DE102015006936A1

DE102015006936A1 - Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten, und Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten

Info

Publication number: DE102015006936A1
Application number: DE102015006936.5A
Authority: DE
Inventors: Shinobu Takagi
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2015-12-03
Also published as: CN105127418A; JP2015225965A; JP6337616B2; US20150348705A1; KR20150137026A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Form (23) zum Herstellen eines gesinterten Magneten, wobei die Form aufweist: einen Hauptteil (21) mit einer Öffnung; und einen Deckel (22) zum Abdecken der Öffnung, mit einer Innenoberfläche (223), die, wenn der Deckel die Öffnung abdeckt, an einer Seite zum Hauptteil hin angeordnet ist, wobei die Innen-Oberfläche eine ebene Oberfläche aufweist, die unter einem stumpfen Winkel an eine Innenwand-Oberfläche des Hauptteils grenzt, oder eine gekrümmte Oberfläche (225) aufweist, deren Tangentialebene an jedem Punkt einer Grenzlinie zur Innenwand-Oberfläche (213) unter einen stumpfen Winkel an jene grenzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Form zum Herstellen gesinterter Magneten, und ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Magneten unter Verwendung der Form.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Zur Herstellung gesinterter Magneten wurden bislang solche Verfahren angewendet wie: Befüllen einer Form mit Pulver (im Weitern als ”Legierungspulver” bezeichnet), welches durch Pulverisieren eines Legierungsrohlings aus Rohmaterialien erhalten wurde (Füllprozess); ausrichten der Partikeln des Legierungspulvers durch Beaufschlagen des Legierungspulvers in der Form mit einem Magnetfeld (Ausrichtungsprozess); Beaufschlagen des ausgerichteten Legierungspulvers mit Druck, um einen pressgeformten Gegenstand zu erhalten (Pressformprozess); und Sintern des pressgeformten Gegenstands durch Erhitzen des pressgeformten Gegenstands nach dem Herauslösen aus der Form (Sinterprozess). Alternativ kann ein Verfahren des gleichzeitigen Ausrichtens und Pressformens eingesetzt werden, indem nach dem Füllprozess die Druckbeaufschlagung in einer Pressvorrichtung während der Beaufschlagung mit einem Magnetfeld stattfindet. Da das Pressformen in allen diesen Verfahren mit einer Pressvorrichtung durchgeführt wird, werden diese Verfahren in dieser Beschreibung als ”Pressverfahren” bezeichnet.
Andererseits wurde kürzlich gefunden, das sein gesinterter Magnet mit einer einem Hohlraum einer Form entsprechenden Gestalt durch Befüllen der Form mit einem Legierungspulver, und dann Ausrichten und Sintern des Legierungspulvers ohne Pressformen des Legierungspulvers hergestellt werden kann (Druckschrift 1). In dieser Beschreibung wird solch ein Verfahren des Herstellens eines gesinterten Magneten ohne Durchführen des Pressformprozesses als ”PLP (Press-less Prozess, druckloser Prozess)” bezeichnet. Beim PLP kann, wenn die Form mit dem Legierungspulver befüllt wird, das Legierungspulver unter Druck (ungefähr 2 MPa oder weniger) in die Form gefüllt werden, was ausreichend weniger ist als ein Druck (typischerweise mehrere zehn MPa), der während eines Pressformens angewendet wird.
PLP ist besonders geeignet zum Herstellen eines gesinterten RFeB-Magneten, und zwar aus den folgenden Gründen: Der gesinterte RFeB-Magnet ist ein gesinterter Magnet, der ein Seltenerdelement R (ein, zwei oder mehr Elemente aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu), Fe, und B as Hauptkomponenten enthält, und den vorteilhaften Effekt zeigt, dass die meisten der magnetischen Eigenschaften wie die remanente Magnetflussdichte (Remanenz) größer sind als die herkömmlicher Permanentmagnete; aber das Problem hat, dass die Koerzitivkraft gering ist. Die Koerzitivkraft ist ein Maß für die Fähigkeit, die Magnetisierung beizubehalten, wenn ein äußeres Magnetfeld in einer von der Magnetisierungsrichtung abweichenden Richtung angewendet wird. Im Allgemeinen ist die Koerzitivkraft umso kleiner, je höher die Temperatur ist. Daher muss, damit der gesinterte RFeB-Magnet in einem Automotor oder dergleichen, der bei einer relativ hohen Temperatur nahe 200°C verwendet wird und große Schwankungen der Magnetfeldrichtung aufweist, eingesetzt werden kann, erforderlich, dass die Koerzitivkraft hinreichend groß ist. In einem gesinterten NdFeB-Magnet, der hauptsächlich Nd als das Seltenerdelement R enthält, kann die Koerzitivkraft durch Hinzufügen von Tb und/oder Dy verbessert werden, aber dabei treten die Probleme auf, dass die Remanenz und das maximale Energieprodukt abnehmen, und dass der Einsatz von Tb oder Dy wegen ihrer Seltenheit im Vergleich zu Nd teurer ist. Andererseits kann gemäß dem PLP nicht nur die Koerzitivkraft, sondern auch die Remanenz und das maximale Energieprodukt aus den unten beschriebenen Gründen verbessert werden Daher kann die Menge an eingesetztem Tb oder Dy kleingehalten oder ihr Einsatz ganz vermieden werden.
Im PLP ist die Verwendung einer Pressvorrichtung nicht erforderlich. Daher kann die Größe der Apparaturen im Vergleich zu Pressverfahren verringert werden, und es ist leicht, alle Apparaturen in einer sauerstofffreien Atmosphäre anzuordnen. Dementsprechend werden Partikeln eines Legierungspulvers bei der Herstellung eines gesinterten Magneten im Vergleich zu Pressverfahren weniger leicht oxidiert, und daher kann die mittlere Partikelgröße verringert werden (d. h., die gesamte Oberfläche der Partikeln des Legierungspulvers kann vergrößert werden). Durch Verringerung der mittleren Partikelgröße des Legierungspulvers kann die mittlere Partikelgröße von Feinkristallen im hergestellten gesinterten Magneten ebenfalls verkleinert werden. Im Ergebnis ist es unwahrscheinlich, dass, wenn ein äußeres Magnetfeld mit einer anderen als der Magnetisierungsrichtung einwirkt, eine magnetische Domäne mit einer entgegengerichteten Magnetisierung ausgebildet wird, so dass die Koerzitivkraft verbessert ist. Außerdem kann durch Nicht-Beaufschlagen des Legierungspulvers mit Druck während und nach der Ausrichtung eine unregelmäßige Ausrichtung verhindert werden. Daher kann die Remanenz und das maximale Energieprodukt verbessert werden.
Da das Legierungspulver in dem Ausrichtungsprozess mit einem äußert starken, gepulsten Magnetfeld beaufschlagt wird, bewegt sich das Legierungspulver in der Form erheblich, und wenn eine Öffnung in der Form ausgebildet ist, wird es durch die Öffnung hindurch außerhalb der Form verstreut. Im Allgemeinen wird beim PLP, um das in der Form befindliche Legierungspulver daran zu hindern, nach außerhalb der Form verstreut zu werden, der Ausrichtung- und der Sinterprozess durchgeführt, nachdem das Legierungspulver einem Hauptteil einer Form mit Öffnung zugeführt wurde und dann in die Öffnung ein darein passender Deckel eingesetzt wird. Hierbei stellt der beim Schließen in die Öffnung eingepasste Deckel eine Volumenreduktion des zwischen dem Hauptteil und dem Deckel gebildeten Raums (auch als ”Cavity” bezeichnet) dar. Und zwar bewirkt der Vorgang des Einpassens des Deckels in die Öffnung des Hauptteils, zusätzlich zum Effekt des Verschließens der Cavity zum Vermeiden des Verstreuens des Pulvers, eine Verbesserung der Einfülldichte des Legierungspulvers.
Alternativ kann, beim PLP, die Öffnung des Hauptteils mit einem plattenförmigen Deckel verschlossen werden, ohne dass dieser darin eingepasst wird. In diesem Fall wird das Pulver in dem Hauptteil daran gehindert, nach außerhalb der Form verstreut zu werden, indem der Deckel mittels einer Schraube oder dergleichen an dem Hauptteil befestigt wird, oder indem der Deckel mittels eines Stempels oder dergleichen gegen den Hauptteil gedrückt wird (siehe Druckschrift 2).

