CN101743603A - 环形磁铁的制造方法、磁场成形装置以及环形磁铁的制造装置 - Google Patents

Abstract

具有在同轴地排列成N级(N为3以上的整数)的各线圈部(111)之间配置N-1个输送模(10)，由从相邻的线圈部(111)产生的相向磁场使输送模(10)内的磁性粉末进行径向取向的工序；对输送模(10)内的磁性粉末进行加压的工序；使被取向·加压的环形成形体从输送模(10)脱模，层叠多个环形成形体的工序；以及将层叠了的环形成形体烧结使其一体化的工序；线圈部(111)产生其振幅随时间衰减的交流磁场。

Description

环形磁铁的制造方法、磁场成形装置以及环形磁铁的制造装置

技术领域

本发明涉及用于制造径向取向的环形磁铁的环形磁铁的制造方法、磁场成形装置以及环形磁铁的制造装置。

背景技术

在适用于小型回转机械的环形磁铁中，为了小型化、高输出化、高效率化，使用钕系烧结磁铁等稀土类烧结磁铁。另外，为了获得高输出，使用进一步提高了磁铁的磁特性的高剩磁通密度的环形磁铁、轴长较长的环形磁铁。

作为剩磁通密度高的环形磁铁的制造方法，具有公开于日本特开平6-267774号公报的方法。在这里，使用脉冲取向，即，使脉冲状的大电流流过配置在填充了磁性粉末的金属模的上下的线圈，产生相向磁场，使金属模内的磁性粉末取向。与直流磁场相比，可获得大的磁场，所以，能够提高取向率，能够制造剩磁通密度高的磁铁。

作为轴长较长的环形磁铁的制造方法，具有公开于日本特开平2-281721号公报、日本特开平10-55929号公报的方法。该方法在型腔中填充原料的磁性粉末、进行加压成形，获得环形成形体，使该环形成形体向模具的非磁性部移动。然后，在移动后形成的模具的磁性部的型腔中再次填充磁性粉末，加压成形，将接下来获得的环形成形体移动到非磁性部，反复进行任意次数的这样的工序。这样，使用获得轴长较长的成形体的多级成形法。

上述多级成形法为复杂的制造方法，生产率差。因此，存在公开于日本特开WO04-77647号公报的方法，该方法在逐个地通过取向压缩而制造了轴长较短的环形成形体后，层叠多个成形体，通过烧结将其一体化。

专利文献1：日本特开平6-267774号公报专利文献2：日本特开平2-281721号公报专利文献3：日本特开平10-55929号公报专利文献4：日本特开WO04-77647号公报

在日本特开平6-267774号公报的脉冲取向的场合，如该公报所示那样，相对于环形成形体的内径15.4mm，轴向长度为2.0mm，非常小。若增大轴向长度，则取向磁场的强度下降，不能获得高取向率。这是与日本特开平2-281721号公报、日本特开平10-55929号公报的直流取向的场合同样的问题。另外，在脉冲取向的场合，不能如直流磁场那样由模具、型芯等的金属模的弹性部控制磁场的流动，使磁通密度均匀化。因此，仅在接近线圈的部分磁场强，在线圈与线圈的中间部磁场下降，因此，取向率的偏差变大，磁特性产生偏差。

另一方面，在多级成形法中，在金属模上设置弹性部和非磁性部，向配置在磁性部的磁性粉末引导磁通，以不流入到配置在非磁性部的成形体的方式进行控制。因此，金属模部的结构变得复杂。在要将脉冲取向适用到该方法的场合，不能配置需要接近磁性粉末的脉冲用线圈。另外，涡流容易流到磁性体的金属模(模具、型芯)，磁通的流动不能控制。因此，在多级成形法中，不能通过脉冲取向制造具有高剩磁通密度的环形磁铁。

公开于日本特开WO04-77647号公报的、通过烧结而将多个轴长较短的环形成形体一体化的方法也为直流取向，所以，不能制造高剩磁通密度的磁铁。

发明内容

本发明用于解决上述那样的问题，其目的在于以良好的生产率制造多个径向取向的磁铁，并且以良好的生产率制造轴长较长的环形烧结磁铁。

本发明的环形磁铁的制造方法，具有供粉工序、取向工序、加压工序、脱模·层叠工序以及烧结工序；在该供粉工序，向具有环形型腔的模的型腔供给磁性粉末；在该取向工序，在排列成N级(N为3以上的整数)的各线圈部之间配置至少2个以上的模，通过从相邻的线圈部产生的相向磁场将模内的磁性粉末进行径向取向；在该加压工序，对模内的磁性粉末进行加压；在该脱模·层叠工序，从模使被取向·加压的环形成形体脱模，层叠多个环形成形体；在该烧结工序，将层叠的环形成形体烧结、进行一体化。

