JP4802426B2

JP4802426B2 - 磁界成形装置および粉末成形方法

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Publication number: JP4802426B2
Application number: JP2001275503A
Authority: JP
Inventors: 務原田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003086443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁界成形装置および粉末成形方法に関し、より特定的には、小型のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に用いられる成形体を製造するための磁界成形装置および粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ダイに形成された複数のキャビティに粉末を充填し、その粉末を配向磁界方向と直交する方向に圧縮して成形品を製造する場合、たとえば特開２０００−２１６０３６号に示すように、複数のキャビティは配向磁界方向および圧縮方向のいずれにも直交する方向に一列に配置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような方向にキャビティが一列に配置される理由は、もし配向磁界と平行な方向に複数のキャビティが配置されると、キャビティ内の磁性粉によって配向磁界が曲げられて所望の配向を実現できず、歩留まりが低下しかえって生産性が低下するからである。
また、一列に配置されるキャビティの数は、成形体の幅等によって制限される。
したがって、従来技術では、ダイに形成されるキャビティの数をさほど多くできず、生産効率をあげるにも限界があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、歩留まりを向上させて生産性を上げることができる、磁界成形装置および粉末成形方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の磁界成形装置は、複数のキャビティが形成されるダイ、複数のキャビティ間に設けられる補助ヨーク、および補助ヨークを挟んで配置される複数のキャビティに補助ヨークを通過する配向磁界を印加するように、配向磁界を発生する磁界発生手段を備え、磁界発生手段は、ダイを両側から挟むように対称的に配置される断面逆Ｌ字状の一対の主ヨークと一対の主ヨークにそれぞれ巻回される一対のコイルとを含み、複数のキャビティはダイの上面において開口し、一対の主ヨークの上面、ダイの上面および補助ヨークの上面は面一であることを特徴とする。
請求項２に記載の磁界成形装置は、請求項１に記載の磁界成形装置において、キャビティにおける配向磁界は０．３ＭＡ／ｍ以上であることを特徴とする。
【０００５】
請求項３に記載の磁界成形装置は、請求項１または２に記載の磁界成形装置において、配向磁界は、圧縮方向と直交する方向に印加されることを特徴とする。
請求項４に記載の磁界成形装置は、請求項１から３のいずれかに記載の磁界成形装置において、補助ヨークの圧縮方向の寸法は成形体の高さより大きいことを特徴とする。
【０００６】
請求項５に記載の磁界成形装置は、請求項１から３のいずれかに記載の磁界成形装置において、ダイには飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体が用いられることを特徴とする。
請求項６に記載の粉末成形方法は、ダイに形成されかつダイの上面において開口する複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形方法であって、それぞれコイルが巻回された断面逆Ｌ字状の一対の主ヨークをダイを両側から挟むように対称的に配置し、複数のキャビティ間に補助ヨークを設け、さらに一対の主ヨークの上面、ダイの上面および補助ヨークの上面を面一にした状態で、複数のキャビティに粉末を供給するステップ、補助ヨークを挟んで配置される複数のキャビティ内の粉末に補助ヨークを通過する配向磁界を印加するステップ、およびキャビティ内の粉末を圧縮成形し成形体を得るステップを備える。
【０００７】
請求項７に記載の粉末成形方法は、請求項６に記載の粉末成形方法において、キャビティにおける配向磁界は０．３ＭＡ／ｍ以上であることを特徴とする。
