JP2000323341A - ラジアル異方性磁石成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形型内に形成するラジアル磁界を強め、磁
気性能の高いラジアル異方性磁石を得る。 【解決手段】 リング状のダイス１３と、ダイス１３の
孔部に挿入される上下コアロッド１４ｂ，１４ａと、ダ
イス１３と上下コアロッド１４ｂ，１４ａとの隙間に挿
入される上下パンチ１５ｂ，１５ａとにより成形型１１
を構成する。また、ダイス１３の上下に上下コイル１２
ｂ，１２ａを対向配置するとともに、ダイス１３内に
は、その周方向に等しい間隔を隔ててヨーク２３とその
周囲に巻装されるダイスコイル２４とを埋設する。そし
て、上下コイル１２ｂ，１２ａ及びダイスコイル２４に
電流を供給し、上下コアロッド１４ｂ，１４ａの先端部
にはＮ極、ヨーク２３の先端部にはＳ極を形成するよう
に磁界を発生させ、キャビティ内でラジアル配向した磁
性粉末Ｍを上下パンチ１５ｂ，１５ａにより圧縮成形す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状のキャビテ
ィ内に充填された磁性粉末を放射状に配向（ラジアル配
向）させた状態で圧縮成形するラジアル異方性磁石成形
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＨＤＤ，ＭＯ，ＣＤ−ＲＯＭ等
のモータには、円筒状磁石が用いられているが、この円
筒状磁石を製造するにあたり、単に磁性粉末を成形型の
円筒状キャビティ内に入れて圧縮成形しただけでは、磁
性粉末のもつ内部磁気モーメントの方向がランダムとな
り、得られる磁気性能はそれほど高くならない。

【０００３】これに対し、成形型内に磁界を形成し、磁
気異方性磁性粉末を磁化方向に整列させた状態で圧縮成
形を行った場合には、内部磁気モーメントの方向が整う
ため磁気性能の優れた異方性磁石を得ることができる。
図７は、このような手法により異方性磁石を成形する装
置の一従来例を示しており、成形型１と該成形型１内に
ラジアル磁界を形成するための上下コイル２ａ，２ｂと
を備えている。

【０００４】成形型１は、リング状ダイス３と、該ダイ
ス３の孔中心に配置された下コアロッド４ａと、下コア
ロッド４ａの上方に昇降可能に配置された上コアロッド
４ｂと、ダイス３と下コアロッド４ａとの間隙に挿入可
能な上下パンチ５ｂ，５ａとからなり、上下コイル２
ａ，２ｂはダイス３の上下に対向して配置されている。
また、ダイス３と上下コアロッド４ｂ，４ａは磁性材料
製とされ、上下パンチ５ｂ，５ａは非磁性材料製とされ
ている。

【０００５】圧縮成形に際しては、位置固定されたダイ
ス３および下コアロッド４ａに対して、上コアロッド４
ｂ，上パンチ５ｂ，及び上コイル２ａ（以下、これらを
まとめて上側機構部という。）を上昇させると共に、ダ
イス３と下コアロッド４ａとの隙間に下パンチ５ａをわ
ずかに挿入させた状態とし、ダイス３と下コアロッド４
ａと下パンチ５ａとで囲まれた円筒状キャビティ内に磁
性粉末Ｍを充填する。

【０００６】次いで、上側機構部を下降させることによ
り、上コアロッド４ｂは下コアロッド４ａに当接させ、
上パンチ５ｂはキャビティ内にわずかに挿入させ、上コ
イル２ａはダイス３上に載置する。しかる後、上下コイ
ル２ａ，２ｂに電流を供給し、上下コアロッド４ｂ，４
ａの各先端部に同一磁極が形成されるように磁界を印加
する。

