JP2021015866A - ボンド磁石製造装置、ボンド磁石製造方法及びボンド磁石 - Google Patents
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Abstract
Description
a) 基台と、
b) 磁石粉末と該磁石粉末よりも融点が低いバインダの粉末を混合した原料粉末を、前記基台の上の所定の粉末供給領域に供給する原料粉末供給部と、
c) 前記粉末供給領域のうち、製造しようとするボンド磁石の形状に対応する領域である照射領域に、前記磁石粉末を溶融させることなく前記バインダの粉末を溶融又は硬化させる温度に前記原料粉末を加熱するビームを照射するビーム照射部と
を備えることを特徴とする。
磁石粉末と該磁石粉末よりも融点が低いバインダの粉末を混合した原料粉末を、基台の上の所定の粉末供給領域に供給する原料粉末供給工程と、
前記粉末供給領域のうち、製造しようとするボンド磁石の形状に対応する領域である照射領域に、前記磁石粉末を溶融させることなく前記バインダの粉末を溶融又は硬化させる温度に前記原料粉末を加熱するビームを照射するビーム照射工程と
を有することを特徴とする。
図1に、本発明に係るボンド磁石製造装置の第1実施形態の構成を示す。このボンド磁石製造装置10は、基台11と、原料粉末供給部12と、ビーム照射部13と、圧力印加部14と、余剰粉末回収部15と、制御部(図示せず)とを有する。
図1〜図3を用いて、第1実施形態のボンド磁石製造装置10の動作、及びその動作により実施されるボンド磁石製造方法を説明する。
図4に、本発明に係るボンド磁石製造装置の第2実施形態の構成を示す。このボンド磁石製造装置20は、基台21と、原料粉末供給部22と、ビーム照射部23と、制御部(図示せず)とを有する。
以下、第1実施形態のボンド磁石製造装置を用いてボンド磁石を製造し、得られたボンド磁石の磁気特性を測定した結果を説明する。
実験1では、原料粉末Pには、磁石粉末としてSmFeN系磁石の粉末を、バインダの粉末としてPPSの粉末を、それぞれ含有するものを用いた。磁石粉末は、Sm:19.30(質量%、以下同じ)、Zr:1.65、Co:3.95、Al:0.30、N:3.29、Fe:残部の組成になるように配合した合金を単ロール急冷装置を用いて溶解し、その後溶湯をロール上に落下させて急冷し、それにより得られたリボン状フレークをピンミルで粉砕し、目開き150μmの篩で分級することにより作製した。得られた磁石粉末の粒子は扁平状であり、その粒径は中央値D50で109.5μmである。バインダの粉末の粒子は粒径50μmの球形状である。磁石粉末とバインダの粉末の混合比は、質量比で98:2(前者が磁石粉末、後者がバインダの粉末。以下同様。)〜90:10、体積比で90:10〜61:39である。原料粉末の層PLの厚さdは150μmとし、原料粉末供給工程及びビーム照射工程を34回繰り返すことにより、厚さ5mmのボンド磁石BMを製造した。なお、実験1では圧力印加工程は行っていない。照射領域はいずれの原料粉末の層PLにおいても面内で同一の位置にある径10mmの円形とし、それによりボンド磁石BMの3次元形状を円板状とした。レーザー光源131には炭酸ガスレーザーを用いた。このレーザー光源131は、波長10.6μm、レーザースポット径220μmのレーザービームを最大出力強度60Wで出射する能力を有するが、本実施例では出力強度を5〜40Wの範囲内に絞って用いた。レーザースポットの移動速度は5m/secとした。レーザービームは、1つの原料粉末の層PLにおける照射領域に対して1〜4回照射した。本実験ではバインダの材料に熱可塑性樹脂であるPPSを用いているため、原料粉末の層PLの同じ位置に複数回レーザービームを照射すると、その度にバインダの溶解及び硬化が生じる。
原料粉末供給工程とビーム照射工程の間に圧力印加工程を行ってボンド磁石(試料12)を製造した実験2の結果を示す。圧力印加工程は、本実験では圧力印加部14の部材を人力で原料粉末の層PLに押し当てることにより行った。試料12の実験結果を試料10と共に表2に示す。圧力印加工程を行うことを除いて、この実験における製造条件は、試料10と同じである。磁気特性は、実験2及び後述の実験3では、成形体のまま直流B-Hトレーサーにより測定した。
磁石粉末として、SmFeN系磁石の粉末の代わりに、NdFeB系磁石の粉末を用いてボンド磁石(試料13)を製造した実験3を行った。NdFeB系磁石の粉末には、粒子が扁平状であって粒径が中央値D50で59.7μmであるものを用いた。磁石粉末以外の条件は試料12と同様とした(従って、圧力印加工程を行った)。試料13の実験結果を試料12と共に表3に示す。試料13では、試料12に近い密度及び磁気特性が得られた。
次に、磁石粉末の最大粒径及び原料粉末の層PLの厚さdが異なる条件で該層PLを作製したときの、該層PLの状態を目視で確認する実験を行った。この実験では、磁石粉末にはSmFeN径磁石の粉末を用い、目開きの大きさが異なる篩を使用することにより、最大粒径が異なる磁石粉末を用意した。バインダの粉末はPPSから成り粒子が球形状である粉末である。磁石粉末とバインダの粉末の混合比は90:10である。実験結果を表4に示す。
