JP2008282909A - リング状磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒状キャビティが画成された金型20に収容された磁性粉Mを磁場配向する磁化工程において、まず、6個の磁極部6a〜6fのうち、互いに隣接する磁極部6b,6cを同一極性の一方極とし、且つ、それらに180°対向配置された磁極部6e,6fを反対極性の他方極として磁場配向を行う。次に、一方極及び他方極の各々の磁極部の組み合わせを変化させ、具体的には、磁極部6d,6eから一方極を構成し、且つ、磁極部6a,6bから他方極を構成して磁場配向を行なう。
【選択図】図3
Description
このように構成されたリング状磁石成形装置100を用いて本発明によるリング状磁石を製造する方法の第1実施形態について、以下に説明する。
まず、図1及び図2に示すリング状磁石成形装置100を準備し、図2に示す如く、必要量の磁性粉Mを含むスラリー又は磁性粉Mの顆粒がキャビティ内に収容された金型20を、ヨーク35a〜35fの先端に設置されたダイス33に設置し、コア31、上部パンチ41、下部パンチ43等の周辺部材を適宜配置する。
次に、金型20のキャビティ内に収容した磁性粉Mを含むスラリー又は顆粒(以下、単に「磁性粉M」という)の磁場配向(磁化)処理を行う。図3(A)〜(C)は、第1実施形態において、磁性粉Mの磁場配向処理を行っている状態を模式的に示す透過平面図であり、図1における金型20の周辺の要部を示す図である。この磁化工程では、制御部50を運転して、まず、6個の磁極部6a〜6fのうち、互いに隣接する磁極部6b,6cが同一の極性となるように、且つ、それら磁極部6b,6cに対してそれぞれ180°対向する磁極部6e,6fが反対の極性となるように、それぞれに備わるコイル37b,37c,37e,37fに所定の電流(例えば、全て同じ電流)を所定時間通電する。これにより、磁極部6b,6cが一方極として、また、磁極部6e,6fが他方極として機能し、図示実線矢印で模式的に示すような磁束方向を有する磁場が形成される。なお、図示白丸付き矢印及び黒丸付き矢印は、それぞれ一方極及び他方極を構成する各々の磁極部であることを示す(他図において同様とする。)。
成形工程は、磁化工程を実施するときに同時に実施することが好ましい。ただし、磁化工程を実施している全時間中実施してもよいし、間欠的に実施しても構わない。この成形工程においては、プレス成形ユニット40を運転し、図示しないアクチュエータ等の駆動装置を駆動して、上部パンチ41及び下部パンチ43間の磁性粉Mに所定の圧力を印加して成形する。このときの成形圧力としては、例えば、0.3〜3ton/cm3(30〜300MPa)が挙げられ、成形開始から終了まで一定であってもよく、漸増又は漸減してもよく、或いは不規則(ランダム)に変化してもよい。成形圧力が低いほど配向度は良好となるが、成形圧力が低すぎると得られる成形体の強度が不足してハンドリング性が低下する傾向にあるので、この点を考慮して上記圧力範囲から成形圧力を適宜選択することができる。
さらに、加圧成形された成形体を、金型20から取り出し、公知の焼結機を用い、真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結条件は、磁性粉の組成、原料合金の粉砕方法、磁性粉の平均粒径及び粒度分布の相違等、諸条件を考慮して適宜調整され、例えば、1000〜1200℃で1〜10時間程度の焼結が挙げられる。焼結温度が1200℃を超えると結晶粒が異常成長し保持力が低下することがあり、1000℃未満であると焼結体の残留表面磁束密度(Br)が不都合な程度に低下してしまう傾向にある。
それから、得られた焼結体に時効処理を施す。この時効処理は、保磁力(HcJ)を制御する重要な工程であり、常法にしたがって、焼結体を真空又は不活性ガス雰囲気中で熱処理する。時効処理は、2段時効処理とすることが好ましい。2段に分けて行う場合、800℃近傍、600℃近傍での所定時間の保持が有効である。例えば、1段目の時効処理工程では、焼結体を700〜900℃で1〜3時間保持し、その後室温〜200℃の範囲内にまで急冷する第1急冷工程を設けることが好ましい。また、2段目の時効処理工程では、焼結体を500〜700℃で1〜3時間保持し、その後室温まで急冷する第2急冷工程を設けることが好ましい。600℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するので、時効処理を1段で行なう場合には、600℃近傍の時効処理を施すと好適である。また、R−T−B系焼結磁石を、低R合金と高R合金とを用いる混合法にて作製する場合は、800℃近傍での熱処理を焼結後に行うと、保磁力が増大するので、特に有効である。
本実施形態では、図1及び図2に示す磁極部6a〜6fに替えて、図4(A)〜(C)に示す120°間隔で離間配置された3個の磁極部3a〜3cを備える電磁石ユニット30を用いること以外は、上述した第1実施形態と同様にしてリング状磁石を製造する。よって、重複する説明を避けるため、磁化工程以外の工程について、ここでの説明は省略する(他の実施形態において同様とする。)。
