JP4283713B2

JP4283713B2 - Ring-type sintered magnet and method for manufacturing the same

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Publication number: JP4283713B2
Application number: JP2004076076A
Authority: JP
Inventors: 義一鵜飼; 泰造石見; 裕治中原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: JP2005268387A

Description

この発明は、小型モータ等に用いられているラジアル配向のリング型焼結磁石およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a radially oriented ring-type sintered magnet used for a small motor or the like and a method for manufacturing the same.

永久磁石を用いたモータとしてラジアル異方性リング型磁石が適用されている。小型で高い出力を得、また慣性の小さいモータを得るために、軸方向に長いリング型磁石が使用される。 A radial anisotropic ring magnet is applied as a motor using a permanent magnet. In order to obtain a small motor with high output and low inertia, a ring magnet that is long in the axial direction is used.

一般に、軸方向に長いリング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がある。 In general, when a ring-shaped magnet that is long in the axial direction is magnetically shaped, there is a problem that the orientation magnetic field strength cannot be sufficiently obtained, the orientation rate of the magnetic powder is lowered, and high magnetic properties cannot be obtained.

リング磁石をラジアル配向する場合、磁性粉末をリング状に成形する金型のコアを通過する磁束とダイの内径部を通過する磁束は等しくなるので、リング磁石の内径（金型のコア径）をＤｉ、リング磁石の外径（ダイ内径）をＤｄ、リング磁石の高さ（ダイ高さ）をＨ、金型のコアを通過する磁束磁束密度をＢｃ、ダイ内径部を通過する磁束密度をＢｄとすると、式（１）の関係が成り立つ。 When the ring magnet is radially oriented, the magnetic flux that passes through the core of the mold that forms the magnetic powder in a ring shape is equal to the magnetic flux that passes through the inner diameter of the die, so the inner diameter of the ring magnet (the core diameter of the mold) Di, the outer diameter of the ring magnet (die inner diameter) is Dd, the height of the ring magnet (die height) is H, the magnetic flux density passing through the core of the mold is Bc, and the magnetic flux density passing through the inner diameter part of the die is Bd Then, the relationship of Formula (1) is established.

２×π／４×Ｄｉ^２×Ｂｃ＝π×Ｄｄ×Ｈ×Ｂｄ・・・（１） 2 × π / 4 × Di ² × Bc = π × Dd × H × Bd (1)

金型のコアにＳ４５Ｃ等の鋼材を用いた場合、飽和磁束密度は１．５Ｔ程度なので、上記（１）式においてＢｃ＝１．５とし、磁場配向に必要な磁場を１．０Ｔ以上とするとＢｄ＝１．０となり、上記の式（１）から磁場配向成形できるリング磁石の高さＨは式（２）となる。 When a steel material such as S45C is used for the core of the mold, the saturation magnetic flux density is about 1.5T. Therefore, when Bc = 1.5 in the above equation (1) and the magnetic field necessary for the magnetic field orientation is 1.0T or more. Bd = 1.0, and the height H of the ring magnet that can be magnetically oriented shaped from the above equation (1) is expressed by equation (2).

Ｈ＝３Ｄｉ^２／４Ｄｄ・・・（２） H = 3Di ² / 4Dd (2)

一般的には式（２）の値Ｈ以上の軸長のリング磁石を磁場成形する場合、配向性の低下が問題となる。なお、本明細書で軸長の長いリング状の磁石とは高さＨが上記の式（２）のよりも大きい場合を意味する。 In general, when a ring magnet having an axial length equal to or greater than the value H in Expression (2) is magnetically formed, a decrease in orientation is a problem. In the present specification, a ring-shaped magnet having a long axial length means a case where the height H is larger than that of the above formula (2).

そこで、従来は磁場成形が十分可能な範囲の軸長の短い磁石を製作し、それを接着剤などで接合し、必要な軸長の磁石を製造していた。 Therefore, conventionally, a magnet having a short axial length that can be sufficiently formed by a magnetic field is manufactured and bonded with an adhesive or the like to manufacture a magnet having a required axial length.

例えば、金型内で加圧成形されたリング磁石成形体をダイの非磁性部に移動し、その後にできたキャビティに磁性粉末を充填し成形するといったプロセスを繰り返すことで軸長の長いリング磁石成形体を構成する方法が提案されている（特許文献１参照）。 For example, a ring magnet with a long shaft length can be obtained by repeating a process in which a molded ring magnet molded in a mold is moved to a non-magnetic part of the die, and then the cavity is filled with magnetic powder and molded. A method of forming a molded body has been proposed (see Patent Document 1).

特開平２−２８１７２１号公報JP-A-2-281721

しかしながら、上記特許文献１の方法は、電磁コイルを内蔵した粉末成形プレス内に所要の金型をセットし、給粉・充填（金型に磁性材料を供給）、磁場成形（磁場中で圧縮成形、脱磁）、脱型（金型から成形体を取り出す）、取り出し（成形体を磁場成形機から取り出し容器に収納する）といった工程を繰り返すことで成形品を製造するので、各動作が順次行われ、生産性が悪くなる。さらに磁場成形機内ですべての処理を行うため、各動作には制限が多くなる。特に、キャビティ内に均一に磁性粉末を供給し充填することは困難である。そのために、リング状成形体内には密度分布が生じてしまう。さらに、下層ほど加圧される回数が多くなり、成形体内の上下方向に密度差が生じる。 However, in the method of Patent Document 1, a required mold is set in a powder molding press incorporating an electromagnetic coil, and powder supply / filling (magnetic material is supplied to the mold), magnetic field molding (compression molding in a magnetic field). , Demagnetization), demolding (removing the molded body from the mold), and taking out (removing the molded body from the magnetic field molding machine and storing it in the container) to manufacture the molded product. Productivity will be worse. Furthermore, since all the processes are performed in the magnetic field molding machine, there are many restrictions on each operation. In particular, it is difficult to uniformly supply and fill the magnetic powder in the cavity. For this reason, a density distribution occurs in the ring-shaped molded body. Furthermore, the lower the number of pressurizations, the greater the density difference in the vertical direction within the molded body.

リング状成形体を焼結する際に、成形体は２０〜３０％寸法が収縮し、焼結体内の密度は均一になる。しかし、リング状成形体内に密度差があると、焼結後にその差がなくなるように焼結収縮が起こる。すなわち、成形体内の密度が小さい部分は収縮率が大きく、密度が大きい部分は収縮率が小さくなる。そのため、上記のようにリング状成形体内に密度差があると、焼結時にそり、変形が起こり、リング状焼結体の寸法、形状精度が悪くなるといった問題がある。 When the ring-shaped molded body is sintered, the molded body shrinks by 20 to 30%, and the density in the sintered body becomes uniform. However, if there is a density difference in the ring-shaped molded body, sintering shrinkage occurs so that the difference disappears after sintering. That is, the shrinkage rate is large in a portion having a low density in the molded body, and the shrinkage rate is small in a portion having a high density. Therefore, if there is a density difference in the ring-shaped molded body as described above, there is a problem that warpage and deformation occur during sintering, and the size and shape accuracy of the ring-shaped sintered body deteriorate.

また、焼結時にリング状成形体を搭載する焼結トレイとの摩擦により、焼結収縮が阻害されることで、収縮が不均一になり、リング状焼結体に変形が生じてしまうという問題がある。 In addition, the sintering shrinkage is inhibited by friction with the sintering tray on which the ring-shaped molded body is mounted during sintering, so that the shrinkage becomes non-uniform and the ring-shaped sintered body is deformed. There is.

さらに、ラジアル配向されたリング磁石は強磁性体のロータシャフトに挿入して用いられるが、リング状焼結体の形状精度が悪いと内径加工に多大な工数を要するだけでなく、加工のための取り代をより多く見込んでおかなくてはならず、コスト高の原因となっていた。 Furthermore, a radially oriented ring magnet is used by being inserted into a ferromagnetic rotor shaft. However, if the shape accuracy of the ring-shaped sintered body is poor, not only does it require a great number of man-hours for inner diameter processing but also for processing. It was necessary to allow for more stock allowance, which caused high costs.

この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、リング型焼結磁石の内径を加工することなくロータシャフトに挿入することができると共に、形状精度の優れたリング型焼結磁石を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and can be inserted into the rotor shaft without processing the inner diameter of the ring-type sintered magnet, and the ring type has excellent shape accuracy. An object is to provide a sintered magnet.

