JP2819748B2 - 薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法 - Google Patents
薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法Info
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Description
（産業上の利用分野） この発明は、薄肉長尺リング状磁石の成形体を成形す
るのに利用される薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方
法に関するものである。 （従来の技術） 近年、超急冷方式による希土類−鉄系磁石、例えば、
Nd−Fe−Ｂ系磁石が高磁気特性の磁石として注目を集め
ている。そして、この磁石にはその磁気特性が等方性の
ものと異方性のものとがあるが、この発明はこのような
希土類−鉄系のリング状磁石を製造するのに利用される
薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法に関するもので
ある。 従来、この種のリング状磁石を成形するに際しては、
第５図に例示するような圧粉成形型を用いて行ってい
た。 第５図に示す圧粉成形型51は、中心のコアピン52と、
前記コアピン52の外周側に圧粉成形空間53を介して配置
したダイ54と、前記圧粉成形空間53の一方側に配置した
加圧パンチ55と、前記圧粉成形空間53の他方側に配置さ
れてノックアウトパンチとしても機能する受圧パンチ56
を備えた製造をなすものである。 そこで、このような製造をなす圧粉成形型51を用いて
リング状磁石成形体を成形するに際しては、まず、所定
成分の例えばNd−Fe−Ｂ系磁石合金（必要に応じてCo,G
a,Dyなどを添加した合金）の溶湯を溶湯急冷法により超
急冷することによってその薄帯ないしはフレークとして
適宜粉砕することにより磁石用原料粉末を得る。 次に、第５図（ａ）に示すように、コアピン52と、ダ
イ54と受圧パンチ56とによって形成された圧粉成形空間
53内に、前記磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉
末を理論密度比が90％以下となるように冷間でプレス成
形した予備成形体57を装入したのち、真空ないしはArガ
スなどの不活性雰囲気下において、600〜900℃、より好
ましくは700〜800℃の温度において、加圧パンチ55を第
５図（ｂ）に示すように加圧速度Vpで加圧して磁石用原
料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体57を圧
縮し、その密度を理論密度比で98％以上、より望ましく
は99％以上に圧縮して、リング状磁石成形体58を得るよ
うにしていた。 そして、さらには前記リング状磁石成形体58を磁場中
において磁化することによって、リング状の永久磁石と
していた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のリング状磁石成形体
の成形方法では、薄肉でかつ長尺のリング状磁石成形体
を成形することが困難であるという課題があった。 すなわち、この種のリング状磁石の最大の用途は、工
場の自動化（FA）ないしは事務の自動化（OA）用の小型
モータにあり、その強力な磁気特性を活用して薄肉かつ
長尺のリング状磁石とすることによって小型化および軽
量化を実現することが望まれており、このためには薄肉
かつ長尺のリング状磁石とすることが必要であるにもか
かわらず、現状では薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
が困難であるため、例えば厚肉長尺のリング状に成形し
たのち研削によって薄肉化する手法や、薄肉短尺のリン
グ状に成形したのちこれを軸方向にいくつか接合して長
尺化する手法によって対処していた。 これを第５図の圧粉成形空間53の部分を拡大した第６
図によりさらに説明する。 第６図において、コアピン52と、ダイ54と、受圧パン
チ56とにより形成された圧粉成形空間53内に磁石用原料
粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体57を装入
したのち加圧パンチ55によって加圧するに際し、加圧パ
ンチ55の加圧速度をVpとすると、受圧パンチ56の上端面
56aから上方向に間隔ｘだけ離れた位置Ｘにおける粉末
に対する加圧速度Ｖは、下向きの方向にＶ＝Vp（x/l）
となり、この部分の成形体にはこの成形体自身の圧縮変
形に必要な加圧力のほかにコアピン52およびダイ54との
間の上向き方向の摩擦力μPCおよびμPD（μは摩擦係
数）に相当する加圧力が必要となる。 したがって、これらを合わせた必要な加圧力Ｐは、理
論計算で、 Ｐ＝（2.155e２μx/t−1.155）ｋ ただし、μ：成形型と成形体との間の摩擦係数 （約0.08） e:自然対数の底 k:成形体自身の変形に必要な加圧力 となり、実際にはこれ以上の加圧力が必要となる。 ところで、Nd−Fe−Ｂ系の磁石用原料粉末の変形に必
要な加圧力ｋは約8kgf/mm2であり、この場合の必要な圧
力Ｐの計算結果を第３図に示す。なお、この場合、横軸
x/tは第３図で下側の目盛（従来法）とした。 この第３図により明らかなように、例えば、l/t＝1
0、すなわち高さが肉厚の10倍である成形体を得るため
には、加圧パンチ55の加圧面55aには76kgf/mm2もの大き
な加圧力を必要とすることになる。 一方、この成形はより望ましくは600〜900℃の温度で
行われるため、この際に使用する圧粉成形型51もその温
度にあらかじめ加熱してあり、長尺の加圧パンチ55がこ
の温度で座屈することなく耐え得る圧力は、耐熱合金製
で約25kgf/mm2、超硬合金製でも約40kgf/mm2であるた
め、実際的にはこの長尺リング状磁石成形体の成形は不
可能であり、加圧パンチ55の材質によってl/t＝4.3〜6.