本发明的磁场成形装置，具有线圈部和模；该线圈部配置成N级(N为3以上的整数)，并且从相邻的级产生相互相向的磁场；该模配置在N级的线圈部之间，并且具有收容利用线圈部产生的磁场进行径向取向的磁性粉末的型腔。

本发明的环形磁铁的制造装置，具有输送模、供粉单元、取向单元、加压单元、再取向·去磁单元、脱模单元、层叠单元以及磁场电源，该输送模具有型腔；该供粉单元向型腔供给磁性粉末；该取向单元施加将供给到型腔的磁性粉末进行径向取向的磁场；该加压单元对取向了的磁性粉末进行加压；该再取向·去磁单元施加用于使被加压的磁性粉末再取向的磁场以及用于去磁的磁场；该脱模单元使成形体从输送模脱模；该层叠单元将脱模后的成形体层叠；该磁场电源对取向单元以及再取向·去磁单元供给电流；取向单元以及再取向·去磁单元具有配置成N级(N为3以上的整数)并从相邻的级产生相互相向的磁场的线圈部，输送模具有配置在N级的线圈部之间的磁场成形装置。

按照本发明的环形磁铁的制造方法，能够以良好的生产率制造多个径向取向的磁铁

按照本发明的磁场成形装置，能够以良好的生产率制造多个径向取向的磁铁。

按照本发明的环形磁铁的制造装置，能够以良好的生产率制造多个轴长较长的环形烧结磁铁。

附图说明

图1为表示由本发明的环形磁铁的制造方法制造的环形磁铁的例子的立体图。图2为表示实施方式1的环形磁铁的制造装置的基本构成的图。图3为表示用于实施方式1的输送模的剖视图。图4为说明实施方式1的供粉单元的构成以及动作的图。图5为说明实施方式1的供粉单元的构成以及动作的图。图6为说明实施方式1的取向单元的构成以及动作的图。图7为说明实施方式1的取向单元的构成以及动作的图。图8为表示实施方式1的磁场电源和线圈的电路图。图9为表示由实施方式1的磁场电源产生的电流波形的图。图10为表示在实施方式1的取向单元中产生的磁通的流动的图。图11为表示实施方式1的加压单元的构成的图。图12为说明实施方式1的再取向·去磁单元的构成以及动作的图。图13为表示实施方式1的脱模单元的构成以及动作的图。图14为表示实施方式1的脱模单元以及层叠单元的构成以及动作的图。图15为表示实施方式1的环形成形体的烧结工序的图。图16为表示实施方式1的环形磁铁的制造装置的另一基本构成的图。图17为表示本发明实施方式2的环形磁铁的制造装置的基本构成的图。图18为说明实施方式2的取向·加压单元的构成以及动作的图。图19为说明实施方式2的另一例的取向·加压单元的构成的图。图20为表示本发明实施方式3的输送模的结构的图。图21为表示本发明实施方式4的取向单元的结构的图。

具体实施方式

下面，根据附图说明用于实施本发明的最佳形式。

实施方式1图1为表示由本发明的环形磁铁的制造方法成形、烧结而获得的环形磁铁的例子的立体图。作为由本发明的制造方法获得的环形磁铁，具有如图1(a)所示那样将成形为圆筒状的环形成形体1a层叠、烧结而一体化的环形磁铁。另外，存在如图1(b)所示那样获得的环形磁铁，即，将在外周面或内周面具有周期性的凹凸的环形成形体1b以该凹凸偏斜规定角度的方式层叠，并进行烧结而使其一体化。在图1(b)的情形下，还能够制造外周面具有周期性的凹凸1c、在内周面具有凹凸的环形磁铁。

图2为表示本实施方式的环形磁铁的制造装置的基本构成的图。本实施方式的制造装置包括：输送模10；向输送模10的型腔供给磁性粉末的供粉单元100；在供给了磁性粉末的输送模10上施加磁场的取向单元110；对取向了的磁性粉末加压的加压单元120；施加用于使受到了加压的磁性粉末再取向的磁场以及用于去磁的磁场的再取向·去磁单元130；使环形成形体从输送模10脱模的脱模单元140；将脱模了的环形成形体层叠的层叠单元150；以及向取向单元110以及再取向·去磁单元130的线圈供给电流的磁场电源200。为了在各单元之间使输送模10移动，也可设置带式输送机等(在图中省略)。另外，也可形成为能够将单元整体与空气隔开、用氮等惰性气体保护(パ-ジ)的结构。

图3为表示用于本实施方式的输送模10的剖视图。输送模10具有型芯11、配置在型芯11的周围的模具12、以及配置在型芯11和模具12之间的下冲头15以及上冲头16，具有由型芯11、模具12、下冲头15以及上冲头16围住，填充了磁性粉末的作为环形空间的型腔17。在模具12的下部配置有O形圈压台(压台)18，O形圈(摩擦体)19由模具12和O形圈压台18固定。另外，下冲头15由与固定在O形圈压台18的O形圈19的摩擦保持。另外，通过配置在下冲头15与型芯11之间的O形圈19的摩擦保持型芯11。另外，在将磁性粉末填充到型腔17的状态下设置上冲头16。

