JPWO2011126023A1 - 異方性ボンド磁石の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

円環状異方性ボンド磁石の生産性向上と低価格化を図ることができる異方性ボンド磁石の製造方法を提供する。本発明の異方性ボンド磁石の製造方法は、磁石原料を充填した円環状キャビティ（ｃ）の外周囲に偶数均等に配設した永久磁石を含む配向磁極体（１３、１４）から配向磁場を印加して希土類異方性磁石粉末をセミラジアル配向させる配向工程と、セミラジアル配向させた石原料を圧縮成形して円環状の成形体を得る成形工程と、成形体を円環状キャビティから排出する排出工程とを備える異方性ボンド磁石の製造方法であって、成形工程後の成形体に対して配向磁極体を周方向にのみ相対移動させ、配向磁場による成形体の磁化を打ち消す向きの減磁磁場を配向工程時とは異極の配向磁極体から成形体へ印加する減磁工程を備えることを特徴とする。これにより多数の異方性ボンド磁石を短時間に製造することが可能となった。

Description

本発明は、高性能な円環状の異方性ボンド磁石の製造に適した製造方法および製造装置に関するものである。

希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とからなるコンパウンドを圧縮成形してなる異方性ボンド磁石（以下適宜「ボンド磁石」という。）は、小型でも大きな磁束密度が得られ、薄肉にしたりする形状自由度も大きい。このため、高出力化や省エネルギー化と共に小型化や軽量化等の要請が強い多極モーターに用いられる界磁用の永久磁石として、ボンド磁石の需要が増加している。この需要増加に伴い、ボンド磁石の低価格化の要請も強くなりつつある。

ボンド磁石の主原料である稀少元素（希土類元素など）は安価に入手することが困難である。このためボンド磁石の低価格化に応えるためには、ボンド磁石の量産性を高めることが重要となる。具体的には、ボンド磁石一個あたりの製造に要する時間（いわゆるタクトタイム）を短縮することが重要となる。このタクトタイムの短縮には、ボンド磁石の製造工程中、一工程あたりに要する時間（工程時間）が長い配向工程および成形工程（両者を併せて適宜「磁場中成形工程」という。）の効率化が有効である。

ここで配向工程は、成形型のキャビティに充填したコンパウンドに磁場（配向磁場）を印加して、磁化容易軸の向きに異方性磁石粉末の構成粒子を配列させる工程である。希土類異方性磁石粉末自体は、本来、保磁力が大きくて配向させるのが難しいことが多い。しかしその構成粒子（以下適宜「磁石粒子」という。）は、軟化または溶融したバインダ樹脂中での回転または移動が可能となるため、結晶の磁化容易軸を配向磁場の向きに整列させる。このような配向工程が、高磁束密度の異方性ボンド磁石を得るためには不可欠である。しかし、着磁工程や組込工程等と異なり、コンパウンドの加熱等によるバインダ樹脂の軟化、磁石粒子の配向（移動）という各過程には、自ずと相応の時間が必要である。従って配向工程の工程時間の短縮だけで、タクトタイムを大幅に短縮することは困難である。

そこでタクトタイムの短縮には、配向工程一回あたりの処理数を増やして（いわゆる複数個取りして）、ボンド磁石一個あたりの平均的な工程時間を短縮することが有効となる。この際、従来設備の大幅な変更や装置の大型化を行うと、却って製造コストが上昇してボンド磁石の低価格化が図れない。そこで従来設備を活かしつつも、磁場中成形工程での処理数を増やすには、ボンド磁石（の成形体）一個あたりに要する処理スペースをコンパクト化することが有効である。このため、配向磁場の印加に従来用いられていた電磁コイル（電磁石）を永久磁石へ変更することが考えられる。これに関連する記載が、例えば、下記の特許文献１〜５にある。

特開平２−５９９９３号公報 特開平８−１１１３３７号公報 特開２００４−２３０８５号公報 特開平１１−８７１６４号公報 ＷＯ２００６／１３０４号公報

特許文献１では、磁気方向が半径方向となる第１永久磁石と磁気方向が周方向となる第２永久磁石とを成形型（キャビティ）の外周囲に交互に配置した磁場中成形装置により４極成形体を製造することを提案している。この装置によれば、第１永久磁石の漏れ磁束が第２永久磁石により半径方向の配向磁場へ有効に向けられ、より効率的な配向が可能となる。

しかし特許文献１は、射出成形または押出成形を前提としたものであり、圧縮成形に関するものではない。具体的には、射出成形または押出成形された成形体は、所定の寸法確保、変形防止のために冷却固化が必ず行われてから取り出されるが、圧縮成形された成形体は、バインダ樹脂の硬化前に取り出される。このため特許文献１の場合には、圧縮成形した成形体に生じるような問題を生じず、特許文献１は圧縮成形する場合と前提が異なる。

特許文献２は、永久磁石を磁場源として磁場中成形した後、その永久磁石を回転させつつ成形体から引き離すことを提案している。これにより成形体は脱磁され、自己の磁力により自己崩壊することなく、形状を保持したまま取り出され得る。もっとも、永久磁石を成形体に対して高速回転させつつ遠ざけるという複雑な動作を行うには、それ相当の複雑な機構やスペースが必要となる。これでは結局、装置の小型化を図れず、処理数を増やしてボンド磁石のタクトタイムの低減も困難となる。ちなみに上記のような複雑な動作は、従来から行われている電磁的脱磁方法と同様に、磁束密度Ｂをほぼゼロに収束させる脱磁を行うためである（同公報の［００３６］段落）。

特許文献３には、配向磁場に永久磁石を用いることで、従来サイズの金型を用いつつも、複数の成形体を一度に得られる旨の記載がある（同公報の［００２６］、図６および図７）。しかし特許文献１の場合と同様に、磁場中成形後に成形体を金型から取り出すことに関しては何ら記載されておらず、そのままではボンド磁石のタクトタイムの短縮やその低価格化を単純に図ることはできない。

特許文献４には、微小な磁石をコンパクトな設備で製造するために、スプレー造粒した希土類含有合金粉末へ、永久磁石を磁場源として配向させながら圧縮成形した後、配向装置とは別の脱磁装置を用いて、その磁界を反転させて脱磁して成形体を取り出す希土類焼結磁石の成形方法が記載されている。しかし特許文献４は、微小サイズの焼結磁石の成形体に関するものであり、バインダ樹脂の完全な硬化前に取り出されるボンド磁石の成形体に関するものではない。

特許文献５には、スプリングバックを利用してボンド磁石の成形体をリング状ヨークに圧入することにより、接着剤を用いることなく両者を一体化するヨーク一体型希土類ボンド磁石の製造方法が記載されている。しかし特許文献５には、その成形体を構成する希土類磁石粉末が異方性磁石粉末であること、配向処理すること、さらには脱磁または減磁することに関して、何ら記載されていない。そして当然ながら、セミラジアル配向させることも、ましてや永久磁石を配向磁場の磁場源にすることも、成形体の自己崩壊性や保形性に関する記載等も、特許文献５には全くない。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、円環状の異方性ボンド磁石の量産性の向上とその低価格化を図ることができる異方性ボンド磁石の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、円環状の異方性ボンド磁石の製造に必要な配向工程を行う際に、永久磁石を配向磁場の磁場源として用い、その配向磁場中で成形（磁場中成形）した後、得られた成形体に対してその永久磁石を相対回転させることにより成形体の減磁を行い、その後に成形体を取り出すことを思いついた。この成果を発展させることで、本発明者は以降に述べる種々の発明を完成させるに至った。

《異方性ボンド磁石の製造方法１》
（１）本発明の異方性ボンド磁石の製造方法は、一種以上の希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とを含む磁石原料を環状キャビティへ充填する充填工程と、永久磁石を磁場源とし該環状キャビティの外周囲に偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設された配向磁極体から該環状キャビティ内の磁石原料へ配向磁場を印加して、軟化状態または溶融状態にある該バインダ樹脂中で該希土類異方性磁石粉末を配向させる配向工程と、該配向工程中または該配向工程後の磁石原料を成形して円環状の成形体を得る成形工程と、該成形体を該環状キャビティから排出する排出工程と、を備える異方性ボンド磁石の製造方法であって、さらに、前記成形工程後で前記排出工程前に、前記成形体に対して前記配向磁極体を周方向にのみ相対移動させ、前記配向磁場による該成形体の磁化を打ち消す向きの減磁磁場を該配向工程時とは異極の配向磁極体から該成形体へ印加する減磁工程を備えることを特徴とする。

