JPWO2016152975A1 - 希土類磁石及びそれを用いたリニアモータ - Google Patents

Abstract

バックヨークを使用せずに高い磁束量を実現できる希土類磁石及び希土類永久磁石を可動子に使用したリニアモータを提供する。該永久磁石を形成する希土類永久磁石形成用焼結体は、長さ方向に延びる第１の表面と、該第１の表面から厚み方向に間隔をもった位置にあり長さ方向に延びる第２の表面と、長さ方向両端部の端面とを有する長さ方向断面形状をもつ所定の立体形状に、一体に焼結成形されたものである。この焼結体は、中央領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、アーチ状経路に沿って指向するように配向される。また、第１の端部領域においては、磁石材料粒子の磁化容易軸が第１の表面から焼結体の内部に入り、第２の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向される。第２の端部領域においては、磁石材料粒子の磁化容易軸が第２の表面から焼結体の内部に入り、第１の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向される。

Description

本発明は、希土類磁石及びそれを用いたリニアモータに関する。特に、本発明は、バックヨークを用いることなく高い磁束密度を生成することができる希土類磁石に関する。

一般に、リニアモータは、固定子と該固定子に対向するように配置された可動子とを備える。特開２００３−１８９５８９号公報（特許文献１）には、固定子を可動子の移動方向に配列された複数の電機子鉄心と該電機子鉄心に巻かれた複数のコイルとからなる電磁石により構成し、可動子を永久磁石ユニットにより構成したリニアモータが記載されている。可動子の永久磁石ユニットは、該可動子の移動方向に対して横方向に、互いに並列に配置された複数の永久磁石からなる磁石列の形態であり、隣り合う永久磁石の磁極が互いに逆極性となるように配列される。そして、該磁石列を構成する複数の永久磁石には、その裏側、すなわち固定子とは反対側の面に、該磁石列の磁束をＮ極とＳ極との間で循環させるためのバックヨークが取り付けられている。この特許文献１に記載されたリニアモータの構成は、可動子をコイルユニットで構成した場合に比べて可動子を軽量化することができる、という利点をもつ、と特許文献１に説明されている。

また、特許文献１には記載されていないが、可動子の永久磁石を保持力の高い、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のような希土類磁石材料により構成して、磁石の小型化及び軽量化を図ったリニアモータが、例えば往復動部材のような、小型軽量のモータを必要とする用途に使用されている。このような希土類磁石を使用する構成においても、永久磁石にはバックヨークが不可欠部品として取り付けられている。

特開２００３−１８９５８９号公報

特許文献１に記載されたリニアモータにおいて可動子に使用される永久磁石ユニットは、上述したように、磁石列の磁束をＮ極とＳ極の間で循環させるために、バックヨークを設けることが必要になる。
本発明は、バックヨークを使用せずに高い磁束量を実現できる希土類磁石を提供することを主たる目的とする。

本発明は、一態様において、希土類永久磁石形成用焼結体を提供する。この希土類永久磁石形成用焼結体は、着磁することによって永久磁石を形成することができる。したがって、本発明は、他の態様において、希土類永久磁石を提供するものである。また、本発明は、さらに他の態様において、希土類永久磁石を可動子に使用したリニアモータを提供する。

本発明の一態様による希土類永久磁石形成用焼結体は、希土類物質を含む磁石材料粒子を含む。該磁石材料粒子は、長さ方向に延びる第１の表面と、該第１の表面から厚み方向に間隔をもった位置にあり長さ方向に延びる第２の表面と、長さ方向両端部の端面とを有する長さ方向断面形状をもつ所定の立体形状に、一体に焼結成形されたものである。この焼結体は、長さ方向にみて両端の第１及び第２の端部領域の間に位置する中央領域においては、該中央領域に含まれる磁石材料粒子は、その磁化容易軸が、該中央領域の長さ方向中心を通り前記第１の表面に垂直な長さ方向中心線より第１の端部領域の側に位置する部分で、該第２の表面から焼結体の内部に入り、長さ方向中心線を長さ方向に横切り、該中央領域の該長さ方向中心線より第２の端部領域の側に位置する部分で、該第２の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向される。

さらに、第１の端部領域においては、該第１の端部領域に含まれる磁石材料粒子は、その磁化容易軸が第２の表面から焼結体の内部に入り、第１の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向される。また、第２の端部領域においては、該第２の領域に含まれる磁石材料粒子は、その磁化容易軸が第１の表面から焼結体の内部に入り、第２の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向される。

この場合、該中央領域において、第１及び第２の端部領域にそれぞれ隣接する部分であって第１の表面に近いコーナー部分では、該部分に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、上述のアーチ状経路に対応する湾曲経路に沿って指向するように配向される。

本発明の一つの好ましい形態では、該第１の端部領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、該第１の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向される。本発明の他の好ましい形態では、該第１の端部領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、中央領域に近接する個所においては、第１の表面に近づくにしたがって中央領域に近づく方向に湾曲状に傾斜する経路に沿って指向するように配向される。さらに、本発明の好ましい形態では、該第２の端部領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、中央領域に近接する個所では、第１の表面から遠ざかるにしたがって中央領域から離れる方向に湾曲状に傾斜する経路に沿って指向するように配向される。

本発明のさらに別の、好ましい形態では、第１及び第２の端部領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、該第１の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向される。そして、中央領域においては、該中央領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、中央領域の長さ方向中心線を長さ方向の原点とし、該長さ方向中心線から第２の端部領域方向の距離を＋ｂ、該長さ方向中心線から第１の端部領域方向の距離を−ｂ、中央領域と前記第1および第２の端部領域との境界までの距離をｂｍａｘとしたとき、該磁化容易軸の配向方向と前記第１の表面との間の角度として定義される配向角θが、
θ（°）＝（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ×９０（但しｃは定数であり、配向角θは左回り方向を正とし、右回り方向を負とし、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＜−１のときはθ＝−９０°、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＞１のときはθ＝９０°とする）
となるように配向される。この場合には、該配向角は、該長さ方向中心線からの距離ｂが同一の位置においては厚み方向に一定となる。

本発明のさらに別の好ましい形態では、配向角θ（°）を定める上記式における「ｃ」は定数ではなく、可変の係数である。この場合、該係数ｃは、第１の表面において最小となり、第２の表面において最大となるように、該第１の表面から該第２の表面に向けて厚み方向に漸次増加するように変化する。詳細に述べると、配向角θを定義する上記式において、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＜−１のときはθ＝−９０°であり、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＞１のときはθ＝９０°となる。そして、係数ｃは、第１の表面において最小となり、第２の表面において最大となるように、該第１の表面から該第２の表面に向けて厚み方向に漸次増加するように変化する。