この発明のリング型焼結磁石は、ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を軸方向に積み重ね、リング状予備成形体同士を焼結によって結合した複数段からなるリング型焼結磁石であって、焼結工程において軸方向最下段に位置するリング型焼結磁石は、当該リング型焼結磁石に対応するリング状予備成形体の内径を軸方向に同一、且つ他の段のリング状予備成形体の内径より大きくして焼結トレイ上に設置して焼結することにより得られるもので、その焼結後の内径が、その他の段のリング型焼結磁石の焼結後の内径より小さくないものである。 The ring-type sintered magnet of the present invention is a ring-type sintered magnet comprising a plurality of stages in which a plurality of ring-shaped preforms with radial orientation are stacked in the axial direction and the ring- shaped preforms are joined together by sintering. In the sintering step, the ring-shaped sintered magnet positioned at the lowest axial direction has the same inner diameter as the ring-shaped preform corresponding to the ring-shaped sintered magnet in the axial direction, and the other ring. Larger than the inner diameter of the shaped preform and placed on a sintering tray for sintering. The inner diameter after sintering is the same as that of the ring-shaped sintered magnet of the other stage after sintering. It is not smaller than the inner diameter .

また、この発明のリング型焼結磁石の製造方法は、ラジアル配向が施された複数のリング状予備成形体を形成する工程と、リング状予備成形体を軸方向に複数段積み重ねてリング状成形体を形成する工程と、リング状成形体を焼結して複数段からなるリング型焼結磁石を形成する工程を備え、リング状予備成形体を形成する工程では、その内径が同一のリング状予備成形体と、上記同一内径より大きく、軸方向に同一の内径を有するリング状予備成形体とを形成し、リング状予備成形体を積み重ねる工程では、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にして、その上に上記同一内径のリング状予備成形体を積み上げ、リング状成形体を焼結する工程では、上記内径の大きいリング状予備成形体を最下段にした状態で焼結トレイに載置するものである。 The method for manufacturing a ring-shaped sintered magnet according to the present invention includes a step of forming a plurality of ring-shaped preforms with radial orientation, and a ring-shaped molding by stacking a plurality of ring-shaped preforms in the axial direction. forming a body, comprising the step of forming a sintered ring magnet comprising a plurality of stages by sintering a ring-shaped body, in the step of forming a ring-shaped preform, the inner diameter the same ring a preform, greater than the same inner diameter, to form a ring-shaped powder compact having the same inner diameter in the axial direction, the step stacking the ring-shaped powder compact, a large ring-shaped powder compact of the inner diameter of the outermost In the step of stacking the ring-shaped preform having the same inner diameter on the lower stage and sintering the ring-shaped molded body, the ring-shaped preform having the larger inner diameter is placed in the lowermost stage on the sintering tray. Place It is intended.

具体的には、搬送可能な金型を給粉・充填ステージ、磁場成形ステージ、脱型ステージ、脱粉ステージ、段積みステージへと順次搬送し、ラジアル配向のリング状成形体を製造し、搬送金型を用いて成形されたリング状予備成形体を段積みステージで軸方向に複数積み重ねることでリング状成形体が得られる。最下段のリング状予備成形体の内径は他の段の内径よりも大きい構成とする。そして、リング状成形体を焼結、熱処理することでリング状焼結体が得られる。焼結は、成形時に最下段になっていたリング状予備成形体を最下段にして焼結する。 Specifically, transportable molds are sequentially transported to the powder feeding / filling stage, magnetic field forming stage, demolding stage, powdering stage, and stacking stage to produce a radially oriented ring-shaped compact and transport it. A ring-shaped molded body is obtained by stacking a plurality of ring-shaped preforms molded using a mold in the axial direction on a stacking stage. The inner diameter of the lowermost ring-shaped preform is set to be larger than the inner diameters of the other stages. And a ring-shaped sintered compact is obtained by sintering and heat-processing a ring-shaped molded object. In the sintering, the ring-shaped preform formed at the bottom at the time of molding is sintered at the bottom.

この発明のリング型焼結磁石によれば、焼結工程において軸方向最下段に位置するリング型焼結磁石は、当該リング型焼結磁石に対応するリング状予備成形体の内径を軸方向に同一、且つ他の段のリング状予備成形体の内径より大きくして焼結トレイ上に設置して焼結することにより得られるもので、その焼結後の内径が、その他の段のリング型焼結磁石の焼結後の内径より小さくないものであるので、リング型焼結磁石の内径に仕上げ加工を施さなくても、モータのロータシャフト等に挿入し、接着することができる。 According to the ring-type sintered magnet of the present invention, the ring-type sintered magnet positioned at the lowest stage in the axial direction in the sintering step has the inner diameter of the ring-shaped preform corresponding to the ring-type sintered magnet in the axial direction. identical, and are made larger than the inner diameter of the ring-shaped preform other stages were placed on a sintered tray those obtained by sintering, the inner diameter after the sintering, the other stage ring since those not smaller than the inner diameter after sintering of the sintered magnet, even without applying the finishing to the inside diameter of the sintered ring magnet was inserted into the rotor shaft of the motor, it can be bonded.

また、この発明のリング型焼結磁石の製造方法によれば、最下段のリング状予備成形体が焼結時に焼結トレイと接するために、焼結収縮による変形が大きいが、最下段の内径を大きくしているので、他の段のリング状予備成形体よりも多少変形が大きくなってしまった場合にも、内径部に仕上げ加工を施さなくても、当該リング型焼結磁石をロータシャフトに挿入し、接着することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a ring-type sintered magnet of the present invention, since the lowermost ring-shaped preform is in contact with the sintering tray during sintering, deformation due to sintering shrinkage is large. Therefore, even if the deformation is slightly larger than the other ring-shaped preforms, the ring-shaped sintered magnet can be attached to the rotor shaft without finishing the inner diameter part. Can be inserted and glued.

また、各工程を個別のステージで精度よく、効率よく処理するので、焼結時の変形が小さく、最下段以外の段も内径を加工しなくてもロータシャフトに挿入、接着が可能である。 In addition, since each process is accurately and efficiently processed on individual stages, deformation during sintering is small, and steps other than the lowest step can be inserted and bonded to the rotor shaft without processing the inner diameter.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態１．
（１）実施の形態１のリング型焼結磁石の構成及び製造方法
上述したように、ラジアル配向されたリング状磁石は、所要の配向磁場を形成するために１回に磁場成形できる軸長が制限される。そこで、本発明では、軸長の長いラジアル配向されたリング磁石を製造するために、ラジアル配向が可能な軸長のリング状予備成形体を個別に磁場配向成形して、それを金型から取り出した後に軸方向に複数個積み重ねてリング状成形体を成形し、このリング状成形体を焼結工程により一体化してリング状焼結体を形成する。 Embodiment 1 FIG.
(1) Configuration and Manufacturing Method of Ring-Type Sintered Magnet of Embodiment 1 As described above, a radially oriented ring-shaped magnet has an axial length that can be magnetically formed at one time to form a required orientation magnetic field. Limited. Therefore, in the present invention, in order to produce a radially oriented ring magnet having a long axial length, axially shaped ring-shaped preforms capable of radial orientation are individually magnetically oriented and removed from the mold. After that, a plurality of rings are stacked in the axial direction to form a ring-shaped molded body, and the ring-shaped molded body is integrated by a sintering process to form a ring-shaped sintered body.

図１（ａ）は上記の方法により製作された本実施の形態１のリング状成形体を示す断面図である。図１（ｂ）は２段目、３段目、４段目のリング状予備成形体の断面形状（Ａ−Ａ線断面形状）を示し、図１（ｃ）は最下段（１段目）のリング状予備成形体の断面形状（Ｂ−Ｂ線断面形状）を示す。 Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the ring-shaped molded object of this Embodiment 1 manufactured by said method. FIG. 1 (b) shows the cross-sectional shape (A-A line cross-sectional shape) of the second, third, and fourth-stage ring-shaped preforms, and FIG. 1 (c) shows the lowermost (first stage). The cross-sectional shape (BB cross-sectional shape) of this ring-shaped preform is shown.

図２（ａ）は、図１のリング状成形体を１０８０℃で焼結し、その後５５０℃から９００℃で熱処理を施して得られたリング型焼結磁石の断面図である。図２（ｂ）は２段目、３段目、４段目のリング型焼結磁石の断面形状（Ａ−Ａ線断面形状）を示し、図２（ｃ）は最下段（１段目）のリング型磁石焼結体の断面形状（Ｂ−Ｂ線断面形状）を示す。 FIG. 2A is a cross-sectional view of a ring-type sintered magnet obtained by sintering the ring-shaped formed body of FIG. 1 at 1080 ° C. and then performing heat treatment at 550 ° C. to 900 ° C. FIG. 2 (b) shows the cross-sectional shape (A-A line cross-sectional shape) of the second, third, and fourth stage ring-type sintered magnets, and FIG. 2 (c) shows the lowermost stage (first stage). The cross-sectional shape (BB line cross-sectional shape) of this ring-type magnet sintered compact is shown.

