WO2009084178A1 - 焼結磁石製造装置 - Google Patents

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Masato Sagawa
Original Assignee
Intermetallics Co., Ltd.
Mitsubishi Corporation
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    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/087—Compacting only using high energy impulses, e.g. magnetic field impulses

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing a sintered magnet made of a sintered body such as a rare earth / iron / boron magnet (RFeB magnet) or a rare earth / cobalt magnet (RCo magnet).
  • a sintered magnet made of a sintered body such as a rare earth / iron / boron magnet (RFeB magnet) or a rare earth / cobalt magnet (RCo magnet).
  • RFeB magnet was discovered by Sagawa (the inventors of the present invention) in 1982 and has characteristics far exceeding those of the permanent magnets used so far, and it is relatively abundant and inexpensive with neodymium (a rare earth), iron and boron. It can be manufactured from various raw materials. Therefore, RFeB magnets are a variety of products such as voice coil motors such as hard disks, drive motors for hybrid and electric vehicles, motors for electric assist type bicycles, industrial motors, high-end speakers, headphones, and permanent magnet magnetic resonance diagnostic equipment. Is used.
  • the RFeB magnet is mainly composed of an R 2 Fe 14 B intermetallic compound having a tetragonal crystal structure and magnetic anisotropy (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 An R 2 Fe 14 B intermetallic compound having a tetragonal crystal structure and magnetic anisotropy.
  • Patent Document 1 In order to enhance the magnetic properties of the RFeB magnet, it is necessary to make use of this magnetic anisotropy, and therefore, it is manufactured by a sintering method capable of obtaining a dense and homogeneous microstructure.
  • an alloy powder of an RFeB magnet is filled in a mold, and then a magnetic field is applied to the alloy powder while applying pressure with a press machine, and molding and orientation treatment are performed simultaneously. After being removed from the mold, it is heated and sintered.
  • Patent Document 2 an alloy powder of an RFeB magnet is filled in a filled firing container (filling step), and the alloy powder is oriented in a magnetic field without performing press forming (orientation step), and then heated as it is ( It is described that an RFeB sintered magnet is manufactured by a sintering process. According to this method, since the orientation of the alloy powder is not disturbed by press forming, an RFeB magnet having higher magnetic characteristics can be obtained.
  • a filling means, an orientation means, and a sintering means are provided in a sealed container that holds the interior in an oxygen-free or inert gas atmosphere, and further, the filling means to the orientation means, and the orientation means to the sintering means.
  • a sintered magnet manufacturing apparatus provided with a conveying means for conveying a filled and fired container. According to this apparatus, since the alloy powder can be handled consistently in an oxygen-free or inert gas atmosphere throughout the entire process, its oxidation and deterioration of magnetic properties can be prevented.
  • Sintered magnets are manufactured in a flow process. That is, filling, orientation, and sintering operations are performed in parallel.
  • it is difficult to prevent the magnetic field from leaking to the outside of the orientation means because the orientation means needs to apply a strong magnetic field having a magnetic flux density of several Tesla to the alloy powder. Therefore, a force acts on the alloy powder due to the leaked magnetic field, thereby disturbing the orientation of the alloy powder in the sintering means, or hindering the filling of the alloy powder in the filling means.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a sintered magnet manufacturing apparatus capable of preventing the influence of a magnetic field leaking in an orientation process.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus which has been made to solve the above problems, a) filling means for filling the alloy powder into a filling and firing container; b) an orientation means having an air-core coil for orienting the alloy powder in the filled firing container with a magnetic field; c) a sintering means for sintering the alloy powder; d) Conveying means for conveying the filled firing container in the order of the filling means, the orientation means, and the sintering means; With e) The orientation means is arranged so that the axis of the air-core coil is deviated from a straight line connecting the filling means and the sintering means. It is characterized by that.
  • the intensity of the magnetic field leaking from the air core coil is strongest on the extension line of the air core coil axis and relatively weak around the axis. Therefore, when the filling means, the orientation means, and the sintering means are arranged in a straight line, the filling means and the sintering means are strongly affected by the leakage magnetic field.
  • the strength of the leakage magnetic field at the position of the filling means and the sintering means is set to the linear arrangement described above. Can be weaker than the case.
  • the orientation means can be arranged so that the axis of the air-core coil faces a direction different from the straight line.
  • the axis of the air-core coil is orthogonal to the straight line.
  • the axis of the air-core coil can be arranged so as to be shifted in parallel from the straight line.
  • the transport means includes a main transport means for transporting the filling and firing container on a main transport line connecting the filling means and the sintering means, and a sub-transport line connecting a predetermined position on the main transport line and the orientation means.
  • a sub-transporting means for transporting the filling and baking container can be used.
  • the filling means and the orientation means are accommodated in one sealed container, and the sealed container and the sintering means are in communication.
  • the orientation means may be a coil wound around a part of the outer wall of the sealed container.