本発明のさらに好ましい形態においては、磁石材料粒子はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料により構成される。

本発明はまた、上述した希土類永久磁石形成用焼結体に着磁することによって作製された希土類永久磁石を提供する。さらに、本発明は、このようにして作製された希土類永久磁石を少なくとも一個備える可動子と、該希土類永久磁石の該第２の表面に対して間隔をもって配置された固定磁極とからなるリニアモータを提供する。この場合、リニアモータにおいては、可動子の希土類磁石は、長さ方向が該可動子の移動方向に対し交差するように配置されることが好ましい。

本発明によれば、希土類永久磁石形成用焼結体は、その構成材料である磁石材料粒子の磁化容易軸が上述したように配向されているので、該焼結体に着磁することによって作製される希土類永久磁石の磁化方向も、磁化容易軸の配向方向に沿ったものとなる。したがって、希土類永久磁石は、中央領域の両側の間で循環する磁束を生じることになり、バックヨークを使用せずに十分な磁束密度を得ることが可能になる。

往復動部材における駆動用リニアモータの可動子に使用される典型的な永久磁石ユニットの配列を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１に示す永久磁石ユニットをリニアモータに組み込んだ状態を示す概略図である。 本発明による永久磁石形成用焼結体における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向を全体的に示す概略的な長さ方向断面図であって、（ａ）は本発明の一実施形態を、（ｂ）は他の実施形態を、（ｃ）は高いピーク磁束密度が得られる好ましい実施形態を、（ｄ）は（ｃ）の実施形態の変形例をそれぞれ示すものであり、（ｅ）は（ｃ）の実施形態における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向角と長さ方向位置との関係を、（ｆ）は（ｄ）の実施形態における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向角と長さ方向及び厚み方向位置との関係を、それぞれ示す図表である。 図３（ａ）に示す実施形態に関連する図であって、（ａ）は永久磁石形成用焼結体における磁化容易軸の配向の詳細を示す側面図、（ｂ）は該永久磁石形成用焼結体に着磁することによって作製された永久磁石の磁束密度を従来の磁石との対比で示す図表である。 （ａ）及び（ｂ）は、図３（ｂ）に示す本発明の実施形態における図４（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応する図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、図３（ｃ）及び（ｄ）の実施形態における図４（ｂ）に対応する図、（ｅ）及び（ｆ）は図３（ｃ）及び（ｄ）の実施形態における磁束量の増加を示す図表である。 図４（ａ）に示す磁化容易軸の配向を有する永久磁石形成用焼結体を作製する工程における磁界印加の状態を示す側面図である。 図４（ａ）に示す永久磁石形成用焼結体の製造工程を示す概略図であり、（ａ）〜（ｄ）はグリーンシート形成までの各段階を示す。 本発明の一実施形態による希土類永久磁石形成用焼結体に着磁することによって形成された永久磁石を備える小型リニアモータの一例を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の幾つかの実施形態における磁石形成用焼結体を製造するための他の方法を示す図であって、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、製造の各段階を順に示す概略図である。

図１に、従来のリニアモータに使用されるように配列された２個の永久磁石１ａ、１ｂを有する磁石ユニット１を示す。各々の磁石１ａ、１ｂは、長さ方向寸法Ｌと、幅方向寸法Ｗと、厚さｔとを有する。この磁石ユニット１が可動子としてリニアモータに組み込まれたときの、該可動子の移動方向を図１（ａ）に矢印Ａで示す。

各々の磁石１ａ、１ｂは、長さ方向の一端部にＳ極を、他端部にＮ極を有する構成であり、その長さ方向が可動子の移動方向に対して平行になるように配置される。これら磁石１ａ、１ｂには、バックヨーク２が取り付けられている。典型的な往復動部材に使用される磁石ユニット１においては、各永久磁石１ａ、１ｂの長さＬは２０ｍｍ、幅Ｗは８ｍｍ、厚さｔは１．３ｍｍである。バックヨーク２は、長さＬが永久磁石１ａ、１ｂの長さより僅かに長い２５ｍｍで、幅８ｍｍの長方形であり、厚さｔは２．０ｍｍである。

この磁石ユニット１は、図２に示すように、鉄心に巻かれたコイル３ａ、３ｂ、３ｃからなる電磁石の列を備える固定子３に対向して配置される。この状態において、バックヨーク２は、永久磁石１ａ、１ｂを挟んで固定子３とは反対側に配置される。

図３は、本発明の概念を示すため、本発明の４つの異なる実施形態による希土類永久磁石形成用焼結体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを示す概略図である。図３(ａ）に本発明の第一の実施形態による永久磁石形成用焼結体５ａを、図３（ｂ）に本発明の第二の実施形態による永久磁石形成用焼結体５ｂを、図３（ｃ）に本発明の第三の実施形態による永久磁石形成用焼結体５ｃを、図３（ｄ）に本発明の第四の実施形態による永久磁石形成用焼結体５ｄを、長さ方向断面図によりそれぞれ示す。図３（ａ）に示す実施形態では、永久磁石形成用焼結体５ａは、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料のような希土類磁石材料の粒子を焼結することにより製造された構成であり、長さＬの方向に延びる第１の表面６と、該第１の表面６から厚み方向に厚みｔに相当する間隔をもって長さＬの方向に延びる第２の表面７とを有する。焼結体５ａの長さＬ方向両端部には端面８が形成されている。図３（ａ）には示されていないが、焼結体５aは、図１に示す永久磁石１ａ、１ｂと同様に、幅方向寸法Ｗを有する。したがって、焼結体６は、全体として長方体の形状であり、往復動部材用のリニアモータに使用する場合には、図１について前述したのと同様な長さ方向寸法Ｌと幅方向寸法Ｗとを有するものとすることができる。

図３（ａ）に示す実施形態においては、長さ方向中心線Ｃから長さ方向両側に所定の長さだけ延びる中央領域９において、該領域９に含まれる磁石材料粒子（図示せず）の磁化容易軸１０ａは、長さ方向中心線Ｃの第２の表面７上の点を中心に、下向きにアーチ状の経路に沿って指向するように配向される。さらに、該中央領域９から一方の端面８までの第１の端部領域１１に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸１０ｂは、長さ方向に延びる第２の表面７から第１の表面６に向けられる経路に沿ってほぼ平行に指向するようにパラレル配向され、該中央領域９から他方の端面８までの第２の端部領域１２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸１０ｃは、長さ方向に延びる第１の表面６から第２の表面７に向けられる経路に沿ってほぼ平行に指向するようにパラレル配向される。

