JPH03222308A

JPH03222308A - 永久磁石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03222308A
Application number: JP1725290A
Authority: JP
Inventors: Jun Nakagawa; 準中川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、永久磁石およびその製造方法に関する。

〈従来の技術〉磁石は、各種モータなど、様々な分野において使われて
いる。

例えば、コンピュータ用のハードディスクドライブや光
デイスクドライブに用いられるムービングコイルモータ
（ボイスコイルモータ）では、一対の板状磁石を異極同
士が向かい合うように対向して配置し、これらの間にコ
イルを設けた構成の磁気回路が用いられている。

第２図は、このような構成の一対の磁石１０１．１０２
と、それらの間の磁束密度の様子を示す模式図である。

第２図において、磁石１０１，１０２内の矢印は磁化の
方向を表わし、その密度は磁気的配向度を表わす。　第
２図では磁石内の矢印の密度が一定であるので、磁石１
０１，１０２は、磁気的に等方ないし均一な異方性を有
するものである。

第２図に示されるように、このような磁石を用いた場合
、両磁石間の磁束密度は磁石中央付近ではほぼ均一であ
るが、磁石周辺部では減少してしまう。

ムービングコイルモータの磁気回路において、磁石間の
磁束密度が不均一であると、コイルが移動する全域に亙
ってトルクを一定に保つことが難しくなり、また、トル
クを一定に保つためには磁石を大型化せざるを得なくな
る。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明はこのような事情からなされたものであり、一対
の永久磁石の異極同士を対向させて用いる場合に、両磁
石間の磁束密度をほぼ均一とすることができる永久磁石
と、その製造方法とを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このような目的は、下記（１）〜（３）の本発明によっ
て達成される。

（１）磁化方向と直角方向に磁気的配向度を測定したと
き、中央部の磁気的配向度より周辺部の磁気的配向度が
高い方向が存在することを特徴とする永久磁石。

（２）上記（１）に記載の永久磁石を製造する方法であ
って、原料粉末を磁場中で成形する際に、透磁率が部分的に異
なる金型を用いることを特徴とする永久磁石の製造方法
。

（３）上記（１）に記載の永久磁石を製造する方法であ
って、原料粉末の成形体を塑性加工して磁気的配向を行なうに
際し、加工量が部分的に異なるように塑性加工を施すこ
とを特徴とする永久磁石の製造方法。

く作用〉第１図は、一対の板状の永久磁石を異極同士が向き合う
ように対向して配置した磁気回路を示す模式図である。

　なお、第１図において磁石１．２が本発明の永久磁石
であり、磁石１゜２内の矢印は磁化の方向を表わし、そ
の密度は磁気的配向度を表わす。　また、両磁石間の矢
印の密度は、磁束密度を表わす。

第１図はムービングコイルモータの磁気回路として用い
られる構成を示しており、通常、一対の磁石１，２間に
コイルが配置される。　ムービングコイルモータでは、
このコイルに電流を流し、磁石１．２間の磁界との相互
作用によりコイルを図中左右方向に移動させる。

本発明の永久磁石は、第１図に示されるように、磁化方
向と直角方向に磁気的配向度を測定したとき、中央部の
磁気的配向度より周辺部の磁気的配向度が高いので、磁
石１周辺部と磁石２周辺部との間において磁束密度の減
少が殆どなく、両磁石間の磁束密度をほぼ均一に保つこ
とができる。

このため、ムービングコイルモータのトルクが均一とな
る領域が広く、コイルの移動量に対して磁石の大きさを
小さくすることができる。

なお、本発明はムービングコイルモータの磁気回路に限
らず、その他のりニアモータ等の各種モータの磁気回路
、あるいはＮＭＲ用等の磁界発生用磁気回路など、発生
磁束密度の空間分布を考慮する必要のある各種磁気回路
に適用した場合であれば効果を発揮する。

〈具体的構成〉以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の永久磁石は、磁化方向と直角方向に磁気的配向
度を測定したとき、中央部の磁気的配向度より周辺部の
磁気的配向度が高くなる方向が存在する。

具体的には、第１図に示されるように、本発明の永久磁
石１．２が厚さ方向に磁化された板状の永久磁石である
場合、磁化方向と直角方向中央部の磁気的配向度よりも
、周辺部の磁気的配向度が高いということである。

