TWI416556B - Method for manufacturing radiant anisotropic magnets - Google Patents

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TWI416556B
TWI416556B TW095146723A TW95146723A TWI416556B TW I416556 B TWI416556 B TW I416556B TW 095146723 A TW095146723 A TW 095146723A TW 95146723 A TW95146723 A TW 95146723A TW I416556 B TWI416556 B TW I416556B
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Mitsuo Kitagawa
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Shinetsu Chemical Co
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Description

放射異向性磁石之製造方法
本發明係關於一種放射異向性磁石的製造方法
粉碎純粒鐵(ferrite)或稀土族合金之結晶磁性異方性材料，在特定之磁場中進行沖壓成形，所製作之異方性磁石，係已被廣泛地使用於喇叭、馬達、計測器、其他之電氣機器等。其中，尤其於放射方向具有異方性之磁石，係磁性特性優，可自由的著磁，又亦不須如片段磁石之磁石固定用的補強，故被使用於AC伺服馬達、DC無刷馬達等。尤其，近年隨馬達之高性能化，尋求長條狀放射異方性磁石。具有放射配向之磁石係藉垂直磁場垂直成形法或後方押出法所製造，但垂直磁場垂直成形法係其特徵在於：從沖壓方向介由核心部而從對抗方向施加磁場，得到放射配向者。
於圖1中表示製造放射異方性磁石之垂直磁場垂直成形機的說明圖。此處，圖中1係成形機架台、2係配向磁場線圈、3係方塊體、4係上核心部、5係下核心部、6係上沖壓機、7係下沖壓機、8係填充磁石粉。此垂直磁場垂直成形機中，以線圈所產生之磁場係使核心部、方塊體、成形機架台、成為核心部之磁路。此時，為降低磁場洩漏損失，在形成磁路之部分的材料中，係使用強磁性體，主要可使用鐵系金屬。但，用以使磁石粉配向之磁場強度 係以如以下般做法來決定。使核心部徑為B(磁石粉填充內徑)、方塊體徑為A(磁石粉填充內徑)，磁石粉填充高度為L。通過上下核心部之磁通於核心部中央碰撞對抗，到達方塊體。通過核心部之磁通量係以核心部之飽和磁通密度來決定，於鐵製核心部，磁通密度為20kG左右。因此，在磁石粉填充內外徑之配向磁場，係上下核心部通過之磁通量除以磁石粉填充部之內面積及外面積者。
2．π．(B/2)2 ．20/(π．B．L)=10．B/L...內周
2．π．(B/2)2 ．20/(π．A．L)=10．B2 /(A．L)...外周
在外周之磁場係小於內周，故為在磁石粉填充部全部得到良好的配向，係在外周必須為10kOe以上，因此，成為10．B2 /(A．L)=10，因此成為L=B2 /A。成形體高度係填充粉高度的約一半，燒結時進一步成為8成左右，故磁石之高度變成非常小。如此地，依核心部形狀決定可配向之磁石高度，使用垂直磁場垂直成形機，藉對抗之磁場以製作放射磁石之方法中很難製作長條品。
又，後方押出法係設備龐大，良率差，很難製造廉價的磁石。
如此地，放射異方性磁石係即使在任一方法亦很難製造，要廉價且大量地製造乃很難，且使用放射異方性磁石之馬達亦成本非常高之不利仍存在。