図３（ｂ）に示す実施形態においては、長さ方向中心線Ｃから長さ方向両側に所定の長さだけ延びる中央領域１９において、該領域１９に含まれる磁石材料粒子（図示せず）の磁化容易軸２０ａは、図３（ａ）に示す実施形態におけると同様に、長さ方向中心線Ｃの第２の表面７上の点を中心に、下向きにアーチ状の経路に沿って指向するように配向される。しかし、この実施形態の場合には、該中央領域１９から一方の端面８までの第１の端部領域２１に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸２０ｂは、長さ方向に延びる第２の表面７から第１の表面６に向けられ、該第１の表面６に近づくに従って中央領域１９に近づく湾曲経路に沿って指向するように配向され、該中央領域１９から他方の端面８までの第２の端部領域２２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸２０ｃは、長さ方向に延びる第１の表面６から第２の表面７に向けられ、該第２の表面７に近づくに従って中央領域１９から離れる湾曲経路に沿って指向するように配向される。

図３（ｃ）に示す実施形態においては、長さ方向中心線Ｃから長さ方向両側に所定の長さだけ延びる中央領域２９において、該領域２９に含まれる磁石材料粒子（図示せず）の磁化容易軸３０ａは、長さ方向中心線Ｃからの距離ｂが大きくなるにしたがって大きくなる傾斜角で、第１の表面６に対して傾斜するように配向されている。詳細に述べると、図３（ｃ）に示すように、長さ方向中心線Ｃと第１の表面６との交差点Ｏから第１の端部領域３１の方向にとった距離を「−ｂ」とし、該交差点Ｏから第２の端部領域３２の方向にとった距離を「＋ｂ」としたとき、距離「ｂ」における磁石材料粒子の磁化容易軸３０ａは、第１の表面６に対する傾斜角である配向角θが、
θ（°）＝（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ×９０
（但しｃは定数であり、配向角θは左回り方向を正とし、右回り方向を負とし、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＜−１のときはθ＝−９０°、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＞１のときはθ＝９０°とする）
となるように配向され、該配向角は、該長さ方向中心線からの距離ｂが同一の位置においては厚み方向にほぼ一定である。端部領域３１、３２においては、該領域３１、３２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸３０ｂ、３０ｃは、パラレル配向となる。

図３（ｄ）に示す実施形態においては、図３（ｃ）の実施形態におけると同様に、長さ方向中心線Ｃから長さ方向両側に所定の長さだけ延びる中央領域３９において、該領域３９に含まれる磁石材料粒子（図示せず）の磁化容易軸４０ａは、長さ方向中心線Ｃからの距離ｂが大きくなるにしたがって大きくなる傾斜角で、第１の表面６に対して傾斜するように配向されている。しかし、本実施形態における磁石材料粒子の磁化容易軸４０ａの配向角θを規定する式θ（°）＝（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ×９０中の「ｃ」は定数ではなく、第１の表面６からの厚み方向の距離「ａ」に応じて異なる値をとる係数である。この関係は、図３（ｆ）に示すグラフで表される。この場合、距離「ｂ」が同じとなる長さ方向位置においては、配向角θは、厚み方向の距離「ａ」が大きくなるにしたがって小さくくなる。端部領域４１、４２においては、該領域４１、４２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸４０ｂ、４０ｃは、パラレル配向となる。

図４（ａ）に、図３（ａ）の実施形態による希土類永久磁石形成用焼結体５ａにおける磁石材料粒子の磁化容易軸１０ａの配向を詳細に示す。中央領域９においては、個々の磁石材料粒子の磁化容易軸１０ａは、第１の端部領域１１において第２の表面７から焼結体５ａ内に入り、該焼結体５ａ内を通り、第２の端部領域１２において再び第２の表面７に達するほぼ円弧状又はアーチ状の経路に沿って指向するように配向される。第１の端部領域１１においては、該領域１１に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸１０ｂは第２の表面７から第１の表面６に向かうほぼ平行な経路に沿って指向するパラレル配向となる。逆に、第２の端部領域１２においては、該領域１２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸１０ｃは第１の表面６から第２の表面７に向かうほぼ平行な経路に沿って指向するパラレル配向となる。

なお、中央領域９において、第１及び第２の端部領域１１、１２にそれぞれ隣接する部分のうち、第１の表面６に近いコーナー部分９ａ、９ｂでは、該部分９ａ、９ｂに含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸１０ａ１、１０ａ２は、上述の円弧状又はアーチ状経路に対応する湾曲経路に沿って指向するように配向される。

このように形成された希土類永久磁石形成用焼結体５ａに着磁することによって得られた希土類永久磁石は、第１の端部領域１１における第１の表面６から出て第２の端部領域１２における第１の表面６に至り、第２の端部領域１２における第２の表面７から出て第１の端部領域１１における第２の表面７に至るように循環する磁束を生じるものとなる。すなわち、この永久磁石は、バックヨークを設けることなしに、高い磁束密度を生成することができる。

図４（ｂ）は、本発明の該実施形態によるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石における磁束密度の増大を、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石と対比して示す図表である。この対比は、図１に関連して前述した寸法を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石について行ったものである。前述したように、従来の焼結磁石では、焼結体は厚み１．３ｍｍであり、該焼結体に厚み２ｍｍのバックヨークが取り付けられる。図４（ｂ）では、磁石により生成される磁束密度を長さ方向中心からの距離に関連して示すものであり、曲線a−１が比較例となる従来の磁石における磁束密度である。これに対し、曲線ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３、ｂ−４、ｂ−５、ｂ−６、ｂ−７は、それぞれ、厚み１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．３ｍｍとした場合の、本発明の該実施形態によるバックヨークを持たないNd−Fe−B系磁石における磁束密度を示すものである。図から分かるように、本発明の実施形態による磁石では、バックヨークをもたない構成であるにも拘わらず、厚み１．３ｍｍの場合でも、従来の磁石よりも高いピーク磁束密度を得ることができる。さらに、焼結体５aの厚みが１．８ｍｍより大きい場合には、バックヨークがないにも拘わらず、磁石の長さ方向ほぼ全長にわたり、バックヨークと焼結体を合わせた厚みが２．３ｍｍである比較例の磁石より高い磁束密度で磁束を生成することができる。そして、厚みが同等になる曲線ｂ−７の例では、磁束密度は比較例と対比して、４３％以上の増加を示す。

