CN1162235C - 粉体压制装置及稀土合金磁性粉末成型体的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种粉末成型体压制装置，在取向磁场中进行粉末压制时，能抑制粉末取向的混乱。其具备具有用于形成型腔的贯通孔的模具、用于压制填充在型腔内的稀土合金磁性粉末的第1和第2模冲、以及对型腔内的前述稀土合金磁性粉末外加平行于压制方向的取向磁场的磁场产生手段，第1和第2模冲的至少一个具有弯曲的压制面，在压制面上排列有深度在0.1mm以下的凹部和/或高度在0.1mm以下的凸部。

Description

粉体压制装置及稀土合金磁性粉末成型体的制作方法

技术领域

本发明是关于稀土合金磁性粉末成型体的制作方法及稀土磁铁的制造方法。

背景技术

稀土合金磁铁是将粉碎稀土合金形成的磁性粉末压制而成型。现在，作为稀土合金烧结磁铁，钐·钴系磁铁和钕·铁·硼系磁铁的两种在各种领域广泛使用。特别钕·铁·硼系磁铁(以下，称为“R-T-B系磁铁”。R是包括Y的稀土元素，T是铁，或者是取代铁和铁的一部分的过渡金属，B是硼。)在各种磁铁中显示最高的磁能积，价格也比较便宜，因而在各种电子机械中被广泛地采用。作为在T中包括的过渡金属，例如可使用Co。

随着稀土磁铁的用途扩大，要求制造具有多种多样形状的磁铁。例如为了制造高性能电动机，需要多个具有弯曲面的高强度、各向异性磁铁。为了制造这样的各向异性磁铁，必须将在磁场中已取向的磁铁粉末进行压制，制作成具有所希望形状的粉末成型体。在音频线圈电动机等高性能的旋转机中，使用多个截面具有C型或者弓形形状的薄板磁铁。为了提高旋转机的性能，仅使磁铁的磁力增强是不够的，必须将磁铁的形状和磁铁表面附近的磁场分布像如下设计。

以往，使压制装置中的金属模压制部件的加压面(压制面)的形状弯曲，由此能够赋予粉末成型体所需要的弯曲面。按照这样的以往技术，压制面进行镜面加工。

但是，根据本发明人的实验，在压制方向和取向磁场的方向一致时，如果在压制面上存在被镜面加工的曲面，磁性粉末的取向就发生混乱，其结果，不能发挥充分的磁铁性能。特别，如果由取向混乱的成型体制作永久磁铁，利用该永久磁铁制造电动机，在电动机的转矩中就会发生程度不可忽视的齿槽效应(cogging)。齿槽效应转矩是因电动机在磁性回路中的磁性阻力相应其位置和转子的旋转位置而变化所产生的转矩的变动。该转矩的变动通常较小，然而一旦在动力转向装置等电动机中出现转矩齿槽效应，则操作者可敏感地感觉到。

发明内容

本发明是鉴于这些问题而完成的，其主要目的在于，提供适合于制作既具有弯曲的表面、又能抑制取向的混乱，粒子的取向方向平行于磁场方向的稀土合金磁性粉末成型体的压制装置。

本发明的其它目的在于，提供使用上述的压制装置，制作能抑制取向混乱的稀土合金磁性粉末成型体的方法和稀土磁铁的制造方法以及稀土磁铁。

本发明的另外的目的在于，提供在前述压制装置中使用的粉体压制用金属模具。

本发明的粉体压制装置具备：具有用于形成型腔的贯通孔的模具、用于将填充在前述型腔内的稀土合金磁性粉末进行压制的第1和第2模冲、以及具有对前述型腔内的前述稀土合金磁性粉末外加平行于压制方向的取向磁场的磁场产生手段的粉体压制装置，前述第1和第2模冲中的至少一个，具有弯曲的压制面，在前述压制面上排列有深度在0.1mm以下的凹部和/或高度在0.1mm以下的凸部。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面未进行镜面加工，表面粗糙度Ra是0.05μm以上、12.5μm以下。

