JP3651098B2 - 長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法 - Google Patents
長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータのロータ等に用いるリング状の永久磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータのロータ等のリング磁石を用いる回転機器においては、磁石表面の磁束密度を高くとることができる磁石として、磁化の異方性が放射状をなす、いわゆるラジアル異方性のリング状の永久磁石が多用されている。さらに、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いたラジアル異方性リング磁石は、最大エネルギー積の大きい磁石として前記用途における需要が多い。
【０００３】
ところで、ラジアル異方性リング磁石の成形は、磁場中において、プレス等により磁石粉末を圧縮することによって行われている。このとき、成形するリング磁石の長さが長いと、磁場中成形する際に成形体に十分な強さの磁界を与えることができないため、長尺で最大エネルギー積が高い磁石を製造することができなかった。そこで、短尺の磁石を接着剤などで接合して必要な磁石長さとして用いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、長尺で、かつ最大エネルギー積が高いラジアル異方性リング磁石を製造する方法を提供することによって、磁石の性能の向上、および磁石の組みつけ作業工数の低減に資することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法は、
（１）希土類系磁石合金よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする。（２）希土類元素系磁石合金および熱硬化性樹脂よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする。
（３）前記（１）および（２）記載の長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法において、軸方向に分割して成形する際の１層の高さを、成形する磁石の外径の２分の１以下とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のラジアル異方性リング磁石の第１の実施形態としては、希土類元素系磁石合金として希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金を用いる。希土類元素としては、Ｎｄを主とし、質量％で９０％以下においてその他の希土類元素を含んでもよい。前記希土類元素系磁石合金の粉末を磁場中において圧縮加工によってリング状に成形する。このとき、１回の圧縮で成形する成形体の長さ（軸方向長さ）は最終目標長さよりも短くし、これにさらに磁石合金粉末を追加し、この追加部分に対して磁場中成形する。前記工程を繰返して行うことにより、積層して一体化し、最終目標長さを有し、かつラジアル方向に配向したリング成形体を得る。
【０００７】
本発明のラジアル異方性リング磁石の第２の実施形態としては、希土類元素系磁石合金としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金またはＳｍ−Ｃｏ系磁石合金を用いる。該磁石合金の粉末に熱硬化性樹脂を加えた磁石粉−樹脂混合物を磁場中において圧縮加工によってリング状に成形する。このとき、前記同様に、１回の圧縮で成形する成形体の長さ（軸方向長さ）は最終目標長さよりも短くし、これにさらに磁石粉−樹脂混合物を追加し、この追加部分に対して磁場中成形する。前記工程を繰返して行うことにより、積層して一体化し、最終目標長さを有し、かつラジアル方向に配向したリング成形体を得る。
【０００８】
前記第１および第２の実施形態において、１回の圧縮で成形する成形体の長さが小さいほど磁場中成形におけるラジアル配向の効果が顕著となるので、１回の圧縮で成形する成形体の長さは小さいことが好ましい。１回の圧縮で成形する成形体の長さは、該成形体の外径の２分の１以下とするのが好ましい。
【０００９】
【実施例】
（実験１）
Ｎｄ：３２質量％、Ｄｙ：１質量％、Ｂ：１．１質量％、残部Ｆｅからなる磁石合金塊をアルゴン雰囲気下で粉砕して平均粒径３μｍの粉末とした。この磁石合金粉末を以下の方法によって磁場中成形した。
【００１０】
磁場中成形は、非磁性材料で作った上非磁性ダイ１１、下非磁性ダイ１３および強磁性材料で作り、かつ上非磁性ダイ１１と下非磁性ダイ１３との間に配置した強磁性ダイ１２とからなるダイ１０を用いて行った。ダイ１０には上非磁性ダイ１１、強磁性ダイ１２、下非磁性ダイ１３を貫通する貫通孔１４を備える。上パンチ２１および下パンチ２２は、それぞれ中心部にコア孔２３を有する円筒で、貫通孔１４に滑動可能に嵌合する。コア３０はコア孔２３に滑動可能に嵌合する強磁性材料からなる棒状体である。ダイ１０を挟んで、上非磁性ダイ１１に隣接して上磁場コイル４１を、下非磁性ダイ１３に隣接して下磁場コイル４２をそれぞれ配置する。