（２）本発明によれば、先ず、配向磁場の磁場源として永久磁石を用いるので、電磁コイルなどを用いる場合と比較して、成形体一個あたりで観ると、金型や装置などを非常にコンパクトにできる。このため従来と同等の大きさの設備を用いつつ、円環状の異方性ボンド磁石（適宜「ボンド磁石」という。）の効率的な量産化が可能となる。

ところで、永久磁石を配向磁場の磁場源とする磁場中成形より得られる本発明に係る円環状の成形体は、円周側面にＮ極およびＳ極が交互に分布した状態となっている。この成形体を成形直後にそのまま環状キャビティ（以下適宜「キャビティ」という。）から取り出すと、成形体は自己の磁極間に作用する引力によって自己崩壊し得る。つまり成形工程直後の成形体は、自らの形状を保持する保形性が十分ではない。勿論、成形工程後の成形体を環状キャビティ内で十分に冷却させてバインダ樹脂を固化させるか、またはバインダ樹脂が熱硬化性樹脂であればキュアー熱処理してバインダ樹脂を硬化させることなども考えられる。しかしそのような方法では、少なくとも現状の技術レベルからすると、ボンド磁石のタクトタイムの長期化等を招き好ましくない。

そこで本発明では、成形工程後の成形体をキャビティから排出する排出工程前に、成形体の磁化を減磁する減磁工程を行っている。これにより成形体は、自己の磁極間に作用する引力が低下して、形状を保持したままキャビティから取り出し可能となる。ここで本発明の減磁工程は、配向工程で用いた配向磁極体と成形工程後の成形体との周上の対応位置を相対的に変更してなされる。つまり配向工程で配向磁場の磁場源として用いた永久磁石を、減磁工程では配向工程で成形体に付与された磁化を打ち消す減磁磁場の磁場源として利用している。

（３）この減磁工程では、基本的に、成形体に対して配向磁極体を周方向に相対移動させ、配向工程時と減磁工程時で、成形体と配向磁極体との周上の対応位置を相対的に変更させるだけである。例えば、４極交互配向の成形体であれば、１磁極分に相当する角度（磁極単位角：３６０°を磁極数で割った角度）である９０°分を相対回転させれば、成形体へ減磁磁場を容易に印加でき、成形体の磁化を減磁できる。この減磁工程によれば、配向磁極体を配向工程時に対して必ずしも上下動させる必要も、配向磁極体を何回転もさせる必要も、ましてや配向磁極体を上下動させつつ高速回転させる必要もない。このように永久磁石を配向磁場源として用いると共に減磁磁場源としても用いることにより、ボンド磁石のタクトタイム短縮や低価格化を図ることが可能となった。

ここで本発明の場合、配向磁極体を何回転もさせる必要はないが、その回転量が規制されるものでもない。ただ、ボンド磁石のタクトタイム短縮を図る観点から、配向磁極体は配向工程後の成形体の減磁に必要な分だけ回転すれば十分である。そこで前記減磁工程は、前記成形体に対して配置された前記配向磁極体の磁極を反転させるために必要な最小の角度である磁極単位角の奇数倍だけ、前記配向工程時から該配向磁極体を該成形体に対して相対回転させる工程であると好適である。

また排出工程は、環状キャビティと同軸上に配設され前記成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該成形体を該環状キャビティから排出しつつ圧入する圧入工程であると好適である。筒体にボンド磁石を組み付けた製品を製造する場合、成形工程後の成形体を筒体へ直接組み付けることで、製造工程の簡素化を図れる。例えば、筒体がモーターのヨークやハウジングである場合、ヨークと磁石のエアギャップ、磁石と電機子間のエアギャップを縮めることができて好ましい。

ここで本明細書でいう「圧入」とは、筒体の内径よりも大きい外径をもつ成形体を、その筒体へ嵌入することをいう。このときの成形体の外径は、環状キャビティから排出直後に単独で取り出した保形状態にある成形体の外径をいう。なお、本明細書でいう「嵌入」は、上記した「圧入」や隙間嵌め等を含む上位概念である。従って、特に断らない限り「嵌入」には「圧入」が含まれる。

また圧入される成形体が弾性体であるか否かを問わない。バインダ樹脂が完全に硬化（または固化）している場合なら、圧入された成形体は弾性体としての挙動を示すと考えられる。具体的には、圧入された成形体には、弾性変形に伴う応力が筒体との間で作用して筒体に固定されると考えられる。一方、バインダ樹脂が未硬化（または未固化）なら、塑性体のみまたは塑性体と弾性体の両方の挙動を示すと考えられる。具体的には、圧入された成形体は、筒体の内形状に倣って変形し、筒体の内周面に密着して筒体に固定され易くなると考えられる。

なお、本明細書でいう「硬化」は、特に断らない限り、熱硬化性樹脂からなるバインダ樹脂が熱硬化する場合の他、軟化状態または溶融状態にあるバインダ樹脂が冷却固化する場合も含む。成形体を環状キャビティから排出する際にバインダ樹脂が硬化（または固化）しているなら、成形体は既に保形性を有するので、上述した減磁工程は必ずしも行う必要がなく、次のような製造方法により異方性ボンド磁石を得ることもできる。

《異方性ボンド磁石の製造方法２》
（１）上述の製造方法の他、ボンド磁石のタクトタイム短縮や低価格化は、次のような本発明の製造方法によっても実現可能である。
すなわち本発明は、一種以上の希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とを含む磁石原料を環状キャビティへ充填する充填工程と、永久磁石を磁場源とし該環状キャビティの外周囲に偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設された配向磁極体から該環状キャビティ内の磁石原料へ配向磁場を印加して、軟化状態または溶融状態にある該バインダ樹脂中で該希土類異方性磁石粉末を配向させる配向工程と、該配向工程中または該配向工程後の磁石原料を成形して円環状の成形体を得る成形工程と、該成形体を該環状キャビティから排出する排出工程と、を備える異方性ボンド磁石の製造方法であって、前記排出工程は、前記環状キャビティと同軸上に配設され前記成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該成形体を該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入工程であることを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法であってもよい。

（２）本発明では、成形工程後の成形体をその外形状に適合した内形状をもつ筒体内に受け入れることで、キャビティから排出できるようにしている。つまり、磁化された成形体であっても、筒体により成形体の保形性が確保され、成形体の自己崩壊が防止される。ここで前記筒体は、磁性材からなる磁性筒体であると好適である。軟磁性筒体（磁性筒体）に嵌入された成形体は、成形体単体や非磁性材からなる非磁性筒体に嵌入された成形体よりも、作用する磁気回路が小さく構成される。つまり、配向工程後の成形体に形成された一つの磁極からその隣接する磁極へ至る磁気ループが小さくなる。この結果、隣接する磁極間相互の磁気的吸引力が減少して、成形体の保形性がより確保され易くなり、成形体の自己崩壊がより有効に防止される。さらに、成形体は筒体へ圧入される方が好ましい。エアギャップがないので磁気ループが効率的に形成され、成形体の自己崩壊がより効率的に防止される。

このような磁気ループの様子を図１６Ａおよび図１６Ｂに示した。図１６Ａは、配向工程後の成形体Ｇを軟磁性筒体Ｍへ嵌入した場合の磁気閉ループを示す。図１６Ｂは、配向工程後の成形体Ｇの磁気開ループを示す。なお、軟磁性筒体を構成する「軟磁性材」は、厳密な意味で軟磁性材である必要はなく、多少磁化されたものでもよい。敢えていうなら、その軟磁性材は、配向工程後の成形体よりも残留磁化が弱い永久磁石であればよい。そのような意味で、「軟磁性材」は「磁性材」と、「軟磁性筒体」は「磁性筒体」といい換え得る。

いずれにしても上述のような嵌入工程を設けることにより、成形工程直後の成形体であってもキャビティから即座に取り出すことが可能となり、ボンド磁石のタクトタイム短縮や低価格化を図ることが可能となる。

（３）この場合、成形工程後の成形体をキャビティから排出する際の減磁または脱磁は必ずしも必要ではない。もっとも排出した成形体の取扱性や後工程などを考慮すると、成形体が減磁または脱磁されている方が好ましい。そこで本発明では、前記嵌入工程中または前記嵌入工程後に、前記筒体内に嵌入された成形体へ前記配向磁場による磁化を打ち消す向きの脱磁磁場を印加する脱磁工程を備えると好適である。また脱磁工程に替えて、前述した減磁工程と嵌入工程とを組み合わせてもよい。これにより搬送中等における異物の付着を防止できる。

