WO2016152978A1 - 非平行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の製造方法 - Google Patents

非平行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の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2016152978A1
WO2016152978A1 PCT/JP2016/059393 JP2016059393W WO2016152978A1 WO 2016152978 A1 WO2016152978 A1 WO 2016152978A1 JP 2016059393 W JP2016059393 W JP 2016059393W WO 2016152978 A1 WO2016152978 A1 WO 2016152978A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rare earth
forming
magnet
earth magnet
sintered body
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/059393
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
憲一 藤川
克也 久米
大内 一男
利信 星野
政和 森本
大野 博文
克之 中林
山口 美穂
松尾 洋
利昭 奥野
藤原 誠
栄一 井本
宏史 江部
智弘 大牟礼
出光 尾関
山本 貴士
有樹 加藤
松田 知也
正一朗 齊藤
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Priority to CN201680017831.7A priority Critical patent/CN107430935B/zh
Priority to JP2017508425A priority patent/JP6695857B2/ja
Priority to EP16768881.1A priority patent/EP3276645B1/en
Priority to US15/559,652 priority patent/US10867729B2/en
Priority to KR1020177030226A priority patent/KR20170132214A/ko
Publication of WO2016152978A1 publication Critical patent/WO2016152978A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/42Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
    • H01F1/442Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids the magnetic component being a metal or alloy, e.g. Fe
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01F41/0273Imparting anisotropy
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01F41/0293Apparatus 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 diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/02Permanent magnets [PM]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01F41/0273Imparting anisotropy
    • H01F41/028Radial anisotropy

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a sintered body for forming a rare earth permanent magnet for forming a rare earth permanent magnet.
  • the present invention relates to a method for producing a sintered body for forming a rare earth permanent magnet having sections in which easy axes of magnetization are oriented non-parallel.
  • Rare earth sintered magnets are attracting attention as high-performance permanent magnets that can be expected to have a high coercive force and residual magnetic flux density, and are being developed and developed for higher performance.
  • a paper titled “High coercivity of Nd—Fe—B sintered magnets by crystal atomization” published by the Japan Institute of Metals, Vol. 76, No. 1 (2012), pp. 12-16, et al.
  • Non-Patent Document 1 recognizes that it is well known that the coercive force increases as the particle size of the magnet material is reduced.
  • An example is described in which a rare earth sintered magnet is manufactured using magnet forming material particles having an average powder particle diameter of 1 ⁇ m in order to increase the coercive force.
  • Non-Patent Document 1 a mixture made of a lubricant composed of magnet material particles and a surfactant is filled in a carbon mold, and the mold is placed in an air-core coil. It is described that magnet material particles are oriented by applying a pulsed magnetic field in a fixed manner. However, in this method, the orientation of the magnetic material particles is uniquely determined by the pulsed magnetic field applied by the air-core coil, so that the permanent magnet material particles are oriented in different desired directions at different positions in the magnet. You can't get a magnet.
  • Patent Document 1 discloses that when a rare earth permanent magnet having rare earth elements R and Fe and B as basic constituent elements is manufactured, the magnetization easy axes of the magnet material particles are oriented in different directions. Disclosed is a method of forming a permanent magnet having a plurality of regions in which easy axes of magnetization of magnet material particles are oriented in different directions by holding the magnet bodies in a heated state and bonding the magnets. ing. According to the method for forming a permanent magnet described in Patent Document 1, in each of a plurality of regions, a rare earth permanent magnet composed of a plurality of regions including magnet material particles having easy magnetization axes oriented in different directions. It is possible to manufacture.
  • Patent Document 1 requires a great deal of time and labor to manufacture a magnet having a complicated orientation pattern, and is not practical. Furthermore, since this method adheres a plurality of magnet bodies, the obtained magnet has a low mechanical strength. Moreover, when the number of a plurality of magnet bodies increases, there exists a possibility that a magnet characteristic may fall.
  • Patent Document 2 discloses a manufacturing method of an annular rare earth permanent magnet in which an even number of permanent magnet pieces are arranged and connected in the circumferential direction.
  • the method of manufacturing a rare earth permanent magnet taught in Patent Document 2 uses a powder press apparatus having a sector cavity to form a sector permanent magnet piece having upper and lower sector main surfaces and a pair of side surfaces.
  • the rare earth alloy powder is press-molded while filling the sector cavity with the rare earth alloy powder and applying an orientation magnetic field to the rare earth alloy powder in the cavity by upper and lower punches having orientation coils.
  • permanent magnet pieces having polar anisotropy are formed between the north pole and south pole of each main surface.
  • a permanent magnet piece having an oriented magnetization orientation is formed.
  • An even number of polar anisotropic permanent magnet pieces formed in this way are connected in an annular shape so as to have opposite polarities of adjacent permanent magnet pieces, thereby obtaining an annular permanent magnet.
  • the magnetization orientation of the magnet obtained is limited to polar anisotropy. Therefore, magnet material particles are oriented in different desired directions at different positions in the magnet. A permanent magnet cannot be obtained.
  • Patent Document 2 is also magnetized so that every other magnet-shaped permanent magnet piece connected in an annular shape has the magnetization direction of every other magnet piece as an axial direction, and these axial orientations.
  • An arrangement of magnet pieces in which the magnetization direction of the magnet pieces arranged between the magnet pieces is a radial direction is also described.
  • the polarities of the main surfaces of the magnet pieces magnetized in the axial direction arranged alternately are different from each other, and every other radial direction arranged between the magnet pieces magnetized in the axial direction
  • the magnet pieces magnetized magnetized to have the same poles opposed to each other, thereby concentrating the magnetic flux on the magnetic pole of one main surface of one of the magnet pieces magnetized in the axial direction.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-32669 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-244046 (Patent Document 4) describe a flat green compact by press-molding a magnet material powder containing rare earth elements R, Fe and B.