5が限界となっているという課題があった。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなさ
れたもので、従来以上に長尺化した薄肉長尺リング状磁
石成形体を成形することが可能である薄肉長尺リング状
磁石成形体の成形方法を提供することを目的としてい
る。
るのに利用される薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方
法に関するものである。 （従来の技術） 近年、超急冷方式による希土類−鉄系磁石、例えば、
Nd−Fe−Ｂ系磁石が高磁気特性の磁石として注目を集め
ている。そして、この磁石にはその磁気特性が等方性の
ものと異方性のものとがあるが、この発明はこのような
希土類−鉄系のリング状磁石を製造するのに利用される
薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法に関するもので
ある。 従来、この種のリング状磁石を成形するに際しては、
第５図に例示するような圧粉成形型を用いて行ってい
た。 第５図に示す圧粉成形型51は、中心のコアピン52と、
前記コアピン52の外周側に圧粉成形空間53を介して配置
したダイ54と、前記圧粉成形空間53の一方側に配置した
加圧パンチ55と、前記圧粉成形空間53の他方側に配置さ
れてノックアウトパンチとしても機能する受圧パンチ56
を備えた製造をなすものである。 そこで、このような製造をなす圧粉成形型51を用いて
リング状磁石成形体を成形するに際しては、まず、所定
成分の例えばNd−Fe−Ｂ系磁石合金（必要に応じてCo,G
a,Dyなどを添加した合金）の溶湯を溶湯急冷法により超
急冷することによってその薄帯ないしはフレークとして
適宜粉砕することにより磁石用原料粉末を得る。 次に、第５図（ａ）に示すように、コアピン52と、ダ
イ54と受圧パンチ56とによって形成された圧粉成形空間
53内に、前記磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉
末を理論密度比が90％以下となるように冷間でプレス成
形した予備成形体57を装入したのち、真空ないしはArガ
スなどの不活性雰囲気下において、600〜900℃、より好
ましくは700〜800℃の温度において、加圧パンチ55を第
５図（ｂ）に示すように加圧速度Vpで加圧して磁石用原
料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体57を圧
縮し、その密度を理論密度比で98％以上、より望ましく
は99％以上に圧縮して、リング状磁石成形体58を得るよ
うにしていた。 そして、さらには前記リング状磁石成形体58を磁場中
において磁化することによって、リング状の永久磁石と
していた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のリング状磁石成形体
の成形方法では、薄肉でかつ長尺のリング状磁石成形体
を成形することが困難であるという課題があった。 すなわち、この種のリング状磁石の最大の用途は、工
場の自動化（FA）ないしは事務の自動化（OA）用の小型
モータにあり、その強力な磁気特性を活用して薄肉かつ
長尺のリング状磁石とすることによって小型化および軽
量化を実現することが望まれており、このためには薄肉
かつ長尺のリング状磁石とすることが必要であるにもか
かわらず、現状では薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
が困難であるため、例えば厚肉長尺のリング状に成形し
たのち研削によって薄肉化する手法や、薄肉短尺のリン
グ状に成形したのちこれを軸方向にいくつか接合して長
尺化する手法によって対処していた。 これを第５図の圧粉成形空間53の部分を拡大した第６
図によりさらに説明する。 第６図において、コアピン52と、ダイ54と、受圧パン
チ56とにより形成された圧粉成形空間53内に磁石用原料
粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体57を装入
したのち加圧パンチ55によって加圧するに際し、加圧パ
ンチ55の加圧速度をVpとすると、受圧パンチ56の上端面
56aから上方向に間隔ｘだけ離れた位置Ｘにおける粉末
に対する加圧速度Ｖは、下向きの方向にＶ＝Vp（x/l）
となり、この部分の成形体にはこの成形体自身の圧縮変
形に必要な加圧力のほかにコアピン52およびダイ54との
間の上向き方向の摩擦力μPCおよびμPD（μは摩擦係
数）に相当する加圧力が必要となる。 したがって、これらを合わせた必要な加圧力Ｐは、理
論計算で、 Ｐ＝（2.155e２μx/t−1.155）ｋ ただし、μ：成形型と成形体との間の摩擦係数 （約0.08） e:自然対数の底 k:成形体自身の変形に必要な加圧力 となり、実際にはこれ以上の加圧力が必要となる。 ところで、Nd−Fe−Ｂ系の磁石用原料粉末の変形に必
要な加圧力ｋは約8kgf/mm2であり、この場合の必要な圧
力Ｐの計算結果を第３図に示す。なお、この場合、横軸
x/tは第３図で下側の目盛（従来法）とした。 この第３図により明らかなように、例えば、l/t＝1
0、すなわち高さが肉厚の10倍である成形体を得るため
には、加圧パンチ55の加圧面55aには76kgf/mm2もの大き
な加圧力を必要とすることになる。 一方、この成形はより望ましくは600〜900℃の温度で
行われるため、この際に使用する圧粉成形型51もその温
度にあらかじめ加熱してあり、長尺の加圧パンチ55がこ
の温度で座屈することなく耐え得る圧力は、耐熱合金製
で約25kgf/mm2、超硬合金製でも約40kgf/mm2であるた
め、実際的にはこの長尺リング状磁石成形体の成形は不
可能であり、加圧パンチ55の材質によってl/t＝4.3〜6.