図4(A)〜(C)は、第2実施形態において、磁性粉Mの磁場配向処理を行っている状態を模式的に示す透過平面図であり、図1における金型20の周辺の要部を示す図である。この磁化工程では、まず、3個の磁極部3a〜3cのうち、互いに隣接する磁極部3a,3bが同一の極性となるように、且つ、それら磁極部3a,3bに対向する残りの磁極部3cが反対の極性となるように、それぞれに備わるコイルに所定の電流(例えば、全て同じ電流)を所定時間通電する。
本実施形態では、図1及び図2に示す磁極部6a〜6fに替えて、図5(A)〜(C)に示す90°おきに等間隔で離間配置された4個の磁極部4a〜4dを備える電磁石ユニット30を用いること以外は、上述した第1実施形態と同様にしてリング状磁石を製造する。
図5(A)〜(C)は、第3実施形態において、磁性粉Mの磁場配向処理を行っている状態を模式的に示す透過平面図であり、図1における金型20の周辺の要部を示す図である。この磁化工程では、まず、4個の磁極部4a〜4dのうち、互いに隣接する磁極部4a,4bが同一の極性となるように、且つ、それら磁極部4a,4bに180°対向配置された残りの磁極部4c,4dが反対の極性となるように、それぞれに備わるコイルに所定の電流(例えば、全て同じ電流)を所定時間通電する。
本実施形態では、図1及び図2に示す磁極部6a〜6fに替えて、図6(A)及び(B)に示す45°間隔で離間配置された8個の磁極部8a〜8hを備える電磁石ユニット30を用い、これらの磁極部8a〜8hのうち隣接する3個の磁極部から一方極及び他方極を構成したこと以外は、上述した第1実施形態と同様にしてリング状磁石を製造する。
図6(A)及び(B)は、第4実施形態において、磁性粉Mの磁場配向処理を行っている状態を模式的に示す透過平面図であり、図1における金型20の周辺の要部を示す図である。この磁化工程では、まず、8個の磁極部8a〜8hのうち、互いに隣接する3個の磁極部8f〜8hが同一の極性となるように、且つ、それら磁極部8f〜8hに対してそれぞれ180°対向する磁極部8b〜8dが反対の極性となるように、それぞれに備わるコイルに所定の電流(例えば、連接する3個のうち中央の磁極部8c,8gに通電する電流を両側の磁極部よりも大きくする)を所定時間通電する。これにより、磁極部8f〜8hが一方極として、また、磁極部8b〜8dが他方極として機能し、図示実線矢印で模式的に示すような磁束方向を有する磁場が形成される。
本実施形態では、図1及び図2に示す磁極部6a〜6fに替えて、図7(A)及び(B)に示す45°間隔で離間配置された8個の磁極部8a〜8hを備える電磁石ユニット30を用いたこと以外は、上述した第1実施形態と同様にしてリング状磁石を製造する。
図7(A)及び(B)は、第5実施形態において、磁性粉Mの磁場配向処理を行っている状態を模式的に示す透過平面図であり、図1における金型20の周辺の要部を示す図である。この磁化工程では、まず、8個の磁極部8a〜8hのうち、互いに隣接する2個の磁極部8f,8gが同一の極性となるように、且つ、それら磁極部8f,8gに対してそれぞれ180°対向する磁極部8b,8cが反対の極性となるように、それぞれに備わるコイルに所定の電流(例えば、同電流)を所定時間通電する。これにより、磁極部8f,8gが一方極として、また、磁極部8b,8cが他方極として機能し、図示実線矢印で模式的に示すような磁束方向を有する磁場が形成される。
3個の磁極部を有する電磁石ユニットを備えるリング状磁石成形装置100を用い、第2実施形態におけるリング状磁石の製造方法と同様(磁性粉Mとして顆粒を用いた)にして、内径ri=34mm、外径ro=40mm、軸方向長さL=40mmのリング状磁石200を作製した。
4個の磁極部を有する電磁石ユニットを備えるリング状磁石成形装置100を用い、第3実施形態におけるリング状磁石の製造方法と同様にしたこと以外は、実施例1と同様にしてリング状磁石200を作製した。
6個の磁極部を有する電磁石ユニットを備えるリング状磁石成形装置100を用い、第1実施形態におけるリング状磁石の製造方法と同様にしたこと以外は、実施例1と同様にしてリング状磁石200を作製した。
8個の磁極部を有する電磁石ユニットを備えるリング状磁石成形装置100を用い、第4実施形態におけるリング状磁石の製造方法と同様にしたこと以外は、実施例1と同様にしてリング状磁石200を作製した。
実施例1の磁化工程に替えて、2個の磁極部を備える電磁石ユニットにより従来の直線的な水平横磁場を用い、励磁方向が90°異なる2種類の磁化処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてリング状磁石を作製した。
磁性粉がリング状に収容される円筒状キャビティを軸方向に貫通する軟磁性コアに垂直方向磁場を印加し、軟磁性コアの外周に配置した軟磁性ダイを通る磁束を発生させて、キャビティ内の磁性粉をラジアル方向に配向させた状態でプレス成形する上記従来(1)方法を用い、短尺のリング状成形体を3層積層プレスすることにより、実施例1と同組成及び同形状のリング状磁石を作製した。
(周方向の配向度測定)