  • Patent Document 4 To form a sintered magnet by applying a parallel magnetic field to the green compact, sintering at a sintering temperature, and then under temperature conditions not exceeding the sintering temperature, Disclosed is a direction in which a radially oriented rare earth permanent magnet is formed by press-molding the sintered magnet into an arc shape by using an arc-shaped pressing portion.
  • Patent Document 5 discloses a plate-shaped permanent magnet used for an embedded magnet type motor.
  • the permanent magnet disclosed in Patent Document 5 has a radial orientation in which the inclination angle of the magnetization easy axis with respect to the thickness direction continuously changes from the both ends in the width direction toward the center in the width direction in the cross section. Yes. More specifically, the easy axis of magnetization of the magnet is oriented so as to converge at one point on an imaginary line extending in the thickness direction from the center in the width direction in the cross section of the magnet.
  • Patent Document 5 states that it can be formed with a magnetic field orientation that can be easily realized at the time of molding and can be easily manufactured.
  • the method taught in Patent Document 5 applies a magnetic field that is focused on one point outside the magnet at the time of magnet forming, and the orientation of the easy magnetization axis in the formed magnet is limited to the radial orientation. Therefore, for example, it is impossible to form a permanent magnet in which the easy axis is oriented so that the orientation is parallel to the thickness direction in the central region in the width direction in the cross section and the oblique orientation is in the regions at both ends in the width direction.
  • Patent Document 6 JP-A-2005-44820 discloses a method for producing a polar anisotropic rare earth sintered ring magnet that does not substantially generate cogging torque when incorporated in a motor.
  • the rare earth sintered ring magnet disclosed herein has magnetic poles at a plurality of positions spaced in the circumferential direction, and the magnetization direction is a normal direction at the magnetic pole position, and a tangential direction at an intermediate position between adjacent magnetic poles. It is magnetized so that The manufacturing method of the rare earth sintered ring magnet described in Patent Document 6 is limited to the production of a polar anisotropic magnet. In this manufacturing method, within a single sintered magnet, in a plurality of arbitrary regions. It is impossible to manufacture magnets in which different orientations are given to the magnet material particles.
  • Patent Document 7 discloses a single, plate-shaped, fan-shaped permanent magnet having a configuration in which magnet material particles are oriented in different directions in a plurality of regions.
  • Patent Document 7 a plurality of regions are formed in the permanent magnet, and in one region, the magnet material particles are oriented in a pattern parallel to the thickness direction, and in other regions adjacent thereto, the magnet material particles are An orientation having an angle with respect to the orientation direction of the magnet material particles in the one region is given.
  • a permanent magnet having such orientation of magnet material particles adopts a powder metallurgy method and applies a magnetic field in an appropriate direction from an orientation member when pressure molding is performed in a mold. It is described that it can be manufactured.
  • the permanent magnet manufacturing method described in Patent Document 7 can only be applied to the manufacture of a magnet having a specific orientation, and the shape of the magnet to be manufactured is limited.
  • Patent Document 8 describes a magnet material particle obtained by molding a mixture of magnet material particles containing rare earth elements and a binder into a predetermined shape and applying a parallel magnetic field to the compact. A method for producing a permanent magnet is described in which the orientation of the magnet material particles is made non-parallel by causing the orientation to be parallel to each other and deforming the shaped body into another shape.
  • the magnet disclosed in Patent Document 8 is a so-called bonded magnet having a configuration in which magnet material particles are bonded by a resin composition, and is not a sintered magnet. Since the bond magnet has a structure in which the resin composition is interposed between the magnet material particles, the bonded magnet has inferior magnetic properties as compared with the sintered magnet, and a high-performance magnet cannot be formed.
  • Patent Document 9 forms a mixture in which magnet material particles containing rare earth elements are mixed with a resin binder, and the mixture is formed into a sheet to create a green sheet.
  • Magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the sheet, and a green binder that has been magnetically oriented is subjected to a calcination treatment to decompose and disperse the resin binder, and then sintered at a firing temperature to produce a rare earth sintered magnet.
  • a method of forming is disclosed.
  • the magnet manufactured by the method described in Patent Document 9 has a configuration in which the easy axis of magnetization is oriented in one direction, and this method is used in a single sintered magnet and in a plurality of arbitrary regions. It is not possible to manufacture magnets in which different orientations are given to magnetic material particles.
  • the present invention relates to a rare earth permanent magnet having a single sintered structure, which has an arbitrary shape and is provided with magnetic axis orientations in different directions with respect to magnetic material particles in an arbitrary plurality of regions.
  • the main object is to provide a method for manufacturing a forming sintered body.
  • a method for producing a sintered body for forming a rare earth magnet comprising a plurality of magnet material particles each containing a rare earth material and having an easy axis of magnetization.
  • This method uses a composite material formed by mixing magnet material particles containing a rare earth substance and a resin material, so that the length dimension in the length direction and the first cross section in the transverse direction perpendicular to the length direction are the first.
  • the method according to this aspect of the present invention further applies a parallel external magnetic field having a parallel magnetic flux to the first molded body while maintaining the first molded body at a temperature higher than the softening temperature of the resin.
  • an orientation stage for orienting the easy axis of magnetization of the magnetic material particles parallel to the direction of the external magnetic field, and the shape of at least a part of the transverse section of the first molded body changes in the transverse section.
  • the orientation direction of the easy axis of the magnet material particles in at least a part of the transverse cross section is different from the orientation direction in the first compact.
  • a second molded body forming step of forming the modified second molded body is included.
  • a sintering step is performed on the second molded body.
  • the second molded body is heated to a sintering temperature, and the sintering temperature is kept at a predetermined time. Maintained.
  • the resin in the second molded body is evaporated, and the magnet material particles are sintered together to form a sintered body.