关于输送模10的材质，模具12、下冲头15以及上冲头16为不锈钢等的非磁性材料，在需要硬度的部分使用非磁性超级钢。型芯11组合使用铁等的磁性材料和超级钢(在需要硬度的部分)。作为型芯11的磁性材料，也可使用珀明德铁钻系高磁导率合金等的饱和磁通密度大的材料。另外，在环形成形体小的场合(轴长10mm以下的场合)，由于容易获得强而且均匀的取向磁场，所以，也可由非磁性材料构成包含型芯11在内的所有构件。另外，作为输送模10的各构件的材质，通过使用陶瓷等绝缘材料、高电阻材料，能够减小涡流，获得使磁场分布稳定化的效果。

下面，说明供粉单元100。在供粉单元100，进行将磁性粉末20计量地供给到输送模10的型腔17、设置上冲头16的作业。图4表示供粉单元100的磁性粉末20的供粉的状态。由计量器(图中未表示)计量为规定重量的磁性粉末20，通过设置在输送模10的型腔17上的供粉口101以及漏斗102供给到型腔17。供粉口101以及漏斗102在供给磁性粉末时轻微地振动，能够将磁性粉末20均匀地填充到型腔17内。在型腔17内设置可动的叶片(图中未表示)，在供给磁性粉末时使所述叶片旋转、振动，从而能够更均匀地供粉。磁性粉末20的填充密度最好为2～3g/cm³。若填充密度过低，则当增加了取向磁场时磁性粉末20偏向型腔17内的取向磁场强的区域，在压缩时取向产生偏差，磁特性下降。若填充密度过高，则磁性粉末相互的摩擦力变大，即使施加取向磁场，也难以取向，所以，磁特性下降。在填充磁性粉末20后，如图5所示，由机械手103将上冲头16设置在型腔17上。

下面，说明取向单元110。在取向单元110中，实施供给磁性粉末20、对设置了上冲头16的输送模10施加磁场的作业。在本例中，对填充在输送模10的型腔17中的磁性粉末施加交流磁场。首先，说明直流磁场的施加和交流磁场的施加的不同。在直流磁场的场合，在对磁性粉末加压期间始终施加磁场。因此，在10～30秒左右的期间，数百A级别的大电流通电到直流磁场用的线圈。在直流磁场用的线圈中，线圈匝数卷绕了数百T，为了抑制由其电阻导致的发热，使用截面积大的线圈。另外，大多数场合附带有线圈冷却机构。即，直流磁场用的线圈使用其线圈尺寸为内径200mm、外径600mm、轴长200mm这样大小的线圈。因此，不能在小型尺寸的输送模10的型腔17集中磁场，不能提高取向磁通密度。另外，使得输送模10的设置、拆卸、供粉、脱模等作业变得困难。

相对于此，在交流磁场的场合，成为以后详细说明的那样的磁场电源结构，电流流过的期间为数ms，所以，即使流过峰值为10kA的电流，与直流磁场相比，发热量也仅为1/100左右。因此，对于交流磁场用的线圈，在环形成形体的外径达到50mm左右的场合，线圈尺寸最好为外径50mm、轴向长度20mm左右的大小。这样，交流磁场用的线圈可较小，所以，以下所示那样的取向单元的构成成为可能。

图6以及图7为说明本实施方式的取向单元110的构成以及动作的图。本实施方式的取向单元110包括配置成多级(N级，N为3以上的整数)的线圈部111、和使各个线圈部111相对地接近或离开的线圈驱动部115。线圈部111包括产生磁场的线圈112和保持该线圈112的线圈保持部113。配置成多级的线圈112分别使线圈中心大致同轴地配置，对于相邻线圈，使彼此的电流方向相反地进行绕组连接。在图的例子中，表示线圈部111按4级构成的场合。线圈驱动部115通过组合直线导轨、滚珠丝杠、伺服马达等，能够使各线圈部111相对移动地构成。

根据图6以及图7说明本实施方式的取向单元110的动作。首先，如图6所示，由线圈驱动部115扩大各线圈部111的间隔，用机械手118将输送模10设置在各线圈部111之间。图7(a)表示在各线圈部111之间设置了输送模10的状态，在本例的场合，能够设置3个输送模10。然后，如图7(b)所示，由线圈驱动部115缩小各线圈部111的间隔，固定线圈部111。