在某种最佳的实施方式中，在前述压制面上，形成沿与压制方向垂直的基准面大致平行的方向延伸的凹部和/或凸部构成的图案。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面包含与压制方向垂直的基准面大致平行的多个微小面，前述多个微小面均向一个方向延伸，在邻接的微小面之间形成台阶差。

在某种最佳的实施方式中，前述多个微小面各自具有0.1mm以下的宽度。

在某种最佳的实施方式中，在前述压制面上排列有深度为0.1mm以下的凹部和/或高度为0.1mm以下的凸部。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面不加工成镜面，表面粗糙度Ra是0.05μm以上、12.5μm以下。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面整体弯曲成弓状。

按照本发明的稀土合金磁性粉末成型体的制作方法，该方法包括：准备稀土合金磁性粉末的工序；以及使用粉体压制装置制作稀土合金磁性粉末的成型体的工序。

在某种最佳的实施方式中，前述稀土合金磁性粉末由Fe-R-B系合金构成，其中，R是稀土元素，B是硼。

本发明的稀土磁铁的制造方法，该方法包括：准备稀土合金磁性粉末的工序；使用粉体压制装置制作稀土合金磁性粉末成型体的工序；以及由前述成型体制造永久磁铁的工序。

在某种最佳的实施方式中，前述稀土合金磁性粉末由Fe-R-B系合金构成，其中，R是稀土元素，B是硼。

本发明的粉体压制用金属模具为：具有弯曲的压制面的粉体压制用金属模具，在前述压制面上排列有深度在0.1mm以下的凹部和/或高度在0.1mm以下的凸部。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面未进行镜面加工，表面粗糙度Ra在0.05μm以上、12.5μm以下。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面包含与压制方向垂直的基准面大致平行的多个微小面，前述多个微小面均沿一个方向延伸，在邻接的微小面之间形成台阶差。

在某种最佳的实施方式中，前述多个微小面分别具有0.1mm以下的宽度。

在某种最佳的实施方式中，在前述压制面上排列有深度为0.1mm以下的凹部和/或高度为0.1mm以下的凸部。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面不进行镜面加工，表面粗糙度Ra是0.05μm以上、12.5μm以下。

在某种最佳的实施方式中，前述压制面整体弯曲成弓状。

本发明的稀土磁铁，在表面形成沿与压制方向垂直的基准面大致平行的方向延伸的凹部和/或凸部构成的图案。

本发明的其它稀土磁铁具有这样的表面，即该表面包含与压制方向垂直的基准面大致平行方向的多个微小面，前述多个微小面均沿一个方向延伸，在邻接的微小面之间形成台阶差。

在某种最佳的实施方式中，前述多个微小面分别具有0.1mm以下的宽度。

本发明的其它稀土磁铁，具有沿与垂直压制方向的基准面大致平行的方向延伸的、由多个带状平面构成的表面。

本发明人发现，在具有平行于压制方向的磁场中压制已取向的磁性粉末时，如果在压制部件的表面(压制面)存在曲面(或者倾斜面)，由于该曲面(或者倾斜面)对粉末造成的力，使得在压制面附近的粉末粒子上发生取向混乱，进而，该取向的混乱对粉末成型体的内部造成恶劣的影响，因此成型体的取向与取向磁场的方向不平行。

为了抑制这样的取向混乱，本发明在压制面上形成凹凸图案，由此，能够抑制磁性粉末粒子在与压制方向垂直的方向上移动。

如后面所述，置于取向磁场中的磁性粉末粒子，由于磁的相互作用，沿磁场方向发生结合，进行集团性的运动。因此，本发明人考虑到压制面上的粉末粒子的举动对粉末成型体内部的粒子的举动、取向产生很大的影响，对压制面的形状有所改进。其结果，成功地提高了最终得到的磁铁的磁性。

