JPH06267774A - ラジアル配向磁石の製造方法およびラジアル配向磁石 - Google Patents

ラジアル配向磁石の製造方法およびラジアル配向磁石

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で且つ高い配向度を有するラジアル配向
磁石の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明のラジアル配向磁石の製造方法は、一
対のパルスコイルによって対向パルス磁場を形成する工
程と、該形成された磁場中において磁石粉末をパルス的
にラジアル配向させる工程と、該ラジアル配向された磁
石粉末を絶縁体からなる手段を用いて加圧成形する工程
とを備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラジアル配向磁石の製造
方法に関し、特に小型モータ等に用いられるラジアル配
向磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ラジアル配向磁石は、磁石粉末を放射状
に配向（ラジアル配向）させた後、焼結またはキュアす
ることによって製造されたリング状の磁石である。図３
は、ラジアル配向磁石の従来の製造方法を説明する図で
ある。図示の金型構造は、電磁石の磁性ヨーク１１を備
えている。電磁石１１からの磁束は、図示のように配設
された磁気回路材料１２の作用により、図中点線の矢印
で示す方向に導かれる。非磁性金属ヨークからなる一対
の上下パンチ１３の間に導入された磁石粉末は、図示の
ように形成された磁気回路の作用によりラジアル配向さ
れ、上パンチ１３の圧下によりリング状に圧縮成形され
る。このように、磁束の流れを磁性体ヨークによる磁気
回路に導き、配向すべき磁石粉末をその回路中でラジア
ル方向に向けて配置し、磁場が印加されている時間内に
磁石粉末をプレス成形することによって、従来のラジア
ル配向磁石は製作されていた。多くの場合、電磁石によ
る定常磁場を利用するが、パルス的な瞬間磁場を利用す
る方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特にリングの内側に磁
性材料からなるヨークを挿入して磁気回路を形成する場
合には、挿入するヨークの断面積が小さくなるほどヨー
ク材が飽和し易い。このため、磁石粉末のラジアル配向
に必要な磁場が得られなくなり（たとえば、特開平第２
−２８１７２１号公報、特開平第２−１８９０５号公
報、特開昭第６３−３１０３５６号公報等参照）、所望
の特性を有するラジアル配向磁石を製造することができ
ないという不都合があった。
【０００４】また、パルス磁場を用いる場合には、パン
チやダイ等の磁性体や非磁性体が、パルス的に磁束が変
化する位置に配置されているため、表皮効果によって磁
場が磁性体内に十分入れず、配向度が極端に低下すると
いう不都合があった。本発明は、前記の課題に鑑みてな
されたものであり、小型で且つ高い配向度を有するラジ
アル配向磁石の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、一対のパルスコイルによって対
向パルス磁場を形成する工程と、該形成された磁場中に
おいて磁石粉末をパルス的にラジアル配向させる工程
と、該ラジアル配向された磁石粉末を絶縁体からなる手
段を用いて加圧成形する工程とを備えていることを特徴
とするラジアル配向磁石の製造方法を提供する。本発明
の好ましい態様によれば、上記一対のパルスコイルの間
に一対の導電性リングを介在させて、渦電流効果による
磁束線の流れを制御する。また、上記導電性リングはア
ルミニウムさらに好ましくは超伝導材料からなる。
【０００６】
【作用】本発明のラジアル配向磁石の製造方法では、一
対の反発磁場パルスコイルを用い、ヨーク材を一切使用
しない。したがって、ヨークの飽和に起因するような上
述の不都合が解決され、ラジアル配向磁石の小型化が可
能になる。さらに、本発明のラジアル配向磁石の製造方
法では、磁束線の流れが放射状になっている位置または
その近傍において磁石粉末をパルス的にラジアル配向し
て加圧成形する。しかも加圧成形手段であるコイル回り
のダイ、パンチ、コア等を絶縁体で構成することによ