また、図３（ａ）は図２のリング型焼結磁石の外径部に仕上げ加工を施した後、ロータシャフトに接着して得られた永久磁石回転子の断面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の永久磁石回転子の２段目、３段目、４段目のリング型磁石部分の断面形状を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）の永久磁石回転子の最下段（１段目）のリング型磁石部分の断面形状を示す。 FIG. 3A is a cross-sectional view of a permanent magnet rotor obtained by finishing the outer diameter portion of the ring-type sintered magnet of FIG. 2 and then bonding it to the rotor shaft. FIG. 3B shows the cross-sectional shapes of the second, third, and fourth stage ring magnet portions of the permanent magnet rotor of FIG. 3A, and FIG. 3C shows FIG. The cross-sectional shape of the ring-shaped magnet portion of the lowermost stage (first stage) of the permanent magnet rotor is shown.

図１に示すように、すべてのリング状予備成形体１０２の外径と軸長は同じであるが、最下段のリング状予備成形体１０２の内径はその他の段のリング状予備成形体１０２の内径よりも大きく形成されている。リング状予備成形体１０２を図１のように４段分積み重ねて、平均粒径が８０μｍのアルミナの球形粒子（敷き粉）が０．１ｍｍ以上の厚みで敷き詰められた焼結用トレイ上に図１の状態のまま置き、焼結・熱処理炉に投入する。１０８０℃で焼結後に５５０〜９００℃で熱処理すると図２に示すリング磁石焼結体１２０が得られる。 As shown in FIG. 1, the outer diameters and axial lengths of all the ring-shaped preforms 102 are the same, but the inner diameter of the lowermost ring-shaped preform 102 is the same as that of the other ring-shaped preforms 102. It is formed larger than the inner diameter. As shown in FIG. 1, four ring-shaped preforms 102 are stacked on a sintering tray in which alumina spherical particles (bed powder) having an average particle size of 80 μm are spread with a thickness of 0.1 mm or more. Place in the state of 1 and put into a sintering / heat treatment furnace. If it heat-processes at 550-900 degreeC after sintering at 1080 degreeC, the ring magnet sintered compact 120 shown in FIG. 2 will be obtained.

リング状成形体１１０が焼結するとき、２０〜３０％の寸法収縮が起こる。この時、リング状成形体１１０の下部は焼結トレイ、敷き粉との摩擦により、収縮が阻害されて変形してしまう。また、焼結トレイ、敷き粉との摩擦のアンバランス（方向による摩擦力の差）により、リング状焼結体１２０はリング状成形体１１０と相似形状にはならず、図２（ｃ）のように、リング状焼結体が楕円状に変形してしまう。 When the ring-shaped molded body 110 is sintered, dimensional shrinkage of 20 to 30% occurs. At this time, the lower part of the ring-shaped molded body 110 is deformed by being inhibited from contraction due to friction with the sintering tray and the spread powder. Further, due to the frictional imbalance (difference in frictional force depending on the direction) between the sintering tray and the spread powder, the ring-shaped sintered body 120 does not have a similar shape to the ring-shaped molded body 110, and FIG. As described above, the ring-shaped sintered body is deformed into an elliptical shape.

図１のように段積みされたリング状成形体１１０では、最下段のリング状予備成形体１０２に焼結変形が起こりやすく、その他の段のリング状予備成形体１０２は比較的均一に収縮が起こり、焼結トレイ、敷き粉との摩擦による変形はほとんどない。図２（ｂ）及び（ｃ）は焼結収縮後のリング磁石焼結体の断面を示す。図２（ｃ）に示すように、最下段の断面は、摩擦により焼結収縮が阻害されたために楕円状に変形しているが、その他の段は均一に焼結収縮が起こり、断面は真円度が良好で真円に近い形状になっている。 In the ring-shaped molded body 110 stacked as shown in FIG. 1, sintering deformation is likely to occur in the lowermost ring-shaped preform 102, and the other stages of the ring-shaped molded body 102 contract relatively uniformly. It occurs and there is almost no deformation due to friction with the sintering tray and the powder. 2B and 2C show a cross section of the ring magnet sintered body after sintering shrinkage. As shown in FIG. 2 (c), the lowermost cross section is deformed into an ellipse shape because the sintering shrinkage is inhibited by friction, but the other stages are uniformly sintered and contracted. The shape is good and close to a perfect circle.

図２のリング状焼結体１２０の外径に仕上げ加工を施してリング型焼結磁石１００を形成した後、このリング型焼結磁石１００をロータシャフト２００に挿入し、接着して図３の永久磁石回転子が得られる。図３（ｃ）のように最下段の焼結体の部分の断面をみると、内径部は楕円形状になっているが、焼結後の短軸方向の内径がロータシャフト寸法よりも大きいので、スムーズにリング型焼結磁石１００がロータシャフト２００に挿入され、接着剤で固定されている。最下段のリング状予備成形体１０２の内径は焼結時に変形が起こっても、仕上げ加工なしでロータシャフト２００にスムーズに挿入でき、十分な接着層の厚みを確保できる寸法に設定されている。 After finishing the outer diameter of the ring-shaped sintered body 120 of FIG. 2 to form the ring-shaped sintered magnet 100, the ring-shaped sintered magnet 100 is inserted into the rotor shaft 200 and bonded thereto, as shown in FIG. A permanent magnet rotor is obtained. Looking at the cross section of the lowermost sintered body as shown in FIG. 3C, the inner diameter portion is elliptical, but the inner diameter in the minor axis direction after sintering is larger than the rotor shaft dimension. The ring-type sintered magnet 100 is smoothly inserted into the rotor shaft 200 and fixed with an adhesive. The inner diameter of the lowermost ring-shaped preform 102 is set to a dimension that can be smoothly inserted into the rotor shaft 200 without finishing and can secure a sufficient thickness of the adhesive layer even if deformation occurs during sintering.

また、その他の段のリング状予備成形体１０２の内径は、最下段の短軸方向の内径よりも大きく、真円に近い形状であるので、ロータシャフト２００にスムーズに挿入でき、接着層の厚みも全周にわたって均一に確保できている。 Further, the inner diameter of the ring-shaped preform 102 at the other stage is larger than the inner diameter in the minor axis direction of the lowermost stage and has a shape close to a perfect circle, so that it can be smoothly inserted into the rotor shaft 200 and the thickness of the adhesive layer Is also ensured uniformly over the entire circumference.

さらに、後述のようにリング状予備成形体１０２は、給粉・充填ステージ、磁場成形ステージ、脱型ステージ、脱粉ステージで各々専用の装置を用いて、１個１個高精度かつ高品質に効率よく処理されて製造されるので、成形体内の密度が均一で、ラジアル配向が均一の施されたリング状予備成形体１０２が得られる。そして、このように均一に磁場成形されたリング状予備成形体１０２を段積みしてリング状成形体１１０を形成し、このリング状成形体１１０を焼結するので、焼結トレイ、敷き粉との摩擦の影響のない最下段以外の段では、均一な焼結収縮が起こり、リング状成形体１１０と相似形状の形状精度の優れたリング状焼結体１２０（リング型焼結磁石１００）が得られる。したがって、最下段以外の段は、内径部に仕上げ加工を施さなくても、ロータシャフト２００に挿入、接着することができる。 Further, as will be described later, each ring-shaped preform 102 is individually high-precision and high-quality using a dedicated device for each of the powder feeding / filling stage, the magnetic field forming stage, the demolding stage, and the dedusting stage. Since it is processed and manufactured efficiently, a ring-shaped preform 102 having a uniform density in the molded body and a uniform radial orientation can be obtained. Then, the ring-shaped preforms 102 are formed by stacking the ring-shaped preforms 102 that have been uniformly magnetically molded in this way, and the ring-shaped preform 110 is sintered. In a stage other than the lowest stage where there is no influence of friction, uniform sintering shrinkage occurs, and the ring-shaped sintered body 120 (ring-type sintered magnet 100) having a similar shape accuracy to the ring-shaped molded body 110 is obtained. can get. Accordingly, steps other than the lowest step can be inserted and bonded to the rotor shaft 200 without finishing the inner diameter portion.

