JP2022078510A - Manufacturing method for laminated rare earth magnet and laminated rare earth magnet - Google Patents

Manufacturing method for laminated rare earth magnet and laminated rare earth magnet Download PDF

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Abstract

To reduce man-hours, make effective use of materials, and make it possible to further reduce the thickness of a rare earth magnet layer.SOLUTION: A manufacturing method includes the steps of: forming a laminate 10 by alternately stacking a material layer 11 including rare earth metals and an insulator layer 12 using additive manufacturing (AM) technology; applying a magnetic field to the laminate 10 to orient it; and sintering the oriented laminate 10 to form a sintered body. The step of forming the laminate 10 includes the steps of: using a binder injection 3D printer to inject a first binder onto a predetermined portion of the surface of a powder bed 101 filled with a material powder 100 to form a material layer 11 in which a portion of the material powder 100 is solidified by the first binder; and forming the insulator layer 12 by injecting a mixture of the insulator powder and the second binder and depositing the mixture to cover at least a portion of the surface of the powder bed 101.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、積層希土類磁石の製造方法及び積層希土類磁石に関し、詳しくは付加製造により積層して製造するものに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminated rare earth magnet and a laminated rare earth magnet, and more particularly to a method for manufacturing laminated rare earth magnets by additive manufacturing.

従来、ネオジム磁石をはじめとする希土類磁石が提供されている。希土類磁石は、強い磁力を有し、IT機器、産業用モーター、自動車など様々な用途で使用されている。希土類磁石は、高周波領域で使用されるときには、渦電流の発生を抑制して磁石の特性を維持するために、磁石の薄板が絶縁体を挟んで積層された積層希土類磁石として提供されることがある。 Conventionally, rare earth magnets such as neodymium magnets have been provided. Rare earth magnets have a strong magnetic force and are used in various applications such as IT equipment, industrial motors, and automobiles. When used in a high frequency region, rare earth magnets may be provided as laminated rare earth magnets in which thin plates of magnets are laminated with an insulator in between in order to suppress the generation of eddy currents and maintain the characteristics of the magnet. be.

積層希土類磁石は、プレスした材料の粉末に磁場を印加して配向した後に焼結して希土類磁石のブロックを作製し、磁石のブロックを切断及び切削して所定の形状の薄板とし、薄板を絶縁体層となる接着剤で張り合わせて積層体を形成することにより製造されている。また、所定の形状の薄板を成型するように仕切り板で区切った型に希土類磁石の材料の粉末を満たし、磁場を印加して配向し、型を取り外した材料の粉末を仕切り板とともに焼結し、焼結時に密度を高めて形成された磁石の薄板を貼り合わせて積層希土類磁石を形成する技術も開示されている(特許文献1を参照)。型の仕切り板を絶縁体で形成し、型を外した材料の粉末を仕切り板とともに焼結することにより、磁石と絶縁体とが積層された焼結体を形成する技術も開示されている(特許文献2を参照)。 Laminated rare earth magnets are oriented by applying a magnetic field to the powder of the pressed material and then sintered to produce a block of rare earth magnet, and the block of the magnet is cut and cut to form a thin plate of a predetermined shape, and the thin plate is insulated. It is manufactured by laminating with an adhesive that becomes a body layer to form a laminated body. In addition, the mold of the rare earth magnet material is filled in a mold separated by a partition plate so as to form a thin plate of a predetermined shape, oriented by applying a magnetic field, and the powder of the material from which the mold is removed is sintered together with the partition plate. Also disclosed is a technique for forming a laminated rare earth magnet by laminating thin plates of magnets formed by increasing the density during sintering (see Patent Document 1). A technique is also disclosed in which a partition plate of a mold is formed of an insulator, and powder of a material from which the mold has been removed is sintered together with the partition plate to form a sintered body in which a magnet and an insulator are laminated. See Patent Document 2).

一方、3Dプリンターを用いて材料を結合及び積層して造形する付加製造(additive manufacturing:AM)の技術が提供されている。例えば、結合剤噴射(binder jetting、バインダージェット)法の3Dプリンターは、粉末床に液状の結合剤を噴射して粉末を選択的に接合して積層することにより3次元物体を造形することができる(特許文献3を参照)。 On the other hand, there is provided a technique of additive manufacturing (AM) in which materials are combined and laminated using a 3D printer to form a model. For example, a 3D printer using a binder jetting method can form a three-dimensional object by injecting a liquid binder onto a powder bed and selectively joining and laminating the powder. (See Patent Document 3).

特開2006-19521号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-19521 国際公開第2015/012412号International Publication No. 2015/012412 特表2002-528375号公報Special Table 2002-528375 Gazette

しかしながら、積層希土類磁石を製造するためには、焼結した希土類磁石を所定の形状の薄板に切断及び切削する整形の工程を要し、これらの工程で希土類磁石の材料の一部は切粉として失われていた。また、磁石の薄板を薄くすることは難しく、積層希土類磁石を構成する希土類磁石層の薄さには限界があり、例えば2mmが限界であった。前述した薄板を成型するように仕切り板で区切った型を使用する技術、仕切り板を絶縁体で形成する技術によっても、同様に磁石の薄板を薄くすることは難しかった。 However, in order to manufacture a laminated rare earth magnet, a shaping process of cutting and cutting a sintered rare earth magnet into a thin plate having a predetermined shape is required, and in these steps, a part of the material of the rare earth magnet is used as chips. It was lost. Further, it is difficult to make the thin plate of the magnet thin, and there is a limit to the thinness of the rare earth magnet layer constituting the laminated rare earth magnet, for example, 2 mm is the limit. Similarly, it was difficult to thin the thin plate of the magnet by the technique of using the mold separated by the partition plate like molding the thin plate and the technique of forming the partition plate with an insulator.

この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、工数を低減するとともに、材料を有効に利用し、希土類磁石層をさらに薄くすることができるような積層希土類磁石の製造方法及び積層希土類磁石を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and is a method for manufacturing a laminated rare earth magnet capable of reducing the number of steps, effectively using the material, and further thinning the rare earth magnet layer. It is an object of the present invention to provide a laminated rare earth magnet.

上述の課題を解決するために、この出願に係る積層希土類磁石の製造方法は、付加製造により希土類金属を含む材料の粉末を堆積した材料層と絶縁体の粉末を堆積した絶縁体層とを交互に積層して積層体を形成する工程と、積層体に磁場を印加して配向する工程と、前記配向した積層体を焼結して焼結体を形成する工程とを含むものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing a laminated rare earth magnet according to this application alternates between a material layer in which powder of a material containing a rare earth metal is deposited and an insulator layer in which powder of an insulator is deposited by additional manufacturing. It includes a step of laminating the laminated body to form a laminated body, a step of applying a magnetic field to the laminated body to align the laminated body, and a step of sintering the oriented laminated body to form a sintered body.