【００１１】
まず、下パンチ２２を、貫通孔１４に挿入して強磁性ダイ１２の下縁に位置せしめる。コア３０を、コア孔２３に挿入してその上端を非磁性ダイ１１の上縁に位置せしめる。このようにして強磁性ダイ１２、コア３０および下パンチ２２によって形成したキャビティに磁石合金粉末１を充填する。ついで、上磁場コイル４１と下磁場コイル４２に逆方向の電流を流して対向する面が同極となるように磁場を形成しつつ、貫通孔１４とコア３０に嵌合して上パンチ２１を挿入し、上パンチ２１によって前記キャビティ内に充填した磁石合金粉末１を加圧・固化して第１層成形体２を形成する。
【００１２】
次に、下パンチ２２を引下げるとともに上パンチ２１を押込むことにより、第１層成形体２の上縁を下非磁性ダイ１３の上縁に位置せしめる。この状態で上パンチ２１を貫通孔１４の外まで引上げ、強磁性ダイ１２、コア３０および第１層成形体２の上面によって形成されるキャビティに第２層成形体を形成するための磁石合金粉末３を充填し、前記同様に上パンチ２１を下降して磁石合金粉末３を加圧・固化し、第２層成形体を形成する。この加圧によって第２層成形体は第１層成形体２に圧接されて、第１層成形体２と第２層成形体とは一体化する。以下同様にして積層・成形することにより所定の長さのリング磁石成形体とした。
【００１３】
前記リング磁石成形体をアルゴン雰囲気中１１００℃で焼結し、さらに６００℃で熱処理を行って、外径２６ｍｍ×内径２０ｍｍ×長さ３９ｍｍのラジアル異方性リング磁石を作った。その磁気特性の測定結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
（実験２）
Ｓｍ：２４質量％、Ｃｅ：１．５質量％、Ｆｅ：１５質量％、Ｃｕ：４．５質量％、Ｚｒ：２．５質量％、残Ｃｏからなる磁石合金塊に１１５０℃×２Ｈｒの溶体化処理を行った後、８００℃×２Ｈｒ−７５０℃×５Ｈｒ−５５０℃×１０Ｈｒの熱処理を行った。これを粉砕して平均粒径１０μｍの磁石合金粉末とした。該磁石合金粉末に熱硬化型エポキシ樹脂を２質量％加えて混合した。
かくして得た磁石合金粉末−熱硬化型エポキシ樹脂混合物を、実験１と同様な方法で磁場中成形して外径２４ｍｍ×内径１８ｍｍ×長さ２４ｍｍの成形体とし、さらに、１５０℃×１Ｈｒの硬化処理を行ってボンド磁石よりなるラジアル異方性リング磁石とした。その磁気特性測定結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】
表１、表２から、１回当りの成形高さを磁石外径の２分の１以下に小さくすることにより、長尺であっても最大エネルギー積の値が大きい磁石が得られることが判る。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、長尺で、かつ最大エネルギー積が高いラジアル異方性リング磁石を製造する方法を提供することができる。これによって、磁石の性能の向上、および磁石の組みつけ作業工数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例において、第１層を形成する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 磁石合金粉末
２ 第１層成形体
３ 磁石合金粉末
１０ ダイ
１１ 上非磁性ダイ
１２ 強磁性ダイ
１３ 下非磁性ダイ
１４ 貫通孔
２１ 上パンチ
２２ 下パンチ
２３ コア孔
３０ コア
４１ 上磁場コイル
４２ 下磁場コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータのロータ等に用いるリング状の永久磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータのロータ等のリング磁石を用いる回転機器においては、磁石表面の磁束密度を高くとることができる磁石として、磁化の異方性が放射状をなす、いわゆるラジアル異方性のリング状の永久磁石が多用されている。さらに、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いたラジアル異方性リング磁石は、最大エネルギー積の大きい磁石として前記用途における需要が多い。
【０００３】
ところで、ラジアル異方性リング磁石の成形は、磁場中において、プレス等により磁石粉末を圧縮することによって行われている。このとき、成形するリング磁石の長さが長いと、磁場中成形する際に成形体に十分な強さの磁界を与えることができないため、長尺で最大エネルギー積が高い磁石を製造することができなかった。そこで、短尺の磁石を接着剤などで接合して必要な磁石長さとして用いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、長尺で、かつ最大エネルギー積が高いラジアル異方性リング磁石を製造する方法を提供することによって、磁石の性能の向上、および磁石の組みつけ作業工数の低減に資することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法は、
