JP2003257767A - 永久磁石の製造方法およびプレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留磁化による問題を回避し、低コストで異
方性ボンド磁石を製造する。 【解決手段】 プレス装置のキャビティ内に磁性粉末
（ＨＤＤＲ粉末）を供給し、成形する異方性ボンド磁石
の製造である。定常的に磁化された状態にある磁性部材
を用いて、キャビティを含む空間に静磁界からなる弱磁
界を形成し、磁性粉末を弱磁界の向きに平行な方向に配
向させながら磁性粉末をキャビティの内部へ移動させ
る。次にキャビディ内で磁性粉末を圧縮し、成形体を作
製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石の製造方
法およびプレス装置に関している。

【０００２】

【従来の技術】高性能永久磁石として代表的なＲ−Ｆｅ
−Ｂ系希土類磁石（ＲはＹを含む希土類元素、Ｆｅは
鉄、Ｂはホウ素）は、三元系正方晶化合物であるＲ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂ相を主相として含む組織を有し、優れた磁石特性
を発揮する。

【０００３】このようなＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石は、
焼結磁石とボンド磁石とに大別される。焼結磁石は、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金の微粉末（平均粒径：数μｍ）を
プレス装置で圧縮成形した後、焼結することによって製
造される。これに対して、ボンド磁石は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石合金の粉末（粒径：例えば１００μｍ程度）と結
合樹脂との混合物（コンパウンド）をプレス装置内で圧
縮成形することによって製造される。

【０００４】焼結磁石の場合、比較的粒径の小さい粉末
を用いるため、個々の粉末粒子が磁気的異方性を有して
いる。このため、プレス装置で粉末の圧縮成形を行うと
き、粉末に対して配向磁界を印加し、それによって、粉
末粒子が磁界の向きに配向した成形体を作製することが
できる。

【０００５】一方、ボンド磁石の場合は、用いる粉末粒
子の粒径が単磁区臨界粒径を超えた大きさを持つため、
通常、磁気的異方性を示すことがなく、各粉末粒子を磁
界で配向させることはできなかった。従って、粉末粒子
が特定方向に配向した異方性ボンド磁石を作製するに
は、個々の粉末粒子が磁気的異方性を示す磁性粉末を作
製する技術を確立する必要がある。

【０００６】異方性ボンド磁石用の希土類合金粉末を製
造するため、現在、ＨＤＤＲ（Hydrogenation-Dispropo
rtionation-Desorption-Recombination）処理法が行わ
れる。「ＨＤＤＲ」は、水素化（Hydrogenation）、不
均化（Disproportionation）、脱水素化（Desorptio
n）、および再結合（Recombination）を順次実行するプ
ロセスを意味している。このＨＤＤＲ処理によれば、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金のインゴットまたは粉末をＨ₂ガス雰
囲気またはＨ₂ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で温
度５００℃〜１０００℃に保持し、それによって、上記
インゴットまたは粉末に水素を吸蔵させた後、例えばＨ
₂分圧１３Ｐａ以下の真空雰囲気またはＨ₂分圧１３Ｐａ
以下の不活性雰囲気になるまで温度５００℃〜１０００
℃で脱水素処理し、次いで冷却することによって合金磁
石粉末を得る。

【０００７】ＨＤＤＲ処理を施して製造されたＲ−Ｆｅ
−Ｂ系合金粉末は、大きな保磁力を示し、磁気的な異方
性を有している。このような性質を有する理由は、金属
組織が実質的に０．１〜１μｍの非常に微細な結晶の集
合体となるためである。より詳細には、ＨＤＤＲ処理に
よって得られる極微細結晶の粒径が正方晶Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
系化合物の単磁区臨界粒径に近いために高い保磁力を発
揮する。この正方晶Ｒ ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系化合物の非常に微細
な結晶の集合体を「再結晶集合組織」とよぶ。ＨＤＤＲ
処理を施すことによって、再結晶集合組織を持つＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系合金粉末を製造する方法は、例えば、特許文献
１および特許文献２に開示されている。

【０００８】

【特許文献１】特公平６−８２５７５号公報

【特許文献２】特公平７−６８５６１号公報

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＨＤＤＲ処理によって
作製された磁性粉末（以下、「ＨＤＤＲ粉末」と称す
る）を用いて異方性ボンド磁石を製造しようとすると、
以下のような問題が発生している。

【００１０】ＨＤＤＲ粉末と結合樹脂との混合物（コン
パウンド）を配向用磁界中でプレスして作製した成形体
は、配向磁界によって強く磁化される。成形体に磁化が
残留していると、成形体の表面に磁粉が吸着され、ある
いは、成形体どうしが吸引衝突によって破損するなどし
て、その後の取り扱いに大きな支障をきたすので、成形
体の磁化は、成形体をプレス装置から取り出す前に充分
に除去しておく必要がある。このため、磁化された成形
体をプレス装置から取り出す前に、配向磁界の向きと逆
向きの磁界（減磁界）や交番減衰磁界などの脱磁用磁界
を成形体に印加する「脱磁処理」を行う必要がある。し
かし、このような脱磁処理には、通常、数十秒もの時間
がかかるため、プレス工程のサイクルタイムが脱磁処理
を行わない場合（等方的ボンド磁石のサイクルタイム）
に比べて２倍以上にも長くなってしまう。このようにサ
イクルタイムが長くなると、量産性が低下し、磁石の製
造コストが増大してしまう。