从磁场电源200向各线圈部111的线圈112供给电流，产生取向磁场。图8为表示磁场电源200和各线圈112(112a、112b、112c、112d)的电路图。图8所示的磁场电源200具有用于电容器充电的电源201、升压电路202、大容量的电容器203、晶闸管(SCR)等的开关204、开关204的反并联二极管205、以及控制开关204的控制电路206。在磁场电源200上，作为负载，串联且使相邻线圈的绕线方向相反地连接各线圈112。在图9的例子中，4个线圈112a、112b、112c、112d串联地连接，使线圈112a与112b、线圈112b与112c、线圈112c与112d的绕线方向相反地连接。在电容器203充电了的状态下，若开关204接通，则电流从电容器203流入到线圈112。在电容器203的电容和线圈112的电感方面产生共振，产生图9所示那样的逐渐衰减的交流电流，取向磁场也相应于交流电流衰减。施加的交流磁场可为2～3周期。1个周期中的振幅的衰减率可为90～50％。也可在规定的交流磁场的次数后，强制地使电流停止。

图10是表示产生于本实施方式的取向单元110的磁通的流动的图。各线圈112以相邻的线圈彼此的电流方向相反的方式进行绕线连接。因此，从各线圈112朝向轴向的磁通在相邻的线圈彼此之间向相互相向的方向流动。另外，相向的磁通在各线圈112的中间附近将磁通的朝向改变为径向。因此，在配置在各线圈112之间的输送模10的型腔17上施加径向的取向磁场。另外，图10的箭头所示的这些磁通与上述衰减的交流电源相对应地逐渐衰减。

在以往方式的脉冲磁场的场合，产生高顽磁力磁铁用(固有顽磁力1200kA/m(15kOe)以上)的磁性粉末难以取向的现象，但通过施加如本实施方式那样衰减的交流磁场，能够使得高顽磁力磁铁用的磁性粉末也充分地取向。高顽磁力磁铁用的磁性粉末的顽磁力高，在粉末状态下被磁化，在型腔内凝聚。通过施加交流磁场，能够防止上述凝聚，因此，取向改善。

另外，在本实施方式的场合，施加在磁性粉末的磁场为衰减的交流磁场，所以，去磁也能够同时进行。在以往的直流磁场、脉冲磁场的场合，通过施加与该直流磁场、脉冲磁场相反方向的磁场而进行去磁，在本实施方式的场合，可不进行这样的去磁，取向后的处理变得容易。在由以往的直流磁场去磁时，包含电流的上升以及下降时间在内需要10秒以上的时间。

下面，说明各线圈112彼此的连接。在并联各线圈112的场合，有时根据基于各个线圈的形状差、配置差的电感差使流过的电流产生差别，所以，最好串联。另外，还存在以下效果。电容器的容量C和线圈的电感L的共振频率f成为下式(1)。

f＝1/2π(C·L)^1/2   ...(1)

其中，在比较串联和并联的场合，串联的场合的电感变大，所以，共振频率变低。对于输送模10、线圈驱动部115等需要机械强度的构件，有时由金属等的导电性材料构成，但导电性材料容易在其内部产生由振动磁场引起的涡流。然而，在串联线圈的场合，共振频率下降，即使为导电性材料，也能够抑制涡流的发生。

填充在输送模10的型腔17中的磁性粉末20，利用线圈112产生的磁场在径向取向。在本实施方式中，串联4个线圈112，由1台的磁场电源200驱动。相对于能够成形外径40mm、内径35mm、轴长20mm的环形成形体的3个输送模10，通过使用电容器容量2000μF、充电电压3700V的磁场电源使电流流过，从而能够在各输送模10的型腔17中产生磁通密度为5T的磁通。线圈112为外径50mm、内径20mm、轴向长度15mm、匝数30T。

作为磁场电源200，能够使用一般的磁化电源。在将2000μF的电容器充电到了3700V的场合，在电容器中积蓄约8[C]的电荷。若电容器充电部的充电能力为4000V、0.53A，则电容器能够以15秒充电。在由简单的升压变压器(200V∶4000V)构成电容器充电部的场合，可以得知，向一次侧(低压侧)的供给电力为200V、10.6A，可为较小的供给电力。在磁场电源200的电力供给设备中，也不需要过大的设备。通过增强电容器充电部，能够进一步缩短时间。另外，在上述说明中，线圈部111列举了4个例子，但不限于4个。

下面，说明加压单元120。加压单元120由上冲头16以及下冲头15对在取向单元110中取向了的输送模10的磁性粉末进行加压。即，填充了在取向单元110处取向了的磁性粉末的输送模10被设置在加压单元120处。图11为表示本实施方式的加压单元120的构成的图。在图中，上冲头16以及下冲头15由加压件121加压，加压件121由加压驱动部122在箭头方向驱动。上冲头16和下冲头15相对于模具12从上下方向相对地接近，对型腔17的磁性粉末加压。此时，型芯11以不相对于模具12移动的方式由型芯支承部123支承。虽然下冲头15通过O形圈19的摩擦固定，但由于大于等于此的力从加压件121施加在下冲头15上，所以，磁性粉末的加压没有问题地进行。