5が限界となっているという課題があった。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなさ
れたもので、従来以上に長尺化した薄肉長尺リング状磁
石成形体を成形することが可能である薄肉長尺リング状
磁石成形体の成形方法を提供することを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段） この発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
方法は、中心のコアピンと、前記コアピンの外周側に圧
粉成形空間を介して配置したダイと、前記圧粉成形空間
の一方側に配置した加圧パンチと、前記圧粉成形空間の
他方側に配置した受圧パンチを備えた圧粉成形型を用
い、前記圧粉成形空間内に磁石用原料粉末もしくは前記
磁石用原料粉末の予備成形体を装入して前記加圧パンチ
により加圧してリング状磁石成形体を成形するに際し、
前記加圧パンチの加圧速度Vpに対して前記コアピンの移
動速度VCおよびダイの移動速度VDをそれぞれVC＝（0.5
〜1.0）・VpおよびVD＝（0.5〜1.0）・Vpとなる関係に
して前記加圧パンチによる加圧と共に前記コアピンおよ
びダイを前記加圧パンチと同じ方向に移動させつつリン
グ状磁石成形体に成形する構成としたことを特徴として
おり、このような薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方
法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段と
している。 この発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
方法において、そのより望ましい実施態様では、前記薄
肉長尺リング状磁石成形体の成形を10Torr以下の真空下
ないしは不活性ガス雰囲気下において600〜900℃の温度
で行うようにすることができる。 また、磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の
予備成形体は希土類−鉄系磁石材料からなるものとする
ことができ、例えば、Ｒ１−α−β−γ｛Fe（Ni,Mn,C
o）｝αＸβＭγで表わされ、Ｒは希土類元素の１種ま
たは２種以上、ＸはB,C,N,Si,Pの１種または２種以上、
ＭはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Al,Zn,Ga,In,Tl等々の
１種または２種以上であって、0.60≦α≦0.85,0＜β≦
0.15,0≦γ≦0.01からなるものを選定することが可能で
あるが、とくに限定はされない。 第１図はこの発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形
体の成形方法の一実施態様を示すものであって、従来の
場合には圧粉成形型との摩擦抵抗をすべて加圧パンチで
負担するようにしていたのを改めることとし、摩擦力が
作用する方向を変えることによって、この摩擦力をも成
形のために積極的に利用するようになすことによって、
従来以上の薄肉かつ長尺リング状磁石成形体を成形する
ことができるようにしたものである。 第１図に示す圧粉成形型１は、中心のコアピン２と、
前記コアピン２の外周側に圧粉成形空間３を介して配置
したダイ４と、前記圧粉成形空間３の一方側に配置した
加圧パンチ５と、前記圧粉成形空間３の他方側に配置さ
れてノックアウトパンチとしても機能する受圧パンチ６
を備え、前記コアピン２を図示しない油圧ピストンなど
により昇降可能にすると共に前記ダイ４もダイホルダ９
に固定されてこのダイホルダ９と共に昇降可能にし、さ
らに受圧パンチ６もノックアウトプランジャ10によって
昇降可能とした構造をなすものである。 （発明の作用） 次に、このような構造をなす圧粉成形型１を用いて薄
肉長尺リング状磁石成形体を成形する要領について作用
と共に説明する。 まず、所定成分の例えばNd−Fe−Ｂ系磁石合金（必要
に応じてCo,Ga,Dyなどを添加した合金）の溶湯を溶湯急
冷法により超急冷することによってその薄帯ないしはフ
レークとして、これを適宜粉砕することにより磁石用原
料粉末を得る。 次に、コアピン２とダイ４と受圧パンチ６とによって
形成された圧粉成形空間３内に、前記磁石用原料粉末７
を装入し、あるいは前記磁石用原料粉末を理論密度比が
90％以下となるように冷間でプレス成形した予備成形体
７を装入したのち、10Torr以下の真空ないしはArガスな
どの不活性雰囲気下において、600〜900℃、より好まし
くは700〜800℃の温度において、加圧パンチ５を第１図
（ｂ）に示すように加圧速度Vpで加圧して前記磁石用原
料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を圧
縮する。この場合、加圧パンチ５の加圧速度Vpは、通常
の粉末に対する圧粉成形の場合と同等でよく、例えば５
〜30mm/secとするのが一般的である。 そして、前記加圧パンチ５によって加圧速度Vpで加圧
する間に、前記コアピン２を速度VCで前記加圧パンチ５
と同じ方向に移動させると共に、ダイ４を速度VDで前記
加圧パンチ５と同じ方向に移動させ、このとき、コアピ
ン２の移動速度VCを（0.5〜1.0）・Vpにすると共に、ダ
イ４の移動速度VDを（0.5〜1.0）・Vpにして磁石用原料
粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を圧縮
し、その密度を理論密度比で98％以上、より望ましくは
99％以上に圧縮して、薄肉長尺リング状磁石成形体８を
得る。そして、この薄肉長尺リング状磁石成形体８は、
ノックアウトプランジャ10を上昇させて受圧パンチ６を
上昇させることにより、ダイ４の部分から取り出される
こととなる。 第２図は第１図の圧粉成形空間３の部分を拡大して示
すものであって、コアピン２と、ダイ４と、受圧パンチ
６とにより形成された圧粉成形空間３内に磁石用原料粉
末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を装入し
たのち加圧パンチ５によって加圧するに際し、加圧パン
チ５の加圧速度をVpとすると、受圧パンチ６の上端面6a
から上方向に間隔ｘだけ離れた位置Ｘにおける粉末に対
する加圧速度Ｖは、下向きの方向にＶ＝Vp（x/l）とな
り、このとき、コアピン２の移動速度VCおよびダイ４の
移動速度VDをVC≒VD＞Ｖに設定しておくと、コアピン２
およびダイ４の各々壁面における摩擦力μPCおよびμPD
は第２図に示したように下向きすなわち圧縮方向に働く
こととなり、この摩擦力によって成形体の圧縮が促進さ
れることとなる。 したがって、VC＝VD＝Vpに設定すれば、リング状磁石
成形体８の全長にわたる摩擦力を圧縮に利用することが
できることとなる。 この場合、位置Ｘの断面に働く圧力Ｐは、理論計算
で、 Ｐ＝（2.155e２μ（ｌ−ｘ）/t−1.155）ｋ ただし、μ：成形型と成形体との間の摩擦係数 e:自然対数の底 k:成形体自身の変形に必要な加圧力 l:成形体の高さ となり、実際的にはこれ以上の加圧力が作用する。 ここで、従来法において例示したのと同じ場合につい
ての計算結果を第３図に併記するが、この場合の横軸x/
tは第３図において上側の目盛（本発明法）とした。 この第３図より明らかなように、例えば、l/t＝10の
場合、すなわち高さが肉厚の10倍であるリング状磁石成
形体８を得る場合に、リング状磁石成形体８の上端面に
当たる加圧パンチ５の加圧面5aには、この合金自身の変
形に必要な圧力である8kgf/mm2を与えておくだけで、そ
の下端面には76kgf/mm2もの圧縮圧力が付与されること
になる。 以上においては、リング状磁石成形体８の高さ方向の
全域にわたってコアピン２およびダイ４との摩擦力のす
べてを成形に利用する場合を示したが、実際的には全高
さの1/2程度を利用することができればよい場合が多
い。すなわち、前述したごとき用途に使用される磁石の
薄肉長尺化の寸法限界としては、その外径をｄとする
と、肉厚ｔおよび全高さｌは、 ｔ＝５（％）×ｄ＝0.05d ｌ＝（1/2）×ｄ＝0.5d すなわちl/t＝10が限界寸法である。 他方、第３図に示した従来法においてもx/t≒５まで
はパンチ面圧に耐え得るものと思われ、これ以上の部分
の成形に摩擦力を利用することができれば、実用的な価
値があるものといえる。 したがって、コアピン２の移動速度VCおよびダイ４の
移動速度VDとしては、 VC＝（0.5〜1.0）・Vp VD＝（0.5〜1.0）・Vp が適正範囲である。 （実施例） 原料合金として、30重量％Nd−１重量％Ｂ−2.5重量
％Co−残部Feよりなる合金の組成に溶製したのち、超急
冷法によって厚さ約20μｍの薄片とし、これを粉砕して
大きさ約200μｍのフレーク状粉末を得た。 次に、この磁石用原料粉末に0.8重量％のステアリン
酸亜鉛を混合し、一般的な油圧式粉末成形プレスを用い
て室温で粉末成形することにより、外径39.8mm,内径36.
2mm,高さ28mmのリング状予備成形体を得た。ここで得ら
れた予備成形体の理論密度比は79％であった。 次いで、第１図に示した圧粉成形型１の圧粉成形空間
３の中に前記予備成形体７を装入し、この圧粉成形型１
を密閉槽内に置いた状態にして、この密閉槽の内部をAr
ガス雰囲気とすることにより、予備成形体７の酸化を防
止することができるようにした。 また、ここで使用した圧粉成形型１は、コアピン２の
外径が36mm,ダイ４の内径が40mmのものである。そし
て、この圧粉成形型１はあらかじめ750℃に加熱保持し
たものとした。 そして、このようなArガス雰囲気下において、加圧パ
ンチ５を低圧で圧下して予備成形体７の上端面に圧縮圧
力5kgf/mm2を付与した状態で120秒間保持することによ
り、成形型からの伝熱で予備成形体７を加熱昇温した。 次いで、加圧パンチ５を加圧速度（Vp）3mm/sec,最大
設定加圧力25kgf/mm2として圧下すると共に、コアピン
２の引下げ移動速度VCおよびダイ４の引下げ移動速度VD
をVC＝VDとしたうえでVC＝VD＝0,0.6,1.2,1.8,2.4およ
び3mm/secに設定することにより各々リング状磁石成形
体８を得た。 そして、ここで得た各リング状磁石成形体８の密度を
測定して、加圧パンチ5,コアピン2,ダイ４の各々の速度
の比（VC＝VD）/Vpで整理したところ、第４図に示す結
果であった。 この実施例におけるNd−Fe−Ｂ系永久磁石では、十分
な磁気特性を得るためにはその理論密度比が98％以上で
あることが必要であるが、この点から、第４図に示すよ
うに、（VC＝VD）/Vpの値は0.5〜１が適正であることが
認められ、したがって、コアピン２の移動速度はVC＝
（0.5〜1.0）・Vp,ダイ４の移動速度はVD＝（0.5〜1.