図５（ａ）に、図３（ｂ）の実施形態による希土類永久磁石形成用焼結体５ａにおける磁石材料粒子の磁化容易軸２０ａ、２０ｂ、２０ｃの配向を詳細に示す。中央領域１９においては、個々の磁石材料粒子の磁化容易軸２０ａは、第１の端部領域２１において第２の表面７から焼結体５ａ内に入り、該焼結体５ａ内を通り、第２の端部領域１２において再び第２の表面７に達するほぼ円弧状又はアーチ状の経路に沿って指向するように配向される。第１の端部領域２１においては、該領域２１に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸２０ｂは第２の表面７から第１の表面６に向かう経路に沿って指向する配向となるが、この経路は、第２の表面７から第１の表面６に近づくにしたがって中央領域１９の方向に近づく円弧状の湾曲線となる。逆に、第２の端部領域２２においては、該領域２２に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸２０ｃは第１の表面６から第２の表面７に向かう円弧状湾曲経路に沿って指向する配向となる。

このように形成された希土類永久磁石形成用焼結体５ａに着磁することによって得られた希土類永久磁石は、前述した実施形態におけると同様に、第１の端部領域２１における第１の表面６から出て第２の端部領域２２における第１の表面６に至り、第２の端部領域２２における第２の表面７から出て第１の端部領域２１における第２の表面７に至るように循環する磁束を生じるものとなる。したがって、この永久磁石も、バックヨークを設けることなしに、高い磁束密度を生成することができる。

図５（ｂ）は、本発明の該第二の実施形態によるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石における磁束密度の増大を、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石と対比して示す図４（ｂ）と同様な図表であり、曲線ａ−１が比較例となる従来の磁石における磁束密度である。これに対し、曲線ｃ−１、ｃ−２、ｃ−３、ｃ−４、ｃ−５、ｃ−６、ｃ−７が、それぞれ、厚み１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．３ｍｍとした場合の、本発明の該第二の実施形態によるバックヨークを持たないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石における磁束密度を示すものである。図から分かるように、本発明の第二の実施形態による磁石では、第一の実施形態における磁石のように、磁束密度を表す曲線は、顕著なピークを示さず、比較的なだらかな曲線となる。また、この第二の実施形態による磁石は、焼結体５ａの厚みが１．８ｍｍのとき、比較例の磁石とほぼ同等の磁束密度となり、焼結体５ａの厚みが１．８ｍｍより大きい場合には、バックヨークがないにも拘わらず、バックヨークと焼結体を合わせた厚みが２．３ｍｍである比較例の磁石より高い磁束密度の磁束を生成する。そして、厚みが同等になる曲線ｃ−７の例では、磁束密度は比較例と対比して、３９％以上の増加を示す。

図５（ｃ）は、図３（ｃ）に示す実施形態による磁石形成用焼結体５ｃに着磁することにより得られたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石における磁束密度の増大を、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石と対比して示す図４（ｂ）及び図５（ｂ）と同様な図表であり、曲線ａ−１が比較例となる従来の磁石における磁束密度である。これに対し、曲線ｄ−１、ｄ−２、ｄ−３、ｄ−４、ｄ−５、ｄ−６、ｄ−７が、それぞれ、厚み１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．３ｍｍとした場合の、本発明の該実施形態によるバックヨークを持たない磁石における磁束密度を示すものである。図から分かるように、この実施形態により得られる磁石は、磁束密度曲線に高いピークが生じるので、短い周期で可動子の移動方向が切り替わる往復動部材の駆動用リニアモータに使用するのに適したものとなる。図５（ｅ）に、この実施形態により得られる磁石における、磁石の厚みｔと該磁石により生成される磁束量（μＷｂ）の関係を従来の磁石との対比で示す。図５（ｅ）において、破線が従来の磁石における磁束量を示しており、実線で示される実施例の磁石は、厚み１．８ｍｍより大きい範囲において従来の磁石より高い磁束量をもたらすことが分かる。

図５（ｄ）は、図３（ｄ）に示す実施形態による磁石形成用焼結体５ｄに着磁することにより得られたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石における磁束密度の増大を、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石と対比して示す図４（ｂ）及び図５（ｂ）と同様な図表であり、曲線ａ−１が比較例となる従来の磁石における磁束密度である。これに対し、曲線ｅ−１、ｅ−２、ｅ−３、ｅ−４、ｅ−５が、それぞれ、厚み１．３ｍｍ、１．８ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．３ｍｍとした場合の、本発明の該実施形態によるバックヨークを持たない磁石における磁束密度を示すものである。図から分かるように、この実施形態により得られる磁石は、磁束密度曲線が比較的平らな形状である。図５（ｆ）に、この実施形態により得られる磁石における、磁石の厚みｔと該磁石により生成される磁束量（μＷｂ）の関係を従来の磁石との対比で示す。図５（ｆ）において、破線が従来の磁石における磁束量を示しており、実線で示される実施例の磁石は、厚み１．８ｍｍより大きい範囲において従来の磁石より高い磁束量をもたらすことが分かる。
［希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法］

次に、図４（ａ）に示す実施形態による希土類磁石形成用焼結体５ａの製造方法について図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る永久磁石形成用焼結体５aの製造工程を示す概略図である。

先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金からなる磁石材料のインゴットを鋳造法により製造する。代表的には、ネオジム磁石に使用されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金は、Ｎｄが３０ｗｔ％、電解鉄であることが好ましいＦｅが６７ｗｔ％、Ｂが１．０ｗｔ％の割合で含まれる組成を有する。次いで、このインゴットを、スタンプミル又はクラッシャー等の公知の手段を使用して２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。代替的には、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法によりフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石材料粒子１１５が得られる（図７（ａ）参照）。

次いで、粗粉砕磁石材料粒子１１５を、ビーズミル１１６による湿式法又はジェットミルを用いた乾式法等の公知の粉砕方法によって微粉砕する。例えば、ビーズミル１１６による湿式法を用いた微粉砕では、粉砕媒体であるビーズ１１６ａを充填したビーズミル１１６に溶媒を充填し、該溶媒に粗粉砕磁石粒子１１５を投入する。そして、溶媒中で粗粉砕磁石粒子１１５を所定範囲の粒径（例えば０．１μｍ〜５．０μｍ）に微粉砕し、溶媒中に磁石材料粒子を分散させる（図７（ｂ）参照）。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粒子を真空乾燥などの手段によって乾燥させて、乾燥した磁石粒子を取り出す（図示せず）。ここで、粉砕に用いる溶媒の種類には特に制限はなく、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、ペンタン、ヘキサンなどの低級炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族類、ケトン類、それらの混合物等が使用できる。溶媒としては、有機溶媒に限らず、液化アルゴン等の不活性ガスの液化物、その他の無機溶媒を使用することができる。いずれの場合においても、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒を用いることが好ましい。

一方、ジェットミルによる乾式法を用いる微粉砕においては、粗粉砕した磁石材料粒子１１５を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１〜０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの不活性ガスからなる雰囲気中で、ジェットミルにより微粉砕し、例えば０．７μｍ〜５．０μｍといった所定範囲の平均粒径を有する微粒子とする。ここで、酸素濃度が実質的に０％とは、酸素濃度が完全に０％である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。

