３０、３２に残磁があると、成形体８２とヨーク３０とは直接接し、ヨーク３０の上を成形体８２が摺動するため成形体８２とヨーク３０とが磁気的に強く引き付け合う。また、成形体８２とヨーク３０とが反発しあったりして倒れる場合もある。そのため成形体８２をダイ２４から取り出し難くなる。しかし、粉末成形装置１０では、粉末１０２を圧縮成形した後、得られた成形体８２とヨーク３０、３２とを交番減衰磁界を用いて略完全に脱磁するので、ダイ２４から成形体８２を円滑に取り出すことができる。
【００３９】
さらに、粉末成形装置１０によれば、押出部材１０４とフィーダーボックス１００とを一体化できるので構成が簡単になる。また、成形体８２を押し出すとともにキャビティ８０内に粉末１０２を供給でき、成形体８２の取り出しとキャビティ８０への給粉とをほぼ同時に行えるので、圧縮成形に要する１サイクルの時間を短縮でき、生産性が向上する。
給粉時にヨーク３０、３２およびダイ２４のそれぞれの上面を面一に形成することによって、磁界発生装置２８がフィーダボックス１００の邪魔にならずフィーダーボックス１００の配置および移動の自由度を増すことができる。また、キャビティ８０上部の粉末１０２を確実に配向させることができる。
【００４０】
さらに、キャビティ８０の配列方向と直交する方向に各キャビティ８０内の粉体８２を配向でき、得られる成形体８２の磁気特性を均一にできる。その成形体８２を焼結することによって均一かつ所望形状の焼結体が得られる。
また、成形体８２が破損しやすい希土類合金粉末からなる場合であっても、成形体８２の破損を防止でき歩留まりを向上できる。
【００４１】
配向性向上のために潤滑剤が添加された希土類合金粉末を用い、成形体８２がより柔らかくなり破損しやすくなる場合であっても、成形体８２の破損を防止できる。また、成形密度が３．９ｇ／ｃｍ3〜４．６ｇ／ｃｍ3と低く成形体８２が破損しやすい場合であっても、成形体８２の破損を防止できる。
さらに、崩れやすくたとえばロボットで把持しにくい中空筒状に成形体８２が形成された場合であっても、成形体８２の破損を防止できる。
特に、成形体８２は小さくなるほどロボット等では把持しにくくつぶれやすい。しかし、粉末成形装置１０は成形体８２を把持するのではなく相互に重ならないように押し出すので、成形体８２は小さくてもつぶれにくい。したがって、粉末成形装置１０は成形体８２が小さくなるほど有効となる。
【００４２】
また、図８に示すようなダイ２４ａが用いられてもよい。
ダイ２４ａの上面には長手方向２列に貫通孔２６が形成され、図９からよくわかるように、各貫通孔２６は矢印Ｂで示すフィーダーボックス１００の搬送方向に相互に重ならないように配置される。この場合も各貫通孔２６は成形体８２の押し出し方向と略直交する（垂直な）方向に列を形成して配置される。また、貫通孔２６は補助ヨーク１２２をはさんで配向磁界が印加される方向と略直交する方向に列を形成して配置される。また、磁束の曲がりを防止するために、図８および図９に示すように、炭素鋼のような強磁性部材（高透磁率部材）からなる補助ヨーク１２２が２列の貫通孔２６の間に設けられる。配向磁界をプレス方向に曲げないためには補助ヨーク１２２のプレス方向の寸法Ｌは、ヨーク３０、３２のプレス方向の厚みＴと略一致していることが望ましい。
ダイ２４ａを用いれば、押し出し時に成形体８２同士が押し合うことなく、成形個数を増加させることができる。
【００４３】
なお、補助ヨーク１２２を除くダイ２４ａは非磁性体であるが貫通孔２６に粉末１０２が充填されるとキャビティ８０は磁性体となり、磁束はキャビティ８０に集中する。そのため、たとえば図１０に示すように貫通孔２６を千鳥状に配置する場合には、矢印Ｃに示すように磁束は曲がって流れることになり、得られる成形体の配向方向がずれてしまい、各成形体の配向度合いにばらつきが生じてしまう。したがって、そのような成形体を焼結して得られる磁石は所望の断面円形とはならず、楕円やいびつな形状になり、さらには割れや欠けを生じる場合がある。
【００４４】
それに対して、図８および図９に示すように、補助ヨーク１２２を２列の貫通孔２６の間に介挿することによって、１列目の貫通孔２６と２列目の貫通孔２６とは相互に影響されず、各貫通孔２６を通過する磁束の曲がりを抑制できる。したがって、貫通孔２６を千鳥状に配置する場合であっても、得られる成形体８２の配向方向のずれを抑制できる。その結果、成形体８２を焼結して得られる磁石はコアレスモータ２００（後述）にも使用可能となる。
なお、成形体８２が希土類合金粉末からなるときには、成形体８２が１０００℃から１２００℃のアルゴン雰囲気中で２時間焼結処理されることによって、希土類焼結磁石となる。希土類焼結磁石は、たとえば、内径１．７ｍｍ×外径２．５ｍｍ×高さ６．５ｍｍの中空円筒状に形成される。
【００４５】
希土類焼結磁石にＮｉメッキ等の表面処理が施されて得られた希土類磁石は、たとえば、図１１に示すような小型のコアレスモータ２００に用いられる。
コアレスモータ２００は、たとえば振動モータとして用いられ、フレームケース２０２を含む。フレームケース２０２は、上面中央部と下面とが開口されており、下面開口にはブラケット２０４が取り付けられる。フレームケース２０２内にはシャフト２０６が挿入される。シャフト２０６には中空円筒状の希土類磁石２０７が装着され、シャフト２０６の一端側はフレームケース２０２の上面開口に取り付けられた軸受け２０８に保持され、シャフト２０６の他端には整流子（図示せず）を内蔵するスイッチングユニット２１０が設けられ、シャフト２０６は図示しない軸受けを介してブラケット２０４に取り付けられる。したがって、シャフト２０６および希土類磁石２０７は、回転可能に保持される。また、フレームケース２０２内には基板２１２が固定され、基板２１２には一対のコイル２１４が希土類磁石２０７に対向するように固定される。なお、シャフト２０６の上端にはウェート（偏心重り）２１６が取り付けられる。コアレスモータ２００では、コイル２１４に通電することによって発生する磁束により、シャフト２０６および希土類磁石２０７が回転される。