なお「減磁」または「脱磁」は、配向磁場によって形成された成形体の磁化を減少または消滅させることであり、基本的に共通する概念である。ただし本明細書では、ほぼ完全な無磁場が可能なときに「脱磁」といい、完全な無磁場を含まないときに「減磁」という。ちなみに、ほぼ完全な無磁場は、例えば、いわゆる脱磁コイルと脱磁電源を用いた共振減衰により脱磁を行うことでなされる。

（４）本発明により得られる円環状の異方性ボンド磁石は、薄肉でも高磁束密度であるので、小型軽量化の要請が強い電動機に好適である。成形体を電動機のヨーク（筐体など）に固定する場合、接着剤等により接着してもよい。もっとも、ヨークとボンド磁石とのエアギャップや電動機のローターとステーターとの間のエアギャップなどを縮めるために、成形体はヨークへ嵌入または圧入されると好適である。そして、その後の熱硬化処理（キュアー熱処理）などにより、成形体ひいてはボンド磁石がヨークに一体化されるとより好ましい。そこで上述した軟磁性筒体が電動機のヨーク（筐体、ケースなど）であると、成形体の排出と電動機のヨークへの成形体の組み込みが同時になされて、全体的なタクトタイム短縮につながり好ましい。

《異方性ボンド磁石の製造装置》
本発明は上述した異方性ボンド磁石の製造方法としてのみならず、その実施に適した製造装置としても把握できる。
（１）すなわち本発明は、円筒状または円柱状のコアと、該コアを包囲し該コアとの間で環状キャビティを形成する成形型と、該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、さらに、前記環状キャビティと前記配向磁極体との円周上の対応位置のみを相対的に変更させる駆動手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置でもよい。

（２）また本発明は、円筒状または円柱状のコアと、該コアを包囲し該コアとの間で環状キャビティを形成する成形型と、該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、さらに、前記環状キャビティ内で成形され得る成形体を、該環状キャビティと同軸上に配設され該成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置でもよい。

《その他》
（１）円環状の成形体またはボンド磁石の周側面に形成される磁極数は、２以上（２、４、６、８、１０など）である限り特に問わない。ボンド磁石が使用される機器の高性能化、効率化等を考慮すると、その磁極数は４以上（４、６、８、１０など）であると好ましい。

（２）本発明の異方性ボンド磁石の製造方法は、上述した充填工程、配向工程、成形工程の他、成形体をさらに圧縮（加熱圧縮）して緻密化させる緻密化工程、磁石原料に用いた熱硬化性樹脂を強固に硬化させる硬化熱処理工程（キュアー熱処理工程）、成形体を着磁して円環状の異方性ボンド磁石とする着磁工程と、防蝕処理工程などを備えてもよい。各工程は独立的に行われても、併合的または同期的に行われてもよい。また環状キャビティへ充填される磁石原料は、希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とを混練して造粒したコンパウンドでも、秤量した希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂からなるコンパウンドを予備的に圧縮成形した予備成形体等でもよい。

（３）本発明に係る成形工程は、環状キャビティに充填された磁石原料を上パンチおよび下パンチで圧縮成形する圧縮成形工程でも良いし、可動型および固定型により形成された環状キャビティに充填された磁石原料を冷却固化する射出成形工程でもよい。そしてバインダ樹脂は熱硬化性樹脂に限らず、熱可塑性樹脂でもよい。

（４）本発明でいう「軟化状態」または「溶融状態」は厳密に区別されるものではない。要するに、樹脂が加熱されてその粘性が低下し、希土類異方性磁石粉末の各粒子が回転、移動等が可能な状態となれば十分である。

（５）本発明でいう「配向磁極体」は、永久磁石を磁場源とし環状キャビティの外周囲に偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設されてなり、一つの配向磁極体は環状キャビティにラジアル方向の磁場を生じさせる。この配向磁極体は、配向工程時と減磁工程時で、環状キャビティへ印加する磁場の向きを変化、反転させ得る。このため、配向工程または減磁工程の一工程時のみに環状キャビティへ所望のラジアル方向の磁場を印加するに過ぎないものは、本発明では配向磁極体から除いて考える。このような範囲内で、配向磁極体はその磁場源である永久磁石のみでもよいし、その磁場を中継するヨークと永久磁石とを組み合わせたものでもよい。その永久磁石は単数でも複数でもよいし、永久磁石が複数の場合、それらの形態や材質は単種でも複数種でもよい。

なお、配向磁極体の磁場源に永久磁石を用いることで、配向工程から減磁工程への切替を素早く行うことが可能となり、ボンド磁石のタクトタイムが短縮化され易い。また配向磁極体を構成する永久磁石やヨークは、圧縮成形時に成形型から作用する応力レベルに応じて、材質、形態、組み合わせ等が適宜選択される。

（６）本発明でいう「配向」は、磁化容易軸が配向磁場に沿うように磁石粒子が整列することをいい、具体的な配向状態までは問わない。上述したように配向磁極体が偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設されている場合なら、その配向により、磁化容易軸が半径方向（ラジアル方向）で外向きに配列分布した磁石粒子群からなる第一領域と、磁化容易軸が半径方向（ラジアル方向）で内向きに配列分布した磁石粒子群からなる第二領域とが交互に生じる。逆に言えば、少なくともそのような第一領域および第二領域が形成されれば足り、それ以上に具体的な配向状態は問わない。従って、それら領域間にできる遷移域における配向状態も不問である。もっとも本発明のボンド磁石がモーターの界磁用等に使用される場合、遷移域において、磁化容易軸の向きが滑らかに変化するように磁石粒子が分布していると、モーター出力の向上や安定等を図れて好ましい。そこで本発明でいう配向は、いわゆるセミラジアル配向（定義は後述する。）であると好適である。

（７）本発明でいう「筒体」は、円環状の成形体が嵌入される内形状（筒内形状）を有するものであれば、その外形状（断面外形）は円形、方形、角形等のいずれでもよい。また「筒体」の内形状は、単なる円筒内面形状に限らず、凸部（支持部）を有する「山」型形状でもよい。

（８）「環状キャビティ」は、軸方向横断面形状が、円環状のみならず、方形状、６角形または８角形等の角形状でもよい。同様に「成形型」も、軸方向の横断面形状が、円筒状のみならず、方形状、６角形または８角形等の角形状でもよい。いずれも、本発明の趣旨に沿う範囲で種々の形状をとり得る。

リング状ボンド磁石のセミラジアル配向を示す横断面図である。 第１実施例に係る金型の横断面図である。 その金型を一磁極分回転させたときの横断面図である。 その金型による配向磁場を示す横断面図である。 その金型を一磁極分回転させたときの減磁磁場を示す横断面図である。 その金型を磁極間中央まで回転させたときの減磁磁場を示す横断面図である。 減磁曲線を示すグラフである。 第２実施例に係る金型の横断面図である。 その金型を一磁極分回転させたときの横断面図である。 第３実施例に係る金型の斜視図である。 第４実施例に係る金型を回転させる場合の斜視図である。 第４実施例に係る成形体を回転させる場合の斜視図である。 第５実施例に係る成形体の排出工程を示す縦断面図である。 第５実施例に係る成形体の排出工程を示す別の縦断面図である。 第６実施例に係る成形体の嵌入工程を示す縦断面図である。 配向工程後の成形体を軟磁性筒体へ嵌入したときの磁気閉ループを示す磁力線図である。 配向工程後の成形体単独の磁気開ループを示す磁力線図である。 金型の可動部を無磁場配置させたときの横断面図である。 金型の可動部の回転角と円環状キャビティに及ぶ磁場との関係を示す説明図である。

１ 金型
１１ コア
１２ 成形型
１３ 中間ヨーク
１４ 主要永久磁石（配向磁極体）
１５ 第１補助永久磁石
１６ 第２補助永久磁石
１７ バックヨーク
ｃ 円環状キャビティ
Ｇ 成形体
Ｍ 軟磁性筒体

発明の実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。本明細書で説明する内容は、異方性ボンド磁石の製造方法のみならずその製造装置にも関連し得る。本明細書中に記載した構成中から任意に選択した一つまたは二つ以上を上述した本発明の構成へ加えることができる。方法に関する構成は、プロダクトバイプロセスとして理解すれば「物」に関する構成ともなり得る。