11、21…基台
111…基台昇降機構
12、22…原料粉末供給部
121…原料粉末貯留槽
1211…原料粉末貯留槽の底部
1212…原料粉末貯留槽の側壁
122…貯留槽底部昇降機構
123…ローラ
13、23…ビーム照射部
131、231…レーザー光源
132…反射鏡
133…スキャン機構
14…圧力印加部
15…余剰粉末回収部
221…原料粉末貯留部
222…原料粉末送出部
223…ノズル
224…ノズル移動機構
232…レーザー光導光路
233…レーザービーム出射部
30…ボンド磁石
31…ボンド磁石内の層
311…ボンド磁石の層内でバインダの密度が高い部分
32…磁石粉末の粒子
33、331、332…バインダ
BM…ボンド磁石
BMP…形成済部分
LB…レーザービーム
P…原料粉末
PL…原料粉末の層
Claims (13)
- a) 基台と、
b) 磁石粉末と該磁石粉末よりも融点が低いバインダの粉末を混合した原料粉末を、前記基台の上の所定の粉末供給領域に供給する原料粉末供給部と、
c) 前記粉末供給領域のうち、製造しようとするボンド磁石の形状に対応する領域である照射領域に、前記磁石粉末を溶融させることなく前記バインダの粉末を溶融又は硬化させる温度に前記原料粉末を加熱するビームを照射するビーム照射部と
を備えることを特徴とするボンド磁石製造装置。 - さらに、前記粉末供給領域に供給された原料粉末に圧力を印加する圧力印加部を備えることを特徴とする請求項1に記載のボンド磁石製造装置。
- 前記原料粉末供給部が前記基台の上に原料粉末の層を形成するものであって、
前記ビーム照射部が前記層の一部を前記照射領域として該照射領域に前記ビームを照射するものである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のボンド磁石製造装置。 - 前記原料粉末供給部が、製造しようとするボンド磁石に対応する形状の前記粉末供給領域に向けて原料粉末を吐出するノズルを有し、
前記ビーム照射部が前記粉末供給領域と同じ領域である前記照射領域にビームを照射するものである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のボンド磁石製造装置。 - 前記ビーム照射部が、前記原料粉末を、前記磁石粉末に変質が生じる温度よりも低い温度に加熱するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のボンド磁石製造装置。
- 磁石粉末と該磁石粉末よりも融点が低いバインダの粉末を混合した原料粉末を、基台の上の所定の粉末供給領域に供給する原料粉末供給工程と、
前記粉末供給領域のうち、製造しようとするボンド磁石の形状に対応する領域である照射領域に、前記磁石粉末を溶融させることなく前記バインダの粉末を溶融又は硬化させる温度に前記原料粉末を加熱するビームを照射するビーム照射工程と
を有することを特徴とするボンド磁石製造方法。 - 前記原料粉末供給工程と前記ビーム照射工程の間に、前記粉末供給領域に供給された原料粉末に圧力を印加する圧力印加工程を行うことを特徴とする請求項6に記載のボンド磁石製造方法。
- 前記原料粉末供給工程が前記基台の上に原料粉末の層を形成するものであって、
前記ビーム照射工程が前記層の一部を前記照射領域として該照射領域に前記ビームを照射するものである
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のボンド磁石製造方法。 - 前記原料粉末の層の厚さが前記磁石粉末の粒子の最大径以上であることを特徴とする請求項8に記載のボンド磁石製造方法。
- 前記原料粉末供給工程が、製造しようとするボンド磁石に対応する形状の前記粉末供給領域に向けてノズルから原料粉末を吐出するものであって、
前記ビーム照射工程が、前記原料粉末供給工程と同時並行で、前記粉末供給領域と同じ領域である前記照射領域にビームを照射するものである
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のボンド磁石製造方法。 - 前記バインダの粉末の粒子が球形状であることを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載のボンド磁石製造方法。
- 前記ビーム照射工程が、前記原料粉末を、前記磁石粉末に変質が生じる温度よりも低い温度に加熱するものであることを特徴とする請求項6〜11のいずれかに記載のボンド磁石製造方法。
- 磁石粉末の粒子間がバインダで結合されて成る層が複数積層しており、該層の各々において共通の方向に向かって該バインダの密度が増加してゆく密度分布を有し、該方向が積層方向の一方から他方に向かう方向であることを特徴とするボンド磁石。
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