請求項８に記載の粉末成形方法は、請求項６または７に記載の粉末成形方法において、配向磁界は、圧縮方向と直交する方向に印加されることを特徴とする。
【０００８】
請求項９に記載の粉末成形方法は、請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形方法において、補助ヨークの圧縮方向の寸法は成形体の高さより大きいことを特徴とする。
請求項１０に記載の粉末成形方法は、請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形方法において、ダイには飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体が用いられることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の磁界成形装置では、複数のキャビティ間に補助ヨークを配置することによって、補助ヨークを挟んで配置される各キャビティに対して印加される配向磁界は相互に影響されず、各キャビティを通過する磁束の曲がりを抑制できる。したがって、配向磁界の曲がりを抑制でき、所望の配向を施した複数の成形体を得ることができる。その結果、歩留まりを向上させて生産性を上げることができる。請求項６に記載の粉末成形方法についても同様である。
一般に、配向磁界が高くキャビティ内の粉末が磁性を有している場合には配向磁界の曲がりが発生しやすい。しかし、請求項２に記載の磁界成形装置では、キャビティにおける配向磁界が０．３ＭＡ／ｍ以上と高い場合であっても配向磁界の曲がりを抑制でき、有効となる。請求項７に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１０】
配向磁界の曲がりは配向磁界方向が圧縮方向と直交する場合で配向磁界方向に複数のキャビティを配置するときに発生しやすい。請求項３に記載の磁界成形装置では、このような場合に配向磁界の曲がりを抑制でき、有効となる。請求項８に記載の粉末成形方法についても同様である。
請求項４に記載の磁界成形装置では、補助ヨークの圧縮方向の寸法（圧縮方向における深さ）を成形体の高さより大きくすることによって、キャビティの深さに拘わらず曲がりの少ない配向磁界をキャビティ内の粉末に与えることができる。請求項９に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１１】
ダイに非磁性体を使用すれば配向磁界を効率的に利用できるが、この場合には配向磁界の曲がりが生じやすい。一方、ダイの飽和磁化が０．４Ｔを超えるとほぼキャビティ内と同様になり、配向磁界の曲がりは生じないが配向磁界を効率的に利用することはできない。請求項５に記載の磁界成形装置では、ダイに飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体を用いることによって、配向磁界を効率的に利用しつつ、配向磁界の曲がりを抑えることができる。請求項１０に記載の粉末成形方法についても同様である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の粉末成形装置１０は、成形体８２（後述：図７（ａ）および（ｂ）参照）を製造する成形部１２と、得られた成形体８２を搬送する搬送部１４とを含む。
成形部１２は、図２に示すように筐体状のフレーム１６を含む。フレーム１６内の下部および上部には、それぞれ水平方向にパンチ固定テーブル１８およびプレート２０が配置される。
【００１３】
フレーム１６内には炭素鋼などの透磁率の高い材料からなるダイベース２２が設けられる。図３からよくわかるように、ダイベース２２上の略中央には、たとえばねじ等でダイ２４が固定される。ダイ２４には飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体が用いられ、より好ましくは０．１Ｔ以下の磁性体が用いられる。ダイ２４には鉛直方向に貫通する複数（この実施形態では８個）の貫通孔２６が長手方向２列に形成される。図４からよくわかるように、各貫通孔２６は、矢印Ｂで示すフィーダーボックス１００（後述）の搬送方向（成形体８２の押し出し方向）に相互に重ならないように配置され、かつ、成形体８２の押し出し方向と略直交する（垂直な）方向に列を形成して配置される。また、貫通孔２６は補助ヨーク２７をはさんで配向磁界が印加される方向と略直交する方向に列を形成して配置される。