積層体を形成する工程は、結合剤噴射法の3Dプリンターを用い、材料の粉末が満たされた粉末床の表面の所定の部分に第1結合剤を噴射し、材料の粉末の一部を第1結合剤で固化した材料の粉末層を形成する工程と、絶縁体の粉末と第2結合剤との混合物を噴射して粉末床の表面の少なくとも一部を覆うように混合物を堆積して、絶縁体層を形成する工程とを含んでもよい。 In the step of forming the laminate, a 3D printer of the binder injection method is used to inject the first binder onto a predetermined part of the surface of the powder bed filled with the powder of the material, and a part of the powder of the material is first. 1 The step of forming a powder layer of the material solidified with the binder and the injection of the mixture of the insulator powder and the second binder to deposit the mixture so as to cover at least a part of the surface of the powder bed. It may include a step of forming an insulator layer.

材料層を形成する工程と、絶縁体層を形成する工程は、粉末床の深さ方向に延びる積層体において、材料層及び絶縁体層をそれぞれ第1結合剤及び第2結合剤で固化してなる側面を形成してもよい。積層体において、材料層を構成する材料の粉末は、外周から所定の厚さまでが第1結合剤で固化され、上下が第2結合剤で固化された絶縁体層で覆われてもよい。粉末床を満たす材料の粉末は、材料の粉末が有機結合剤で結合されて所定の粒径に形成されてもよい。 In the step of forming the material layer and the step of forming the insulator layer, in the laminate extending in the depth direction of the powder bed, the material layer and the insulator layer are solidified with the first binder and the second binder, respectively. May form a side surface. In the laminated body, the powder of the material constituting the material layer may be solidified with the first binder from the outer periphery to a predetermined thickness, and may be covered with an insulator layer solidified with the second binder at the top and bottom. The powder of the material that fills the powder bed may be formed into a predetermined particle size by binding the powder of the material with an organic binder.

この出願に係る積層希土類磁石は、前記方法によって製造され、希土類磁石層と、絶縁体層とを含み、希土類磁石層と絶縁体層とは交互に積層された積層体を形成し、積層体は一体の焼結体を構成するものである。 The laminated rare earth magnet according to this application is manufactured by the above method, includes a rare earth magnet layer and an insulator layer, and the rare earth magnet layer and the insulator layer form a laminated body in which the rare earth magnet layer and the insulator layer are alternately laminated. It constitutes an integral sintered body.

希土類磁石層は、希土類金属としてセリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類を含んでもよい。希土類磁石層は、ホウ素、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウムの少なくとも一つの種類をさらに含んでもよい。 The rare earth magnet layer may contain at least one kind of cerium, praseodymium, neodymium, samarium, terbium and dysprosium as rare earth metals. The rare earth magnet layer may further contain at least one of boron, iron, cobalt, nickel, copper and zirconium.

絶縁体層は、金属酸化物及び金属窒化物の少なくとも一つの種類を含んでもよい。金属酸化物は、アルミナ及びシリカの少なくとも一つの種類を含んでもよい。絶縁体層はさらに、希土類金属を含んでもよい。希土類金属は、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類を含んでもよい。 The insulator layer may contain at least one kind of metal oxide and metal nitride. The metal oxide may contain at least one kind of alumina and silica. The insulator layer may further contain a rare earth metal. Rare earth metals may include at least one of praseodymium, neodymium, samarium, terbium and dysprosium.

希土類磁石層と絶縁体層との間に挟まれたジスプロシウム層をさらに含んでもよい。V字、U字又は楕円体の形状に形成されてもよい。 A dysprosium layer sandwiched between the rare earth magnet layer and the insulator layer may be further included. It may be formed in a V-shaped, U-shaped or ellipsoidal shape.

この発明によると、切断及び切削の工程が不要になるため工数が低減され、これらの工程で希土類磁石の材料を切粉として失うことがないため材料を有効に利用することができる。また、積層希土類磁石の希土類磁石層の厚みをさらに薄くすることができ、例えば2mmよりも薄くすることができる。 According to the present invention, the man-hours are reduced because the cutting and cutting steps are not required, and the material of the rare earth magnet is not lost as chips in these steps, so that the material can be effectively used. Further, the thickness of the rare earth magnet layer of the laminated rare earth magnet can be further reduced, and can be made thinner than, for example, 2 mm.

積層希土類磁石の製造方法の一連の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of steps of the manufacturing method of a laminated rare earth magnet. 3Dプリンターの粉末床内に形成した積層体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated body formed in the powder bed of a 3D printer. 第1結合剤により固化された材料の粉末を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the powder of the material solidified by the 1st binder. 積層体の外観図である。It is an external view of a laminated body. 配向及び焼結の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of orientation and sintering. 比較例1の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 1. FIG. 比較例1の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 1. FIG. 比較例1の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 1. FIG. 比較例2の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 2. 比較例2の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 2. 比較例2の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 2. 比較例3の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 3. FIG. 比較例3の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the comparative example 3. FIG.

以下、本実施の形態に係る積層希土類磁石の製造方法及び積層希土類磁石について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、希土類磁石としてNdFe14Bの組成を有するネオジム磁石を想定しているが、これに限らず、例えばサマリウムコバルト磁石など他の種類の希土類磁石にも適用することができる。また、本実施の形態の積層希土類磁石の製造方法は、付加製造(AM)技術の内で結合剤噴射法により3Dプリンターを使用して積層体を形成することを想定しているが、3Dプリンターを用いる付加製造技術であれば結合剤噴射に限らず、材料噴射、材料押出、シート積層などの他の方式を適用してもよい。 Hereinafter, the method for manufacturing the laminated rare earth magnet and the laminated rare earth magnet according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a neodymium magnet having a composition of Nd 2 Fe 14 B is assumed as a rare earth magnet, but the present invention is not limited to this, and can be applied to other types of rare earth magnets such as samarium-cobalt magnets. .. Further, the method for manufacturing a laminated rare earth magnet according to the present embodiment assumes that a laminated body is formed by using a 3D printer by a binder injection method in the additive manufacturing (AM) technique. If it is an additional manufacturing technique using the above, not only the binder injection but also other methods such as material injection, material extrusion, and sheet laminating may be applied.

図1は、本実施の形態の製造方法の一連の工程を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施の形態の積層希土類磁石は、ステップS1の付加製造、ステップS2の配向、ステップS3の焼結、ステップS4の仕上加工の工程によって製造される。以下、これらの製造の工程について順に説明する。 FIG. 1 is a flowchart showing a series of steps of the manufacturing method of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the laminated rare earth magnet of the present embodiment is manufactured by the steps of addition manufacturing in step S1, orientation in step S2, sintering in step S3, and finishing in step S4. Hereinafter, these manufacturing processes will be described in order.