因此，本案申請人已提出放射異方性環磁石之製造方 法，其係為使長條圓筒之放射磁石以多串成形進行大量成長，不使用習知之垂直磁場垂直沖壓，而以配置強磁性核心部之水平磁場垂直沖壓施加磁場後，使磁場方向與磁石粉相對地旋轉，其後，進一步施加磁場進行成形之方法，亦即，「於圓筒磁石用成形模具之核心部的至少一部份之材質使用具有飽和磁通密度5KG以上之強磁性體，使填充於模具腔穴內之磁石粉藉水平磁場垂直成形法對磁石粉施加配向磁場而成形，以製造放射異方性環磁石之方法，下述(i)~(v)之操作中進行至少一個操作；(i)磁場施加中，使磁石粉於模具周方向旋轉特定角度；(ii)磁場施加後，使磁石粉於模具周方向旋轉特定角度，其後，再施加磁場；(iii)磁場施加中，相對於磁石粉使產生磁場之線圈於模具周方向旋轉特定角度；(iv)磁場施加後，相對於磁石粉使產生磁場之線圈於模具周方向旋轉特定角度，其後，再施加磁場；(v)使用複數之線圈對，對一個之線圈對施加磁場後，對另一線圈對施加磁場；對磁石粉，從多於一方向之方向施加磁場，以加壓成形所製造，涵蓋磁石全體，環磁石之中心軸與放射異方性賦予方向構成之角度為80°以上100°以下之放射異方性磁石(特開2004-111944號公報)。
在此方法中，於水平磁場沖壓機內配置強磁性核心部 所施加之磁場，係如圖3(b)般，在磁場施加方向附近成為放射配向。此時，相對於磁場施加方向，在垂直方向中不成為放射配向。是故，使填充磁石粉與磁場施加方向相對地旋轉後，施加弱的磁場，前次之磁場施加時使不成為放射配向之部位形成放射配向。若使用如此之弱磁場，在磁場施加方向之垂直方向的配向不產生混亂。如此做法而而涵蓋周方向全體，可得到放射配向。但，若成形前之施加磁場的強度太強，在磁場垂直方向，至今所形成之放射配向會混亂。又，若太弱，在磁場施加方向之前方的磁場施加時所形成之混亂配向不會形成放射配向。因此，是否可得到均一之放射配向，係受到成形前之磁場強度影嚮很大，因此，期望更安定地進行生產之方法。
專利文獻1：特開2004-111944號公報
 (發明之揭示)
本發明係有鑑於上述事情者，目的在於提供一種放射異方性磁石之製造方法，其係磁性特性優、多數、長條且均一之放射異方性磁石很容易且大量地安定而可廉價地生產。
本發明為達成上述目的，係提供一種放射異向性磁石 的製造方法，其係於具有圓柱狀中空部之方塊體、配置於此中空部內而形成圓筒狀腔穴之圓柱狀核心部、與將上述腔穴內上下方向滑動地配設之上下沖壓機的圓筒磁石用成形模具之上述腔穴內填充磁石粉，從上述方塊體之外側沿核心部之徑方向對上述磁石粉施加磁場，藉上述上下沖壓機加壓磁石粉，而藉水平磁場垂直成形法使磁石粉成形：其特徵在於：至少將上述上沖壓機分割形成能分別在從上述磁場之施加方向朝周方向±10°以上±80°以下之區域將磁石粉施以部分加壓，同時並於圓筒磁石用成形模具的核心部之至少一部分的材質中使用具有飽和磁通密度0.5T以上之強磁性體，使填充於模具腔穴內之磁石粉藉水平磁場垂直成形法成形時，於對磁石粉施加配向磁場時或施加配向磁場後，從磁場施加方向於周方向上±10°以上±80°以下之區域，以對應於此區域之上沖壓機的分割部與下沖壓機部分加壓磁石粉，使磁石粉之該部分加壓部進行高密度化至磁場施加前之填充密度的1.1倍以上未達成形體密度之預備成形，且進行如下之操作中至少一種的操作：(i)上述第1次之磁場施加後，使磁石粉於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場；(ii)上述第1次之磁場施加後，相對於磁石粉使產生磁場的線圈於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場；(iii)上述第1次之磁場施加後，相對於先施加之線圈對，從於偏離特定角度之位置所配置的線圈對，再施加磁 場；於此第2次之磁場施加時或磁場施加後，或依需要反覆上述預備成形及上述(i)~(iii)之操作中至少一個的操作後，以先前部分加壓以上的壓力使腔穴內之全磁石粉以上下沖壓機全體進行加壓而進行本體成形。
