JP3501753B2

JP3501753B2 - 磁性粉末供給方法および装置ならびに磁石の製造方法

Info

Publication number: JP3501753B2
Application number: JP2000368845A
Authority: JP
Inventors: 篤史小川; 敏昭田村
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP2001226701A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性粉末供給（以
下、簡単に「給粉」と称する場合がある。）の方法およ
び装置、磁性粉末成形体の製造方法、ならびに、これら
の磁性粉末供給方法や給粉装置を利用した磁石の製造方
法に関している。

【０００２】

【従来の技術】高性能永久磁石として代表的なＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石（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（Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
相）の主相とＲリッチの粒界相とを含む組織を有し、優
れた磁石特性を発揮する。現在、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
は、一般家庭の各種電器製品から大型コンピュータの周
辺機器まで幅広い分野で使用されているが、電気・電子
機器の小型・軽量化ならびに高機能化の要求は強く、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石のより一層の高性能化が求められ
ている。

【０００３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の残留磁束密度
（Ｂ_r）を高めるためには、１）強磁性相であるＲ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ相の存在割合を多くすること、２）焼結体の密度を
主相の理論密度に近づけること、３）さらに主相結晶粒
の磁化容易軸方向への配向度を高めることが要求され
る。

【０００４】従来、磁性粉末をプレス装置のキャビティ
（成形空間）内に供給するには、フィーダボックス（ま
たはフィーダカップ）をキャビティ上にスライドさせ、
フィーダボックス内の粉末自重を利用してキャビティ内
に落下させていた。

【０００５】図１（ａ）〜（ｃ）は、従来のフィーダボ
ックスによる粉末供給方法を模式的に示している。この
従来方法によれば、図１（ａ）〜（ｃ）に示されるよう
に、粉末プレス装置のダイ１０と下パンチ１１とによっ
て形成されるキャビティ１２の上をフィーダボックス１
３が横方向にスライドするとき、フィーダボックス１３
内の磁性粉末１４をキャビティ１２内に充填していた。
この方法では、単重ばらつきを低減する目的で、フィー
ダボックス１３内に設けた摺り切り棒（不図示）などの
加圧手段で充填粉末の上部を下方（矢印Ａの方向）に加
圧していた。

【０００６】このような従来のフィーダボックスを用い
た充填法によれば、粉末をキャビティ内に確実に充填で
き、しかも、充填粉末の体積を「摺り切り」によってほ
ぼ一定に制御することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャビ
ティの底部に近い位置ほど、粉末の自重によって強い圧
力を受けて粉体の流動性が低下するため、磁界中で配向
しにくいという現象が生じてしまう。その結果、充填粉
末のうちキャビティ底部に近い部位の配向度が他の部位
の配向度よりも低下し、磁気特性が部位によってばらつ
くという問題が発生する。

【０００８】この問題は、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁
石の製造する場合に顕著に発生する。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁
性粉末は、フェライト系磁性粉末に比べて比重が大きい
ため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末をキャビティ内に充填し
た場合、フェライト系磁性粉末の場合に比べて、キャビ
ティ底部に近い位置でより大きな自重圧力が発生する。
このため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉末を用いる場合は、例
えば潤滑剤を粉末に添加することによって粉末粒子の摩
擦係数を低下させたり、印加する配向磁界の強度を高く
しても粉末配向の低下は充分に抑制できず、最終的な磁
石製品の磁気特性が劣化しやすい。

【０００９】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、キャビティ内の充填位置によ
る配向度ばらつきを低減できる磁性粉末供給方法を提供
することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、上記の磁性粉末供給
方法を利用して均一でかつ高い配向度を示す成形体を製
造する方法、および磁気特性に優れた磁石を製造する方
法を提供することにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、上記磁性粉末供
給方法に好適に用いられる磁性粉末供給装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による磁性粉末供
給方法は、プレス装置のキャビティ内に磁性粉末を供給
する磁性粉末供給方法であって、前記キャビティの外部
に磁性粉末を配置する工程と、前記キャビティを含む空
間に磁界を形成する工程と、前記磁界が前記磁性粉末を
及ぼす力により、前記磁性粉末を前記磁界の向きに配向
させながら、前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ移
動させる工程とを包含し、前記磁性粉末の前記キャビィ
内部への移動を、前記磁界の印加開始後に行う。

【００１３】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、前記磁界の形成と連動して動作する電
気機械的機構を用いて、前記磁性粉末を前記キャビティ
の内部へ落下させることを包含していてもよい。

【００１４】前記磁界の向きは、前記キャビティ内部に
おいて、プレス方向に対して垂直な向きを有しているこ
とが好ましい。

【００１５】前記磁界は、前記キャビティ内部におい
て、水平方向に向いていることが好ましい。

【００１６】好ましい実施形態では、前記磁界を形成す
るまで前記磁性粉末と前記キャビティとの間に前記磁性
粉末の移動を妨げる部材を挿入しておき、前記磁界を形
成した後に、前記部材を駆動し、それによって前記磁性
粉末の移動を可能ならしめる。

【００１７】本発明による磁性粉末供給方法は、プレス
装置のキャビティ内に磁性粉末を供給する磁性粉末供給
方法であって、前記キャビティの上方に磁性粉末を配置
する工程と、前記キャビティを含む空間に配向磁界を形
成する工程と、前記配向磁界が前記磁性粉末を引き寄せ
る力を利用して前記磁性粉末を前記磁界の向きに配向さ
せながら前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ落下さ
せる工程とを包含する磁性粉末供給方法。