ステップS1の付加製造の工程について、図2から図4を用いて説明する。図2は、3Dプリンターの粉末床内に形成した積層体を示す断面図である。図2においては、積層体10の構造や製造方法を説明するために形状等を簡略化して示しているが、後述するように、積層体10は完成品の積層希土類磁石と同様の形状に造形される。図4及び図5(a)に示す積層体10についても同様である。 The process of additional manufacturing in step S1 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a laminated body formed in a powder bed of a 3D printer. In FIG. 2, the shape and the like are simplified to explain the structure and manufacturing method of the laminated body 10, but as will be described later, the laminated body 10 is shaped like the laminated rare earth magnet of the finished product. Will be done. The same applies to the laminated body 10 shown in FIGS. 4 and 5 (a).

本実施の形態において、積層体10は、結合剤噴射法によって3Dプリンターの粉末床101内で造形されている。3Dプリンターにおいて、上下に可動な底板102と底板を囲む側壁103とによって形成された容器104に、希土類金属を含む材料の粉末100が収容されて粉末床101が構成されている。粉末床101を構成する材料の粉末100は、容器104の上縁まで満たされ、表面は平坦にならされている。 In the present embodiment, the laminate 10 is formed in the powder bed 101 of the 3D printer by the binder injection method. In a 3D printer, a container 104 formed by a vertically movable bottom plate 102 and a side wall 103 surrounding the bottom plate contains powder 100 of a material containing a rare earth metal to form a powder bed 101. The powder 100 of the material constituting the powder bed 101 is filled up to the upper edge of the container 104, and the surface is flattened.

底板102は、初めに容器104の上縁近くに位置し、造形する対象物が所定の高さの層を単位として粉末床101内で材料の粉末100から作製されるように、段階的に下降する。粉末床101は、底板102の下降にしたがって下降するが、その都度、材料の粉末100が容器104の上縁に達するように補充され、粉末床101の表面は平坦になるようにならされる。 The bottom plate 102 is initially located near the upper edge of the container 104 and is stepped down so that the object to be modeled is made from the powder 100 of the material in the powder bed 101 in units of layers of a predetermined height. do. The powder bed 101 descends as the bottom plate 102 descends, and each time the powder 100 of the material is replenished so as to reach the upper edge of the container 104, the surface of the powder bed 101 is leveled.

材料の粉末100は、NdFe14Bの組成を有するネオジム磁石を作製するために、希土類金属のネオジムと、さらに鉄及びホウ素を含んでいる。なお、これに限らず、材料の粉末100は、サマリウムコバルト磁石など他の種類の希土類磁石を作製するために、希土類金属としてセリウム、プラセオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類を含むものであってもよいし、ホウ素、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウムの少なくとも一つの種類をさらに含むものであってもよい。材料の粉末100は、数μm、例えば2~3μmの粒径であってもよい。材料の粉末100は、流動性を確保するため、有機結合剤であるポリビニルアルコール(PVA)バインダーのような樹脂バインダーを用いて例えば50~60μmの球状粒子に造粒してもよい。 The material powder 100 contains the rare earth metal neodymium, as well as iron and boron, to make neodymium magnets with the composition of Nd 2 Fe 14 B. Not limited to this, the material powder 100 contains at least one kind of rare earth metal such as samarium, placeodim, samarium, terbium and dysprosium in order to produce other kinds of rare earth magnets such as samarium-cobalt magnet. It may be present, or it may further contain at least one kind of boron, iron, cobalt, nickel, copper, and zirconium. The material powder 100 may have a particle size of several μm, for example 2-3 μm. The powder 100 of the material may be granulated into spherical particles of, for example, 50 to 60 μm using a resin binder such as a polyvinyl alcohol (PVA) binder which is an organic binder in order to secure fluidity.

ステップS1の付加製造は、材料の粉末100を堆積して積層体10の材料層11を形成する工程と、絶縁体の粉末を堆積して積層体10の絶縁体層12を形成する工程とを有している。材料層11を形成する工程は、粉末床101の直上に設けられた図示しないノズルから液状の第1結合剤を粉末床101の表面に向けて噴射して粉末床101に浸透させ、所定の断面形状の輪郭を有する側面10aを形成するように、粉末床101を構成する材料の粉末100を外周から所定の厚さまで結合して固化して材料層を形成する。 The additional manufacturing in step S1 includes a step of depositing the material powder 100 to form the material layer 11 of the laminate 10 and a step of depositing the insulator powder to form the insulator layer 12 of the laminate 10. Have. In the step of forming the material layer 11, a liquid first binder is sprayed toward the surface of the powder bed 101 from a nozzle (not shown) provided directly above the powder bed 101 to permeate the powder bed 101, and a predetermined cross section is formed. The powder 100 of the material constituting the powder bed 101 is bonded from the outer periphery to a predetermined thickness and solidified to form a material layer so as to form the side surface 10a having the contour of the shape.

本明細書中で、固化とは、所望の対象物を造形するために、粉末を結合剤で互いに結合して固定し、固体状に形成することをいうものとする。材料層11の厚さt1は、1~2mmであってもよい。材料層11において材料の粉末100を固化する外周からの厚さt3は、例えば0.5mmであってもよい。 In the present specification, solidification means that powders are bonded to each other with a binder and fixed to form a solid state in order to form a desired object. The thickness t1 of the material layer 11 may be 1 to 2 mm. The thickness t3 from the outer circumference of the material layer 11 for solidifying the powder 100 of the material may be, for example, 0.5 mm.

第1結合剤に用いる樹脂は、ノズルから射出させるため粘性が低く、粉末床101を形成する材料の粉末100に素早く浸透するものである。また、第1結合剤を噴射した材料の粉末100が素早く固化して積層体10の材料層11を形成できるように、接着強度が高く、かつ自身の強度として剛性が高いものである。 The resin used as the first binder has a low viscosity because it is ejected from a nozzle, and quickly penetrates into the powder 100 of the material forming the powder bed 101. Further, the adhesive strength is high and the rigidity as its own strength is high so that the powder 100 of the material sprayed with the first binder can be quickly solidified to form the material layer 11 of the laminated body 10.

図3は、材料層11において第1結合剤によって固化された部分を示す拡大断面図である。材料層11を構成する材料の粉末100内には、第1結合剤が浸透して固化された所定の粒径の粒体110が密に形成され、材料の粉末100が固化されていることが見られる。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the material layer 11 solidified by the first binder. In the powder 100 of the material constituting the material layer 11, the granules 110 having a predetermined particle size infiltrated and solidified by the first binder are densely formed, and the powder 100 of the material is solidified. Can be seen.

再び図2を参照すると、絶縁体層12を形成する工程は、粉末床101の直上に設けられた図示しないノズルから絶縁体の粉末と第2結合剤との液状の混合物を粉末床の表面に向けて噴射して粉末床101の表面に堆積させ、粉末床101の表面に所定の厚さで絶縁体の粉末と第2結合剤との混合物で形成された絶縁体層12を形成する。絶縁体層12の厚さt2は、20~40μmであってもよい。絶縁体層12は、材料層11とともに積層体10の共通した所定の断面形状の輪郭を有する側面10aを形成するように、材料層11の外周に連続するように外周を形成する。 Referring to FIG. 2 again, in the step of forming the insulator layer 12, a liquid mixture of the insulator powder and the second binder is applied to the surface of the powder bed from a nozzle (not shown) provided directly above the powder bed 101. The powder bed 101 is sprayed toward the surface and deposited on the surface of the powder bed 101 to form an insulator layer 12 formed of a mixture of the powder of the insulator and the second binder at a predetermined thickness on the surface of the powder bed 101. The thickness t2 of the insulator layer 12 may be 20 to 40 μm. The insulator layer 12 forms an outer periphery so as to be continuous with the outer periphery of the material layer 11 so as to form a side surface 10a having a common predetermined cross-sectional shape contour of the laminate 10 together with the material layer 11.