コアレスモータ２００に上述のようにして製造された希土類磁石２０７を用いれば、希土類磁石２０７は品質が安定していることから、コアレスモータ２００の品質が安定する。
【００４６】
ついで、一実験例について説明する。
図１２に示す従来例では、１時間に３６０個の成形体を製造するのが限界であった。
ついで、図１２に示す従来例において、ダイ２およびパンチをともに交換し、成形体を一列に４つ成形できるようにした。この場合、１時間に７２０個の成形体を製造できた。しかし、フィーダーボックス３の前部３ａで押し出して成形体を取り出すので、７２０個の成形体のうち７０個が摺動時に接触してつぶしあい、歩留まりが低下した。
一方、図３に示すユニットを用いて１時間プレスしたところ、１７００個の成形体を製造でき、そのうち不良品は１５個であった。図８に示すユニットを用いて１時間プレスしたところ、３４００個の成形体を製造でき、そのうち不良品は３８個であった。
このように、粉末成形装置１０によれば、成形体の歩留まりを向上でき、生産性を上げることができる。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、ダイベース２２上に断面逆Ｌ字状のヨーク３０、３２を設けたが、これに限定されない。たとえば、ヨーク３０、３２をそれぞれ水平部と垂直部とに分け、水平部をダイ２４と一体的に形成し、垂直部を上パンチ７４に接続し、垂直部にコイルを巻回する。そして、上パンチ７４の下降時に垂直部を水平部に接続して磁気回路を形成し、キャビティ内の粉末の配向や、得られた成形体および水平部の脱磁を実行する。
また、押出部材１０４はフィーダーボックス１００とは別個に設けられてもよい。
さらに、キャビティ８０へは個別給粉方式によって給粉してもよい。
また、ベースプレート９６の上面に必ずしも耐摩耗層９６ａを設ける必要はない。
【００４８】
【発明の効果】
この発明によれば、成形体同士が接触することなく各成形体を取り出すことができるので、歩留まりが向上し生産性を上げることができる。
また、可撓性部材を用いることによって、柔らかい成形体であっても潰したり倒したりすることなく押し出すことができる。
さらに、押出時に成形体が表面粗度の小さい耐摩耗層上を摺動することによって、成形体を潰すことなく押し出すことができる。
金型潤滑剤を成形体が摺動する部分に塗布されないようにダイに塗布することによって、成形体の押し出しが円滑となる。
【００４９】
また、粉末を圧縮成形した後、得られた成形体とヨークとを脱磁することによって、成形体をダイ上で円滑に摺動させることができる。
さらに、ヨークおよびダイのそれぞれの上面を面一に形成することによって、粉末供給手段の配置および移動の自由度を増すことができる。
この発明によって製造された中空筒状の成形体を焼結して得られた磁石をモータに用いる場合、得られた磁石は高品質であるのでモータの品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】成形部を示す図解図である。
【図３】ダイベース上のダイおよび磁界発生装置を示す斜視図である。
【図４】磁界発生装置を構成する電気回路の一例を示す回路図である。
【図５】配向および脱磁処理時の印加磁界強度の一例を示す波形図である。
【図６】（ａ）は成形体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図７】この実施形態の動作の一例を示す図解図である。
【図８】ダイベース上のダイおよび磁界発生装置の他の例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すダイにおける貫通孔の配置状態を示す図解図である。
【図１０】ダイの貫通孔を通過する磁束の一例を示す図解図である。
【図１１】コアレスモータの一例を示す図解図である。
【図１２】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０      粉末成形装置
２４、２４ａ      ダイ
２６、５４、７８      貫通孔
２８      磁界発生装置
３０、３２      ヨーク
３６、３８      コイル
５６      下パンチ
５８、９４、９６      ベースプレート
６２      コアパンチ
７４      上パンチ
８０      キャビティ
８２      成形体
９４ａ、９６ａ      耐摩耗層
９８      ワイパー
１００      フィーダーボックス
１０２      粉末
１０４      押出部材
２００      コアレスモータ
２０７      希土類磁石
【図１】
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【図２】
0003749839.tif 000003
【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】
0003749839.tif 000008
【図８】
0003749839.tif 000009
【図９】
0003749839.tif 000010
【図１０】
0003749839.tif 000011
【図１１】
0003749839.tif 000012
【図１２】
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