【００１８】前記配向磁界が前記粉末を引き寄せる力の
向きは、前記磁性粉末に対する重力の向きと一致してい
ることが好ましい。

【００１９】前記磁性粉末は、前記キャビティの内部に
充填されるべき量だけ、前記キャビティの上方に配置さ
れることが好ましい。

【００２０】前記配向磁界の向きは、前記キャビティ内
部において、前記プレス装置のプレス方向に対して垂直
な向きを有していることが好ましい。

【００２１】前記配向磁界は、前記キャビティ内部にお
いて、水平方向に向いていることが好ましい。

【００２２】好ましい実施形態では、前記配向磁界を形
成するまで、前記磁性粉末と前記キャビティとの間に前
記磁性粉末の落下を妨げる部材を挿入しておき、前記配
向磁界を形成した後に、前記部材を駆動することによっ
て前記磁性粉末の落下を可能ならしめる。

【００２３】前記キャビティの上方に磁性粉末を配置す
る工程は、前記磁性粉末の自重によっては閉じた状態を
維持するが、前記配向磁界が前記磁性粉末を引き寄せる
力によって下方に開放され得る開閉機構を備えた粉末容
器を用いて実行することが好ましい。この開閉機構は、
配向磁界の形成のタイミングに合わせて電気機械的に動
作する機構であってもよい。

【００２４】前記キャビティの上方に磁性粉末を配置す
る工程において、前記磁性粉末は、前記配向磁界中で最
大の磁界強度を示す位置から離れた位置に配置されるこ
とが好ましい。

【００２５】本発明による磁性粉末成形体の製造方法
は、上記何れかの磁性粉末供給方法によって、前記プレ
ス装置のキャビティ内に磁性粉末を供給する工程と、前
記キャビティ内に供給された磁性粉末を圧縮成形するプ
レス工程とを包含する。

【００２６】前記プレス工程において、前記配向磁界の
印加を継続しながら前記磁性粉末を圧縮成形することが
好ましい。

【００２７】本発明による磁石の製造方法は、上記何れ
かに記載の磁性粉末供給方法によって、前記プレス装置
のキャビティ内に磁性粉末を供給する工程と、前記キャ
ビティ内部に供給された前記磁性粉末を圧縮成形し、成
形体を作製するプレス工程と、前記成形体を加熱する工
程とを包含する。

【００２８】前記プレス工程においては、前記キャビテ
ィ内に前記磁性粉末を供給する工程で印加した配向磁界
を継続的に印加しながら前記磁性粉末を圧縮成形するこ
とが好ましい。

【００２９】前記プレス工程で印加する配向磁界は、前
記磁性粉末を前記キャビティの内部に充填する際に印加
する配向磁界と実質的に同一の強度分布を有しているこ
とが好ましい。

【００３０】前記プレス工程で印加する配向磁界の向き
は、少なくとも前記キャビティ内において、前記磁性粉
末を前記キャビティの内部に充填する際に印加する配向
磁界の向きと一致していることが好ましい。

【００３１】前記プレス工程で印加する配向磁界の最大
磁界強度は、前記磁性粉末を前記キャビティの内部に充
填する際に印加する配向磁界の最大磁界強度よりも大き
いことが好ましい。

【００３２】本発明による磁性粉末供給装置は、磁性粉
末の自重に抗して前記磁性粉末を支持する部材と、配向
磁界の印加によって磁性粉末を下方に落下させる手段と
を備えている。この磁性粉末を下方に落下させる手段
は、前記配向磁界の印加に連動して電気機械的に動作す
るものであってもよい。

【００３３】本発明による磁性粉末供給装置は、磁性粉
末を収納する容器本体と、前記容器本体に回転可能に支
持され、前記磁性粉末が載せられる底板と、前記磁性粉
末の自重に抗して前記底板を閉じる開閉手段とを備え、
前記開閉手段は、プレス装置によって形成された配向磁
界が前記磁性粉末を下方に引きよせたとき、前記底板を
回動させ、前記底板上の前記磁性粉末を下方に位置する
前記プレス装置のキャビティに落下させることができ
る。前記容器本体および前記底板は非磁性材料から構成
されていることが好ましい。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明者は、粉末プレス装置にお
いて配向磁界を形成した際、その磁界強度が最高値を示
す部分から離れた位置に置かれた磁性粉末も上記配向磁
界からの力を受け、磁界強度の高い位置に移動しようと
する現象に着目し、これをキャビティへの給粉に利用す
ることに想到した。すなわち、本発明の磁性粉末供給方
法では、プレス装置のキャビティ外部に磁性粉末を配置
した後、キャビティを含む空間に配向磁界を形成し、そ
れによって、配向磁界が磁性粉末に及ぼす力を用いて磁
性粉末を配向させながらキャビティ内へ充填する。

【００３５】本発明によれば、磁性粉末をキャビティ内
に充填する際、配向磁界そのものを利用して粉末を吸引
することにより、充填中の磁性粉末を充分に配向させる
ことが可能になる。このためキャビティへの粉末充填が
完了した時には既に磁界配向が達成された状態を実現で
きる。

【００３６】以下、図面を参照しながら、本発明の実施
形態を説明する。

【００３７】図２（ａ）〜（ｃ）に、プレス装置と本実
施形態にかかる磁性粉末供給装置の主要部を示してい
る。図２（ａ）は、本発明に係る磁性粉末供給装置２３
をプレス装置のキャビティ２２の上に配置させた状態を
示し、図２（ｂ）は、配向磁界を印加した状態を示して
いる。図２（ｃ）は、配向磁界を印加しながら、磁性粉
末供給装置２３をキャビティ２２の上方から取り除き、
上パンチ２５を降下させつつある状態を示している。