また、ロータシャフト２００にリング型焼結磁石１００を接着する前にリング状焼結体の端面部に仕上げ加工を施したものを用いてもよい。さらに、仕上げ加工が全く施されていないリング状焼結体１２０をロータシャフト２００の挿入、接着後にリング状焼結体１２０の外径部をロータシャフト２００の中心を基準に仕上げ加工する方法を用いてもよい。 Further, the end surface portion of the ring-shaped sintered body that has been finished before the ring-type sintered magnet 100 is bonded to the rotor shaft 200 may be used. Further, a method of finishing the outer diameter portion of the ring-shaped sintered body 120 on the basis of the center of the rotor shaft 200 after inserting and bonding the ring-shaped sintered body 120 that has not been finished at all is used. May be.

このように構成することで、リング状焼結体の内径部に仕上げ加工を施さなくもて、ロータシャフト２００にリング状焼結体を挿入して接着することができるので、低コストで永久磁石回転子を製造することができる。リング状焼結体の内径部の加工は、全加工工数の５０％以上の割合を占めるので、内径加工工程を廃止することで、大きなコスト低減を実現できた。 By configuring in this way, the ring-shaped sintered body can be inserted and bonded to the rotor shaft 200 without finishing the inner diameter portion of the ring-shaped sintered body. A rotor can be manufactured. Since the processing of the inner diameter portion of the ring-shaped sintered body accounts for 50% or more of the total number of processing steps, a large cost reduction can be realized by eliminating the inner diameter processing step.

また、ロータシャフトに接着後にリング状焼結体の外径部を加工すれば、組み立て時にロータシャフト中心とリング状焼結体外径中心が芯ズレすることを防止できるので、同軸度の優れた永久磁石回転子が得られ、コギングトルクの小さなモータを製造できる。 Also, if the outer diameter part of the ring-shaped sintered body is processed after bonding to the rotor shaft, it is possible to prevent the center of the rotor shaft and the outer diameter center of the ring-shaped sintered body from being misaligned during assembly. A magnet rotor can be obtained, and a motor with a small cogging torque can be manufactured.

（２）実施の形態１のリング型焼結磁石の具体的な製造工程
次に、本実施の形態のリング型焼結磁石の具体的な製造工程について説明する。永久磁石材料はＮｄ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｂを含むネオジ磁石合金を用いる。ネオジ磁石合金に水素吸蔵処理、ジェットミルを用いた微粉砕処理を施し、平均粒径が約５μmの微粉末を得る。これを原料にして１段分のリング状予備成形体を成形する。 (2) Specific Manufacturing Process of Ring-Type Sintered Magnet of Embodiment 1 Next, a specific manufacturing process of the ring-type sintered magnet of the present embodiment will be described. As the permanent magnet material, a neodymium alloy containing Nd, Dy, Fe, and B is used. The neodymium alloy is subjected to hydrogen storage treatment and fine pulverization using a jet mill to obtain fine powder having an average particle size of about 5 μm. Using this as a raw material, a one-stage ring-shaped preform is formed.

図４はリング状予備成形体を成形するための製造装置の構成を示す。この製造装置は、搬送金型１０を搬送するベルトコンベア２と、搬送金型１０の円筒状キャビティ内に、磁性粉末を計量して供給し充填する給粉・充填ユニット３と、搬送金型１０のキャビティ内の磁性粉末を加圧するための上パンチを加圧成形できる状態にセットするパンチセットユニット４と、上パンチがセットされ加圧成形できる状態になった搬送金型１０で磁性粉末の磁場加圧成形を行う磁場成形ユニット５と、磁場加圧成形されたリング状予備成形体を搬送金型１０から抜き出すための脱型ユニット６と、抜き出されたリング状予備成形体に付着する余分な磁性粉末を取り除くための成形体脱粉ユニット７と、磁場加圧成形されたリング状予備成形体を積み重ねるための段積みユニット８と、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去し搬送金型１０を搬送状態にセットする金型脱粉／金型セットユニット９を備えている。 FIG. 4 shows a configuration of a manufacturing apparatus for forming a ring-shaped preform. This manufacturing apparatus includes a belt conveyor 2 that conveys a conveyance mold 10, a powder supply / filling unit 3 that measures and supplies magnetic powder into a cylindrical cavity of the conveyance mold 10, and a conveyance mold 10. Magnetic field of magnetic powder by a punch set unit 4 for setting the upper punch to pressurize the magnetic powder in the cavity of the mold and a state where the upper punch is set and ready for pressure forming. A magnetic field forming unit 5 for performing pressure forming, a demolding unit 6 for extracting the ring-shaped preform formed by magnetic field press-molding from the conveying mold 10, and an extra attached to the extracted ring-shaped preform. The compact body de-dusting unit 7 for removing magnetic powder, the stacking unit 8 for stacking the ring-shaped preform formed by magnetic field pressure molding, and the magnetic powder adhering to the conveying mold 10 are removed. And a mold removing powder / die set unit 9 to be set in the transport state the conveying molds 10.

搬送金型１０は、図５に示すように、ベルトコンベア２上を移動するパレット１０ａと、下金型部分を保持する第１のホルダー１０ｂと、柱上のコア１０ｄと、下パンチ１０ｅと、中心にコア１０ｄを配し、下パンチ１０ｅとコア１０ｄと共に磁性粉末が供給されるキャビティ１０ｈを形成するダイ１０ｆと、第２のホルダー１０ｊに保持された上パンチ１０ｇを備えている。 As shown in FIG. 5, the conveyance mold 10 includes a pallet 10a that moves on the belt conveyor 2, a first holder 10b that holds a lower mold portion, a core 10d on a pillar, a lower punch 10e, A core 10d is disposed at the center, and a lower punch 10e and a die 10f that forms a cavity 10h to which magnetic powder is supplied together with the core 10d, and an upper punch 10g held by a second holder 10j are provided.

搬送金型１０は最初に給粉・充填ユニット３に送られる。図６は給粉・充填ユニット及びその動作を説明する断面図であり、図６（ａ）の磁性粉末の計量工程では、振動フィーダと重量計を用いて一定重量のネオジ磁石合金等の磁性粉末１１を計量しながら容器３ｃに収納する。図６（ｂ）、（ｃ）の給粉工程では、磁性粉末１１を搬送金型１０のキャビティ１０ｈに導くロート状の給粉冶具３ａとキャビティに供給した磁性粉末１１を撹拌する羽根状冶具（図示せず）を搬送金型１０のダイ１０ｆにセットした後、容器３ｃを給粉冶具３ａの位置まで移動して、回転させて傾け、容器３ｃ内の磁性粉末１１を給粉冶具３ａに供給する。次に、給粉冶具３ａに振動機構３ｂで振動を与えて給粉冶具３ａ上の全ての磁性粉末１１をキャビティ１０ｈ内に移し、上記羽根状冶具の羽根を回転させてキャビティ１０ｈ内の磁性粉末１１をかき混ぜながら羽根を上昇させてキャビティ内の磁性粉末を充填する。上記羽根を回転させて磁性粉末１１を充填することにより、キャビティ内の磁性粉末中にある空洞あるいは磁性粉末１１のブリッジが壊されて、キャビティ１０ｈ中に磁性粉末１１が均一に充填される。 The conveyance mold 10 is first sent to the powder supply / filling unit 3. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the powder feeding / filling unit and its operation. In the magnetic powder measuring step of FIG. 6 (a), a magnetic powder such as a neodymium alloy having a constant weight is used by using a vibration feeder and a weight meter. 11 is weighed and stored in the container 3c. 6 (b) and 6 (c), a funnel-shaped jig 3a that guides the magnetic powder 11 to the cavity 10h of the conveyance mold 10 and a blade-shaped jig that stirs the magnetic powder 11 supplied to the cavity ( (Not shown) is set on the die 10f of the conveyance mold 10, and the container 3c is moved to the position of the powder feeding jig 3a, rotated and tilted, and the magnetic powder 11 in the container 3c is supplied to the powder feeding jig 3a. To do. Next, the powder feeding jig 3a is vibrated by the vibration mechanism 3b to transfer all the magnetic powder 11 on the powder feeding jig 3a into the cavity 10h, and the blades of the blade-like jig are rotated to rotate the magnetic powder in the cavity 10h. While stirring 11, the blade is raised to fill the magnetic powder in the cavity. By rotating the blade and filling the magnetic powder 11, the cavity in the magnetic powder in the cavity or the bridge of the magnetic powder 11 is broken, and the magnetic powder 11 is uniformly filled in the cavity 10 h.