附图说明

图1(a)和图1(b)表示在本实施方式中使用的粉体压制装置10的主要部分。

图2是以本发明的实施方式制造的弓形稀土磁铁的立体图。

图3(a)是模拟地表示利用以往的压制装置，在压制过程的初期阶段的粉末状态的截面图，图3(b)是模拟地表示在该压制过程的后期阶段的粉末状态的截面图。

图4(a)模拟地表示利用本发明实施方式中的压制装置，在压制过程的初期阶段的粉末状态的截面图，图4(b)是模拟地表示在该压制过程的后期阶段的粉末状态的截面图。

图5(a)和图5(b)是在本实施方式中使用的、具有下模冲16的压制面16a的下模冲的立体图。

图6(a)是图5(a)的下模冲16的截面图，图6(b)是其一部分的放大截面图。

图7(a)是图5(b)的下模冲16的截面图，图7(b)是其一部分的放大截面图。

图8(a)表示使用本实施例的磁铁制成的电动机的齿槽效应转矩的曲线图，图8(b)表示由比较例的磁铁构成的电动机的齿槽效应转矩的曲线图。

图9是表示在本发明的其它实施方式中使用的下模冲16的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1(a)和图1(b)示出在本实施方式中使用的粉体压制装置10的主要部分。图示的压制装置10具备：具有用于形成型腔的贯通孔(模孔)的模具12、及用于在贯通孔内压缩磁性粉末的上模冲14和下模冲16。由模具12、上模冲14和下模冲16构成的金属模具与未图示的驱动装置连接，在压制过程中进行必要的上下运动。本实施方式中的压制装置的基本动作和公知的压制装置的动作相同。

本实施方式中使用的金属模具的形状设计成能够制造具有如图2所示的弓形的薄板稀土磁铁20。该稀土磁铁20沿平行于图2的箭头A所示的方向(压制方向)进行磁化。图2所示的稀土磁铁，例如能够作为音频线圈电动机或其它的旋转机的部件使用。在用于电动机时，为了降低齿槽效应转矩(cogging torque)，磁铁20的形状最好设计成发生倾斜。

再参照图1(a)。

在下模冲16的上部部分地插入模具12的贯通孔的状态下，在下模冲16的上部形成型腔，在该型腔内填充磁性粉末18。在内部填充了磁性粉末的加料箱(未图示)在型腔上移动，通过从加料箱的底(开口部)使粉末下落到型腔内，进行向型腔内填充粉末。仅依靠重力下落不能使粉末均匀地填充，因此最好使设置在加料箱内的振荡筛(未图示)沿水平方向驱动，将磁性粉末18挤入型腔内。这样的振荡筛，例如在特开2000-248301号公报中已有记载。

当加料箱从型腔上退去时，利用加料箱的底部棱边磨断填充粉末18的上部，借此能够精确地向型腔内填充可成型的规定量的粉末18。

在本实施方式的压制装置10中，在上模冲14的压制面14a和下模冲16的压制面16a上设计新颖的表面图案。关于在该压制面14a和压制面16a上形成的表面图案，在以后详细地进行说明。

在型腔内填充磁性粉末后，上模冲14开始下降。上模冲14的压制面14a，如图1(b)所示，挤压下方的粉末18的上面。磁性粉末18通过上模冲14、下模冲16和模具12形成完全密闭的状态后，未图示的产生磁场用线圈对型腔内的粉末18外加取向磁场。磁通导入上模冲14和下模冲16的内部，在线圈内部的取向磁场的方向平行于压制方向(上模冲的动作方向)。正在加压的粉末粒子利用该取向磁场沿磁场方向进行取向。

在对粉末外加取向磁场的状态下，利用上模冲14和下模冲16将型腔内的合金粉末压缩成型，由此形成粉末成型体24。在压制过程中，被加压的粉末粒子18根据其位置，经受不同的应力(压力)。成型体24形成后，上模冲14上升，通过下模冲16将成型体24向上推，从模具12中拔出成型体24。