  • the applied external magnetic field can be directed from the first surface to the second surface along the cross section in the lateral direction of the first molded body.
  • the resin material included in the composite material can be a thermoplastic resin material.
  • the sintering temperature can be 800 ° C. to 1200 ° C.
  • the sintering step is preferably performed while applying a pressing force in the length direction to the second molded body. In this case, it is preferable that the pressure applied to the second molded body is controlled in the range of 0.01 MPa to 100 MPa, and the pressurization is performed continuously or intermittently.
  • the sintering step is performed by raising the temperature to a predetermined sintering temperature at a temperature increase rate of 3 ° C./min to 100 ° C./min in an atmosphere of 15 MPa or less, It is preferable that the applied pressure applied to the compact is maintained until the dimensional change rate in the pressurizing direction of the second compact is substantially zero.
  • the sintering step is performed by raising the temperature to a predetermined sintering temperature at a rate of temperature increase of 3 ° C./min to 30 ° C./min in a reduced pressure atmosphere of 6 Pa or less.
  • the pressure applied to the second molded body is maintained until the dimensional change rate in the pressing direction of the second molded body is substantially zero.
  • the term “reduced pressure” is used to mean 6 Pa or less, and this reduced pressure is preferably 0.1 Pa or less, and more preferably 0.01 Pa or less.
  • the second molded body is heated under a hydrogen atmosphere to form the second molded body.
  • a calcination step of removing carbon can be performed by reacting the carbon component of the thermoplastic resin contained with hydrogen. This calcination step is preferably performed at a heating rate lower than 2 ° C./min. Furthermore, it is preferable that a deoiling step is performed before the calcination step, and the calcination step is performed at a heating rate lower than 10 ° C./min.
  • the calcination step is preferably performed at a temperature in the range of 250 ° C to 600 ° C. More preferably, the calcining step is performed at a temperature within the range of 300 ° C to 500 ° C.
  • the calcination step is preferably performed under a pressure of 0.1 MPa to 70 MPa.
  • the magnet forming material particles have an average particle diameter of 6 ⁇ m or less.
  • the magnet-forming material particles are preferably formed by pulverization in an inert gas atmosphere having an oxygen content of 0.5% or less.
  • the thermoplastic resin is preferably a polymer that does not contain an oxygen atom in the structure.
  • the thermoplastic resin is preferably a polymer composed of one or more polymers or copolymers formed from monomers represented by the following general formula. (However, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, a phenyl group or a vinyl group.)
  • the thermoplastic resin is polyisobutylene (PIB), polyisoprene (isoprene rubber, IR), polypropylene, poly ( ⁇ -methylstyrene) obtained by polymerizing ⁇ -methylstyrene, polyethylene, polybutadiene (butadiene).
  • Rubber, BR polystyrene, styrene-isoprene block copolymer (SIS), butyl rubber (IIR), styrene-butadiene block copolymer (SBS), styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer (SEBS), styrene- Ethylene-propylene-styrene copolymer (SEPS), ethylene-propylene copolymer (EPM), EPDM obtained by copolymerizing ethylene and propylene with a diene monomer, 2-methyl-1-pentene polymer -1-pentene polymer resin, 2- Can be selected from the group consisting of 2-methyl-1-butene polymer resin is a polymer of chill-1-butene.
  • the thermoplastic resin preferably has a glass transition point or a flow start temperature of 250 ° C. or lower. Furthermore, the thermoplastic resin is preferably a polymer that does not contain oxygen atoms, nitrogen atoms, and other heteroatoms in the structure.
  • the first molded body formed in the first molded body forming stage includes a linear central region and both ends of the central region.
  • An end region continuous with the central region in the portion, the end region has a shape formed in an arc shape in which the second surface is convex and the first surface is concave,
  • the first molded body is deformed so that each of the end regions continuous to the central region is linear with respect to the central region at both ends of the central region.
  • the orientation of the easy axis of the magnet material particles in the second molded body is parallel orientation oriented in the thickness direction from the first surface toward the second surface in the central region, and the end region Then, inward in the width direction from the first surface toward the second surface Made to be oriented to the bundle.
  • the first molded body formed in the first molded body forming stage has a shape formed in an arc shape in which the second surface is convex and the first surface is concave, and the second In the molded body forming stage, the first molded body is deformed so as to be linear in the width direction or to have an arc shape having a radius of curvature larger than the arc-shaped radius of curvature of the first molded body.
  • the orientation of the easy magnetization axis of the magnetic material particles in the second molded body can be such that the orientation converges inward in the width direction from the first surface toward the second surface. .
  • the first molded body formed in the first molded body forming stage has a shape formed in an arc shape in which the second surface is concave and the first surface is convex, and the second molded body In the forming stage, the first molded body is deformed so as to be linear in the width direction or to have an arc shape having a radius of curvature larger than the arc-shaped curvature radius of the first molded body.
  • the orientation of the easy magnetization axis of the magnet material particles in the molded body 2 can be oriented so as to extend inward in the width direction from the first surface toward the second surface.
  • the resin material is a thermoplastic resin material
  • the first molded body has an elongated quadrangular shape composed of a pair of long sides and a pair of short sides orthogonal to the long sides.
  • the external magnetic field is applied in a direction perpendicular to the long side of the rectangle, and the first molded body is bent and deformed so that the long side forms an annulus.
  • a second molded body is obtained by fusing each other.
  • the parallel external magnetic field is applied so as to be directed from the first surface to the second surface along the transverse cross section
  • the second molded body includes the first molded body, the first molded body,
  • the magnetic material particles included in the second molded body are made to have a radial orientation oriented in the radial direction.
  • another molded body having an axial orientation in which the easy axis of magnetization of the magnetic material particles is oriented in the axial direction is formed, and the second radially oriented second body is formed.