【００３８】本実施形態では、配向磁界を印加する前
に、図２（ａ）に示すように、ダイ２０と下パンチ２１
とによって成形されたキャビティ２２の上方へ磁性粉末
供給装置２３を配置する。給粉装置２３の中にはキャビ
ティ２２の内容積よりも少ない容積の磁性粉末２４が収
められている。

【００３９】その後、図２（ｂ）に示すように、配向磁
界Ｈを印加し、それによって給粉装置２３内の磁性粉末
２４に磁力を及ぼす。配向磁界Ｈは、キャビティ２２の
中心部付近で最大磁界強度を示すような磁界分布を示す
ため、磁性粉末２４はキャビティ中心へ引きよせられる
向きに磁力を受ける。配向磁界Ｈは、パルス的に印加さ
れてもよいし、複数のパルスおよび／または静的な磁界
であってもよい。

【００４０】次に、給粉装置２３において磁性粉末２４
を乗せている支持部材（底板）２３ａを下方に開放し、
磁性粉末２４をキャビティ２２の内部へ落下させる。こ
うして、一定体積の磁性粉末２４がキャビティ２２内に
充填されることになる。磁性粉末２４を落下させるタイ
ミングは、配向磁界Ｈの印加開始後であればいつでも良
い。配向磁界Ｈの印加開始直後、その磁界強度は比較的
短い時間（例えば０．２〜０．５秒）で最高レベルに達
するが、磁界強度が最高レベルに達する前に、粉末の充
填を開始するようにしてもよい。キャビティ中心部での
磁界強度が０から数百ｋＡ／ｍに増大するまでの期間の
途中において、磁界強度が例えば１６０ｋＡ／ｍ程度で
粉末充填（粉末落下）を開始しても、充分なレベルの配
向が達成され得る。本実施形態では、配向磁界Ｈによっ
て磁性粉末２４を下方に引寄せる力を利用して底板２３
ａを開放させている。給粉装置２３の構造については、
のちに詳細を説明する。

【００４１】本実施形態では、キャビティ２２の内部に
落下した磁性粉末２４の上面がダイ２０の上面よりも低
くなるようにしている。言いかえると、キャビティ２２
の内部に完全に収まるように、予め給粉装置２４内の粉
末量が調整されている。その結果、従来例のように充填
粉末２４の上部を擦り切ることによって充填量を均一化
する必要はない。このため、本実施形態によれば、単重
ばらつきを小さく抑えることが可能である。このよう
に、予め計量した粉末を落下させるため、充填された粉
末の上面中央部が盛りあがり、隆起部が形成されてしま
う。キャビティ上を粉末供給装置が通過するとき、上記
の粉末隆起部が粉末供給装置によって引きずられないよ
うに、粉末量を調節することが好ましい。

【００４２】また、磁性粉末２４は、キャビティ２２内
に落下する間に配向磁界Ｈによってほぼ一方向に配向す
るため、キャビティ２２の底部でも中央部でも充填位置
に関係なく高い配向度が達成され、配向の均一性が向上
する。

【００４３】粉末充填の後、図２（ｃ）に示すように、
配向磁界Ｈを印加したままで給粉装置２３をキャビティ
２２の上方から不図示の位置に移動させた後、プレス装
置の上パンチ２５を降下させる。キャビティ２２内に充
填された磁性粉末２４は、上パンチ２５と下パンチ２１
との間での圧縮され、配向磁界Ｈ中で成形される。粉末
充填中に配向した粉末粒子の向きは、圧縮成形時に受け
る摩擦力などによって変化し得る。これを避けるため、
圧縮成形に際しても配向磁界Ｈの印加を継続させること
が好ましい。粉末充填中に印加する配向磁界Ｈと、圧縮
成形時に印加する配向磁界Ｈとは、同じ強度を持つ必要
はない。

【００４４】上記実施形態では、粉末充填中も圧縮成形
中も同一の不図示の磁界形成装置（コイルなど）を用い
て配向磁界を形成しているが、粉末充填のために補助的
な磁界形成装置を備え付け、粉末充填中と圧縮成形中と
で磁界強度分布が異なるようにしてもよい。

【００４５】配向磁界中でのプレス後、磁性粉末の成形
体はプレス装置から取り出され、例えば焼結工程や時効
処理工程などの公知の製造プロセスを経て、最終的に永
久磁石製品となる。

【００４６】なお、本願明細書における「磁石」とは、
着磁された状態の永久磁石だけではなく、着磁前の状態
の磁石をも広く含むものとする。

【００４７】＜粉末供給装置＞図３は、磁性粉末供給装
置２３の構造を模式的に示す斜視図である。この給粉装
置２３は、図３に示されるように、磁性粉末を収納する
容器本体３０と、磁性粉末が載せられる支持部材（底
板）２３ａおよび側板２３ｂとを備えている。底板２３
ａは、容器本体３０に設けられた支点部分３１によって
回転可能に支持されている。更に、装置２３には、磁性
粉末の自重に抵抗して底板２３ａを閉じる開閉機構（図
３において不図示）が備え付けられている。開閉機構
は、配向磁界が磁性粉末を下方に引き寄せる力を形成し
たとき、底板２３ａを図３の矢印方向に回動させ、底板
２３ａ上の磁性粉末を下方のキャビティ内に落下させる
ことができる。この開閉機構の構成は、上記構成に限ら
れない。配向磁界として静磁界を印加する場合、磁界印
加時から０．１〜１．０秒後に、磁力によってではな
く、配向磁界の印加に応じて発せられた電気信号を受け
てモータなどの力によって開閉動作を行なう機構であっ
ても良い。また、配向磁界としてパルス磁界を印加する
場合は、磁界印加とほぼ同時または数秒後にモータなど
の力によって開閉動作を行なう機構を採用しても良い。
パルス磁界印加時間は、１／１０００秒程度であるた
め、開閉動作に要する時間を考慮し、パルス磁界の印加
よりも僅かに早めに開閉動作を開始させても良い。