（１）磁石原料
磁石原料は、一種以上の希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とからなる。具体的には例えば、希土類異方性磁石粉末と樹脂粉末との混合粉末、その混合粉末を加熱混練したコンパウンド、その混合粉末やコンパウンドを圧縮成形した予備成形体や希土類異方性磁石粉末と溶融した樹脂との混合体などである。ちなみに、磁石原料は、希土類異方性磁石粉末および樹脂のみならず、その他に潤滑剤、硬化剤、硬化助剤、界面活性剤等の添加剤を含んでもよい。

希土類異方性磁石粉末の組成、種類等は限定されず、公知のいずれの磁石粉末をも採用し得る。例えば代表的な希土類異方性磁石粉末として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末、ＳｍＣｏ系磁石粉末等がある。これらの磁石粉末は、いわゆる急冷凝固法で製造されたものでも、水素化処理法（ｄ−ＨＤＤＲ法、ＨＤＤＲ法）で製造されたものでもよい。希土類異方性磁石粉末は、一種のみならず複数種であってもよい。例えば、比較的平均粒径の大きな粗粉末（例えば、１〜２５０μｍ）と比較的平均粒径の小さな微粉末（例えば、１〜１０μｍ）とを混合したものでもよい。さらに磁石原料は、希土類異方性磁石粉末以外の磁石粉末を含んでもよい。例えば、各種の等方性磁石粉末、フェライト磁石粉末等である。

バインダ樹脂には、ゴムを含む公知の材料を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂である。バインダ樹脂の存在形態は問わない。例えば、希土類異方性磁石粉末の粒子表面に粉末状に付着していても、その粒子表面に膜状に付着していてもよい。またバインダ樹脂は、配向工程時に軟化状態または溶融状態となって希土類異方性磁石粉末の配向を助ける。通常、加熱されて軟化等するバインダ樹脂が用いられるが、室温状態から軟化状態または溶融状態にあるバインダ樹脂を用いてもよい。また異方性ボンド磁石を射出成形により得る場合、バインダ樹脂は熱可塑性樹脂でもよい。

成形体の離型性、成形タイミングの調整、磁石粉末と溶融樹脂との濡れ性や密着性等の改善のために、種々の添加剤を少量配合してもよい。このような添加剤には、各種の金属せっけん、アルコール系潤滑剤等の潤滑剤、チタネート系もしくはシラン系のカップリング剤、各種の硬化剤、各種の硬化促進剤等がある。

希土類異方性磁石粉末と樹脂との混合割合は、体積比で磁石粉末：７６〜９０体積％、樹脂と添加剤の合計：１０〜２４体積％程度である。質量比でいえば、磁石粉末：９０〜９９質量％、樹脂と添加剤の合計：１〜１０質量％程度である。

（２）異方性ボンド磁石
本発明に係る異方性ボンド磁石は、筒状または環状であれば、そのサイズ、磁気特性、用途等を問わない。代表的な用途はモーターの界磁である。このモーターには、直流（ＤＣ）モーター、交流（ＡＣ）モーター等がある。異方性ボンド磁石の配設位置は、回転子（ローター）側でも固定子（ステーター）側でも、固定子に対して内周側でも外周側でもよい。

《異方性ボンド磁石》
（１）本発明に係る異方性ボンド磁石の一例として、４極ＤＣブラシモーターの筐体内に配設される薄肉円環状の界磁用永久磁石を取りあげる。具体的にいうと、界磁用永久磁石は図１に示すような横断面をもつリング状ボンド磁石Ｒである。リング状ボンド磁石Ｒは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類希土類異方性磁石粉末（適宜「磁石粉末」という。）とバインダ樹脂からなるコンパウンド（磁石原料）を充填、加熱、配向、圧縮、成形、熱硬化および着磁して得られる。このリング状ボンド磁石Ｒは、セミラジアル配向により円周側面に４つの磁極（Ａ極〜Ｄ極）が形成される。各磁極は主極部Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄと、隣接する主極部間に形成される遷移部IIａｂ、IIｂｃ、IIｃｄ、IIｄａからなる。それぞれの主極部および遷移部におけるリング状ボンド磁石Ｒの構成粒子（磁石粒子）が配向する向き（磁化容易軸の向き）を、図１上に矢印で示した。

（２）ここで配向とは、希土類異方性磁石粉末の構成粒子（磁石粒子）が配向磁場を受けて移動または回転し、磁化容易軸が配向磁場の方向へ沿うように整列することをいう。セミラジアル配向とは、主極部において磁化容易軸が円周側面の法線方向に向くように磁石粒子が分布し、遷移部において磁化容易軸が中立点に近づくに連れて徐々に周回接線方向を向き、中立点で周回接線方向となった後、中立点から遠ざかるに連れて徐々に円周側面の法線方向を向くように磁石粒子が分布することをいう。セミラジアル配向は、磁化容易軸の向きが位置によって変化する点で、磁化容易軸がすべてラジアル（放射）方向に向くラジアル配向と異なる。なおセミラジアル配向であっても、主極部と遷移部の境界近傍で磁石粒子の磁化容易軸の向きが臨界的に変化するわけではなく滑らかに変化していく。

《異方性ボンド磁石の製造》
リング状ボンド磁石Ｒの製造方法等に関しては公知であり、例えば既述の特許文献３にも詳しく記載されている。ここでは本発明に関係する部分について主に説明する。つまり、永久磁石を配向磁場源として用いて磁場中成形した成形体を、保形しつつ排出できる金型または方法に関して詳しく説明する。

［実施例１］
（１）本発明の製造方法に用いることができる金型１の横断面を図２に示した。なお図２には１個の金型１だけが示されているが、実際の製造装置のダイスには、そのコンパクトな金型１が縦横に複数配列される。これにより省スペース内で、成形体の複数個取りが可能となる。

（２）金型１は、磁性材からなり中央ヨークを兼ねる円柱状のコア１１と、そのコア１１の外周囲に同軸的に配設された非磁性材からなる円筒状の成形型１２と、成形型１２の外周面側に４カ所均等に配設された扇型状の磁性材からなる中間ヨーク１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ（まとめて「中間ヨーク１３」という。）と、その中間ヨーク１３の外周面側にそれぞれ配設された扇型状の主要永久磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（まとめて「主要永久磁石１４」という。）と、隣接する中間ヨーク１３ａ、１３１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの間隙にそれらの外周側面と面一となるように介在させた扇型状の第１補助永久磁石１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ（まとめて「第１補助永久磁石１５」という。）と、第１補助永久磁石１５の外周側にそれぞれ配設され主要永久磁石１４の間隙にその外周側面と面一となるように介在させた扇型状の第２補助永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ（まとめて「第２補助永久磁石１６」という。）と、主要永久磁石１４および第２補助永久磁石１６の外周側面に接して配設された円筒状のバックヨーク１７とからなる。

コア１１と成形型１２との間に円環状キャビティｃ（環状キャビティ、筒状キャビティ）が形成される。この円環状キャビティｃと同軸上に設けられた円筒状の上パンチおよび下パンチ（図略）が、円環状キャビティｃに充填されたコンパウンドを圧縮成形することにより、リング状ボンド磁石Ｒとなる環状の成形体が得られる。

主要永久磁石１４が本発明でいう配向磁極体に相当する。主要永久磁石１４から中間ヨーク１３を通じて円環状キャビティｃへ配向磁場が印加される。この点に関していえば、中間ヨーク１３を配向磁極体に含めて考えることもできる。ここで成形型１２は非磁性材からなるので、成形型１２で磁気回路が短絡せず、円環状キャビティｃへ配向磁場が確実に届き得る。もっとも、成形型１２が磁性材であると、成形体へセミラジアル配向する場合に、遷移部における磁化容易軸がより連続的にかつ、よりなめらかに変化させることができる。この点で、成形型１２は非磁性材よりも磁性材であると好ましい。主要永久磁石１４は半径方向にＮ極およびＳ極を有し、隣接する主要永久磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ同士は極性が反対になっている。これら主要永久磁石１４により形成される配向磁場の向きを、図２上に白抜きの矢印で示した。

第１補助永久磁石１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと第２補助永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、中間ヨーク１３および主要永久磁石１４の周方向への磁束漏れを抑制する。このため第１補助永久磁石１５および第２補助永久磁石１６は、それぞれ周方向にＮ極およびＳ極を有する。具体的にいうと、例えば、中間ヨーク１３ａおよび主要永久磁石１４ａは、内周側がＮ極で外周側がＳ極となっており、円環状キャビティｃの中心へ向かう配向磁場を形成している場合、この配向磁場を両側から挟む向きの磁場を形成するように、第１補助永久磁石１５ａ、１５ｄおよび第２補助永久磁石１６ａ、１６ｄのＮ極が内側（対向側）に配置され、Ｓ極が外側（背向側）に配置される。これにより、中間ヨーク１３ａおよび主要永久磁石１４ａから生じる配向磁場は周方向への漏れが抑制され、円環状キャビティｃの中心に向けて収束される。他の中間ヨーク１３、主要永久磁石１４、第１補助永久磁石１５および第２補助永久磁石１６の関係も同様である。