キャビティ１０ｈ内に磁性粉末１１が充填された搬送金型１０はパンチセットユニット４に送られる。パンチセットユニット４は、図７に示すように、上パンチ１０ｇをキャッチングするハンド４ａと、ハンド４ａを昇降させ、キャッチングした上パンチ１０ｇを移動させる移動機構（図示せず）を備えている。このパンチセットユニット４により、上パンチ１０ｇでキャビティー内の磁性粉末を加圧できる状態に搬送金型１０をセットすることができる。 The conveyance mold 10 in which the magnetic powder 11 is filled in the cavity 10 h is sent to the punch set unit 4. As shown in FIG. 7, the punch set unit 4 includes a hand 4a that catches the upper punch 10g, and a moving mechanism (not shown) that moves the hand 4a up and down and moves the caught upper punch 10g. With this punch set unit 4, the transport mold 10 can be set in a state in which the magnetic powder in the cavity can be pressurized with the upper punch 10 g.

まず、図７（ａ）に示すように、パレット１０ａがパンチセットユニット４のステージに搬送され、規定位置で位置決めされる。そして、図７（ｂ）に示すように、ハンド４ａが下降し、上パンチ１０ｇをキャッチングする。次に、図７（ｃ）に示すように、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを持ち上げて、下型の方へ移動し、図７（ｄ）に示すように、下降して上パンチ１０ｇをコア１０ｄに挿入し、上パンチ１０ｇを放し、上パンチ１０ｇはキャビティーに嵌り合う。コア１０ｄの上端部の直径は、キャビティー内における直径より０．２ｍｍ小さく、３゜のテーパが付与されているので、上パンチ挿入時にパレット１０ａとハンド４ａの位置に０．１ｍｍ未満のずれがあっても、コア１０ｄに上パンチ１０ｇが挿入できないといった不良は発生しない。次に、ハンド４ａは上パンチ１０ｇを放した後、上昇し元の位置に移動する。 First, as shown in FIG. 7A, the pallet 10a is conveyed to the stage of the punch set unit 4 and positioned at a specified position. And as shown in FIG.7 (b), the hand 4a descend | falls and catches the upper punch 10g. Next, as shown in FIG. 7 (c), the hand 4a lifts the upper punch 10g and moves toward the lower mold, and as shown in FIG. 7 (d), the hand 4a descends to place the upper punch 10g into the core 10d. The upper punch 10g is released, and the upper punch 10g fits into the cavity. Since the diameter of the upper end of the core 10d is 0.2 mm smaller than the diameter in the cavity and a taper of 3 ° is given, the position of the pallet 10a and the hand 4a is displaced by less than 0.1 mm when the upper punch is inserted. Even if it exists, the defect that the upper punch 10g cannot be inserted into the core 10d does not occur. Next, after releasing the upper punch 10g, the hand 4a rises and moves to the original position.

次に、搬送金型は磁場成形ステージに送られる。図８は磁場成形ユニットの構成及び動作を説明する断面図、図９は加圧子の構造を示す断面図、図１０はバックコアの構成を示す図である。 Next, the conveyance mold is sent to the magnetic field forming stage. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the magnetic field forming unit, FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the structure of the pressurizer, and FIG. 10 is a view illustrating the configuration of the back core.

図４に示したように、磁場成形ステージは、上パンチ１０ｇがセットされた搬送金型１０をベルトコンベア２上のパレット１０ａから磁場成形ユニット５に移載し、磁場成形後にベルトコンベア２上のパレット１０ａに戻す移載機構５ｈを有する。図８に示すように、磁場成形ユニット５は、磁性粉末を配向させるための配向磁場を発生する上側及び下側電磁コイル５ａ（フレームに固定されている）と、上側電磁コイル５ａ及び上パンチ１０ｇを加圧する加圧子５ｃを昇降させる圧縮成形機構５ｂと、上側電磁コイル５ａ及び圧縮成形機構５ｂを含む上側フレームを昇降させる上下駆動機構と、リング型弾性部材５ｊと、図示しないエアシリンダによって駆動されてダイ１０ｆと接触するバックヨーク５ｄを備えている。 As shown in FIG. 4, the magnetic field forming stage transfers the transfer mold 10 on which the upper punch 10g is set from the pallet 10a on the belt conveyor 2 to the magnetic field forming unit 5, and after the magnetic field forming on the belt conveyor 2. A transfer mechanism 5h for returning to the pallet 10a is provided. As shown in FIG. 8, the magnetic field forming unit 5 includes upper and lower electromagnetic coils 5a (fixed to the frame) that generate an alignment magnetic field for aligning magnetic powder, an upper electromagnetic coil 5a, and an upper punch 10g. It is driven by a compression molding mechanism 5b that raises and lowers a pressurizer 5c that pressurizes, a vertical drive mechanism that raises and lowers an upper frame including the upper electromagnetic coil 5a and the compression molding mechanism 5b, a ring-type elastic member 5j, and an air cylinder (not shown). And a back yoke 5d in contact with the die 10f.

図９に示すように、加圧子５は、上パンチを加圧するパンチ加圧部５ｅと、パンチ加圧部５ｅ内部へ窪む様に可動する可動ロッド５ｆと、可動ロッド５ｆの背面とパンチ加圧部５ｅ内面との間にあり、可動ロッド５ｆをコア１０ｄに押し付けるバネ５ｇを備えている。 As shown in FIG. 9, the pressurizer 5 includes a punch pressurizing unit 5e that pressurizes the upper punch, a movable rod 5f that moves so as to be recessed into the punch pressurizing unit 5e, a back surface of the movable rod 5f, and a punch press. A spring 5g is provided between the inner surface of the pressure portion 5e and presses the movable rod 5f against the core 10d.

また、図１０に示すように、バックヨーク５ｄは、ダイ１０ｆの外径に嵌り合う半円状の凹部を有する一対の強磁性体である。バックヨーク５ｄは、その厚みの中心がダイ１０ｆの厚みの中心と一致するように設置され、ダイ１０ｆの方向に移動して当接する。 As shown in FIG. 10, the back yoke 5d is a pair of ferromagnetic bodies having semicircular recesses that fit into the outer diameter of the die 10f. The back yoke 5d is installed so that the center of the thickness thereof coincides with the center of the thickness of the die 10f, and moves in the direction of the die 10f and comes into contact therewith.

搬送金型１０がパンチセットユニット４からベルトコンベア２で磁場成形ユニット５へ搬送されると、図８（ａ）に示すように、金型部が、ホルダ１０ｂとともに移載機構５ｈでパレット１０ａから磁場成形ユニット５の成形部に移載される。次に、図８（ｂ）に示すように、上下駆動機構が作動し、電磁コイル５ａ及び加圧子５ｃが下降し、上側及び下側フレーム同士がチャッキング機能によって固定されると共に、上部フレームの下部に取り付けられたリング型弾性部材５ｊによりダイ１０ｆが固定される。その後、ダイ１０ｆの両側からバックヨーク５ｄが接近し、ダイ１０ｆの外周部に密着する。次に、電磁コイル５ａに電流が流されてラジアル配向磁場が発生すると共に、図８（ｃ）に示すように加圧子５ｃが下降し、上パンチ１０ｇが加圧され、キャビティ内の磁性粉末を圧縮成形することにより、ラジアル配向されたリング状予備成形体が得られる。圧縮成形圧力は１０〜１００ＭＰａ、好ましくは４０ＭＰａとし、配向磁場は１Ｔ以上にする。 When the conveyance mold 10 is conveyed from the punch set unit 4 to the magnetic field forming unit 5 by the belt conveyor 2, as shown in FIG. 8A, the mold part is transferred from the pallet 10a by the transfer mechanism 5h together with the holder 10b. It is transferred to the forming part of the magnetic field forming unit 5. Next, as shown in FIG. 8B, the vertical drive mechanism is activated, the electromagnetic coil 5a and the pressurizer 5c are lowered, the upper and lower frames are fixed to each other by the chucking function, and the upper frame The die 10f is fixed by a ring-type elastic member 5j attached to the lower part. Thereafter, the back yoke 5d approaches from both sides of the die 10f and comes into close contact with the outer peripheral portion of the die 10f. Next, a current flows through the electromagnetic coil 5a to generate a radial orientation magnetic field, and as shown in FIG. 8C, the pressurizer 5c is lowered, the upper punch 10g is pressurized, and the magnetic powder in the cavity is removed. By performing compression molding, a radially oriented ring-shaped preform is obtained. The compression molding pressure is 10 to 100 MPa, preferably 40 MPa, and the orientation magnetic field is 1 T or more.