  • the strength of the magnetic field leaking from the orientation means can be suppressed at the positions of the filling means and the sintering means. For this reason, it is possible to prevent the orientation of the alloy powder from being disturbed in the sintering means and the filling of the alloy powder from being hindered in the filling means.
  • the position of the filling means and the sintering means is shifted from the extension line of the axis of the air-core coil having the strongest leakage magnetic field strength, these means are more effective than the case where the filling means and the sintering means are on the extension line. It can approach the orientation means. Thereby, the apparatus can be reduced in size. In connection with it, when using an airtight container, the capacity
  • the top view which shows schematic structure of 1st Example of the sintered magnet manufacturing apparatus which concerns on this invention. Schematic which shows the leakage range of the magnetic field from the orientation means 12 in the sintered magnet manufacturing apparatus of (a) Comparative example 1, (b) Comparative example 2 and (c) 1st Example.
  • the side view which shows schematic structure of 2nd Example of the sintered magnet manufacturing apparatus which concerns on this invention.
  • the top view which shows schematic structure of 3rd Example of the sintered magnet manufacturing apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment 10 of the sintered magnet manufacturing apparatus according to the present invention.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus 10 includes a filling means 11 for filling an alloy powder in a filling and firing container, an orientation means 12 for orienting the alloy powder filled in the filling and firing container, and a firing for sintering the oriented alloy powder. It has a linking means 13.
  • the orientation means 12 is disposed at a position deviated from the straight line connecting the filling means 11 and the sintering means 13.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus 10 has a conveying means 14 for conveying the filled and fired container.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus 10 includes a sealed container 15 that holds the filling means 11, the orientation means 12, the sintering means 13, and the conveying means 14 in an oxygen-free or inert gas atmosphere.
  • a sealed container 15 that holds the filling means 11, the orientation means 12, the sintering means 13, and the conveying means 14 in an oxygen-free or inert gas atmosphere.
  • the filling means 11 includes a powder feeding means 111 for feeding the alloy powder to the filling and firing container, a leveling means 112 for flattening the pile of the alloy powder fed to the filling and firing container, and a lid attached to the filling and firing container. And vibrate means 113 for vibrating the alloy powder by an air vibrator, and tapping means 114 for impacting the alloy powder by hitting the filling and firing container against the table.
  • the vibrating means 113 and the tapping means 114 can fill the alloy powder with high density without pressing.
  • a fine powder of NdFeB magnet having an average particle size of about 3 ⁇ m can be filled at a density of 3.5 to 4.0 g / cm 3 .
  • the orientation means 12 is substantially on the same plane as the filling means 11 and the sintering means 13, but deviated from a straight line connecting the both, specifically from an intermediate point 143 between the filling means 11 and the sintering means 13. It is arranged at a position perpendicular to the straight line and proceeding in the lateral direction. Accordingly, the sealed container 15 has a protruding portion 151 from which a portion of the orientation means 12 protrudes.
  • the orientation means 12 includes an air-core coil 121 that generates a magnetic field, and the axis of the air-core coil 121 is perpendicular to the straight line connecting the filling means 11 and the sintering means 13 (the direction indicated by the one-dot chain line in the figure). ).
  • the air-core coil 121 is wound around the outer wall 152 of the projecting portion 151, and the outer wall 152 also serves as a coil bobbin. As described above, the outer wall 152 also serves as a coil bobbin, so that the inner diameter of the air-core coil can be made smaller than when a coil bobbin is separately provided outside the outer wall 152 and the generated magnetic field strength can be increased.
  • the sintering means 13 is composed of a heating furnace that heats the filled baking container conveyed from the orientation means 12 as it is.
  • the inside of the heating furnace communicates with the sealed container 15, and both the inside of the heating furnace and the sealed container 15 can be maintained in an oxygen-free or inert gas atmosphere.
  • the conveying means 14 includes a main conveying line 141 that conveys the filling and firing container from the filling means 11 through the intermediate point 143 to the sintering means 13, and a direction perpendicular to the main conveying line 141 between the intermediate point 143 and the orientation means 12. And a sub-transport line 142 for transporting the filled firing container.
  • a belt conveyor made of non-magnetic resin or the like is used for the conveying means 14 in order to avoid the influence on the oriented alloy powder.
  • the filling and firing container is disposed in the filling unit 11 at the position of the powder supply unit 111.
  • the powder feeding means 111 has a weighing device, and puts a predetermined amount of NdFeB alloy powder into the filling and firing container from the hopper.
  • the piles of the alloy powder in the filling and firing container are flattened by the leveling means 112.
  • the filling and firing container is covered, the alloy powder is vibrated by the vibrating means 113, and an impact is further given by the tapping means 114.
  • the vibration means 113 and the tapping means 114 By the operation of the vibration means 113 and the tapping means 114, the density of the alloy powder in the filling and firing container is increased to about 3.5 to 4.0 g / cm 3 .
  • the conveying means 14 conveys the filled baking container from the filling means 11 to the orientation means 12 via the intermediate point 143.