ここで第１補助永久磁石１５または第２補助永久磁石１６は、磁石粉末の配向に寄与するが後述の減磁磁場の形成に基本的に寄与しない。そこで本実施例では、第１補助永久磁石１５および第２補助永久磁石１６を「配向磁極体」に含めないこととする。

バックヨーク１７は、主要永久磁石１４の各々の外周面を磁気的に接続しており、これにより閉じた磁気回路が金型１内に構成される。本実施例では円筒状のバックヨーク１７を個別に設けたが、複数の金型について共通化したものでもよい。

（３）金型１は、中間ヨーク１３および第１補助永久磁石１５からなる内周部と、主要永久磁石１４および第２補助永久磁石１６からなる外周部とに分割される。分割された内周部と外周部とは円状の分割ラインｌ１（エルワン）で相対回転し得る。本実施例では、その内周部を固定部、その外周部を可動部とした。なお本実施例ではバックヨーク１７が可動部となるが、バックヨーク１７を固定部としてもよい。図３にその可動部を左に９０°（磁極単位角）回転させた状態を示した。これにより円環状キャビティｃに印加されていた磁場の向きは逆転し、新たな磁極（極Ａ’〜極Ｄ’）が形成される。なお可動部は、エンコーダ等を備える回転角制御が可能なモーターにより直接駆動されてもよいし、そのモーターに連動する歯車や歯付きベルト等を介して駆動されてもよい。そのような回転角制御が可能なモーターが本発明でいう駆動手段に相当する。

もっとも、半径方向に隣接する第１補助永久磁石１５と第２補助永久磁石１６の周方向の磁場の向きは、可動部の９０°回転によって、相互に対向する向き（磁束を打ち消し向き）となる。このため、中間ヨーク１３および主要永久磁石１４から半径方向にでる磁場は、第１補助永久磁石１５および第２補助永久磁石１６によってあまり収束されなくなり、可動部を９０°回転する前の磁場よりも低下する。可動部を回転する前の円環状キャビティｃへの配向磁場（磁束）を図４に太線矢印で示した。また可動部を回転した後の円環状キャビティｃへの減磁磁場（磁束）を図５に太線矢印で示した。なお図４および図５には、金型１の１／４部分についてだけ例示的に示したが、他の部分についても同様である。このように配向磁場と向きが逆で配向磁場よりも小さい減磁磁場が供給されれば、当然に（前述のとおりに）成形体は減磁され、成形体が崩壊しないことは確認済みである。

この金型１を用いると、成形体の成形および排出は次のように行われる。先ず金型１を図２または図４に示す配置（これを「配向配置」という。）にして、コンパウンドを円環状キャビティｃへ充填する（充填工程）。この充填されたコンパウンドを加熱し、配向を行う（配向工程）。その状態の磁石原料を圧縮成形することにより成形体が得られる（成形工程）。

次に金型１を図３または図５に示す回転後の配置（これを「減磁配置」という。）にする。これにより磁化されていた成形体には逆向きの磁場（減磁磁場）が印加される。そうすると、成形体には多少の磁化が残留するとしても、成形直後と比較すれば成形体の磁化は著しく減磁される（減磁工程、脱磁工程）。この減磁後に下パンチを上昇させると、成形体は円環状キャビティｃから容易に排出され（排出工程）、自己の磁力によって自己崩壊することもない。

（４）図４および図５に示すように、金型１の可動部の回転角が、中間ヨーク１３および主要永久磁石１４により形成される１磁極分（磁極単位角：本実施例なら９０°）またはそれらの奇数倍である場合、配向磁場（磁束）と減磁磁場（磁束）は大きさが異なるものの、向きは正反対となる。従って、配向磁場により生じた成形体の磁化は、減磁磁場によって効率よく全体的に減磁される。

ここで図２または図４に示す位置（基準位置）から、磁極単位角（本実施例なら９０°）に満たない中間角度（０°〜９０°の間）だけ金型１の可動部を回転させることも考えられる。このような場合も本発明に含まれ得る。もっとも、金型１の可動部を中間角度だけ回転させた場合、減磁される部分と減磁されない部分を生じたり、減磁されなかったりし得る。例えば、図６に示した上側一磁極内の磁場について観ると、その大きさは図４に示す場合よりも小さく、その向きは図４に示す配向方向と同向きとなっている。このような場合、減磁はされない。従って、中間角度（０°〜９０°の間）だけ金型１の可動部を回転させると、成形体全体として減磁が不十分となり保形性が低下し得る。よって、減磁磁場が配向磁場と正反対に向くように（本実施例なら磁極間角度である磁極単位角（９０°）の奇数倍）、金型１の可動部を回転させると好ましいことがわかる。

（５）基準位置（図２または図４に示す位置）から円環状キャビティｃに作用する磁場の向きが逆転する反転位置（図３または図５に示す位置）まで金型１の可動部を回転させた場合、成形体に生じる減磁量（磁束密度の減少量）は、減磁曲線（磁化曲線の第２象限）を用いて見積もることができる。これを図７を用いて説明する。図７には磁化曲線であるＢ−Ｈカーブ、４πＩ−Ｈカーブおよびパーミアンス係数に基づく動作線を示した。パーミアンス係数Ｐは、磁化された成形体の内部磁場（減磁界）Ｈｄと成形体からでる磁束密度Ｂｄとの傾き（Ｐ＝Ｂｄ／Ｈｄ）であるが、磁化された成形体の形状（磁石形状）などによりほぼ定まる係数でもある。

先ず成形体に外部磁場が作用していない場合を考える。磁化された成形体の形状により定まるパーミアンス係数Ｐ_０に基づいて、図７の減磁曲線上に動作線Ｐ_０を引く。その動作線Ｐ_０とＢ−Ｈカーブとの交点Ａが、そのときの動作点となる。このとき成形体から外部にでる磁束密度はＢ_０である。この動作点Ａから上げた垂線と４πＩ−Ｈカーブとの交点Ｂは、外部磁場の作用しないときにおける磁化された成形体の自己減磁界を考慮した磁化力を示す。

次に成形直後の成形体に減磁磁場（外部磁界）Ｈｄ１を作用させた場合を考える。このとき成形体の磁化力は、直線Ｏ−Ｂと平行に引いた動作線Ｐ_１と４πＩ−Ｈカーブとの交点Ｃで表わされる。このＣ点より下ろした垂線とＢ-Ｈカーブとの交点Ｄが、成形体に減磁磁場Ｈｄ１が作用したときの動作点となる。この状態から成形体を排出して減磁磁場Ｈｄ１の影響が除かれると、動作点はリコイル線上を移動して動作線Ｐ_０上の交点Ｅへ移動する。この交点Ｅにおいて成形体から外部にでる磁束密度はＢ_２である。結局、成形体は、減磁磁場の作用により、磁束密度（Ｂ_０−Ｂ_２）分だけ不可逆な減磁をしたことになる。つまり磁場中成形された成形体に減磁磁場を作用させて取り出すと、その成形体の減磁量は磁束密度（Ｂ_０−Ｂ_２）となる。なお、この減磁量は成形体の温度変化の影響を受け得る。ここでは、加熱配向、成形および排出の各工程がほぼ同温度の短時間内に行われると仮定して成形体の減磁量を評価した。

［実施例２］
他の実施例である金型２を図８および図９に示した。金型２は、金型１よりも内周側にある分割ラインｌ２を境界として、その内周部と外周部との相対回転を可能としたものである。本実施例ではその内周部を固定部とし、その外周部を可動部とした。図８には配向磁場を印加する際の金型２の配置（配向配置）を示した。図９には、減磁磁場を印加する際の金型２の配置（減磁配置）を示した。図９の減磁配置は、図８の配向配置を左に９０°回転したものである。

この金型２は金型１と次の点で異なる。先ず金型２の補助永久磁石２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ（まとめて「補助永久磁石２３」という。）は、金型１の第１補助永久磁石１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと第２補助永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを、各々一体化したものである。逆に、金型２の第１中間ヨーク２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ（まとめて「第１中間ヨーク２５」という。）および第２中間ヨーク２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ（まとめて「第２中間ヨーク２６」という。）は、金型１の中間ヨーク１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを、それぞれ分割ラインｌ２の内周側と外周側とで分離したものである。金型１と金型２とで共通する他の部材には、図８および図９上でも、図２および図３で用いた符号と同じ符号を用いた。