なお、第１図では、板状の永久磁石１，２がこのような
磁気的配向度を示すのは、１方向だけである。　すなわ
ち、永久磁石１，２の磁気的配向度を紙面と平行方向に
測定した場合、上記のような配向度分布を示すが、紙面
と垂直方向の断面において磁気的配向度を測定した場合
、磁気的配向度は磁石中央部と周辺部とで変わらない。

本発明の永久磁石を、第１図のようにムービングコイル
モータの磁気回路に適用する場合、このように１方向だ
け、すなわち、少なくともコイルの移動方向だけにおい
て上記のような磁気的配向度分布が実現していればよい
が、永久磁石の用途に応じ、種々の磁気的配向度分布を
もたせることもできる。

例えば、磁化方向と直角方向の全方位において、磁石中
央からの距離が大きくなるに従って磁気的配向度が増加
する構成としてもよい。

また、磁気的配向度の分布状態にも特に制限はなく、用
途、目的に応じて適宜設定すればよい。

例えば、磁石中央部から周辺部に向かって磁気的配向度
が漸増するような構成であってもよく、磁石中央部付近
の磁気的配向度が一定で、周辺部で漸増あるいは不連続
的に高くなっているもの等、いずれであってもよい。

なお、本発明において磁気的配向度とは磁化容易軸の配
向の度合いを示すものであり、例えば角形比Ｂｒ／４ｘ
Ｉｓで表わすことができる。

すなわち、本発明の永久磁石のＢｒ／４πＩｓを測定し
たとき、磁石周辺部のＢｒ／４πＩｓが磁石中央部のＢ
ｒ／４ｚｒｓよりも太きくなる。　この測定に際しては
、磁石中央部と周辺部とを切り離し、それぞれのＢｒ／
４πＩｓを測定すればよい。　磁石を細かく切断すれば
、磁気的配向度の詳細な分布を求めることができる。

また、磁石の磁化方向と直交する面にＸ線を照射し、回
折ピークのうちの（００６）面および（００４）面の強
度を他の面の強度と比較し、これにより配向度を表わす
こともできる。

一対の磁石を異極同士が対向するように配置した磁気回
路において、このように磁気的配向度分布を種々のもの
とすることにより、両磁石間の磁束密度分布を自在に制
御することができる。

すなわち、第１図に示されるように、両磁石の間隙の磁
束密度を磁石周辺部までほぼ一定とすることができる他
、磁石周辺部の間隙の磁束密度を磁石中央部の間隙の磁
束密度よりも高くすることもできる。

なお、磁石間の磁束密度分布は、ガウスメータにより測
定することができる。

第１図では、永久磁石を板状として用いているが、本発
明では板状に限らず、用途、目的に応じて円弧状、円環
状等、種々の形状とすることができる。

本発明の永久磁石の組成に制限はなく、用途、目的に応
じて種々の組成の磁石に適用することができる。

例えば、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素の１種
以上である。）、ＢおよびＴ（ただし、Ｔは、Ｆｅ、ま
たはＦｅおよびＣｏである。）を主成分とするＲ−Ｆｅ
−Ｂ系磁石、ＳｍおよびＣＯを主成分とするＳｍＣｏ３
、Ｓｍ２ＣＯ＋を等のＳｍ−Ｃｏ系磁石、バリウムフェ
ライトやストロンチウムフェライト等の各種フェライト
磁石、アルニコ磁石等である。

本発明の永久磁石の製造方法に特に制限はなく、前記し
たような配向度分布が実現できれば、どのような方法で
あってもよい。

例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の焼結磁石は、
通常、［原料合金の溶解→鋳造によるインゴット作製→
インゴット粗粉砕−徹粉砕一磁場中成形一焼結］の工程
により製造されるが、微粉砕された原料粉末を磁場中で
成形する際に、透磁率が部分的に異なる金型を用いるこ
とにより、前記したような磁気的配向度分布を得ること
ができる。

具体的には、金型の一部を透磁率の高い材質、例えば鉄
などの強磁性材質で構成し、他の部分を透磁率の低い材
質、例えば非磁性材質で構成すればよい。　この場合、
透磁率の高い材質で構成された部分では磁石の磁気的配
向度が高くなり、透磁率の低い材質で構成された部分で
は磁石の磁気的配向度が低くなる。