第2結合剤に用いる樹脂は、絶縁体の粉末との混合物をノズルから射出させることができ、粉末床101を形成する材料の粉末100に混合物が浸透することなく堆積することができるような粘度を有している。また、絶縁体の粉末との混合物が素早く固化して積層体10の絶縁体層12を形成するように、接着強度が高く、かつ自身の強度として剛性が高いものである。 The resin used as the second binder has a viscosity such that a mixture with the powder of the insulator can be ejected from the nozzle and the mixture can be deposited on the powder 100 of the material forming the powder bed 101 without penetrating. have. Further, the adhesive strength is high and the rigidity is high as its own strength so that the mixture with the insulator powder quickly solidifies to form the insulator layer 12 of the laminate 10.

絶縁体の粉末は、金属酸化物、金属窒化物などであってもよい。金属酸化物は、シリカ、アルミナなどであってもよい。絶縁体の粉末は、マイカのような薄片構造であってもよい。また、絶縁体の粉末は、焼結時に磁石表面に浸潤させることで磁石の特性を向上させるように、希土類金属を含んでもよい。希土類金属は、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類であってもよい。絶縁体の粉末は、数μmの粒径であってもよく、例えば2~3μの粒径であってもよい。 The powder of the insulator may be a metal oxide, a metal nitride or the like. The metal oxide may be silica, alumina or the like. The insulator powder may have a flaky structure such as mica. Further, the insulator powder may contain a rare earth metal so as to improve the characteristics of the magnet by infiltrating the magnet surface at the time of sintering. The rare earth metal may be at least one kind of praseodymium, neodymium, samarium, terbium and dysprosium. The powder of the insulator may have a particle size of several μm, for example, a particle size of 2 to 3 μm.

積層体10を形成する工程は3Dプリンターの粉末床101において、材料の粉末100を堆積して材料層11を形成する工程と、絶縁体の材料を堆積して絶縁体層12を形成する工程とを交互に繰り返し、それぞれ所定の厚さを有する材料層11と絶縁体層12とを積層して積層体10を形成する。この工程において、積層体10が積層する方向に延びる共通の側面10aが形成される。側面10aの径Dは、方位によって異なってもよく、例えば6.3~51.5mmであってもよい。 The steps of forming the laminate 10 include a step of depositing the material powder 100 to form the material layer 11 and a step of depositing the insulator material to form the insulator layer 12 in the powder bed 101 of the 3D printer. Are alternately repeated to form a laminated body 10 by laminating a material layer 11 having a predetermined thickness and an insulator layer 12 respectively. In this step, a common side surface 10a extending in the direction in which the laminated bodies 10 are laminated is formed. The diameter D of the side surface 10a may differ depending on the orientation, and may be, for example, 6.3 to 51.5 mm.

また、積層体10の下端及び上端は絶縁体層12によって形成される。材料層11の上下は、それぞれ絶縁体層12によって覆われる。また、材料層11において、積層体10の側面10aから所定の厚さは、第1結合剤によって固化されている。したがって、材料層11内にある固化されていない材料の粉末100は、固化された絶縁体層12及び側面10aによって囲まれ、材料層11内に閉じ込められている。 Further, the lower end and the upper end of the laminated body 10 are formed by the insulator layer 12. The upper and lower parts of the material layer 11 are covered with the insulator layer 12, respectively. Further, in the material layer 11, a predetermined thickness from the side surface 10a of the laminated body 10 is solidified by the first binder. Therefore, the powder 100 of the non-solidified material in the material layer 11 is surrounded by the solidified insulator layer 12 and the side surface 10a and is confined in the material layer 11.

図4は、積層体10を示す外観図である。図4では、積層体10の構造が見やすいように、積層体を構成する材料層11と絶縁体層12との内で、絶縁体層12を透明にして示した。図5(a)においても同様である。図4の積層体10は、図2に示した3Dプリンターの粉末床101から造形した積層体10を取り出して横倒ししたものである。 FIG. 4 is an external view showing the laminated body 10. In FIG. 4, the insulator layer 12 is shown transparent among the material layer 11 and the insulator layer 12 constituting the laminate so that the structure of the laminate 10 can be easily seen. The same applies to FIG. 5 (a). The laminated body 10 of FIG. 4 is obtained by taking out the laminated body 10 formed from the powder bed 101 of the 3D printer shown in FIG. 2 and laying it on its side.

積層体10は、材料の粉末100で形成された材料層11と絶縁体層12の粉末で形成された絶縁体層12とが、交互に積層されて構成されている。また、積層体10には、材料層11と絶縁体層12に共通の側面10aが形成されている。側面10aは、所定の断面形状の輪郭に基づいて形成されている。積層体10を粉末床101から取り出すと、粉末床101を構成する材料の粉末100を収容していた容器104には積層体10の造形に使用されなかった材料の粉末100が残されるが、残された材料の粉末100は回収して再使用することができる。 The laminate 10 is configured by alternately laminating a material layer 11 formed of the material powder 100 and an insulator layer 12 formed of the insulator layer 12 powder. Further, the laminated body 10 is formed with a side surface 10a common to the material layer 11 and the insulator layer 12. The side surface 10a is formed based on the contour of a predetermined cross-sectional shape. When the laminate 10 is taken out from the powder bed 101, the powder 100 of the material not used for modeling the laminate 10 is left in the container 104 containing the powder 100 of the material constituting the powder bed 101, but the residue remains. The powder 100 of the obtained material can be recovered and reused.

次に、図1に示したステップS2の配向、ステップS3の焼結、ステップS4の焼結の工程について説明する。図5は、配向及び焼結の工程を示す図である。前述したように、図5(a)の積層体10は、積層体10の構造及び製造工程を説明するために形状等を簡略化している。実際の積層体10は、完成品の積層希土類磁石と同様の形状に造形される。 Next, the steps of the orientation of step S2, the sintering of step S3, and the sintering of step S4 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a diagram showing a process of orientation and sintering. As described above, the laminated body 10 of FIG. 5A has a simplified shape and the like in order to explain the structure and manufacturing process of the laminated body 10. The actual laminated body 10 is formed into a shape similar to that of the finished laminated rare earth magnet.