本実施例の場合、可動部が一磁極分（本実施例なら９０°）またはその奇数倍だけ回転しても、主要永久磁石１４と補助永久磁石２３との位置関係は、いずれの磁極についても変わらない。このため、金型２の可動部を図９のように回転させた場合、円環状キャビティｃへ作用する減磁磁場は、配向磁場と強さが同じで向きだけが正反対となる。従って、金型１よりも金型２を用いる方が、磁化した成形体をより効率的に減磁し得る。

［実施例３］
他の実施例である金型３を図１０に示した。金型３は、金型１または金型２でいうコア、成形型３１２および中間ヨーク３１３および非磁性材３１４を一体化した分割型３１と、金型１または金型２でいう主要永久磁石、補助永久磁石およびバックヨークを一体化した分割型３２とからなる。

磁化した成形体を減磁する際に、先ず成形体と共に分割型３１を、分割型３２に対して下方へ相対移動させる。次に分割型３２を一磁極分（本実施例なら９０°）回転させる。最後に分割型３１を上方へ相対移動させて、分割型３１と分割型３２を元のように合体させる。この動作により、分割型３１に保持されていた成形体は、分割型３２により減磁磁場が印加されて減磁される。この際の減磁磁場も、配向磁場と強さが同じで向きだけが正反対となる。

金型３は、金型１や金型２と異なり、補助永久磁石や中間ヨークを分割する必要がない。このため、部品点数を大幅に削減できる。また金型３を用いると、金型１を用いた場合と異なり、配向磁場と同じ強度の減磁磁場を成形体へ印加できる。もっともこの場合でも、成形体のパーミアンス係数、温度、磁気特性、配向磁場の大きさ等により実際の減磁レベルが定まり、完全な脱磁がなされるとは限らない。

［実施例４］
他の実施例である金型４を図１１および図１２に示した。金型４は、上述の金型とは異なり分割されない。本実施例では、金型４と成形体Ｇとを相対回転させて、磁化した成形体Ｇに減磁磁場を印加している。図１１は金型４自体を成形体Ｇに対して一磁極分（本実施例なら９０°）回転させた場合である。図１２は、逆に、成形体Ｇ自体を金型４に対して一磁極分（本実施例なら９０°）回転させた場合である。この際の減磁磁場も、配向磁場と強さが同じで向きだけが正反対となり、磁化した成形体を効率的に減磁し得る。

なお、高温高圧下で成形された直後の成形体Ｇは、金型４の円環状キャビティ内壁面に密着している。そこで成形体Ｇと金型４とを円滑に相対回転させるには、成形体Ｇを少しノックアウト（ＫＯ）してその密着を解放するとよい。具体的にはコア４１、下パンチ４２および上パンチ４３が成形体Ｇを挟持しつつ、上方または下方に少し移動すればよい。また図１２に示すように成形体Ｇを回転させる際も、コア４１、下パンチ４２および上パンチ４３が成形体Ｇを挟持しつつ回転すればよい。

［実施例５］
他の実施例を図１３に示した。本実施例は、金型５と、その上面側に載置した磁気シールド５３と、さらにその上面側に載置した脱磁装置５４とを備える。金型５は、円環状キャビティ内のコンパウンドを配向磁場中で圧縮成形するが、得られた成形体Ｇの減磁はしない。磁気シールド５３は、金型５の円環状キャビティへ印加された配向磁場の脱磁装置５４への漏洩を遮断する。この磁気シールド５３は非磁性ステンレス鋼、アルミ、セラミックス等の非磁性材料からなる。なお、コア５１にも磁気シールド５３に対応した位置に磁気シールド部を形成すると好ましい。

脱磁装置５４は、非磁性材からなる円筒体５４１（筒体）と、その外周囲から減磁磁場を印加する電磁石を備える。金型５の円環状キャビティ内で磁場中成形された成形体Ｇは、コア５１をガイドとして下パンチ５２で上方へノックアウト（排出工程）され、円筒体５４１（筒体）へ嵌入される（嵌入工程）。この円筒体５４１および下パンチ５２が本発明でいう嵌入手段に相当する。そして脱磁装置５４は、円筒体５４１内へ嵌入された成形体Ｇへ、白抜き矢印（図１３）で示す向き（配向磁場と反対向き）の減磁磁場（または脱磁磁場）を印加する（脱磁工程、減磁工程）。これにより成形体Ｇは脱磁または減磁される。

なお、円筒体５４１が製品の一部であるような場合、実施例１〜４で述べたような減磁工程または脱磁工程を行った後に、直接、円筒体５４１へ成形体Ｇを圧入する圧入工程を行ってもよい。この場合、圧入工程が排出工程を兼ねることになる。このことは以降の実施例でも同様である。また脱磁装置５４は永久磁石を減磁磁場の磁場源としてもよいが、電磁石を磁場源とすることにより完全な無磁場が可能となる。その結果、成形体Ｇは形状を保持したまま金型５からより一層取り出し易くなる。

ちなみに本発明者は、減磁工程または脱磁工程を行わない場合、単なる嵌入ではなく圧入することによって、成形体は崩壊せず保形され易いことを確認済みである。

［実施例６］
他の実施例を図１４に示した。本実施例も基本的に図１３に示した実施例５と同様である。ただし、減磁装置５５は脱磁装置５４と異なり、図上の左右方向へ移動し得る。このため円筒体５５１に収納された成形体Ｇは、減磁（さらには脱磁）後に、減磁装置５５と共に次工程へ搬送され得る。

なお、成形体Ｇはもともと薄肉で軽量であり、また成形体Ｇの外周面は円筒体５５１の内周面に少なくとも接した状態にある（特に、嵌入工程が圧入工程なら密着状態となる）。このため成形体Ｇは、減磁・脱磁の後も円筒体５５１から脱落し難い。さらに減磁装置５５から成形体Ｇへの減磁磁場の印加が継続されている場合、成形体Ｇは円筒体５５１へ磁気的に吸着され続け、搬送中に脱落することはない。また減磁装置５５の磁場源が電磁石の場合、搬送後に供給電流を遮断すれば、成形体Ｇの取り出しも容易である。このようにして成形体Ｇの排出、減磁・脱磁、搬送を一連の工程として円滑に行うことで、リング状ボンド磁石Ｒのタクトタイムはさらに短縮され得る。

ところで本実施例では、減磁装置５５が可動するため、コア５１５の上端（加圧方向の上面）は金型５の上面に一致させてある。これにより製造（成形）装置の小型化が図られると共に、コア５１５に磁気シールド部を形成するまでもなく減磁装置５５側への配向磁場の漏洩が抑制される。またコア５１５の上端部は円筒体５５１内に進出していないので、コア５１５は円筒体５５１へ嵌入される成形体Ｇのガイドとはならない。しかし、成形体Ｇは減磁装置５５により減磁または脱磁されるので、その保形性に影響はない。

ここで減磁装置５５が永久磁石を減磁磁場の磁場源とする場合を考える。この場合、円筒体５５１に保持された成形体Ｇは、そのままの状態で、バインダ樹脂を熱硬化させる加熱処理（キュアー熱処理）が施されてもよい。この減磁装置５５に用いる永久磁石には、キュリー点がキュアー熱処理温度より高いものを使用するとよい。

バインダ樹脂の硬化後の成形体Ｇは、もはや自己崩壊することはないので、パンチによるノックアウト等により円筒体５５１から取り出すことが可能である。その取り出した成形体Ｇに強力なパルス磁界等を印加することにより着磁がなされ（着磁工程）、リング状ボンド磁石Ｒが得られる。ちなみに減磁装置５５が電磁石を減磁磁場の磁場源とする場合は、成形体Ｇは完全脱磁され、もはや自己崩壊の危惧はない。このため成形体Ｇだけを円筒体５５１から取り出して次工程へ搬送すればよく、減磁装置５５または円筒体５５１と共にキュアー熱処理等をする必要もない。