り、磁束の時間変化の短いパルス磁場を用いても、パル
ス磁場の磁束の流れが渦電流効果などに影響されること
がない。したがって、配向すべき磁石粉末を十分ラジア
ル配向させて所望の磁束強度を得ることができる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。本実施例に使用した磁石材料は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚ
ｒを含む２−１７系ＳｍＣｏ希土類磁石原料である。ジ
ェットミルによって３μｍの超微粉に粉砕されたこの種
の磁石原料粉末は、配向磁場約１２ｋＯｅの一軸磁場中
でプレス成形し、通常の２−１７系ＳｍＣｏ磁石に用い
る熱処理を行うと最大エネルギ積３０ＭＧＯｅを有する
焼結磁石になる特性を有する。
【０００８】（実施例１）図１は、本発明のラジアル配
向磁石の製造方法を実施するための装置を模式的に示す
断面図である。図示の金型構造は、一対の空芯ソレノイ
ド・コイル１、２を備えている。一対の空芯ソレノイド
・コイル１、２は直列に結線され、９００Ｖ、１２，０
００μＦのパルス電源に接続されている。図示のよう
に、一対の空芯ソレノイド・コイル１、２によって形成
されるパルス磁場の方向は、互いに反発するように構成
されている。
【０００９】図示の装置はさらにコア５を備え、コア５
には下方に下パンチ４が上方に上パンチ３が外嵌してい
る。上下パンチ３、４は、図示を省略した油圧プレス等
の手段により上下に往復運動することができるようにな
っている。上下パンチ３、４にはさらにダイ６が外嵌し
ている。ダイ６はダイ・プレート７によって機械的に保
持されている。上パンチ３、下パンチ４、コア５および
ダイ６は絶縁体であり、たとえば圧縮強度の高いセラミ
ックスで作られている。さらに、ダイ・プレート７も絶
縁体（ベーク性）で構成されている。
【００１０】上述の装置を使用し、本発明にしたがって
磁石粉末からラジアル配向磁石を製造した。まず、上コ
イル１および上パンチ３をダイ・プレート７より上方に
移動させ、下パンチ３、コア５およびダイ６によって形
成されたリング状の型内に原料粉である磁石粉末を充填
した。次いで、上コイル１および上パンチ３を下ろし、
上パンチ３で磁石粉末を圧縮しない蓋状態の位置で止め
た。次いで、磁石粉末をダイ６の中央位置に移動させ、
対向パルス磁場を印加させた。対向パルス磁場の印加
後、上下パンチ３、４で磁石粉末を圧縮成形した。
【００１１】なお、印加の回数は２回乃至３回の方がよ
り高い配向度が得られることが確認された。一般に、磁
場中成形をする場合、加圧が終了するまで磁場の印加を
継続する。しかしながら、本発明の方法では、印加を継
続することなく加圧時に磁場を消滅させても、得られた
磁石の配向度に有意差はなかった。これは、ダイ６、パ
ンチ３、４、コア５が非磁性であり、強い磁場が印加さ
れても残留磁場が全くないため、圧縮成形が終了するま
で磁石粉末はラジアル配向された状態でそのまま保持さ
れるからである。
【００１２】上記の装置を用い本発明の製造方法にした
がって、外径１８．６ｍｍ、内径１５．４ｍｍ、厚さ
２．０ｍｍのリング磁石と、外径１４．０ｍｍ、内径１
２．０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのリング磁石を作製し、各
リング磁石に所定の焼結および時効処理を施した。最終
的に製造された各リング磁石の配向度を調べるために、
各リング磁石からそれぞれ１．５ｍｍ角の立法体を採取
し、そのｘ、ｙ、ｚ方向の残留磁化Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚを
求めた。ここで、Ｍｘがラジアル配向方向に対応するも
のとすると、配向度は次式で与えられる。 配向度（％）＝１００×Ｍｘ／（√（Ｍｘ2 ＋Ｍｙ2 ＋Ｍｚ2 ）） このようにして求められた配向度は、外径１８．６ｍｍ
のリング磁石では９４％であり、その最大エネルギ積Ｂ
Ｈｍａｘは２４．７ＭＧＯｅであった。一方、外径１
４．０ｍｍのリング磁石では８５％であり、その最大エ
ネルギ積ＢＨｍａｘは２１．０ＭＧＯｅであった。
【００１３】本実施例との比較のために、ＳｍＣｏ磁石
よりさらに高いＢＨｍａｘ３５ＭＧＯｅを有するＮｄＦ