図5(a)に示すように、積層体10を図示しない電磁石の対向する磁極の間に設置し、積層体10にパルス磁場又は静磁場を印加して積層体10の材料層11を配向させる。材料層11において、側面10aから所定の厚さの部分は第1結合剤により固化されているが、固化された部分に囲まれた範囲には、固定されていない材料の粉末100が収容され、この材料の粉末100は印加された外部磁場Hに従って配向される。 As shown in FIG. 5A, the laminated body 10 is installed between the opposing magnetic poles of an electromagnet (not shown), and a pulse magnetic field or a static magnetic field is applied to the laminated body 10 to orient the material layer 11 of the laminated body 10. .. In the material layer 11, a portion having a predetermined thickness from the side surface 10a is solidified by the first binder, but the powder 100 of the unfixed material is contained in the range surrounded by the solidified portion. The powder 100 of this material is oriented according to the applied external magnetic field H.

図5(b)に示すように、配向された積層体10は、電気炉105に格納され、ヒーター106によって加熱されて焼結体20とされる。焼結する温度は、約1000℃であってもよい。積層体10における材料層11の材料の粉末100を固化した第1結合剤と、絶縁体層12において絶縁体の粉末とともに混合体となり堆積された第2結合剤とは、いずれも焼結前に分解して昇華される。 As shown in FIG. 5B, the oriented laminated body 10 is stored in an electric furnace 105 and heated by a heater 106 to form a sintered body 20. The sintering temperature may be about 1000 ° C. The first binder obtained by solidifying the powder 100 of the material of the material layer 11 in the laminate 10 and the second binder deposited as a mixture together with the powder of the insulator in the insulator layer 12 are both before sintering. It is disassembled and sublimated.

図5(c)に示す焼結体20は、完成品の積層希土類磁石となる。焼結体20の希土類磁石層21及び絶縁体層22は、それぞれ積層体10の材料層11及び絶縁体層12が焼結されたものである。焼結体20は、焼結前の積層体10が焼結により密度が向上したため積層体10よりもサイズが多少縮小しているが、積層体10とほぼ同様の形状を有している。図中には、磁化Mの方向も示されている。 The sintered body 20 shown in FIG. 5 (c) is a laminated rare earth magnet of a finished product. The rare earth magnet layer 21 and the insulator layer 22 of the sintered body 20 are obtained by sintering the material layer 11 and the insulator layer 12 of the laminated body 10, respectively. The size of the sintered body 20 is slightly smaller than that of the laminated body 10 because the density of the laminated body 10 before sintering is improved by sintering, but the sintered body 20 has substantially the same shape as the laminated body 10. The direction of the magnetization M is also shown in the figure.

焼結体20は、完成品の積層希土類磁石の形状を有しているため、切断又は切削など整形の工程を必要としない。焼結体20のサイズは、図中の高さhが6.3mm、幅wが51.5m、長さlが42mmであってもよい。これら高さh又は幅wは、図2及び図4に示した積層体10の径Dに相当してもよい。さらに、ステップS4の仕上加工として、必要であれば各面に仕上げの加工を施してもよい。 Since the sintered body 20 has the shape of a laminated rare earth magnet as a finished product, it does not require a shaping step such as cutting or cutting. The size of the sintered body 20 may be such that the height h in the figure is 6.3 mm, the width w is 51.5 m, and the length l is 42 mm. These height h or width w may correspond to the diameter D of the laminated body 10 shown in FIGS. 2 and 4. Further, as the finishing process of step S4, each surface may be finished if necessary.

このように本実施の形態の製造方法によって作製された積層希土類磁石は、希土類磁石層21と絶縁体層22とが交互に積層された積層体を形成し、この積層体が一体として焼結体を構成している。希土類磁石層21は、NdFe14Bの組成を有するネオジム磁石で構成されるが、SmCo又はSm(Co,Fe,Cu,Zr)17のようなサマリウム磁石、あるいはセリウム、プラセオジム、テルビウム又はジスプロシウムを含む磁石で構成されてもよい。本実施の形態の積層希土類磁石において、希土類磁石層21の厚みを1~2mmのように薄くできるので、高周波領域においても渦電流の発生を抑制して良好な特性を確保することができる。 As described above, the laminated rare earth magnet produced by the manufacturing method of the present embodiment forms a laminated body in which the rare earth magnet layer 21 and the insulator layer 22 are alternately laminated, and the laminated body is integrally laminated. Consists of. The rare earth magnet layer 21 is composed of neodymium magnets having a composition of Nd 2 Fe 14 B, but is a samarium magnet such as SmCo 5 or Sm 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 , or cerium, placeodim, terbium. Alternatively, it may be composed of a magnet containing dysprosium. In the laminated rare earth magnet of the present embodiment, the thickness of the rare earth magnet layer 21 can be made as thin as 1 to 2 mm, so that it is possible to suppress the generation of eddy current even in a high frequency region and secure good characteristics.

上述のように、本実施の形態では、付加製造(AM)技術によって材料層11と絶縁体層12とを交互に積層した積層体10を作製した。本実施の形態では、結合剤噴射法による3Dプリンターにより完成品の積層希土類磁石と同様の形状の積層体10を作成することができる。このため、積層体10を焼結することにより直ちに完成品の積層希土類磁石の焼結体が得られる。仕上げ加工は、必要な場合に行えばよい。 As described above, in the present embodiment, the laminated body 10 in which the material layer 11 and the insulator layer 12 are alternately laminated is produced by the additive manufacturing (AM) technique. In the present embodiment, a laminated body 10 having the same shape as the finished laminated rare earth magnet can be produced by a 3D printer by a binder injection method. Therefore, by sintering the laminated body 10, a sintered body of the finished laminated rare earth magnet can be obtained immediately. Finishing may be performed when necessary.

本実施の形態では、積層体10の焼結により完成品の積層希土類磁石が得られるため、積層希土類磁石を形成するために磁石のブロックが所望の形状になるように切断及び切削のような整形をしたり貼り合わせしたりする必要がない。したがって、切断や切削のような整形工程や貼り合わせの工程が必要なくなり、工数が低減される。また、整形工程が必要ないため、整形工程で発生していた切粉が発生することがなく、希土類磁石の材料を有効に利用することができる。 In the present embodiment, since the laminated rare earth magnet of the finished product is obtained by sintering the laminated body 10, shaping such as cutting and cutting so that the block of the magnet has a desired shape in order to form the laminated rare earth magnet. There is no need to do or paste. Therefore, the shaping process and the bonding process such as cutting and cutting are not required, and the man-hours are reduced. Further, since the shaping process is not required, the chips generated in the shaping process are not generated, and the material of the rare earth magnet can be effectively used.