図３および図４からよくわかるように、磁束の曲がりを防止するために、たとえば炭素鋼のような強磁性部材（高透磁率部材）からなり飽和磁化が１．９Ｔである補助ヨーク２７が２列の貫通孔２６の間に設けられる。補助ヨークの飽和磁化は１．２Ｔ以上であることが好ましい。配向磁界を圧縮方向に曲げないためには補助ヨーク２７の圧縮方向の寸法Ｌは、ヨーク３０、３２の圧縮方向の厚みＴと略一致していることが望ましい。また、補助ヨーク２７の寸法Ｌは、成形体８２の高さＨ（図７（ａ）参照）より大きく設定されることが望ましい。これによって、キャビティ８０（後述）の深さに拘わらず、曲がりの少ない配向磁界をキャビティ８０の粉末１０２（後述）に与えることができる。なお、この実施形態では、１回のプレスで１６個の成形体８２を製造することができるが、図１では、図面の煩雑化を避けるために便宜上、１回のプレスで８個の成形体８２を製造するものとして図示されている点に留意されたい。
【００１４】
ダイ２４近傍には磁界発生装置２８が形成される。磁界発生装置２８は、ダイベース２２上において、ダイ２４を両側から挟むように対称的に配置される断面逆Ｌ字状の一対のヨーク３０、３２を含む。ダイ２４の上面とヨーク３０、３２の上面とはそれぞれ略同一平面（面一）にされる。ヨーク３０、３２は、ダイベース２２と同様に炭素鋼などの透磁率の高い材料で構成され、ダイベース２２にたとえばねじ止め固定される。さらに、磁界発生装置２８は図５に示す電気回路３４を含む。電気回路３４は、ヨーク３０、３２にそれぞれ巻回されるコイル３６、３８を含む。直列接続されたコイル３６および３８には、追加コイル４０、キャパシタ４２および配向電流を供給する電源４４がそれぞれ並列的に接続される。
【００１５】
図１、図２に示されるような磁界発生装置２８によって、キャビティ８０内の粉末１０２の配向、および圧縮成形して得られた成形体８２、ヨーク３０、３２の脱磁をも実行できる。
配向磁界印加時には、スイッチ４６および４８をオンすることによってコイル３６、３８に電流が供給される。すると、図３の矢印Ａに示す方向にかつ図６の参照符号「５０」で示す大きさ（たとえば０．３ＭＡ／ｍ以上）の静磁界が発生し、キャビティ８０内の粉末１０２が配向される。このように磁気回路を構成すれば、配向磁界を摺動方向（フィーダーボックス移動方向）と略平行に印加することができ、フィーダーボックス１００の先端部に取り付けた押出部材１０４（後述）によって成形後の成形体８２を搬送部１４に押し出すことができる。
【００１６】
脱磁時には、スイッチ４６をオン、スイッチ４８をオフすることによって、キャパシタ４２が充放電を繰り返す。それに伴って、図６の参照符号「５２」で示す減衰交番磁界が発生し、成形体８２、ヨーク３０および３２が脱磁される。
上述したダイベース２２、ダイ２４、補助ヨーク２７および磁界発生装置２８等によって磁界成形装置が構成される。
ダイ２４の各貫通孔２６には、貫通孔５４を有する下パンチ５６が予め挿入される。下パンチ５６は、ダイべース２２を貫通してベースプレート５８上に立設され、ベースプレート５８は支柱６０を介してパンチ固定テーブル１８上に配置され、それによって下パンチ５６が固定される。
【００１７】
下パンチ５６の貫通孔５４には棒状のコアパンチ６２が上下方向に移動可能に挿入され、コアパンチ６２の下端は、ダイベース２２、ベースプレート５８を貫通して連結板６４に接続される。また、ダイベース２２の下面はガイドポスト６６を介して連結板６４に接続される。連結板６４はシリンダロッド６８を介して下部油圧シリンダ７０に接続される。したがって、ダイ２４、ヨーク３０、３２およびコアパンチ６２は、下部油圧シリンダ７０によって上下方向に移動可能とされる。シリンダロッド６８の移動量すなわちダイ２４の位置はリニアスケール７２によって測定され、その測定値に基づいて下部油圧シリンダ７０の動作が制御される。
【００１８】
また、ダイ２４の上方には上パンチ７４が上下動可能に配置される。上パンチ７４はダイ２４の各貫通孔２６に挿入可能なパンチ部７６を有し、パンチ部７６にはコアパンチ６２に対応する貫通孔７８が形成される。したがって、圧縮成形時には貫通孔２６内で、下パンチ５６から突出するコアパンチ６２の先端がパンチ部７６の貫通孔７８に嵌入され、貫通孔２６に形成されるキャビティ８０内で、図７（ａ）に示すような成形体８２が生成される。成形体８２は、たとえば振動モータ用中空円筒形磁石を生成するために用いられる。なお、希土類磁石を生成する場合、焼結時には配向方向に２５％前後もの大きな収縮が発生するため、図７（ｂ）に示すように予め成形体８２を配向方向に長い楕円形状に成形しておくことによって、断面円形の希土類磁石を得ることができる。