  • the orientation means 12 applies a pulse magnetic field of 3 to 8 T to the alloy powder in a state where the filled and fired container is disposed in the air core of the air core coil 121.
  • the fine particles of the alloy powder are rotated by receiving a force from the magnetic field and are oriented so that the easy magnetization axes are aligned.
  • This orientation treatment is essentially different from the magnetization treatment performed by applying a magnetic field to the sintered body after the sintering treatment with many sintered magnets.
  • the orientation process moves the fine particles with the force received from the magnetic field as described above, whereas the magnetization process aligns the direction of the electron spin without moving the fine particles. For this reason, the process at the time of wearing is performed after the sintering process, whereas the alignment process is performed before the sintering process so that the fine particles can be moved.
  • the transport means 14 transports the filled firing container from the orientation means 12 through the intermediate point 143 to the sintering means 13.
  • the sintering means 13 sinters the alloy powder by heating to 950 to 1050 ° C. (without applying a load such as pressure) with the alloy powder in the filled firing container oriented. Thereby, a NdFeB sintered magnet is obtained.
  • the filling means 11 fills another filling and firing container with the alloy powder, and the sintering means 13 performs other processing.
  • the process of sintering the alloy powder in the filled and fired container is performed in parallel.
  • magnetic field leakage range 51 the range in which a strong leakage magnetic field that affects the alloy powder in the filled firing container exists.
  • the axis of the air-core coil 121 is orthogonal to the straight line connecting the filling means 11 and the sintering means 13, and the filling means 11 is also on the extension of this axis.
  • There is no sintering means 13 (FIG. 2 (c)).
  • the filling means 11 and the sintering means 13 are out of the magnetic field leakage range 51, there is no effect on the orientation of the alloy powder, and there is no need to increase the size of the apparatus.
  • FIG. 3 shows a second embodiment 20 of the sintered magnet manufacturing apparatus according to the present invention.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus 20 includes a filling unit 21, an outer container housing unit 26, an orientation unit 22, a sintering unit 23, and a transport unit 24. Each of these means is accommodated in a sealed container 25.
  • the filling means 21, the sintering means 23, and the sealed container 25 are the same as those in the first embodiment.
  • the outer container accommodating means 26, the conveying means 24, and the orientation means 22 will be described.
  • the outer container accommodating means 26 performs an operation of accommodating the filled and fired container 52 in the outer container 53, and includes a filled and fired container elevator 261, a guide 262, and an outer container holder 263.
  • the outer container 53 is a container in which a plurality of filled and fired containers 52 are stacked and accommodated.
  • the filled baking container elevator 261 lowers the filled baking container 52 by one container and sequentially receives and stacks the filled baking containers 52.
  • the guide 262 holds the side of the stacked baking containers 52.
  • the filled and fired container elevator 261 raises the stacked filled and fired containers 52.
  • the outer container holder 263 moves the outer container 53 in the lateral direction so that the opening provided below the outer container 53 is directly above the filling and baking container 52, the outer container 53 is lowered.
  • the stacked baking containers 52 are accommodated in the outer container 53 by the operations of the filling baking container elevator 261 and the outer container holder 263.
  • the conveying means 24 includes a main conveying means 241 that conveys the filling and firing container 52 and the outer container 53 from the filling means 21 through the outer container accommodating means 26 to the sintering means 23 in the lateral direction. At the same time, it is provided between the outer container housing means 26 and the sintering means 23, and is a sub-transport means for transporting the outer container 53 containing the filled and fired container 52 in the vertical direction between the main transport means 241 and the orientation means 22. 242.
  • a belt conveyor made of non-metallic parts can be used for the main conveying means 241 as in the first embodiment.
  • An elevator similar to the filling and firing container elevator 261 can be used for the sub-transport means 242.
  • the orientation means 22 is provided directly above the sub-transport means 242 and has an air-core coil 221 with the vertical direction as an axis (a chain line in the figure).
  • the outer container 53 is carried in / out by the sub transport means 242 as described above.
  • a coil can also be wound around the applicable part of an airtight container like Example 1.
  • the filling means 21 weighs the alloy powder by the powder supply means and feeds it into the filling and firing container 52, and then feeds the alloy powder to 3.5 to 4.0 g / cm by the leveling means, vibration means and tapping means. Fill to a high density of 3 .
  • the conveying means 24 sequentially conveys the filled and fired containers 52 filled with the alloy powder in this way to the outer container accommodating means 26, and the outer container accommodating means 26 accommodates the filled and fired containers 52 in the outer container 53 as described above. To do.
  • the transport unit 24 transports the outer container 53 into the air core coil of the orientation unit 22 by the main transport unit 241 and the sub transport unit 242.
  • the orientation means 22 orients the alloy powder by applying a pulse magnetic field of 3 to 8 T in the vertical direction to the alloy powder in the filling and firing vessel 52. Thereafter, the conveying means 24 conveys the outer container 53 to the sintering means 23, and the sintering means 23 sinters the alloy powder by heating to 950 to 1050 ° C. with the alloy powder oriented. Thereby, a NdFeB sintered magnet is obtained.