【００１１】なお、焼結磁石の場合は、成形体の脱磁が
不充分であっても、もともと磁石粉末の保磁力が低く、
成形体に残留する磁化が小さい。また、焼結工程で磁石
粉末がキュリー点以上の高温にさらされるため、着磁工
程の前には完全な脱磁が行われることになる。これに対
し、異方性ボンド磁石の場合は、成形体をプレス装置か
ら取り出すときに磁化が残留していると、この残留磁化
が着磁工程まで残ってしまうことになる。着磁工程のと
き、ボンド磁石に磁化が残留していると、磁石のヒステ
リシス特性のため、着磁が極めて困難になる。

【００１２】本発明は、かかる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その主な目的は、成形体の残留磁化による問
題を回避し、低コストで着磁性に優れた永久磁石（特に
異方性ボンド磁石）を製造することができる方法および
プレス装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による永久磁石の
製造方法は、プレス装置のキャビティ内に磁性粉末を供
給し、成形する永久磁石の製造であって、前記キャビテ
ィを含む空間に静磁界からなる弱磁界を形成し、前記磁
性粉末を前記弱磁界の向きに平行な方向に配向させなが
ら前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移動させる工
程と、前記キャビディ内で前記磁性粉末を圧縮し、成形
体を作製する工程とを包含する。

【００１４】好ましい実施形態において、前記弱磁界
は、定常的に磁化された状態にある磁性部材を用いて形
成される。

【００１５】好ましい実施形態において、前記弱磁界
は、前記キャビティ内で前記磁性粉末を圧縮するときに
も印加される。

【００１６】好ましい実施形態において、前記プレス装
置による成形直後における前記成形体の表面磁束密度が
０．００５テスラ以下となるように前記弱磁界が調節さ
れている。

【００１７】好ましい実施形態において、前記キャビテ
ィ内における前記弱磁界の強度は、８ｋＡ／ｍ以上１２
０ｋＡ／ｍ以下に調節されている。

【００１８】前記弱磁界の強度上限は、１００ｋＡ／ｍ
以下に調節されていることが好ましく、８０ｋＡ／ｍ以
下に調節されていることが更に好ましい。

【００１９】好ましい実施形態において、前記キャビテ
ィ内で前記磁性粉末を圧縮した後、前記成形体に対して
脱磁処理を行うことなく、前記キャビティから前記成形
体を取り出す。

【００２０】好ましい実施形態において、前記磁性部材
は、プレス装置のダイを構成する部品である。

【００２１】好ましい実施形態において、前記磁性部材
の少なくとも一部は永久磁石から形成されている。

【００２２】好ましい実施形態において、前記磁性粉末
の少なくとも一部はＨＤＤＲ粉末である。

【００２３】好ましい実施形態において、前記プレス装
置は、貫通孔を有するダイと、前記貫通孔の内部におい
て前記貫通孔に対して相対的に往復動作するコアと、前
記貫通孔の内周面と前記コアの外周面との間において、
前記ダイに対して相対的に往復動作する下パンチとを備
えており、前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移動
させる工程は、前記下パンチによって前記貫通孔が塞が
れた状態の前記ダイの上において、前記磁性粉末を含む
フィーダボックスを前記貫通孔の上方に配置する工程
と、前記ダイに対して前記コアを上方に移動させる工程
と、前記コアに対して前記ダイを上方に移動させ、前記
フィーダボックスの下方に前記キャビティを形成する工
程とを含む。

【００２４】本発明によるプレス装置は、貫通孔を有す
るダイと、前記貫通孔の内部において前記ダイに対して
相対的に往復動作し得る上パンチおよび下パンチと、前
記ダイの貫通孔の内部に形成されたキャビティに磁性粉
末を供給する給粉装置とを備えたプレス装置であって、
更に、前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移動させ
るときに前記磁性粉末に対して静磁界からなる弱磁界を
印加する、配向用に磁化された部材を備えている。

【００２５】好ましい実施形態において、前記配向用に
磁化された部材の少なくとも１つは、永久磁石から形成
されている。

【００２６】本発明の永久磁石は、圧縮成形によって製
造された永久磁石であって、プレス装置内の磁性粉末を
静磁界からなる弱磁界中で配向、圧縮し、脱磁処理を行
うことなく前記プレス装置から取り出された時の残磁レ
ベルが表面磁束密度で０．００５テスラ以下であること
を特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明者は、プレス装置のキャビ
ティ内に磁性粉末を供給するとき、磁性粉末に対して静
磁界からなる弱磁界を印加すれば、その後に従来のよう
な強い配向磁界を印加しないでも、充分に高い配向度を
持った永久磁石が得られることを見出して、本発明を想
到するにいたった。

【００２８】本発明によれば、配向のために必要な磁界
強度が弱く、圧縮成形直後における成形体の残留磁化を
充分に低減することができるので、付加的な脱磁処理を
行う必要がなくなる。

