JP3754675B2

JP3754675B2 - リング型磁石の製造方法

Info

Publication number: JP3754675B2
Application number: JP2003047343A
Authority: JP
Inventors: 義一鵜飼; 泰造石見; 健荒木; 修一高浜
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004259850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転子等に用いられるリング型磁石に係り、特に軸方向に長尺の磁石を得るための製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、小型モータに多用されているラジアル異方性リング磁石を成形するにあたって、軸方向に長い円筒状の磁石を磁場成形する場合、配向磁場強度が十分に得られず、磁性粉末の配向率が低下し、高い磁気特性が得られないという問題点がある。
【０００３】
この問題点を解決するために、例えば、ラジアル方向に配向された比較的、成形の容易な円弧状の予備成形体を、所定の個数だけ組み合わせ、円弧の両端面間を突き合わせて、静水圧加圧を行うことにより、リング状成形体を得、このリング状成形体を焼結することで異方性リング型磁石を得ることが提示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１６１５１２号公報（第２頁−第３頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラジアル異方性リング型磁石は、以上のようにラジアル方向に配向された円弧状の予備成形体を磁場配向成形した後、所定の個数だけ組み合わせて円弧の両端面を固着しているが、固着する円弧の両端面が円弧の円周方向と垂直になっているので、固着時に十分な加圧力を加えることが困難であり、また、固着を十分に行うために静水圧加圧を高くし過ぎると、予備成形体が破損するという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、円弧状の予備成形体同士をより強固に確実に固着することができる構造のリング型磁石の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るリング型磁石の製造方法は、ラジアル配向が施された複数の円弧状の予備成形体を用い、予備成形体を組み合わせ、複数の予備成形体を円筒にして、金型のダイに挿入し、円筒にした予備成形体の軸方向端面を円筒形状の上下パンチで拘束し、円筒にした予備成形体の内部に円柱形状のゴム状の加圧用コアを挿入し、加圧用コアに軸方向の圧縮加圧力を加えることにより、加圧用コアを径方向に変形させて、円筒にした予備成形体の壁面を加圧することによって、円筒にした予備成形体の円弧方向の端面を固着するリング型磁石の製造方法であって、予備成形体の円弧方向の端面を円弧状の円周方向と垂直な面に対して径方向に傾いた面に形成して、この傾いた面を組み合わせて複数の予備成形体を円筒に形成することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるリング型磁石を製作するための円筒状成形体の構成を示す斜視図、図２は、図１における円筒状成形体を構成する予備成形体を示す斜視図である。
【０００９】
図１に示したように、円筒状成形体１は、５個のラジアル方向に配向した予備成形体２を組み合わせ、予備成形体２の円弧の端面３同士を固着してなる。各予備成形体２は、図２に示したように、円弧の端面３が、円筒状成形体１の円周方向（矢印方向）と垂直な面４から径方向に対して４５゜傾いた面を有するようにしたものである。
【００１０】
上記のように、固着する円弧の端面３を、円筒状成形体１の円周方向と垂直な面４から傾いた面とすることによって、予備成形体２同士を固着するための加圧力を、固着する円弧の端面３に対して強く作用させることができるので、予備成形体２同士の固着をより低い加圧力で確実に行うことができる。
【００１１】
図３は、ラジアル方向に配向処理した予備成形体を成形する磁場成形法を示す平面図である。
【００１２】