（１）希土類系磁石合金よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする。（２）希土類元素系磁石合金および熱硬化性樹脂よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする。
（３）前記（１）および（２）記載の長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法において、軸方向に分割して成形する際の１層の高さを、成形する磁石の外径の２分の１以下とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のラジアル異方性リング磁石の第１の実施形態としては、希土類元素系磁石合金として希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金を用いる。希土類元素としては、Ｎｄを主とし、質量％で９０％以下においてその他の希土類元素を含んでもよい。前記希土類元素系磁石合金の粉末を磁場中において圧縮加工によってリング状に成形する。このとき、１回の圧縮で成形する成形体の長さ（軸方向長さ）は最終目標長さよりも短くし、これにさらに磁石合金粉末を追加し、この追加部分に対して磁場中成形する。前記工程を繰返して行うことにより、積層して一体化し、最終目標長さを有し、かつラジアル方向に配向したリング成形体を得る。
【０００７】
本発明のラジアル異方性リング磁石の第２の実施形態としては、希土類元素系磁石合金としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金またはＳｍ−Ｃｏ系磁石合金を用いる。該磁石合金の粉末に熱硬化性樹脂を加えた磁石粉−樹脂混合物を磁場中において圧縮加工によってリング状に成形する。このとき、前記同様に、１回の圧縮で成形する成形体の長さ（軸方向長さ）は最終目標長さよりも短くし、これにさらに磁石粉−樹脂混合物を追加し、この追加部分に対して磁場中成形する。前記工程を繰返して行うことにより、積層して一体化し、最終目標長さを有し、かつラジアル方向に配向したリング成形体を得る。
【０００８】
前記第１および第２の実施形態において、１回の圧縮で成形する成形体の長さが小さいほど磁場中成形におけるラジアル配向の効果が顕著となるので、１回の圧縮で成形する成形体の長さは小さいことが好ましい。１回の圧縮で成形する成形体の長さは、該成形体の外径の２分の１以下とするのが好ましい。
【０００９】
【実施例】
（実験１）
Ｎｄ：３２質量％、Ｄｙ：１質量％、Ｂ：１．１質量％、残部Ｆｅからなる磁石合金塊をアルゴン雰囲気下で粉砕して平均粒径３μｍの粉末とした。この磁石合金粉末を以下の方法によって磁場中成形した。
【００１０】
磁場中成形は、非磁性材料で作った上非磁性ダイ１１、下非磁性ダイ１３および強磁性材料で作り、かつ上非磁性ダイ１１と下非磁性ダイ１３との間に配置した強磁性ダイ１２とからなるダイ１０を用いて行った。ダイ１０には上非磁性ダイ１１、強磁性ダイ１２、下非磁性ダイ１３を貫通する貫通孔１４を備える。上パンチ２１および下パンチ２２は、それぞれ中心部にコア孔２３を有する円筒で、貫通孔１４に滑動可能に嵌合する。コア３０はコア孔２３に滑動可能に嵌合する強磁性材料からなる棒状体である。ダイ１０を挟んで、上非磁性ダイ１１に隣接して上磁場コイル４１を、下非磁性ダイ１３に隣接して下磁場コイル４２をそれぞれ配置する。
【００１１】
まず、下パンチ２２を、貫通孔１４に挿入して強磁性ダイ１２の下縁に位置せしめる。コア３０を、コア孔２３に挿入してその上端を非磁性ダイ１１の上縁に位置せしめる。このようにして強磁性ダイ１２、コア３０および下パンチ２２によって形成したキャビティに磁石合金粉末１を充填する。ついで、上磁場コイル４１と下磁場コイル４２に逆方向の電流を流して対向する面が同極となるように磁場を形成しつつ、貫通孔１４とコア３０に嵌合して上パンチ２１を挿入し、上パンチ２１によって前記キャビティ内に充填した磁石合金粉末１を加圧・固化して第１層成形体２を形成する。
【００１２】
次に、下パンチ２２を引下げるとともに上パンチ２１を押込むことにより、第１層成形体２の上縁を下非磁性ダイ１３の上縁に位置せしめる。この状態で上パンチ２１を貫通孔１４の外まで引上げ、強磁性ダイ１２、コア３０および第１層成形体２の上面によって形成されるキャビティに第２層成形体を形成するための磁石合金粉末３を充填し、前記同様に上パンチ２１を下降して磁石合金粉末３を加圧・固化し、第２層成形体を形成する。この加圧によって第２層成形体は第１層成形体２に圧接されて、第１層成形体２と第２層成形体とは一体化する。以下同様にして積層・成形することにより所定の長さのリング磁石成形体とした。
【００１３】
前記リング磁石成形体をアルゴン雰囲気中１１００℃で焼結し、さらに６００℃で熱処理を行って、外径２６ｍｍ×内径２０ｍｍ×長さ３９ｍｍのラジアル異方性リング磁石を作った。その磁気特性の測定結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
（実験２）
