JPH1055914A - 希土類焼結磁石 - Google Patents

希土類焼結磁石

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JPH1055914A
JPH1055914A JP14122797A JP14122797A JPH1055914A JP H1055914 A JPH1055914 A JP H1055914A JP 14122797 A JP14122797 A JP 14122797A JP 14122797 A JP14122797 A JP 14122797A JP H1055914 A JPH1055914 A JP H1055914A
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rare earth
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magnetic
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earth sintered
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気的空隙を生じないように形成された一体
焼結物であって、磁気異方性化手段に拘束されることな
く十分に高い磁気特性の磁気異方性化領域を所望の方向
に拡大形成可能な希土類焼結磁石を提供する。 【解決手段】 磁気異方性を付与するために設けられた
金型内のキャビティ部に希土類焼結磁石用粉末を充填
し、磁場の存在下で予備成形して磁気異方性を付与した
予備成形体となし、次に前記予備成形体の複数を用いて
それら全数の磁気異方性化方向を実質的に平行に配置し
て整列させ、次いで予備成形圧力よりも高い圧力で前記
の整列した予備成形体の複数を加圧することにより接合
された集合成形体を得、以後焼結、熱処理を経て一軸異
方性の一体焼結品に形成されたことを特徴とする希土類
焼結磁石。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一体物の異方性希
土類焼結磁石であって、磁気異方性化条件に拘束される
ことなく所望の方向に磁気異方性化領域を拡大形成可能
な希土類焼結磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、自由電子レーザやシンクロトロン
放射光装置の加速器等に、永久磁石を多数連続配置して
使用している。この種の加速器等では、電子ビームの通
路を挟んで両側に複数個の永久磁石を連続配置させ、各
永久磁石は隣接するものと対向するものとが互いに逆極
となるように構成され、通過する電子ビームに横方向の
周期的磁場を付与させるものがある。あるいは、パーマ
ロイ等と組み合わせた所謂ハイブリッドタイプと呼ばれ
る形式のものもある。
【0003】加速器等に使用する永久磁石は磁気的特性
の高いものが要求され、Sm−Co系やNd−Fe−B
系の異方性希土類磁石が使用されている。これら永久磁
石は一般的に磁石材料粉末を成形した後、焼結して作製
されるが、金型で成形する場合に、金型の外周に磁場印
加手段を設けて成形体に異方性を付与させている。しか
し、成形体の全体に有効に磁場を作用させるためには、
成形体をあまり大きくすることができず、永久磁石を大
きな形状に作成することができなかった。
【0004】また、最近ではより大きな能力の加速器等
が望まれており、そのような場合、大型の永久磁石が必
要であるので、複数個のブロック磁石を接着剤で組立接
合して大きな形状にして使用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の希土
類焼結磁石においては、磁気異方性化可能寸法が成形工
程で採用している磁場印加手段により制限されてしまう
という問題がある。
【0006】また、従来、異方性永久磁石を大きな形状
に作製する場合、複数個のブロック磁石を接着剤で接着
させているので次のような問題があった。接着剤が各ブ
ロック磁石の相互間に介在して磁気的空隙を形成するた
め、その部分で磁束密度が低下し、全体として磁気特性
が不均一となり、それを使用した装置の性能が低下して
しまう。
【0007】また、大型の異方性永久磁石が自由電子レ
ーザ等に組込まれたときには、高真空および紫外線の存
在する環境に置かれるので、永久磁石に使用した接着剤
が紫外線による光化学反応により樹脂の高分子構造が破
壊されるため劣化することが多い。
【0008】さらに、複数の異方性ブロック磁石を接着
剤で組立て接合する作業は、煩雑であって、作業時間を
多く要し、均一な品質のものを供給することが困難であ
った。
【0009】したがって、本発明の目的は、磁気的空隙
を生じないように形成された一体焼結物であって、磁気
異方性化手段に拘束されることなく十分に高い磁気特性
の磁気異方性化領域を所望の方向に拡大形成可能な希土
類焼結磁石を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成した本発