図１１はラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。上側のコイル５ａで発生した磁界は、磁束となって強磁性体である加圧子５ｃを通って、同じく強磁性体である可動ロッド５ｆに入り、下側のコイル５ａで発生した磁界は、強磁性体であるホルダー１０ｄを通ってコア１０ｄに入る。下パンチ１０ｅ及び上パンチ１０ｇは非磁性体である。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing the state of magnetic flux in radial orientation. The magnetic field generated by the upper coil 5a becomes a magnetic flux, passes through the pressurizer 5c, which is a ferromagnetic material, enters the movable rod 5f, which is also a ferromagnetic material, and the magnetic field generated by the lower coil 5a is strong. It enters the core 10d through the holder 10d which is a magnetic body. The lower punch 10e and the upper punch 10g are nonmagnetic materials.

図１１に示すように、破線矢印で示す磁束は、強磁性体である可動ロッド５ｆ及びコア１０ｄを通って、強磁性体であるダイ１０ｆのキャビティ１０ｈを直径方向に通り、キャビティ１０ｈ内にラジアル配向磁場が形成される。 As shown in FIG. 11, the magnetic flux indicated by the broken-line arrow passes through the movable rod 5f, which is a ferromagnetic material, and the core 10d, passes through the cavity 10h of the die 10f, which is a ferromagnetic material, in the radial direction, and is radial into the cavity 10h. An orientation magnetic field is formed.

ラジアル配向されたリング状予備成形体は搬送金型とともにパレット１０ａ上に移載機構５ｈによって戻される。 The radially oriented ring-shaped preform is returned by the transfer mechanism 5h onto the pallet 10a together with the conveyance mold.

次に、搬送金型は脱型ステージに送られる。図１２は、脱型ユニットの構成を示す断面図（ｂ）及びＡ−Ａの方向から見た平面図（ａ）である。脱型ユニットは、リング状予備成形体１０２を加圧するエアシリンダ６ａ及び上パンチ突き当て部６ｄで構成される成形体加圧機構と、ダイ１０ｆを上方に押し上げるテーブル６ｃ及びエアシリンダ６ｂ等からなるダイ押し上げ機構とを備えている。 Next, the conveyance mold is sent to a demolding stage. FIG. 12 is a cross-sectional view (b) showing the configuration of the demolding unit and a plan view (a) viewed from the direction AA. The demolding unit includes a molded body pressurizing mechanism including an air cylinder 6a for pressing the ring-shaped preform 102 and an upper punch abutting portion 6d, a table 6c for pushing the die 10f upward, an air cylinder 6b, and the like. A die push-up mechanism.

図１３は脱型プロセスを説明するための断面図である。図１３（ａ）に示すように、リング状予備成形体１０２を含む搬送金型を載せたパレット１０ａは、ベルトコンベア２により脱型ユニット６に搬送され規定の位置で停止する。エアシリンダ６ａがパレット１０ａを持ち上げ、上パンチ１０ｇが上パンチ突き当て部６ｄに当たり、リング状予備成形体１０２が加圧される。加圧力は０．１〜１ＭＰａとする。次に、図１３（ｂ）に示すように、エアシリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃがダイ１０ｆを持ち上げ、リング状予備成形体１０２がダイ１０ｆから抜き出される。次に、図１３（ｃ）に示すように、エアシリンダ６ａが下降し、パレット１０ａがベルトコンベア２上に乗る。ベルトコンベア２によって、パレット１０ａは、テーブル６ｃに支持されたダイ１０ｆが下降したときにパレット１０ａ上に置かれた第２のホルダー１０ｊに載置される位置まで移動し、テーブル加圧シリンダ６ｂが作動し、テーブル６ｃが下降して第２のホルダー１０ｊ上にダイ１０ｆが載置される。 FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the demolding process. As shown in FIG. 13 (a), the pallet 10a on which the conveying mold including the ring-shaped preform 102 is placed is conveyed to the demolding unit 6 by the belt conveyor 2 and stops at a specified position. The air cylinder 6a lifts the pallet 10a, the upper punch 10g hits the upper punch abutting portion 6d, and the ring-shaped preform 102 is pressurized. The applied pressure is 0.1 to 1 MPa. Next, as shown in FIG. 13B, the air cylinder 6b operates, the table 6c lifts the die 10f, and the ring-shaped preform 102 is extracted from the die 10f. Next, as shown in FIG. 13C, the air cylinder 6 a is lowered and the pallet 10 a is placed on the belt conveyor 2. The belt conveyor 2 moves the pallet 10a to the position where it is placed on the second holder 10j placed on the pallet 10a when the die 10f supported by the table 6c is lowered, and the table pressurizing cylinder 6b is moved. In operation, the table 6c is lowered and the die 10f is placed on the second holder 10j.

リング状予備成形体１０２を搬送金型１０から抜き出す過程において、搬送金型１０から抜き出されたリング状予備成形体１０２の上部と搬送金型１０内にあるリング状予備成形体１０２の下部との間に内部応力差があるので、リング状予備成形体１０２の抜き出された上部と搬送金型１０内にある下部との境界にクラックが生じやすいが、この脱型ユニットにおいては、リング状予備成形体１０２が加圧された状態でダイ１０ｆから抜き出されるので、リング状予備成形体１０２の上部と下部との間の内部応力差が小さくなり、クラックの発生が防止される。 In the process of extracting the ring-shaped preform 102 from the conveying mold 10, the upper part of the ring-shaped preform 102 extracted from the conveying mold 10 and the lower part of the ring-shaped preform 102 in the conveying mold 10 Since there is a difference in internal stress, cracks are likely to occur at the boundary between the extracted upper portion of the ring-shaped preform 102 and the lower portion in the conveying mold 10. Since the preformed body 102 is extracted from the die 10f in a pressurized state, the internal stress difference between the upper part and the lower part of the ring-shaped preformed body 102 is reduced, and the generation of cracks is prevented.

次に、搬送金型１０は成形体脱粉ユニット７に送られる。図１４及び図１５は成形体脱粉ユニットの構成及び動作を説明する断面図である。成形体脱粉ユニット７は、テーブル７ａ及びテーブル７ａを昇降させるエアシリンダ７ｂからなる昇降機構と、窒素ガスを噴射するノズル７ｃと、磁性粉末および鉄粉を吸入し集塵機に回収するための吸塵ダクト７ｄを備えている。成形体脱粉ユニット７で、リング状予備成形体１０２に付着した余分な磁性粉末を除去することによって、次工程の段積みプロセスにおいてリング状予備成形体１０２が傾いたり、ずれたりするのを防止することができる。 Next, the conveyance mold 10 is sent to the compact de-dusting unit 7. FIG.14 and FIG.15 is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a molded object powdering unit. The compact de-dusting unit 7 includes a table 7a and an elevating mechanism including an air cylinder 7b for elevating and lowering the table 7a, a nozzle 7c for injecting nitrogen gas, and a dust suction duct for sucking magnetic powder and iron powder and collecting them in a dust collector. 7d. By removing excess magnetic powder adhering to the ring-shaped pre-formed body 102 with the compact de-dusting unit 7, the ring-shaped pre-formed body 102 is prevented from being tilted or displaced in the next stacking process. can do.

図１４（ａ）に示すように、脱型後の搬送金型１０は、ベルトコンベア２で成形体脱粉ユニット７に移送され規定の位置で停止し、エアシリンダ７ｂが作動しテーブル７ａが上昇する。そして、図１４（ｂ）に示すように、下パンチ１０ｅがテーブル７ａに支持されて上昇し、リング状予備成形体１０２はコア１０ｄから抜き出される。この時、コア１０ｄ外周に付着していた磁性粉末が掻き取られながらリング状予備成形体１０２が抜き出されるので、リング状予備成形体１０２の内周端面部に磁性粉末が付着する。なお、この時上パンチ１０ｇも同時に抜き出され、第２のホルダー１０ｊに載置される。 As shown in FIG. 14 (a), the conveying mold 10 after demolding is transferred to the compact de-dusting unit 7 by the belt conveyor 2 and stopped at a specified position, and the air cylinder 7b is activated to raise the table 7a. To do. Then, as shown in FIG. 14B, the lower punch 10e is supported by the table 7a and ascends, and the ring-shaped preform 102 is extracted from the core 10d. At this time, the ring-shaped preform 102 is extracted while the magnetic powder adhering to the outer periphery of the core 10d is scraped off, so that the magnetic powder adheres to the inner peripheral end surface portion of the ring-shaped preform 102. At this time, the upper punch 10g is also extracted and placed on the second holder 10j.