图3(a)模拟地表示利用以往的压制装置，在压制过程的初期阶段时的粉末状态。图3(b)模拟地表示在该压制过程的后期阶段时的粉末状态。

置于取向磁场中的磁性粉末的各个粒子，在沿取向磁场的方向进行取向的同时，和其它的粉末粒子进行磁性的紧密结合。其结果，如图3(a)所示，多个粉末粒子沿取向磁场的方向排成一列。如果一边外加取向磁场，一边减少上模冲14和下模冲16的距离，为了模冲面14a和16a具有曲面，就要对正在加压的粉末的各部分施加不均匀的压力(应力)。如果压制面14a和16a是加工成镜面的平滑面，如图3(b)所示，粉末粒子在平滑的压制面14a和16a上沿横向滑移，从而导致取向的方向发生偏移。

然而，在本实施方式中，如图4(a)和图4(b)所示，抑制压制面附近的粉末粒子的滑移，由此能够防止取向的混乱。通过赋予上下模冲14和16的压制面上的微细的凹凸图案可抑制压制面上的粉末粒子的滑移。

如上所述，磁场中的磁性粉末粒子相互地磁性结合，因此在型腔内部的粉末粒子的运动对压制面附近的粉末粒子的运动也产生强烈的影响。因此，仅在压制面赋予新颖的表面形状，对型腔内的粉末全体来说，可抑制其取向度的降低。

接着，说明在本实施方式中使用的下模冲16的压制面16a的具体构成。上模冲14的压制面14a也具有相同的构成。

图5(a)和图5(b)对于本实施方式中使用的下模冲16的压制面16a来说，表示两种不同的表面形状。在图5(a)的例子中，在压制面16a上形成的凹凸图案，具有和压制面16a的等高线的图案相类似的图案。

在图6(a)中表示图5(a)的压制面16a的截面，在图6(b)中表示其一部分的放大截面。正如从图6(b)所知，压制面16a的表面图案，由多个微小面160构成，微小面大致平行于与压制方向A相垂直的基准面26，在邻接的微小面160之间形成台阶差。各微小面160的宽度和间距，例如是0.1mm。这些微小面160，如图5(a)所示，均向一个方向(平行于箭头B的方向)延伸。通过使用圆头槽铣刀等加工以通常的方法制作成的模冲部件的表面，而形成这样的压制面16a。

在粉末的压缩中，位于压制面附近的粉末粒子不处于沿图5(a)的箭头B的方向容易发生滑移的状态。以下，说明其理由。

首先，考虑在压制中与压制面16a接触的粉末粒子从压制面16a接受的力的矢量。该矢量垂直于箭头B。因此，粉末粒子不从压制面16a接受平行于箭头B的力，粉末粒子沿箭头B方向的滑移可以忽略不计。

前述的矢量在压制面的中央和箭头A大致平行，但在此以外的区域，具有和箭头A不平行的成分。这成为使粉末粒子滑移的力的成分，将本实施方式所述的表面结构给予压制面16a，可抑制粉末粒子的滑移。

在如图6(b)所示的压制面16a上，形成由平行于基准面26的微小面160构成的多个台阶差，但微小面160不一定必须平行于基准面26。截面也可以是形成多个V字型或者矩形的沟的压制面。因为即使是这样的压制面也可充分地抑制压制面附近的粉末粒子沿横切沟的方向滑移。

接着，说明图5(b)所示的压制面16a。在图7(a)中表示该压制面16a的截面，在图7(b)中表示其一部分的放大图。正如从图7(b)所知，压制面16a由多个带状平面(宽2～20mm)165构成，压制面16a的截面形状是多边形。

前述任何的压制面16a也发挥抑制与压制面16a接触的粉末粒子沿压制面16a滑移的机能。为了有效地防止该粉末粒子的滑移，而且为了实现优良的脱模性，最好将压制面16a的表面粗糙度Ra设定在0.05μm以上、25μm以下。