此時，宜於該預備成形及本體成形時或預備成形及本體成形前進行之磁場施加中的施加磁場之強度，任一者均為159.5kA/m~797.7kA/m。又，宜上沖壓機的分割數被均等地進行四，六或八分割者。亦即，宜將下沖壓機分割形成為能分別在從上述磁場之施加方向朝周方向±10°以上±80°以下之區域將磁石粉施以部分加壓，並於上述上沖壓機之分割部與對向於此之下沖壓機的分割部，使磁石粉進行部分加壓。
若依本發明之放射異方性磁石之製造方法，其係可容易地製造多數、長條品，且磁性特性優之均一放射異方性磁石廉價且大量地安定而提供，產業上之利用價值極高。
以下，詳細說明有關本發明。
圖2係圓筒磁石之成形時，磁場中用以進行配向之水平磁場垂直成形裝置的說明圖，尤其為馬達用磁石之水平磁場垂直成形機。此處，與圖1之情形同樣，1表示成形 機架台，2表示配向磁場線圈，3表示方塊體，或5a表示核心部。6為上沖壓機，7為下沖壓機，8為填充磁石粉，又，9表示磁極片。
亦即，方塊體3係具有圓柱狀中空部，於此中空部內插入徑小於此中空部之直徑的圓柱狀核心部5a，於方塊體3與核心部5a之間可形成圓筒狀腔穴，於此腔穴中填充磁石粉8，成形，形成相應於此腔穴之形狀的磁石。此時，上述上下沖壓機6、7係分別上下方向滑動地插入於上述腔穴，押壓腔穴內之填充磁石粉8者。又，於上述腔穴內之磁石粉中，係從方塊體3之外側沿者核心部5a之徑方向而施加磁場者。
此處，在本發明中，上述上沖壓機從上述磁場之施加方向於周方向上分別於±10°以上±80°以下之區域，較佳為±30°以上±60°以下之區域，分割成為可使磁石粉部分加壓而得，此時，下沖壓機係宜不分割，而形成一體型，但與上沖壓機同樣，亦可進行分割。
又，在本發明中，上述模具之核心部5a的至少一部分，較佳係全體以飽和磁通密度0.5T(5KG)以上，宜為0.5~2.4T(5~24KG)，更宜為以1.0~2.4T(10~24KG)之強磁性體形成。如此之核心部材質可舉例如鐵系材、鈷系材、鐵-鈷系合金材及此等之合金材等具有磁性之材料。
如此地，若使用具有飽和磁通密度0.5T以上之強磁性體作為核心部，對磁石粉施加配向磁場時，磁通係垂直地進入強磁性體表面，描繪近似放射之磁力線。因此，如 圖3(a)所示般，可使磁石粉填充部之磁場方向接近放射配向。然而，以往係以具有非磁性或磁石粉同等之飽和磁通密度的材料形成核心部5b，此時，磁力線如圖3(b)所示般，互相平行，在同圖中，中央附近為放射方向，但隨著朝上側及下側而成為以線圈所產生之配向磁場方向。即使以強磁性體形成核心部，核心部之飽和磁通密度為不足0.5T時，核心部係容易地飽和，儘管使用強磁性核心部，磁場成為接近圖3(b)之狀態。尚且，以不足0.5T係與填充磁石粉之飽和密度(磁石之飽和磁通密度×磁石粉填充密度/磁石真密度)相等，在填充磁石粉及強磁性核心部內之磁通方向係相等於線圈之磁場方向。又，於核心部之一部分使用0.5T以上之強磁性體時，亦可得到與上述同樣之效果，很有效，但宜使用全體為由0.5T以上之強磁性體所構成的核心部。
相對於以線圈所形成之配向磁場方向，為90°之方向，有時無法取得放射配向。於磁場中具有強磁性體時，磁通係垂直地進入強磁性體，拉進強磁性體，故在強磁性體之磁場方向面磁通密度上昇，在垂直方向係磁通密度降低。因此，於模具內調配強磁性核心部時，於填充磁石粉中，強磁性核心部之磁場方向部係可藉強的磁場得到良好之配向，在垂直方向部中不太配向。為彌補此，使磁石粉相對於以線圈所產生之磁場相對地旋轉，並使不完全配向部以磁場方向之強磁場部再度進行配向。
但，此時，於施加磁場很強的施加磁場方向以垂直方 向再混亂放射配向，又，若太弱，無法矯正磁場施加方向被混亂之放射配向。因此，依成形前之磁場強度是否可得到均一之放射配向乃影嚮很大，磁石要安定生產乃很難。