  • the orientation means 22 is provided above the transport means 24, the installation area can be further reduced.
  • this apparatus simultaneously performs the alignment process on the plurality of filled baking containers 52, it is possible to further suppress the influence of the magnetic field on the area other than the alignment means 22.
  • FIG. 4 shows a third embodiment 30 of the sintered magnet manufacturing apparatus of the present invention.
  • the sintered magnet manufacturing apparatus 30 of the present embodiment has the same filling means 31, sintering means 33, and atmosphere holding container 35 as in the first embodiment.
  • the orientation means 32 has the same configuration as in the second embodiment. However, the orienting means 32 is arranged so that the axis of the coil (the one-dot chain line in the figure) is oriented in a direction parallel to the straight line connecting the filling means 31 and the sintering means 33 and deviates from the straight line. By arranging the orientation means 32 in this way, the positions of the filling means 31 and the sintering means 33 deviate from the magnetic field leakage range 51 of the orientation means 32.
  • the conveying means 34 conveys the filling and firing container from the filling means 31 through the orientation means 32 to the sintering means 33 in a non-linear manner according to the position of the orientation means 32.
  • the operation of the sintered magnet manufacturing apparatus 30 of the present embodiment is the same as the operation of the sintered magnet manufacturing apparatus 10 of the first embodiment except for the above-described operation of the conveying means 34.

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Abstract

　本発明は、配向工程で漏洩する磁界の影響を防ぐことができる焼結磁石製造装置を提供することを目的としている。本発明に係る焼結磁石製造装置は、合金粉末を充填焼成容器に充填する充填手段１１と、合金粉末を焼結させる焼結手段１３と、充填後且つ焼結前に充填焼成容器内の合金粉末を配向させるための磁界を生成する空芯コイルを有し、その空芯コイルの軸が充填手段１１と焼結手段１３を結ぶ直線からずれた位置に配置された配向手段１２と、を備える。配向手段１２から漏洩する磁界は空芯コイルの軸の延長線上が最も強く、それに垂直な方向には比較的弱いため、空芯コイルの軸を上記直線からずらすことにより、配向手段１２から漏洩する磁界の強度を充填手段１１及び焼結手段１３の位置において抑え、高特性磁石を得ることができる。

Description

焼結磁石製造装置
　本発明は、希土類・鉄・ホウ素系磁石（RFeB磁石）や希土類・コバルト系磁石（RCo磁石）等の焼結体から成る焼結磁石を製造する装置に関する。