Druckschrift 1: WO 2006/004014
Druckschrift 2: WO 2010/134578

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer herkömmlichen Form, beispielsweise der in 14 gezeigten, ist eine Innenoberfläche 923 (der Oberfläche an der Seite der Cavity) eines Deckels 92 eine ebene Oberfläche, und wenn eine Öffnung eines Hauptteils 91 der Form mit dem Deckel 92 bedeckt wird, ist die Innenoberfläche 923 des Deckels 92 senkrecht zu Innenwand-Oberflächen 913 des Hauptteils 91. Das heißt, an Kantenlinien 93 zwischen den Innenwand-Oberflächen 913 des Hauptteils 91 und der Innenoberfläche 923 (der Oberfläche an der Seite der Cavity) des Deckels 92 stehen die Innenwand-Oberflächen 913 des Hauptteils 91 und die Innenoberfläche 923 des Deckels 92 senkrecht zueinander. Ein gesinterter Körper, der unter Verwendung einer solchen Form mittels PLP hergestellt wurde, hat scharfe Ecken (sogenannte ”sharp edges”; dieser Bereich wird im Weiteren als ”Kanten” bezeichnet), das heißt, sie weisen rechte Winkel auf, und zwar in den Bereichen, die den Kantenlinienbereichen entsprechen. An den Kanten des gesinterten Magneten kann leicht Absplittern oder Brechen auftreten, allein durch Transport oder Einsatz, und die Zerstörung des Hauptkörpers kann von solch einem Bruch ausgehen. Außerdem kann in manchen Fällen eine funktionelle Schicht auf der Oberfläche des gesinterten Magneten gebildet sein, um zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, aber von den Kanten kann ein Abblättern dieser funktionellen Schicht ausgehen. Daher werden die Kanten, wenn der gesinterte Körper, der aus dem Sinterprozess erhalten wurde, zu einem Endprodukt fertiggestellt wird, durch mechanisches Schleifen oder mechanisches Polieren abgefast. Das mechanische Schleifen oder mechanische Polieren erhöht jedoch die Zahl der Herstellungsschritte, wodurch das Problem der Kostenerhöhung auftritt, und durch das Polieren ein gewisser Anteil des Materials entfernt und verworfen wird. Außerdem erfordert zwar Trommelpolieren, als eine Art des mechanischen Polierens, weniger Zeit und Aufwand im Vergleich zu anderen Verfahren, aber andere Bereiche als die Kanten werden dabei ebenfalls poliert. Daher wird noch mehr Material verworfen, und die Gestalt des gesinterten Magneten kann nicht so wie gewünscht erhalten werden.
Ein durch die vorliegende Erfindung zu erreichendes Ziel ist es, eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten und ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten bereitzustellen, worin bzw. womit ein gesinterter Magnet ohne Ausführen mechanischen Schleifens oder mechanischen Polierens zum Abfasen hergestellt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe wird eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten bereitgestellt, bei welchem Herstellen ein Legierungspulver aus Rohmaterialien eines gesinterten Magneten in die Form gefüllt und das Legierungspulver dann ausgerichtet und gesintert wird, ohne das Legierungspulver beim Einfüllen zu pressformen, wobei die Form aufweist:

a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und
b) einen Deckel zum Bedecken der Öffnung, der eine Innenoberfläche hat, die, wenn der Deckel die Öffnung bedeckt, an der dem Hauptteil zugewandten Seite angeordnet ist,

In die Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem ersten Aspekt wird das Legierungspulver durch die Öffnung in den Innenraum des Hauptteils eingefüllt, und dann wird die Öffnung mit dem Deckel bedeckt. Dieser Deckel hindert das Legierungspulver daran, beim Ausrichtungsprozess verstreut zu werden. Außerdem kann die Fülldichte des Legierungspulvers auf einen für den PLP geeigneten Wert eingestellt werden.
Bei der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem ersten Aspekt bildet, wenn die Öffnung wie oben beschrieben mit dem Deckel bedeckt wird, die Innenoberfläche des Deckels mit der Innenwand-Oberfläche des Hauptteils an ihrer Grenzlinie einen stumpfen Winkel. Das heißt, in der Nähe eines Kontaktbereichs mit der Innenwand-Oberfläche des Hauptteils bildet die Innenoberfläche des Deckels mit der Innenwand-Oberfläche des Hauptteils einen stumpfen Winkel. Daher weist ein bei Verwenden dieser Form durch PLP erhaltener gesinterter Magnet einen der Grenzlinie entsprechenden stumpfen Winkel auf. Daher ist es bei einem gesinterten Magneten, der unter Verwendung der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem ersten Aspekt hergestellt wurde, nicht erforderlich, wenigstens die Kante abzufasen, und so sind mechanisches Schleifen und mechanisches Polieren nicht erforderlich. In der vorliegenden Erfindung wird unter einem stumpfen Winkel beispielsweise einer zwischen 95° und 175°, und insbesondere zwischen 105° und 175° verstanden.
Der Deckel kann in die Öffnung des Hauptteils eingepasst, oder daran befestigt werden ohne in die Öffnung eingepasst zu werden. Im letzteren Fall weist der Deckel einen konkaven Bereich an seiner Innenoberfläche auf, und die Wand-Oberfläche des konkaven Bereichs hat eine ebene Oberfläche, die an der Grenzlinie mit der Innenwand-Oberfläche des Hauptteils einen stumpfen Winkel bildet, oder hat eine gekrümmte Oberfläche, deren Tangentialebene an jedem Punkt der Grenzlinie mit der Innenwand-Oberfläche des Hauptteils einen stumpfen Winkel bildet. Eine ebene Fläche hat beispielsweise eine Breite von 0,14 mm oder mehr (d. h., ist eine einer C-Oberfläche mit einem C von 0,1 oder mehr entsprechende Oberfläche). Die Obergrenze für die Breite ist nicht eigens limitiert und kann beispielsweise 20 cm oder weniger betragen. Eine gekrümmte Fläche hat einen Krümmungsradius von 0,1 mm oder mehr (d. h., ist eine einer R-Oberfläche mit einem R von 0,1 oder mehr entsprechende Oberfläche). Die Obergrenze für den Krümmungsradius ist nicht eigens limitiert und kann beispielsweise 20 cm oder weniger betragen. Da die Form gemäß der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Struktur hat, kann eine Wirkung der Verhinderung des Absplitterns oder Brechens effektiv erreicht, und ein gesinterter Magnet ohne Ausführen von mechanischem Schleifen oder mechanischem Polieren zum Abfasen hergestellt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten durch Einfüllen eines Legierungspulvers aus Rohmaterialien eines gesinterten Magneten in die Form, dann Ausrichten und Sintern des Legierungspulvers ohne Ausführen von Pressformen des Legierungspulvers bereitgestellt, wobei die Form hat:

a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und
b) einen Deckel zum Bedecken der Öffnung, der eine Innenoberfläche mit einem konkaven Bereich hat, wobei die Innenoberfläche, wenn der Deckel die Öffnung bedeckt, an der Seite des Hauptteils angeordnet ist,