【００２９】なお、磁性粉末をキャビティに移動（落
下）させる際、移動しつつある磁性粉末に配向磁界を印
加することにより、効果的に磁性粉末を配向させる技術
は、特開平２００１−９３７１２号公報や特開平２００
１−２２６７０１号公報に記載されている。本発明で
は、これらの公報に開示されている磁界に比べて格段に
小さな磁界を用いて永久磁石の成形を行うことにより、
成形体に残留する磁化に起因する表面磁束密度を０．０
０５テスラ以下に低減し、脱磁工程を不要なものとする
点に大きな特徴を有している。本発明によれば、従来の
ように大型の配向用磁界発生装置が不要となり、また、
プレス工程のサイクルタイムを大幅に短縮することがで
きる。

【００３０】（第１の実施形態）以下、図面を参照しな
がら、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態
では、異方性ボンド磁石を作製する。

【００３１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明による磁石
製造方法における主要工程（配向磁界中給粉→圧縮成
形）を示している。図１に示すプレス装置１０は、貫通
孔１を有するダイ２と、貫通孔１の内部において貫通孔
１に対して相対的に往復動作し得る上パンチ３および下
パンチ４と、ダイ２の貫通孔１の内部に形成されたキャ
ビティに磁性粉末（コンパウンド）５を供給する給粉装
置（フィーダボックス）６とを備えている。

【００３２】本実施形態では、ダイ２を構成する磁性部
材（強磁性体）の少なくとも一部が磁化されており、磁
性粉末５をキャビティの内部へ移動させるとき、磁性粉
末５に対して静磁界からなる弱磁界を印加することがで
きる。上記磁化の程度は、キャビティ内に形成する弱磁
界の強度が８〜１２０ｋＡ／ｍ程度（キャビテイ中央部
での測定値）の範囲内に含まれるように設定される。磁
化された磁性部材は、キャビティ内に定常的に静磁界か
らなる弱い磁界（図中、「Ｍ」の参照符号で示す）を形
成しており、給粉時のコンパウンドを適切に配向させる
ことができる。

【００３３】このような静磁界からなる弱磁界の形成に
用いる磁性部材は、キャビティの近傍に配置されること
が好ましいが、その具体的な配置や構成は、目的とする
磁界分布に応じて適切に設計される。通常のプレス装置
に備えられているダイは強磁性体材料から形成された部
品（部分）を含んでいるため、その部品（部分）を強い
磁界中に置いて磁化すれば、必要なレベルの磁化が得ら
れる。磁性部材の磁化は、ダイをプレス装置にセットす
る前に行ってもよいし、ダイをプレス装置にセットした
状態で行ってもよい。従来の異方性ボンド磁石用プレス
装置には、給粉後に印加すべき強い配向磁界を形成する
コイルが備え付けられているが、このコイルの生み出す
強い磁界を用いてダイの一部を磁化することも可能であ
る。

【００３４】なお、ダイ２の一部を磁化する代わりに、
ダイ２に永久磁石を組み込んだり、ダイ２の周辺部に永
久磁石を配置するようにしても良い。図２（ａ）および
（ｂ）は、ダイ２の両側に一対の永久磁石（例えば希土
類焼結磁石）７を配置した例を示している。この例で
は、２つの永久磁石７によってキャビディ空間内に配向
磁界を形成する。永久磁石７の配置によって配向磁界を
形成する場合、用いる永久磁石の個数や磁化の程度を適
宜調節し、配置を工夫すれば、従来の方法によって実現
できなかった新規な配向磁界分布を形成することも可能
になる。

【００３５】以下、図１の装置を用いて異方性ボンド磁
石を製造する方法を説明する。

【００３６】まず、前述したＨＤＤＲ粉末とバインダ
（結合樹脂）との混合物（コンパウンド）５を用意し、
このコンパウンド５をフィーダボックス６内に充填した
後、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、フィーダボ
ックス６をプレス装置のダイ２のキャビティ上に移動さ
せる。コンパウンド５は、キャビティの内部へ落下し、
キャビティ内に充填される。このようしてキャビティへ
の粉末充填が行われるとき、コンパウンド５を構成する
粉末粒子は、静磁界からなる弱磁界中で効果的に配向さ
せられる。これは、キャビティ内に移動する個々の粉末
粒子が落下に際して比較的容易に回転できるためと考え
られる。

【００３７】本発明者の実験によれば、コンパウンド５
をキャビティに充填するとき、大量のコンパウンド５を
一度にキャビティ内に落とし込むよりも、少量づつ比較
的長い時間をかけてキャビティ内に落下させることが好
ましいことがわかった。これは、コンパウンド５がある
程度の大きさを持つ塊となって給粉される場合には、個
々の粉末粒子の自由な運動（特に回転）が妨げられて配
向度が低下するが、コンパウンド５を少量つづ給粉する
場合は、個々の粉末粒子が比較的自由に回転し得るた
め、弱い磁界中でもスムーズに配向し得るためと考えら
れる。

【００３８】コンパウンド５をキャビティ内に充填する
とき、仮に、従来の配向磁界印加用コイルを用いて強い
静磁界を給粉中のコンパウンド５に印加すると、粉末粒
子がキャビティの内壁面間で配向磁界の方向に沿って架
橋状に連結し、キャビティを部分的に塞いでしまう。こ
のため、均一な粉末充填が達成できなくなる。これに対
して、本実施形態のように比較的弱い磁界をコンパウン
ド５に印加する場合には、このような粉末粒子の磁気的
架橋が形成されにくい。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、フィーダ
ボックス６をキャビティの上方から退避位置へ移動させ
た後、図１（ｄ）に示すように上パンチ３を下降させ、
キャビティ内のコンパウンド５を圧縮成形し、成形体７
を作製する。