本実施の形態では、結合剤噴射法による3Dプリンターを用い、積層体10の材料層11及び絶縁体層12は、それぞれ結合剤を噴射して固化することにより堆積させて作成している。このため、材料層11及び絶縁体層12の厚さは、いずれも薄くすることができる。例えば、材料層11の厚さを1~2mm、絶縁体層12の厚さを20~40μmにすることができる。このように作製された積層体10を焼結して得られた積層希土類磁石の焼結体20においても、材料層11に対応する希土類磁石層21、絶縁体層12に対応する絶縁体層22のいずれも同様の厚さが得られる。このため、高周波領域においても、渦電流の発生を抑制して積層希土類磁石の性能を確保することができる。 In the present embodiment, a 3D printer by a binder injection method is used, and the material layer 11 and the insulator layer 12 of the laminate 10 are formed by injecting a binder and solidifying them to deposit them. Therefore, the thickness of both the material layer 11 and the insulator layer 12 can be reduced. For example, the thickness of the material layer 11 can be 1 to 2 mm, and the thickness of the insulator layer 12 can be 20 to 40 μm. Also in the sintered body 20 of the laminated rare earth magnet obtained by sintering the laminated body 10 thus produced, the rare earth magnet layer 21 corresponding to the material layer 11 and the insulator layer 22 corresponding to the insulator layer 12 are also used. All of them have the same thickness. Therefore, even in the high frequency region, it is possible to suppress the generation of eddy currents and secure the performance of the laminated rare earth magnet.

本実施の形態では、結合剤噴射法の3Dプリンターの粉末床101において、積層体10の作製に使用されなかった材料の粉末100は、容器104から回収されて再利用することができる。このため、希土類磁石の材料を有効に利用することができる。 In the present embodiment, in the powder bed 101 of the 3D printer of the binder injection method, the powder 100 of the material not used for producing the laminate 10 can be recovered from the container 104 and reused. Therefore, the material of the rare earth magnet can be effectively used.

なお、本実施の形態の積層希土類磁石においては、希土類磁石層21と絶縁体層12とが直接に積層されていたが、これらの間にジスプロシウム層を挟んで積層してもよい。この場合には、材料層11と絶縁体層12との間にジスプロシウム層を挟むように堆積させた積層体10を焼結することにより積層希土類磁石を作製することができる。このようにジスプロシウム層を挟むことにより、積層希土類磁石の耐熱性を向上させることができる。 In the laminated rare earth magnet of the present embodiment, the rare earth magnet layer 21 and the insulator layer 12 are directly laminated, but a dysprosium layer may be sandwiched between them. In this case, a laminated rare earth magnet can be produced by sintering the laminated body 10 deposited so as to sandwich the dysprosium layer between the material layer 11 and the insulator layer 12. By sandwiching the dysprosium layer in this way, the heat resistance of the laminated rare earth magnet can be improved.

また、本実施の形態の積層希土類磁石は、電動機における界磁の永久磁石として使用するときに磁場効率を向上させるために、付加製造により特定の形状に形成することができる。例えば、U字、V字、楕円体の形状に形成してもよい。 Further, the laminated rare earth magnet of the present embodiment can be formed into a specific shape by additional manufacturing in order to improve the magnetic field efficiency when used as a permanent magnet of a field magnet in an electric motor. For example, it may be formed in a U-shape, a V-shape, or an ellipsoidal shape.

以下では、本実施の形態と比較するため、本実施の形態とは異なる積層希土類磁石の製造方法を比較例として示す。 In the following, in order to compare with the present embodiment, a method for manufacturing a laminated rare earth magnet different from the present embodiment is shown as a comparative example.

〔比較例1〕
図6から図8は、比較例1の積層希土類磁石の製造方法の工程を示す図である。比較例1においては、図6(a)に示すように、希土類磁石の材料の粉末31を成型するプレスのダイ41及びパンチ42は、コイル45が巻回された対向する電磁石の磁極43の間に設置されている。材料の粉末31は、ダイ41及びパンチ42によって成形されると同時に、磁極43から印加された磁場Hによって配向される。
[Comparative Example 1]
6 to 8 are views showing a process of a method for manufacturing a laminated rare earth magnet of Comparative Example 1. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 6A, the die 41 and the punch 42 of the press for molding the powder 31 of the material of the rare earth magnet are between the magnetic poles 43 of the opposing electromagnet around which the coil 45 is wound. It is installed in. The material powder 31 is formed by the die 41 and the punch 42, and at the same time, is oriented by the magnetic field H applied from the magnetic pole 43.

図6(b)に示すように、成形及び配向された材料の粉末は、電気炉47でヒーター48により加熱されて焼結され、ブロック磁石32とされる。図6(c)に示すように、ブロック磁石32はブレード49で切断されて小型ブロック磁石34とされる。図中には、磁化Mの方向が示されている。以下でも同様である。図7(a)に示すような小型ブロック磁石34は、図7(b)及び図7(c)に示すように、それぞれが切削加工されてモーターを用途とするモーター磁石35の形状にされる。 As shown in FIG. 6B, the powder of the molded and oriented material is heated by a heater 48 in an electric furnace 47 and sintered to form a block magnet 32. As shown in FIG. 6C, the block magnet 32 is cut by the blade 49 to form a small block magnet 34. In the figure, the direction of the magnetization M is shown. The same applies to the following. As shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), the small block magnet 34 as shown in FIG. 7 (a) is machined into the shape of a motor magnet 35 for which a motor is used. ..

図8(a)に示すモーター磁石35は、厚さ2mmの薄板磁石37に切断加工され、さらに21枚の薄板磁石37が接着剤で貼り合わせられる。薄板磁石37の厚さ2mmは、薄板磁石37を薄くする限界である。これによって、薄板磁石37と固化した接着剤による絶縁体層38とが積層してなる完成品の積層希土類磁石39が得られる。積層希土類磁石39のサイズは、図中の高さhが6.3mm、幅wが51.5mm、長さlが42mmでもよい。 The motor magnet 35 shown in FIG. 8A is cut into a thin plate magnet 37 having a thickness of 2 mm, and 21 thin plate magnets 37 are further bonded with an adhesive. The thickness of the thin plate magnet 37 of 2 mm is the limit for thinning the thin plate magnet 37. As a result, a finished laminated rare earth magnet 39 in which the thin plate magnet 37 and the insulator layer 38 made of the solidified adhesive are laminated is obtained. The size of the laminated rare earth magnet 39 may be 6.3 mm in height h, 51.5 mm in width w, and 42 mm in length l in the figure.

〔比較例2〕
図9から図11は、比較例2の積層希土類磁石の製造方法の工程を示す図である。比較例2は、特許文献1に開示された製造方法に相当する。
[Comparative Example 2]
9 to 11 are views showing a process of a method for manufacturing a laminated rare earth magnet of Comparative Example 2. Comparative Example 2 corresponds to the manufacturing method disclosed in Patent Document 1.