【００１９】
上パンチ７４の上端は上パンチプレート８４に取り付けられる。上パンチプレート８４はシリンダロッド８６を介して上部油圧シリンダ８８に接続される。上部油圧シリンダ８８はプレート２０上に配置される。また、上パンチプレート８４の両端近傍にはガイドポスト９０が挿通され、ガイドポスト９０の下端部はダイベース２２に接続される。上パンチプレート８４は、ガイドポスト９０に案内されながら上部油圧シリンダ８８によって上下方向に移動可能とされる。上パンチプレート８４の移動量すなわち上パンチ７４の位置はリニアスケール９２によって測定され、その測定値に基づいて上部油圧シリンダ８８の動作が制御される。
また、ヨーク３０、３２のそれぞれの両側にはフィーダープレート９４、９６が設けられる。フィーダープレート９４、９６の上面はヨーク３０、３２の上面と面一に形成される。フィーダープレート９４、９６はヨーク３０、３２とともに上下動する。
【００２０】
フィーダープレート９４、９６の表面には表面粗度の小さい耐摩耗層９４ａ、９６ａ（図２参照）が形成される。耐摩耗層９４ａおよび９６ａは、たとえばクロムめっきやＴｉＮ等セラミックスによって形成されてもよく、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）がコーティングされたものでもよい。特に、フィーダープレート９４は成形体８２やフィーダーボックス１００が摺動することによって摩耗しやすいが、このような耐摩耗層９４ａおよび９６ａを設けることで摺動面の表面粗度を小さく保つことが可能となる。このような耐摩耗層はダイ２４の表面に設けられてもよい。後述する希土類合金粉末は角ばった形状をしているため研磨性が高い。したがってこのような耐摩耗層は非常に有効である。
【００２１】
ダイ２４の貫通孔２６の側面やキャビティ８０内には、自動または手動等の任意の手段によって金型潤滑剤が塗布される。ダイ２４、ヨーク３０およびフィーダープレート９４の上面近傍には、ダイ２４、ヨーク３０およびフィーダープレート９４の上面に付着した金型潤滑剤を拭き取るためのワイパー９８が設けられる。金型潤滑剤を塗布したのちワイパー９８を動作させることによって、金型潤滑剤を成形体８２が摺動する部分に塗布しないようにダイ２４に塗布できる。ここで、金型潤滑剤には、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したものなどが用いられる。
【００２２】
フィーダープレート９６上にはフィーダーボックス１００が配置される。フィーダーボックス１００内にはたとえば希土類合金粉末などの粉末１０２が収納され、フィーダーボックス１００の前部には各成形体８２を押し出すための板状の押出部材１０４が設けられる。押出部材１０４はたとえば、ゴムなどの可撓性部材からなり、長さ２００ｍｍ、厚さ５ｍｍ、幅１９０ｍｍの寸法を有する。押出部材１０４の先端部には、貫通孔２６に対応する位置に各成形体８２を受容するための凹部１０４ａが形成される。フィーダーボックス１００はコ字状の連結部材１０６、シリンダロッド１０８を介して油圧シリンダ１１０に連結される。したがって、フィーダーボックス１００は、油圧シリンダ１１０によって貫通孔２６に対して進退可能とされ、かつ押出部材１０４はダイ２４上の成形体８２を押し出すことができる。押出部材はフィーダーボックス１００と別に設けられた棒状の部材であってもよい。押出部材に用いられる可撓性部材としては薄い樹脂板、金属板等も使用できる。
【００２３】
ダイ２４上の所定形状に形成された成形体８２は、押出部材１０４によって押し出され、ヨーク３０およびフィーダープレート９４上を通って、搬送部１４の回転テーブル１１２の受け取り位置１１２ａに搬送される。回転テーブル１１２は一度に９０度ずつ回転される。受け取り位置１１２ａの成形体８２は、回転テーブル１１２を９０度回転させることによって脱粉位置１１２ｂに搬送される。脱粉位置１１２ｂにおいて、エアジェットからなる脱粉装置１１４によってＮ₂ガス等を吹き出して、成形体８２の周囲に吸着された粉末を吹き飛ばす脱粉処理が施される。脱粉処理された成形体８２は、回転テーブル１１２を９０度回転させて待機位置１１２ｃに、さらに９０度回転させて搬送位置１１２ｄに搬送される。そして、搬送位置１１２ｄにおいて、搬送ロボット１１６のエアチャック１１８によって成形体８２が把持され、焼結台板１２０上に搬送される。この操作を繰り返すことによって焼結台板１２０上に成形体８２が順次並べられる。焼結台板１２０上の成形体８２は焼結台板１２０とともに焼結パック（図示せず）に収容された後、焼結炉（図示せず）に搬送され、焼結炉で焼結され、磁石が生成される。