【００４０】本実施形態によれば、給粉時に磁界配向を
行うため、８〜１２０ｋＡ／ｍ程度の比較的弱い磁界で
あっても充分に高い配向度を達成できる。逆に、磁界強
度が従来の配向磁界のように８００ｋＡ／ｍを超えるよ
うに強くなりすぎると、粉末粒子の磁気的架橋のため、
スムーズな給粉が妨げられてしまうことになる。

【００４１】本実施形態によれば、圧縮成形した直後に
おける成形体７の磁化（残留磁化）を従来よりも１桁以
上低くすることが可能である。従って、給粉完了後に強
磁界で配向を行う従来技術で必要とされた動作、例え
ば、粉末の配向を容易にするために一旦キャビティ内の
粉末上部に僅かな空間を形成する動作や、その状態で配
向した後、引き続き粉末を加圧・圧縮して成形体とする
動作などが不要となるとともに、成形体７に対する脱磁
処理が不要になる。このため、本実施形態によれば、プ
レス工程のサイクルタイムを、等方性磁石の場合のサイ
クルタイムと同程度（従来の異方性ボンド磁石の場合の
サイクルタイムの半分以下）に短縮することが可能にな
る。

【００４２】なお、本実施形態では、弱く磁化された磁
性部材によって配向磁界を形成するため、配向磁界の印
加は、給粉時のみならず、上パンチ３と下パンチ４とに
よってコンパウンド５を圧縮するときにも継続し、圧縮
成形時に生じやすい配向の乱れが抑制される。

【００４３】（第２の実施形態）次に、図３から図７を
参照しながら、本発明の第２の実施形態を説明する。本
実施形態では、ラジアル配向したリング状の異方性ボン
ド磁石を作製する。具体的には、図４（ａ）および
（ｂ）に示すダイ２を用いて、図５に示すような略ラジ
アル配向した薄肉リング状の異方性ボンド磁石１１を得
ることができる。

【００４４】本実施形態で使用するダイ２は、強磁性体
材料から形成され、図４に示すように、中央部に貫通孔
が設けられており、その貫通孔内の中心部に強磁性体材
料から形成された円柱状のコア８が配置されている。本
実施形態では、このコア８の下方部にコア８の移動方向
と同じ方向に磁化された永久磁石９を配置しており、そ
のためにコア８自体も磁化されている。キャビティは、
ダイ貫通孔の内壁とコア８の外周面との間に形成され
る。コア８とダイ２とにより、キャビティ内にはラジア
ル配向磁界が形成される。

【００４５】図３を参照して、本実施形態におけるプレ
ス装置の動作を説明する。

【００４６】まず、第１の実施形態と同様にしてＨＤＤ
Ｒ粉末とバインダ（結合樹脂）との混合物（コンパウン
ド）５を用意し、このコンパウンド５をフィーダボック
ス６内に充填した後、図３（ａ）に示すように、フィー
ダボックス６をプレス装置１０のダイ２の上に移動させ
る。より具体的には、ダイ２においてキャビティが形成
される部分の真上にフィーダボックス６を配置させる。
このとき、本実施形態では、ダイ２の上面と下パンチ４
の上面とコア８の上面とをほぼ等しいレベルに位置させ
ているため、キャビティ空間は形成されていない。

【００４７】次に、図３（ｂ）に示すように、コア８を
ダイ２および下パンチ４に対して相対的に上昇させる。
その後、図３（ｃ）に示すように、ダイ２をコア８およ
び下パンチ４に対して相対的に上昇させることにより、
コア８の上面とダイ２の上面とを同一レベルに合わせ
る。上記の動作により、キャビティが形成されるととも
に、キャビティ内にコンパウンド５が充填される。

【００４８】このようしてキャビティへの粉末充填が行
われるとき、コンパウンド５を構成する粉末粒子は、永
久磁石９（図４参照）によって磁化されたコア８とダイ
２との間に形成される静磁界からなる弱磁界中で効果的
にラジアル配向させられることになる。

【００４９】本実施形態によれば、コンパウンド５をキ
ャビティ内に充填するときにキャビティの内壁面間を粉
末粒子が架橋状態に連結してキャビティを部分的に塞ぐ
という問題が生じない。このため、最初の実施形態に比
べて、粉末充填がより均一かつ速やかに進行する。故
に、本実施形態の方法は、給粉の困難な形状を持つキャ
ビティに適用して効果的であり、特に薄いリング状の異
方性ボンド磁石の作製に適している。

【００５０】次に、図３（ｄ）に示すように、フィーダ
ボックス６をキャビティの上方から退避位置へ移動させ
た後、不図示の上パンチを下降させ、キャビティ内のコ
ンパウンド５を圧縮成形し、成形体を作製する。

【００５１】本実施形態によれば、給粉時に磁界配向を
行うため、弱い磁界でも充分に高い配向度を達成でき、
圧縮成形した直後における成形体の磁化（残留磁化）を
従来よりも１桁以上低くすることが可能である。