下面，说明再取向·去磁单元130。再取向·去磁单元130对在加压单元120处加压了的磁性粉末施加用于再取向的磁场或用于去磁的磁场。图12为说明本实施方式的再取向·去磁单元130的构成以及动作的图。再取向·去磁单元130的构成以及动作与上述取向单元110的场合大体相同。在再取向时，施加与取向相同强度的交流衰减磁场。在因加压单元120的加压使磁性粉末的取向紊乱的场合、在取向单元110处未能充分去磁的场合，由本单元130进行再取向、去磁。在不需要进行再取向、去磁的场合，也能够省略本单元130。

在本实施方式中，能够共有再取向·去磁单元130的线圈的磁场电源和取向单元110的线圈的磁场电源200。在该场合，使取向单元110的线圈和再取向·去磁单元130的线圈交替地通电。对于例如线圈的充电时间为15秒的设备，按30秒间隔使双方的单元的线圈分别交替地通电15秒。即，向取向单元110的线圈通电15秒，在此后的15秒间从取向单元15取出输送模10，安装新的输送模10，与此同时，使再取向·去磁单元130的线圈通电。

下面，说明脱模单元140以及层叠单元150。脱模单元140从输送模10使受到了取向·加压的环形成形体30脱模，层叠单元150将脱模了的环形成形体30层叠。图13以及图14为表示脱模单元140以及层叠单元150的构成以及动作的图。首先，将输送模10设置在脱模单元140。然后，如图13(a)所示那样，在由型芯支承部141以及冲头支承部142保持了型芯11和下冲头15的状态下，由模具推压件143使模具12朝下方向移动。接着，如图13(b)所示那样，在由冲头支承部142保持了下冲头15的状态下，由型芯推压件145使型芯11朝下方向移动。此后，若如图14所示那样使型芯推压件145上升，则能够由电磁吸盘151取出环形成形体30。在层叠单元150中，将从脱模单元140取出的环形成形体30层叠规定个数。然后，在图15所示的真空中或惰性气体中由加热器161对层叠的环形成形体30进行烧结，从而使各环形成形体30的层间接合，成为一体化的长轴的环形磁铁。

下面，说明图2所示的各单元的处理能力。首先，说明取向单元110的处理时间。比较磁场电源200的充电时间和输送模10向取向单元110的安装以及拆卸时间，较长一方的时间(通电时间为数ms，可以忽略)为取向所需要的时间。在本例的场合，磁场电源200的充电时间为15秒，输送模10的安装以及拆卸时间为20秒，能够按较长一方的20秒进行3个输送模10的磁性粉末的取向(生产节拍时间：6.6秒/1个)。

在供粉单元100、加压单元120、脱模单元130、层叠单元140中，按照取向单元110(再取向·去磁单元130)的处理时间，以使各生产节拍时间一致的方式确定各单元的必要台数。在本例的场合，对于供粉单元100，每1台需要计量15秒、填充15秒共30秒，所以，由5台的供粉单元构成(生产节拍时间：6秒/1个)。加压单元120在输送模10的安装、加压、取出时间方面每1个需要20秒，由3台单元构成(生产节拍时间：6.6秒/1个)。脱模单元130也是在输送模10的安装、脱模、取出时间方面每1个需要20秒，由3台的单元构成(生产节拍时间：6.6秒/1个)。然后，在层叠3个环形成形体30、制作1个环形磁铁的场合，对于1个环形磁铁在本例的磁场成形工序中需要20秒。

另一方面，在以往进行的多级成形的场合，在通电时间中需要电流上升下降时间，每1层(相当于本发明的1个)需要30秒。另外，在施加了磁场的状态下，连续地需要供粉和层叠的时间，所以，取向和压缩每1层需要60秒。为了层叠3层而进行层叠，需要3倍的时间。因此，对1个环形磁铁需要180秒。

这样，按照本实施方式，能够以良好的生产率制造剩磁通密度高、长轴的环形磁铁。另外，由于使用衰减的交流磁场，所以，能够提高高顽磁力材料的磁性粉末的取向率，能够一次实施取向和去磁。结果，能够缩短取向所需的时间，能够提高生产率。

以上说明了在取向单元110以及再取向·去磁单元130中对磁性粉末施加了交流磁场的场合，但根据磁性粉末的种类，例如在顽磁力低的磁性粉末的场合，也可施加脉冲磁场。在该场合，脉冲磁场也可反复2～3次施加。