在图5(a)和图5(b)所示的例子中，已弯曲的压制面16a由多个沿一定方向延伸的面构成，但压制面的表面图案并不限于这些图案。本发明的要点在于，正在加压的粉末粒子在压制面上不易滑移，在压制面上形成图案。因此，可以在压制面上配置多个圆点状或者其它形状的微细凹部和/或凸部。在此情况下，为了提高成型体的脱模性，最好将凹部的深度设定为0.1mm以下，将凸部的高度设定为0.1mm以下。如果压制面(模冲接触面)具有超过0.1mm的凹凸，在压制面上会残留粉末，因此进行成型变得困难。像采用带材铸造法制成的稀土磁铁粉末那样，在形成平均粒径小、粒度分布狭窄的粉末时，必须以比形成不是这样的粉末时大的压力进行压制。此时，例如需要比通常大10％～20％左右的压制压力。在以大的压力将粉末成型时，如果压制面的凹凸超过0.1mm，由于在拔出成型体时产生的回跳，成型体会发生膨胀，在凹凸面残留粉末，有成型体发生崩溃的可能性。

再者，在压制面上形成沟或台阶差的情况下，也可以附加地形成横切这些沟或台阶差的其它的沟或台阶差。

如此，在本发明中，在压制中阻止与模冲的压制面接触的粉末粒子在压制面上的滑移(沿压制面的粉末粒子的运动)的力，通过在压制面上形成的表面构造给予该粉末粒子。该压制面的表面构造在压制过程中发挥其作用，对于最终的稀土磁铁的表面来说，不是必要的。因此，压制面的表面构造即使复制在磁铁的表面上，以后通过研磨磁铁表面，也容易去除复制的构造，能够平滑化。换言之，即使在压制面上形成具有能通过磁铁表面的研磨被去除的程度大小的微细表面构造，也能够充分地得到本发明的效果。

代替在压制面上赋予像前述的阶梯形状，例如采用电火花加工法形成弯曲面后，在该面上不施行镜面加工，可以使压制面原封不动地保持粗糙状态。图9表示采用电火花加工法形成的模冲的压制面。如图9所示，即使在压制面上形成微细的凹部和/或凸部，是可能得到和前述效果相同的效果的。具有这样的压制面的模冲与具有阶梯形状截面的模冲相比，是容易制作的。压制面的表面粗糙度Ra最好调节在0.05μm～12.5μm的范围内。在磁场中压制成型时，由于前述压制面的凸部，粉末不横向滑移地被固定，因此抑制取向的混乱。另外，在压制成型后，在压制面的凹部适度地残留空气或脱模剂，因此降低压制成型面和成型体的附着性。其结果，在取出成型体时，能够防止成型体的一部分剥离。在进行电火花加工时，和进行铣加工或立铣刀加工时相比，容易无规则地形成无取向性的凹凸。另外，利用电火花加工时产生的热，加工面的凹凸带有圆角，因此能够制作不易发生粉末取向的混乱、脱模性优良的模冲。

为了使用于形成平行于压制方向的磁场的磁通通过，具有前述构造的压制面的上模冲14和下模冲16最好由非磁性体形成。作为这样的材料，例如最好选自WC-Ni系超硬合金。

再者，为了得到取向方向平行、而且均匀的磁通密度的磁铁，上模冲14和下模冲16与磁性粉末接触的前端部分的材料最好由微磁性体形成。如特开平9-35978号公报所述，由饱和磁化在0.05～1.2特斯拉(T)的金属材料形成。