【０００７】すると、図８及び図９中の矢印で示すよう
に、ダイス３内の高さ方向中央部を境に磁界が反発し、
成形型１内に放射状のラジアル磁界が形成される。これ
により、キャビティ内の磁性粉末Ｍがラジアル配向する
ため、その状態で下パンチ５ａと上パンチ５ｂとを相対
接近させて圧縮成形を行えば、リング状のラジアル異方
性磁石を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この成形装
置により得られるラジアル異方性磁石に所望の磁気性能
を付与するには、一般的に磁性粉末が持つ保磁力の二倍
以上のラジアル磁界を成形型１内に形成させる必要があ
る。しかしながら、成形型１内に形成される磁界の強さ
は、磁束の通過断面に関連するダイス３の内径（下コア
ロッド４ａの径）とキャビティ高さとにより決まるた
め、仮にダイス３の内径側で磁束が飽和してしまえば、
キャビティ高さ側の通過断面に余裕があっても、それ以
上に磁界を強めることができず、磁気性能の向上に限界
があった。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、成形型内で形成さ
れるラジアル磁界を効果的に強め、磁気性能の高いラジ
アル異方性磁石を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の発明は、リング状のダイスと、該ダイスの孔部
に挿入されるコアロッドと、前記ダイスと前記コアロッ
ドとの隙間に挿入される上下パンチとにより囲まれたキ
ャビティ内で磁性粉末を圧縮成形する成形型と、前記成
形型内にラジアル磁界を形成することにより前記磁性粉
末をラジアル配向させる磁界形成手段とを具備してなる
ラジアル異方性磁石成形装置であって、前記磁界形成手
段は、前記ダイスの上下に対向配置される上下コイル
と、前記ダイス内に周方向に等しい間隔を隔てて埋設さ
れるダイスコイルとを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１１】この構成では、上コイル及び下コイルに電
流を供給し、ダイス孔部に同一の磁極を形成するように
磁界を発生させれば、ダイス孔部の高さ方向中央部を境
に磁界が反発し、放射状のラジアル磁界が成形型内に形
成される。また、ダイスコイルに電流を供給し、ダイス
孔部に上下コイルと異なる磁極を形成するように磁界を
発生させれば、これもラジアル磁界となる。

【００１２】このように、本発明は、上下コイルのみな
らず、ダイスコイルによってもラジアル磁界を発生させ
ることができるため、上下コイルによる磁束がダイス内
径側で飽和しても、面積的に余裕のあるキャビティ高さ
側での磁束が飽和するまで、ダイスコイルによってラジ
アル磁界を増強させることができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記ダイスコイル
への通電により磁化されるヨークの先端面が、前記ダイ
スの周方向に沿う凹円弧状面に形成されていることを特
徴とするものである。この構成では、ヨーク先端面とダ
イス内周面との間隔を、ヨーク先端面の全面にわたって
均一かつ最小にし得て、ダイスコイルにより形成される
磁界をより強めることができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、各凹円弧状面の周
方向長さが、当該凹円弧状面と同一曲率の円筒内周面を
前記ヨークの埋設本数で略等分した長さに設定されてい
ることを特徴とするものである。この構成では、ヨーク
数の増加に伴うキャビティ高さ側の磁束通過断面の減少
を回避し得て、ダイスコイルにより形成される磁界の低
下を効果的に防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態
によるラジアル異方性磁石成形装置の要部縦断面図、図
２は図１に示すダイスの横断面図である。これらの図
中、符号１１は成形型、１２ｂ，１２ａは上下コイルを
示しており、成形型１１は、ダイス１３，上下コアロッ
ド１４ｂ，１４ａ，および上下パンチ１５ｂ，１５ａを
主体にして構成されている。

【００１６】ダイス１３は、非磁性材からリング状に作
製されてなるダイス本体２１と、該ダイス本体２１の孔
部に嵌め込まれた円筒状スリーブ２２と、ダイス本体２
１の内部に埋設されたヨーク２３及びダイスコイル２４
とから構成されている。スリーブ２２は、ダイス寿命を
延長させる目的で設けられたもので、非磁性材または超
硬合金から作製されている。