なお、この方法では金型の材質を必要とされる透磁率に
応じて適宜選択するが、この場合、必要であればパンチ
の材質も透磁率に応じて適宜選択することが好ましい。

また、配向度が均一な成形体を焼結する際に、成形体各
部の焼結温度に分布をもたせて結晶成長の度合いを調整
することによっても、上記のような配向度分布を得るこ
とができる。

さらに、磁場強度や金型材質等の磁場配向条件を変えて
、同組成で配向度の異なる２個以上の成形体を作製し、
これらの成形体を焼結により一体化してもよい。

これらの方法は、上記した製造工程を有する焼結磁石に
限らず、特開昭６１−１１４５０４号公報に開示されて
いるような永久磁石、すなわち、高速急冷法により得ら
れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金を熱処理して結晶を析出させ、
次いで、粉末冶金プロセスに従って粉砕、成形、焼結を
行なって得られる永久磁石にも適用することができる。

　また、各種フェライト磁石等の他の焼結磁石にも適用
可能である。

一方、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系等の永久磁石を高速急冷法により
製造する場合、［原料合金の溶解−高速急冷一粗粉砕一
成形］という工程により製造される。　高速急冷により
得られる合金は結晶粒径が極めて小さいため異方性が得
にくく、焼結磁石のように磁場中配向を行なうことが困
難である。　そこで、磁気的な配向を行なうために、成
形により粉末成形体を作製した後、この粉末成形体に塑
性加工が施される。

このような高速急冷法により本発明の永久磁石を製造す
る場合、加工量が部分的に異なるように粉末成形体に塑
性加工を施す。　磁石の磁気的配向度は一般に塑性加工
量の増大に対応して高くなるため、塑性加工量の大きい
部分の磁気的配向度は塑性加工量の小さい部分の磁気的
配向度より高くなり、前記のような磁気的配向度分布を
容易に得ることができる。

具体的には、例えば、周辺部の厚さが中央部の厚さより
も大きな粉末成形体を作製し、この成形体を塑性加工に
より平板化する。　このとき、粉末成形体周辺部での塑
性加工量は粉末成形体中央部での塑性加工量よりも大き
くなるため、塑性加工後に得られる磁石は、周辺部の磁
気的配向度が中央部の磁気的配向度よりも高くなる。

なお、塑性加工の方法に制限はなく、圧延、押し出し等
、通常の塑性加工法を用いればよい。

本発明の永久磁石は、以上に挙げたような一体的に焼結
された磁石や一体的に塑性加工された磁石に限らず、同
組成で配向度の異なる２個以上の焼結体が接合された磁
石や、あるいは同組成で配向度の異なる２個以上の粉末
成形体が接合された磁石であってもよい。　この場合、
接合手段に制限はなく、例えば接着剤等により行なえば
よい。

〈実施例〉以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］下記組成の合金インゴットを、鋳造により作製した。

（合金組成）Ｎｄ：２８．２重量％Ｄｙ：　　３．５重量％へβ二　０．３重量％Ｂ：１．１重量％Ｆｅ：残部この合金インゴットをショークラッシャおよびブラウン
ミルにより一＃３２にまで粗粉砕し、次いで、ジェット
ミルにより微粉砕して平均粒径４戸の合金粉末を得た。

この合金粉末を約１２　ｋｏｅの磁場中にて１　、５　
ｔ／ｃｍ２の圧力で成形し、厚さ１２．５ｍｍの成形体
を得た。

成形に用いた金型のキャビティは、縦３０ｍｍ、横６０
ｍｍの長方形断面を有し、上バンチおよび下パンチは、
圧力印加面が横方向両端部から１０ｍｍの幅で厚さ５ｍ
ｍの鉄で構成され、横方向中央部の幅４０ｍｍ、厚さ５
ｍｍの部分は非磁性超硬合金で構成されたものを用いた
。

また、磁場印加方向は成形圧力印加方向と平行方向とし
た。

得られた成形体を、真空中で１０９０℃、４時間焼結し
た後、急冷し、焼結体を得た。

得られた焼結体に、Ａｒ雰囲気中で６００℃にて１時間
時効処理を施し、加工して、縦２５ｍｍ、横５０ｍｍ、
高さ９ｍｍの形状とした。　これを高さ方向が磁化され
るように着磁して、永久磁石Ａ１を得た。