予備成形体２を磁場成形するための粉末成形金型５は、ステンレス鋼または非磁性超硬材料などの非磁性体５ｃを備え、粉末成形金型５には、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ等からなる磁性粉末材料が充填される予備成形体２の形状の空洞（キャビティー）５ａが形成され、キャビティー５ａの円弧を挟むように鋼または超硬材料（強磁性体）等からなる強磁性体５ｂが埋設されている。キャビティー５ａの円弧方向端面は、円弧の円周方向と垂直な面から径方向に対して４５゜傾いた面を有するように形成されている。
【００１３】
また、粉末成形金型５を挟み込むように、一対の電磁コイル６が配置され、一対の電磁コイル６は、粉末成形金型５を挟む空間に平行磁場を発生させ、発生した平行磁場は強磁性体５ｂによって円弧状のキャビティー５ａのラジアル方向（破線矢印）となる。
【００１４】
磁性粉末材料を、粉末成形金型５のキャビティー５ａ内に充填し、電磁コイル６によって、例えば、１．５Ｔの磁場を発生させ、この磁場中で磁性粉末材料をラジアル方向に配向しながら、非磁性体の上下パンチ５ｄを用いて１０〜２０ＭＰａの圧力で圧縮成形することにより、図２に示した円弧状の予備成形体２が得られる。
【００１５】
図４は、得られた予備成形体を組み合わせて固着し、円筒状成形体を得るための固着方法を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【００１６】
図４に示したように、金型７は、金属からなるダイ７ａと、ダイ７ａ内に挿入されるゴム状の加圧用コア７ｄと、予備成形体２を上下方向から拘束するための上パンチ７ｂ及び下パンチ７ｃを備えている。
【００１７】
ダイ７ａの内径は、予備成形体２をリング状に組み合わせたときの外径よりも０．０１〜０．１ｍｍ大きくし、上下パンチ７ｂ，７ｃの断面の形状及び径は予備成形体２をリング状に組み合わせたときの断面の形状及び径と同じにし、加圧用コア７ｄの外径は予備成形体２をリング状に組み合わせたときの内径よりも０．０１〜０．１ｍｍ小さくする。
【００１８】
ダイ７ａ内に下パンチ７ｃを挿入し、下パンチ７ｃがセットされたダイ７ａに予備成形体２を５個組み合わせて挿入する。次に、上パンチ７ｂと加圧用コア７ｄを挿入して、上パンチ７ｂ及び下パンチ７ｃで予備成形体２の上下方向を拘束し、加圧用コア７ｄに軸方向の圧縮加圧力を加え、加圧用コア７ｄを径方向に膨張させることによって、予備成形体２の壁面に加圧力、５０〜１００ＭＰａを加える。
【００１９】
ダイ７ａの内径を、予備成形体２をリング状に組み合わせたときの外径より０．０１ｍｍ以上大きくすることによって、組み合わせて予備成形体２の挿入が容易に行われるようになり、加圧用コア７ｄの外径を組み合わせた予備成形体２の内径よりも０．０１ｍｍ以上小さくすることによって、挿入したリング状の予備成形体２へ加圧用コア７ｄを挿入するのを容易にすることができる。
【００２０】
また、ダイ７ａの内径を、予備成形体２をリング状に組み合わせたときの外径より０．１ｍｍを越えるように大きくし、加圧用コア７ｄの外径を組み合わせた予備成形体２の内径よりも０．１ｍｍを越えて小さくすると、加圧用コア７ｄの加圧力が組み合わせた予備成形体２に伝達されにくくなる。
【００２１】
固着する予備成形体２の端面３は、円弧の円周方向（円筒状成形体の円周方向）と垂直な面から径方向に対して４５°傾いた面となっているので、加圧力は固着する端面３に対して強く作用させることができ、予備成形体２同士の固着をより低い加圧力で確実に行うことができる。
【００２２】
固着によって予備成形体２を一体化した後、金型７から円筒状成形体を取り出し、取り出された円筒状成形体１を焼結し、熱処理してラジアル配向されたリング型磁石が得られる。例えば、磁性粉末材料にＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂを用いた場合、約１０８０℃で焼結し、５５０〜９００℃の時効処理を加える。
【００２３】
なお、予備成形体２の端面３が、円弧の円周方向と垂直な面から径方向に対して４５°傾いた面の場合を示したが、４５°に限られるものではなく、固着する予備成形体２の端面３が、円弧の円周方向と垂直な面から径方向に対して傾いた面であれば、この実施の形態における効果が得られる。
【００２４】
また、予備成形体２を組み合わせて固着する際の圧縮加圧力は、作製しようとするリング型磁石の大きさ等で変わるものである。
【００２５】