【００５２】なお、本実施形態においても、前述の実施
形態と同様に弱く磁化された磁性部材によって配向磁界
の印加を行うため、給粉時のみならず、上パンチと下パ
ンチ４とによってコンパウンド５を圧縮するときにも継
続的に配向磁界を印加することができる。

【００５３】本実施形態では、キャビティが形成される
部分の真上にフィーダボックス６を移動させた後、キャ
ビティ空間を形成する前に、コアをフィーダボックス内
に進入させているが、本発明は、このような給粉形態に
限定されない。例えば、図６（ａ）から（ｅ）に示すよ
うにして、コア８とダイ２とを下パンチ４に対して相対
的に上昇させ、それによって、フィーダボックス６の真
下でキャビティを形成しながらコンパウンド５をキャビ
ティ内に充填してもよいし、また、図７（ａ）から
（ｅ）に示すように、予め形成しておいたキャビティの
真上にフィーダボックス６を移動させ、それによってフ
ィーダボックス６の中からコンパウンド５をキャビティ
内に落とし込むようにして充填してもよい。

【００５４】図８は、本実施形態で使用し得るプレス装
置の他の構成を示している。図８の構成を有するプレス
装置では、ダイ２の貫通孔の内壁側にラジアル配向した
リング状の永久磁石９（図の例では、内周面がＳ極、外
周面がＮ極になるように磁化されている）を配置してお
り、この永久磁石９の内周面とコア８の外周面との間に
キャビティが形成される。キャビティに充填されたコン
パウンド５が圧縮成形されるとき、永久磁石９の内周面
はコンパウンド５によって強く摩擦されることになる。
このため、永久磁石９の破壊を防止する目的で、永久磁
石９の内周面と下パンチ４との間に薄肉部材を配置する
ことが好ましい。

【００５５】なお、薄肉部材の材料は、非磁性材料であ
っても磁性材料であってもよく、金属、あるいはセラミ
ックスなどの非金属であってもよい。

【００５６】図８の構成を採用しても、図４の構成を有
する場合と同様に、効果的なラジアル配向が可能であ
る。なお、図８の構成と図４の構成を併せ持つプレス装
置を用いても良い。２種類の永久磁石が適切な配向磁界
分布を生成するため、より効果的なラジアル配向を実現
できる。

【００５７】また、図８の構成では、ラジアル配向した
リング状の永久磁石９をダイ２の貫通孔の内壁側に配置
した形態を示したが、コア８の外周面にラジアル配向し
たリング状永久磁石を配置し、このリング状永久磁石の
外周面とダイ２の貫通孔内壁との間にキャビティを形成
する構成も採用できる。さらに、これらを組み合わせ、
ラジアル配向したリング状の永久磁石をダイ２の貫通孔
内壁とともにコア８の外周面にも配置しても、目的とす
るラジアル配向を実現できる。

【００５８】上記の実施形態において、ラジアル配向し
たリング状永久磁石の内周面または外周面は、Ｎ極また
はＳ極の単極になるよう磁化された構成からなるが、例
えば、ダイス貫通孔内壁に配置するリング状永久磁石と
して、その内周面周方向に異磁極が交互に隣接するよう
に複数極形成した構成を採用してもよい。このような構
成を採用すれば、外周面に多極異方性を存するリング状
永久磁石（例えば特開平１−２７２０８号公報）の配向
も可能となる。同様に、コア外周に配置するリング状永
久磁石として、その外周面周方向に異磁極が交互に隣接
するように複数極形成した構成を採用してもよい。この
ような構成を採用すれば、内周面に多極異方性を有する
リング状永久磁石の配向が可能となる。なお、多極異方
性の配向には、上記の如く配向用磁石としてリング状永
久磁石を用いる必要はなく、複数の弓型磁石を異磁極が
交互に隣接するようにリング状に配置したり、ダイス貫
通孔内壁面に配向用弱磁界形成用のコイル収納溝を形成
するなど、公知の構成を採用できる。

【００５９】以上説明してきた実施形態（直角配向、ラ
ジアル配向、または多極異方性配向の場合）では、いず
れも配向磁界の向きは水平方向であり、プレス方向（１
軸圧縮方向）に対して垂直である。このため、キャビテ
ィに充填された粉末粒子は水平方向に配向する。粉末粒
子は磁気的相互作用のため水平方向に沿って鎖状に連な
る。充填粉末の上面に位置する粉末粒子も水平方向に連
なる結果、粉末はキャビティの外側にはみだすことな
く、キャビティ内に完全に収まりやすい。

【００６０】配向磁界の向きがプレス方向と平行になる
場合、図９に示すように下パンチ４の側に永久磁石９を
配置することができる。このような配置によれば、上パ
ンチ３の側に比べて下パンチ４の側の磁化を強めること
ができるため、キャビティ内へのコンパウンド５の供給
を円滑に行うことが可能となる。

【００６１】なお、図９は永久磁石９を配置した下パン
チ４上面とダイ２の貫通孔内壁とによって形成されるキ
ャビティ内にコンパウンドを給粉し、図中矢印方向（Ｍ
方向）の配向が完了した後、上パンチ３を下降させ、キ
ャビティ内のコンパウンドを圧縮成形する状態を示して
いる。