  • a radially oriented sintered body and an axially oriented sintered body formed by each of the molded body and the axially oriented molded body can be combined to form a Halbach array sintered body.
  • the method of forming the axially oriented molded body applies a parallel external magnetic field so as to be directed from the first surface to the second surface of the first molded body along the transverse section.
  • the second molded body is formed by bending and deforming the first molded body so that the first surface and the second surface are in an annular shape parallel to each other, and is included in the second molded body.
  • the easy magnetization axis of the magnet material particles to be aligned may be in an axial orientation directed in the axial direction.
  • the first molded body is formed by forming the composite material into a sheet shape and then cutting the composite material formed into the sheet shape into a predetermined shape. Can be formed.
  • the sintered body for forming a rare earth permanent magnet formed in this way is magnetized in a subsequent process to become a rare earth permanent magnet.
  • the length in the length direction is determined by the composite material formed by mixing the magnet material particles containing the rare earth substance and the resin material. And a thickness dimension in the thickness direction between the first surface and the second surface and a width dimension in the width direction orthogonal to the thickness direction in a transverse cross section perpendicular to the length direction.
  • a three-dimensional first molded body is formed. Then, while maintaining the first molded body at a temperature higher than the softening temperature of the resin, the first molded body is oriented from the first surface to the second surface along a transverse cross section.
  • the magnetization easy axis of the magnet material particles is oriented parallel to the direction of the external magnetic field, so even when the average particle diameter of the magnet material particles is very small,
  • the easy magnetization axis of the particles can be oriented with high accuracy.
  • a deforming force is applied to the first molded body in which the magnetization easy axes of the magnet material particles are oriented in parallel so that the shape of at least a part of the transverse section thereof changes in the transverse section.
  • the second molded body in which the orientation direction of the easy axis of the magnet material particles in at least a part of the transverse cross section is changed to an orientation direction different from the orientation direction in the first molded body can be formed.
  • the shape of the second molded body can be set to a desired shape, and the easy axis of magnetization of the magnet material particles in the second molded body can be obtained.
  • the orientation can be in the desired direction.
  • the rare earth permanent sintered magnet obtained by magnetizing the sintered body for rare earth permanent magnet formation produced by the method of the present invention has excellent magnetic properties.
  • FIG. 3 is an end view of a rotor portion showing a state in which a permanent magnet is embedded in the rotor core shown in FIG. 2. It is a cross-sectional view of an electric motor to which the permanent magnet of the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a manufacturing process of the sintered body for forming a permanent magnet shown in FIG. 1, which is an embodiment of the present invention, wherein (a) to (d) show each stage until green sheet formation. It is sectional drawing of the sheet piece for a process which shows the magnetization easy axis orientation process of the magnet material particle in this embodiment, (a) shows the cross-sectional shape of the sheet piece at the time of a magnetic field application, (b) is a deformation process after a magnetic field application.
  • FIG. 1 shows a side view which shows a 1st molded object
  • (b) is a perspective view which shows a 2nd molded object
  • (C) is a perspective view which shows the 2nd molded object formed in the annular
  • FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention
  • (a), (b), (c), (d), (e), and (f) are schematic views showing each stage of production.
  • (a) is a cross-sectional view which shows an example of orientation of the magnetization easy axis
  • (b) is magnetization of each magnet material particle
  • FIGS. 4A and 4B show molds used in Example 4 of the present invention, in which FIG. 5A is a schematic view showing a mold cavity for applying an external magnetic field, and FIG. is there. It is a schematic perspective view which shows the cavity of the type
  • the orientation angle means an angle in the direction of the easy axis of the magnet material particles with respect to a predetermined reference line. (Orientation axis angle)
  • the section for determining the orientation axis angle is a quadrangular section including at least 30, for example, 200 to 300 magnet material particles, or a square section having a side of 35 ⁇ m.
  • FIG. 14 shows the orientation angle and the orientation axis angle.
  • FIG. 14 (a) is a cross-sectional view showing an example of the orientation of the easy axis of the magnet material particles in the rare earth magnet.
  • the rare earth magnet M includes the first surface S-1 and the first surface S. -1 to a second surface S-2 that is spaced by a thickness t, and a width W. End faces E-1 and E-2 are formed at both ends in the width W direction. Yes.
  • the first surface S-1 and the second surface S-2 are flat surfaces parallel to each other.
  • the first surface S-1 and the second surface S are shown.
  • -2 is represented by two straight lines parallel to each other.
  • the end surface E-1 is an inclined surface inclined in the upper right direction with respect to the first surface S-1, and similarly, the end surface E-2 is upper left with respect to the second surface S-2.
  • the inclined surface is inclined in the direction.
  • Arrow B-1 schematically shows the direction of the orientation axis of the easy axis of magnetization of the magnet material particles in the central region in the width direction of the rare earth magnet M.
  • the arrow B-2 schematically shows the direction of the orientation axis of the easy magnetization axis of the magnetic material particles in the region adjacent to the end face E-1.
  • an arrow B-3 schematically shows the direction of the orientation axis of the easy axis of magnetization of the magnetic material particles in the region adjacent to the end face E-2.
  • FIG. 14B is a schematic enlarged view showing a procedure for determining the “orientation angle” and “orientation axis angle” of the easy magnetization axis of each magnetic material particle.
  • An arbitrary portion of the rare earth magnet M shown in FIG. 14A, for example, the quadrangular section R shown in FIG. 14A is enlarged and shown in FIG.
  • the quadrangular section R includes a large number of magnet material particles P such as 30 or more, for example, 200 to 300. As the number of magnet material particles included in the quadrangular section increases, the measurement accuracy increases, but even about 30 particles can be measured with sufficient accuracy.
  • Each magnet material particle P has an easy axis P-1.
  • the easy magnetization axis P-1 usually has no polarity, but becomes a vector having polarity by magnetizing magnetic material particles.