【００４８】図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、磁
性粉末供給装置２３の異なる開閉機構を示している。

【００４９】図４（ａ）に示す装置の場合、底板２３ａ
の一端が装置２３の一部とバネ４１を介して接続されて
いる。底板２３ａ上に粉末２４が充填されているとき、
底板２３ａには粉末２４の自重が下向きに加わり、それ
によって底板２３ａを矢印の向きに回転させようと力が
発生しているが、バネ４１の弾性力によって底板２３ａ
の回転は阻止される。しかし、配向磁界が印加され、配
向磁界が粉末２４を下方に吸引すると、バネ４１の弾性
力によるモーメントよりも大きな逆向きのモーメントが
底板２３ａに加わり、その結果、底板２３ａが矢印方向
に回動して粉末２４が落下することになる。

【００５０】図４（ｂ）に示す装置の場合は、底板２３
ａの一端に重り（weight）４２が固定されている。図４
（ａ）の場合と同様に、底板２３ａ上に粉末２４が充填
されているときは、底板２３ａには粉末２４の自重が下
向きに加わり、それによって底板２３ａを矢印の向きに
回転させようと力が発生しているが、重り４２によって
底板２３ａの回転は阻止される。しかし、配向磁界が印
加され、配向磁界が粉末２４を下方に吸引すると、重り
４２によるモーメントよりも大きな逆向きのモーメント
が底板２３ａに加わり、その結果、底板２３ａが矢印方
向に回動して粉末２４が落下することになる。

【００５１】図４（ａ）および（ｂ）に示す開閉機構で
は、一対の底板２３ａが中央部で開閉するように構成さ
れているが、各底板２３ａの隣接する端部を支点として
回転するように構成しても良い。

【００５２】なお、バネ４１に代えて、例えばゴムなど
の他の弾性体を利用してもよい。これらの弾性体は、粉
末２４の自重に抵抗する大きさの力を発生するととも
に、配向磁界が粉末を吸引した場合には、それらの吸引
力（磁力）には抵抗しきれない程度の力を発生する。配
向磁界の最高磁界強度が例えば１６０ｋＡ／ｍの場合、
最高磁界強度を示す部分から数十ｍｍ〜数百ｍｍ程度離
れた位置（磁界強度分布によって異なる）において磁性
粉末２４が受ける磁力は、その自重に比較して充分に大
きくなる。このため、弾性力の調整は比較的容易であ
る。

【００５３】また、側板２３ｂの内側面とキャビティ内
側面とが略同一平面上に整合するか、または側板２３ｂ
の内側面がキャビティ内側面よりもキャビティの内側に
位置するように装置２３は設計されることが好ましい。
このような構成を採用することにより、落下時に粉末の
一部が磁界によって引きつけられてダイ上に落ちること
を防止することができる。

【００５４】なお、配向磁界を形成するためのコイル等
に通電するタイミングに合わせて、底板（支持部材）を
電気機械的に開閉させても良い。例えば、ステッピング
モータによって底板を回動またはスライドさせるように
してもよい。この場合、配向磁界の印加直後にステッピ
ングモータを駆動し、それによって底板を回転またはス
ライドさせ、底板上の粉末を下方へ落下させることにな
る。

【００５５】なお、少なくとも１８０度の回転が可能と
なるように支持された皿状の容器を底板の代わりに用い
て、これを磁界印加時に１８０度反転させることによっ
て、容器内の粉末を下方へ落下させるようにしてもよ
い。

【００５６】粉末の支持部材を水平横方向にスライドさ
せる方式（シャッター方式）を採用する場合は、図４
（ａ）および（ｂ）に示す機構を採用する場合に比べ
て、給粉装置２３内における磁性粉末の位置をダイの上
面に近づけることが容易である。ダイの上面から計測し
た給粉装置２３内の磁性粉末の位置は、充填時の粉末落
下距離を左右する。これについては、図６を参照しなが
ら後述する。

【００５７】次に、図５（ａ）および（ｂ）を参照しな
がら、開閉動作に必要な力として、モータやエアーシリ
ンダ等の電気機械的な力を用いる機構を説明する。

【００５８】図５（ａ）は、本発明に好適に用いられる
他のタイプの磁性粉末供給装置１２３を示す上面図であ
り、図５（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。この給
粉装置１２３は、磁性粉末を収納する容器本体１３０
と、磁性粉末１１４が載せられる支持部材（底板）１２
３ａとを備えている。底板１２３ａは、容器本体１３０
に設けられたピンなどの支点部分１３１によって回転可
能に支持されている。装置１２３には、磁性粉末１１４
の自重に抵抗して底板１２３ａを閉じ、その開閉動作を
制御する駆動装置１５０が備え付けられている。駆動装
置１５０は、配向磁界が印加された時、または、配向磁
界が印加された時から所定時間経過後に、支点部分１３
１を中心軸として底板１２３ａを図５（ｂ）の矢印方向
に回動させ、底板１２３ａ上の磁性粉末１１４を下方の
キャビティ（不図示）内に落下させることができる。駆
動装置１５０として、モータ、アクチュエータ、および
エアシリンダなどの種々の装置が用いられ得る。