また、図５の平面図（ａ）及び部分拡大平面図（ｂ）に示すように、端面３に、端面と周面との円筒状成形体１の径方向断面においてなす角度が、鋭角のエッジに面取り部またはＲ付部３ａを設け、鈍角のエッジに面取り部またはＲ付部３ａが密着する形状部を設けることによって、エッジの欠け、割れを防止することができる。
【００２６】
また、図６の平面図に示すように、予備成形体２の端面３に０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の凹凸３ｂを設けることによって、固着面積が大きくなり、さらに、微細な凹凸が若干つぶれて凹凸がなじみ合うことで、固着力が大きくなる。
【００２７】
凹凸は、０．０１ｍｍよりも小さい場合にはつぶれて、その効果が得られず、０．５ｍｍよりも大きいと、凹凸がなじまず、局所に応力集中がおこり、組み合わせた予備成形体２が破損する。
【００２８】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２における円筒状成形体の構成を示す斜視図である。図において、上記実施の形態１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００２９】
図７に示したように、円弧状の予備成形体２の固着する端面３を、円筒状成形体１の周方向と垂直な面から、円筒状成形体１の軸方向に対して傾けている。
【００３０】
図８は、ラジアル方向に配向処理した予備成形体を成形する磁場成形法を示す断面図である。
【００３１】
図８（ａ）に示したように、磁場成形するための粉末成形金型は、ステンレス鋼または非磁性超硬材料などの非磁性体５ｃ及び非磁性体５ｃに埋め込まれた強磁性体５ｂからなるダイと、強磁性体からなる下パンチ５ｄ及び強磁性体の先端両側に埋め込まれた非磁性体５ｃからなる上パンチ５ｄよって、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ等からなる磁性粉末材料が充填される予備成形体の形状の空洞（キャビティー）５ａが形成されている。また、上下パンチ５ｄの加圧方向に磁場を発生する電磁コイル６が配設されている。非磁性体５ｃに埋め込まれた強磁性体５ｂ、及び上パンチ５ｄの先端両側に埋め込まれた非磁性体５ｃは、発生した磁束がキャビティー５ａのラジアル方向を向くように形成したものである。
【００３２】
キャビティー５ａを図８（ａ）の上方から見た形状は、図８（ｂ）に示したように、円弧方向の端面５ｅが軸方向に対して傾くようにしている。
【００３３】
予備成形体成形用の磁性粉末材料を、粉末成形金型５のキャビティー５ａ内に充填し、電磁コイル６によって、例えば、１．５Ｔの磁場を発生させ、この磁場中で磁性粉末材料をラジアル方向に配向しながら、上下パンチ５ｄを用いて１０ＭＰａ〜２０ＭＰａの圧力で圧縮成形することにより、図７に示した円弧状の予備成形体２が得られる。
【００３４】
図９は、予備成形体を組み合わせて固着し、円筒状成形体を得るための固着方法を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【００３５】
図９に示したように、金型７は、金属からなるダイ７ａと、ダイ７ａ内に挿入されるゴム状の加圧用コア７ｄと、予備成形体２を上下方向から加圧するための上パンチ７ｂ及び下パンチ７ｃを備えている。
【００３６】
この実施の形態では、ダイ７ａに下パンチ７ｃを挿入し、下パンチ７ｃがセットされたダイ７ａに予備成形体２を５個組み合わせて挿入する。次に、上パンチ７ｂと加圧用コア７ｄを挿入して、上パンチ７ｂ及び下パンチ７ｃで予備成形体２の加圧を行う。
【００３７】
この実施の形態によれば、固着する予備成形体２の端面３は、円筒状成形体１の円周方向と垂直な面から軸方向に対して傾いた面となっているので、パンチ７ａ，７ｂによる軸方向の加圧力は固着する端面３に対して強く作用させることができ、予備成形体２同士の固着をより低い加圧力で確実に行うことができる。
【００３８】
なお、この実施の形態においては、固着する予備成形体２の端面３を、円筒状成形体１の円周方向と垂直な面から軸方向に対して傾いた面としたが、同時に、上記実施の形態１と同様、端面３を円筒状成形体１の円周方向と垂直な面から径方向に対して傾いた面とすることによって、径方向と軸方向との加圧力に分散することができるので、固着するために必要な加圧力をより小さくすることができる。