【００１７】ヨーク２３は、磁性材から棒状に作製され
ていて、その周囲にダイスコイル２４が巻装された状態
で、ダイス本体２１の上下方向または径方向から挿入さ
れている。また、本実施形態では、ヨーク２３はダイス
１３の周方向に互いに等しい間隔を隔てて５本設けられ
ている。

【００１８】ヨーク２３の先端部は、その先端面２３ａ
へ向かうに従い漸次小径となる先細り形状とされてお
り、各ヨーク２３の先端面２３ａは、円筒内周面をその
周方向に沿って略五等分してなる凹円弧状面をなしてい
る。かくして、５本のヨーク２３を放射状に等間隔配置
すると、ヨーク先端面２３ａとダイス内周面との間隔
は、ヨーク先端面２３ａの全面にわたって均一かつ最小
となる。

【００１９】ダイスコイル２４は、ダイス１３の強度低
下に留意しつつ、可能な限りヨーク２３の先端側に位置
するように配置されている。これらダイスコイル２４へ
は、各ヨーク２３の先端部に同一磁極（本実施形態で
は、Ｓ極。）が形成されるように電流が供給される。す
なわち、各ダイスコイル２４への通電により各ヨーク２
３が磁化すると、これにより発生する磁界は、図２中の
矢印で示すように、いずれも径方向内方から外方へと向
かうこととなる。

【００２０】上記構成からなるダイス１３の孔部には、
ダイス１３の内周面から所定の隙間を隔てて、下コアロ
ッド１４ａおよび上コアロッド１４ｂが挿入されてい
る。これら上下コアロッド１４ｂ，１４ａは、ともに磁
性材から棒状に作製されているが、下コアロッド１４ａ
の先端部には、非磁性材製または非磁性超硬合金製の円
筒状スリーブ１４ｃが外挿されている。

【００２１】このスリーブ１４ｃは、前出のダイス１３
におけるスリーブ２２と同様、下コアロッド寿命を延長
させることを目的として設けられたもので、その外径は
上コアロッド１４ｂの外径と同径に設定されている。下
コアロッド１４ａと、その上方に配置される上コアロッ
ド１４ｂとは、ともに図示せぬ駆動手段によって昇降可
能とされている。

【００２２】上下パンチ１５ｂ，１５ａは、非磁性材か
ら円筒状に作製されていて、上下コアロッド１４ｂ，１
４ａの外周とダイス１３の内周との隙間に挿入可能とな
るように位置決めされている。これら上下パンチ１５
ｂ，１５ａは、図示せぬ駆動手段によって相対接近する
ように駆動される。

【００２３】かくして、上下パンチ１５ｂ，１５ａが相
対接近すると、上下パンチ１５ｂ，１５ａの各先端面
と、下コアロッド１４ａに嵌め込まれたスリーブ１４ｃ
の外周面と、ダイス１３の孔に嵌め込まれたスリーブ２
２の内周面とにより囲まれた閉空間が形成され、この閉
空間が磁性粉末Ｍを圧縮成形するためのキャビティとな
る。

【００２４】上下コイル１２ｂ，１２ａは、ダイス１３
の上下に対向配置されている。上下コイル１２ｂ，１２
ａへは、上下コアロッド１４ｂ，１４ａの各先端部にヨ
ーク２３の先端部とは異なる磁極（本実施形態では、Ｎ
極。）が形成されるように電流が供給される。すなわ
ち、上下コイル１２ｂ，１２ａへの通電により上下コア
ロッド１４ｂ，１４ａが磁化すると、図１中の矢印で示
すように、磁界はダイス孔部の高さ方向中央部を境にし
て互いに反発し、径方向内方から外方へと向かうことと
なる。

【００２５】以下、上記構成からなるラジアル異方性磁
石成形装置による成形手順について説明する。まず、上
コアロッド１４ｂ及び上パンチ１５ｂを上昇させてお
き、ダイス１３と下コアロッド１４ａと下パンチ１５ａ
とにより囲まれた円筒状のキャビティ内に磁性粉末Ｍを
充填する。