【００５９】図５（ａ）および（ｂ）に示す例では、底
板１２３ａによって閉じられた容器本体１３０の底部
は、磁力によってではなく、電気機械的な駆動力を受け
て開放される。底板１２３ａを動かして容器本体１３０
内の磁性粉末１１４を下方に落下させるタイミングは、
例えば、駆動装置１５０の動作を制御する電気信号を不
図示の制御回路から駆動装置１５０へ送出する時間を調
節することによって任意に設定され得る。あるいは、駆
動装置１５０の動作に必要な電力やエアーを駆動装置に
１５０に対して供給する時間を調節することによっても
上記タイミングを任意に設定することが可能である。

【００６０】図５（ａ）および（ｂ）に示す給粉装置１
２３の場合、磁力を用いて底板１２３ａを開閉するので
はないため、底板１２３ａの材料やサイズの選択範囲が
広がり、また、配向磁界の印加開始と給粉開始のタイミ
ングも任意に調節できるようになる。本発明で重要な点
は、給粉の際、移動（落下）中の磁性粉末に対して配向
磁界を印加し、粉末粒子同士の摩擦を低減させて配向の
程度を向上させることにあり、本発明は、容器底板の開
閉動作を磁力によって行なう場合に限定されない。本発
明によれば、容器内には所定量の粉末が収容され、その
粉末がキャビティ内に充填されるため、充填工程毎に粉
末充填量が変動することがなくなる。

【００６１】なお、本実施形態では、配向磁界の向きは
水平横方向であるため、配向磁界が磁性粉末を吸引する
方向（プレス方向）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横方向に配向す
る。粉末粒子は磁気的相互作用のため水平横方向に沿っ
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。

【００６２】一方、配向磁界の向きを鉛直方向に設定し
た場合、磁界が磁性粉末を吸引する方向（プレス方向）
と配向方向とが平行になるため、キャビティに充填され
た粉末粒子は鉛直方向に配向する。その場合、充填され
た粉末粒子は磁気的相互作用のため鉛直方向に沿って鎖
状に連なる。その結果、充填粉末の上面に位置する粉末
粒子は、キャビティの外部に向かって連なろうとし、粉
末の一部がキャビティの外側に広がるおそれがある。

【００６３】以上のことから、本発明の場合、配向磁界
の向き（配向方向）はプレス方向（充填方向）に対して
垂直であることが好ましい。

【００６４】なお、本実施形態では、配向磁界が磁性粉
末に及ぼす力（吸引力）の向きと重力の向きとが完全に
一致しているが、本発明はこれに限定されるわけではな
い。例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すプレス装置が鉛
直方向に対して傾斜していても良い。

【００６５】また、粉末が充填されるキャビティを形成
するダイは、特開平９−３５９７８号公報に記載されて
いるように、飽和磁化が０．０５〜１．２テスラの金属
材料から形成することが好ましい。上記のような金属材
料から形成されたダイによれば、配向磁界の印加時にお
けるキャビティ内での磁界強度分布が均一になり、磁石
の磁気性能を向上させることができる。一つのダイが複
数のキャビティを有する場合、各キャビティ内での磁界
強度分布が不均一になる傾向がある。このため、ダイが
複数のキャビィを有する場合は、上記の金属材料を用い
てダイを構成することが特に望ましい。

【００６６】＜粉末作製方法＞次に、充填するべき磁性
粉末の作製方法について、その一例を説明する。

【００６７】まず、例えばＲ（但しＲはＹを含む希土類
元素のうち、少なくとも１種）：１１〜１８原子％、
Ｂ：４〜１０原子％、残部：Ｆｅ、および不可避的不純
物を含有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の溶湯を作製する。た
だし、Ｆｅの１部をＣｏ、Ｎｉの１種または２種にて置
換してもよいし、Ｂの一部をＣで置換しても良い。

【００６８】次に、この合金溶湯をストリップキャスト
法によって厚さ０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの薄板状に凝固
する。そして、Ｒリッチ相が５μｍ以下の微細なサイズ
で分離した組織を有する鋳片に鋳造した後、鋳片を吸排
気可能な容器に収容する。容器内の空気をＨ₂ガスで置
換した後、容器内に圧力０．０３ＭＰａ〜１．０ＭＰａ
のＨ₂ガスを供給し、崩壊合金粉を形成する（水素吸蔵
処理）。この崩壊合金粉は、脱水素処理後、ジェットミ
ルなどにより、不活性ガス気流中で微粉砕される。

【００６９】本発明で使用する磁石材料の鋳片は、特定
組成の合金溶湯を単ロール法または双ロール法によるス
トリップキャスト法によって好適に製造される。作製す
る鋳片の板厚に応じて、単ロール法と双ロール法とを使
い分けることができる。鋳片が厚い場合は双ロール法を
用いることが好ましく、薄い場合は単ロール法を用いる
ことが好ましい。