0）・Vpとするのが適切であることが認められた。
方法は、中心のコアピンと、前記コアピンの外周側に圧
粉成形空間を介して配置したダイと、前記圧粉成形空間
の一方側に配置した加圧パンチと、前記圧粉成形空間の
他方側に配置した受圧パンチを備えた圧粉成形型を用
い、前記圧粉成形空間内に磁石用原料粉末もしくは前記
磁石用原料粉末の予備成形体を装入して前記加圧パンチ
により加圧してリング状磁石成形体を成形するに際し、
前記加圧パンチの加圧速度Vpに対して前記コアピンの移
動速度VCおよびダイの移動速度VDをそれぞれVC＝（0.5
〜1.0）・VpおよびVD＝（0.5〜1.0）・Vpとなる関係に
して前記加圧パンチによる加圧と共に前記コアピンおよ
びダイを前記加圧パンチと同じ方向に移動させつつリン
グ状磁石成形体に成形する構成としたことを特徴として
おり、このような薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方
法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段と
している。 この発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
方法において、そのより望ましい実施態様では、前記薄
肉長尺リング状磁石成形体の成形を10Torr以下の真空下
ないしは不活性ガス雰囲気下において600〜900℃の温度
で行うようにすることができる。 また、磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の
予備成形体は希土類−鉄系磁石材料からなるものとする
ことができ、例えば、Ｒ１−α−β−γ｛Fe（Ni,Mn,C
o）｝αＸβＭγで表わされ、Ｒは希土類元素の１種ま
たは２種以上、ＸはB,C,N,Si,Pの１種または２種以上、
ＭはTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Al,Zn,Ga,In,Tl等々の
１種または２種以上であって、0.60≦α≦0.85,0＜β≦
0.15,0≦γ≦0.01からなるものを選定することが可能で
あるが、とくに限定はされない。 第１図はこの発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形
体の成形方法の一実施態様を示すものであって、従来の
場合には圧粉成形型との摩擦抵抗をすべて加圧パンチで
負担するようにしていたのを改めることとし、摩擦力が
作用する方向を変えることによって、この摩擦力をも成
形のために積極的に利用するようになすことによって、
従来以上の薄肉かつ長尺リング状磁石成形体を成形する
ことができるようにしたものである。 第１図に示す圧粉成形型１は、中心のコアピン２と、
前記コアピン２の外周側に圧粉成形空間３を介して配置
したダイ４と、前記圧粉成形空間３の一方側に配置した
加圧パンチ５と、前記圧粉成形空間３の他方側に配置さ
れてノックアウトパンチとしても機能する受圧パンチ６
を備え、前記コアピン２を図示しない油圧ピストンなど
により昇降可能にすると共に前記ダイ４もダイホルダ９
に固定されてこのダイホルダ９と共に昇降可能にし、さ
らに受圧パンチ６もノックアウトプランジャ10によって
昇降可能とした構造をなすものである。 （発明の作用） 次に、このような構造をなす圧粉成形型１を用いて薄
肉長尺リング状磁石成形体を成形する要領について作用
と共に説明する。 まず、所定成分の例えばNd−Fe−Ｂ系磁石合金（必要
に応じてCo,Ga,Dyなどを添加した合金）の溶湯を溶湯急
冷法により超急冷することによってその薄帯ないしはフ
レークとして、これを適宜粉砕することにより磁石用原
料粉末を得る。 次に、コアピン２とダイ４と受圧パンチ６とによって
形成された圧粉成形空間３内に、前記磁石用原料粉末７
を装入し、あるいは前記磁石用原料粉末を理論密度比が
90％以下となるように冷間でプレス成形した予備成形体
７を装入したのち、10Torr以下の真空ないしはArガスな
どの不活性雰囲気下において、600〜900℃、より好まし
くは700〜800℃の温度において、加圧パンチ５を第１図
（ｂ）に示すように加圧速度Vpで加圧して前記磁石用原
料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を圧
縮する。この場合、加圧パンチ５の加圧速度Vpは、通常
の粉末に対する圧粉成形の場合と同等でよく、例えば５
〜30mm/secとするのが一般的である。 そして、前記加圧パンチ５によって加圧速度Vpで加圧
する間に、前記コアピン２を速度VCで前記加圧パンチ５
と同じ方向に移動させると共に、ダイ４を速度VDで前記
加圧パンチ５と同じ方向に移動させ、このとき、コアピ
ン２の移動速度VCを（0.5〜1.0）・Vpにすると共に、ダ
イ４の移動速度VDを（0.5〜1.0）・Vpにして磁石用原料
粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を圧縮
し、その密度を理論密度比で98％以上、より望ましくは
99％以上に圧縮して、薄肉長尺リング状磁石成形体８を