上記各実施例及び各比較例で作製した各リング状磁石の軸方向長さ中心において、X線回折装置(株式会社リガク製;製品名 RINT2000;スリット幅0.1mm)を用いて周方向における配向度分布を全周に亘って測定した。図15に、実施例1〜4及び比較例1,2で作製した各リング状磁石の周方向における配向度分布(15°毎の配向度の測定値)のグラフを示す。同図中、実線は各実施例及び各比較例のリング状磁石の周方向における配向度測定値をプロットしたシンボルを結ぶ平滑化した目安線であり、実線E1〜E4、及び実線C1,C2は、それぞれ、実施例1〜4及び比較例1,2のリング状磁石の配向度分布を示す。また、表1に、それらの測定値から求めた配向度(%)に関する統計量(標準偏差、平均値、変動率)をまとめて示す。
上記各実施例及び各比較例で作製した各リング状磁石の周方向の任意位置において、上記と同じX線回折装置を用いて軸方向における配向度分布を全長に亘って測定した。図16に、実施例3及び比較例1,2で作製した各リング状磁石の軸方向における配向度分布(2mm毎の配向度の測定値)のグラフを示す。同図中、実線は実施例3及び比較例1,2のリング状磁石の軸方向における配向度測定値をプロットしたシンボルを結ぶ平滑化した目安線であり、実線E3及び実線C1,C2は、それぞれ、実施例1及び比較例1,2のリング状磁石の配向度分布を示す。また、表2に、それらの測定値から求めた配向度(%)に関する統計量(標準偏差、平均値、変動率)をまとめて示す。
Claims (7)
- 筒状をなすキャビティ内を軸方向に貫通する軟磁性材料からなるコア部と、該キャビティの外周に沿って所定角度間隔で配置された3個以上の磁極部とを備える電磁石を準備する準備工程と、
前記3個以上の磁極部のうち互いに隣接する少なくとも2個の磁極部を同一の極性として一方極を構成し、前記3個以上の磁極部のうち該一方極と対向する少なくとも1個の磁極部を反対の極性として他方極を構成し、且つ、前記キャビティに収容された前記磁性粉の周方向全体に亘ってラジアル方向又は略ラジアル方向の磁場が印加されるように、前記一方極及び前記他方極の各々を構成する磁極部の組み合わせを経時的に変化させながら、前記キャビティに収容された磁性粉に磁場を印加する磁化工程と、
前記キャビティに収容された前記磁性粉を加圧成形する成形工程と、
を有するリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として、前記磁極部を偶数個備えるものを用いる、
請求項1記載のリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として前記キャビティの外周に沿って90°又は略90°間隔で配置された4個の前記磁極部を備えるものを用い、
前記磁化工程においては、前記4個の磁極部のうち隣接する2個の磁極部を同一の極性として前記一方極を構成し、且つ、該一方極の2個の磁極部と対向する2個の磁極部を反対の極性として前記他方極を構成した状態で、前記磁性粉に磁場を印加した後、該一方極及び該他方極の各々の2個の磁極部の組み合わせを周方向に磁極部1個分変化させた状態で、前記磁性粉に磁場を印加する、
請求項2記載のリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として、前記キャビティの外周に沿って60°又は略60°間隔で配置された6個の前記磁極部を備えるものを用い、
前記磁化工程においては、前記6個の磁極部のうち隣接する2個の磁極部を同一の極性として前記一方極を構成し、且つ、該一方極の2個の磁極部と対向する2個の磁極部を反対の極性として前記他方極を構成した状態で、前記磁性粉に磁場を印加した後、該一方極及び該他方極の各々の2個の磁極部の組み合わせを周方向に磁極部1個分又は2個分変化させた状態で、前記磁性粉に磁場を印加する、
請求項2記載のリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として、前記キャビティの外周に沿って45°又は略45°間隔で配置された8個の前記磁極部を備えるものを用い、
前記磁化工程においては、前記8個の磁極部のうち隣接する2個又は3個の磁極部を同一の極性として前記一方極を構成し、且つ、該一方極の2個又は3個の磁極部と対向する2個又は3個の磁極部を反対の極性として前記他方極を構成した状態で、前記磁性粉に磁場を印加した後、該一方極及び他方極の各々の2個又は3個の磁極部の組み合わせを周方向に磁極部1個分、2個分、又は3個分変化させた状態で、前記磁性粉に磁場を印加する、
請求項2記載のリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として、前記磁極部を少なくとも6個以上備えるものを用い、
前記磁化工程においては、前記一方極と前記他方極との間に対向配置された少なくとも1対の磁極部に電力を供給しない、
請求項2記載のリング状磁石の製造方法。 - 前記電磁石として、前記キャビティの外周において、前記一方極及び/又は前記他方極の両縁端のなす角度が略120°のものを用いる、
請求項1〜6のいずれか1項記載のリング状磁石の製造方法。
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