Aus der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem zweiten Aspekt wird ein gesinterter Magnet erhalten, bei dem eine Oberfläche mit einer durchgehenden ebenen Oberfläche oder gekrümmten Oberfläche im dem Bereich erhalten wird, der der Öffnung des Hauptteils entspricht, und bei dem ein stumpfer Winkel in dem Bereich ausgebildet ist, wo die konkave Innenwand-Oberfläche und die konkave obere Oberfläche aneinandergrenzen. Daher ist es bei einem in der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem zweiten Aspekt hergestellten gesinterten Magneten nicht erforderlich, wenigstens die oben genannten Bereiche abzufasen, und mechanisches Schleifen und mechanisches Polieren sind demzufolge nicht erforderlich. Eine ebene Fläche hat beispielsweise eine Breite von 0,14 mm oder mehr (d. h., ist eine einer C-Oberfläche mit einem C von 0,1 oder mehr entsprechende Oberfläche). Die Obergrenze für die Breite ist nicht eigens limitiert und kann beispielsweise 20 cm oder weniger betragen. Eine gekrümmte Fläche hat einen Krümmungsradius von 0,1 mm oder mehr (d. h., ist eine einer R-Oberfläche mit einem R von 0,1 oder mehr entsprechende Oberfläche). Die Obergrenze für den Krümmungsradius ist nicht eigens limitiert und kann beispielsweise 20 cm oder weniger betragen. Da die Form gemäß der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Struktur hat, kann eine Wirkung der Verhinderns des Absplitterns oder Brechens effektiv erreicht, und ein gesinterter Magnet ohne Ausführen von mechanischem Schleifen oder mechanischem Polieren zum Abfasen hergestellt werden.
Die Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration mit mehreren Öffnungen (und Innenräumen, die die Cavities darstellen), die ein-dimensional oder zwei-dimensional nebeneinander (parallel) in einem Hauptteil des integrierten Typs angeordnet sind, aufweisen, und mehrere, den Öffnungen entsprechende Deckel können integral an einer einzigen Platte ausgebildet sein. Als Folge davon ist eine umständliche Handhabung der Abdeckung jeder einzelnen Öffnung mit je einem Deckel nicht erforderlich, und mehrere Öffnungen können präzise in einem Schritt mit den Deckeln abgedeckt werden. Daher kann die Herstellungseffizienz gesteigert werden.
Die Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß dem ersten Aspekt kann eine Konfiguration aufweisen, bei welcher ein konvexer Bereich, der dem Deckel entspricht, an der Bodenseite (der Oberfläche gegenüber der Öffnung) des Hauptteils integral mit dem Hauptteil ausgebildet ist. In dieser Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten können mehrere Hauptteile mit derselben Gestalt übereinandergestapelt verwendet werden. Diese Konfiguration ist besonders geeignet für eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten mit der oben beschriebenen Konfiguration, bei welcher mehrere Öffnungen ein-dimensional oder zwei-dimensional nebeneinander (parallel) in einem Hauptteil vom integrierten Typ bereitgestellt sind. In diesem Fall ist die oben beschriebene einzelne Platte zum Bilden mehrerer Deckel nicht erforderlich. Daher kann, im Vergleich zu dem Fall mehrerer separat mit individuellen Deckeln übereinandergestapelten Hauptteilen, die Anzahl der Lagen derselben Höhe vermehrt werden, und somit kann die Herstellungseffizienz der gesinterten Magneten verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten bereitgestellt, welches umfasst:
einen Füllprozess des Zuführens des Legierungspulvers zu einem Innenraum des Hauptteils einer der Formen zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Öffnung, und dann bedecken der Öffnung mit dem Deckel;
einen Ausrichtungsprozess des Beaufschlagens des in den Raum eingefüllten Legierungspulvers mit einem Magnetfeld; und
einen Sinterprozess des Sinterns des in den Raum eingefüllten, dem Ausrichtungsprozess unterworfenen Legierungspulvers.
Durch Anwenden des Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gesinterter RFeB-Magnet, der ein Seltenerdelement R, Fe und B als Hauptkomponenten enthält, oder ein gesinterter RCo-Magnet, der das Seltenerdelement R und Co als Hauptkomponenten enthält, geeignet hergestellt werden, wobei das Seltenerdelement R eines oder zwei oder mehr Elemente beinhaltet, die aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu ausgewählt sind. Das heißt, bei dem Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn das Legierungspulver ein Pulver einer RFeB-Legierung ist, die ein Seltenerdelement R, Fe und B als Hauptkomponenten enthält, oder ein Pulver einer RCo-Legierung, die das Seltenerdelement R und Co als Hauptkomponenten enthält.
Die Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten, welche einen Deckel mit einem konkaven Bereich an seiner Innenoberfläche aufweist, kann mechanisches Schleifen und mechanisches Polieren zum Abfasen eines gesinterten Magneten überflüssig machen, weil in dem Bereich, wo die konkave Innenwand-Oberfläche und die konkave obere Oberfläche aneinandergrenzen, ein stumpfer Winkel ausgebildet wird, wie oben beschrieben wurde. Außerdem kann ein gesinterter Magnet mit einer komplexen Gestalt hergestellt werden, da die Gestalt des konkaven Bereichs frei gewählt werden kann.
Um die oben erwähnten Wirkungen zu haben, ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die konkave Innenwand-Oberfläche und die konkave obere Oberfläche unter einem stumpfen Winkel aneinandergrenzen. Solch eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten ist eine Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten durch Einfüllen eines Legierungspulvers aus Rohmaterialien eines gesinterten Magneten und dann Ausrichten und Sintern des in die Form gefüllten Legierungspulvers, ohne das Legierungspulver zu pressformen, wobei die Form aufweist:

a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und
b) einen Deckel zum Bedecken der Öffnung, der eine Innenoberfläche mit einem konkaven Bereich hat, welche, wenn der Deckel die Öffnung abdeckt, an dessen Seite des Hauptteils angeordnet ist.