［実施例７］
実施例６の変形例として、脱磁装置５５全体を軟磁性材からなる軟磁性円筒体とした場合（磁場源を設けない場合）が考えられる。この軟磁性円筒体内へ成形体Ｇが圧入または嵌入されると、成形体Ｇは外周面が軟磁性円筒体の内周面に磁気的に吸着されて密接状態（密着した状態または接した状態）となる。この場合成形体Ｇは、軟磁性円筒体によって保形および保護され、その搬送やハンドリングが容易となる。軟磁性円筒体と共にキュアー熱処理した成形体Ｇを、軟磁性円筒体から取り出して着磁すればリング状ボンド磁石Ｒが得られる。なお、成形体Ｇの軟磁性円筒体からの取り出しはパンチによるノックアウト等によりなされる。

［実施例８］
他の実施例を図１５に示した。本実施例は、実施例７の軟磁性円筒体をモーターハウジングＨとした場合である。つまり、金型６内で磁場中成形した成形体Ｇを軟磁性材からなるモーターハウジングＨ内へ直接嵌入した場合である。成形体ＧのモーターハウジングＨ（筐体）への移送は下パンチ６２を上昇させて行った。この移送中、コア６１は途中までしか成形体Ｇをガイドしない。しかし、実施例７で述べたように、成形体Ｇは軟磁性材からなるモーターハウジングＨ内に磁気的に吸着され、モーターハウジングＨによって保形される。

成形体Ｇの外周面がモーターハウジングＨの内周面に一部分でしか接触しないような場合は、接着剤等を併用して成形体ＧをモーターハウジングＨ内に固定してもよい。いずれにしろ、モーターハウジングＨと一体になった成形体Ｇをキュアー熱処理した後、さらに着磁をすることで、磁石付きモーターハウジングが得られる。また本例の変形例として、実施例１〜４で述べたような減磁工程または脱磁工程を金型６で行った後に、直接、モーターハウジングＨ内へ成形体Ｇを圧入する圧入工程（排出工程を兼ねる）を行った。このような磁石付きモーターハウジングは、エアギャップがないので磁気ループが効率的に形成され、成形体の自己崩壊がより効率的に防止されるため、リング状ボンド磁石ＲとモーターハウジングＨとの同軸度または同心度に優れる。リング状ボンド磁石ＲとヨークであるモーターハウジングＨとの間のエアギャップ、リング状ボンド磁石Ｒと電機子との間のエアギャップなどをより減少させることができ、モーターの高性能化を図れる。

本実施例またはその変形例のようにすることで、リング状ボンド磁石ＲのモーターハウジングＨ内への圧入工程を省略でき、磁石付きモーターハウジングのタクトタイムの短縮も図られる。なお、成形体Ｇの着磁等を遠隔地で行う場合、モーターハウジングＨは成形体Ｇを保形しつつ搬送する手段ともなる。

［実施例９］
実施例１で説明した界磁用永久磁石（異方性ボンド磁石）の製造方法は次のように変更してもよい。

（１）実施例１では、金型１を予め配向配置（図２または図４に示す位置）にした状態で充填工程を行っている。この場合、円環状キャビティｃには、主要永久磁石１４等によって配向磁場が印加された状態となっている。このため、円環状キャビティｃへ投入されたコンパウンドは円環状キャビティｃの開口部や内周面へ磁力により付着して、円滑な充填が阻害される。

そこで、充填工程は、円環状キャビティｃへ磁場が作用していない状態（これを「無磁場状態」という。）でなされると好適である。このような無磁場状態は、図１７に示すように、金型１の可動部を、配向配置状態から特定角度（θ_Ｓ）だけ回転させることで容易に実現される。

このような特定角度（θ_Ｓ）は、θ_１＜θ_Ｓ＜θ_２となる区間［θ_１、θ_２］内に少なくとも一つは必ず存在する（図１８参照）。なお、ここでは、配向配置（図４参照）のときを金型１の可動部の回転角をθ_１（例えば０°）、そこから磁極単位角分だけ左回転（正回転）させた減磁配置（図５参照）のときの回転角をθ_２（例えば９０°）とした。

理由は次の通りである。金型１の可動部の回転に伴って円環状キャビティｃへ作用する磁場は、配向配置（θ_１）から減磁配置（θ_２）にかけて連続的に変化する。しかも前述したように、配向配置（θ_１）における配向磁場と減磁配置（θ_２）における減磁磁場は、磁場の向きが逆転している。換言すると、区間［θ_１、θ_２］内で、磁場が正数から負数に連続的に変化している。

そうすると、いわゆる中間値の定理により、円環状キャビティｃへ作用する磁場は、その向きが変る境界（つまり磁場の正負が入れ替わる零点）が区間［θ_１、θ_２］内に少なくとも一つは必ず存在することになる。しかも実際には、円環状キャビティｃへ作用する磁場は、配向配置（θ_１）から減磁配置（θ_２）にかけて単調に変化する。よって、その磁場が零となる回転角（θ_Ｓ）が区間［θ_１、θ_２］内に一つ存在することになる。以降、このときの金型１の配置を「無磁場配置」という。

この無磁場配置にあるときの金型１内の磁場を、図１７に太線矢印で示した。これから明らかなように、金型１が無磁場配置にあるときに円環状キャビティｃに磁場が全く作用しないのは、隣接する主要永久磁石１４間で、それらの中間にある中間ヨーク１３を介して、磁気回路が完全に短絡しているためであることがわかる。

金型１により無磁場状態を実現できる理由は兎も角、充填工程前に予め金型１をそのような無磁場配置にしておくと、充填工程中に磁場の影響を受けることがなく、円環状キャビティｃへコンパウンドやその予備成形体（ブランク材）をよりスムーズに充填できるようになる。

よって本発明は、充填工程前に、環状キャビティに磁場を及ぼさない無磁場位置に配向磁極体を配置する充填準備工程を備えると好適である。なお、本明細書でいう「無磁場位置」は、円環状キャビティに磁場が全く作用しない唯一の位置（回転角）のみではなく、その近傍位置をも当然含む。工業的な生産を考慮して、上述した趣旨が反映される位置であれば十分である。上記の例でいうなら、充填準備工程時、金型１の可動部の回転角がθ_Ｓ近傍となっていればよい。

（２）上述した充填工程と同様のことは、実施例１に係る排出工程についてもいえる。すなわち、排出工程前に、金型１が無磁場配置にあると、排出工程中に余計な磁力等が作用して成形体が崩壊することもない。また排出工程中に、成形体が環状キャビティを構成するコア１１や成形型１２へ磁力により吸着して排出性が阻害されることもない。さらには、円環状キャビティｃからの排出中、または排出された成形体を円筒体等へ圧入中に、成形体の一部が欠損等することもない。

よって本発明は、（減磁工程後で）排出工程前に、環状キャビティに磁場を及ぼさない無磁場位置に配向磁極体を配置する排出準備工程を備えると好適である。これにより、排出工程時に成形体を円環状キャビティからよりスムーズに排出できる。

（３）充填準備工程と排出準備工程は、いずれか一方のみでもよいが、当然、両方を備える方がよい。後者の場合において、金型１の可動部の回転角と円環状キャビティｃへ作用する磁場との関係を示す一例を図１８に示した。なお、金型１が配向配置にあるときを磁場１００％、回転角θ_１（＝０°）、金型１が減磁配置にあるときを磁場−５０％、回転角θ_２（＝９０°）とした。この金型１の可動部の回転角と各工程との対応関係は次のようになる。

先ず充填準備工程で、円環状キャビティｃへ作用する磁場が実質的に零になる無磁場配置Ｑ_Ｓ（θ＝θ_Ｓ）に金型１の可動部がセットされる。この状態のまま充填工程がなされる。

次に、金型１の可動部の回転角がθ_Ｓからθ_１に変化して、金型１が無磁場配置Ｑ_Ｓから配向配置Ｑ_１に変わる。この変化開始から変化後暫くの間、配向配置および成形工程がなされる。

続いて、金型１の可動部の回転角がθ_１からθ_２に変化して、金型１が配向配置Ｑ_１から減磁配置Ｑ_２に変わる。金型１が無磁場配置Ｑ_Ｓを過ぎる頃から成形体の減磁が始まり、金型１が減磁配置Ｑ_２になったところで減磁工程がほぼ完了する。

そして、金型１の可動部の回転角がθ_２から再びθ_Ｓに変化して、金型１が減磁配置Ｑ_Ｓから無磁場配置Ｑ_Ｓに変わる。この排出準備工程が完了した直後から排出工程がなされる。

このように金型１の可動部の回転角は、１個の成形体を製造するに際して、θ_Ｓ→θ_１（変化Ｉ）、θ_１→θ_２（変化II）、θ_２→θ_Ｓ（変化III）という３段階で変化する。そして、各段階に応じた各工程が繰り返し行われることにより、成形体さらには界磁用永久磁石が素速く効率的に生産される。