ｅＢ磁石原料を使用し、図３に示すようにヨークを用い
た従来の方法で、外径１８．６ｍｍのリング磁石と同一
サイズのラジアル配向磁石を作製した。従来の方法で作
製したラジアル配向磁石の配向度は８５％であり、その
ＢＨｍａｘは２１ＭＧＯｅであった。このように、本発
明の方法によれば、従来の方法より高い配向度、ひいて
はより高い最大エネルギ積を有するラジアル配向磁石が
得られることがわかる。
【００１４】（実施例２）図２は、本発明のラジアル配
向磁石の製造方法を実施するための別の装置を模式的に
示す断面図である。図２の装置が図１の装置と基本的に
相違するのは、ダイ６の両端部に、導電性の高い材質た
とえばアルミニウムからなる導電性リング９をさらに備
えている点だけである。図示の装置では、パルスコイル
１、２による磁場の時間変化によって配向磁場が印加さ
れたとき、アルミニウムリング９中に磁場を侵入させな
いように渦電流が流れる。この渦電流の作用により、パ
ルスコイル１、２による磁束の流れが制御される。
【００１５】上述の装置を使用して、第１の実施例と全
く同様な手順でラジアル配向磁石を作製した。実施例１
の外径１８．６ｍｍのリング磁石と同一サイズのリング
磁石の配向度は９６％であり、ＢＨｍａｘは２６ＭＧＯ
ｅであった。このように、導電性リング９を配設した第
２の実施例では、導電性リング９を配設しない第１の実
施例の場合と比較して、磁石粉末の位置においてラジア
ル方向の磁束が強くなり、さらに配向度が高くなること
が確認された。
【００１６】なお、本実施例では導電性リングの材料と
してアルムニウムを使用した例を示したが、超伝導材料
を使用すればマイスナー効果により完全に磁場を入れな
いので、磁石粉末の位置においてラジアル方向の磁束が
さらに強くなり、配向度がさらに向上することは明白で
ある。
【００１７】
【効果】以上説明したごとく、本発明のラジアル配向磁
石の製造方法では、ヨーク材を一切使用しないので、ヨ
ークの飽和に起因するような不都合が解決され、ラジア
ル配向磁石の小型化が可能になる。また、磁束線の流れ
が放射状になっている位置またはその近傍において磁石
粉末をパルス的にラジアル配向し、絶縁体からなるダ
イ、パンチ、コア等を用いてリング磁石に加圧成形す
る。したがって、磁束の時間変化の短いパルス磁場を用
いても、パルス磁場の磁束の流れが渦電流効果などに影
響されることがなく、配向すべき磁石粉末を十分ラジア
ル配向させて所望の磁束強度を得ることができる。この
ように本発明のラジアル配向磁石の製造方法で得られた
小型で且つ高特性のラジアル配向磁石は、より小型化す
るスピンドルモータ等の高トルク化に寄与するものと期
待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラジアル配向磁石の製造方法を実施す
るための装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のラジアル配向磁石の製造方法を実施す
るための別の装置を模式的に示す断面図である。
【図３】ラジアル配向磁石の従来の製造方法を説明する
図である。
【符号の説明】
１、２ ソレノイドコイル ３、４ パンチ ５ コア ６ ダイ ７ ダイ・プレート ８ 磁石粉末 ９ 導電性リング １１ 電磁石 １２ 磁気回路材料 １３ パンチ １４ 磁石粉末

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対のパルスコイルによって対向パルス
    磁場を形成する工程と、該形成された磁場中において磁
    石粉末をパルス的にラジアル配向させる工程と、該ラジ
    アル配向された磁石粉末を絶縁体からなる手段を用いて
    加圧成形する工程とを備えていることを特徴とするラジ
    アル配向磁石の製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法によって製造
    されたラジアル配向磁石であって、外径が２０ｍｍ以下
    で且つ最大エネルギ積ＢＨｍａｘが２０ＭＧＯｅ以上で
    あることを特徴とするラジアル配向磁石。
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