使用公知的带材铸造法制造R-Fe-B系稀土合金的铸片。具体地说，首先，通过高频熔炼将Nd：30重量％、B：1.0重量％、Dy：1.2重量％、Al：0.2重量％、Co：0.9重量％、余量为Fe和不可避免的杂质组成的合金熔化，形成合金熔液。该合金熔液在1350℃保持后，采用单辊法快速冷却合金熔液，就能够得到厚0.3mm的薄片状合金铸锭。此时的快速冷却条件，例如辊圆周速度约是1米/秒，冷却速度是500℃/秒，过冷度是180℃。快速冷却速度设定为10²℃/秒～10⁴℃/秒。

这样形成的快速冷却合金的厚度处于0.03mm以上、10mm以下的范围。该合金含有短轴方向尺寸是0.1μm以上100μm以下、长轴方向尺寸是5μm以上500μm以下的R₂T₁₄B晶粒和分散存在于R₂T₁₄B晶粒的晶界的富R相，富R相的厚度是10μm以下。采用带材铸造法的原料合金的制造方法，例如在美国专利5383978中已有描述。

接着，在多个原料容器中填充粗粉碎的原料合金，然后搭载在台架上。然后使用前述的原料运送装置，将搭载原料容器的台架运送至氢气炉前，插入氢气炉的内部。于是在氢气炉内开始氢粉碎处理。原料合金在氢气炉内被加热，经受氢粉碎处理。粉碎后，最好原料合金的温度降低至常温程度后，取出原料。但是，即使照原样取出高温状态(例如40～80℃)的原料，只要原料和大气不接触，也不会发生特别严重的氧化。通过氢粉碎，稀土合金被粗粉碎成0.1～1.0mm左右的大小。合金在氢粉碎处理之前，最好粗粉碎成1～10mm的薄片状。

氢粉碎后，利用旋转冷却器等冷却装置，使已脆化的原料合金进行更细的粉碎的同时，最好进行冷却。在照原样取出较高温度状态的原料时，最好使利用旋转冷却器等进行冷却处理的时间相对地变长。

对于利用旋转冷却器等冷却至室温左右的原料粉末，使用超细粉碎机等粉碎装置进行更细的粉碎处理，制造原料的微粉末。在本实施方式中，使用超细粉碎机在氮气气氛中进行微粉碎，得到平均粒径约3.5μm的合金粉末。该氮气气氛中的氧含量最好抑制至低于10000ppm左右。这样的超细粉碎机在特公平6-6728号公报中已有记载。最好控制在微粉碎时的氛围气体中包含的氧化性气体(氧和水蒸汽)的浓度，由此最好将微粉碎后的合金粉末的氧含量(重量)调整至6000ppm以下。这是因为如果稀土合金粉末中的氧含量超过6000ppm而变得过多，非磁性氧化物在磁铁中占有的比例就增加，会导致最终的烧结磁铁的磁性发生劣化。

接着，相对该合金粉末，在摇动混合器中例如添加、混合0.3重量％的润滑剂，以润滑剂覆盖合金粉末粒子的表面。作为润滑剂，可以使用以石油系溶剂稀释脂肪酸酯的润滑剂。在本实施例中，作为脂肪酸酯使用己酸甲酯，作为石油系溶剂使用异链烷烃。己酸甲酯和异链烷烃的重量比，例如是1∶9。该液体润滑剂覆盖粉末粒子的表面，在发挥防止粒子氧化的效果的同时，发挥提高压制时的取向性和粉末成型性(容易拔出成型体)的机能。

润滑剂的种类不限于上述的种类。作为脂肪酸酯，除了己酸甲酯以外，例如也可以使用辛酸甲酯、月桂基酸甲酯、月桂酸甲酯等。作为溶剂，可以使用以异链烷烃为代表的石油系溶剂或环烷系溶剂等。润滑剂添加的时间是任意的，可以是微粉碎前、微粉碎中、微粉碎后的任何时候。代替液体润滑剂，或者与液体润滑剂一起，也可以使用硬脂酸锌等固体(干式)润滑剂。