  • FIG. 14B in consideration of the polarity to be magnetized, it is indicated by an arrow with directionality applied to the easy magnetization axis.
  • the term “orientation direction of the easy axis” or similar term is used to represent the direction in consideration of the polarity to be magnetized in this way.
  • the easy magnetization axis P-1 of each magnetic material particle P has an “orientation angle” that is an angle between the direction in which the easy magnetization axis is directed and the reference line.
  • FIG. 15 is a chart showing a procedure for obtaining the orientation angle variation angle.
  • the distribution of the difference ⁇ in the orientation angle of the easy magnetization axes of the individual magnet material particles with respect to the easy magnetization axis is represented by a curve C.
  • the position at which the cumulative frequency shown on the vertical axis is maximum is 100%, and the value of the orientation angle difference ⁇ at which the cumulative frequency is 50% is the half width.
  • the orientation angle of the easy magnetization axis P-1 in each magnetic material particle P can be obtained by an “electron backscattering diffraction analysis method” (EBSD analysis method) based on a scanning electron microscope (SEM) image.
  • EBSD analysis method based on a scanning electron microscope (SEM) image.
  • SEM scanning electron microscope
  • EBSD detection method AZtecHKL EBSD Nordlys Nano Integrated
  • JSM-70001F manufactured by JEOL Ltd., Akishima City, Tokyo, or EDAX.
  • SUPER40VP manufactured by ZEISS which is a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector manufactured by KK (Hikari High Speed EBSD Detector).
  • FIG. 16 shows an example of orientation display of the easy axis by the EBSD analysis method.
  • FIG. 16 (a) is a perspective view showing the direction of the axis of the rare earth magnet, and FIG. It shows an example of a pole figure obtained by EBSD analysis in the section.
  • FIG. 16 (a) is a perspective view showing the direction of the axis of the rare earth magnet, and FIG. It shows an example of a pole figure obtained by EBSD analysis in the section.
  • the orientation axis angle can be displayed by dividing the orientation vector of the easy magnetization axis of the magnetic material particle into a component in a plane including the A1 axis and the A2 axis and a component in a plane including the A1 axis and the A3 axis.
  • the A2 axis is the width direction
  • the A1 axis is the thickness direction.
  • the center diagram of FIG. 16B shows that the orientation of the easy magnetization axis is substantially in the direction along the A1 axis at the center in the width direction of the magnet.
  • FIG. 16B shows that the orientation of the easy magnetization axis at the left end in the width direction of the magnet is inclined from the bottom to the top right along the plane of the A1 axis-A2 axis. .
  • the diagram on the right side of FIG. 16B shows that the orientation of the easy magnetization axis at the right end in the width direction of the magnet is inclined from the bottom to the top left along the plane of the A1 axis-A2 axis.
  • FIG. 16C shows such an orientation as an orientation vector. (Crystal orientation diagram)
  • the rare earth permanent magnet 1 includes an Nd—Fe—B based magnet material as a magnet material.
  • the Nd—Fe—B based magnet material is, for example, R in weight percentage (R is one or more of rare earth elements including Y) 27.0 to 40.0 wt%, B is 0%. .6 to 2 wt%, and Fe may be contained in a proportion of 60 to 75 wt%.
  • the Nd—Fe—B based magnet material contains 27 to 40 wt% Nd, 0.8 to 2 wt% B, and 60 to 70 wt% Fe as electrolytic iron.
  • This magnet material has Dy, Tb, Co, Cu, Al, Si, Ga, Nb, V, Pr, Mo, Zr, Ta, Ti, W, Ag, Bi, Zn, Mg for the purpose of improving magnetic properties.
  • a small amount of other elements such as may be included.
  • a sintered body 1 for magnet formation is obtained by integrally sintering fine particles of the above-described magnet material, and an upper side 2 and a lower side 3 that are parallel to each other, And end faces 4 and 5 at both left and right ends, and the end faces 4 and 5 are formed as inclined surfaces inclined with respect to the upper side 2 and the lower side 3.
  • the upper side 2 is a side corresponding to the cross section of the second surface of the present invention
  • the lower side 3 is a side corresponding to the cross section of the first surface of the present invention.
  • the inclination angle of the end faces 4 and 5 is defined as an angle ⁇ between the extension lines 4 a and 5 a of the end faces 4 and 5 and the upper side 2.
  • the inclination angle ⁇ is 45 ° to 80 °, more preferably 55 ° to 80 °.
  • the magnet-forming sintered body 1 is formed in a shape having a trapezoidal longitudinal cross section in which the upper side 2 is shorter than the lower side 3.
  • the magnet-forming sintered body 1 has a plurality of regions divided into a center region 6 having a predetermined size and end regions 7 and 8 on both ends in the width direction along the upper side 2 and the lower side 3. .
  • the magnetic material particles included in the region 6 have a parallel orientation in which the easy axis of magnetization is substantially perpendicular to the upper side 2 and the lower side 3 and parallel to the thickness direction.
  • the magnetization easy axes of the magnetic material particles included in the regions 7 and 8 are directed from the bottom to the top with respect to the thickness direction, and the alignment direction is In the position adjacent to the end faces 4 and 5, the inclination angle is an angle along the inclination angle ⁇ of the end faces 4 and 5, and in the position adjacent to the central region 6, It is substantially perpendicular to the end surface 4 and gradually increases from the position adjacent to the end faces 4 and 5 toward the central region 6.
  • Such an easy axis orientation is shown in FIG. 1A by the arrow 9 for the parallel orientation of the central region 6 and by the arrow 10 for the tilt orientation of the end regions 7 and 8.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in these regions is directed from the corner where the upper side 2 and the end surfaces 4 and 5 intersect to the center. Then, the end regions 7 and 8 are oriented so as to converge in a predetermined range corresponding to the widthwise dimension. As a result of this orientation, in the end regions 7 and 8, the density of the magnet material particles whose easy axis is directed to the upper side 2 is higher than in the central region 6.