【００７０】鋳片の厚さが０．０３ｍｍ未満になると急
冷効果が大きくなるため、結晶粒径が小さくなりすぎる
おそれがある。結晶粒径が小さすぎると、粉末化された
ときに粒子個々が多結晶化し、結晶方位を揃えられなく
なるため、磁気特性の劣化を招来する。逆に鋳片の厚さ
が１０ｍｍを超えると、冷却速度が遅くなるため、α−
Ｆｅが晶出しやすく、Ｎｄリッチ相の偏在も生じる。

【００７１】水素吸蔵処理は、例えば、次のようにして
行われ得る。すなわち、所定の大きさに破断した鋳片を
原料ケース内に挿入した後、原料ケースを密閉可能な水
素炉に装入し、その水素炉を密閉する。次に、その水素
炉内を十分に真空引きした後、圧力が３０ｋＰａ〜１．
０ＭＰａの水素ガスを容器内に供給し、鋳片に水素を吸
蔵させる。水素吸蔵反応は発熱反応であるため、炉の外
周には冷却水を供給する冷却配管を周設して炉内の昇温
を防止することが好ましい。水素の吸収吸蔵によって鋳
片は脆化する（粗粉砕）。

【００７２】粗粉砕された合金を冷却した後、真空中で
脱水素処理を行う。脱水素処理によって得られた合金粉
末の粒内には微細亀裂が存在するため、その後に行うボ
ール・ミルやジェットミル等で短時間で微粉砕され、前
述した粒度分布を持った合金粉末を作製することができ
る。水素粉砕処理の好ましい態様については、特開平７
−１８３６６号公報に開示されている。

【００７３】上述の微粉砕は、不活性ガス（例えば、Ｎ
₂やＡｒなど）を用いたジェット・ミルによって行うこ
とが好ましいが、有機溶媒（例えば、ベンゼンやトルエ
ン等）を用いたボールミルやアトライター粉砕を用いて
も良い。

【００７４】また、原料合金の粉末には脂肪酸エステル
などを主成分とする液体潤滑剤を添加することが好まし
い。添加量は例えば０．１５〜５．０質量％である。脂
肪酸エステルとしては、カプロン酸メチル、カプリル酸
メチル、ラウリン酸メチルなとが挙げられる。潤滑剤に
は結合剤などの成分が含まれていても良い。重要な点
は、のちの工程で潤滑剤が揮発し、除去され得ることに
ある。また、潤滑剤それ自体が合金粉末と均一に混合し
にくい固形状のものである場合は、溶剤で希釈して用い
れば良い。溶剤としては、イソパラフィンに代表される
石油系溶剤やナフテン系溶剤等を用いることができる。
潤滑剤添加のタイミングは任意であり、微粉砕前、微粉
砕中、微粉砕後の何れであっても良い。液体潤滑剤は、
粉末粒子の表面を被覆し、粒子の酸化防止効果を発揮す
るとともに、プレスに際して成形体の密度を均一化し、
配向の乱れを抑制する機能を発揮する。

【００７５】なお、本発明が上述の方法で作製した磁性
粉末に限定されないことは言うまでもない。また、本発
明は、焼結磁石の製造方法だけではなく、異方性ボンド
磁石の製造方法にも適用され得る。

【００７６】＜実施例＞本実施例では、まず、３０重量
％Ｎｄ−２重量％Ｄｙ−０．５重量％Ｃｏ−１重量％Ｂ
−残部Ｆｅを含有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の溶湯から
磁性粉末を作製した後、その磁性粉を用いて、永久磁石
を作製し、その磁石特性を評価した。磁粉の作製方法
は、上記実施形態について述べた方法と同様であった。

【００７７】この磁性粉末を用い、上記実施形態につい
て説明した方法で粉末充填を行った後、配向磁界中で圧
縮成形を行った。その後、１０３０〜１２００℃、４〜
８時間程度の焼結工程を経て永久磁石を製造した。そし
て、１個の永久磁石について、部位ごとの磁気特性を評
価した。評価結果を下記の表１に記載する。なお、磁石
のサイズは８０ｍｍ×５２ｍｍ×２３ｍｍ、成形密度は
４．１ｇ／ｃｍ³、配向磁界の最大強度は８１０ｋＡ／
ｍ、充填時の粉末落下距離は、約１５０ｍｍであった。
比較例として、従来のフィーダボックスによる粉末充填
を行った磁石の測定結果を表２に記載する。

【００７８】

【表１】

【００７９】

【表２】

【００８０】上記の表１からわかるように、実施例の場
合、磁石の上部、中央部および下部において、残留磁束
密度Ｂ_rおよび最大エネルギー積（ＢＨ）_maxは同一の値
を示しており、均一な特性が発揮されている。これに対
して、比較例では、表２からわかるように、磁石の下部
において残留磁束密度Ｂ_rおよび最大エネルギー積（Ｂ
Ｈ）_maxが他の部分よりも低下しており、磁気特性がば
らついている。