得る。そして、この薄肉長尺リング状磁石成形体８は、
ノックアウトプランジャ10を上昇させて受圧パンチ６を
上昇させることにより、ダイ４の部分から取り出される
こととなる。 第２図は第１図の圧粉成形空間３の部分を拡大して示
すものであって、コアピン２と、ダイ４と、受圧パンチ
６とにより形成された圧粉成形空間３内に磁石用原料粉
末もしくは前記磁石用原料粉末の予備成形体７を装入し
たのち加圧パンチ５によって加圧するに際し、加圧パン
チ５の加圧速度をVpとすると、受圧パンチ６の上端面6a
から上方向に間隔ｘだけ離れた位置Ｘにおける粉末に対
する加圧速度Ｖは、下向きの方向にＶ＝Vp（x/l）とな
り、このとき、コアピン２の移動速度VCおよびダイ４の
移動速度VDをVC≒VD＞Ｖに設定しておくと、コアピン２
およびダイ４の各々壁面における摩擦力μPCおよびμPD
は第２図に示したように下向きすなわち圧縮方向に働く
こととなり、この摩擦力によって成形体の圧縮が促進さ
れることとなる。 したがって、VC＝VD＝Vpに設定すれば、リング状磁石
成形体８の全長にわたる摩擦力を圧縮に利用することが
できることとなる。 この場合、位置Ｘの断面に働く圧力Ｐは、理論計算
で、 Ｐ＝（2.155e２μ（ｌ−ｘ）/t−1.155）ｋ ただし、μ：成形型と成形体との間の摩擦係数 e:自然対数の底 k:成形体自身の変形に必要な加圧力 l:成形体の高さ となり、実際的にはこれ以上の加圧力が作用する。 ここで、従来法において例示したのと同じ場合につい
ての計算結果を第３図に併記するが、この場合の横軸x/
tは第３図において上側の目盛（本発明法）とした。 この第３図より明らかなように、例えば、l/t＝10の
場合、すなわち高さが肉厚の10倍であるリング状磁石成
形体８を得る場合に、リング状磁石成形体８の上端面に
当たる加圧パンチ５の加圧面5aには、この合金自身の変
形に必要な圧力である8kgf/mm2を与えておくだけで、そ
の下端面には76kgf/mm2もの圧縮圧力が付与されること
になる。 以上においては、リング状磁石成形体８の高さ方向の
全域にわたってコアピン２およびダイ４との摩擦力のす
べてを成形に利用する場合を示したが、実際的には全高
さの1/2程度を利用することができればよい場合が多
い。すなわち、前述したごとき用途に使用される磁石の
薄肉長尺化の寸法限界としては、その外径をｄとする
と、肉厚ｔおよび全高さｌは、 ｔ＝５（％）×ｄ＝0.05d ｌ＝（1/2）×ｄ＝0.5d すなわちl/t＝10が限界寸法である。 他方、第３図に示した従来法においてもx/t≒５まで
はパンチ面圧に耐え得るものと思われ、これ以上の部分
の成形に摩擦力を利用することができれば、実用的な価
値があるものといえる。 したがって、コアピン２の移動速度VCおよびダイ４の
移動速度VDとしては、 VC＝（0.5〜1.0）・Vp VD＝（0.5〜1.0）・Vp が適正範囲である。 （実施例） 原料合金として、30重量％Nd−１重量％Ｂ−2.5重量
％Co−残部Feよりなる合金の組成に溶製したのち、超急
冷法によって厚さ約20μｍの薄片とし、これを粉砕して
大きさ約200μｍのフレーク状粉末を得た。 次に、この磁石用原料粉末に0.8重量％のステアリン
酸亜鉛を混合し、一般的な油圧式粉末成形プレスを用い
て室温で粉末成形することにより、外径39.8mm,内径36.
2mm,高さ28mmのリング状予備成形体を得た。ここで得ら
れた予備成形体の理論密度比は79％であった。 次いで、第１図に示した圧粉成形型１の圧粉成形空間
３の中に前記予備成形体７を装入し、この圧粉成形型１
を密閉槽内に置いた状態にして、この密閉槽の内部をAr
ガス雰囲気とすることにより、予備成形体７の酸化を防
止することができるようにした。 また、ここで使用した圧粉成形型１は、コアピン２の
外径が36mm,ダイ４の内径が40mmのものである。そし
て、この圧粉成形型１はあらかじめ750℃に加熱保持し
たものとした。 そして、このようなArガス雰囲気下において、加圧パ
ンチ５を低圧で圧下して予備成形体７の上端面に圧縮圧
力5kgf/mm2を付与した状態で120秒間保持することによ
り、成形型からの伝熱で予備成形体７を加熱昇温した。 次いで、加圧パンチ５を加圧速度（Vp）3mm/sec,最大
設定加圧力25kgf/mm2として圧下すると共に、コアピン
２の引下げ移動速度VCおよびダイ４の引下げ移動速度VD
をVC＝VDとしたうえでVC＝VD＝0,0.6,1.2,1.8,2.4およ
び3mm/secに設定することにより各々リング状磁石成形
体８を得た。 そして、ここで得た各リング状磁石成形体８の密度を
測定して、加圧パンチ5,コアピン2,ダイ４の各々の速度
の比（VC＝VD）/Vpで整理したところ、第４図に示す結
果であった。 この実施例におけるNd−Fe−Ｂ系永久磁石では、十分
な磁気特性を得るためにはその理論密度比が98％以上で
あることが必要であるが、この点から、第４図に示すよ
うに、（VC＝VD）/Vpの値は0.5〜１が適正であることが
認められ、したがって、コアピン２の移動速度はVC＝
（0.5〜1.0）・Vp,ダイ４の移動速度はVD＝（0.5〜1.