　RFeB磁石は、1982年に佐川（本願発明者）らによって見出され、それまでの永久磁石をはるかに凌駕する特性を有し、ネオジム（希土類の一種）、鉄及び硼素という比較的豊富で廉価な原料から製造することができるという特長を有する。そのため、RFeB磁石はハードディスク等のボイスコイルモータ、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータ、電動補助型自転車用モータ、産業用モータ、高級スピーカー、ヘッドホン、永久磁石式磁気共鳴診断装置等、様々な製品に使用されている。
　RFeB磁石は、正方晶の結晶構造を持ち磁気異方性を有するR2Fe14B金属間化合物を主相とする（特許文献１）。RFeB磁石の磁気特性を高めるためにはこの磁気異方性を活かすことが必要であり、そのため緻密で均質な微細組織を得ることができる焼結法により製造されている。
　焼結法では一般的に、まずRFeB磁石の合金粉末を金型に充填した後、合金粉末にプレス機で圧力を印加しつつ磁界を印加して成形と配向処理を同時に行い、成形体を金型から取り出した後に加熱して焼結させている。それに対して特許文献２には、RFeB磁石の合金粉末を充填焼成容器に充填し（充填工程）、プレス成形を行うことなく磁界中で合金粉末を配向した（配向工程）後、そのまま加熱する（焼結工程）ことよりRFeB焼結磁石を製造することが記載されている。この方法によれば、プレス成形により合金粉末の配向が乱れることがないため、より高い磁気特性を持つRFeB磁石を得ることができる。
　また、特許文献２には、内部を無酸素又は不活性ガス雰囲気に保持する密閉容器内に、充填手段、配向手段、焼結手段を設け、更に充填手段から配向手段、配向手段から焼結手段に充填焼成容器を搬送する搬送手段を設けた焼結磁石の製造装置が記載されている。この装置によれば、合金粉末を全工程に亘って一貫して無酸素又は不活性ガス雰囲気中で取り扱うことができるため、その酸化と磁気特性の低下を防ぐことができる。
特開昭59-046008号公報 特開2006-019521号公報
　焼結磁石の製造は流れ作業で行われる。すなわち、充填、配向及び焼結の各操作は同時並行して行われる。特に配向手段では磁束密度が数テスラという強い磁界を合金粉末に印加する必要があるため、配向手段の外部に磁界が漏洩することを防ぐことは困難である。そのため、漏洩した磁界により合金粉末に力が作用し、それにより、焼結手段において合金粉末の配向が乱れたり、充填手段において合金粉末の充填に支障が生じたりする。
　これら漏洩磁界の影響を排除するために、配向手段と焼結手段、及び配向手段と充填手段の距離を長く取ることが考えられるが、その場合には製造装置の大型化が避けられない。このように装置全体が大型化すると、装置を設置するために必要なスペースが増加するうえ、密閉容器も大型化する必要が生じることから無酸素又は不活性ガス雰囲気を維持するためのコストが増大する、という問題が生じる。
　ここまでは酸化の影響を特に受けやすいRFeB磁石を例に説明したが、酸化による影響を比較的受け難く密閉容器を使用する必要がない磁石を製造する場合においても、広いスペースを占拠するという問題は同様に生じる。
　本発明が解決しようとする課題は、配向工程で漏洩する磁界の影響を防ぐことができる焼結磁石製造装置を提供することである。
　上記課題を解決するために成された本発明に係る焼結磁石製造装置は、
　a) 合金粉末を充填焼成容器に充填する充填手段と、
　b) 前記充填焼成容器内の合金粉末を磁界で配向させる空心コイルを有する配向手段と、
　c) 合金粉末を焼結する焼結手段と、
　d) 前記充填手段、前記配向手段、前記焼結手段の順に前記充填焼成容器を搬送する搬送手段と、
を備え、
　e) 前記空心コイルの軸が、前記充填手段と前記焼結手段を結ぶ直線からずれるように前記配向手段が配置されている、
ことを特徴とする。
　空芯コイルから漏洩する磁界の強度は、空芯コイルの軸の延長線上が最も強く、軸の周りでは比較的弱い。そのため、充填手段、配向手段及び焼結手段を直線状に配置すると、充填手段及び焼結手段は漏洩磁界の影響を強く受ける。それに対して本発明では、充填手段と焼結手段を結ぶ直線から空芯コイルの軸をずらして配置することにより、充填手段及び焼結手段の位置における漏洩磁界の強度を、上記直線状配置の場合よりも弱くすることができる。
　配向手段は、前記空心コイルの軸が前記直線とは異なる方向を向くように配置することができる。特に、空心コイルの軸を前記直線に対し直交させることが好ましい。一方、空心コイルの軸を前記直線から平行にずらしたように配置することもできる。
　前記搬送手段には、前記充填手段と前記焼結手段を結ぶ主搬送ライン上で前記充填焼成容器を搬送させる主搬送手段と、前記主搬送ライン上の所定位置と前記配向手段を結ぶ副搬送ライン上で前記充填焼成容器を搬送させる副搬送手段と、を備えるものを用いることができる。
　前記充填手段及び前記配向手段は一の密閉容器に収容され、該密閉容器と前記焼結手段は連通していることが好ましい。
　前記配向手段は前記密閉容器の外壁の一部にコイルを巻き付けたものとすることができる。
　本発明により、充填手段及び焼結手段の位置において、配向手段から漏出する磁界の強度を抑えることができる。そのため、焼結手段において合金粉末の配向が乱れたり、充填手段において合金粉末の充填に支障が生じたりすることを防ぐことができる。