図9(a)に示すように、型61のキャビティ62に所定間隔で仕切り板63を嵌め込む。仕切り板63は、高熱に耐えられるようにセラミックスなどで形成されていてもよい。キャビティ62は、完成品のモーター磁石と同様の形状に形成されている。図9(b)に示すように、仕切り板63を嵌め込んだ型61のキャビティ62に希土類磁石の材料の粉末51を充填する。図9(c)に示すように、キャビティ62に充填した材料の粉末51に型61の上蓋を嵌め、電磁石64に発生させた磁場Hを材料の粉末51に印加して配向する。 As shown in FIG. 9A, the partition plate 63 is fitted into the cavity 62 of the mold 61 at predetermined intervals. The partition plate 63 may be made of ceramic or the like so as to withstand high heat. The cavity 62 is formed in a shape similar to that of a finished motor magnet. As shown in FIG. 9B, the cavity 62 of the mold 61 into which the partition plate 63 is fitted is filled with the powder 51 of the rare earth magnet material. As shown in FIG. 9C, the upper lid of the mold 61 is fitted to the powder 51 of the material filled in the cavity 62, and the magnetic field H generated in the electromagnet 64 is applied to the powder 51 of the material for orientation.

図10(a)に示すように、配向した材料の粉末51を囲む型61を取り外し、図10(b)に示すように、材料の粉末51と仕切り板63とから構成された積層体52を取り出す。取り外した型61は、再利用される。図10(c)に示すように、電気炉65でヒーター66により積層体52を焼結する。 As shown in FIG. 10A, the mold 61 surrounding the oriented material powder 51 is removed, and as shown in FIG. 10B, the laminated body 52 composed of the material powder 51 and the partition plate 63 is formed. Take it out. The removed mold 61 is reused. As shown in FIG. 10 (c), the laminated body 52 is sintered by the heater 66 in the electric furnace 65.

積層体52を構成する材料の粉末51の薄板は、焼結により密度が向上し、サイズが縮小した焼結体による薄板磁石53になる。薄板磁石53は、厚さが2mmであってもよい。厚さ2mmは、薄板磁石53を薄くする限界である。焼結した積層体52から、仕切り板63を取り外し、薄板磁石53を得る。取り外した仕切り板63は、再利用される。 The thin plate of the powder 51 of the material constituting the laminated body 52 becomes a thin plate magnet 53 made of a sintered body whose density has been increased by sintering and whose size has been reduced. The thin plate magnet 53 may have a thickness of 2 mm. The thickness of 2 mm is the limit for thinning the thin plate magnet 53. The partition plate 63 is removed from the sintered laminate 52 to obtain a thin plate magnet 53. The removed partition plate 63 is reused.

図11(a)に示す薄板磁石53を接着剤で貼り合わせると、図11(b)に示すように、薄板磁石53と固化した接着剤による絶縁体層55が積層した完成品の積層希土類磁石56が得られる。積層希土類磁石56のサイズは、図中の高さhが6.3mm、幅wが51.5mm、長さlが42mmであってもよい。 When the thin plate magnet 53 shown in FIG. 11 (a) is bonded with an adhesive, as shown in FIG. 11 (b), the laminated rare earth magnet of the finished product in which the thin plate magnet 53 and the insulator layer 55 made of the solidified adhesive are laminated. 56 is obtained. The size of the laminated rare earth magnet 56 may be 6.3 mm in height h, 51.5 mm in width w, and 42 mm in length l in the figure.

比較例2と比較例1とを対比すると、材料の粉末51を積層体52に形成して焼結時に密度を向上させているため、プレスの工程を必要としない。また、材料の粉末51を型61に充填するときに完成品のモーター磁石の形状に形成しているため、磁石のブロックをモーター磁石の形状に切断及び切削などにより整形する工程を必要としない。 Comparing Comparative Example 2 and Comparative Example 1, since the powder 51 of the material is formed on the laminated body 52 to improve the density at the time of sintering, the pressing step is not required. Further, since the material powder 51 is formed in the shape of the motor magnet of the finished product when the mold 61 is filled, the step of cutting and cutting the magnet block into the shape of the motor magnet is not required.

〔比較例3〕
図12及び図13は、比較例3の積層希土類磁石の製造方法の工程を示す図である。比較例3は、特許文献2に開示された製造方法に相当する。
[Comparative Example 3]
12 and 13 are diagrams showing a process of a method for manufacturing a laminated rare earth magnet of Comparative Example 3. Comparative Example 3 corresponds to the manufacturing method disclosed in Patent Document 2.

図12(a)に示すように、型81のキャビティ82に所定間隔で絶縁体の仕切り板83を嵌め込む。仕切り板83は、完成品の積層希土類磁石において絶縁体層を構成するものである。キャビティ82は、完成品のモーター磁石と同様の形状に形成されている。図12(b)に示すように、仕切り板83を嵌め込んだ型81のキャビティ82に希土類磁石の材料の粉末71を充填する。図12(c)に示すように、キャビティ82に充填した材料の粉末71に型81の上蓋を嵌め、電磁石84に発生させた磁場Hを材料の粉末71に印加して配向する。 As shown in FIG. 12A, the partition plate 83 of the insulator is fitted into the cavity 82 of the mold 81 at predetermined intervals. The partition plate 83 constitutes an insulator layer in the finished laminated rare earth magnet. The cavity 82 is formed in a shape similar to that of a finished motor magnet. As shown in FIG. 12B, the cavity 82 of the mold 81 into which the partition plate 83 is fitted is filled with the powder 71 of the rare earth magnet material. As shown in FIG. 12 (c), the upper lid of the mold 81 is fitted to the powder 71 of the material filled in the cavity 82, and the magnetic field H generated in the electromagnet 84 is applied to the powder 71 of the material for orientation.

図13(a)に示すように、配向した材料の粉末71を囲む型81を取り外し、図13(b)に示すように、材料の粉末71と仕切り板83とが積層して構成された積層体72を取り出す。取り外した型81は、再利用する。そして、図13(c)に示すように、電気炉85でヒーター86により積層体72を焼結して焼結体73とする。 As shown in FIG. 13 (a), the mold 81 surrounding the oriented material powder 71 is removed, and as shown in FIG. 13 (b), the material powder 71 and the partition plate 83 are laminated. Take out the body 72. The removed mold 81 is reused. Then, as shown in FIG. 13 (c), the laminated body 72 is sintered by the heater 86 in the electric furnace 85 to obtain the sintered body 73.

焼結体73において、積層体72における材料の粉末71の薄板及び仕切り板83は、焼結によりそれぞれ希土類磁石層74及び絶縁体層75となる。希土類磁石層74は、厚さが2mmであってもよい。厚さ2mmは、希土類磁石層74を薄くする限界である。この焼結体73は、希土類磁石層74と絶縁体層75が積層されてなり、完成品の積層希土類磁石76となる。積層希土類磁石76のサイズは、図中の高さhが6.3mm、幅wが51.5mm、長さlが42mmであってもよい。 In the sintered body 73, the thin plate and the partition plate 83 of the material powder 71 in the laminated body 72 become the rare earth magnet layer 74 and the insulator layer 75, respectively, by sintering. The rare earth magnet layer 74 may have a thickness of 2 mm. The thickness of 2 mm is the limit for thinning the rare earth magnet layer 74. The sintered body 73 is formed by laminating a rare earth magnet layer 74 and an insulator layer 75 to form a finished laminated rare earth magnet 76. The size of the laminated rare earth magnet 76 may be 6.3 mm in height h, 51.5 mm in width w, and 42 mm in length l in the figure.