是故，在本發明中，使在磁場施加時或其後一度所形成之磁場施加方向的放射配向，被分割，只使此部分藉可作動之上沖壓機或下沖壓機的任一者或上下兩沖壓機進行壓，進行預備成形，即使施加放射方向以外之磁場，亦可抑制磁石粉產生旋轉。如此一來，最初之磁場施加時進行預備成形，其後，以旋轉磁場施加進行達到本體成形之多段成形，俾可得到具有均一放射配向之成形體。預備成形及本體成形係磁場施加後進行，但藉由在磁場中進行可得到高配向，佳。
在預備成形之區域記載中，磁場施加方向0°方向與180°方向係同一，故在±90°中意謂360°亦即全區域者。
在預備成形時之加壓部，係從磁場施加方向在±10°以上之區域進行。較此還窄時，以本體成形時之磁場施加產生放射配向混亂之部位。在預備成形時之加壓部從磁場施加方向超過±80°時係至施加磁場之垂直方向附近進行預備成形，至不放射配向之部分進行預備成形，故可為±80°以下，較佳係±30°以上±60°以下之區域進行實施。
沖壓機分割數為4以上，宜為4、6、8分割，被均等地分割者。分割數多於8分割時，沖壓機分割數為偶數時，可為沖壓機分割數之1/2次的預備成形之次數，但若分割數變多，成形時間變長。又形成奇數分割時係進行與分 割數同數目之預備成形，成形時間變長，生產性變差。
又，沖壓機之分割係如上述般分割上沖壓機，下沖壓機宜形成與習知同樣之圓筒狀的形態，但亦可分割上沖壓機及下沖壓機之兩者。
沖壓機分割數多時，以本成形之磁場施加無放射配向混亂，或成形未被配向之部分，但在超過上述分割成形區域之部分，進行預備成形係分割數變多，成形時間變長，宜為8分割以下。
預備成形之加壓程度係必須為填充密度之1.1倍以上。以低於此之加壓儘管預備成形，本體成形時之磁場施加時，使放射配向混亂。若藉預備成形之加壓，成為本體成形之磁石粉密度以上，於本體成形後之成形體產生密度不均，成為龜裂或變形之原因，故未達本體成形時之磁石粉密度，較佳係就預備成形時之加壓密度，宜為填充密度之1.3倍以上成形體密度之90%以下。
此處，有關施加於磁石粉之磁場，在水平磁場垂直成形裝置所產生之磁場大時，例如圖3(a)之核心部5a會飽和，成為近似圖3(b)之狀態，配向磁場接近徑方向配向之圓筒磁石的磁場，不會成為放射配向。因此，於加壓前或加壓時所產生之磁場宜為797.7KA/m(10kOe)以下。另外，若使用強磁性核心部，磁通集中於核心部，故在核心部周邊係可得到較以線圈所產生之磁場還大之磁場。但，若磁場太小，即使在核心部周邊亦於配向無法得到充分之磁場。又，相對於磁場施加方向呈垂直方向時，預備 成形時係有使之旋轉並再度形成放射配向之步驟，本體成形之情形係在於成為預備成形之狀態，故在於配向很難受磁場混亂之狀態，故，從線圈所產生之磁場的強度宜在磁場施加前不成為放射配向之磁場施加方向可得到充分之放射配向的159.5kA/m(2kOe)以上。
以此處所謂之水平磁場垂直成形所產生的磁場，係意指遠離強磁性體之處的磁場或除去強磁性核心部所測定時之磁場的值。
在本發明中首先係於上述腔穴內填充特定量之磁石粉，施加159.5~797.7kA/m(2~10kOe)之磁場(磁場施加)。繼而，與此磁場施加同時或磁場施加後，較佳係磁場施加中，在上述±10°以上±80°以下，尤其±30°以上±60°以下之區域，藉此部分被分割之部分的上沖壓機與下沖壓機(下沖壓機被分割之時係對應於上述區域的下沖壓機之分割部)押壓該區域(部分加壓)，使此部分加壓部以磁場施加前之磁石粉填充密度的1.1部以上未達成形體密度之密度，較佳係填充密度之1.3倍以上、成形體密度之90%以下的方式進行成形(預備成形)。因此，磁石粉之部分加壓部(預備成形部)係上述密度被高密度化，但磁石粉末被部分加壓之部分係以初期之粉狀直接殘留。