另外，也可通过设置开关装置而施加使其极性交替反向的脉冲磁场，所述开关装置通过对产生脉冲磁场的脉冲电源的+极、-极与线圈112的两端的连接进行交换而能够使线圈112的通电方向反向。通过施加其极性交替反向的脉冲磁场，从而能够与施加交流磁场同样，防止顽磁力高的磁性粉末的凝聚，结果，取向改善。

在对磁性粉末施加了脉冲磁场的场合，去磁也可为衰减的交流磁场。另外，也可在施加使上述极性交替反向的脉冲磁场时，使脉冲电源与线圈112的连接交换，进行比第1次更少的电流的通电，通过这样的方法等，按取向的反极性施加1/5～1/20左右的磁场强度的脉冲磁场。与交流磁场相比，通过形成为脉冲磁场，能使电源的构成变得简单。

图16为表示本实施方式的环形磁铁的制造装置的另一基本构成的图。也可如图16所示那样，将图2的取向单元110与再取向·去磁单元130集成，形成取向·去磁单元160。在该场合，输送模10的磁性粉末在通过取向·去磁单元160取向后，由加压单元120加压，此后，返回到取向·去磁单元160，进行再取向或去磁。此后，由脱模单元140、层叠单元150进行环形成形体的脱模和层叠。通过这样构成，能够减少单元数。另外，磁场电源200仅向取向·去磁单元160的线圈供给电流即可，所以，制造装置整体成为简单的构成，能够抑制设备成本。

接下来，详细说明本实施方式的环形磁铁的制造工序。环形磁铁的制造工序包括原料合金铸造工序、粉碎工序、磁场中成形工序、烧结·热处理工序。具体地说，磁铁的组成为Nd：30wt％、B：1wt％、Dy：3wt％、Fe：余下的wt％。在原料合金铸造工序中，通过用高频熔化将上述组成的磁铁原料混合，生成原料合金。然后，在粉碎工序中，通过去氢回火处理、喷射式粉碎机将上述原料合金粉碎，获得平均粒径为4μm的磁性粉末。然后，在磁场中成形工序中，对上述磁性粉末施加基于本实施方式的磁场成形工序的磁场，进行使磁性结晶的方向一致的取向、加压，制造环形成形体30。然后，使上述环形成形体在真空中经过1080℃、900℃、600℃的烧结·热处理工序，获得环形烧结体。

输送模10在本实施方式的场合，为了能够成形高度为15mm的环形成形体30，使输送模10的型腔高度为30mm、模高度为40mm。使用该输送模10，制作3个环形外周为圆形、在环形内周具有凹凸部的高度为15mm的环形成形体。然后，在高度方向层叠3个环形成形体30，进行烧结，从而能够制造烧结后的高度为35mm、环形外周为圆形、在环形内周具有凹凸部的本实施方式的环形烧结磁铁。在磁铁高度低的场合等，也可通过烧结1个环形成形体30，制造环形烧结磁铁。

对于从由本实施方式(衰减的交流磁场)制造的环形磁铁通过线切割切出的试验片测定磁特性，其结果，能够获得剩磁通密度为1.3T(13.0kG)、固有顽磁力为1560kA/m(19.5kOe)、取向率为94.5％。在通常的直流取向方式下，剩磁通密度为1.25T(12.5kG)、固有顽磁力为1520kA/m(19.0kOe)、取向率为91.4％，所以，本实施方式的磁特性提高。

以上举例说明了环形磁铁的制造，但取向单元110以及再取向·去磁单元130可与磁铁的形状无关地适用于制造径向取向的磁铁的全部场合。这在上述实施方式中也同样。

实施方式2图17为表示本发明实施方式2的环形磁铁的制造装置的基本构成的图。在本实施方式中，设置了集中实施方式1的取向单元110、加压单元120以及再取向·去磁单元130的功能的取向·加压单元170。

图18为用于说明本实施方式的取向·加压单元170的结构以及动作的图。本实施方式的取向·加压单元170包括设置成多级的线圈部111和使各线圈部111相对地接近或离开的线圈驱动部115。线圈部111包括产生磁场的线圈112和保持该线圈112的线圈保持部113。各线圈112大致同轴地配置，在相邻的线圈彼此之间使电流的方向相反地进行绕线连接。另外，作为对设置于各线圈部111之间的输送模10的上冲头16或下冲头15进行加压的加压机构，在线圈部111设置有加压部171。

下面，说明本实施方式的动作。输送模10在与实施方式1同样地安装在各线圈部111之间后，由线圈驱动部115使各线圈部111的间隔变窄，输送模10成为由各线圈部111夹住的状态。然后，如在实施方式1中说明的那样，从磁场电源200对各线圈112施加交流电流，相对于输送模10施加交流取向磁场。施加的交流磁场可为2～3周期。另外，也可施加振幅的衰减率为90～50％的交流磁场。也可在规定的交流磁场的次数后，强制地使电流停止。