次に、ビーズミル１１６その他の手段により微粉砕された磁石材料粒子を所望形状に成形する。この磁石材料粒子の成形のために、上述のように微粉砕された磁石材料粒子１１５とバインダーとを混合した混合物を準備する。バインダーとしては、樹脂材料を用いることが好ましく、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、かつ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粒子とバインダーとの混合物を、例えば長方体形状のような所望形状に成形する際に生じた混合物の残余物を再利用できるようにするために、かつ、混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行うことができるようにするために、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。具体的には、以下の一般式（１）に示されるモノマーから形成される１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが好適に用いられる。

（但し、Ｒ₁及びＲ₂は、水素原子、低級アルキル基、フェニル基又はビニル基を表す）

上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソプレンの重合体であるポリイソプレン（イソプレンゴム、ＩＲ）、１，３−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン（ブタジエンゴム、ＢＲ）、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレンとエチレン、ブタジエンの共重合体であるスチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレンとエチレン、プロピレンの共重合体であるスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、エチレンとプロピレンの共重合体であるエチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン、プロピレンとともにジエンモノマーを共重合させたＥＰＤＭ、エチレンの重合体であるポリエチレン、プロピレンの重合体であるポリプロピレン、２−メチル−１−ペンテンの重合体である２−メチル−１−ペンテン重合樹脂、２−メチル−１−ブテンの重合体である２−メチル−１−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子、窒素原子を含むモノマーの重合体又は共重合体（例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等）を少量含む構成としても良い。更に、上記一般式（１）に該当しないモノマーが一部共重合していても良い。その場合であっても、本発明の目的を達成することが可能である。

なお、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に２５０℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は流動開始温度が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。

熱可塑性樹脂中に磁石材料粒子を分散させるために、分散剤を適量添加することが望ましい。分散剤としては、アルコール、カルボン酸、ケトン、エーテル、エステル、アミン、イミン、イミド、アミド、シアン、リン系官能基、スルホン酸、二重結合や三重結合などの不飽和結合を有する化合物、液状飽和炭化水素化合物のうち、少なくともひとつを添加することが望ましい。複数を混合して用いても良い。

そして、後述するように、磁石材料粒子とバインダーとの混合物に対して磁場を印加して該磁石材料を磁場配向するにあたっては、混合物を加熱してバインダー成分が軟化した状態で磁場配向処理を行う。

磁石材料粒子に混合されるバインダーとして上述の条件を満たすバインダーを用いることによって、焼結後の希土類永久磁石形成用焼結体内に残存する炭素量及び酸素量を低減させることが可能となる。具体的には、焼結後に磁石形成用焼結体内に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とすることができる。また、焼結後に磁石形成用焼結体内に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とすることができる。

バインダーの添加量は、スラリー又は加熱溶融したコンパウンドを成形する場合に、成形の結果として得られる成形体の厚み精度が向上するように、磁石材料粒子間の空隙を適切に充填できる量とする。例えば、磁石材料粒子とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。

以下の実施例では、混合物を一旦製品形状以外に成形した状態で磁場を印加して磁石材料粒子の磁化容易軸の配向を行い、その後に焼結処理を行うことによって、例えば図４（ａ）に示す形状のような、所望の製品形状とする。特に、以下の実施例では、磁石材料粒子とバインダーとからなる混合物すなわちコンパウンド１１７を、シート形状のグリーン成形体（以下、「グリーンシート」という）に一旦成形した後に、配向処理のための成形体形状とする。混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石材料粒子とバインダーとの混合物であるコンパウンド１１７を加熱した後にシート形状に成形するホットメルト塗工によるか、又は、磁石材料粒子とバインダーと有機溶媒とを含むスラリーを基材上に塗工することによりシート状に成形するスラリー塗工等による成形を採用することができる。

以下においては、特にホットメルト塗工法によるグリーンシート形成に関連して実施形態を説明するが、本発明は、そのような特定の塗工法に限定されるものではなく、例えば、ホットメルトのダイ押出し等、他の方法を用いることができる。

以下においては、特にホットメルト塗工を用いたグリーンシート成形について説明するが、本発明は、そのような特定の塗工法に限定されるものではない。

既に述べたように、ビーズミル１１６によるか、他の方法で微粉砕された磁石材料粒子にバインダーを混合することにより、磁石材料粒子とバインダーとからなる粘土状の混合物すなわちコンパウンド１１７を作製する。ここで、バインダーとしては、上述したように樹脂、分散剤の混合物を用いることができる。例えば、樹脂としては、構造中に酸素原子を含まず、かつ解重合性のあるポリマーからなる熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、一方、分散剤としては、アルコール、カルボン酸、ケトン、エーテル、エステル、アミン、イミン、イミド、アミド、シアン、リン系官能基、スルホン酸、二重結合や三重結合などの不飽和結合を有する化合物のうち、少なくともひとつを添加することが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド１１７における磁石材料粒子とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％となるようにする。

ここで分散剤の添加量は磁石材料粒子の粒子径に応じて決定することが好ましく、磁石材料粒子の粒子径が小さい程、添加量を多くすることが推奨される。具体的な添加量としては、磁石材料粒子に対して０．１部〜１０部、より好ましくは０．３部〜８部とする。添加量が少ない場合には分散効果が小さく、配向性が低下する恐れがある。また、添加量が多い場合は、磁石材料粒子を汚染する恐れがある。磁石材料粒子に添加された分散剤は、磁石材料粒子の表面に付着し、磁石材料粒子を分散させ粘土状混合物を与えるとともに、後述の磁場配向処理において、磁石材料粒子の回動を補助するように作用する。その結果、磁場を印加した際に配向が容易に行われ、磁石粒子の磁化容易軸方向をほぼ同一方向に揃えること、すなわち、配向度を高くすることが可能になる。特に、磁石材料粒子にバインダーを混合する場合には、粒子表面にバインダーが存在するようになるため、磁場配向処理時の摩擦力が高くなり、そのために粒子の配向性が低下する恐れがあり、分散剤を添加することの効果がより高まる。

磁石材料粒子とバインダーとの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどの不活性ガスからなる雰囲気のもとで行うことが好ましい。磁石材料粒子とバインダーとの混合は、例えば磁石材料粒子とバインダーをそれぞれ攪拌機に投入し、攪拌機で攪拌することにより行う。この場合において、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。さらに、磁石材料粒子とバインダーの混合も、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行うことが望ましい。また、特に磁石粒子を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた溶媒から磁石粒子を取り出すことなくバインダーを溶媒中に添加して混練し、その後に溶媒を揮発させ、コンパウンド１１７を得るようにしても良い。