然後，進行如下之操作中至少一種的操作(旋轉及第二次之磁場外加)：(i)上述第1次之磁場施加後，使磁石粉於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場； (ii)上述第1次之磁場施加後，相對於磁石粉使產生磁場的線圈於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場；(iii)上述第1次之磁場施加後，相對於先施加之線圈對，從於偏離特定角度之位置所配置的線圈對，再施加磁場；此時，上述角度之選定係可適當進行，但較佳係使未預備成形之區域的中心方向與磁場施加方向成為±10°以下之角度進行旋轉。又，此情形施加之磁場係與上述相同。
如此地，第1次之磁場施加、預備成形、旋轉、第2次之磁場施加、本體成形之一連串的順序中，就更提昇放射配向度之目的，於本體成形之前，亦可進行預備成形、旋轉、磁場施加之步驟1次以上。
又，本體成形後之成形體密度(成形體之重量/成形體之體積)為3.0~4.7g/cm3 ，較佳係3.5~4.5 g/cm3 。
如此地，在本發明中，宜分成複數次而進行部分加壓成形，但此時，亦可為一邊施加磁場一邊進行成形之方法，及暫時進行磁場施加，其後，中止磁場產生，成形之方法中的任一者，但宜為一邊施加磁場一邊進行成形。此時施加磁場之強度係任一者之情形宜為2~10kOe。
又，是否所得到之成形體成為放射配向，係依預備成形或本體成形之時的施加磁場來決定，但有關預備成形及本體成形以外之磁場施加係即使施加超過797.7kA/m(10kOe)之磁場亦無妨。
本發明係如上述般反覆磁石粉之部分加壓1次或複數次後，進行本體成形者，但本體成形係藉由先以部分加壓以上的壓力使腔穴內之全磁石粉以上下沖壓機全體均等地進行加壓來實施者，此時，藉由一般之水平磁場垂直成形法對磁石粉施加配向磁場，而以一般之成形壓0.29~1.96Pa(0.3~2.0t/cm2 )成形，進一步，實施燒結，時效處理，加工處理等，可得到燒結磁石。
又，磁石粉並無特別限制，除適宜製造Nd-Fe-B系之圓筒磁石之情形外，於純粒鐵磁石、Sm-Co系稀土族磁石、各種黏結磁石等之製造亦有效，但任一者均使用平均粒徑0.1~100μm，尤其0.3~50μm之合金粉末而進行成形者。
實施例
以下，表示實施例及比較例，具體地說明本發明，但本發明係不受下述之實施例限制。
〔實施例1~3〕
分別使用純度99.7質量%之Nd、Dy、Fe、Co、M(M為Al、Si、Cu)與純度99.5質量%之B，就質量%於真空熔解爐熔解鑄造Nd30 Dy2.5 Fe62.8 Co3 B1 Al0.3 Si0.3 Cu0.1 之合金而製作錠劑。此錠劑以錠粉碎機及布朗研磨機進行粗粉碎，進一步於氮氣流中藉噴射研磨粉碎而得到平均粒徑4.8μm之微粉末。於配置有如圖2所示之飽和磁通密度 1.9T(19kG)的鐵製強磁性核心部的水平磁場垂直成形裝置中，以磁石粉之填充密度2.66g/cm3 填充此粉末。此時，上沖壓機分割數為4，下沖壓機為未分割之圓筒狀形態。一邊以線圈之產生磁場638.2kA/m(8kOe)施加磁場，一邊對於磁場方向在±45°之區域藉對向於此區域之上沖壓機分割部與下沖壓機進行加壓。此加壓部分成為填充密度之1.3倍的密度3.46g/cm3 進行預備成形。預備成形後之腔穴內的磁石粉之樣子表示於圖4中。箭號A表示施加磁場方向。其後，使線圈旋轉90°，然後，同樣地在398.8kA/m(5kOe)之磁場中，再配向，以0.49Pa之成形壓使用上下之全沖壓機而進行本體成形。此時之成形體密度為4.18g/cm3 。
