JPH08195323A - ラジアル配向磁石の製造方法 - Google Patents

ラジアル配向磁石の製造方法

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JPH08195323A
JPH08195323A JP602695A JP602695A JPH08195323A JP H08195323 A JPH08195323 A JP H08195323A JP 602695 A JP602695 A JP 602695A JP 602695 A JP602695 A JP 602695A JP H08195323 A JPH08195323 A JP H08195323A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は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し、厚みが厚くてもラジアル配
向率の高い磁石の製造方法に関する。 【構成】 ヨークで磁気回路を構成することなく一対の
パルスコイルと絶縁体の加圧成形金型のコアに非晶質の
強磁性体よりなる積層体または渦巻シートを備えること
で、磁束の流れがこの強磁性体に吸引され、磁石粉末部
分を通過する磁束の方向が、磁石粉末の上部から下部ま
での広い範囲にわたってラジアル方向に揃った流れにな
るために、極めて高い配向率のラジアル配向磁石が実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は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し、特にラジアル配
向率の高い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
に配向させた後、焼結又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。これらの磁石を製造する
従来方法では、磁束の流れを強磁性体ヨークを用いて磁
気回路を形成し、その回路中に磁石粉末を配し、ラジア
ル配向を行うことが特徴であった。しかし小径のラジア
ル磁石の場合、リングの内径に挿入されるヨークの強磁
性体の断面積が不足し、粉末を磁場方向に配向できなく
なる不都合があった。しかし、本発明者の発明による特
開平6−267774において、絶縁体のヨークで磁気
回路を構成することなく一対のパルスコイルと絶縁体の
金型を用いたことを特徴とする製造方法で、上記不都合
を解消することが出来た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、特開平6
−267774によって高特性の小型ラジアル磁石が製
造可能になったが、しかしながら、この方法により製造
されたラジアル磁石は、磁石の厚みを厚くした場合、図
7に白丸()で示すように、リング磁石の高さの増大に
伴って、BHmax が大幅に低下してしまい、例えば、高
さを4mmにした場合は、BHmax が、20MGOeを下
回り、実用化に充分に供しえなくなるという重大な課題
を有していた。本発明は、前記課題に鑑みてなされたも
のであり、小型で高さの低い磁石から高い磁石まで広い
寸法範囲にわたって高配向率を有するラジアル配向磁石
を、製造歩留り良く安価に提供せんとするものである。
【0004】
【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、図6に示した様に、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法にお
いて、図1並びに図3のように、絶縁体で構成されてい
る金型のコアに強磁性体の芯を配することにより、磁石
の高さが大きい場合にも、高い配向率を有するラジアル
配向磁石の製造方法を提供する。
【0005】
【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
していない。従って、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
能となる。更に、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又はその
近傍において、磁石粉末をパルス的にラジアル配向して
加圧成形するわけであるが、図1に示した様に前記放射
状の磁束の流れが、磁石粉末の近傍のコア芯に配した前
記強磁性体に吸引され、磁石粉末部分を通過する磁束の
方向が、磁石粉末の上部から下部までの広い範囲にわた
って、ラジアル方向に揃った流れになるために、極めて
高い配向率のラジアル配向磁石を実現することができ
る。
【0006】しかも加圧成形手段であるコイル周りのダ
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等に影響されることがないこ
とが特徴であるので、上記コア芯の強磁性体も同様に渦
電流効果による磁束線の乱れを回避させ、むしろ磁束線
を収束する効果を有するように厚みを薄くする。従っ
て、従来より深く充填された配向すべき磁石粉末に於い
ても、充分ラジアル配向させることができた。これによ
って従来よりも高いリング磁石に於いても高さの低いリ
ング磁石と同様の特性が得られた。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を、図面にもとづいて説明す