比較例3と比較例1とを対比すると、材料の粉末71を積層体72に形成して焼結時に密度を向上させているため、プレスの工程を必要としない。また、材料の粉末71を型81に充填するときに完成品のモーター磁石の形状に形成しているため、磁石ブロックをモーター磁石の形状に整形するための切断及び切削などの工程を必要としない。さらに、仕切り板83を焼結により積層希土類磁石76の絶縁体層75に形成しているため、薄板磁石を接着する工程を必要としない。 Comparing Comparative Example 3 and Comparative Example 1, since the powder 71 of the material is formed in the laminated body 72 to improve the density at the time of sintering, the pressing step is not required. Further, since the material powder 71 is formed in the shape of the motor magnet of the finished product when the mold 81 is filled, the process of cutting and cutting for shaping the magnet block into the shape of the motor magnet is not required. .. Further, since the partition plate 83 is formed on the insulator layer 75 of the laminated rare earth magnet 76 by sintering, the step of adhering the thin plate magnet is not required.

この発明は、IT機器、産業用モーター、自動車などの用途に使用する積層希土類磁石の製造に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for manufacturing laminated rare earth magnets used in applications such as IT equipment, industrial motors, and automobiles.

10 積層体
11 材料層
12 絶縁体層
20 焼結体
21 希土類磁石層
22 絶縁体層
100 材料の粉末
101 粉末床
102 底板
103 側壁
104 容器
10 Laminate 11 Material layer 12 Insulator layer 20 Sintered body 21 Rare earth magnet layer 22 Insulator layer 100 Material powder 101 Powder floor 102 Bottom plate 103 Side wall 104 Container

Claims (14)

積層希土類磁石の製造方法であって、
付加製造により希土類金属を含む材料の粉末を堆積した材料層と絶縁体の粉末を堆積した絶縁体層とを交互に積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体に磁場を印加して配向する工程と、
前記配向した積層体を焼結して焼結体を形成する工程と
を含む方法。
A method for manufacturing laminated rare earth magnets.
A process of alternately laminating a material layer in which powder of a material containing a rare earth metal is deposited and an insulator layer in which powder of an insulator is deposited by additional manufacturing to form a laminate, and
The step of applying a magnetic field to the laminated body to orient it, and
A method including a step of sintering the oriented laminated body to form a sintered body.
前記積層体を形成する工程は、結合剤噴射法の3Dプリンターを用い、
前記材料の粉末が満たされた粉末床の表面の所定の部分に第1結合剤を噴射し、前記材料の粉末の一部を前記第1結合剤で固化した前記材料の粉末層を形成する工程と、
前記絶縁体の粉末と第2結合剤との混合物を噴射して前記粉末床の表面の少なくとも一部を覆うように前記混合物を堆積して、前記絶縁体層を形成する工程と
を含む請求項1に記載の方法。
In the step of forming the laminate, a 3D printer of the binder injection method was used.
A step of spraying a first binder onto a predetermined portion of the surface of a powder bed filled with the powder of the material to form a powder layer of the material in which a part of the powder of the material is solidified with the first binder. When,
A claim comprising a step of injecting a mixture of the insulator powder and a second binder to deposit the mixture so as to cover at least a part of the surface of the powder bed to form the insulator layer. The method according to 1.
前記材料層を形成する工程と、前記絶縁体層を形成する工程は、前記粉末床の深さ方向に延びる前記積層体において、前記材料層及び前記絶縁体層をそれぞれ前記第1結合剤及び前記第2結合剤で固化してなる側面を形成する請求項2に記載の方法。 In the step of forming the material layer and the step of forming the insulator layer, in the laminated body extending in the depth direction of the powder bed, the material layer and the insulator layer are separated into the first binder and the insulator layer, respectively. The method according to claim 2, wherein an aspect formed by solidifying with a second binder is formed. 前記積層体において、前記材料層を構成する材料の粉末は、外周から所定の厚さまでが前記第1結合剤で固化され、上下が前記第2結合剤で固化された前記絶縁体層で覆われた請求項3に記載の方法。 In the laminate, the powder of the material constituting the material layer is solidified with the first binder from the outer periphery to a predetermined thickness, and the upper and lower parts are covered with the insulator layer solidified with the second binder. The method according to claim 3. 前記粉末床を満たす前記材料の粉末は、前記材料の粉末が有機結合剤で結合されて所定の粒径に形成された請求項2から4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the powder of the material that fills the powder bed is formed by binding the powder of the material with an organic binder to form a predetermined particle size. 請求項1から5のいずれか一項に記載の方法によって製造された積層希土類磁石であって、
希土類磁石層と、
絶縁体層と
を含み、前記希土類磁石層と前記絶縁体層とは交互に積層された積層体を形成し、前記積層体は一体の焼結体を構成する積層希土類磁石。
A laminated rare earth magnet manufactured by the method according to any one of claims 1 to 5.
Rare earth magnet layer and
A laminated rare earth magnet including an insulator layer, wherein the rare earth magnet layer and the insulator layer are alternately laminated to form a laminated body, and the laminated body constitutes an integral sintered body.
前記希土類磁石層は、希土類金属としてセリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類を含む請求項6に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to claim 6, wherein the rare earth magnet layer contains at least one kind of cerium, praseodymium, neodymium, samarium, terbium and dysprosium as the rare earth metal. 前記希土類磁石層は、ホウ素、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウムの少なくとも一つの種類をさらに含む請求項7に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to claim 7, wherein the rare earth magnet layer further includes at least one kind of boron, iron, cobalt, nickel, copper, and zirconium. 前記絶縁体層は、金属酸化物及び金属窒化物の少なくとも一つの種類を含む請求項6から8のいずれか一項に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to any one of claims 6 to 8, wherein the insulator layer contains at least one kind of a metal oxide and a metal nitride. 前記金属酸化物は、アルミナ及びシリカの少なくとも一つの種類を含む請求項9に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to claim 9, wherein the metal oxide contains at least one kind of alumina and silica. 前記絶縁体層は、希土類金属を含む請求項9又は10に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to claim 9 or 10, wherein the insulator layer contains a rare earth metal. 前記希土類金属は、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、テルビウム及びジスプロシウムの少なくとも一つの種類を含む請求項11に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to claim 11, wherein the rare earth metal contains at least one kind of praseodymium, neodymium, samarium, terbium and dysprosium. 前記希土類磁石層と前記絶縁体層との間に挟まれたジスプロシウム層をさらに含む請求項6から12のいずれか一項に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to any one of claims 6 to 12, further comprising a dysprosium layer sandwiched between the rare earth magnet layer and the insulator layer. V字、U字又は楕円体の形状に形成された請求項6から13のいずれか一項に記載の積層希土類磁石。 The laminated rare earth magnet according to any one of claims 6 to 13, which is formed in a V-shaped, U-shaped or ellipsoidal shape.
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