就實施例2係於水平磁場垂直成形裝置使用與實施例1相同之磁石粉，以磁石粉之填充密度2.28 g/cm3 進行填充。一邊於線圈之產生磁場478.6kA/m(6kOe)的磁場中進行配向，一邊對於磁場方向在±45°之區域藉上沖壓機之分割部與下沖壓機進行加壓。此加壓部分成為填充密度之1.5倍的3.42g/cm3 進行預備成形。使方塊體與核心部及沖壓機一起與磁石粉旋轉90°，然後，在319.1kA/m(4kOe)之磁場中，以0.49Pa(0.5t/cm3 )之成形壓使用上下之全沖壓機而進行本體成形。此時之成形體密度為4.18g/cm3 。
就實施例3係使用上沖壓機之分割數為6且下沖壓機係形成未分割之圓筒狀形態者，使用與實施例1同樣之磁 石粉而以2.9g/cm3 填充，以水平磁場垂直成形裝置在線圈之產生磁場877.5kA/m(11kOe)的磁場中配向後，使方塊體與核心部及沖壓機一起與磁石粉旋轉90°，再於線圈之產生磁場797.7kA/m(10kOe)的磁場中配向，進一步使方塊體與核心部及沖壓機一起與磁石粉旋轉90°，施加398.8kA/m(5kOe)之磁場後，相對於先前所施加之磁場方向，在±30°之區域至此區域成為填充密度之1.15倍的密度3.34g/cm3 止藉對向於此區域之上沖壓機分割部與下沖壓機進行預備成形。其後使方塊體與核心部及沖壓機一起與磁石粉旋轉60°，藉上沖壓機之分割部與下沖壓機，以此區域之填充密度為3.34 g/cm3 的方式進行預備成形。進一步其後，使方塊體與核心部及沖壓機一起與磁石粉旋轉60°，然後，同樣地在398.8kA/m(5kOe)之磁場中再配向，以0.39Pa(0.4t/cm3 )之成形壓使用上下之全沖壓機而進行本體成形。此時之成形體密度為3.8g/cm3 。
此等之成形體係在真空中1090℃下進行燒結1小時，繼而在530℃下進行1小時之熱處理，得到30mm×25mm×L30mm之圓筒磁石。在所得到之燒結體中看不出龜裂/缺口、大的變形。從如此所得到之燒結圓筒磁石切出周方向2mm、圓筒軸方向2.5mm的試驗片。切出磁石之處，係使圓筒磁石中部、本體成形之時的磁場施加方向為0°，為0°、45°、90°、135°及180°(此時180°，亦為磁場施加方向)之5處。此等試驗片中，以振動試料型磁力計VSM進行殘留磁化Br〔T〕磁場測定。結果記載於表1 中。
〔比較例1~4〕
就比較例1，與實施例1同樣地預備成形以外係同條件，不進行預備成形而成形。
就比較例2，與實施例1同樣地預備成形以外係同條件，於全區域(±90°)進行預備成形，得到成形體。
就比較例3，使實施例2中之預備成形部分的磁石粉密度為填充密度之1.05倍的密度2.39g/cm3 ，其他係全部與實施例2相同之做法而得到成形體。
就比較例4，進行預備成形至實施例3中之預備成形部分的磁石粉密度成為4.56g/cm3 ，其他係全部與實施例3相同之做法而得到成形體之全體密度為4.30g/cm3 之成形體。此時50%之成形體產生龜裂/缺口。
此等比較例之成形體係與實施例同樣地在真空中1090℃下進行燒結1小時，繼而在530℃下進行1小時之熱處理，得到30mm×25mm×L30mm之圓筒磁石。在所得到之燒結體中看不出龜裂/缺口、大的變形。依比較例4所得到之燒結體的45%上確認出龜裂，可確認出全部很大之變形。於其他中均看不出龜裂/缺口、大的變形。從如此所得到之燒結圓筒磁石切出周方向2mm、圓筒軸方向2.5mm的試驗片。切出磁石之處，係使圓筒磁石中部、本體成形之時的磁場施加方向為0°，為0°、45°、90°、135°及180°(此時180°，亦為磁場施加方向)之5處。此等試 驗片中，以振動試料型磁力計VSM進行殘留磁化Br〔T〕磁場測定。結果與實施例一起記載於表1中。
從表1可知，實施例1~3係相較於比較例1~3，顯示高的殘留磁化，又，各部位間之參差不齊亦很少。尚且，比較例4係於成形體產生龜裂/缺口，生產性差，故依實施例1~3或依此等之方法可進行優異之放射異方性磁石的製造。