【００３９】
また、上記実施の形態１及び２では予備成形体２を５個組み合わせる例を示したが、この数に限られるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
この発明に係るリング型磁石の製造方法によれば、ラジアル配向が施された複数の円弧状の予備成形体を用い、該予備成形体の円弧方向の端面を組み合わせ、該端面を固着して円筒状に形成した円筒状成形体からなるリング型磁石の製造方法において、上記固着した端面が、上記円筒状成形体の円周方向と垂直な面に対して傾いた面であるので、上記予備成形体同士の固着をより低い加圧力で確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるリング磁石の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における予備成形体の構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における予備成形体を磁場成形する方法を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における予備成形体からリング状の成形体を得るための固着方法を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図５】実施の形態１における円弧状の端面の形状を示す平面図である。
【図６】実施の形態１における円弧状の端面の別形状を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２におけるリング磁石の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２における予備成形体を磁場成形する方法を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２における予備成形体からリング状の成形体を得るための固着方法を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１円筒状成形体、２予備成形体、３円弧の端面、３ａ面取り、３ｂ凹凸、
４円弧の円周方向と垂直な面、５粉末成形金型、５ａ空洞（キャビティー）、
５ｂ強磁性体、５ｃ非磁性体、５ｄ上下パンチ、５ｅ端面、６電磁コイル、
７金型、７ａダイス、７ｂ上パンチ、７ｃ下パンチ、７ｄ加圧用コア、
１３，１７，２２円筒状成形体。

Claims

ラジアル配向が施された複数の円弧状の予備成形体を用い、上記予備成形体を組み合わせ、上記複数の予備成形体を円筒にして、金型のダイに挿入し、
上記円筒にした予備成形体の軸方向端面を円筒形状の上下パンチで拘束し、
上記円筒にした予備成形体の内部に円柱形状のゴム状の加圧用コアを挿入し、
上記加圧用コアに軸方向の圧縮加圧力を加えることにより、加圧用コアを径方向に変形させて、上記円筒にした予備成形体の壁面を加圧することによって、上記円筒にした予備成形体の円弧方向の端面を固着するリング型磁石の製造方法であって、
上記予備成形体の円弧方向の端面を上記円弧状の円周方向と垂直な面に対して径方向に傾いた面に形成して、この傾いた面を組み合わせて上記複数の予備成形体を円筒に形成することを特徴とするリング型磁石の製造方法。
上記ダイの径を上記円筒の外径よりも０．０１〜０．１ｍｍ大きくし、上記上下パンチの外径及び内径を上記円筒と同じにし、上記加圧用コアの外径を上記円筒の内径よりも０．０１〜０．１ｍｍ小さくしたことを特徴とする請求項１記載のリング型磁石の製造方法。
ラジアル配向が施された複数の円弧状の予備成形体を用い、
上記予備成形体を組み合わせ、上記複数の予備成形体を円筒にして、金型のダイに挿入し、
上記円筒にした予備成形体の軸方向端面を円筒形状の上下パンチで拘束し、
上記円筒にした予備成形体の内部に円柱形状のゴム状の加圧用コアを挿入し、
上記円筒にした予備成形体の円弧方向の端面を加圧して固着するリング型磁石の製造方法において、
上記予備成形体の円弧方向の端面を上記円弧状の円周方向と垂直な面に対して軸方向に傾いた面に形成して、この傾いた面を組み合わせて上記複数の予備成形体を円筒に形成するとともに、
上記上下パンチにより上記円弧方向の端面を加圧することにより固着することを特徴とするリング型磁石の製造方法。