【００２６】次に、上コアロッド１４ｂ及び上パンチ１
５ｂを下降させ、上コアロッド１４ｂを下コアロッド１
４ａに当接させるとともに、上パンチ１５ｂをキャビテ
ィ内に挿入することにより、キャビティを閉じる。次い
で、上下コイル１２ｂ，１２ａとダイスコイル２４に電
流を供給する。

【００２７】電流は、直流，パルス電流のいずれであっ
てもよく、図３に示すように、組み合わせを種々変える
こともできる。ちなみに、制御の容易性の観点からはケ
ース１が最も好ましく、成形サイクル短縮化の観点から
はケース２が最も好ましい。

【００２８】成形サイクル短縮化の観点でケース２が好
ましいとする理由は、直流の場合には、所定アンペアの
電流を瞬時に流すことができず、立ち上がり及び切り下
がりに数秒間の遅れを生じるのに対し、パルス電流の場
合には、直流よりも大きな電流を瞬時に流すことができ
るからである。なお、上下コイル１２ｂ，１２ａとダイ
スコイル２４に電流を供給するタイミングは、両方同時
でも相互にずらすようにしてもよい。

【００２９】また、圧縮成形の途中でパルス電流を複数
回供給するようにすれば、次のような効果を得ることも
できる。すなわち、成形時における磁性粉末Ｍの充填率
によっては、ラジアル配向した磁性粉末Ｍの配列が元に
戻ってしまうことがあるが、成形途中でパルス電流を複
数回供給するようにすれば、配列が元に戻らない充填率
となった際にタイミング良くパルス電流をかけ得て、磁
性粉末Ｍを均一にラジアル配向させた状態での圧縮成形
が可能となる。

【００３０】電流供給時、上下コアロッド１４ｂ，１４
ａには、それらの先端部がいずれもＮ極となるように磁
化するため、これにより発生した磁束は、図１に示すよ
うにダイス孔部の高さ方向中央部にて反発し、径方向内
方から外方へと放射状に抜ける。他方、ヨーク２３に
は、それらの先端部がいずれもＳ極となるように磁化す
るため、これにより発生した磁束も、同図に示すよう
に、径方向内方から外方へと放射状に抜ける。

【００３１】このようにして、成形型１１内にはラジア
ル磁界が形成され、このラジアル磁界により、キャビテ
ィ内の磁性粉末Ｍがラジアル配向させられるため、その
状態で上下パンチ１５ｂ，１５ａを相対接近させて圧縮
成形を行えば、リング状のラジアル異方性磁石を得るこ
とができる。

【００３２】以上説明したように、本実施形態のラジア
ル異方性磁石成形装置においては、上下コイル１２ｂ，
１２ａのみならず、ダイスコイル２４によってもラジア
ル磁界を発生させているため、上下コイル１２ｂ，１２
ａによる磁束がダイス内径側で飽和しても、面積的に余
裕のあるキャビティ高さ側での磁束が飽和するまで、ダ
イスコイル２４によってラジアル磁界を増強させること
ができる。

【００３３】従って、本実施形態によるラジアル異方性
磁石成形装置では、図４に示すように、上下コイル１２
ｂ，１２ａのみによるラジアル磁界（同図の実線）と比
べて、ラジアル磁界をキャビティ高さの全長にわたって
強めることができることはもとより（同図の破線）、キ
ャビティ両端部で特に不足しがちな磁界をも有効に強め
ることができるため（同図のハッチング領域）、磁気性
能の高いラジアル異方性磁石の製造が可能である。

【００３４】なお、ダイス１３中のヨーク数は、４〜２
４極の範囲に設定しておくのが好ましいが、本発明は必
ずしもその範囲に限定されるものではない。図５は、ヨ
ーク数を８とした場合のダイスの横断面図である。この
ように、ヨーク数を増加させると、各ヨーク３１毎にダ
イスコイル３２を巻装しなければならない関係上、ヨー
ク３１を細くする必要が生じる。