0）・Vpとするのが適切であることが認められた。
この発明に係わる薄肉長尺リング状磁石成形体の成形
方法は、中心のコアピンと、前記コアピンの外周側に圧
粉成形空間を介して配置したダイと、前記圧粉成形空間
の一方側に配置した加圧パンチと、前記圧粉成形空間の
他方側に配置した受圧パンチを備えた圧粉成形型を用
い、前記圧粉成形空間内に磁石用原料粉末もしくは前記
磁石用原料粉末の予備成形体を装入して前記加圧パンチ
により加圧してリング状磁石成形体を成形するに際し、
前記加圧パンチの加圧速度Vpに対して前記コアピンの移
動速度VCおよびダイの移動速度VDをそれぞれVC＝（0.5
〜1.0）・VpおよびVD＝（0.5〜1.0）・Vpとなる関係に
して前記加圧パンチによる加圧と共に前記コアピンおよ
びダイを前記加圧パンチと同じ方向に移動させつつリン
グ状磁石成形体に成形する構成としたから、従来以上に
長尺化した薄肉長尺リング状磁石成形体を成形すること
が可能であり、加圧パンチに必要な加圧力も従来に比較
して著しく低減させることが可能であることから加圧パ
ンチに対する負荷も小さなものとなり、加圧パンチとし
て必らずしも特殊な素材を使用しなくてもよいことにな
り、薄肉で長尺のリング状磁石が一体で成形されること
から従来のように厚肉長尺のリング状に成形したのち研
削等によって薄肉化したり薄肉短尺のリング状に成形し
たのち軸方向に接合したりするごとき面倒な工程をとる
必要性もなくなり、リング状磁石を用いる各種機器の小
型化ないしは軽量化を容易に実現することが可能になる
という著しく優れた効果がもたらされる。
方法は、中心のコアピンと、前記コアピンの外周側に圧
粉成形空間を介して配置したダイと、前記圧粉成形空間
の一方側に配置した加圧パンチと、前記圧粉成形空間の
他方側に配置した受圧パンチを備えた圧粉成形型を用
い、前記圧粉成形空間内に磁石用原料粉末もしくは前記
磁石用原料粉末の予備成形体を装入して前記加圧パンチ
により加圧してリング状磁石成形体を成形するに際し、
前記加圧パンチの加圧速度Vpに対して前記コアピンの移
動速度VCおよびダイの移動速度VDをそれぞれVC＝（0.5
〜1.0）・VpおよびVD＝（0.5〜1.0）・Vpとなる関係に
して前記加圧パンチによる加圧と共に前記コアピンおよ
びダイを前記加圧パンチと同じ方向に移動させつつリン
グ状磁石成形体に成形する構成としたから、従来以上に
長尺化した薄肉長尺リング状磁石成形体を成形すること
が可能であり、加圧パンチに必要な加圧力も従来に比較
して著しく低減させることが可能であることから加圧パ
ンチに対する負荷も小さなものとなり、加圧パンチとし
て必らずしも特殊な素材を使用しなくてもよいことにな
り、薄肉で長尺のリング状磁石が一体で成形されること
から従来のように厚肉長尺のリング状に成形したのち研
削等によって薄肉化したり薄肉短尺のリング状に成形し
たのち軸方向に接合したりするごとき面倒な工程をとる
必要性もなくなり、リング状磁石を用いる各種機器の小
型化ないしは軽量化を容易に実現することが可能になる
という著しく優れた効果がもたらされる。
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明に係わる薄肉長尺リング
状磁石成形体の成形方法に用いる圧粉成形型の加圧パン
チによる加圧前（第１図（ａ））および加圧後（第１図
（ｂ））の状態を示す各々断面説明図、第２図は第１図
の圧粉成形型の圧粉成形空間の部分を拡大して示す断面
説明図、第３図はｘ位置の断面に働く圧力Ｐの理論計算
値を示すグラフ、第４図はこの発明の実施例においてコ
アピン，ダイおよび加圧パンチの各々移動速度とリング
状磁石成形体の理論密度比との関連を調べた結果を例示
するグラフ、第５図（ａ）（ｂ）は従来のリング状磁石
成形体の成形方法に用いる圧粉成形型の加圧パンチによ
る加圧前（第５図（ａ））および加圧後（第５図
（ｂ））の状態を示す各々断面説明図、第６図は第５図
の圧粉成形型の圧粉成形空間の部分を拡大して示す断面
説明図である。 １……圧粉成形型、 ２……コアピン、 ３……圧粉成形空間、 ４……ダイ、 ５……加圧パンチ、 ６……受圧パンチ、 ７……磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予
備成形体、 ８……薄肉長尺リング状磁石成形体、 Vp……加圧パンチの加圧速度、 VC……コアパンチの移動速度、 VD……ダイの移動速度。
状磁石成形体の成形方法に用いる圧粉成形型の加圧パン
チによる加圧前（第１図（ａ））および加圧後（第１図
（ｂ））の状態を示す各々断面説明図、第２図は第１図
の圧粉成形型の圧粉成形空間の部分を拡大して示す断面
説明図、第３図はｘ位置の断面に働く圧力Ｐの理論計算
値を示すグラフ、第４図はこの発明の実施例においてコ
アピン，ダイおよび加圧パンチの各々移動速度とリング
状磁石成形体の理論密度比との関連を調べた結果を例示
するグラフ、第５図（ａ）（ｂ）は従来のリング状磁石
成形体の成形方法に用いる圧粉成形型の加圧パンチによ
る加圧前（第５図（ａ））および加圧後（第５図
（ｂ））の状態を示す各々断面説明図、第６図は第５図
の圧粉成形型の圧粉成形空間の部分を拡大して示す断面
説明図である。 １……圧粉成形型、 ２……コアピン、 ３……圧粉成形空間、 ４……ダイ、 ５……加圧パンチ、 ６……受圧パンチ、 ７……磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉末の予
備成形体、 ８……薄肉長尺リング状磁石成形体、 Vp……加圧パンチの加圧速度、 VC……コアパンチの移動速度、 VD……ダイの移動速度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 裕 愛知県東海市加木屋町南鹿持18 知多寮 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 41/02 B30B 11/00