【００２４】
ここで、粉末１０２として用いることができる希土類合金粉末の製造方法について説明する。
まず、公知のストリップキャスト法を用いてＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石合金の鋳片が作製される。具体的には、まず、Ｎｄ：３０ｗｔ％、Ｂ：１．０ｗｔ％、Ｄｙ：１．２ｗｔ％、Ａｌ：０．２ｗｔ％、Ｃｏ：０．９ｗｔ％、Ｃｕ：０．２ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成の合金が高周波溶解によって溶融され、合金溶湯が形成される。この合金溶湯が１３５０℃に保持された後、単ロール法によって急冷され、厚さ約０．３ｍｍのフレーク状合金鋳塊が得られる。このときの急冷条件は、たとえば、ロール周速度約１ｍ／秒、冷却速度５００℃／秒、過冷度２００℃とする。
【００２５】
このようにして形成された急冷合金の厚さは０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲にある。この合金は、短軸方向サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下で長軸方向サイズが５μｍ以上５００μｍ以下のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ結晶粒と、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ結晶粒の粒界に分散して存在するＲリッチ相とを含有し、Ｒリッチ相の厚さは１０μｍ以下である。ストリップキャスト法による原料合金の製造方法は、たとえば、米国特許第５，３８３，９７８号明細書に開示されている。
【００２６】
つぎに、粗粉砕された原料合金が複数の原料パックに充填され、ラックに搭載される。この後、原料搬送装置を用いて、原料パックが搭載されたラックが水素炉の前まで搬送され、水素炉の内部へ挿入される。そして、水素炉内で水素粉砕処理が開始される。原料合金は水素炉内で加熱され、水素粉砕処理を受ける。粉砕後、原料合金の温度が常温程度に低下してから原料が取り出されることが好ましい。しかし、高温状態（例えば４０℃〜８０℃）のまま原料が取り出されても、原料が大気と接触しないようにすれば、特に深刻な酸化は生じない。水素粉砕によって、希土類合金は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の大きさに粗粉砕される。なお、合金は、水素粉砕処理の前において、平均粒径１ｍｍ〜１０ｍｍのフレーク状に粗粉砕されていることが好ましい。
【００２７】
水素粉砕後、ロータリクーラ等の冷却装置によって、脆化した原料合金をより細かく解砕するとともに冷却することが好ましい。比較的高い温度状態のまま原料を取り出す場合は、ロータリクーラ等による冷却処理の時間を相対的に長くすればよい。
ロータリクーラ等によって室温程度にまで冷却された原料粉末に対して、ジェットミルなどの粉砕装置を用いて更なる粉砕処理が行われ、原料の微粉末が製造される。この実施形態では、ジェットミルを用いて窒素ガス雰囲気中で微粉砕され、平均粒径（質量中位径：Mass Median Diameter，MMD）が約３．５μｍの合金粉末が得られた。この窒素ガス雰囲気中の酸素量は１００００ｐｐｍ程度に低く抑えることが好ましい。このようなジェットミルは、特公平６−６７２８号公報に記載されている。微粉砕時における雰囲気ガス中に含まれる酸化性ガス（酸素や水蒸気）の濃度を制御し、それによって、微粉砕後における合金粉末の酸素含有量（重量）を６０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。希土類合金粉末中の酸素量が６０００ｐｐｍを越えて多くなりすぎると、磁石中に非磁性酸化物の占める割合が増加し、最終的な焼結磁石の磁気特性が劣化してしまうからである。なお、希土類焼結磁石用合金粉末としては２μｍ〜６μｍ（質量中位径）のものが使用されることが多い。
【００２８】