以本方法制成的粉末，粒度分布是陡的，因此一般在压制时有取向容易混乱的倾向。另外，通过添加脂肪酸酯等润滑剂，容易完成各粒子的取向，但粉末的流动性恶化，因而伴随压制容易发生取向的混乱。因此，在本实施方式的情况下，显著地表现由压制面加工而产生的效果。

首先，使用图1(a)、图1(b)所示的压制装置，在取向磁场中将以前述方法制成的磁性粉末进行成型。该压制成型结束后，利用下模冲16将已成型的粉末成型体向上推，取出到压制装置的外部。将反映保持上模冲14的压制面14a和下模冲16的压制面16a的表面图案的图案复制在此时的成型体的表面(与模冲14和16接触的面)上。本实施方式中，如图4(b)所示，得到取向混乱少的粉末成型体。

为了提高从模具中取出成型体时的脱模性，在填充粉末前，可以对压制面涂布、散布脱模剂。作为脱模剂，适合使用以溶剂稀释的脂肪酸酯。作为脂肪酸酯，具体地可举出己酸甲酯、辛酸甲酯、月桂基酸甲酯、月桂酸甲酯等。作为溶剂，可以使用以异链烷烃为代表的石油系溶剂等，使用以1∶20～1∶1的重量比混合脂肪酸酯和溶剂的混合物。作为脂肪酸，也可以以1.0重量％以下含有花生酸。

接着，成型体放置在烧结用台板(厚度：0.5～3mm)上。台板例如由钼材料形成。成型体24和台板一起搭载在箱中。搭载烧结体的烧结箱移送到烧结炉内，在该炉内经受公知的数据处理。成型体经烧结过程变成烧结体。

接着，根据需要，对烧结体的表面进行研磨。在刚烧结后的烧结体的表面残留对应于压制面的表面图案的表面图案。该表面图案的一部分或者全部经过研磨过程可以消失。研磨加工后，或者代替研磨加工，可以实行利用树脂膜等覆盖烧结体表面的过程。如此，制成最终的制品，即稀土磁铁。

以上，关于能适合在电动机等转动机中使用的形状的稀土磁铁，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于此。

图2所示的磁铁，上面和下面同时弯曲，但即使在任一个面弯曲的情况下，也能充分地得到本发明的效果。在此情况下，形成不弯曲的平坦面侧的模冲压制面，可以和原来一样由平滑面构成。

另外，即使在制造具有像球面的一部分那样的弯曲面的磁铁时，本发明也是有效的。此时，构成压制面的多个微小面，同心圆状地排列。

在本说明书中，使用叫做“弯曲的压制面”的言词，但叫做该“弯曲的压制面”的言词，虽然宏观上弯曲，当然也包括微观上“不弯曲的部分”。

使用具备图5(a)和图5(b)所示下模冲16的压制装置，对以前述的方法制成的稀土合金粉末进行成型压制。在本实施例中，制成具有沿图2的箭头B方向测定的长度为40mm，沿箭头A方向测定的厚度在中央部为7mm、在端部为4mm，沿垂直于箭头A和箭头B的两个方向测定的宽度大小为35mm的成型体。成型体密度达到4.30g/cm³，沿平行于压制方向(箭头A)外加取向磁场(约1MA/m)。此后，在氩气气氛下，在1050℃，对成型体进行2小时的烧结处理。对该磁铁进行磁化处理后，测定磁铁表面附近的磁通密度分布。

为了比较，也使用具备下模冲的压制装置，该下模冲具有已施行镜面加工处理的压制面，进行同样的压制过程，制成磁铁。

关于本实施例测定的磁通密度分布，与比较例的磁通密度分布相比，是良好的，没有观察到由取向度降低而引起的分布异常。

使用具有图5(a)所示表面形状的模冲制作的实施例与使用具有图5(b)所示表面形状的模冲制作的实施例进行比较，在磁性上没有看到大的差异，但在成型体的脱模性上，图5(b)所示的模冲显示优良的结果。但是，即使在使用图5(a)所示的模冲的情况下，微小面的宽度或者间距狭窄，如果将其大小设定在0.01～5mm的范围内，就发挥优良的脱模性。