〔實施例4、5〕
就實施例4，分別使用純度99.7質量%之Nd、Dy、Fe、Co、M(M為Al、Cu)與純度99.5質量%之B，就質量%於真空熔解爐熔解鑄造Nd30 Dy2.8 Fe63.9 Co1.9 B1 Al0.2 Cu0.2 之合金而製作錠劑。此錠劑以錠粉碎機及布朗研磨機進行粗粉碎，進一步於氮氣流中藉噴射研磨粉碎而得到平均粒徑4.5μm之微粉末。於配置有如圖2所示之飽和磁通密度1.9T(19kG)的鐵製強磁性核心部的水平磁 場垂直成形裝置中，以磁石粉之填充密度2.66g/cm3 填充此粉末。此時，上下沖壓機之分割數分別為6，全部使用以60°所製造者。以線圈之產生磁場717.8kA/m(9kOe)施加磁場，進一步一邊以319.0kA/m(4kOe)施加磁場，一邊對於磁場方向在±30°之區域藉對向於此區域之各別2個之上下沖壓機進行預備成形至填充密度之1.3倍的密度3.46g/cm3 。其後，使線圈旋轉60°，然後，同樣地以717.8kA/m(9kOe)施加磁場後，進一步一邊以319.0kA/m(4kOe)施加磁場，一邊對於磁場方向在±30°之區域藉對向於此區域之各別2個之上下沖壓機進行預備成形至密度3.46g/cm3 。其後，使線圈於與上述同方向旋轉60°，然後，在398.8kA/m(5kOe)之磁場中在配向，以0.49Pa之成形壓使用上下之全沖壓機而進行本體成形。此時之成形體密度為4.1g/cm3 。
就實施例5係使用與實施例4相同之磁石粉，以與實施例4相同之形狀在上下沖壓機形成8分割(分別45°之角度所製造者)之模具內填充磁石粉之填充密度2.4 g/cm3 進行填充。一邊於線圈之產生磁場398.8kA/m(5kOe)施加磁場，一邊對於磁場方向在±22.5°之區域藉對向於此區域之分別2個之上下沖壓機進行預備成形至填充密度之1.5倍的密度3.6g/cm3 。其後，使線圈旋轉45°，然後，同樣地以398.8kA/m(5kOe)施加磁場，一邊以相對於磁場方向在±22.5°之區域藉對向於此區域之各別2個之上下沖壓機進行預備成形至密度3.6g/cm3 。其後，使線 圈於與上述同方向旋轉45°，然後，以398.8kA/m(5kOe)施加磁場，一邊以相對於磁場方向在±22.5°之區域藉對向於此區域之各別2個之上下沖壓機進行預備成形至密度3.6g/cm3 。其後，使線圈旋轉45°，在398.8kA/m(5kOe)之磁場中配向，以0.6Pa之成形壓使用上下之全沖壓機而進行本體成形。此時之成形體密度為4.3g/cm3 。
此等之成形體係在真空中1080℃下進行燒結1小時，繼而在500℃下進行1小時之熱處理，得到50mm×45mm×L30mm之圓筒磁石。在所得到之燒結體中看不出龜裂/缺口、大的變形。從如此所得到之燒結圓筒磁石切出周方向2mm、圓筒軸方向2.5mm的試驗片。切出磁石之處，係使圓筒磁石中部、本體成形之時的磁場施加方向為0°，實施例4為0°、30°、60°、90°、120°、150°及180°(此時180°，亦為磁場施加方向)之7處，實施例5為0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°及180°(此時180°，亦為磁場施加方向)之9處。此等試驗片中，以振動試料型磁力計VSM進行殘留磁化Br〔T〕磁場測定。結果記載於表2,3中。
使實施例4、5所得到之磁石磁化成10極，插入12狹縫之定子(Stator)中，測定3rpm時之齒槽轉矩與感應電力。實施例4係齒槽轉矩9.6mNm，感應電力7.1V/krpm，實施例5係齒槽轉矩8.9mNm，感應電力6.9V/krpm。
從表2、3可知實施例4、5係顯示高的殘留磁化，又，各部位間之參差不齊亦非常少。尚且可知馬達特性亦良好，可適於DC無刷馬達或AC伺服馬達之放射異方性磁石之製造。