明は、磁気異方性を付与するために設けられた金型内の
キャビティ部に希土類焼結磁石用粉末を充填し、磁場の
存在下で予備成形して磁気異方性を付与した予備成形体
となし、次に前記予備成形体の複数を用いてそれら全数
の磁気異方性化方向を実質的に平行に配置して整列さ
せ、次いで予備成形圧力よりも高い圧力で前記の整列し
た予備成形体の複数を加圧することにより接合された集
合成形体を得、以後焼結、熱処理を経て一軸異方性の一
体焼結品に形成されたことを特徴とする希土類焼結磁石
である。
【0011】また、本発明は、磁気異方性を付与するた
めに設けられた金型内のキャビティ部に希土類焼結磁石
用粉末を充填し、磁場の存在下で予備成形して磁気異方
性を付与した予備成形体となし、次に前記予備成形体の
複数を用いてそれらの内の少なくとも1つの磁気異方性
化方向を他のものと異なるように配置して整列させ、次
いで予備成形圧力よりも高い圧力で前記の整列した予備
成形体の複数を加圧することにより接合された集合成形
体を得、以後焼結、熱処理を経て磁気異方性化方向の異
なる複数の領域を有した一体焼結品に形成されたことを
特徴とする希土類焼結磁石である。
【0012】また、本発明は、直方体ないしは板状体形
状を有した一体物の希土類焼結磁石であって、磁気異方
性化方向の異なる複数の領域を有したことを特徴とする
希土類焼結磁石である。
【0013】本発明によれば、十分に磁気異方性化され
た予備成形体を基本単位としてその予備成形体同士を更
にCIP(冷間静水圧プレス)等によって予備成形圧力
よりも高い圧力で加圧して接合させることにより、磁場
印加手段等の異方性化条件に拘束されることなく所望の
方向に磁気異方性化領域を拡大形成できるので、従来は
磁気異方性化条件に制約されて困難であった直方体ない
しは板状体形状の一体物希土類焼結磁石における任意方
向への磁気異方性化が可能となった。
【0014】また、本発明によれば、より巨大なものを
得ることが可能でその最短辺が5mm以上でありかつ重
量が500g以上の大型の希土類焼結磁石を容易に提供
することができる。ここで、希土類焼結磁石の最短辺を
5mm以上にしたのは、それ未満では強度が弱く、取り
扱いにくいためである。また、500g以上としたの
は、従来技術では一体物の製造が不可能となる限界がそ
の辺だからである。さらに、永久磁石重量を1000g
以上、1500g以上、2000g以上、あるいは25
00g以上とすることもできる。
【0015】なお、成形型と成形体の少なくとも1辺に
テーパを設けておけば、型抜きがより容易になる。
【0016】また、本発明は前記キャビティ部を通過す
る外部磁界方向に対して垂直方向に加圧成形する場合に
好適である。
【0017】本発明により製作された大型磁石は機械的
な継目を有していないので磁気特性が全体的に均一であ
り、例えば、自由電子レーザの加速器に使用した場合、
性能のよい加速器となる。
【0018】本発明の希土類焼結磁石としては、例え
ば、SmCo5 系、Sm2 Co17系、(Sm、Ce)2
Co17系、Nd−Fe−B系及び(Nd、Dy)−Fe
−B系の内のいずれか1種が挙げられる。これら希土類
焼結磁石は例えば放射線の存在する環境における用途に
対して、放射線照射に起因する磁束密度の低下の懸念が
少なく、磁束量の安定化のため着磁後50ないし120
℃程度で加熱冷却した際に非可逆減磁率が小さく、キュ
ーリ温度も高く、かつ高保磁力を有することから、パー
ミアンス係数的にも有利であるSm−Co系やNd−F
e−B系の異方性焼結磁石が最も適している。
【0019】なお、ここにおいてパーミアンス係数Pは
異方性永久磁石の特性を表わす減磁曲線上の動作点にお
ける磁束密度Bdと保磁力Hdとの比Bd/Hdによっ
て算出され、P=Bd/μo Hd[μo は磁気定数(真
空透磁率)]で表わされる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により説明
する。
【0021】(実施例)Sm38重量%、残部Coから
なるSmCo5 永久磁石合金をアーク溶解により作製
し、インゴットに鋳造した。得られたインゴットをスタ
ンプミルによって35メッシュ通過まで粗粉砕し、ボー
ルミルで3時間微粉砕した。
【0022】次に得られた粉末を、横断面23mm×2
4mmの成形空間を有する成形型内に充填し、異方性を
付与するため水平方向に8000 Oeの平行磁場を印
加した状態で垂直方向に0.7t/cm2 の圧力を加え
て予備成形し、高さ76mmのブロックを形成した。
【0023】予備成形したブロックを成形金型から抜き
出す場合、リフティング付の油圧プレスを使用して、上
パンチを3/100mm上方にリフティングさせ、ブロ
ックに割れその他の欠陥が生じないようにした。これ
は、予備成形で加える圧力が極めて小さいため、ブロッ
クの密度および強度が不十分であるため、型抜き時に上
パンチの重量が加わってブロックが崩壊するおそれがあ
るためである。
【0024】次に上記で作製したブロックを磁気異方性
化方向を平行に一致させて5個連続整列させ、厚さ0.