【００６２】図９に示す構成例では、ダイ２に対する下
パンチ４の相対的な上昇／下降動作に従って永久磁石９
の相対的な位置関係が変化するが、コンパウンド給粉時
には、下パンチ４は移動することなく、下パンチ４の上
面とダイ２の貫通孔内壁内によって形成されるキャビテ
ィ空間に存在する配向磁界の向きおよび強度は変化しな
い。本明細書における「静磁界」とは、磁性粉末給粉時
におけるキャビティの位置を基準とする座標系におい
て、向きや強度が略一定に保たれる磁界を指すものとす
る。従って、プレス装置の機械的な動作に伴って永久磁
石や、永久磁石によって磁化された磁性部材が移動する
場合であっても、磁性粉末給粉時においてキャビティ内
に形成される配向磁界の向きや強度が時間的に変化する
ことなく略一定であれば、その配向磁界は「静磁界」で
ある。

【００６３】なお、プレス装置のキャビディ中心軸が鉛
直方向に対して傾斜していても良いし、配向磁界の向き
が水平方向に対して傾斜していてもよい。これらの配置
構成は、どのような形状の永久磁石を作製するかに依存
して適切に設計され得る。

【００６４】なお、上記の実施形態では、いずれも、所
定方向に磁化された永久磁石を用いた構成を説明した
が、永久磁石に代えてコイルを用いて磁化を行っても同
様な効果を得ることができる。また、上記の永久磁石に
よって磁化された部材が作る弱い配向磁界に加えて、コ
イルによる磁界を付加的に印加しても良い。このように
付加的な磁界（アシスト磁界）を用いる場合でも、成形
体の残留磁化を０．００５Ｔ以下に低く維持するため、
キャビティ内の配向磁界強度は８ｋＡ／ｍ以上１２０ｋ
Ａ／ｍ以下に設定することが望ましい。すなわち、キャ
ビティ内の配向磁界強度は、目的とする成形体の形状・
寸法、磁性粉末の磁気特性、配向方向、磁性粉末給粉時
の粉末供給レートなどに応じて最適値に選定することが
望ましい。完全な配向を実現するためには、配向磁界強
度を高く設定することが好ましい。しかし、後述する実
施例の説明から明らかなように、配向磁界強度を所定強
度以上に大きくしても、その効果は飽和し、成形体の残
留磁化を大きくするだけである。本発明者の実験によれ
ば、目的とする配向を達成するためには、少なくとも８
ｋＡ／ｍ以上の磁界強度が必要であるが、その上限につ
いては、残留磁化等の観点から１２０ｋＡ／ｍ以下に設
定することが好ましい。配向磁界強度の上限は、１００
ｋＡ／ｍ以下であることが好ましく、８０ｋＡ／ｍ以下
であることが更に好ましい。なお、アシスト磁界は、静
磁界に限定されることなく、交流磁界やパルス磁界など
の振動磁界であってもよい。

【００６５】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例を説明す
る。

【００６６】まず、本実施例では、２７．５重量％のＮ
ｄ−１．０７重量％のＢ−１４．７重量％のＣｏ−０．
２重量％のＣｕ−０．３重量％のＧａ−０．１５重量％
のＺｒ−残部Ｆｅを含有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合
金のＨＤＤＲ粉末を用意した。具体的には、まず、上記
組成を有する希土類合金原料をＡｒ雰囲気中で１１３０
℃１５時間の条件で熱処理した後、水素吸蔵による崩壊
・整粒を行った。その後、ＨＤＤＲ処理を行うことよ
り、磁気的異方性を有するＨＤＤＲ粉末を作製した。粉
末の平均粒径（レーザ回折法によって測定した値）は、
１２０μｍ程度であった。

【００６７】上記ＨＤＤＲ粉末に対して、ビルフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂のバインダ（結合樹脂）を６０度に
加熱しつつ二軸ニーダを用いて混ぜ合わせることによ
り、ＨＤＤＲコンパウンドを作製した。バインダの重量
比率は、全体の２．５％程度とした。

【００６８】このＨＤＤＲコンパウンドを図１および図
２に示すようなプレス装置を用い、圧縮成形した。な
お、ダイ２の両側に配置した永久磁石の磁化量を変化さ
せることによって当該磁石の実質的な磁気特性を調節
し、それによってキャビティ内の磁界強度を所望の値に
設定した。プレス装置のダイキャビティの開口面（ダイ
上面）での形状（プレス方向に垂直なキャビティの断面
形状）は、５ｍｍ×２０ｍｍの長方形であり、キャビテ
ィの深さは４０ｍｍであった。

【００６９】キャビティには、上記コンパウンドを約１
０ｇ（グラム）充填した。このようなキャビティで作製
した成形体の形状は、直方体であり、そのサイズは縦５
ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ１７ｍｍであった。

【００７０】キャビティ内に形成した弱磁界の強度（キ
ャビティ中央部での測定値）と、最終的に得られた異方
性ボンド磁石の最大磁気エネルギー積との関係を図１０
に示す。図１０では、異なる条件で給粉を行った２種類
の実施例についてのデータと、圧縮成形時に１２ｋＯｅ
の強磁界を印加する従来方法で作製した異方性ボンド磁
石（比較例）についてのデータとを記載している。