Durch Verwenden der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten und Anwenden des Verfahrens zur Herstellung eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gesinterter Magnet hergestellt werden, ohne mechanisches Schleifen und mechanisches Polieren zum Abfasen auszuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 sind vertikale Querschnittsansichten, die eine Konfiguration der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen: (a) von 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Zustands, in dem kein Deckel der Form in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist; und (b) von 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Deckel in die Öffnung eingepasst ist.
2 sind vertikale Querschnittsansichten, die eine Konfiguration der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellen: (a) von 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Zustands, in dem kein Deckel der Form in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist; und (b) von 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Deckel in die Öffnung eingepasst ist.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten unter Verwendung der Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, umfassend: Zuführen eines Legierungspulvers zum Innenraum eines Hauptteils der Form ((a) von 3); Einpassen eines Deckels in die Öffnung des Hauptteils ((b) von 3); Ausrichten des Legierungspulvers in der Form in einem Magnetfeld ((c) von 3); und Sintern des Legierungspulvers in der Form ((d) von 3), um einen gesinterten Körper zu erhalten, in welchem das Legierungspulver gesintert und geschrumpft ist ((e) von 3).
4 sind vertikale Querschnittsansichten, die Konfigurationen von Formen zum Herstellen von gesinterten Magneten gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigen, in denen ein Deckel der Form in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist: (a) von 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine Inneroberfläche des Deckels unter einem stumpfen Winkel von über 135° an eine Innenwand-Oberfläche des Hauptteils grenzt; und (b) von 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher eine Innenoberfläche des Deckels unter einem stumpfen Winkel von weniger als 135° an eine Innenwand-Oberfläche des Hauptteils grenzt.
5 sind Ansichten, die eine Konfiguration einer Form zum Herstellen eines gesinterten Magnet gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigen, in dem ein Deckel der Form in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist: (a) von 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht; und (b) von 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang Linie A-A' von (a).
6 sind vertikale Querschnittsansichten, die Konfigurationen von Formen zum Herstellen eines gesinterten Magnet gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigen, in dem ein Deckel der Form in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist: (a) von 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Querschnitt der Cavity eine vertikal invertierte Kuppelgestalt aufweist; (b) von 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Querschnitt der Cavity eine Stufengestalt hat; (c) von 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Querschnitt der Cavity eine Gestalt hat, deren Breite zu einer inneren Bodenoberfläche hin abnimmt; und (d) von 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Querschnitt der Cavity eine Gestalt mit einer Hervorstehung hat.
7 sind vertikale Querschnittsansichten, die Beispiele einer Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, mit einem Deckel mit einem konkaven Bereich an seiner Innenoberfläche, in einem Zustand, in welchem der Deckel der Form eine Öffnung des Hauptteils abdeckt: (a) von 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine konkave Innenoberfläche über eine ebene Oberfläche an eine Innenwand-Oberfläche des Hauptteils angrenzt; und (b) von 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine konkave Innenwand-Oberfläche über eine gekrümmte Oberfläche an eine Innenwand-Oberfläche des Hauptteils angrenzt.
8 sind vertikale Querschnittsansichten, die andere Beispiele einer Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, mit einem Deckel mit einem konkaven Bereich an seiner Innenoberfläche, in einem Zustand, in welchem der Deckel der Form eine Öffnung des Hauptteils abdeckt: (a) von 8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine konkave obere Oberfläche über eine ebene Oberfläche an eine konkave Innenwand-Oberfläche angrenzt; und (b) von 8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine konkave obere Oberfläche über eine gekrümmte Oberfläche an eine konkave Innenwand-Oberfläche angrenzt.
9 sind vertikale Querschnittsansichten, die Beispiele einer Form des integrierten Typs mit mehreren Cavities zum Herstellen gesinterter Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen: (a) von 9 zeigt ein Beispiel, in welchem ein Deckel in eine Öffnung des Hauptteils eingepasst ist; und (b) von 9 zeigt ein Beispiel, in welchem kein Deckel in die Öffnung des Hauptteils eingepasst ist, und eine Innenoberfläche einen konkaven Bereich aufweist.
10 sind Ansichten, die eine Konfiguration einer Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, in welcher mehrere Hauptteile mit gleicher Gestalt übereinandergestapelt verwendet werden: (a) von 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Form; und (b) von 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand mit mehreren übereinandergestapelten Formen zeigt.
11 sind Ansichten, die eine Form zum Herstellen gesinterter Magneten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, in welcher mehrere Hauptteile mit gleicher Gestalt übereinandergestapelt verwendet werden, und mehrere Cavities in jedem Hauptteil ausgebildet sind: (a) von 11 zeigt eine Aufsicht der Form; (b) von 11 zeigt eine (Front-)Ansicht der Form; und (c) von 11 zeigt eine (Seiten-)Ansicht der Form.
12 sind Seitenansichten, die einen Zustand zeigen, in dem mehrere Formen zum Herstellen gesinterter Magnet aus 11 übereinandergestapelt verwendet werden: (a) von 12 ist eine Seitenansicht in einem Zustand, in dem mehrere Formen übereinandergestapelt verwendet werden; und (b) von 12 ist eine Seitenansicht, die eine Tafel zeigt, die die unterste Form trägt.
13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten zeigt, mit einem Deckel mit einem konkaven Bereich an einer Innenoberfläche, in einem Zustand, in welchem der Deckel der Form eine Öffnung des Hauptteils abdeckt, wobei der konkave Bereich keine Oberflächen aufweist, die unter einem stumpfen Winkel an konkave Innenwand-Oberflächen grenzen.
14 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen einer Form zum Herstellen gesinterter Magneten (im Weiteren einfach zu ”Form” abgekürzt) gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Magneten unter Verwendung der Form werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 beschrieben.
Ausführungsformen
1 sind vertikale Querschnittsansichten, die eine Konfiguration einer Form 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und zwar zum Herstellen eines quaderförmigen gesinterten Magneten. Die Form 10 hat einen Hauptteil 11 und einen Deckel 12.
Der Hauptteil 11 hat einen Raum 111, in welchen ein Legierungspulver getan wird, und eine Öffnung 112 des Raums 111, die oberhalb des Hauptteils 11 gebildet ist. In dieser Ausführungsform ist die Gestalt des Raums 111 im Wesentlichen quaderförmig, die Innenwand-Oberflächen 113 entsprechen den vier rechteckigen Oberflächen des Quaders, und eine Innen-Bodenfläche 114 entspricht einer der rechteckigen Oberflächen des Quaders. Allerdings weist die Innen-Bodenoberfläche 114 eine derart gebogene Gestalt auf, dass sie unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 113 grenzt, in der Nähe der Grenze der rechteckigen Seite zu den Innenwand-Oberflächen 113. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der stumpfe Winkel 135°. Diese gebogenen Bereiche 115 entsprechen sogenannten C-Oberflächen, die sonst durch Abfasen der Kantenlinien zu ebenen Flächen dort erhalten werden, wo die Innenwand-Oberflächen 113 und die Innen-Bodenoberflächen 114 unter einem rechten Winkel aneinandergrenzen. Außerdem sind auch gebogene Bereiche, die C-Oberflächen entsprechen, an Kantenlinien dort gebildet, wo die Innenwand-Oberflächen 113 aneinandergrenzen (nicht dargestellt). Diese Bereiche werden im Weiteren als Hauptteil-seitige C-Oberflächen bezeichnet. Der Hauptteil 11 ist aus dichtem Kohlenstoff gebildet, wie extrudiertem kohlenstoffhaltigem Material, extrudiertem Graphit-Material, gepresstem Graphit-Material, isotropem Graphit-Material oder Karbonfaser-verstärktem Karbon-Verbundmaterial.
Der Deckel 12 hat eine der Öffnung 112 des Hauptteils 11 entsprechende Gestalt, um in die Öffnung 112 eingepasst zu werden. Eine Innen-Oberfläche 123 des Deckels 12, nämlich seine Oberfläche zur Seite des Raumes 111 des Hauptteils 11 hin, wenn er in die Öffnung 112 eingepasst ist, hat im Wesentlichen eine rechteckige Gestalt, nämlich im eingepassten Zustand parallel zu der Innen-Bodenoberfläche 114 des Raumes 111 des Hauptteils 11. Allerdings hat die Innen-Oberfläche 123 in der Nähe jeder Seite des Rechtecks eine Gestalt, die zu der Seite des Raumes 111 gebogen ist, und grenzt unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 113 des Hauptteils 11. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt dieser stumpfe Winkel 135°. Diese gebogenen Bereiche 125 entsprechen C-Oberflächen, welche sonst durch Abfasen von Kantenlinien dort erhalten werden, wo die Innenwand-Oberflächen 113 des Hauptteils 11 und die Innen-Oberfläche 123 des Deckels 12 unter einem rechten Winkel aneinandergrenzen. Diese gebogenen Bereiche 125 werden im Weiteren als Deckel-seitige C-Oberflächen bezeichnet. Wenn zum Beispiel die Länge einer Seite der Innen-Oberfläche 123 15 mm bis 20 mm beträgt, sind die Höhe und Breite der Deckel-seitigen C-Oberflächen 125 0,2 mm bis 0,6 mm. Wie im Fall des Hauptteils 11 ist der Deckel 12 aus dichtem Kohlenstoff gebildet.
Wie in (b) von 1 gezeigt ist, wenn der Deckel 12 in die Öffnung 112 des Hauptteils 11 eingepasst ist, eine quaderförmige Cavity 13 gebildet, die von den Innenwand-Oberflächen 113 und der Innen-Bodenfläche 114 des Raums 111 des Hauptteils 11, und der Innen-Oberfläche 123 des Deckels 12 umgeben ist. Wie oben beschrieben hat, weil die Hauptteil-seitigen C-Oberflächen und die Deckel-seitigen C-Oberflächen gebildet werden, der Quader der Cavity 13 eine Gestalt bei der alle Kantenlinien zu C-Oberflächen abgefast sind.