【００８１】また、表１および表２を比較すると、本発
明によれば磁石全体の平均磁気特性も従来例に比較して
優れたものとなることがわかる。

【００８２】図６は、落下距離と磁石特性（残留磁束密
度Ｂ_r）との関係を示すグラフである。この実験に用い
たプレス装置では、通常のプレス装置と同様、配向磁界
の強度（水平横方向磁界の強度）はキャビティ中心で最
大値を示し、キャビティ中心から上方へ遠ざかるにつれ
て小さくなる。すなわち、落下距離が増加するほど、落
下開始位置における磁界強度は低下する。図６の実験の
場合、キャビティ中央部で約１２０５ｋＡ／ｍの最高値
を示す配向磁界を形成したとき、落下距離Ｌの増加に応
じて、落下開始位置での磁界強度は約５２５〜約３８０
ｋＡ／ｍの範囲内の値を示した。より詳細には、落下距
離が９０ｍｍの位置では磁界強度は５２５ｋＡ／ｍ、落
下距離が１１５ｍｍの位置では磁界強度は４５４ｋＡ／
ｍ、落下距離が１４０ｍｍの位置では磁界強度は４１４
ｋＡ／ｍ、落下距離が１６５ｍｍの位置では磁界強度は
３８２ｋＡ／ｍであった。なお、図６のグラフにおい
て、黒丸は「従来例」を示し、従来のフィーダボックス
を用いて粉末充填を行った後に磁界配向を行った場合の
結果を表している。従来例の場合は、キャビティ中央部
で１２６２ｋＡ／ｍの最高値を示す配向磁界が形成され
た。

【００８３】本実施例では、成形体としてサイズが４９
ｍｍ×６９ｍｍ×２３ｍｍのブロック状のものを作製し
た。成形密度は４．１ｇ／ｃｍ³だった。

【００８４】図６から、まず、本発明による磁石の磁気
特性は従来例に比較して優れていることがわかる。次
に、落下距離の増大に伴って残留磁束密度Ｂ_rが増加し
ていることもわかる。図６の実験の場合は、落下距離が
１５０ｍｍを超えて長くなっても残留磁束密度Ｂ_rの増
加は観察されなかった。残留磁束密度Ｂ_rの向上という
観点からは、落下距離は９０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下で
あることが好ましい。図６の実験の場合、図４（ａ）に
示すような給粉装置を用いていたため、落下距離を９０
ｍｍよりも短くはしなかったが、落下距離が９０ｍｍ以
下であっても、磁界中で粉末の落下が生じる限り、それ
によって配向度が向上するため、従来に比較して優れた
磁気特性が獲得されるものと考えられる。ここで、落下
距離とは、粉末落下直前における下パンチ２１の上面か
ら底板２３ａの上面までの距離のことである。

【００８５】なお、配向磁界の最大強度は、粉末充填時
点とプレス工程時点とで等しい値を示す必要は全く無
い。プレス工程時点における配向磁界強度は、粉末充填
時における強度よりも大きいことが好ましい。その理由
は、プレス工程に際して、キャビティ内の粉末が大きな
摩擦力を受けるのに対して、粉末充填時はそのような摩
擦力が生じず、自由落下に近い状態で容易に配向し得る
からである。その意味で、粉末充填時点では、キャビテ
ィ中心における磁界強度が１６０〜３２０ｋＡ／ｍ程度
であっても良い。

【００８６】図７は、残留磁束密度Ｂ_rの配向磁界強度
依存性を示すグラフである。グラフ中で白丸は本発明の
実施例を示し、黒丸は従来のフィーダを用いた比較例を
示している。ここでの配向磁界強度はキャビティの中心
部で測定した値である。残留磁束密度の測定は、それぞ
れの配向磁界強度のもとで充填・プレスした２個の磁石
の各４箇所に対して行った。

【００８７】図７からわかるように、本発明によれば、
配向磁界強度の大小にかかわらず、残留磁束密度Ｂ_rが
増加する。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、配向磁界が磁性粉末を
キャビティ中心部に向けて引き寄せる力を利用して、磁
性粉末をキャビティ内へ充填しながら、磁性粉末を磁界
の向きに配向させることができる。このため、キャビテ
ィ内で粉末自重による圧力を受ける前に、粉末充填時点
において磁界配向が実現し、また、キャビティ内の充填
位置によって粉末の配向度がばらついてしまうという問
題を解決することができる。その結果、同一磁石内の部
位によって磁気特性かばらつくことも少なく、磁石特性
に優れた磁石を歩留まり良く提供することができる。こ
の効果は、比重の相対的に重いＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁
石のための磁性粉末（比重７．５グラム／ｃｍ³以上）
に対して特に有効に発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、従来のフィーダボックスに
よる粉末供給方法を模式的に示す工程断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態にかかる
磁性粉末供給装置とプレス装置の主要部とを示す工程断
面図である。

【図３】本発明の実施形態に使用され得る磁性粉末供給
装置の構造を示す斜視図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明に係
る粉末供給装置の開閉機構を示す図である。

【図５】（ａ）は、本発明に好適に用いられる磁性粉末
供給装置１２３の構造を模式的に示す上面図であり、
（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】本発明の実施例および比較例について、磁性粉
末の落下距離と残留磁束密度Ｂ _r）との関係を示すグラ
フである。