続いて、コンパウンド１１７をシート状に成形することにより、前述したグリーンシートを作成する。ホットメルト塗工を採用する場合には、コンパウンド１１７を加熱することにより該コンパウンド１１７を溶融し、流動性を有する状態にした後、支持基材１１８上に塗工する。その後、放熱によりコンパウンド１１７を凝固させて、支持基材１１８上に長尺シート状のグリーンシート１１９を形成する。この場合、コンパウンド１１７を加熱溶融する際の温度は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、通常は５０〜３００℃とする。但し、用いるバインダーの流動開始温度よりも高い温度とする必要がある。なお、スラリー塗工を用いる場合には、多量の溶媒中に磁石材料粒子とバインダー、及び、任意ではあるが、配向を助長する添加剤を分散させ、スラリーを支持基材１１８上に塗工する。その後、乾燥して溶媒を揮発させることにより、支持基材１１８上に長尺シート状のグリーンシート１１９を形成する。

ここで、溶融したコンパウンド１１７の塗工方式は、スロットダイ方式又はカレンダーロール方式等の、層厚制御性に優れる方式を用いることが好ましい。特に、高い厚み精度を実現する為には、特に層厚制御性に優れた、すなわち、基材の表面に高精度の厚さの層を塗工できる方式であるダイ方式やコンマ塗工方式を用いることが望ましい。例えば、スロットダイ方式では、加熱して流動性を有する状態にしたコンパウンド１１７をギアポンプにより圧送してダイに注入し、ダイから吐出することにより塗工を行う。また、カレンダーロール方式では、加熱した２本のロールのニップ間隙に、コンパウンド１１７を制御した量で送り込み、ロールを回転させながら、支持基材１１８上に、ロールの熱で溶融したコンパウンド１１７を塗工する。支持基材１１８としては、例えばシリコーン処理ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。さらに、消泡剤を用いるか、加熱真空脱泡を行うことによって、塗工され展開されたコンパウンド１１７の層中に気泡が残らないよう、充分に脱泡処理することが好ましい。或いは、支持基材１１８上に塗工するのではなく、押出成型や射出成形によって溶融したコンパウンド１１７をシート状に成型しながら支持基材１１８上に押し出すことによって、支持基材１１８上にグリーンシート１１９を成形することもできる。

図７に示す実施形態では、スロットダイ１２０を用いてコンパウンド１１７の塗工を行うようにしている。このスロットダイ方式によるグリーンシート１１９の形成工程では、塗工後のグリーンシート１１９のシート厚みを実測し、その実測値に基づいたフィードバック制御により、スロットダイ１２０と支持基材１１８との間のニップ間隙を調節することが望ましい。この場合において、スロットダイ１２０に供給する流動性コンパウンド１１７の量の変動を極力低下させ、例えば±０．１％以下の変動に抑え、さらに塗工速度の変動も極力低下させ、例えば±０．１％以下の変動に抑えることが望ましい。このような制御によって、グリーンシート１１９の厚み精度を向上させることが可能である。なお、形成されるグリーンシート１１９の厚み精度は、例えば１ｍｍといった設計値に対して、±１０％以内、より好ましくは±３％以内、さらに好ましくは±１％以内とすることが好ましい。カレンダーロール方式では、カレンダー条件を同様に実測値に基づいてフィードバック制御することで、支持基材１１８に転写されるコンパウンド１１７の膜厚を制御することが可能である。

グリーンシート１１９の厚みは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、必要な磁石厚みを達成するために、多層を積層しなければならなくなるので、生産性が低下することになる。

次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１１８上に形成されたグリーンシート１１９から所望の磁石寸法に対応する寸法の直方体形状に切り出された加工用シート片を図６に示すようにＵ字形に曲げて磁界印加用加工片１２３を作成する。本実施形態においては、加工片１２３は、半円形の円弧部１２３ａと、該円弧部１２３ａの両端から接線方向に延びる直線部１２３ｂ、１２３ｃとからなる。円弧部１２３は、最終的に得られる永久磁石形成用焼結体５ａの中央領域９に対応し、端部１２３ｂは、焼結体５ａの端部領域１１に、端部１２３ｃは、焼結体５ａの端部領域１２に、それぞれ対応する。

この加工片１２３は、図の紙面に直角な方向の幅寸法を有し、この幅寸法及び厚みと長さ寸法は、後述する焼結工程における寸法の縮小を見込んで、焼結工程後に所定の磁石寸法が得られるように定める。

図６に示す加工用シート片１２３には、直線部１２３ｂ、１２３ｃの表面に直角になる方向に平行磁場１２１が印加される。この磁場印加により、加工片１２３に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、図６に矢印１２２で示すように、磁場の方向に配向される。具体的に述べると、加工片１２３は、該加工片１２３に対応する形状のキャビティを有する磁場印加用型内に収容され（図示せず）、加熱することにより加工片１２３に含まれるバインダーを軟化させる。詳細には、加工片１２３内に含まれるバインダーの貯蔵弾性率が１０⁸Ｐａ以下、好ましくは１０⁷Ｐａ以下となるまで加工片１２３を加熱し、バインダーを軟化させる。それによって、磁石材料粒子はバインダー内で回動できるようになり、その磁化容易軸を平行磁場１２１に沿った方向に配向させることができる。

ここで、加工片１２３を加熱するための温度及び時間は、用いるバインダーの種類及び量によって異なるが、例えば４０〜２５０℃で０．１〜６０分とする。いずれにしても、加工片１２３内のバインダーを軟化させるためには、加熱温度は、用いられるバインダーのガラス転移点又は流動開始温度以上の温度とする必要がある。加工片１２３を加熱するための手段としては、例えばホットプレートによる加熱、又はシリコーンオイルのような熱媒体を熱源に用いる方式がある。磁場印加における磁場の強さは、５０００[Oe]〜１５００００[Oe]、好ましくは、１００００[Oe]〜１２００００[Oe]とすることができる。その結果、加工片１２３に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、図６に示すように、平行磁場１２１に沿った方向に、平行に配向される。この磁場印加工程では、複数個の加工用シート片１２３に対して同時に磁場を印加する構成とすることもできる。このためには、複数個のキャビティを有する型を使用するか、或いは、複数個の型を並べて、同時に平行磁場１２１を印加すればよい。加工片１２３に磁場を印加する工程は、加熱工程と同時に行っても良いし、加熱工程を行った後であって加工片１２３のバインダーが凝固する前に行っても良い。