る。本実施例に使用した磁石材料は、Fe、Cu、Zr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、最大エネルギー積30MGOeを有する焼結磁石にな
る特性を有する。
【0008】(実施例1)図6は、特開平6−2677
74に基づいたラジアル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。図中の金型構造
は、一対の空芯ソレノイドコイル101,102を備
え、直列に結線され、900V、12000μF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101,102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】図示の装置は更にコア105を備え、コア
105には下方には下パンチ104が、上方には上パン
チ103が外嵌している。上下パンチ103,104
は、図より省略した油圧プレス等の手段により上下に往
復運動する事が出来るようになっている。上下パンチ1
03,104には、更にダイ106が外嵌されている。
ダイ106はダイプレート107によって機械的に保持
されている。
【0010】上パンチ103,下パンチ104,コア1
05およびダイ106は絶縁体であり、例えば圧縮強度
の高いセラミックスで作られている。更に、ダイプレー
ト107も絶縁体で構成されている。本発明はこれらの
構成に図1のごとくコア105に強磁性体21を付加し
たものである。強磁性体21は、図示のごとく、互いに
電気的に絶縁された円板状の薄板強磁性体から構成され
ており、前記空芯ソレノイド101,102が発生する
磁場が強磁性体21内を渦電流効果で乱されることなく
通りやすい構造になっている。
【0011】空芯ソレノイドコイル101,102によ
って発生される磁束線31,32は、コア105に強磁
性体が配置されていないときは、図6のごとき流れとな
り、磁石粉末の中心部分はラジアル方向に向いているが
上、下に離れるにつれて角度をもち高さの高い磁石では
配向率を低下させる原因になっている。本実施例に於い
ては、コア105に配置されている強磁性体21が高透
磁率材料であるため、多くの磁束線が強磁性体内に吸引
され、磁石粉末108の中心部のみならず、上部と下部
においても、ラジアル方向成分がラジアル方向に垂直な
成分よりも十分に多くなる。磁束線は現実に見ることが
出来ないが、有限要素法を用いた磁束線の解析結果を一
例として図5に示した如く、上記効果は明きらかであ
る。
【0012】上述の装置を使用し、磁石粉末からラジア
ル配向磁石を製造する場合、図8に示したように、上コ
イル101および上パンチ103をダイプレート107
より上方に移動させ、下パンチ103、コア105およ
びダイ106によって形成されたリング状の型内に原料
粉末を充填する。次いで、上コイル101および上.パ
ンチ103を下ろし、上パンチ103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
106の中央位置(すなわち、上コイルと下コイルの中
間の高さ)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103及び104
で磁石粉末を圧縮成形した。
【0013】なお、印加の回数は2回ないし3回の方が
より高い配向率をもつ磁石が得られることが確認され
た。従来方法で、磁場中成形する場合、加圧が終了する
まで磁場の印加を継続するのが一般的であり、必要な工
程であった。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がない状態でも得られた
磁石の配向率には、有意差はなっかた。これは、ダイ1
06、パンチ103及び104,コア105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。
【0014】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で、高さ
を2.0mmならびに5.0mm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、
磁気特性、配向率を調べた。これらの特性を調べる方法
として、各リング磁石からそれぞれ、一辺1.5mmの
立方体を切り出し、そのx,y,z方向の残留磁化Mx,M
y,Mzを求めた。ここで、Mxがラジアル配向方向に対応す
るとすると、配向率は次式で与えられる。
【0015】
【数1】 このようにして求められた配向率は、外径18.6mm
で高さ2.0mmのリング磁石は96%で、その最大エ
ネルギー積BHmax は27MGOeで、これは図7に示し
たように、約1MGOeの改善効果のみであったが、高さ
5mmのリング磁石に於いては約23MGOeまで約5M
GOe向上した。これは、コア内に強磁性体を挿入しなか
ったものに比較して、約30%の増加となる。さて図1
に使用された強磁性体の形状は、図2のようにFe−Co−
Si−B系非晶質合金の約20μmの厚さの円板を積み重
ねて用いた。それは結晶質の強磁性体に比較すると、電
気抵抗が10倍程度高いので、渦電流ができにくく、磁
束が入りやすい強磁性体であることが採用の理由であ
る。又沢山の磁束を吸引するために20μmの厚さの非
晶質合金の表面をそれぞれ絶縁皮膜で被覆したものを積
層し、必要な強磁性体の量を確保した。