  • the ratio of the dimension in the width direction of the upper side 2 corresponding to the central region 6, that is, the ratio of the parallel length P to the dimension L in the width direction of the upper side 2, that is, the parallel ratio P / L is 0.
  • the dimensions of the central region 6 and the end regions 7 and 8 are determined so as to be 05 to 0.8, more preferably 0.2 to 0.5.
  • the orientation of the easy axis of the magnet material in the end regions 7 and 8 described above is exaggerated in FIG.
  • the easy axis C of each of the magnetic material particles is oriented so as to be inclined along the inclination angle ⁇ of the end face 4 substantially along the end face 4 in a portion adjacent to the end face 4. And this inclination angle increases gradually as it approaches a center part from an edge part. That is, the orientation of the easy axis C of the magnet material particles converges from the lower side 3 toward the upper side 2, and the density of the magnet material particles in which the easy axis C is directed to the upper side 2 is parallel orientation. It becomes higher than the case of.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a rotor core portion of an electric motor 20 suitable for embedding and using a rare earth magnet formed by magnetizing the magnet-forming sintered body 1 having the orientation of the easy axis described above. It is sectional drawing shown.
  • the rotor core 21 is rotatably arranged in the stator 23 so that the peripheral surface 21a thereof faces the stator 23 through the air gap 22.
  • the stator 23 includes a plurality of teeth 23a arranged at intervals in the circumferential direction, and a field coil 23b is wound around the teeth 23a.
  • the air gap 22 described above is formed between the end face of each tooth 23 a and the peripheral face 21 a of the rotor core 21.
  • a magnet insertion slot 24 is formed in the rotor core 21.
  • the slot 24 includes a linear center portion 24a and a pair of inclined portions 24b extending obliquely from both ends of the center portion 24a in the direction of the peripheral surface 21a of the rotor core 21.
  • the inclined portion 24 b is located at a position where the end portion is close to the peripheral surface 21 a of the rotor core 21.
  • FIG. 3 shows a state in which the rare earth magnet 30 formed by magnetizing the magnet forming sintered body 1 having the orientation of the easy axis described above is inserted into the magnet insertion slot 24 of the rotor core 21 shown in FIG. .
  • the rare earth permanent magnet 30 is inserted into the linear central portion 24a of the slot 24 for magnet insertion formed in the rotor core 21 so that the upper side 2 thereof faces outward, that is, toward the stator 23 side. .
  • a part of the straight central portion 24a and the inclined portion 24b of the slot 24 are left as a gap.
  • the whole electric motor 20 formed by inserting the permanent magnet into the slot 24 of the rotor core 21 is shown in a cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 5 shows a magnetic flux density distribution in the rare earth permanent magnet 30 formed according to the above-described embodiment.
  • the magnetic flux density A in both end regions 7 and 8 of the magnet 30 is higher than the magnetic flux density B in the central region 6. Therefore, when the magnet 30 is operated by being embedded in the rotor core 21 of the electric motor 20, demagnetization at the end of the magnet 30 is suppressed even if magnetic flux from the stator 23 acts on the end of the magnet 30. Thus, a sufficient magnetic flux remains after demagnetization, and the output of the motor 20 is prevented from decreasing.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a manufacturing process of the sintered body 1 for forming a permanent magnet according to the present embodiment.
  • a magnet material ingot made of a Nd—Fe—B alloy at a predetermined fraction is manufactured by a casting method.
  • an Nd—Fe—B alloy used in a neodymium magnet has a composition containing Nd of 30 wt%, preferably iron containing 67 wt% and B of 1.0 wt%.
  • this ingot is roughly pulverized to a size of about 200 ⁇ m using a known means such as a stamp mill or a crusher.
  • the ingot can be melted, flakes can be produced by strip casting, and coarsely pulverized by hydrogen cracking. Thereby, coarsely pulverized magnet material particles 115 are obtained (see FIG. 6A).
  • the coarsely pulverized magnet material particles 115 are finely pulverized by a wet method using a bead mill 116 or a dry method using a jet mill.
  • the coarsely pulverized magnet particles 115 are finely pulverized in a solvent to a predetermined particle size, for example, 0.1 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, and the magnet material particles are dispersed in the solvent. (See FIG. 6B).
  • the magnet particles contained in the solvent after the wet pulverization are dried by means such as drying under reduced pressure, and the dried magnet particles are taken out (not shown).
  • the type of solvent used for grinding is not particularly limited, alcohols such as isopropyl alcohol, ethanol and methanol, esters such as ethyl acetate, lower hydrocarbons such as pentane and hexane, benzene, toluene, xylene and the like.
  • Organic solvents such as aromatics, ketones and mixtures thereof, or inorganic solvents such as liquefied nitrogen, liquefied helium, and liquefied argon can be used. In this case, it is preferable to use a solvent containing no oxygen atom in the solvent.
  • the coarsely pulverized magnet material particles 115 are subjected to (a) nitrogen gas having an oxygen content of 0.5% or less, preferably substantially 0%, Ar gas, Jet mill in an atmosphere composed of an inert gas such as He gas, or (b) an atmosphere composed of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas or He gas having an oxygen content of 0.0001 to 0.5%
  • the oxygen concentration being substantially 0% is not limited to the case where the oxygen concentration is completely 0%, but contains oxygen in such an amount as to form an oxide film very slightly on the surface of the fine powder. Means that it may be.
  • the magnet material particles finely pulverized by the bead mill 116 or the like are formed into a desired shape.
  • a mixture obtained by mixing the finely pulverized magnet material particles 115 and the binder made of the resin material as described above, that is, a composite material is prepared.