なお、比較のために、圧力印加面の全面が厚さ５ｍｍの
非磁性超硬合金で構成されている金型を用い、その他は
上記と同様にして、上記永久磁石Ａ１と同寸法の永久磁
石Ａ２を作製した。

これらの永久磁石の磁気的配向度を測定した。

磁気的配向度は、各磁石を高さ方向と縦方向とを含む面
で幅５ｍｍに切断して直方体状の測定片を得、この測定
片のＢｒ／４πＩｓを測定することにより評価した。

この結果、磁石Ａ１では、横方向端部から切り出した測
定片のＢ　ｒ　／　４πＩｓは８８％であり、横方向中
央部から切り出した測定片のＢｒ／４πＩｓは８５％で
あった。

また、磁石Ａ２では、全ての測定片のＢｒ／４πＩｓが
８５％であった。

次に、磁石Ａ１を異極同士が向き合うように２０ｍｍの
ギャップで２個対向させ、両磁石間の磁束密度（Ｂｇ）
をガウスメータにより測定した。　また、磁石Ａ２も同
様にして測定した。

この結果、磁石Ａ２では、横方向においてＢｇがその最
大値の９０％以上となる幅が３２ｍｍであったのに対し
、磁石Ａ１では、この幅が４０ｍｍであった。

［実施例２］下記組成を有する合金の溶湯を、片ロール法により高速
急冷し、薄帯状の急冷合金を作製した。

（合金組成）Ｎｄ：３１．０重量％Ｂ　　：　　１．０重量％Ｆｅ：残部得られた急冷合金をボールミルにより粉砕し、平均粒径
４０ｔＪｌの合金粉末を得た。

この合金粉末を成形し、縦１５ｍｍ、横２０ｍｍで、横
方向端部から横方向中央部にかけて高さが漸減する成形
体を得た。　なお、横方向端部の高さは２０ｍｍ、横方
向中央部の高さは１５ｍｍとした。

この成形体に塑性加工を施して高さ８ｍｍとした後、加
工して、縦２０ｍｍ、横３０ｍ＋ｎ、高さ８ＬＩ１ｍの
直方体状とし、これを高さ方向に磁化されるように着磁
して永久磁石Ｂｌとした。

また、比較のために、横２５ｍｍ、高さ１５ｍｍの直方
体状の成形体を用いた他は上記と同様にして、磁石Ｂ１
と同寸法の磁石Ｂ２を作製した。

これらの永久磁石の磁気的配向度を測定した。

この結果、磁石Ｂ１では、横方向端部から切り出した測
定片のＢ　ｒ　／　４πＩｓは８４％であり、横方向中
央部から切り出した測定片のＢｒ／４πＩｓは８０％で
あった。

また、磁石Ｂ２では、全ての試験片のＢｒ／４πＩｓが
８０％であった。

次に、磁石Ｂｌを異極同士が向き合うように１０ｍｍの
ギャップで２個対向させ、両磁石間の磁束密度（Ｂｇ）
をガウスメータにより測定した。　また、磁石Ｂ２も同
様にして測定した。

この結果、磁石Ｂ２では、横方向においてＢｇがその最
大値の９０％以上となる幅が２１ｍｍであったのに対し
、磁石Ｂ１では、この幅が２６ｍｍであった。

以上の実施例の結果から、本発明の効果が明らかである
。

〈発明の効果〉本発明によれば、一対の永久磁石の異極同士を対向させ
て用いる場合に、両磁石間の磁束密度を自在に制御する
ことができ、特に両磁石間の磁束密度が均一である範囲
を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の永久磁石を用いた磁気回路の一例を
示す模式図である。第２図は、従来の永久磁石を用いた磁気回路の一例を示
す模式図である。符号の説明１．２，１０１，１０２・・・磁石

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁化方向と直角方向に磁気的配向度を測定したと
き、中央部の磁気的配向度より周辺部の磁気的配向度が
高い方向が存在することを特徴とする永久磁石。
（２）請求項１に記載の永久磁石を製造する方法であっ
て、原料粉末を磁場中で成形する際に、透磁率が部分的に異
なる金型を用いることを特徴とする永久磁石の製造方法
。
（３）請求項１に記載の永久磁石を製造する方法であっ
て、原料粉末の成形体を塑性加工して磁気的配向を行なうに
際し、加工量が部分的に異なるよう一に塑性加工を施す
ことを特徴とする永久磁石の製造方法。