Claims (3)
- 【請求項１】中心のコアピンと、前記コアピンの外周側
に圧粉成形空間を介して配置したダイと、前記圧粉成形
空間の一方側に配置した加圧パンチと、前記圧粉成形空
間の他方側に配置した受圧パンチを備えた圧粉成形型を
用い、前記圧粉成形空間内に磁石用原料粉末もしくは前
記磁石用原料粉末の予備成形体を装入して前記加圧パン
チにより加圧してリング状磁石成形体を成形するに際
し、前記加圧パンチの加圧速度Vpに対して前記コアピン
の移動速度VCおよびダイの移動速度VDをそれぞれVC＝
（0.5〜1.0）・VpおよびVD＝（0.5〜1.0）・Vpとなる関
係にして前記加圧パンチによる加圧と共に前記コアピン
およびダイを前記加圧パンチと同じ方向に移動させつつ
リング状磁石成形体に成形することを特徴とする薄肉長
尺リング状磁石成形体の成形方法。 - 【請求項２】薄肉長尺リング状磁石成形体の成形を10To
rr以下の真空下ないしは不活性ガス雰囲気下において60
0〜900℃の温度で行うことを特徴とする請求項第（１）
項に記載の薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法。 - 【請求項３】磁石用原料粉末もしくは前記磁石用原料粉
末の予備成形体は希土類−鉄系磁石材料からなることを
特徴とする請求項第（１）項または第（２）項に記載の
薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075095A JP2819748B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法 |
| EP91302236A EP0450784B1 (en) | 1990-03-23 | 1991-03-15 | Method of forming thin-walled and long-sized cylindrical compact for magnet |
| DE91302236T DE69100610T2 (de) | 1990-03-23 | 1991-03-15 | Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen Kompakts grosser Länge für Magnet. |
| CA002038702A CA2038702A1 (en) | 1990-03-23 | 1991-03-20 | Method of forming thin-walled and long-sized cylindrical compact for magnet |
| US07/673,549 US5122319A (en) | 1990-03-23 | 1991-03-22 | Method of forming thin-walled elongated cylindrical compact for a magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075095A JP2819748B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274713A JPH03274713A (ja) | 1991-12-05 |
| JP2819748B2 true JP2819748B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=13566268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2075095A Expired - Lifetime JP2819748B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 薄肉長尺リング状磁石成形体の成形方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122319A (ja) |
| EP (1) | EP0450784B1 (ja) |
| JP (1) | JP2819748B2 (ja) |
| CA (1) | CA2038702A1 (ja) |
| DE (1) | DE69100610T2 (ja) |
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| JPH07112638B2 (ja) * | 1991-05-02 | 1995-12-06 | 株式会社ヨシツカ精機 | 粉末成形プレスの加圧制御方法 |
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| CN101777809A (zh) * | 2004-04-06 | 2010-07-14 | 日立金属株式会社 | 转子及其制造方法 |
| JP4497198B2 (ja) * | 2007-12-06 | 2010-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 永久磁石とその製造方法、およびロータとｉｐｍモータ |
| CN103072283B (zh) * | 2012-12-30 | 2015-03-11 | 南京肯特复合材料有限公司 | 内嵌环形磁铁的空心ptfe零件生产方法 |
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-
1990
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