  • the resin used as the binder is preferably a depolymerizable polymer that does not contain an oxygen atom in the structure.
  • the composite material of the magnet particles and the binder can be reused for the remainder of the composite material generated when the composite material is formed into a desired shape, and the composite material is heated and softened. It is preferable to use a thermoplastic resin as the resin material so that the magnetic field orientation can be performed.
  • a polymer composed of one or two or more polymers or copolymers formed from the monomer represented by the following general formula (1) is preferably used.
  • R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, a phenyl group or a vinyl group.
  • polystyrene-butadiene block copolymer which is a copolymer of styrene and isoprene (SIS), butyl rubber (IIR) which is a copolymer of isobutylene and isoprene, styrene-butadiene block copolymer (SBS) which is a copolymer of styrene and butad
  • Ethylene-butadiene-styrene Copolymer SEBS
  • SEPS styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer
  • EPM ethylene-propylene copolymer
  • EPDM obtained by copolymerization of a diene monomer with ethylene and propylene
  • 2-methyl-1-pentene polymer resin that is a polymer of 2-methyl-1-pentene
  • 2 polymer that is 2-methyl-1-butene -Methyl-1-butene polymer resin PEBS
  • SEPS styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer
  • EPM ethylene-propylene copolymer
  • the resin used for the binder may include a small amount of a polymer or copolymer of a monomer containing an oxygen atom or a nitrogen atom (for example, polybutyl methacrylate, polymethyl methacrylate, etc.). Furthermore, a monomer that does not correspond to the general formula (1) may be partially copolymerized. Even in that case, the object of the present invention can be achieved.
  • thermoplastic resin that softens at 250 ° C. or lower in order to appropriately perform magnetic field orientation, more specifically, a thermoplastic resin having a glass transition point or a flow start temperature of 250 ° C. or lower is used. It is desirable.
  • an alignment lubricant As the alignment lubricant, alcohol, carboxylic acid, ketone, ether, ester, amine, imine, imide, amide, cyan, phosphorus functional group, sulfonic acid, compound having unsaturated bond such as double bond and triple bond, It is desirable to add at least one of the liquid saturated hydrocarbon compounds. A plurality of these substances may be mixed and used. As will be described later, when applying a magnetic field to a mixture of magnet material particles and a binder, that is, a composite material to magnetically orient the magnet material, the mixture is heated so that the binder component is softened and magnetic field orientation is performed. Process.
  • the amount of carbon remaining in the sintered body for magnet formation after sintering can be 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less.
  • the amount of oxygen remaining in the sintered body for magnet formation after sintering can be 5000 ppm or less, more preferably 2000 ppm or less.
  • the amount of the binder added is an amount that can appropriately fill the gaps between the magnetic material particles so as to improve the thickness accuracy of the molded product obtained as a result of molding when molding a slurry or a heat-melted composite material.
  • the ratio of the binder to the total amount of the magnetic material particles and the binder is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%, still more preferably 3 wt% to 20 wt%, and particularly preferably 5 wt% to 15 wt%. .
  • the ratio of the resin to the total amount of the resin used for the binder and the magnetic material particles is preferably 1 wt% to 30 wt%, more preferably 2 wt% to 20 wt%, still more preferably 3 wt% to 15 wt%, and particularly preferably 3.5 wt% to 10 wt%.
  • a parallel magnetic field is applied in the state of a molded body once formed of a composite material into a shape other than the product shape to orient the magnetic material particles in the magnetic field, and then the molded body is formed into a desired product shape. Then, a sintered magnet having a desired product shape such as a trapezoidal shape shown in FIG. 1 is obtained by performing a sintering process.
  • a mixture of magnetic material particles and a binder that is, a composite material 117 is once molded into a sheet-shaped green molded body (hereinafter referred to as “green sheet”), and then molded for orientation treatment. Body shape.
  • the composite material is particularly formed into a sheet shape, for example, by heating the composite material 117 that is a mixture of magnet material particles and a binder and then forming into a sheet shape, or by combining the magnet material particles and the binder
  • the molding may be performed by putting the composite material 117 in a molding die and pressurizing to a pressure of 0.1 to 100 MPa while heating to room temperature to 300 ° C.
  • a method in which the composite material 117 heated to a softening temperature is pressed and filled into a mold by applying an injection pressure is possible to employ a method in which the composite material 117 heated to a softening temperature is pressed and filled into a mold by applying an injection pressure.
  • a binder As already described, by mixing a binder with magnetic material particles finely pulverized by a bead mill 116 or the like, a clay-like mixture composed of magnet material particles and a binder, that is, a composite material 117 is produced.
  • a binder as described above, a mixture of a resin and an alignment lubricant can be used.
  • the resin it is preferable to use a thermoplastic resin that does not contain an oxygen atom in the structure and is made of a depolymerizable polymer.
  • the alignment lubricant alcohol, carboxylic acid, ketone, ether, It is preferable to add at least one of an ester, amine, imine, imide, amide, cyan, phosphorus functional group, sulfonic acid, and a compound having an unsaturated bond such as a double bond or a triple bond.
  • a compound having an unsaturated bond examples include a compound having a double bond and a compound having a triple bond, and in particular, the effect of reducing cracks in the sintered body. From the viewpoint that can be expected, a compound having a triple bond is more preferable.
  • the compound having a triple bond it is preferable to use a compound that can be easily removed in a calcination treatment.
  • the compound used preferably has no hetero atom, and only from hydrocarbon It is particularly preferred that the compound is composed.
  • the compound having a triple bond is preferably a compound having a triple bond at the terminal.
  • the number of carbons as its constituent elements is preferably 10 or more, more preferably 14 or more in order to facilitate handling by increasing the boiling point. 16 or more, more preferably 18 or more.
  • the upper limit of carbon number is not specifically limited, For example, it can be 30 or less.