図１５（ａ）に示すように、コア１０ｄからリング状予備成形体１０２を抜き出す過程において、リング状予備成形体１０２の上面が若干コア１０ｄから突出した時に、上パンチ１０ｇが取り外され、ノズル７ｃから窒素ガスを噴出してリング状予備成形体１０２表面に付着する磁性粉末を吹き飛ばし、吸引ダクト７ｄで吸引する。その後、図１５（ｂ）に示すように、リング状予備成形体１０２をさらに上方まで抜き出す。ただし、必ずしも完全にコア１０ｄから抜き出す必要はない。 As shown in FIG. 15A, in the process of extracting the ring-shaped preform 102 from the core 10d, when the upper surface of the ring-shaped preform 102 slightly protrudes from the core 10d, the upper punch 10g is removed, and the nozzle 7c. Then, nitrogen gas is blown out to blow off the magnetic powder adhering to the surface of the ring-shaped preform 102 and sucked by the suction duct 7d. Thereafter, as shown in FIG. 15 (b), the ring-shaped preform 102 is further extracted upward. However, it is not always necessary to completely extract from the core 10d.

図１６、図１７、及び図１８は段積みユニット８の構成及び動作を説明するための図である。段積みユニット８は、リング状予備成形体１０２をチャッキングするハンド８ａを有するチャッキング機構と、リング状予備成形体１０２を段積みするテーブル８ｂと、図示していないが、ハンド８ａを位置決めし、昇降させ、移動させる機構と、テーブル８ｂを回転させる回転機構を備えている。なお、チャッキング機構として電磁チャックを用いてもよい。 16, 17, and 18 are diagrams for explaining the configuration and operation of the stacking unit 8. The stacking unit 8 includes a chucking mechanism having a hand 8a for chucking the ring-shaped preform 102, a table 8b for stacking the ring-shaped preform 102, and a hand 8a (not shown). A mechanism for moving the table up and down, and a rotating mechanism for rotating the table 8b. An electromagnetic chuck may be used as the chucking mechanism.

まず、図１６（ａ）に示すように、チャッキング機構のハンド８ａをコア１０ｄから抜き出されたリング状予備成形体１０２の直上に移動させる。そして、図１６（ｂ）に示すように、ハンド８ａを下降させてリング状予備成形体１０２をハンド８ａでチャッキングする。チャッキング力は０．１〜４Ｎとする。次に、図１７（ａ）に示すように、ハンド８ａを上昇させ、ハンド８ａの中心がテーブル８ｂの直上となるように移動し、図１７（ｂ）に示すように、ハンド８ａを下降させてリング状予備成形体１０２をテーブル８ｂに載置する。 First, as shown in FIG. 16A, the hand 8a of the chucking mechanism is moved immediately above the ring-shaped preformed body 102 extracted from the core 10d. Then, as shown in FIG. 16B, the hand 8a is lowered and the ring-shaped preform 102 is chucked with the hand 8a. The chucking force is 0.1 to 4N. Next, as shown in FIG. 17 (a), the hand 8a is raised, moved so that the center of the hand 8a is directly above the table 8b, and the hand 8a is lowered as shown in FIG. 17 (b). Then, the ring-shaped preform 102 is placed on the table 8b.

さらに、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、１段目のリング状予備成形体１０２の上に２段目、３段目、４段目のリング状予備成形体１０２を段積みする。ここで、図１に示すリング状成形体を得るためには、最下段のリング状予備成形体１０２の内径が他の段のリング状予備成形体１０２の内径よりも大きくなるように、搬送金型１０のコア１０ｄ、上下パンチ１０ｇ、１０ｅの寸法が他の段のリング状予備成形体１０２を成形する搬送金型１０のコア１０ｄ、上下パンチ１０ｇ、１０ｅの寸法と異なったものを用いる。このように、複数種類の搬送金型１０を用いて、個別の上記ユニットで製造プロセスの各工程を処理するので、図１に示すリング状成形体の構成を製造することが可能となる。一方、上記従来の方法のように磁場成形機に金型を固定して行う成形方式ではこのような構成のリング状成形体を得ることはできない。 Further, as shown in FIGS. 18A and 18B, the second, third, and fourth stage ring-shaped preforms 102 are stacked on the first stage ring-shaped preform 102. To do. Here, in order to obtain the ring-shaped molded body shown in FIG. 1, the transport metal is set so that the inner diameter of the lowermost ring-shaped preform 102 is larger than the inner diameter of the other ring-shaped preform 102. The dimensions of the core 10d and the upper and lower punches 10g and 10e of the mold 10 are different from the dimensions of the core 10d and the upper and lower punches 10g and 10e of the conveying mold 10 for forming the ring-shaped preform 102 of the other stage. Thus, since each process of a manufacturing process is processed with the said individual unit using multiple types of conveyance metal mold | dies 10, it becomes possible to manufacture the structure of the ring-shaped molded object shown in FIG. On the other hand, a ring-shaped molded body having such a configuration cannot be obtained by a molding method in which a mold is fixed to a magnetic field molding machine as in the conventional method.

また、段積み工程において、リング状予備成形体１０２の高さにばらつきが生じると、段積みの際に不要な力がリング状予備成形体１０２に加わり（高さが高い場合）、リング状予備成形体１０２が押しつぶされる。あるいは、ハンド８ａが空中でリング状予備成形体１０２を放し、落下の衝撃で破壊するといったことが生じる。しかしながら、この本実施の形態では１回に成形されるリング状予備成形体１０２の重量は、給粉・充填ユニット３の磁性粉末の計量工程で一定量に計量されているので、リング状予備成形体１０２の高さは一定になり、段積みの際にリング状予備成形体１０２に不要な力が加わったり、衝撃力が加わったりすることはない。 In the stacking process, if the height of the ring-shaped preforms 102 varies, unnecessary force is applied to the ring-shaped preforms 102 (when the height is high), and the ring-shaped preforms 102 are stacked. The molded body 102 is crushed. Alternatively, the hand 8a may release the ring-shaped preform 102 in the air and be destroyed by the impact of dropping. However, in this embodiment, since the weight of the ring-shaped preform 102 formed at one time is measured in a constant amount in the magnetic powder measuring step of the powder supply / filling unit 3, the ring-shaped preform is measured. The height of the body 102 is constant, and no unnecessary force or impact force is applied to the ring-shaped preform 102 during stacking.

段積み工程が終了すると、搬送金型１０ｂ、１０ｄ、１０ｅは移載機構１２によってパレット上に戻され、次に工程を行う金型脱粉／金型セットユニット９に搬送される。金型脱粉／金型セットユニット９は、搬送金型１０に付着した磁性粉末を除去する除粉機構と、給粉・充填ユニット３において磁性粉末を供給できる初期状態に搬送金型１０の各部をセットするセット機構とを備えている。 When the stacking process is completed, the transfer molds 10b, 10d, and 10e are returned to the pallet by the transfer mechanism 12, and transferred to the mold de-dusting / mold set unit 9 that performs the next process. The mold powder removal / mold set unit 9 includes a powder removal mechanism for removing the magnetic powder adhering to the conveyance mold 10 and each part of the conveyance mold 10 in an initial state in which the magnetic powder can be supplied in the powder supply / filling unit 3. And a set mechanism for setting.

除粉機構は、窒素ガスを搬送金型の各部に噴射することができるノズルと、窒素ガスによって吹き飛ばされた磁性粉末を吸引し集塵するための吸引機構を有する。セット機構は、積層工程終了後に、第２ホルダー１０ｊに載置されているダイ１０ｆを持ち上げて、第１のホルダー１０ｂに載置されている下パンチ１０ｅ上に移動させる機構である。除粉機構及びセット機構によって、次サイクルの成形及び段積みまでの工程を円滑に行うことができる。 The powder removal mechanism has a nozzle that can inject nitrogen gas onto each part of the transport mold, and a suction mechanism for sucking and collecting the magnetic powder blown off by the nitrogen gas. The setting mechanism is a mechanism that lifts the die 10f placed on the second holder 10j and moves it onto the lower punch 10e placed on the first holder 10b after the stacking process is completed. By the powder removal mechanism and the set mechanism, the steps up to the molding and stacking of the next cycle can be performed smoothly.

リング状予備成形体１０２が段積みして得られた図１に示すリング型成形体１１０は、焼結・熱処理炉へ移され、所定の温度で焼結・熱処理をして、図２に示すリング状焼結体１２０を得ることができる。 The ring-shaped molded body 110 shown in FIG. 1 obtained by stacking the ring-shaped preforms 102 is transferred to a sintering / heat treatment furnace and sintered and heat-treated at a predetermined temperature, as shown in FIG. A ring-shaped sintered body 120 can be obtained.