2 zeigt eine Form zum Herstellen eines quaderförmigen gesinterten Magneten gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Form 20 ist insoweit dieselbe wie die Form 10, als die Form 20 einen Hauptteil 21 und einen Deckel 22 hat; der Hauptteil 21 hat einen Raum 211 darin, und eine oberhalb des Hauptteils 21 gebildete Öffnung 212 des Raums 211; und der Deckel 22 hat eine der Öffnung 212 des Hauptteils 21 entsprechende Gestalt, um in die Öffnung 212 eingepasst zu werden. Bei der Form 20 gemäß dieser Ausführungsform hat der Deckel 22 eine gebogene Oberfläche in einem Bereich der Innen-Oberfläche 223 des Deckels 22 in der Nähe jeder Seite des Rechtecks an der Seite des Raums 211 des Hauptteils 21 im eingepassten Zustand. Bei dieser gekrümmten Oberfläche 225 grenzt eine Tangentialebene (in (b) von 2 durch eine gestrichelte Linie dargestellt) an jedem Punkt einer Grenzlinie der gekrümmten Oberfläche 225 mit den Innenwand-Oberflächen 213 des Hauptteils 21 unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 213. Diese gekrümmten Oberflächen 225 entsprechen sogenannten R-Oberflächen, die sonst durch Abfasen von Kantenlinien zu gekrümmten Oberflächen dort erhalten werden, wo die Innenwand-Oberflächen 213 des Hauptteils 21 und die Innen-Oberfläche 223 des Deckels 22 unter einem rechten Winkel aneinandergrenzen. Diese gekrümmten Oberflächen 225 werden im Weiteren als Deckel-seitige R-Oberflächen bezeichnet. Die Deckel-seitige R-Oberflächen 225 hat vorzugsweise einen Krümmungsradius von 0,2 mm oder mehr. Hauptteil-seitige R-Oberflächen 215 werden auch gebildet, und zwar an Kantenlinien wo Innenwand-Oberflächen 213 des Hauptteils 21 aneinandergrenzen und wo die Innenwand-Oberflächen 213 und eine Innen-Bodenfläche 214 aneinandergrenzen.
Wie in (b) von 2 gezeigt wird, wenn der Deckel 22 in die Öffnung 212 des Hauptteils 21 eingepasst ist, eine quaderförmige Cavity 23 gebildet, die von den Innenwand-Oberflächen 213 und der Innen-Bodenoberfläche 214 des Raums 211 des Hauptteils 21 und der Innen-Oberfläche 223 des Deckels 22 umgeben ist. Der Quader der Cavity 23 hat eine Gestalt, bei der alle Kantenlinien zu R-Oberflächen abgefast sind.
Ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Magneten unter Verwendung der Form gemäß der Ausführungsform durch den PLP wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Hierbei wird ein Fall der Verwendung der Form 10 als Beispiel beschrieben, aber dasselbe gilt in Fällen der Verwendung anderer Formen gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem wird hier ein Fall der Herstellung eines gesinterten RFeB (R₂Fe₁₄B)-Magnet als Beispiel beschrieben, aber dasselbe gilt in Fällen der Herstellung eines gesinterten RCo (RCo₅, R₂Co₇)-Magneten und anderer gesinterter Magneten.
Zuerst wird ein RFeB-Legierungsrohling pulverisiert, um ein Legierungspulver P als Rohmaterial herzustellen. Um einen gesinterten RFeB-Magnet mit großer Koerzitivkraft wie oben beschrieben zu erhalten, weist das Legierungspulver P vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße (gemessen nach einem dynamischen Lichtstreuungs-Verfahren (Laserverfahren)) von 5 μm oder weniger auf. Das erhaltenen Legierungspulver P wird dem Inneren des Raums 111 des Hauptteils 11 ((a) von 3) zugeführt. Danach wir der Deckel 12 an der Öffnung 112 des Hauptteils 11 angebracht ((b) von 3). Dabei wird, durch die Innen-Oberfläche 123 des Deckels 12, das Legierungspulver P in den Raum 111 gedrückt, und ein Druck wird auf das Legierungspulver P ausgeübt. Dieser Druck kann durch Steuern der Menge des dem Inneren des Raums 111 zugeführten Legierungspulvers P angepasst werden, und beträgt vorzugsweise 2 MPa oder weniger, was ausreichend kleiner ist als ein Druck (typischerweise mehrere zehn MPa), wie er beim Pressformen angewendet wird. Auf diese Weise wird die Cavity 13 in der Form 10 mit dem Legierungspulver P gefüllt. Wie oben beschrieben hat die Cavity 13 eine Gestalt, bei der alle Kantenlinien des Quaders zu C-Oberflächen abgefast sind.
Anschließend, wenn die Cavity 13 mit dem Legierungspulver P gefüllt ist, wird ein gepulstes Magnetfeld auf das Legierungspulver P in einer Dickenrichtung der Form 10 angewendet ((c) von 3). Dadurch werden die Partikel des Legierungspulvers P ausgerichtet, so dass eine c-Achse der Feinkristalle in den Partikeln des Legierungspulvers P eine zur Richtung des Magnetfeldes parallele Richtung einnimmt. Wenn dann die Cavity 13 mit Legierungspulver P mit ausgerichteten Partikeln gefüllt ist, wird das Legierungspulver P auf eine Temperatur von etwa 900°C bis 1.100°C erhitzt. Dadurch wird das Legierungspulver P gesintert ((d) von 3). Dabei schrumpft das Legierungspulver P durch das Sintern, wobei es die Gestalt der Cavity 13 beibehält (was man als Sinter-Schrumpfung bezeichnet). Dadurch wird ein gesinterter Magnet M mit einer zu der der Cavity 13 ähnlichen Gestalt erhalten ((e) von 3). Demzufolge weist der erhaltene gesinterte Magnet M eine Gestalt auf, bei welcher die Kantenlinien des Quaders zu C-Oberflächen entsprechend der Gestalt der Hauptteil-seitigen C-Oberflächen 115 und der Deckel-seitigen C-Oberflächen 125 der Cavity 13 abgefast sind.
Die Form gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine andere Gestalt aufweisen, als in den oben beschriebenen Beispielen. Beispielsweise grenzen bei einer in (a) von 4 gezeigten Form 10A Hauptteil-seitige C-Oberflächen 115A und Deckel-seitige C-Oberflächen 125A unter einem stumpfen Winkel von über 135° an Innenwand-Oberflächen 113A des Hauptteils 11A. In der in (b) von 4 gezeigten Form 10B grenzen Hauptteil-seitige C-Oberflächen 115B und Deckel-seitige C-Oberflächen 125B unter einem stumpfen Winkel von weniger als 135° an Innenwand-Oberflächen 113B des Hauptteils 11B.
Bei der in 5 gezeigten Form 30 hat eine Innen-Oberfläche 323 des Deckels 32 eine Kuppelgestalt auf, wie in Form eines ausgewählten vertikalen Querschnitts in (a) von 5 gezeigt, und ein davon vertikal bzw. horizontal verschobener vertikaler Querschnitt hat dieselbe Kuppelgestalt. Der Hauptteil 31 hat eine ähnliche Gestalt wie der Hauptteil 11 der oben beschriebenen Form 10. Eine Tangentialebene (durch die gestrichelte Linie in (a) von 5 angedeutet) der kuppelförmigen Innenoberfläche 323 grenzt an jedem Punkt der Grenzlinie unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 313 des Hauptteils 31. Außerdem ist die Innenoberfläche 323 in einem zu diesem Querschnitt senkrechten Querschnitt (entlang der Linie A-A' von (a) von 5) flach, und hat C-Oberflächen 325 an beiden Enden ((b) von 5). Diese Form 30 hat eine Cavity 33, bei welcher ein vertikaler Querschnitt in einer Achsenrichtung dieselbe Kuppelform aufweist, und daher wird ein gesinterter Magnet mit einer entsprechenden Gestalt hergestellt.
Der Raum in dem Hauptteil kann auch verschiedenerlei Gestalt aufweisen. Bei der in (a) von 6 gezeigten Form 40 hat eine Innen-Bodenoberfläche 414 des Hauptteils 41 eine ähnliche Kuppelform wie die Innen-Oberfläche 323 des Deckels 32 in der oben beschriebenen Form 30, und eine Tangentialebene der Innen-Bodenoberfläche 414 grenzt an jedem Punkt einer Grenzlinie unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 413. Ein Deckel 42 ist ähnlich dem Deckel 12 der oben beschriebenen Form 10 gebildet. Eine Cavity 43 der Form 40 hat eine Gestalt wie die Cavity 33 der Form 30, aber vertikal invertiert, und demzufolge wird ein gesinterter Magnet mit einer ähnlichen Kuppelgestalt wie der der Form 30 hergestellt. Bei der in (b) von 6 gezeigten Form 40A hat ein vertikaler Querschnitt des Hauptteils 41A eine bilateral-symmetrische Stufenform. Endbereichen der Trittflächen der Stufen entsprechende Ecken bzw. Kanten sind zu C-Oberflächen 416A abgefast. Der Deckel 42A hat eine ähnliche Gestalt wie der Deckel 42 der Form 40. Bei der in (c) von 6 gezeigten Form 40B hat ein vertikaler Querschnitt der Cavity 43B eine Gestalt, deren Breite allmählich von einer Seite der Öffnung zu der Seite der Innen-Bodenoberfläche 414B des Hauptteils 41B hin abnimmt, und die Innenwand-Oberflächen 413B sind geneigt. Der Deckel 42B hat eine ähnliche Gestalt wie der Deckel 42 der Form 40. Ein zwischen den Innenwand-Oberflächen 413B des Hauptteils 41B und den Deckel-seitigen C-Oberflächen 425B des Deckels 42B gebildeter Winkel ist kleiner als der der anderen Beispiele, aber ist ein stumpfer Winkel.
Bei der in (d) von 6 gezeigten Form 40C ist eine Hervorstehung 46 bereitgestellt, die in einer zur Innen-Bodenoberfläche 414C parallelen Ebene an den Innenwand-Oberflächen 413C umläuft. Die Gestalt der anderen Komponenten ist ähnlich wie bei der oben beschriebenen Form 10. Durch die Schrumpfung beim Sintern wird beim PLP ein gesinterter Magnet erhalten, der eine im Wesentlichen ähnliche Gestalt hat wie die Cavity 43C, aber ihr gegenüber geschrumpft ist. Daher kann, wenn die Hervorstehung 46 nicht zu groß ist, ein gesinterter Magnet aus der Form 40C entnommen werden, ohne durch die Hervorstehung 46 festgehalten zu werden. Ein aus der Form 40C erhaltener gesinterter Magnet hat eine Gestalt mit einer an seinen Seitenflächen gebildeten Nut, die der in den Seitenflächen des Quaders gebildeten Hervorstehung 46 entspricht.
7 zeigt Beispiele einer Form gemäß dem ersten Aspekt, welche einen konkaven Bereich an der Innen-Oberfläche des Deckels aufweisen. Eine in (a) von 7 gezeigte Form 50 hat einen Hauptteil 51, dessen Gestalt ähnlich der des Hauptteils 11 der oben beschriebenen Form 10 ist, und einen Deckel 52, der einen konkaven Bereich 54 an seiner Innen-Oberfläche hat. Ein horizontaler Querschnitt des konkaven Bereichs 54 hat eine rechteckige Form, entsprechend einer Öffnung des Hauptteils 51. Andere Bereiche der Innen-Oberfläche des Deckels 52 als der konkave Bereich 54 sind flach. Durch Anordnen der Bereiche auf die Öffnung des Hauptteils 51 umgebende Kanten wird die Öffnung des Hauptteils 51 mit dem Deckel 52 abgedeckt. Nahe jeder Seite des Rechtecks hat die Innen-Oberfläche des konkaven Bereichs 54 eine zu dem Raum 511 an der Seite des Hauptteils 51 hin gebogene Gestalt und grenzt unter einem stumpfen Winkel an die Innenwand-Oberflächen 513 des Hauptteils 51. Diese gebogenen Bereiche 525 werden im Weiteren als Deckelseitige C-Oberflächen bezeichnet.