【００７１】なお、グラフの横軸に示す磁界強度の単位
はＯｅ（エルステッド）であり、この数値を１０³／
（４π）倍した値がＳＩ単位における磁界強度となる。
１０³／（４π）は約８０であるので、例えば、１００
Ｏｅは、ＳＩ単位系で約８ｋＡ／ｍとなる。

【００７２】給粉時の粉末供給レートは、実施例１では
低く抑え、実施例２では可能な限り高く設定した。図１
０からわかるように、実施例１の場合（図中、実線で示
す）、キャビティ内の磁界強度が１００Ｏｅ以上であれ
ば、比較例の９０％以上の高い最大磁気エネルギー積が
達成された。一方、実施例２の場合（図中、破線で示
す）は、キャビティ内の磁界強度を約４００Ｏｅ以上に
すれば、比較例の９０％以上の最大磁気エネルギー積が
得られたが、磁界強度が低い領域では、最大磁気エネル
ギー積は小さかった。これらの結果から、給粉時の粉末
供給レートを低く設定することが好ましいことがわか
る。

【００７３】なお、粉末供給レートの高い実施例２の場
合でも、配向磁界の強度を高めれば（例えば４００Ｏｅ
以上（＝約３２ｋＡ／ｍ以上））、実用化可能な磁気特
性を実現できる。ただし、配向磁界の強度を高くし過ぎ
ると。成形体に残留する磁化が増加して、従来と同様の
問題が発生するので好ましくない。残留磁化を上記問題
が生じないレベル（０．００５Ｔ以下）に抑えるには、
配向磁界の強度を最大でも１５００Ｏｅ（１２０ｋＡ／
ｍ）以下とすることが好ましい。残留磁化を更に小さく
するには、配向磁界強度を１２６０Ｏｅ（１００ｋＡ／
ｍ）以下にすることが好ましく、１０００Ｏｅ（８０ｋ
Ａ／ｍ）以下とすることが更に好ましく、４００Ｏｅ以
下に設定することが最も好ましい。

【００７４】（実施例２）図３および図４に示すプレス
装置を用いてラジアル配向させたリング状異方性ボンド
磁石を作製した。用いたコンパウンドは、実施例１で用
いたものと同様である。成形体の形状は、外径が２５ｍ
ｍ、内径が２３ｍｍ、高さが５ｍｍであった。

【００７５】キャビティ内に形成した弱磁界の強度（キ
ャビティ中央部での測定値）と、最終的に得られた着磁
工程後の異方性ボンド磁石のフラックス（単位重量あた
り）との関係を図１１に示す。図１１には、比較例とし
て、従来の強磁界（パルス磁界：強度１２００ｋＡ／
ｍ）を印加して圧縮成形を行なった異方性ボンド磁石の
フラックスが示されている。

【００７６】図１１からわかるように、フラックスは磁
界強度の上昇に伴って増加するが、４００〜５００Ｏｅ
程度で飽和する。残留磁化を低く抑え、かつ、実用に耐
える大きさのフラックスを得るためには、キャビティ内
の磁界強度が４００〜６００Ｏｅ程度（＝３２〜４８ｋ
Ａ／ｍ程度）となるように磁性部材を磁化しておくこと
が好ましい。

【００７７】なお、プレス直後における（脱磁処理を行
わない場合の）成形体の表面磁束密度（残磁）は、キャ
ビティ内の配向磁界強度が１０００Ｏｅ（８０ｋＡ／
ｍ）を超える場合、０．００１０〜０．００１３テスラ
（１０〜１３ガウス）程度であった。一方、キャビティ
内の配向磁界強度が１０００Ｏｅ（８０ｋＡ／ｍ）以下
の場合は、残磁は０．００１０テスラ（１０ガウス）以
下となり、キャビティ内の配向磁界強度が例えば約５０
０Ｏｅ（４０ｋＡ／ｍ）の場合は、残磁は０．０００５
（５ガウス）程度であった。

【００７８】本実施例では、図３に示す方法で給粉する
ため、粉末粒子の磁気的架橋が形成されず、強度が比較
的強い配向磁界を形成しても速やかな粉末充填が可能で
あった。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、給粉時に静磁界からな
る弱い配向磁界を印加するため、磁性粉末をキャビティ
内に充填しながら配向磁界の方向に配向させることがで
きる。配向磁界の強度が小さいため、充分な程度の磁界
配向を実現しながら、圧縮成形後に成形体に残留する磁
化を大幅に低減できる。その結果、脱磁処理を省略する
ことが可能となるため、残留磁化に起因する種々の問題
を回避しつつ、プレス工程のサイクルタイムを低減し、
特性に優れた永久磁石を低コストで製造することができ
る。

【００８０】また、本発明よれば、従来の強い配向磁界
形成用コイルが不要になるため、プレス装置の小型化が
可能になり、また、配向磁界形成用コイルが消費してい
た電力をセーブでき、プレス工程に要するコストを低減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態における
プレス装置の主要部の動作を示す工程断面図である。

【図２】弱い配向磁界を形成するための磁性部材として
永久磁石を用いた構成を示す図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に
おけるプレス装置の主要部の動作を示す工程断面図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態で用いるプレス装置の
構成を示す図である。

【図５】本発明によって作製された薄肉リング状の異方
性ボンド磁石を示す図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の他の実施形態にお
けるプレス装置の主要部の動作を示す工程断面図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の更に他の実施形態
におけるプレス装置の主要部の動作を示す工程断面図で
ある。