つぎに、この合金粉末に対し、ロッキングミキサー内で潤滑剤がたとえば０．３ｗｔ％添加・混合され、潤滑剤で合金粉末粒子の表面が被覆される。潤滑剤としては、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したものを用いることができる。この実施形態では、脂肪酸エステルとしてカプロン酸メチルを用い、石油系溶剤としてはイソパラフィンを用いる。カプロン酸メチルとイソパラフィンとの重量比は、たとえば１：９とする。このような液体潤滑剤は、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。
なお、潤滑剤の種類は上記のものに限定されるわけではない。脂肪酸エステルとしては、カプロン酸メチル以外に、たとえば、カプリル酸メチル、ラウリル酸メチル、ラウリン酸メチルなどを用いてもよい。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よい。液体潤滑剤に代えて、あるいは液体潤滑剤とともに、ステアリン酸亜鉛などの固体（乾式）潤滑剤を用いてもよい。
【００２９】
ついで、図８を参照して、粉末成形装置１０の動作について説明する。
最初は、図８（ａ）に示すように、ダイ２４およびコアパンチ６２は下降端に位置するとともに、上パンチ７４は上昇端に位置しており、ダイ２４、下パンチ５６およびコアパンチ６２の上面はそれぞれ面一とされる。その状態で、フィーダーボックス１００がダイ２４方向にスライドし、図８（ｂ）に示すように、フィーダーボックス１００は貫通孔２６上に位置したときに停止する。その後、図８（ｃ）に示すように、ダイ２４およびコアパンチ６２が上昇し始め、貫通孔２６上部にキャビティ８０が形成され、フィーダーボックス１００内の粉末１０２がキャビティ８０内に落下される。
ついで、ダイ２４およびコアパンチ６２が上昇端に達すると、図８（ｄ）に示すように、フィーダーボックス１００がキャビティ８０上から退去する。このとき、フィーダーボックス１００の下端でキャビティ８０上の粉末１０２が摺り切られる。
【００３０】
そして、図８（ｅ）に示すように、上パンチ７４が下降して貫通孔２６（キャビティ８０）に挿入され、キャビティ８０内の粉末１０２に配向磁界が印加されかつ粉末１０２が上パンチ７４と下パンチ５６とによって圧縮成形されることで、成形体８２が形成される。すなわち、複数のキャビティ８０間に補助ヨーク２７を設けた状態で、補助ヨーク２７を挟んで配置される複数のキャビティ８０内の粉末１０２に補助ヨーク２７を通過する配向磁界が印加され、粉末１０２が圧縮成形される。さらに、成形体８２、ヨーク３０および３２が脱磁される。
その後、図８（ｆ）に示すように、上パンチ７４が上昇するとともにダイ２４およびコアパンチ６２が下降して下パンチ５６上の成形体８２が抜き出される。そして、図８（ｇ）に示すように、フィーダーボックス１００がダイ２４方向にスライドし、図８（ｈ）に示すように、フィーダーボックス１００の前部に設けられた押出部材１０４によって成形体８２を押し出すとともに、フィーダーボックス１００は貫通孔２６上に位置したときに停止する。すなわち、フィーダーボックス１００が給粉のために貫通孔２６上に達した時点で成形体８２は押出部材１０４によって回転テーブル１１２上に押し出されている。その後は、上述した図８（ｃ）〜（ｈ）の動作が繰り返される。なお、金型潤滑剤は、所定のインターバルで、成形体８２が摺動する部分に塗布されないようにダイ２４に塗布される。
【００３１】
このような粉末成形装置１０によれば以下のような効果が得られる。
補助ヨーク２７を除くダイ２４は非磁性体であるが貫通孔２６に粉末１０２が充填されるとキャビティ８０は磁性体となり、磁束はキャビティ８０に集中する。そのため、たとえば図９に示すように貫通孔２６を千鳥状に配置する場合には、矢印Ｃに示すように磁束は曲がって流れることになり、得られる成形体の配向方向がずれてしまい、各成形体の配向度合いにばらつきが生じてしまう。したがって、そのような成形体を焼結して得られる磁石は所望の断面円形とはならず、楕円やいびつな形状になり、さらには割れや欠けを生じる場合がある。
【００３２】
それに対して、図３および図４に示すように、補助ヨーク２７を２列の貫通孔２６（キャビティ８０）の間に介挿することによって、１列目の貫通孔２６と２列目の貫通孔２６とは相互に影響されず、各貫通孔２６を通過する磁束の曲がりを抑制できる。
したがって、貫通孔２６を千鳥状に配置する場合であっても、配向磁界の曲がりを抑制でき、所望の配向を施した複数の成形体８２を得ることができる。この実施形態では、キャビティ８０の配列方向と直交する方向に各キャビティ８０内の粉体８２を配向でき、得られる成形体８２の磁気特性を均一にできる。また、ダイ２４を用いれば、押し出し時に成形体８２同士が押し合うことなく成形体８２の欠け等を防止でき、成形個数を増加させることができる。その結果、歩留まりを向上させて生産性を上げることができる。