Bei der Form 50 gemäß dieser Ausführungsform wird das Legierungspulver dem Innenraum 511 des Hauptteils 51 zugeführt, und dann wird die Öffnung des Hauptteils 51 mit dem Deckel 52 abgedeckt. Dabei kann im Wesentlichen die ganze nach dem Abdecken mit dem Deckel 52 entstehende Cavity (Innenraum) gefüllt werden, indem Legierungspulver mit einem größeren Volumen als dem des Raums 511 zugeführt wird. Aus dem untern genannten Grund ist es nicht erforderlich, die Cavity komplett mit dem Legierungspulver anzufüllen. Wenn der Deckel 52 mittels eines Kolbens oder dergleichen gegen die Form 50 gedrückt wird, richtet sich das Legierungspulver in der Form 50 durch Beaufschlagen mit einem Magnetfeld aus. Selbst wenn vor der Beaufschlagung mit dem Magnetfeld ein Raum oberhalb der Cavity nicht mit Legierungspulver gefüllt ist, bewegt sich dabei das Pulver durch Beaufschlagen mit einem vertikalen Magnetfeld. Dadurch wird die gesamte Cavity mit dem Legierungspulver angefüllt. Danach wird, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, das Legierungspulver gesintert, wobei die Cavity mit dem Legierungspulver angefüllt ist.
Die in (b) von 7 gezeigte Form 50A hat eine ähnliche Konfiguration wie die in (a) von 7 gezeigte Form 50, außer dass ein konkaver Bereich 54A des Deckels 52A Deckel-seitige R-Oberflächen 525A anstelle der Deckel-seitigen C-Oberflächen 525 aufweist, und dass der Hauptteil 51A eine ähnliche Gestalt wie der Hauptteil 21 der oben beschriebenen Form 20 hat.
8 zeigt Beispiele einer Form gemäß dem zweiten Aspekt. Die in (a) von 8 gezeigte Form 50B weist einen Hauptteil 51 ähnlich dem der in (a) von 7 gezeigten Form 50 auf, und einen Deckel 52B mit einem konkaven Bereich 54B an seiner Innen-Oberfläche. Andere Bereiche der Innen-Oberfläche des Deckels 52B als der konkave Bereich 54B sind flach, und der Deckel 52B bedeckt die Öffnung des Hauptteils 51 ähnlich wie der Deckel 52 die Form 50. Der konkave Bereich 54B hat konkave Innenwand-Oberflächen 526B, die in Innenwand-Oberflächen 513 des Hauptteils 51 übergehen (mit diesen fluchten), und eine konkave obere Oberfläche 525B hat ebene Oberflächen (C-Oberflächen), die unter einem stumpfen Winkel an die konkaven Innenwand-Oberflächen 526B grenzen.
Ein Verfahren unter Verwendung der Form 50B gemäß dieser Ausführungsform ist ähnlich wie das der oben beschriebenen Form 50. Das heißt, das Legierungspulver wird dem Innenraum 511 des Hauptteils 51 zugeführt, und dann wird die Öffnung des Hauptteils 51 mit dem Deckel bedeckt 52B. Das Legierungspulver kann mit einem größeren Volumen als dem des Raumes 511 zugeführt werden, um im Wesentlichen die gesamte, nach dem Abdecken mit den Deckel 52B verbleibende Cavity zu füllen, und die Cavity braucht nicht vollständig angefüllt zu werden. Nachfolgend wird das Legierungspulver in der Form 50 durch Beaufschlagen mit einem Magnetfeld ausgerichtet, während der Deckel 52B mittels eines Kolbens oder dergleichen gegen die Form 50 gedrückt wird. Danach wird das in die Cavity gefüllte Legierungspulver gesintert. Dadurch wird ein gesinterter Magnet erhalten, dessen Gestalt zu C-Oberflächen abgefaste aufweist, die den C-Oberflächen der konkaven oberen Oberfläche 525B entsprechen.
Die in (b) von 8 gezeigte Form 50C weicht insofern von der Form 50B ab, als anstelle der konkaven oberen Oberfläche 525B ein konkaver Bereich 54C des Deckels 52C eine konkave obere Oberfläche 525C mit gekrümmten Oberflächen (R Oberflächen) aufweist, wobei eine Tangentialebene an jedem Punkt einer Grenzlinie mit den konkaven Innenwand-Oberflächen 526C unter einem stumpfen Winkel an jene grenzt 526C. Außerdem weicht die Form 50C von der Form 50B insofern ab, als der Hauptteil 51A eine ähnliche Gestalt hat wie der Hauptteil 51A der oben beschriebenen Form 50A. Die Form 50C hat eine ähnliche Konfiguration wie die Form 50B, außer diese beiden Punkte.
9 zeigt Beispiele einer Form des integrierten Typs mit mehreren Cavities. Die in (a) von 9 gezeigte Form 60 ist ein Beispiel einer Form gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und hat einen Hauptteil 61 und eine Deckeleinheit 62. Im Hauptteil 61 sind drei Räume 6111, 6112, und 6113 und den jeweiligen Räumen entsprechende Öffnungen 6121, 6122 und 6123 in einer Reihe angeordnet. Außerdem sind in der Deckeleinheit 62 den jeweiligen Öffnungen im Hauptteil 61 entsprechende Deckel 6201, 6202, und 6203 in einer Reihe in einer einzigen Grundplatte 66 angeordnet. Jeder der Räume 6111, 6112, und 6113 hat eine ähnliche Gestalt wie der Raum 111 der oben beschriebenen Form 10. Außerdem hat jeder der Deckel 6201, 6202, und 6203 eine Innen-Oberfläche 623 mit Deckel-seitigen C-Oberflächen 625 ähnlich dem Deckel 12 der oben beschriebenen Form 10. Die Anzahl der Räume und der Öffnungen des Hauptteils sind nicht auf die oben beschriebene Anzahl beschränkt. Außerdem können die Räume und Öffnungen des Hauptteils und die Deckel zwei-dimensional angeordnet sein (siehe 11 unten).
Gemäß der Form 60 ist eine mühsame Handhabung des Abdeckens jeder einzelnen der Öffnungen 6121 bis 6123 mit jeweils einem Deckel nicht erforderlich, sondern die Öffnungen können präzise in einem Zug mit den Deckeln abgedeckt werden. Daher kann die Herstellungseffizienz verbessert werden.
Eine in (b) von 9 gezeigte Form 60B ist ein Beispiel einer Form gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung und hat einen Hauptteil 61 mit einer ähnlichen Konfiguration wie der der Form 60, und eine Deckeleinheit 62B, die von der der Form 60 abweicht. In der Deckeleinheit 62B sind den jeweiligen Öffnungen des Hauptteils 62 entsprechende Deckel 6201B, 6202B, und 6203B gebildet. In jedem der Deckel 6201B, 6202B, und 6203B ist ein konkaver Bereich 64B mit einer ähnlichen Konfiguration wie der des konkaven Bereichs 54B des Deckels 52B der oben beschriebenen Form 50B bereitgestellt. Das heißt, jeder der konkaven Bereiche 64B hat konkave Innenwand-Oberflächen 626B, die in Innenwand-Oberflächen 613 jedes der Räume des Hauptteils 61 übergehen (mit diesen fluchten), und eine konkave obere Oberfläche 625B mit ebenen Oberflächen, die an Grenzlinien zu konkaven Innenwand-Oberflächen 626B unter einem stumpfen Winkel an jene grenzen. Gemäß dem zweiten Aspekt sind die Anzahl der Räume und der Öffnungen im Hauptteil und die Anzahl der Deckel ebenfalls nicht auf die oben beschriebene Anzahl beschränkt. Außerdem können die Räume und die Öffnungen im Hauptteil und die Deckel zwei-dimensional angeordnet sein.
10 zeigt ein Beispiel einer Form, bei der mehrere Hauptteile mit derselben Gestalt übereinandergestapelt verwendet werden. Bei dieser Form 70 ist ein konvexer Bereich 72, der einem Deckel entspricht, an einer Bodenoberfläche eines Hauptteils 71 ausgebildet. Die Gestalt des Hauptteils 71 ist ähnlich der des Hauptteils 11 der oben beschriebenen Form 10 und weist einen Raum 711 und eine Öffnung 712 auf. Ähnlich dem Deckel 12 der oben beschriebenen Form 10 hat der konvexe Bereich 72 eine der Öffnung 712 entsprechende Gestalt, und Deckel-seitige C-Oberflächen 725 sind in der Nähe der jeweiligen Seiten der rechteckigen Innenoberfläche 723 angeordnet.
Wie in (b) von 10 gezeigt, werden die mehreren Formen 70 übereinandergestapelt verwendet, in der Weise dass der konvexe Bereich 72 einer Form 70 in die Öffnung 712 einer anderen Form 70 eingepasst wird. Da es nicht erforderlich ist, die entsprechenden Formen 70 mit gesonderten Deckeln abzudecken, kann demzufolge die Anzahl von Lagen bei derselben Höhe gesteigert werden, und somit kann die Herstellungseffizienz gesinterter Magneten verbessert werden. Der Deckel 12 der oben beschriebenen Form 10 kann auf die Öffnung 712 der obersten Form 70 aufgelegt werden. Außerdem kann am untersten Ende der Hauptteil 11 der oben beschriebenen Form 10 anstelle der Form 70 verwendet werden.
11 zeigt ein Beispiel einer Form, bei der mehrere Hauptteile mit derselben Gestalt übereinandergestapelt verwendet werden, und mehrere Cavities in jedem Hauptteil ausgebildet sind. Bei dieser Form 80 sind Räume 811 und Öffnungen 812 zwei-dimensional in einem Platten-förmigen Hauptteil 81 in einem Muster von 3 (vertikal) × 6 (horizontal) ausgebildet. Außerdem sind im Boden des Hauptteils 81, unterhalb den jeweiligen Öffnungen 812, an den Öffnungen entsprechenden Positionen entsprechende konvexe Bereiche 82 zwei-dimensional in einem Muster von 3 (vertikal) × 6 (horizontal) ausgebildet. In dieser Ausführungsform hat der Raum 811 eine ähnliche Gestalt wie der der oben beschriebenen Form 40. Außerdem hat jeder konvexe Bereich 82 eine ähnliche Gestalt wie der konvexe Bereich 72 der Form 70.
Wie in (a) von 12 gezeigt, werden die mehreren Formen 80 derart übereinandergestapelt verwendet, dass der konvexe Bereich 82 einer Form 80 in die Öffnung 812 einer anderen Form 80 eins-zu-eins eingepasst wird. Es ist demzufolge nicht erforderlich, jede einzelne der Öffnungen mit jeweils einem Deckel abzudecken, und die Öffnungen können präzise in einem Zug mit den Deckeln abgedeckt werden. Außerdem kann, da es nicht erforderlich ist, gesonderte Deckel bereitzustellen, die Herstellungseffizienz verbessert werden.
Ein Deckel 88, in welchem die konvexen Bereiche 82 unterhalb einer Platte 881 bereitgestellt sind, kann auf die oberste Form 80 aufgelegt werden. Außerdem brauchen die konvexen Bereiche 82 in der untersten Form 80A nicht unbedingt ausgebildet zu sein. Alternativ kann eine Form 80 (mit konvexen Bereichen 82) als unterste Form eingesetzt werden, und der Boden der Form 80 kann von einer Tafel 89 gehalten werden, welche den konvexen Bereichen 82 entsprechende konkave Bereiche 891 in einer Platte ((b) von 12) aufweist.
13 zeigt eine Form gemäß einer Ausführungsform mit einem Deckel mit einem konkaven Bereich ohne R-Oberflächen und C-Oberflächen an seiner Innenoberfläche. Diese Form 50X hat einen Hauptteil 51X mit einem Raum, bei dem an einer unteren Oberfläche eines Quaders eine Hervorstehung ausgebildet ist, und einen Deckel 52X, der an seiner Innen-Oberfläche einen konkaven Bereich 54X aufweist, wobei der konkave Bereich 54X ein Raum ist, der eine an einer oberen Oberfläche des Quaders gebildete Hervorstehung bereitstellt. Der konkave Bereich 54X hat konkave Innenwand-Oberflächen 526X, die in Innenwand-Oberflächen 513X des Hauptteils 51X übergehen (mit diesen fluchten), aber diese Oberflächen haben keine R-Oberflächen oder C-Oberflächen. Durch Bereitstellen solcher konkaver Bereiche 54X im Deckel 52X kann ein gesinterter Magnet erhalten werden, bei welchem konvexe Bereiche an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen eines Quaders gebildet sind. Durch Verwenden der Deckel 52X mit dem konkaven Bereich 54X kann ein gesinterter Magnet mit komplexer Gestalt hergestellt werden.
Während die vorliegende Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf spezifische ihrer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenerlei Abwandlungen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-110352 , eingereicht am 28. Mai 2014, und deren Inhalt wird hiermit durch Inbezugnahme eingeschlossen.
Bezugszeichenliste