【図７】本発明の実施例および比較例について、残留磁
束密度Ｂ_rと配向磁界強度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ダイ１１下パンチ１２キャビティ１３フィーダボックス１４磁性粉末２０ダイ２１下パンチ２２キャビティ２３給粉装置２３ａ支持部材（底板）２４磁性粉末２５上パンチ３０容器本体１１４磁性粉末１２３給粉装置１２３ａ磁性粉末が載せられる支持部材（底板）１３０容器本体１３１支点部分１５０開閉動作を制御する駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｆ 1/08 Ｈ０１Ｆ 1/04 Ｈ 41/02 1/06 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22F 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プレス装置のキャビティ内に磁性粉末を
供給する磁性粉末供給方法であって、前記キャビティの上方に磁性粉末を配置する工程と、前記キャビティを含む空間に磁界を形成する工程と、前記磁界が前記磁性粉末を引き寄せる力を利用して前記
磁性粉末を前記磁界の向きに配向させながら、前記磁性
粉末を前記キャビティの内部へ落下させる工程とを包含
し、前記磁性粉末の前記キャビティ内部への落下を、前記磁
界の印加開始後に行うことを特徴とする磁性粉末供給方
法。
【請求項２】プレス装置のキャビティ内に磁性粉末を
供給する磁性粉末供給方法であって、前記キャビティの上方に磁性粉末を配置する工程と、前記キャビティを含む空間に磁界を形成する工程と、前記磁界の形成によって発生する前記磁性粉末を引き寄
せる力と連動して動作する電気機械的開閉機構を用い
て、前記磁性粉末を前記キャビティの内部へ落下させる
とともに、前記磁性粉末を前記磁界の向きに配向させる
工程とを包含する磁性粉末供給方法。
【請求項３】前記磁界の強度が所定の値になった時点
で前記磁性粉末を前記キャビティ内に移動させる請求項
１または２に記載の磁性粉末供給方法。
【請求項４】前記磁界の向きは、前記キャビティ内部
において、プレス方向に対して垂直な向きを有している
請求項１または２に記載の磁性粉末供給方法。
【請求項５】前記磁界は、前記キャビティ内部におい
て、略水平方向に向いている請求項１または２に記載の
磁性粉末供給方法。
【請求項６】前記磁界を形成するまでは、前記磁性粉
末と前記キャビティとの間に前記磁性粉末の移動を妨げ
る部材を挿入しておき、前記磁界を形成した後に、前記
部材を駆動し、それによって前記磁性粉末の移動を可能
ならしめる請求項１または２に記載の磁性粉末供給方
法。
【請求項７】前記配向磁界が前記粉末を引き寄せる力
の向きは、前記磁性粉末に対する重力の向きと一致して
いる請求項１また２に記載の磁性粉末供給方法。
【請求項８】前記磁性粉末は、前記キャビティの内部
に充填されるべき量だけ、前記キャビティの上方に配置
される請求項１また２に記載の磁性粉末供給方法。
【請求項９】前記キャビティの上方に磁性粉末を配置
する工程は、前記磁性粉末の自重によっては閉じた状態
を維持するが、前記配向磁界が前記磁性粉末を引き寄せ
る力によって下方に開放され得る開閉機構を備えた粉末
容器を用いて実行する請求項１また２に記載の磁性粉末
供給方法。
【請求項１０】請求項１または２に記載の磁性粉末供
給方法によって、前記プレス装置のキャビティ内に磁性
粉末を供給する工程と、前記キャビティ内に供給された磁性粉末を圧縮成形する
プレス工程と、を包含する磁性粉末成形体の製造方法。
【請求項１１】前記プレス工程において、前記配向磁
界の印加を継続しながら前記磁性粉末を圧縮成形する請
求項１０に記載の磁性粉末成形体の製造方法。
【請求項１２】請求項１または２に記載の磁性粉末供
給方法によって、前記プレス装置のキャビティ内に磁性
粉末を供給する工程と、前記キャビティ内部に供給された前記磁性粉末を圧縮成
形し、成形体を作製するプレス工程と、前記成形体を焼結する工程と、を包含する磁石の製造方法。
【請求項１３】前記プレス工程においては、前記キャ
ビティ内に前記磁性粉末を供給する工程で印加した配向
磁界を継続的に印加しながら前記磁性粉末を圧縮成形す
る請求項１２に記載の磁石の製造方法。
【請求項１４】前記プレス工程で印加する配向磁界
は、前記磁性粉末を前記キャビティの内部に充填する際
に印加する配向磁界と実質的に同一の強度分布を有して
いる請求項１２に記載の磁石の製造方法。
【請求項１５】前記プレス工程で印加する配向磁界の
向きは、少なくとも前記キャビティ内において、前記磁
性粉末を前記キャビティの内部に充填する際に印加する
配向磁界の向きと一致している請求項１２に記載の磁石
の製造方法。
【請求項１６】前記プレス工程で印加する配向磁界の
最大磁界強度は、前記磁性粉末を前記キャビティの内部
に充填する際に印加する配向磁界の最大磁界強度よりも
大きい請求項１２に記載の磁石の製造方法。
【請求項１７】磁性粉末の自重に抗して前記磁性粉末
を支持する部材と、配向磁界の印加によって磁性粉末を下方に落下させる手
段とを備えた磁性粉末供給装置。
【請求項１８】磁性粉末の自重に抗して前記磁性粉末
を支持する部材と、配向磁界の印加に連動して電気機械的動作を実行し、そ
れによって前記磁性粉末を下方に落下させる手段と、を備えた磁性粉末供給装置。
【請求項１９】磁性粉末を収納する容器本体と、前記容器本体に回転可能に支持され、前記磁性粉末が載
せられる底板と、前記磁性粉末の自重に抗して前記底板を閉じる開閉手段
と、を備え、前記開閉手段は、プレス装置によって形成された配向磁
界が前記磁性粉末を下方に引きよせたとき、前記底板を
回動させ、前記底板上の前記磁性粉末を下方に位置する
前記プレス装置のキャビティに落下させることができる
磁性粉末供給末装置。
【請求項２０】前記容器本体および前記底板が非磁性
材料から構成されている請求項１７または１８に記載の
磁性粉末供給装置。
【請求項２１】請求項１７または１８に記載の磁性粉
末供給装置と、飽和磁化が０．０５〜１．２テスラの磁性体材料から構
成されたダイと、を備えた粉末プレス装置。