そのような成形体８２を焼結することによって均一かつ所望形状の焼結磁石が得られ、その焼結磁石はコアレスモータ２００（後述）にも使用可能となる。
【００３３】
また、キャビティ８０における配向磁界が０．３ＭＡ／ｍ以上と高い場合や配向磁界方向が圧縮方向と直交する場合であっても、配向磁界の曲がりを抑制できる。
さらに、補助ヨーク２７の圧縮方向の寸法Ｌを成形体８２の高さＨ（図７（ａ）参照）より大きくすることによって、キャビティ８０の深さに拘わらず曲がりの少ない配向磁界をキャビティ８０内の粉末１０２に与えることができる。
【００３４】
また、ダイ２４に飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体を用いることによって、配向磁界を効率的に利用しつつ、配向磁界の曲がりを抑えることができる。
なお、成形体８２が希土類合金粉末からなるときには、成形体８２が１０００℃から１２００℃のアルゴン雰囲気中で２時間焼結処理されることによって、希土類焼結磁石となる。希土類焼結磁石は、たとえば、内径１．７ｍｍ×外径２．５ｍｍ×高さ６．５ｍｍの中空円筒状に形成される。
【００３５】
希土類焼結磁石にＮｉメッキ等の表面処理が施されて得られた希土類磁石は、たとえば、図１０に示すような小型のコアレスモータ２００に用いられる。
コアレスモータ２００は、たとえば振動モータとして用いられ、フレームケース２０２を含む。フレームケース２０２は、上面中央部と下面とが開口されており、下面開口にはブラケット２０４が取り付けられる。フレームケース２０２内にはシャフト２０６が挿入される。シャフト２０６には中空円筒状の希土類磁石２０７が装着され、シャフト２０６の一端側はフレームケース２０２の上面開口に取り付けられた軸受け２０８に保持され、シャフト２０６の他端には整流子（図示せず）を内蔵するスイッチングユニット２１０が設けられ、シャフト２０６は図示しない軸受けを介してブラケット２０４に取り付けられる。したがって、シャフト２０６および希土類磁石２０７は、回転可能に保持される。また、フレームケース２０２内には基板２１２が固定され、基板２１２には一対のコイル２１４が希土類磁石２０７に対向するように固定される。なお、シャフト２０６の上端にはウェート（偏心重り）２１６が取り付けられる。コアレスモータ２００では、コイル２１４に通電することによって発生する磁束により、シャフト２０６および希土類磁石２０７が回転される。
コアレスモータ２００に上述のようにして製造された希土類磁石２０７を用いれば、希土類磁石２０７は品質が安定していることから、コアレスモータ２００の品質が安定する。
【００３６】
ついで、一実験例について説明する。
図１１に比較例としての従来の粉末成形装置１を示す。図１１において、２はダイ、３はフィーダーボックス、３ａはフィーダーボックス３の前部、４はキャビティ、５はベースプレートを示す。
粉末成形装置１では、１時間に３６０個の成形体を製造するのが限界であった。
ついで、図１１に示す比較例において、ダイ２およびパンチをともに交換し、成形体を一列に４つ成形できるようにした。この場合、１時間に７２０個の成形体を製造できた。しかし、フィーダーボックス３の前部３ａで押し出して成形体を取り出すので、７２０個の成形体のうち７０個が摺動時に接触してつぶしあい、歩留まりが低下した。
【００３７】
一方、図３に示す磁界成形装置を用いた粉末成形装置１０によって１時間プレスしたところ、３４００個の成形体を製造でき、そのうち不良品は３８個であった。
このように、粉末成形装置１０によれば、成形体の歩留まりを向上でき、生産性を上げることができる。
なお、上述の実施例では、円筒形の磁石を成形する場合について述べたが、この発明は直方体形状の磁石を成形する場合にも適用できる。希土類磁石の場合、研磨等によって機械的ストレスを磁石に対して与えると磁気特性が劣化するため、本発明のように、小さい最終製品の形状に成形することは非常に有効である。
【００３８】
また、上述の実施形態では、ダイベース２２上に断面逆Ｌ字状のヨーク３０、３２を設けたが、これに限定されない。たとえば、ヨーク３０、３２をそれぞれ水平部と垂直部とに分け、水平部をダイ２４と一体的に形成し、垂直部を上パンチ７４に接続し、垂直部にコイルを巻回する。そして、上パンチ７４の下降時に垂直部を水平部に接続して磁気回路を形成し、キャビティ内の粉末の配向や、得られた成形体および水平部の脱磁を実行する。