　また、充填手段及び焼結手段の位置が、漏洩磁界の強度が最も強い空芯コイルの軸の延長線上からずれるため、この延長線上に充填手段及び焼結手段がある場合よりもそれらの手段を配向手段に近づけることができる。これにより、装置を小型化することができる。それに伴い、密閉容器を使用する場合には、その容積を小さくでき、不活性ガスの使用量を減らし、ランニングコストを抑えることができる。
本発明に係る焼結磁石製造装置の第１実施例の概略構成を示す上面図。 (a)比較例１、(b)比較例２及び(c)第１実施例の焼結磁石製造装置における配向手段１２からの磁界の漏洩範囲を示す概略図。 本発明に係る焼結磁石製造装置の第２実施例の概略構成を示す側面図。 本発明に係る焼結磁石製造装置の第３実施例の概略構成を示す上面図。
符号の説明
１０、２０、３０…焼結磁石製造装置
１１、２１、３１…充填手段
１１１…給粉手段
１１２…ならし手段
１１３…振動手段
１１４…タッピング手段
１２、２２、３２…配向手段
１２１、２２１…空芯コイル
１３、２３、３３…焼結手段
１４、２４、３４…搬送手段
１４１…主搬送ライン
１４２…副搬送ライン
１４３…中間点
１５、２５、３５…雰囲気保持容器
１５１…突出部
１５２…外壁
２４１…主搬送手段
２４２…副搬送手段
２６…外容器収容手段
２６１…充填焼成容器昇降機
２６２…ガイド
２６３…外容器ホルダ
５１…磁界漏洩範囲
５２…充填焼成容器
５３…外容器
　本発明に係る焼結磁石製造装置の実施例を図１～図４を用いて説明する。
　本発明に係る焼結磁石製造装置の第１実施例１０を図１に示す。この焼結磁石製造装置１０は、合金粉末を充填焼成容器に充填する充填手段１１と、充填焼成容器に充填された合金粉末を配向させる配向手段１２と、配向させた合金粉末を焼結させる焼結手段１３を有する。配向手段１２は、充填手段１１と焼結手段１３を結ぶ直線からずれた位置に配置されている。また、焼結磁石製造装置１０は充填焼成容器を搬送する搬送手段１４を有する。更に、焼結磁石製造装置１０は、充填手段１１、配向手段１２、焼結手段１３及び搬送手段１４を無酸素又は不活性ガス雰囲気中に保持する密閉容器１５を有する。以下、上記各手段について詳しく説明する。
　充填手段１１は、充填焼成容器に合金粉末を給粉する給粉手段１１１、充填焼成容器に給粉された合金粉末の山を平らにするならし手段１１２、充填焼成容器に蓋を取り付けたうえでエアバイブレータにより合金粉末に振動を与える振動手段１１３、充填焼成容器を台に叩きつけることにより合金粉末に衝撃を与えるタッピング手段１１４と、を備える。振動手段１１３及びタッピング手段１１４により、合金粉末をプレスすることなく高密度に充填することができる。例えば、平均粒径が3μm程度のNdFeB磁石の微粉末であれば、3.5～4.0g/cm3の密度で充填することが可能である。
　配向手段１２は、充填手段１１と焼結手段１３とほぼ同一平面上ではあるがその両者を結ぶ直線からずれた位置、具体的には充填手段１１と焼結手段１３の間の中間点１４３から前記直線に垂直且つ横方向に進んだ位置に配置されている。それに伴い、密閉容器１５は配向手段１２の部分が突出した突出部１５１を有している。配向手段１２は、磁界を発生する空芯コイル１２１を備え、空芯コイル１２１の軸は充填手段１１と焼結手段１３を結ぶ直線に対して直交する方向（図中の一点鎖線で示した方向）に配置されている。また、空芯コイル１２１は突出部１５１の外壁１５２に巻き付けられており、外壁１５２がコイルボビンの役割を兼ねている。このように外壁１５２がコイルボビンを兼ねることで、外壁１５２の外側に別途コイルボビンを設けた場合よりも空芯コイルの内径を小さくし、発生磁界強度を高めることができる。
　焼結手段１３は、配向手段１２から搬送された充填焼成容器をそのまま加熱する加熱炉から成る。加熱炉の内部は密閉容器１５と連通しており、加熱炉内と密閉容器１５内の双方を無酸素又は不活性ガス雰囲気に維持することができる。加熱炉と密閉容器１５の間には断熱性の扉（図示せず）があり、加熱中はこの扉を閉じることにより密閉容器１５内の昇温を抑えると共に、加熱炉単独で無酸素又は不活性ガス雰囲気を保持することができる。
　搬送手段１４は、充填手段１１から中間点１４３を経て焼結手段１３に充填焼成容器を搬送する主搬送ライン１４１と、中間点１４３と配向手段１２の間で主搬送ライン１４１に垂直な方向に充填焼成容器を搬送する副搬送ライン１４２と、を有する。搬送手段１４には、配向させた合金粉末への影響を避けるため非磁性樹脂等製のベルトコンベアを用いる。
　本実施例の焼結磁石製造装置１０の動作を、NdFeB焼結磁石を製造する場合を例に説明する。
　まず、充填手段１１内で充填焼成容器を給粉手段１１１の位置に配置する。給粉手段１１１は秤量器を有し、所定量のNdFeB合金粉末をホッパから充填焼成容器に投入する。次に、充填焼成容器内の合金粉末の山をならし手段１１２により平らに整える。そして充填焼成容器に蓋をしたうえで振動手段１１３により合金粉末を振動させ、更にタッピング手段１１４により衝撃を与える。これら振動手段１１３及びタッピング手段１１４の動作により、充填焼成容器内の合金粉末の密度が3.5～4.0g/cm3程度にまで高められる。