実施の形態２．
図１９はこの発明の実施の形態２によるリング状成形体を示す断面図であり、図２０は同じく実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a ring-shaped molded body according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing a ring-type sintered magnet according to Embodiment 2 of the present invention.

図２０のリング状焼結体１２０ａ（リング型焼結磁石１００ａ）は、図１９に示すリング状成形体１１０ａを１０８０℃で焼結し、５５０〜９００℃で熱処理して得られたリング状焼結体の外径部と端面部に仕上げ加工を施したものである。なお、内径部には仕上げ加工が施されていない。 A ring-shaped sintered body 120a (ring-type sintered magnet 100a) in FIG. 20 is obtained by sintering the ring-shaped molded body 110a shown in FIG. 19 at 1080 ° C. and heat-treating at 550 to 900 ° C. The outer diameter part and end face part of the bonded body are finished. The inner diameter portion is not finished.

図１９のリング状成形体は実施の形態１で説明した同じ製造方法で作られる。ただし、最下段のリング状予備成形体１０２の内径は他の段のリング状予備成形体１０２の内径と同じで、軸長全体にわたって内外径は同じ寸法で形成されている。このように形成されたリング状成形体１１０ａを敷き粉が敷き詰められた焼結トレイに搭載し、焼結炉に投入する。敷き粉は、平均粒径が８０μｍのアルミナの球形粒子を厚みが０．１ｍｍ以下（実施の形態１とは異なる）になるように焼結トレイに敷かれている。 The ring-shaped molded body of FIG. 19 is manufactured by the same manufacturing method described in the first embodiment. However, the inner diameter of the lowermost ring-shaped preform 102 is the same as the inner diameter of the other ring-shaped preform 102, and the inner and outer diameters are formed with the same dimensions over the entire axial length. The ring-shaped formed body 110a formed in this way is mounted on a sintering tray on which a spread powder is spread, and is put into a sintering furnace. The bedding powder is laid on a sintering tray so that alumina spherical particles having an average particle diameter of 80 μm have a thickness of 0.1 mm or less (different from the first embodiment).

このような状態で焼結トレイ上に搭載されたリング状成形体１１０ａは、焼結により寸法収縮する。しかしながら、焼結トレイ、敷き粉と接触しているリング状成形体１１０ａの下部は摩擦の影響で収縮が阻害される。本実施の形態２の場合は、敷き粉の層の厚みが薄いので、実施の形態１の場合よりも、摩擦の影響が大きく、最下段のリング状予備成形体１０２は、楕円状に変形するだけでなく、収縮量（収縮率）も小さくなるので、実施の形態１のように最下段のリング状予備成形体１０２の内径を他の段のリング状予備成形体１０２の内径より大きく形成しておかなくても、リング状焼結体（内径部に仕上げ加工を施さない）をロータシャフトにスムーズに挿入し、接着することができる。また、焼結トレイ、敷き粉との摩擦が大きいので最下段の焼結体は段内でも軸長方向に収縮量の差が発生し、端面側の内径寸法が大きいテーパ形状１３０になるので、そのテーパ面がリング磁石をロータシャフトに挿入する際の案内面となり、欠損など組み立て時の不良の発生を抑えることができる。 In such a state, the ring-shaped molded body 110a mounted on the sintering tray shrinks in size due to sintering. However, the shrinkage of the lower part of the ring-shaped molded body 110a that is in contact with the sintering tray and the spread powder is hindered by the influence of friction. In the case of the second embodiment, since the thickness of the bed powder layer is thin, the influence of friction is greater than that in the case of the first embodiment, and the lowermost ring-shaped preform 102 is deformed into an elliptical shape. In addition, since the shrinkage (shrinkage rate) is also reduced, the inner diameter of the lowermost ring-shaped preform 102 is formed larger than the inner diameter of the other ring-shaped preform 102 as in the first embodiment. Even if not, the ring-shaped sintered body (the inner diameter portion is not finished) can be smoothly inserted into the rotor shaft and bonded. In addition, since the friction between the sintering tray and the spread powder is large, the lowermost sintered body generates a difference in contraction amount in the axial length direction even in the stage, and becomes a tapered shape 130 having a large inner diameter dimension on the end face side. The taper surface serves as a guide surface when the ring magnet is inserted into the rotor shaft, and it is possible to suppress the occurrence of defects such as defects during assembly.

この発明の実施の形態１によるリング状成形体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ring-shaped molded object by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ring-type sintered magnet by Embodiment 1 of this invention. 図２のリング型焼結磁石をロータシャフトに取り付けた永久磁石回転子の断面図である。It is sectional drawing of the permanent magnet rotor which attached the ring type sintered magnet of FIG. 2 to the rotor shaft. この発明の実施の形態１によるリング型焼結磁石の製造装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the manufacturing apparatus of the ring type sintered magnet by Embodiment 1 of this invention. 図４における搬送金型の構成を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the structure of the conveyance metal mold | die in FIG. 給粉・充填ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a powder supply and filling unit. パンチセットユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and its operation | movement of a punch set unit. 磁場成形ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and its operation | movement of a magnetic field shaping | molding unit. 加圧子の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a pressurizer. バックヨークの構成を示す平面図（ａ）、（ｃ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）及びＢ−Ｂ断面図（ｄ）である。It is a top view (a) which shows composition of a back yoke, (c), an AA sectional view (b), and a BB sectional view (d). ラジアル配向における磁束の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the magnetic flux in radial orientation. 脱型ユニットの構成を示す断面図（ｂ）及びＡ−Ａの矢印方向から見た平面図（ａ）である。It is sectional drawing (b) which shows the structure of a mold release unit, and the top view (a) seen from the arrow direction of AA. 脱型ユニットにおける動作を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the operation | movement in a mold removal unit. 成形体脱粉ユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a molded object powdering unit. 成形体脱粉ユニットにおける動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the operation | movement in a molded object powder removal unit. 段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a stacking unit. 段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a stacking unit. 段積みユニットの構成及びその動作を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and operation | movement of a stacking unit. この発明の実施の形態２によるリング状成形体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ring-shaped molded object by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２によるリング型焼結磁石を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ring type sintered magnet by Embodiment 2 of this invention.

Explanation of symbols

２ベルトコンベア、３給粉・充填ユニット、４パンチセットユニット、
５磁場成形ユニット、６脱型ユニット、７成形体脱粉ユニット、
８段積みユニット、９金型脱粉／金型セットユニット、１０搬送金型、
１００，１００ａリング型焼結磁石、１０２リング状予備成形体、
１１０，１１０ａリング状成形体、１２０リング状焼結体、１３０テーパ形状。 2 belt conveyors, 3 powder supply / filling units, 4 punch set units,
5 Magnetic field forming unit, 6 Demolding unit, 7 Molded body de-dusting unit,
8 stack units, 9 mold de-dusting / mold set unit, 10 transport mold,
100, 100a Ring-type sintered magnet, 102 Ring-shaped preform,
110, 110a Ring-shaped molded body, 120 Ring-shaped sintered body, 130 Tapered shape.

Claims

A ring-shaped sintered magnet composed of a plurality of stages in which a plurality of ring-shaped preforms with radial orientation are stacked in the axial direction and the ring- shaped preforms are joined together by sintering, The ring-shaped sintered magnet located at the lowest stage in the direction is the same in the axial direction as the inner diameter of the ring-shaped preform corresponding to the ring-shaped sintered magnet, and the inner diameter of the ring-shaped preform at another stage. It is obtained by placing it on a sintering tray and sintering it, and the inner diameter after sintering is not smaller than the inner diameter after sintering of the ring-type sintered magnet at the other stage. sintered ring magnet, characterized in that it.

The ring-type sintered magnet according to claim 1, wherein the inner diameter portion of the ring-type sintered magnet is not subjected to finish processing after sintering.

A step of forming a plurality of ring-shaped preforms with radial orientation, a step of stacking the ring-shaped preforms in a plurality of stages in the axial direction to form a ring-shaped formed body, and firing the ring-shaped preform. And a step of forming a ring-type sintered magnet composed of a plurality of stages,
In the step of forming the ring-shaped preform, a ring-shaped preform having the same inner diameter and a ring-shaped preform having the same inner diameter in the axial direction are formed.
In the step of stacking the ring-shaped preforms, the ring-shaped preform having a large inner diameter is placed at the bottom, and the ring-shaped preforms having the same inner diameter are stacked thereon,
In the step of sintering the ring-shaped molded body, a method of manufacturing a ring-type sintered magnet in which the ring-shaped preform having a large inner diameter is placed on the sintering tray in the lowermost stage.