次に、図６に示す磁場印加工程により磁石材料粒子の磁化容易軸が矢印１２２で示すように平行配向された加工片１２３を、磁場印加用型から取り出し、細長い長さ方向寸法の長方体形キャビティ１２４を有する最終成形用型内に移して、焼結処理用加工片に成形する。この成形により、加工片１２３は、円弧部１２３ａが、直線状の中央領域９に対応する形状になり、同時に、両端の直線部１２３ｂ、１２３ｃは、中央領域と直線状に整列する形状になる。この成形工程により形成される焼結処理用加工片においては、中央の直線状領域９に対応する領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図４（ａ）に示すように円弧状の経路に沿って指向する配向になる。さらに、両端の端部領域１１、１２に対応する直線部に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図４（ａ）に示すように、厚み方向の平行経路に沿って指向するパラレル配向となる。

このようにして磁石材料粒子の磁化容易軸が配向された配向後の焼結処理用加工片を、大気圧、或いは、大気圧より高い圧力又は低い圧力（例えば、１．０Ｐａ又は１．０ＭＰａ）に調節した非酸化性雰囲気において、バインダー分解温度で数時間〜数十時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。この処理では、水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気を用いることが推奨される。水素雰囲気のもとで仮焼処理を行う場合には、仮焼中の水素の供給量は、例えば５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダーに含まれる有機化合物を、解重合反応、その他の反応によりモノマーに分解し、飛散させて除去することが可能となる。すなわち、焼結処理用シート片１２５に残存する炭素の量を低減させる処理である脱カーボン処理が行われることとなる。また、仮焼処理は、焼結処理用シート片１２５内に残存する炭素の量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うことが望ましい。それによって、その後の焼結処理で焼結処理用シート片１２５の全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度及び保磁力の低下を抑制することが可能になる。なお、上述した仮焼処理を行う際の加圧条件を大気圧より高い圧力とする場合には、圧力は１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。ここで、加圧条件は、大気圧より高い圧力、より具体的には０．２ＭＰａ以上とすれば、特に残存炭素量軽減の効果が期待できる。

バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定することができる。具体的には、バインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲を選択することが推奨される。バインダーの種類により異なるが、２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃、例えば４５０℃とすればよい。

上述の仮焼処理においては、一般的な希土類磁石の焼結処理と比較して、昇温速度を小さくすることが好ましい。具体的には、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下、例えば１．５℃／ｍｉｎとすることにより、好ましい結果を得ることができる。従って、仮焼処理を行う場合には、図９に示すように２℃／ｍｉｎ以下の所定の昇温速度で昇温し、予め設定された設定温度（バインダー分解温度）に到達した後に、該設定温度で数時間〜数十時間保持することにより仮焼処理を行う。このように、仮焼処理において昇温速度を小さくすることによって、焼結処理用シート片１２５内の炭素が急激に除去されることがなく、段階的に除去されるようになるので、十分なレベルまで残量炭素を減少させて、焼結後の永久磁石形成用焼結体の密度を上昇させることが可能となる。すなわち、残留炭素量を減少させることにより、永久磁石中の空隙を減少させることができる。上述のように、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ程度とすれば、焼結後の永久磁石形成用焼結体の密度を９８％以上（７．４０ｇ／ｃｍ３以上）とすることができ、着磁後の磁石において高い磁石特性を達成することが期待できる。

続いて、仮焼処理によって仮焼された焼結処理用加工片を焼結する焼結処理が行われる。焼結処理としては、真空中での無加圧焼結法を採用することもできるが、本実施形態では、焼結処理用加工片を幅方向に一軸加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結法を採用することが好ましい。この方法では、図４（ａ）に示すものと同じ形状のキャビティを有する焼結用型（図示せず）内に焼結処理用加工片１２５を装填し、型を閉じて、幅方向に加圧しながら焼結を行う。この加圧焼結技術としては、例えば、ホットプレス焼結、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、放電プラズマ（ＳＰＳ）焼結等、公知の技術のいずれを採用してもよい。特に、一軸方向に加圧可能であって、通電焼結により焼結が遂行されるＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。

なお、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧圧力を、例えば０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９４０℃まで１０℃／分の昇温速度で温度上昇させ、その後５分保持することが好ましい。次いで冷却し、再び３００℃〜１０００℃に昇温して２時間、その温度に保持する熱処理を行う。このような焼結処理の結果、焼結処理用加工片から、図４（ａ）に示す磁化容易軸配向を有する希土類永久磁石形成用焼結体５ａが製造される。このように、焼結処理用加工片を幅方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結法によれば、焼結処理用加工片内の磁石材料粒子に与えられた磁化容易軸の配向が変化することを抑制できる。

図５（ａ）に示す磁石材料粒子の磁化容易軸配向を有する希土類永久磁石形成用焼結体を作製するためには、図６に示す加工片１２３に代えて、直線部１２３ｂ、１２３ｃのない、円弧部１２３ａだけの半円形の加工片を使用すれば、全体にわたり磁化容易軸が円弧状経路に沿って指向される配向の焼結体が得られる。この場合において、加工片の端部における曲率半径を、端部に向けて漸次増加するようにすれば、端部領域における湾曲経路が中央領域における円弧状経路とは異なる曲率のものとすることもできる。

図８は、本発明の希土類永久磁石形成用焼結体５ａに着磁することによって形成された永久磁石１３１を搭載した可動子１３０と、該可動子１３０に対向するように配置された固定子１３２とから構成される小型リニアモータ１４０の一例を示すものである。可動子１３０には、本発明の実施形態による永久磁石１３１が２個、並列に、かつ、極性が逆になるように配置されて、磁石列を形成している。磁石列には、該リニアモータ１４０によって駆動される被駆動部材１３４が取り付けられる。固定子１３２は、鉄心にまかれた複数のコイル１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃが、矢印１４１で示す可動子１３０の移動方向に間隔をもって配置されている。このリニアモータの構成自体は、通常のものであるから、その詳細についての説明は省略する。本発明の希土類永久磁石は、バックヨークを使用せずに高い磁束密度を確保できるので、永久磁石ユニットの厚みを従来の永久磁石に比べて薄くすることができ、かつ、同じ厚みの永久磁石ユニットで比較した場合、リニアモータの出力を大幅に高めることができる。