1‧‧‧成形機架台
2‧‧‧配向磁場線圈
3‧‧‧方塊體
4‧‧‧上核心部
5a‧‧‧核心部
6‧‧‧上沖壓機
7‧‧‧下沖壓機
8‧‧‧磁石粉
9‧‧‧磁極片
圖1係表示製造放射異方性圓筒磁石時所使用之習知垂直磁場垂直成形裝置之說明圖，(a)為縱截面圖，(b)為(a)圖中之A-A’線截面圖。
圖2係表示製造圓筒磁石時所使用之水平磁場垂直成形裝置之一實施例的說明圖，(a)為平面圖，(b)為縱截面圖。
圖3係模式性表示製造圓筒磁石時所使用之水平磁場垂直成形裝置在磁場產生時之磁力線的樣子之說明圖，(a)係本發明之成形裝置的情形，(b)係習知之成形裝置之情形。
圖4係製造圓筒磁石時所使用之成形裝置內進行預備 成形後之樣子的說明圖。
3‧‧‧方塊體
5a‧‧‧核心部
8‧‧‧磁石粉
9‧‧‧磁極片

Claims (5)

  1. 一種放射異向性磁石之製造方法，係於具有圓柱狀中空部之方塊體、配置於此中空部內而形成圓筒狀腔穴之圓柱狀核心部、與將上述腔穴內上下方向滑動地配設之上下沖壓機的圓筒磁石用成形模具之上述腔穴內填充磁石粉，從上述方塊體之外側沿核心部之徑方向對上述磁石粉施加磁場，藉上述上下沖壓機加壓磁石粉，而藉水平磁場垂直成形法使磁石粉成形：其特徵在於：至少將上述上沖壓機分割形成為能分別在從上述磁場之施加方向朝周方向±10°以上±80°以下之區域將磁石粉施以部分加壓，同時並於圓筒磁石用成形模具的核心部之至少一部分的材質中使用具有飽和磁通密度0.5T以上之強磁性體，使填充於模具腔穴內之磁石粉藉水平磁場垂直成形法成形時，於對磁石粉施加配向磁場時或施加配向磁場後，從磁場施加方向於周方向上±10°以上±80°以下之區域，以對應於此區域之上沖壓機的分割部與下沖壓機部分加壓磁石粉，使磁石粉之該部分加壓部進行高密度化至磁場施加前之填充密度的1.1倍以上未達成形體密度之預備成形，且進行如下之操作中至少一種的操作：(i)上述第1次之磁場施加後，使磁石粉於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場；(ii)上述第1次之磁場施加後，相對於磁石粉使產生磁場的線圈於模具周方向上旋轉特定角度，其後再施加磁場； (iii)上述第1次之磁場施加後，相對於先施加之線圈對，從於偏離特定角度之位置所配置的線圈對，再施加磁場；於此第2次之磁場施加時或磁場施加後，或依需要反覆上述預備成形及上述(i)~(iii)之操作中至少一個的操作後，以先前部分加壓以上的壓力使腔穴內之全磁石粉以上下沖壓機全體進行加壓而進行本體成形。
  2. 如申請專利範圍第1項之放射異向性磁石之製造方法，其中，於該預備成形及本體成形時或預備成形及本體成形前進行之磁場施加中的施加磁場強度，任一者均為159.5kA/m~797.7kA/m。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之放射異向性磁石之製造方法，其中，上沖壓機的分割數被均等地進行四，六或八分割者。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之放射異向性磁石之製造方法，其中，將下沖壓機分割形成為能分別在從上述磁場之施加方向朝周方向±10°以上±80°以下之區域將磁石粉施以部分加壓，並於上述上沖壓機之分割部與對向於此之下沖壓機的分割部，使磁石粉進行部分加壓。
  5. 如申請專利範圍第3項之放射異向性磁石之製造方法，其中，將下沖壓機分割形成為能分別在從上述磁場之施加方向朝周方向±10°以上±80°以下之區域將磁石粉施以部分加壓，並於上述上沖壓機之分割部與對向於此之下沖壓機的分割部，使磁石粉進行部分加壓。
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