【0016】(実施例2)図3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模式的に示す断
面図である。図3の装置が図1の装置と基本的に相違す
るのは、強磁性体21の構造が異なる点のみである。
【0017】強磁性体21の構造は、図2の様に単純な
円板の積層では、磁束を中心に吸引するにはまだ不十分
であったので、図4のように強磁性体の積層構成をより
磁束が中心に収束されるように改良した。強磁性体の中
心部は実施例1と同様に円板状の積層であるが、その上
下に表面を絶縁被膜でコーティングされた非晶質強磁性
体の渦巻シートを立てた構造になっている。上述の装置
を使用して、実施例1と全く同様な手順でラジアル磁石
を作製した。実施例1の外径18.6mmで高さ2mm
のラジアル磁石と同一サイズのリング磁石の最大エネル
ギー積BHmaxは27MGOeであり、実施例1の場合に
比べ向上は見られなかったが、高さが5mmのラジアル
配向磁石は24MGOeと更に1MGOeの向上が見られ
た。
【0018】
【発明の効果】以上の如く、本発明のラジアル配向磁石
の製造方法は、コアに強磁性体を配し、空芯コイル10
1,102により発生されたパルス磁場の磁束線31,
32が、前記強磁性体内を渦電流による減少効果を最小
限に低減したために、通りやすくなり、そのために磁石
粉末108内を通過する磁束は、磁石粉末108の高さ
方向の中心部はもとより、上部および下部においても、
ラジアル方向成分が際立って大きい磁束線となっている
ために、磁石のラジアル配向率は極めて高いものとな
り、従来の、ラジアル配向磁石の厚みを増すと、BHma
x が大きく低下するという欠点が改善されるという効果
をもたらすことができる。
【0019】なお、本発明の強磁性体の代わりに磁性体
を用いても、従来の方法に比較して上記効果のあること
は言うまでもない。
【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】コアの芯に挿入された強磁性体の構造を示す図
である。
【図3】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4】コアの芯に挿入された強磁性体の構造を示す図
である。
【図5】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において、磁束の流
れを、有限要素法による磁気回路のシミュレーションの
結果を示した図である。
【図6】特開平6ー267774で示したパルス磁場を
用いた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7】特開平6ー267774並びに本発明で示した
パルス磁場を用いたラジアル配向磁石の高さと磁石特性
BHmaxの関係を示す図である。
【図8】ラジアル配向磁石の製造工程の図である。
【符号の説明】
21 強磁性体 31、32 磁束線 101、102 ソレノイドコイル 103 上パンチ 104 下パンチ 105 コア 106 ダイ 107 ダイプレート 108 磁石粉末

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の対向パルスコイルで形成された反
    発磁場中で磁石粉末を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たラジアル配向磁石の製造
    方法において、該絶縁体からなる加圧成形金型のコアの
    芯に強磁性体を備えた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に記載のコアの芯の強磁性体形
    状が、パルス磁場による渦電流発生による表皮効果で、
    未飽和にならない程度の厚みに薄くし、互いに電気的に
    絶縁した積層体としたことを特徴とするラジアル配向磁
    石の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のコアの芯の強磁性体
    が、絶縁被膜で被覆した非晶質合金よりなる円板を積層
    したものである事を特徴とするラジアル配向磁石の製造
    方法
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のコアの芯の強磁性体
    が、絶縁被膜で被覆された非晶質強磁性体よりなる渦巻
    きシートを立てたものであることを特徴とするラジアル
    配向磁石の製造方法
  5. 【請求項5】 請求項3または4に記載の非晶質合金
    が、Fe−Co−Si−B系であることを特徴とするラ
    ジアル配向磁石の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012119698A (ja) * 2012-01-06 2012-06-21 Mitsubishi Electric Corp ラジアル異方性リング磁石の製造装置

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JP2008305812A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Mitsubishi Electric Corp ラジアル異方性リング磁石の製造装置
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