さらに、押出部材１０４はフィーダーボックス１００とは別個に設けられてもよい。また、キャビティ８０へは個別給粉方式によって給粉してもよい。さらに、フィーダープレート９６の上面に必ずしも耐摩耗層９６ａを設ける必要はない。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、配向磁界の曲がりを抑制でき、所望の配向を施した複数の成形体を得ることができる。その結果、歩留まりを向上させて生産性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】成形部を示す図解図である。
【図３】ダイベース上のダイおよび磁界発生装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示すダイにおける貫通孔の配置状態を示す図解図である。
【図５】磁界発生装置を構成する電気回路の一例を示す回路図である。
【図６】配向および脱磁処理時の印加磁界強度の一例を示す波形図である。
【図７】（ａ）は成形体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図８】この実施形態の動作の一例を示す図解図である。
【図９】ダイの貫通孔を通過する磁束の一例を示す図解図である。
【図１０】コアレスモータの一例を示す図解図である。
【図１１】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０粉末成形装置
２４ダイ
２６、５４、７８貫通孔
２７補助ヨーク
２８磁界発生装置
３０、３２ヨーク
３６、３８コイル
５６下パンチ
５８ベースプレート
６２コアパンチ
７４上パンチ
８０キャビティ
８２成形体
９４、９６フィーダープレート
１００フィーダーボックス
１０２粉末
Ｌ補助ヨークの圧縮方向の寸法
Ｈ成形体の高さ

Claims

複数のキャビティが形成されるダイ、
前記複数のキャビティ間に設けられる補助ヨーク、および
前記補助ヨークを挟んで配置される前記複数のキャビティに前記補助ヨークを通過する配向磁界を印加するように、前記配向磁界を発生する磁界発生手段を備え、
前記磁界発生手段は、前記ダイを両側から挟むように対称的に配置される断面逆Ｌ字状の一対の主ヨークと前記一対の主ヨークにそれぞれ巻回される一対のコイルとを含み、
前記複数のキャビティは前記ダイの上面において開口し、
前記一対の主ヨークの上面、前記ダイの前記上面および前記補助ヨークの上面は面一である、磁界成形装置。
前記キャビティにおける配向磁界は０．３ＭＡ／ｍ以上である、請求項１に記載の磁界成形装置。
前記配向磁界は、圧縮方向と直交する方向に印加される、請求項１または２に記載の磁界成形装置。
前記補助ヨークの圧縮方向の寸法は成形体の高さより大きい、請求項１から３のいずれかに記載の磁界成形装置。
前記ダイには飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体が用いられる、請求項１から３のいずれかに記載の磁界成形装置。
ダイに形成されかつ前記ダイの上面において開口する複数のキャビティ内で粉末を圧縮成形する粉末成形方法であって、
それぞれコイルが巻回された断面逆Ｌ字状の一対の主ヨークを前記ダイを両側から挟むように対称的に配置し、前記複数のキャビティ間に補助ヨークを設け、さらに前記一対の主ヨークの上面、前記ダイの前記上面および前記補助ヨークの上面を面一にした状態で、前記複数のキャビティに粉末を供給するステップ、
前記補助ヨークを挟んで配置される前記複数のキャビティ内の粉末に前記補助ヨークを通過する配向磁界を印加するステップ、および
前記キャビティ内の前記粉末を圧縮成形し成形体を得るステップを備える、粉末成形方法。
前記キャビティにおける配向磁界は０．３ＭＡ／ｍ以上である、請求項６に記載の粉末成形方法。
前記配向磁界は、圧縮方向と直交する方向に印加される、請求項６または７に記載の粉末成形方法。
前記補助ヨークの圧縮方向の寸法は成形体の高さより大きい、請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形方法。
前記ダイには飽和磁化が０．４Ｔ以下の磁性体が用いられる、請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形方法。