1mmの塩化ビニール袋内に密封した。この場合、袋内
の空気を除去し、5個のブロックの各隣接面を密着さ
せ、この集合体に冷間静水圧プレスにより4t/cm2
の圧力を加えて集合成形体を得た。この集合成形体の上
下表面を0.8mm平面研削により研削した結果、隣接
するブロック間には継目が全く存在しなかった。
【0025】これは、予備成形により得たブロックの密
度が低いためブロックの表面粗さが比較的大であり、冷
間静水圧を加えた場合に隣接するブロック間において、
微粉体相互のカミ込みが発生し、粉末冶金的に一体に結
合するものと推定される。また、一部、拡散接合してい
るとも推定される。
【0026】上記集合成形体をAr雰囲気中において1
150℃×1時間の焼結を行ない、次に同雰囲気中にお
いて950℃×1.5時間保持後、1.3℃/分の徐冷
をし、さらに790℃においてAr気流中冷却により熱
処理をした。
【0027】上記熱処理を行なう場合、集合成形体は収
縮し、その支持面に対して集合成形体が円滑に収縮でき
ないと割れやそりが生じてしまうので、支持面上に多数
の球状の回転体を置き、その上に集合成形体を配置し
た。回転体は焼結中に変性しないように十分な耐熱性が
必要であり、かつ焼結中集合成形体と反応しないもので
なければならず、アルミナ等のセラミック製にして表面
にBNをコーティングしたものを使用した。
【0028】また回転体の大きさは直径18mmのもの
を使用し、多数の回転体の平面占有率は約70%となる
ようにした。そして、熱処理で集合成形体が収縮変形す
るときに、それを支持している回転体が回転するので収
縮が円滑に行なわれ、焼結体に割れやそりが生じること
はない。なお、集合成形体を支持している回転体を回転
させることなく、回転体上を集合成形体が滑べるように
してもよい。
【0029】比較例として磁石材料を3.5t/cm2
で成形した成形体を、前記の通り焼結して得たブロック
磁石を平面研削して接着剤で接着した。それと本発明に
よる永久磁石を、熱処理後に25kOeのパルス磁場を
使用して着磁した。そして永久磁石の着磁面から0.5
mmの間隔を保持して、ジーメンス製FA−22Eプロ
ーブによってN極側の表面磁束密度を測定したところ、
全表面に亘って2500G以上の値を示し、予備成形ブ
ロック間の継目による表面磁束密度の低下は全く認めら
れなかった。
【0030】一方、従来例のものは、接着部に対応した
表面磁束密度の低下が認められ、本発明のものが格段に
優れた特性を有することがわかる。
【0031】前記実施例で使用した永久磁石合金SmC
5 の代りに、Sm2 Co17系とNd−Fe−B系の異
方性焼結磁石を、前記実施例と同様に作製したが、各予
備成形ブロックの接合部はやはり粉末冶金的に一体に結
合し焼結されていて、その部分での磁束密度の低下は認
められなかった。
【0032】さらに前記実施例では、磁石材料で形成し
たブロックを5個接合したが、それ以上の数を接合する
ことにより、より大型で大重量の異方性焼結磁石を作製
することができる。
【0033】また、本発明の希土類焼結磁石は直方体に
限るものではなく、任意の平面形の板状に形成すること
も可能である。
【0034】さらに全ての予備成形ブロックの磁気異方
性化方向を同方向となるようにして接合させる必要はな
く、例えば自由電子レーザの加速器のように磁気異方性
化方向を順次変更して接合させた大型磁石にも、本発明
を適用できる。
【0035】
【発明の効果】本発明は、従来のように接着剤を用いる
ことなく、十分に磁気異方性化された予備成形体を基本
単位としてその予備成形体同士を更にCIP(冷間静水
圧プレス)等により予備成形圧力よりも高い圧力で加圧
して接合させ、以後焼結、熱処理を経ることにより、磁
気異方性化条件に拘束されることなく所望の方向に磁気
異方性化領域を拡大形成できるという極めて有用なもの
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気異方性を付与するために設けられた
    金型内のキャビティ部に希土類焼結磁石用粉末を充填
    し、磁場の存在下で予備成形して磁気異方性を付与した
    予備成形体となし、次に前記予備成形体の複数を用いて
    それら全数の磁気異方性化方向を実質的に平行に配置し
    て整列させ、次いで予備成形圧力よりも高い圧力で前記
    の整列した予備成形体の複数を加圧することにより接合
    された集合成形体を得、以後焼結、熱処理を経て一軸異
    方性の一体焼結品に形成されたことを特徴とする希土類
    焼結磁石。
  2. 【請求項2】 磁気異方性を付与するために設けられた
    金型内のキャビティ部に希土類焼結磁石用粉末を充填
    し、磁場の存在下で予備成形して磁気異方性を付与した
    予備成形体となし、次に前記予備成形体の複数を用いて
    それらの内の少なくとも1つの磁気異方性化方向を他の
    ものと異なるように配置して整列させ、次いで予備成形
    圧力よりも高い圧力で前記の整列した予備成形体の複数
    を加圧することにより接合された集合成形体を得、以後
    焼結、熱処理を経て磁気異方性化方向の異なる複数の領
    域を有した一体焼結品に形成されたことを特徴とする希
    土類焼結磁石。
  3. 【請求項3】 直方体ないしは板状体形状を有した一体
    物の希土類焼結磁石であって、磁気異方性化方向の異な
    る複数の領域を有したことを特徴とする希土類焼結磁
    石。
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