Ｓｍ：２４質量％、Ｃｅ：１．５質量％、Ｆｅ：１５質量％、Ｃｕ：４．５質量％、Ｚｒ：２．５質量％、残Ｃｏからなる磁石合金塊に１１５０℃×２Ｈｒの溶体化処理を行った後、８００℃×２Ｈｒ−７５０℃×５Ｈｒ−５５０℃×１０Ｈｒの熱処理を行った。これを粉砕して平均粒径１０μｍの磁石合金粉末とした。該磁石合金粉末に熱硬化型エポキシ樹脂を２質量％加えて混合した。
かくして得た磁石合金粉末−熱硬化型エポキシ樹脂混合物を、実験１と同様な方法で磁場中成形して外径２４ｍｍ×内径１８ｍｍ×長さ２４ｍｍの成形体とし、さらに、１５０℃×１Ｈｒの硬化処理を行ってボンド磁石よりなるラジアル異方性リング磁石とした。その磁気特性測定結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】
表１、表２から、１回当りの成形高さを磁石外径の２分の１以下に小さくすることにより、長尺であっても最大エネルギー積の値が大きい磁石が得られることが判る。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、長尺で、かつ最大エネルギー積が高いラジアル異方性リング磁石を製造する方法を提供することができる。これによって、磁石の性能の向上、および磁石の組みつけ作業工数の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例において、第１層を形成する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 磁石合金粉末
２ 第１層成形体
３ 磁石合金粉末
１０ ダイ
１１ 上非磁性ダイ
１２ 強磁性ダイ
１３ 下非磁性ダイ
１４ 貫通孔
２１ 上パンチ
２２ 下パンチ
２３ コア孔
３０ コア
４１ 上磁場コイル
４２ 下磁場コイル
Claims (3)
- 希土類系磁石合金よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法。
- 希土類元素系磁石合金および熱硬化性樹脂よりなるラジアル異方性リング磁石の製造において、前記磁石合金の粉末を磁場中成形する際、軸方向に分割して成形される成形体を同一のダイの内部において順次軸方向へ移動させつつ積層して成形することによって一体化し、長尺のリング磁石成形体を形成することを特徴とする長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法。
- 請求項１および請求項２記載の長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法において、軸方向に分割して成形する際の１層の高さを、成形する磁石の外径の２分の１以下とすることを特徴とする長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03188496A JP3651098B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03188496A JP3651098B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09233776A JPH09233776A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3651098B2 true JP3651098B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=12343472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03188496A Expired - Fee Related JP3651098B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 長尺ラジアル異方性リング磁石の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651098B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003347143A (ja) * | 1999-10-25 | 2003-12-05 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 希土類磁石 |
| TWI250536B (en) | 2003-02-27 | 2006-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Ring-shaped magnet and manufacturing method thereof |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP03188496A patent/JP3651098B2/ja not_active Expired - Fee Related
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