10, 10A, 10B, 20, 30, 40, 40A, 40B, 40C, 50, 50A, 50B, 50C, 50X, 60, 60B, 70, 80, 80A: Form
11, 11A, 11B, 21, 31, 41, 41A, 41B, 41C, 51, 51A, 51X, 61, 71, 81, 91: Hauptteil
111, 211, 511, 6111 bis 6113, 711, 811: Innenraum des Hauptteils
112, 212, 6121 bis 6123, 712, 812: Öffnung
113, 113A, 113B, 213, 313, 413, 413B, 413C, 513, 513X, 613, 913: Innenwand-Oberfläche des Hauptteils
114, 214, 414, 414B, 414C: innere Boden-Oberfläche des Hauptteils
115, 115A, 115B: hauptteilseitige C-Oberfläche
12, 12A, 12B, 22, 32, 42, 42A, 42B, 42C, 52, 52A, 52B, 52C, 52X, 6201 bis 6203, 6201B bis 6203B, 88, 92: Deckel
62: Deckeleinheit
123, 223, 323, 623, 723, 923: Innenoberfläche des Deckels
125, 125A, 125B, 325, 425B, 525, 625, 725: deckelseitige C-Oberfläche
13, 23, 33, 43, 43B, 43C: Hohlraum
215: hauptteilseitige R-Oberfläche
225, 525A: gekrümmte Oberfläche (deckelseitige R-Oberfläche)
416A: C-Oberfläche
46: Hervorstehung
525B, 525C, 625B: konkave obere Oberfläche
526B, 526C, 526X, 626B: konkave Innenwand-Oberfläche
54, 54A, 54B, 54C, 54X, 64B: konkaver Bereich
66, 66B: Grundplatte
72, 82: konvexer Bereich
881: Platte
89: Tafel
891: konkaver Bereich der Tafel
93: Kantenlinie
M: gesinterter Magnet
P: Legierungspulver