　次に、搬送手段１４は充填手段１１から中間点１４３を経由して配向手段１２まで充填焼成容器を搬送する。配向手段１２は、充填焼成容器を空芯コイル１２１の空芯内に配置した状態で、合金粉末に対して3～8Tのパルス磁界を印加する。すると、合金粉末の微粒子は磁界から力を受けて回動し、磁化容易軸が整列するように配向する。
　なお、この配向処理は、多くの焼結磁石で焼結処理後に焼結体に磁界を印加することにより行われている着磁処理とは本質的に異なるものである。配向処理は上述のように微粒子を磁界から受ける力で動かすのに対して、着磁処理は微粒子を動かすことなく電子スピンの方向を揃えるものである。そのため、着時処理は焼結処理後に行われるのに対して、配向処理は微粒子を動かすことができるように焼結処理の前に行われる。
　配向処理の後、搬送手段１４は配向手段１２から中間点１４３を経由して焼結手段１３まで充填焼成容器を搬送する。焼結手段１３は、充填焼成容器内の合金粉末を配向させた状態のままで（圧力等の負荷をかけることなく）950～1050℃に加熱することにより、合金粉末を焼結させる。これにより、NdFeB焼結磁石が得られる。
　この装置では流れ作業により多数の磁石が順次製造される。そのため、配向手段１２である充填焼成容器内の合金粉末に対して配向処理が行われている時に、充填手段１１において他の充填焼成容器に合金粉末を充填する工程や、焼結手段１３において他の充填焼成容器内の合金粉末を焼結する工程が並行して行われる。
　次に、図２を用いて、本実施例の焼結磁石製造装置１０と比較例について空芯コイルから漏洩する磁界の影響を説明する。空芯コイルから漏洩する磁界は、空芯コイルの軸の延長線上で最も強くなり、軸の周囲ではでは比較的弱い。そのため、充填焼成容器内の合金粉末に影響を与えるほどの強い漏洩磁界が存在する範囲（以後、「磁界漏洩範囲５１」とする）は、図２に示すように、空芯コイルの軸方向に長軸を持つ楕円形に近い形状になる。そのため、充填手段１１と焼結手段１３を結ぶ線上に空芯コイルの軸が向くように配向手段１２を配置する（比較例１：図２(a)）と、充填手段１１や焼結手段１３が磁界漏洩範囲５１内に含まれてしまい、それら充填手段１１や焼結手段１３で並行して作業が行われている他の充填焼成容器が磁化したり、その容器内の合金粉末の配向が乱れるといった悪影響が生じる。一方、そのような悪影響を防ぐために充填手段１１及び焼結手段１３と配向手段１２の距離を長くする（比較例２：図２(b)）と、装置が大型化して設置スペースの確保や無酸素・不活性ガス雰囲気を生成するためのコストが増大するという問題が生じる。
　それに対して本実施例の焼結磁石製造装置１０では、空芯コイル１２１の軸は充填手段１１と焼結手段１３を結ぶ直線と直交しており、この軸の延長上には充填手段１１も焼結手段１３も存在しない（図２(c)）。その結果、充填手段１１及び焼結手段１３は磁界漏洩範囲５１から外れるため合金粉末の配向への影響が生じず、また、装置を大型化する必要も生じない。
　本発明に係る焼結磁石製造装置の第２実施例２０を図３に示す。焼結磁石製造装置２０は充填手段２１、外容器収容手段２６、配向手段２２、焼結手段２３及び搬送手段２４を有する。これら各手段は密閉容器２５に収容されている。充填手段２１、焼結手段２３及び密閉容器２５は第１実施例のものと同様である。以下、外容器収容手段２６、搬送手段２４及び配向手段２２について説明する。
　外容器収容手段２６は充填焼成容器５２を外容器５３に収容する操作を行うものであり、充填焼成容器昇降機２６１と、ガイド２６２と、外容器ホルダ２６３とを有する。ここで外容器５３は、充填焼成容器５２を複数個積み重ねて収容する容器である。充填焼成容器昇降機２６１は、充填手段２１から充填済みの充填焼成容器５２が１個搬送される毎に、充填焼成容器５２を容器１個分だけ降下させて充填焼成容器５２を順次受けいれ、積み重ねる。その際、積み重ねられた充填焼成容器５２の側方をガイド２６２が保持する。そして、充填焼成容器５２が所定の個数だけ積み重ねられた後、充填焼成容器昇降機２６１は積み重ねられた充填焼成容器５２を上昇させる。それと共に、外容器５３の下方に設けられた開口部が充填焼成容器５２の直上に来るように外容器ホルダ２６３が外容器５３を横方向に移動させた後、外容器５３を降下させる。これら充填焼成容器昇降機２６１及び外容器ホルダ２６３の動作により、積み重ねられた充填焼成容器５２は外容器５３に収容される。
　搬送手段２４は、充填焼成容器５２及び外容器５３を充填手段２１から外容器収容手段２６を経て焼結手段２３まで横方向に搬送する主搬送手段２４１を有する。それと共に、外容器収容手段２６と焼結手段２３の間に設けられ、充填焼成容器５２が収容された外容器５３を主搬送手段２４１と配向手段２２の間で上下方向に搬送する副搬送手段２４２と、を有する。主搬送手段２４１には実施例１と同様に非金属の部品から成るベルトコンベアを用いることができる。副搬送手段２４２には充填焼成容器昇降機２６１と同様の昇降機を用いることができる。
　配向手段２２は副搬送手段２４２の直上に設けられ、上下方向を軸（図中の一点鎖線）とする空芯コイル２２１を有する。空芯コイル２２１の空芯内には前述のように副搬送手段２４２により外容器５３が搬入／搬出される。なお、図３には密閉容器２５の内部にコイルを配置する例を示したが、実施例１と同様に密閉容器の該当部分にコイルを巻くこともできる。