接着，对使用本实施例的磁铁制成的电动机测定齿槽效应转矩。测定结果示于图8(a)中。为了比较，对由比较例的磁铁构成的电动机也测定齿槽效应转矩。测定结果示于图8(b)中。

正如图8(a)和图8(b)所清楚地表明，本发明实施例的齿槽效应转矩比比较例的齿槽效应转矩足够地小。按照本发明的电动机的齿槽效应转矩降低的原因，是由于在压制过程中在成型体中难以发生取向混乱。

按照本发明的压制装置，在压制面上形成特别的凹凸图案，因此在取向磁场中实行粉末压制时，抑制粉末粒子在压制面上的滑移，由此能够防止粉末取向的混乱。

在使用这样的压制装置形成的粉末成型体的制作中，实现均匀的取向，使用该成型体制成的稀土磁铁的磁性也是优良的。

如果使用按照本发明的方法制造成的磁铁组装电动机，就能够降低齿槽效应转矩。

Claims (13)

1.一种粉体压制装置，其具备：具有用于形成型腔的贯通孔的模具、用于将填充在前述型腔内的稀土合金磁性粉末进行压制的第1和第2模冲、以及对前述型腔内的前述稀土合金磁性粉末施加平行于压制方向的取向磁场的磁场产生手段，其特征在于，前述第1和第2模冲的至少一个具有弯曲的压制面，在前述压制面上排列有深度在0.1mm以下的凹部和/或高度在0.1mm以下的凸部。

2.如权利要求1所述的粉体压制装置，其特征在于，所述压制面未进行镜面加工，表面粗糙度Ra在0.05μm以上、12.5μm以下。

3.如权利要求1所述的粉体压制装置，其特征在于，在前述压制面上形成由凹部和/或凸部构成的图案，该凹部和/或凸部沿与垂直于压制方向的基准面大致平行的方向延伸。

4.如权利要求1所述的粉体压制装置，其特征在于，前述压制面包含多个与垂直于压制方向的基准面大致平行的微小面，前述多个微小面均向一个方向延伸，在邻接的微小面之间形成台阶差。

5.如权利要求4所述的粉体压制装置，其特征在于，前述多个微小面分别具有0.1mm以下的宽度。

6.如权利要求1所述的粉体压制装置，其特征在于，前述压制面整体弯曲成弓状。

7.一种稀土合金磁性粉末成型体的制作方法，其特征在于，该方法包括：准备稀土合金磁性粉末的工序；以及

使用权利要求1所述的粉体压制装置制作前述稀土合金磁性粉末的成型体的工序。

8.如权利要求7所述的稀土合金磁性粉末成型体的制作方法，其特征在于，前述稀土合金磁性粉末由Fe-R-B系合金形成，其中，R是稀土元素，B是硼。

9.一种稀土磁铁的制造方法，其特征在于，该方法包括：

准备稀土合金磁性粉末的工序；

使用权利要求1所述的粉体压制装置制作前述稀土合金磁性粉末成型体的工序；以及

由前述成型体制造永久磁铁的工序。

10.如权利要求9所述的稀土磁铁的制造方法，其特征在于，前述稀土合金磁性粉末由Fe-R-B系合金形成，其中，R是稀土元素，B是硼。

11.一种粉体压制用金属模具，其具备具有弯曲的压制面的模冲，其特征在于，在前述压制面上排列有深度在0.1mm以下的凹部和/或高度在0.1mm以下的凸部。

12.如权利要求11所述的粉体压制用金属模具，其特征在于，前述压制面未进行镜面加工，表面粗糙度Ra在0.05μm以上、12.5μm以下。

13.如权利要求11所述的粉体压制用金属模具，其特征在于，前述压制面整体弯曲成弓状。

Images