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/004014 [0007]
WO 2010/134578 [0007]
JP 2014-110352 [0067]

Claims

Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten durch Befüllen der Form mit einem Legierungspulver von Rohmaterialien eines gesinterten Magneten und dann Ausrichten und Sintern des Legierungspulvers ohne Pressformen des Legierungspulvers, wobei die Form hat: a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und b) einen Deckel, um die Öffnung zu bedecken, der eine Innenoberfläche an seiner, wenn der Deckel die Öffnung bedeckt, Hauptteil-Seite hat, wobei die Innenoberfläche eine ebene Oberfläche aufweist, die mit einer angrenzenden inneren Wand-Oberfläche des Hauptteils einen stumpfen Winkel bildet, oder eine gekrümmte Oberfläche ist, deren Tangentialflächen an jedem Punkt einer Grenzlinie zu der inneren Wand-Oberfläche mit jener einen stumpfen Winkel bildet.
Form gemäß Anspruch 1, wobei der Hauptteil einen konvexen Bereich hat, der dem an einer unteren Oberfläche des Hauptteils ausgebildeten Deckel entspricht.
Form gemäß Anspruch 1, wobei der Deckel einen konkaven Bereich an seiner Innenoberfläche hat und der konkave Bereich die ebene Oberfläche darstellt, die mit der angrenzenden inneren Wand-Oberfläche des Hauptteils den stumpfen Winkel bildet, bzw. die gekrümmte Oberfläche darstellt, deren Tangentialebene an jedem Punkt der Grenzlinie zu der inneren Wandoberfläche mit jener den stumpfen Winkel bildet.
Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten durch Befüllen der Form mit einem Legierungspulver von Rohmaterialien eines gesinterten Magneten und dann Ausrichten und Sintern des Legierungspulvers ohne Pressformen des Legierungspulvers, wobei die Form hat: a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und b) einen Deckel, um die Öffnung zu bedecken, der eine Innenoberfläche an seiner, wenn der Deckel die Öffnung bedeckt, Hauptteil-Seite hat, wobei die Innenoberfläche einen konkaven Bereich hat, wobei die Innenoberfläche eine konkave Innenwand-Oberfläche und eine konkave obere Innenfläche aufweist, wobei die konkave Innenwand-Oberfläche mit einer inneren Wand-Oberfläche des Hauptteils über eine ebene Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche in Verbindung steht, und die konkave obere Innenfläche eine ebene Oberfläche hat, die mit der angrenzenden konkaven Innenwand-Oberfläche einen stumpfen Winkel bildet, oder eine gekrümmte Oberfläche hat, deren Tangentialebene an jedem Punkt einer Grenzlinie mit der konkaven Innenwand-Oberfläche mit jener einen stumpfen Winkel bildet.
Form gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hauptteil ein integrierter Hauptteil mit einer Mehrzahl von Öffnungen ist, die eine ein- oder zwei-dimensionale Anordnung bilden, und wobei eine Mehrzahl von Deckeln, die der Mehrzahl von Öffnungen entsprechen, als Platte gebildet sind.
Form zum Herstellen eines gesinterten Magneten durch Befüllen der Form mit einem Legierungspulver von Rohmaterialien eines gesinterten Magneten und dann Ausrichten und Sintern des Legierungspulvers ohne Pressformen des Legierungspulvers, wobei die Form hat: a) einen Hauptteil mit einer Öffnung; und b) einen Deckel, um die Öffnung zu bedecken, der eine Innenoberfläche an seiner, wenn der Deckel die Öffnung bedeckt, Hauptteil-Seite hat, wobei die Innenoberfläche einen konkaven Bereich hat.
Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Magneten, das Verfahren umfassend: einen Füllprozess des Zuführens des Legierungspulvers zu einem Innenraum des Hauptteils der Form bzw. der Formen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, durch die Öffnung bzw. die Öffnungen, und dann bedecken der Öffnung bzw. der Öffnungen mit dem Deckel bzw. den Deckeln; einen Ausrichtungsprozess des Beaufschlagens des in den Innenraum gefüllten Legierungspulvers mit einem Magnetfeld; und einen Sinterprozess des Sinterns des in den Innenraum gefüllten Legierungspulvers, welches dem Ausrichtungsprozess unterworfen ist.
Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Magneten gemäß Anspruch 7, wobei das Legierungspulver ein Pulver einer RFeB-Legierung mit den Hauptkomponenten Seltenerdelement R, Fe und B oder einer RCo-Legierung mit den Hauptkomponenten Seltenerdelement R und Co enthält, und das Seltenerdelement R Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und/oder Lu ist.