【図８】本発明の第２の実施形態で用いることができる
プレス装置の他の構成を示す図である。

【図９】本発明の第２の実施形態で用いることができる
プレス装置の更に他の構成を示す図である。

【図１０】キャビティ内に形成した弱磁界の強度と、最
終的に得られた異方性ボンド磁石の最大磁気エネルギー
積（ＢＨ）_maxとの関係を示すグラフである。

【図１１】キャビティ内に形成した弱磁界の強度と、最
終的に得られた異方性ボンド磁石の単位重量あたりのフ
ラックス（磁束量）との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 貫通孔 ２ ダイ ３ 上パンチ ４ 下パンチ ５ 磁性粉末（コンパウンド） ６ 給粉装置（フィーダボックス） ７ 成形体（着磁工程前の異方性ボンド磁石） ８ コア ９ 永久磁石 １０ プレス装置 １１ ラジアル配向した薄肉リング状異方性ボンド
磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 務 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 Ｆターム(参考） 4K018 AA27 CA04 CA13 KA46 5E062 CD05 CE04 CE07 CF01

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス装置のキャビティ内に磁性粉末を
   供給し、成形する永久磁石の製造であって、 前記キャビティを含む空間に静磁界からなる弱磁界を形
   成し、前記磁性粉末を前記弱磁界の向きに平行な方向に
   配向させながら前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ
   移動させる工程と、 前記キャビディ内で前記磁性粉末を圧縮し、成形体を作
   製する工程と、を包含する永久磁石の製造方法。
2. 【請求項２】 前記弱磁界は、定常的に磁化された状態
   にある磁性部材を用いて形成される請求項１に記載の永
   久磁石の製造方法。
3. 【請求項３】 前記弱磁界は、前記キャビティ内で前記
   磁性粉末を圧縮するときにも印加される請求項１または
   ２に記載の永久磁石の製造方法。
4. 【請求項４】 前記プレス装置による成形直後における
   前記成形体の表面磁束密度が０．００５テスラ以下とな
   るように前記弱磁界が調節されている請求項１から３の
   いずれかに記載の永久磁石の製造方法。
5. 【請求項５】 前記キャビティ内における前記弱磁界の
   強度は、８ｋＡ／ｍ以上１２０ｋＡ／ｍ以下に調節され
   ている請求項４に記載の永久磁石の製造方法。
6. 【請求項６】 前記キャビティ内における前記弱磁界の
   強度は、８ｋＡ／ｍ以上１００ｋＡ／ｍ以下に調節され
   ている請求項５に記載の永久磁石の製造方法。
7. 【請求項７】 前記キャビティ内における前記弱磁界の
   強度は、８ｋＡ／ｍ以上８０ｋＡ／ｍ以下に調節されて
   いる請求項６に記載の永久磁石の製造方法。
8. 【請求項８】 前記キャビティ内で前記磁性粉末を圧縮
   した後、前記成形体に対して脱磁処理を行うことなく、
   前記キャビティから前記成形体を取り出す請求項１から
   ７のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
9. 【請求項９】 前記磁性部材は、プレス装置のダイを構
   成する部品である請求項２から８のいずれかに記載の永
   久磁石の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記磁性部材の少なくとも一部は永久
    磁石から形成されている請求項２から９のいずれかに記
    載の永久磁石の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記磁性粉末の少なくとも一部はＨＤ
    ＤＲ粉末である請求項１から１０のいずれかに記載の永
    久磁石の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記プレス装置は、 貫通孔を有するダイと、 前記貫通孔の内部において前記貫通孔に対して相対的に
    往復動作するコアと、 前記貫通孔の内周面と前記コアの外周面との間におい
    て、前記ダイに対して相対的に往復動作する下パンチと
    を備えており、 前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移動させる工程
    は、 前記下パンチによって前記貫通孔が塞がれた状態の前記
    ダイの上において、前記磁性粉末を含むフィーダボック
    スを前記貫通孔の上方に配置する工程と、 前記ダイに対して前記コアを上方に移動させる工程と、 前記コアに対して前記ダイを上方に移動させ、前記フィ
    ーダボックスの下方に前記キャビティを形成する工程
    と、を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の永久
    磁石の製造方法。
13. 【請求項１３】 貫通孔を有するダイと、 前記貫通孔の内部において前記ダイに対して相対的に往
    復動作し得る上パンチおよび下パンチと、 前記ダイの貫通孔の内部に形成されたキャビティに磁性
    粉末を供給する給粉装置と、を備えたプレス装置であっ
    て、更に、 前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移動させるとき
    に前記磁性粉末に対して静磁界からなる弱磁界を印加す
    る、配向用に磁化された部材を備えているプレス装置。
14. 【請求項１４】 前記配向用に磁化された部材の少なく
    とも１つは、永久磁石から形成されている請求項１３に
    記載のプレス装置。
15. 【請求項１５】 圧縮成形によって製造された永久磁石
    であって、プレス装置内の磁性粉末を静磁界からなる弱
    磁界中で配向、圧縮し、脱磁処理を行うことなく前記プ
    レス装置から取り出された時の残磁レベルが表面磁束密
    度で０．００５テスラ以下であることを特徴とする永久
    磁石。