然后，线圈驱动部115进一步使线圈部111彼此的间隔变窄。这样，设于线圈部111的加压件171对输送模10的上冲头16和下冲头15施加压力，填充在输送模10的型腔17中的磁性粉末受到压缩。然后，若磁性粉末的加压完成，则由线圈驱动部115使线圈部111的间隔变宽，能够取出输送模10。

用于取向的磁场也可按以下的定时施加。在输送模10被夹在各线圈部111之间的状态下，从磁场电源将交流电流供给到各线圈112。接着，线圈驱动部115以缩小各线圈部111的间隔的方式进行动作，通过加压件171和上下冲头16、15对磁性粉末加压。接着，将交流电流供给到各线圈112，接着，反复进行上述加压。也可按这样的顺序反复进行2～5次磁场施加和加压。

在上述说明中，说明了对磁性粉末施加了交流磁场的场合，但施加的磁场也可为脉冲磁场。另外，也可连续地施加多次脉冲磁场。另外，在脉冲磁场的场合、去磁不充分的场合，也可最后为了去磁而施加衰减的交流磁场。另外，去磁也可施加极性与取向的场合的脉冲磁场相反、1/3～1/20的振幅的脉冲磁场。

另外，以上表示了利用线圈驱动部115的驱动经由加压件171对磁性粉末进行加压的例子，但也可如图19所示那样在取向·加压单元170中设置作为加压机构的加压部172，对加压件171进行驱动，线圈驱动部115也可形成为辅助地进行位置调整的结构。对于加压的动力，伺服马达能够获得良好的控制性，所以比较适合，但由液压也能够获得同等的效果。另外，也可由线圈驱动部115保持输送模10，相对于模具12相对地使上冲头16朝下方移动、使下冲头15朝上方移动。

实施方式3图20为表示本发明实施方式3的输送模的结构的图。在底座40上搭载模具12、下冲头15以及型芯11。在底座40上，在搭载了下冲头15的下部设置多个贯通孔41，同时，在搭载了型芯11的下部设置贯通孔42。在加压时，下冲头15经由贯通孔41由加压件等推压。在脱模时，需要在保持下冲头15和型芯11的状态下从上方推压模具12。下冲头15经由贯通孔41由保持件(图中未表示)保持。型芯11也经由贯通孔42用保持件(图中未表示)保持。也可以以在磁性粉末受到压缩后下冲头15不落下的方式，在下冲头15的侧面与底座40之间插入橡胶材料等的弹性构件，由其摩擦力防止落下。另外，在底座40与下冲头15之间插入弹簧也能够获得同样的效果。上冲头16在将磁性粉末填充到型腔17中后设置在其上。

实施方式4图21为表示本发明实施方式4的取向单元的结构的图。在本实施方式中，由磁性体11a以及非磁性体11b构成输送模10的型芯11。即，在型芯11中，在与型腔17的轴向中央附近对应的部位配置磁性体11a，在与型腔17的轴向两端附近对应的部位配置非磁性体11b。在由磁性体构成型芯11整体的场合，磁通的流动如图21的虚线的箭头那样，磁通密度在型腔的轴向两端部强，在型腔的轴向中央附近弱。与此相对，在本实施方式的型芯11中，由于磁通通过磁阻少的磁性体11a，所以成为图21的实线的箭头那样的流动。因此，在型腔17的轴向中央附近较低的磁通密度上升，在型腔17内获得轴向均匀的磁通密度分布。结果，填充在型腔17中的磁性粉末的取向率的偏差变低，环形磁铁的磁特性稳定。另外，在由磁性体构成型芯11整体的场合，在取向时磁性粉末集中在磁通密度强的轴向两端，从而成形体的密度产生差别，在烧结后发生烧结变形。在本实施方式的场合，在型腔17的轴向中央附近较低的磁通密度上升，在型腔17内能够获得轴向均匀的磁通密度分布，所以，成形体的密度不产生差别，烧结变形能够减小，能够提高烧结体的形状精度。

实施方式5对于在实施方式1中说明了的取向单元110或再取向·去磁单元130或在实施方式2中说明了的取向·加压单元170，位于中间的线圈部111的产生磁通通过处于其上下的2个输送模10。然而，处于上下两端的线圈部111的产生磁通仅通过处于其下部或上部的1个输送模10。在通过2个输送模10的场合，型芯11的磁性部变成2个部位，磁阻下降，磁通密度变高。然而，在通过1个输送模10的场合，型芯11的磁性部变成1个部位，比通过2个磁性部的场合磁阻更大，磁通密度相应地变低。因此，在本实施方式中，通过使处于两端(上端或下端)的线圈部111的线圈112的匝数比处于中间的线圈部111的线圈112的匝数多，能够使各线圈部111的磁通密度一致。例如，相对于中间位置的线圈112的匝数使两端位置的线圈112的匝数增加5～20％，从而能够使通过各输送模10的磁通密度一致。