　本実施例の焼結磁石製造装置２０の動作を説明する。充填手段２１は第１実施例と同様に、給粉手段により合金粉末を秤量のうえ充填焼成容器５２に給粉し、ならし手段、振動手段及びタッピング手段により合金粉末を3.5～4.0g/cm3の高密度に充填する。搬送手段２４は、こうして合金粉末が高密度充填された充填焼成容器５２を順次、外容器収容手段２６に搬送し、外容器収容手段２６は上述のように充填焼成容器５２を外容器５３に収容する。次に、搬送手段２４は主搬送手段２４１及び副搬送手段２４２により外容器５３を配向手段２２の空芯コイル内に搬送する。そして、配向手段２２は、充填焼成容器５２内の合金粉末に3～8Tのパルス磁界を上下方向に印加することにより、合金粉末を配向させる。その後、搬送手段２４は外容器５３を焼結手段２３に搬送し、焼結手段２３は合金粉末を配向させた状態のままで950～1050℃に加熱することにより、合金粉末を焼結させる。これにより、NdFeB焼結磁石が得られる。
　本実施例の焼結磁石製造装置２０では、配向手段２２が搬送手段２４の上方に設けられているため、設置面積を更に削減することができる。また、この装置は複数個の充填焼成容器５２に対して同時に配向処理を行うため、配向手段２２以外の領域に磁界の影響を与えることを一層抑制することができる。
　なお、ここでは複数個の充填焼成容器５２を同時に配向処理するために外容器収容手段２６を用いる例を示したが、充填焼成容器５２に対して１個ずつ配向処理を行う場合にも、設置面積を更に削減するという上記効果を得るために、本実施例の上下方向に移動する副搬送手段２４２を好適に用いることができる。
　本発明の焼結磁石製造装置の第３実施例３０を図４に示す。本実施例の焼結磁石製造装置３０は、第１実施例と同様の充填手段３１、焼結手段３３及び雰囲気保持容器３５を有する。配向手段３２は第２実施例と同様の構成を有する。但し、配向手段３２は、コイルの軸（図中の一点鎖線）が充填手段３１と焼結手段３３を結ぶ直線と平行な方向を向き且つその直線からずれるように配置されている。このように配向手段３２を配置することにより、充填手段３１及び焼結手段３３の位置は配向手段３２の磁界漏洩範囲５１から外れる。搬送手段３４は充填焼成容器を充填手段３１から配向手段３２を経て焼結手段３３まで、配向手段３２の位置に合わせて非直線状に搬送する。本実施例の焼結磁石製造装置３０の動作は、搬送手段３４の上記動作を除いて、第１実施例の焼結磁石製造装置１０の動作と同様である。

Claims (10)

  1. 　a) 合金粉末を充填焼成容器に充填する充填手段と、
    　b) 前記充填焼成容器内の合金粉末を磁界で配向させる空心コイルを有する配向手段と、
    　c) 合金粉末を焼結する焼結手段と、
    　d) 前記充填手段、前記配向手段、前記焼結手段の順に前記充填焼成容器を搬送する搬送手段と、
    を備え、
    　e) 前記空心コイルの軸が、前記充填手段と前記焼結手段を結ぶ直線からずれるように前記配向手段が配置されている、
    ことを特徴とする焼結磁石製造装置。　
  2. 　前記空心コイルの軸が前記直線とは異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の焼結磁石製造装置。
  3. 　前記空心コイルの軸が前記直線と直交していることを特徴とする請求項２に記載の焼結磁石製造装置。
  4. 　前記空心コイルの軸が前記直線と平行であることを特徴とする請求項１に記載の焼結磁石製造装置。
  5. 　前記搬送手段が、前記充填手段と前記焼結手段を結ぶ主搬送ライン上で前記充填焼成容器を搬送する主搬送手段と、前記主搬送ライン上の所定位置と前記配向手段を結ぶ副搬送ライン上で前記充填焼成容器を搬送する副搬送手段と、を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の焼結磁石製造装置。
  6. 　前記副搬送ラインが、前記充填焼成容器を上下方向に移動するものであることを特徴とする請求項５に記載の焼結磁石製造装置。
  7. 　前記充填手段及び前記配向手段が一の密閉容器に収容され、該密閉容器と前記焼結手段が連通していることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の焼結磁石製造装置。
  8. 　前記配向手段が前記密閉容器の外壁の一部にコイルを巻いたものであることを特徴とする請求項７に記載の焼結磁石製造装置。
  9. 　前記配向手段が前記充填手段から充填焼成容器を複数個搬送された後、該複数個の充填焼成容器に対して同時に配向処理をすることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の焼結磁石製造装置。
  10. 　前記充填手段と前記配向手段の間に、複数個の充填焼成容器を外容器に収容する外容器収容手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の焼結磁石製造装置。
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