なお、本実施例では、金型１の可動部が区間［θ_１、θ_２］内で往復動（正逆回転）する場合を取り上げたが、所定角づつ一方向へのみ回転（正回転または逆回転のみ）してもよい。

［実施例１０］
（１）上述した実施例１〜９では、コア１１と成形型１２により形成される円環状キャビティｃへ充填したコンパウンドを、上パンチおよび下パンチにより圧縮成形することにより成形体を製造する場合について説明した。もっとも、上記の実施例で説明した内容は、基本的に、圧縮成形により成形体を製造する場合に限らず、射出成形により成形体を製造する場合についても同様に該当し得る。

例えば、射出成形用の可動型および固定型（成形型）により形成された円環状キャビティ内へ、軟化状態または溶融状態の磁石原料を射出により充填する（充填工程）。この磁石原料に上述した実施例と同様にして配向磁場を印加する（配向工程）。この状態で成形型を冷却するとバインダ樹脂が冷却固化した成形体が得られる（成形工程）。この後、例えば、可動型を上方もしくは側方へ退避させてから固定型に設けられている排出機構を作動させると、成形体が排出される（排出工程）。このとき、バインダ樹脂は既に冷却固化しているため、成形体は既に相応の強度を有し、自己崩壊等することはほとんどない。

従って、必ずしも減磁工程は行わなくても、排出工程と並行して筒体へ成形体を圧入することは容易である（圧入工程）。しかし、希土類異方性ボンド磁石でかつ成形体の肉厚が非常に薄い場合、磁力が強力であるため成形体の自己崩壊あるいは変形が起こる場合もある。このような場合、適宜、成形工程後に減磁工程や脱磁工程を行うことが有効である。

なお、射出成形を行う場合、バインダ樹脂には熱可塑性樹脂を用いると好ましい。熱可塑性樹脂は極短時間内に冷却固化するからである。この場合、上述したような熱硬化性樹脂では必要であるキュアー熱処理等も不要となる。

（２）さらに、圧縮成形の場合に限らず射出成形の場合でも、上述した減磁工程または脱磁工程を行うか否かを問わず、既述した充填準備工程や排出準備工程を行うと好適である。充填準備工程を行うことにより、磁石原料を環状キャビティへ充填する際の駆動力の低減等が図れ、充填工程を容易に行えるようになる。また排出準備工程を行うことにより、成形体を環状キャビティから排出する際の駆動力の低減等が図れ、排出工程を容易に行えるようになる。なお、充填準備工程と排出準備工程は、いずれか一方のみ行われてもよいが、両方行われるとより好ましい。また充填準備工程および排出準備工程を行う場合、充填準備工程から排出準備工程へ至る途中で、配向工程さらには減磁工程がなされるように金型を回転させると一層好ましい。

（３）射出成形により成形体を得る場合の製造装置は、例えば、環状キャビティを形成する可動型と固定型からなる成形型と、該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、さらに、前記環状キャビティに対して前記配向磁極体を周方向にのみ相対移動させる駆動手段を備えることを特徴とするものであると好適である。

また減磁工程を行わない場合なら、本発明の製造装置は、環状キャビティを形成する可動型と固定型からなる成形型と、該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、さらに、前記環状キャビティ内で成形され得る成形体を、該環状キャビティと同軸上に配設され該成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入手段を備えることを特徴とすると好適である。なお、射出成形する場合、成形体は既に冷却固化しているので、嵌入手段は成形体を筒体へ圧入する圧入手段であると好適である。通常、前記の固定型の一部がその圧入手段となり、その固定型に設けられた排出機構の作動により排出工程を兼ねた圧入工程がなされる。

このように本発明は、円環状の異方性ボンド磁石を圧縮成形して製造する場合に限らず、射出成形して製造する場合でもよく、その射出成形に用いる成形型は縦型でも横型でもよい。

Claims (16)

1. 一種以上の希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とを含む磁石原料を環状キャビティへ充填する充填工程と、
   永久磁石を磁場源とし該環状キャビティの外周囲に偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設された配向磁極体から該環状キャビティ内の磁石原料へ配向磁場を印加して、軟化状態または溶融状態にある該バインダ樹脂中で該希土類異方性磁石粉末を配向させる配向工程と、
   該配向工程中または該配向工程後の磁石原料を成形して円環状の成形体を得る成形工程と、
   該成形体を該環状キャビティから排出する排出工程と、
   を備える異方性ボンド磁石の製造方法であって、
   さらに、前記成形工程後で前記排出工程前に、前記成形体に対して前記配向磁極体を周方向にのみ相対移動させ、前記配向磁場による該成形体の磁化を打ち消す向きの減磁磁場を該配向工程時とは異極の配向磁極体から該成形体へ印加する減磁工程を備えることを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。
   
2. 前記減磁工程は、前記成形体に対して配置された前記配向磁極体の磁極を反転させるために必要な最小の角度である磁極単位角の奇数倍だけ、前記配向工程時から該配向磁極体を該成形体に対して相対回転させる工程である請求項１に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
3. 前記排出工程は、前記環状キャビティと同軸上に配設され前記成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該成形体を該環状キャビティから排出しつつ圧入する圧入工程である請求項１または２に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
   
4. 一種以上の希土類異方性磁石粉末とバインダ樹脂とを含む磁石原料を環状キャビティへ充填する充填工程と、
   永久磁石を磁場源とし該環状キャビティの外周囲に偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設された配向磁極体から該環状キャビティ内の磁石原料へ配向磁場を印加して、軟化状態または溶融状態にある該バインダ樹脂中で該希土類異方性磁石粉末を配向させる配向工程と、
   該配向工程中または該配向工程後の磁石原料を成形して円環状の成形体を得る成形工程と、
   該成形体を該環状キャビティから排出する排出工程と、
   を備える異方性ボンド磁石の製造方法であって、
   前記排出工程は、前記環状キャビティと同軸上に配設され前記成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該成形体を該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入工程であることを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。
5. 前記嵌入工程中または前記嵌入工程後に、前記筒体内に嵌入された成形体へ前記配向磁場による磁化を打ち消す向きの脱磁磁場を印加する脱磁工程を備える請求項４に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
6. 前記嵌入工程は、前記成形体を前記筒体へ圧入する圧入工程である請求項４または５に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
7. 前記成形工程は、圧縮成形工程または射出成形工程である請求項１または４に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
8. さらに、前記充填工程前に、前記環状キャビティに磁場を及ぼさない無磁場位置に前記配向磁極体を配置する充填準備工程を備える請求項１〜７のいずれかに記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
9. さらに、前記排出工程前に、前記環状キャビティに磁場を及ぼさない無磁場位置に前記配向磁極体を配置する排出準備工程を備える請求項１〜８いずれかに記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
10. 前記筒体は、磁性材からなる磁性筒体である請求項３〜９のいずれかに記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
11. 前記磁性筒体は、電動機のヨークである請求項１０に記載の異方性ボンド磁石の製造方法。
12. 円筒状または円柱状のコアと、
    該コアを包囲し該コアとの間で環状キャビティを形成する成形型と、
    該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、
    を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、
    さらに、前記環状キャビティに対して前記配向磁極体を周方向にのみ相対移動させる駆動手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置。
13. 円筒状または円柱状のコアと、
    該コアを包囲し該コアとの間で環状キャビティを形成する成形型と、
    該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、
    を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、
    さらに、前記環状キャビティ内で成形され得る成形体を、該環状キャビティと同軸上に配設され該成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置。
14. 環状キャビティを形成する可動型と固定型からなる成形型と、
    該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、
    を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、
    さらに、前記環状キャビティに対して前記配向磁極体を周方向にのみ相対移動させる駆動手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置。
15. 環状キャビティを形成する可動型と固定型からなる成形型と、
    該成形型の外周囲に近接して偶数均等にかつ磁場の向きを交互に逆転して配設され該環状キャビティへ配向磁場を供給し得る永久磁石を含む配向磁極体と、
    を備える異方性ボンド磁石の製造装置であって、
    さらに、前記環状キャビティ内で成形され得る成形体を、該環状キャビティと同軸上に配設され該成形体の外周面に接し得る内周面を有する筒体へ、該環状キャビティから排出しつつ嵌入する嵌入手段を備えることを特徴とする円環状の異方性ボンド磁石の製造装置。
16. 前記嵌入手段は、前記成形体を前記筒体へ圧入する圧入手段である請求項１３または１５に記載の円環状の異方性ボンド磁石の製造装置。

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