【００３５】かかる場合に、ヨーク先端部を細くしてし
まうと、ヨーク横断面を通過する磁束数までもが減少し
てしまい、ラジアル磁界を増強させるうえで好ましくな
い。従って、図５のようにヨーク数が多い場合にも、ヨ
ーク先端面３１ａがそれと同一曲率の円筒内周面を周方
向に略８等分した凹円弧状面となるように、ヨーク３１
を先太に構成する。

【００３６】これにより、ヨーク数の増加に伴うキャビ
ティ高さ側の磁束通過断面の減少を回避し得て、ダイス
コイル３２により形成される磁界の低下を効果的に防止
することができる。なお、ヨーク先端部の形状は、図６
に示すように、ヨーク数に応じて種々の形状を採用する
ことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を得ることができる。 （ａ）請求項１の発明によれば、上下コイルのみなら
ず、ダイスコイルによってもラジアル磁界を発生させる
ことができるため、上下コイルによる磁束がダイス内径
側で飽和しても、面積的に余裕のあるキャビティ高さ側
での磁束が飽和するまで、ダイスコイルによってラジア
ル磁界を増強させることができる。従って、ラジアル磁
界をキャビティ高さの全長にわたって強めることができ
ることはもとより、キャビティ両端部で特に不足しがち
な磁界をも有効に強めて、磁気性能の高いラジアル異方
性磁石を製造することができる。

【００３８】（ｂ）請求項２の発明によれば、ヨークの
先端面とダイスの内周面との間隔を、ヨーク先端面の全
面にわたって均一かつ最小にし得て、ダイスコイルによ
り形成される磁界を効果的に強めることが可能となる。

【００３９】（ｃ）請求項３の発明によれば、ヨーク数
の増加に伴うキャビティ高さ側の磁束通過断面の減少を
回避し得て、ダイスコイルにより形成される磁界の低下
を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るラジアル異方性磁石成形装置の
一実施の形態を示す要部縦断面図である。

【図２】 図１に示すダイスの横断面図である。

【図３】 上下コイルとダイスコイルに供給する電流の
組み合わせを示す図表である。

【図４】 キャビティの高さ方向に沿うラジアル磁界の
強度分布図である。

【図５】 本発明に係るラジアル異方性磁石成形装置の
他の実施の形態を示す要部横断面図である。

【図６】 ヨーク数とヨーク先端部形状との関係を示す
図である。

【図７】 ラジアル異方性磁石成形装置の一従来例を示
す要部縦断面図である。

【図８】 図７に示すダイスの横断面図である。

【図９】 図７に示す成形型内のラジアル磁界を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１１ 成形型 １２ｂ，１２ａ 上下コイル １３ ダイス １４ｂ，１４ａ コアロッド １５ｂ，１５ａ 上下パンチ ２３ ヨーク ２４ ダイスコイル Ｍ 磁性粉末

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状のダイスと、該ダイスの孔部に
   挿入されるコアロッドと、前記ダイスと前記コアロッド
   との隙間に挿入される上下パンチとにより囲まれたキャ
   ビティ内で磁性粉末を圧縮成形する成形型と、 前記成形型内にラジアル磁界を形成することにより前記
   磁性粉末をラジアル配向させる磁界形成手段とを具備し
   てなるラジアル異方性磁石成形装置であって、 前記磁界形成手段は、前記ダイスの上下に対向配置され
   る上下コイルと、 前記ダイス内に周方向に等しい間隔を隔てて埋設される
   ダイスコイルとを備えることを特徴とするラジアル異方
   性磁石成形装置。
2. 【請求項２】 前記ダイスコイルへの通電により磁化さ
   れるヨークの先端面が、前記ダイスの周方向に沿う凹円
   弧状面に形成されていることを特徴とする請求項１記載
   のラジアル異方性磁石成形装置。
3. 【請求項３】 各凹円弧状面の周方向長さが、当該凹円
   弧状面と同一曲率の円筒内周面を前記ヨークの埋設本数
   で略等分した長さに設定されていることを特徴とする請
   求項２記載のラジアル異方性磁石成形装置。