产业上利用的可能性

本发明能够广泛地适用于径向取向的磁铁的制造，例如能够适用于制造在马达的转子中使用的磁铁的场合。

Claims (20)

1.一种环形磁铁的制造方法，其特征在于：具有供粉工序、取向工序、加压工序、脱模·层叠工序以及烧结工序；

在该供粉工序，向具有环形型腔的模的上述型腔供给磁性粉末；

在该取向工序，在排列成N级(N为3以上的整数)的各线圈部之间配置至少2个以上的上述模，通过从相邻的上述线圈部产生的相向磁场将上述模内的磁性粉末进行径向取向；

在该加压工序，对上述模内的磁性粉末进行加压；

在该脱模·层叠工序，从上述模使被取向·加压的环形成形体脱模，层叠多个上述环形成形体；

在该烧结工序，将上述层叠的环形成形体烧结、进行一体化。

2.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：具有再取向·去磁工序，在该再取向·去磁工序中，在排列成N级(N为3以上的整数)的各线圈部之间配置至少2个以上的上述模，由从相邻的上述线圈部产生的相向磁场对由上述加压工序加压了的上述磁性粉末进行再取向或去磁。

3.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：集中上述取向工序和上述加压工序作为取向·加压工序，交替地反复进行上述取向和上述加压。

4.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：具有使上述各线圈部相对地接近或离开的线圈驱动部，在各线圈部之间配置上述模。

5.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述各线圈部分别具有大致同轴地配置的线圈，相邻的线圈彼此之间以使电流方向相反的方式进行绕线连接。

6.根据权利要求5所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述各线圈串联。

7.根据权利要求5所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：使位于两端的上述线圈的匝数比位于中间的上述线圈的匝数多。

8.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述各线圈部产生交流磁场。

9.根据权利要求8所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述交流磁场的振幅随时间衰减。

10.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述各线圈部产生其极性交替地切换的脉冲磁场。

11.根据权利要求10所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述脉冲磁场的强度随时间衰减。

12.根据权利要求1所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：上述模为输送模，该输送模设有型芯、配置在上述型芯的周围的模具、以及配置在上述型芯与模具之间的下冲头和上冲头，并具有由上述型芯、模具、下冲头以及上冲头包围的上述型腔。

13.根据权利要求12所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：在上述输送模中，在上述模具的下部配置压台，摩擦体由上述模具和上述压台固定，上述下冲头由上述摩擦体保持，通过上述摩擦体的摩擦保持上述型芯。

14.根据权利要求12所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：在上述输送模中，具有搭载上述模具、下冲头以及型芯的底座，在上述底座的下冲头的下部以及上述型芯的下部设置贯通孔。

15.根据权利要求12所述的环形磁铁的制造方法，其特征在于：在上述型芯中，在对应于上述型腔的轴向中央附近的部位配置磁性体，在对应于上述型腔的轴向两端附近的部位配置非磁性体。

16.一种磁场成形装置，具有线圈部和模；该线圈部配置成N级(N为3以上的整数)，并且从相邻的级产生相互相向的磁场；

该模配置在上述N级的线圈部之间，并且具有收容由上述磁场进行径向取向的磁性粉末的型腔。

17.根据权利要求16所述的磁场成形装置，其特征在于：具有对收容在上述型腔中的磁性粉末进行加压的加压机构。

18.一种环形磁铁的制造装置，具有输送模、供粉单元、取向单元、加压单元、再取向·去磁单元、脱模单元、层叠单元以及磁场电源，该输送模具有型腔；该供粉单元向上述型腔供给磁性粉末；该取向单元施加将供给到上述型腔的磁性粉末进行径向取向的磁场；该加压单元对取向了的上述磁性粉末进行加压；该再取向·去磁单元施加用于使被加压的磁性粉末再取向的磁场以及用于去磁的磁场；该脱模单元使成形体从上述输送模脱模；该层叠单元将脱模后的上述成形体层叠；该磁场电源对取向单元以及再取向·去磁单元供给电流；

上述取向单元以及上述再取向·去磁单元具有配置成N级(N为3以上的整数)并从相邻的级产生相互相向的磁场的线圈部，上述输送模具有配置在上述N级的线圈部之间的磁场成形装置。

19.根据权利要求18所述的环形磁铁的制造装置，其特征在于：集中上述取向单元和上述再取向·去磁单元作为取向·去磁单元，在上述取向·去磁单元中具有上述磁场成形装置。

20.根据权利要求18所述的环形磁铁的制造装置，其特征在于：集中上述取向单元和上述加压单元作为取向·加压单元，在上述磁场成形装置中，具有对收容在上述输送模的上述型腔中的磁性粉末进行加压的加压机构。

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