図９は、図３（ｄ）に示す磁化容易軸配向を有する希土類永久磁石形成用焼結体５ｄを作製するための方法の一例を示すものである。図９（ａ）は、最初の工程を示すもので、図７（ｄ）と同様の工程により、薄いグリーンシート１５０が複数枚形成される。このグリ−ンシート１５０は、磁化容易軸１５１が長さ方向に配向した磁石材料粒子を含む。このグリーンシート１５０を、図９（ｂ）に示すように、Ｕ字形に類似した形状に曲げる。この工程で、曲げ曲率の異なる複数枚のグリーンシート１５０ａ〜１５０ｆを作成し、図９（ｃ）に示すように、これら複数枚のグリーンシート１５０ａ〜１５０ｆを重ね合せて熱融着する。次いで、中央部の必要な個所を、図９（ｄ）に示すように切り出して、中央部１５２を形成する。その後、図９（ｅ）に示すように、図９（ｄ）の工程で得られた該中央部１５２の長さ方向両端部に、磁化容易軸がパラレル配向したグリーンシート１５３、１５４を貼り合わせ、熱融着して成形体１５５を形成する。最後に、図９（ｅ）の工程で得られた成形体１５５を焼結することにより、図３（ｄ）に示す磁石形成用焼結体５ｄを得ることができる。図９（ｂ）の曲げ工程において、曲げ形状を適切に定めることにより、図９（ｄ）の工程で切り出される中央部１５２における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向を所望のように定めることができる。したがって、図３（ｃ）に示す構成も、同様の方法で形成することが可能である。

以上、本発明を特定の実施形態に関連して説明したが、本発明は、これら特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された思想に含まれるすべてが本発明に含まれるものである。

１・・・磁石ユニット
１ａ、１ｂ・・・永久磁石
２・・・バックヨーク
３・・・固定子
３ａ、３ｂ、３ｃ・・・コイル
５ａ、５ｂ・・・希土類永久磁石形成用焼結体
６・・・第１の表面
７・・・第２の表面
８・・・端面
９、１９・・・中央領域
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・磁化容易軸
１１、２１・・・第１の端部領域
１２、２２・・・第２の端部領域
１１５・・・粗粉砕磁石材料粒子
１１６・・・ビーズミル
１１７・・・コンパウンド
１１９・・・グリーンシート
１２０・・・スロットダイ
１２１・・・平行磁場
１２３・・・加工片
１３０・・・可動子
１３１・・・永久磁石
１３２・・・固定子
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ・・・コイル
１４０・・・リニアモータ
Ｌ・・・長さ方向寸法
Ｗ・・・幅方向寸法
ｔ・・・厚さ
Ｃ・・・長さ方向中央部

Claims (11)

1. 希土類物質を含む磁石材料粒子を含み、長さ方向に延びる第１の表面と、該第１の表面から厚み方向に間隔をもった位置にあり長さ方向に延びる第２の表面と、長さ方向両端部の端面とを有する長さ方向断面形状をもつ所定の立体形状に、該磁石材料粒子が一体に焼結成形された、希土類永久磁石形成用焼結体であって、
   長さ方向にみて両端の第１及び第２の端部領域の間に位置する中央領域においては、該中央領域に含まれる前記磁石材料粒子は、その磁化容易軸が、前記中央領域の長さ方向中央部を通り前記第１の表面に垂直な長さ方向中心線より前記第１の端部領域の側に位置する部分で、前記第２の表面から前記焼結体の内部に入り、前記長さ方向中心線を長さ方向に横切り、前記中央領域の前記長さ方向中心線より前記第２の端部領域の側に位置する部分で、前記第２の表面に向けられる経路に沿って指向するように配向され、
   前記第１の端部領域においては、該第１の領域に含まれる前記磁石材料粒子は、その磁化容易軸が前記第２の表面から前記焼結体の内部に入り、前記第１の表面に向けられるように配向され、
   前記第２の端部領域においては、該第２の領域に含まれる前記磁石材料粒子は、その磁化容易軸が前記第１の表面から前記焼結体の内部に入り、前記第２の表面に向けられるように配向された
   ことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
2. 請求項１に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、該第１の端部領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記第２の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向されたことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
3. 請求項１又は請求項２に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、該第２の端部領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記第２の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向されたことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
4. 請求項１に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、該第１の端部領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記中央領域に近接する個所においては、前記第１の表面に近づくにしたがって前記中央領域に近づく方向に傾斜する経路に沿って指向するように配向されたことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
5. 請求項１又は請求項４に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、該第２の領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記中央領域に近接する個所では、前記第１の表面から遠ざかるにしたがって前記中央領域から離れる方向に傾斜する経路に沿って指向するように配向されたことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
6. 請求項１に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、
   前記第１及び第２の端部領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記第１の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向されており、
   前記中央領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記中央領域の長さ方向中心線を長さ方向の原点とし、該長さ方向中心線から前記第２の端部領域方向の距離を＋ｂ、該長さ方向中心線から前記第１の端部領域方向の距離を−ｂ、中央領域と前記第1および第２の端部領域との境界までの距離をｂｍａｘとしたとき、該磁化容易軸の配向方向と前記第１の表面との間の角度として定義される配向角θが、
   θ（°）＝（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ×９０（但しｃは定数であり、配向角θは左回り方向を正とし、右回り方向を負とし、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＜−１のときはθ＝−９０°、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＞１のときはθ＝９０°とする）
   となるように配向され、該配向角は、該長さ方向中心線からの距離ｂが同一の位置においては厚み方向にほぼ一定である
   ことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
7. 請求項１に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、
   前記第１及び第２の端部領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記第１の表面に対してほぼ直角の方向に向けられるようにパラレル配向されており、
   前記中央領域に含まれる前記磁石材料粒子の磁化容易軸は、前記中央領域の長さ方向中心線を長さ方向の原点とし、該長さ方向中心線から前記第２の端部領域方向の距離を＋ｂ、該長さ方向中心線から前記第１の端部領域方向の距離を−ｂ、中央領域と前記第1および第２の端部領域との境界までの距離をｂｍａｘとしたとき、該磁化容易軸の配向方向と前記第１の表面との間の角度として定義される配向角θが、
   θ（°）＝（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ×９０（但し、配向角θは左回り方向を正とし、右回り方向を負とし、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＜−１のときはθ＝−９０°、（ｂ／ｂｍａｘ）×ｃ＞１のときはθ＝９０°とする）
   となるように配向され、前記ｃは、前記第１の表面において最小となり、前記第２の表面において最大となるように、該第１の表面から該第２の表面に向けて厚み方向に漸次増加するように変化する係数である
   ことを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載した希土類永久磁石形成用焼結体であって、前記磁石材料粒子はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料であることを特徴とする希土類永久磁石形成用焼結体。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載した希土類永久磁石形成用焼結体に着磁することによって作製されたことを特徴とする希土類永久磁石。
10. 請求項９に記載した希土類永久磁石を備える可動子と、該希土類永久磁石の前記第１の表面に対して間隔をもって配置された固定磁極とからなるリニアモータ。
11. 請求項１０に記載したリニアモータであって、前記可動子の前記希土類磁石は、長さ方向が該可動子の移動方向に平行になるように配置されたことを特徴とするリニアモータ。

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