  • a compound having a functional group having a hetero atom is used in order to be able to interact more strongly with the surface of the magnetic material particles and to exert a high orientation lubricating effect. It is preferable to use a compound having a functional group having a hetero atom at the terminal.
  • the number of carbon atoms in the compound having a double bond is preferably 6 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 12 or more, and particularly preferably 14 or more. Although the upper limit of carbon number is not specifically limited, For example, it can be 30 or less.
  • the above compound having a triple bond and the above compound having a double bond may be used in combination.
  • the amount of binder added is such that the ratio of the binder to the total amount of the magnetic material particles and the binder in the composite material 117 after addition is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%. Is 3 wt% to 20 wt%, particularly preferably 5 wt% to 15 wt%.
  • the ratio of the resin to the total amount of the resin used for the binder and the magnetic material particles is preferably 1 wt% to 30 wt%, more preferably 2 wt% to 20 wt%, still more preferably 3 wt% to 15 wt%, and particularly preferably 3.5 wt% to 10 wt%.
  • the addition amount of the oriented lubricant is preferably determined according to the particle size of the magnet material particles, and it is recommended that the addition amount be increased as the particle size of the magnet material particles is smaller.
  • the specific addition amount is 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.3 to 10 parts by weight, still more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic material particles. Part by weight, particularly preferably 0.8 to 3 parts by weight.
  • the addition amount is small, the dispersion effect is small and the orientation may be lowered.
  • there is too much addition amount there exists a possibility of contaminating a magnet material particle.
  • the orientation lubricant added to the magnet material particles adheres to the surface of the magnet material particles, disperses the magnet material particles, gives a clay-like mixture, and rotates the magnet material particles in the orientation process in the magnetic field described later. Acts to assist. As a result, orientation is easily performed when a magnetic field is applied, and the easy magnetization axis directions of the magnet particles can be aligned in substantially the same direction, that is, the degree of orientation can be increased. In particular, when a binder is mixed with magnetic material particles, the binder is present on the surface of the particles, which increases the frictional force during magnetic field alignment treatment, which may reduce the orientation of the particles. The effect of adding more increases.
  • the mixing of the magnet material particles and the binder is preferably performed in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas.
  • the mixing of the magnet material particles and the binder is performed, for example, by putting the magnet material particles and the binder into a stirrer and stirring with the stirrer. In this case, heating and stirring may be performed to promote kneadability.
  • the binder is added to the solvent and kneaded without taking out the magnet particles from the solvent used for pulverization, and then the solvent is volatilized. May be obtained.
  • the green sheet described above is created by forming the composite material 117 into a sheet shape.
  • the composite material 117 is heated to melt the composite material 117 so as to have fluidity, and then applied onto the support substrate 118. Thereafter, the composite material 117 is solidified by heat radiation, and a long sheet-like green sheet 119 is formed on the support substrate 118 (see FIG. 6D).
  • the temperature at which the composite material 117 is heated and melted varies depending on the type and amount of the binder to be used, but is usually 50 to 300 ° C. However, the temperature needs to be higher than the flow start temperature of the binder to be used.
  • slurry coating When slurry coating is used, magnetic material particles, a binder, and optionally an alignment lubricant that promotes alignment are dispersed in a large amount of solvent, and the slurry is coated on the support substrate 118. Work. Thereafter, the long sheet-like green sheet 119 is formed on the support substrate 118 by drying and volatilizing the solvent.
  • the die method and the comma coating method are particularly excellent in layer thickness controllability, that is, a method capable of applying a high-accuracy thickness layer to the surface of the substrate.
  • the composite material 117 heated and fluidized is pumped by a gear pump, injected into the die, and discharged from the die for coating.
  • the composite material 117 is fed into the nip gap between two heated rolls in a controlled amount, and the composite material 117 melted by the heat of the roll on the support substrate 118 while rotating the roll.
  • a silicone-treated polyester film is preferably used as the support substrate 118.
  • the composite material 117 melted by extrusion molding or injection molding is extruded on the support substrate 118 while being molded into a sheet shape, thereby forming a green on the support substrate 118.
  • the sheet 119 can also be formed.
  • the composite material 117 is applied using the slot die 120.
  • the sheet thickness of the green sheet 119 after coating is measured, and the nip between the slot die 120 and the support substrate 118 is controlled by feedback control based on the measured value. It is desirable to adjust the gap.
  • the fluctuation of the amount of the flowable composite material 117 supplied to the slot die 120 is reduced as much as possible, for example, the fluctuation is suppressed to a fluctuation of ⁇ 0.1% or less, and further the fluctuation of the coating speed is reduced as much as possible. For example, it is desirable to suppress fluctuations of ⁇ 0.1% or less.
  • the thickness accuracy of the formed green sheet 119 is preferably within ⁇ 10%, more preferably within ⁇ 3%, and even more preferably within ⁇ 1% with respect to a design value such as 1 mm.
  • a design value such as 1 mm.
  • the thickness of the green sheet 119 is preferably set in the range of 0.05 mm to 20 mm. If the thickness is less than 0.05 mm, it is necessary to carry out multilayer lamination in order to achieve the necessary magnet thickness, so that productivity is lowered.
  • a processing sheet piece 123 cut out to a size corresponding to a desired magnet size is created from the green sheet 119 formed on the support base material 118 by the hot melt coating described above.
  • the shape differs from the shape of a desired magnet. More specifically, in the processing sheet piece 123 that is the first molded body, a parallel magnetic field is applied to the processing sheet piece 123, and the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the processing sheet piece 123. After being oriented so as to be parallel, when the processing sheet piece 123 is deformed to have a desired magnet shape, the magnet having the desired shape is shaped so as to obtain the desired easy axis orientation. Molded.
  • the processing sheet piece 123 which is the first molded body is a central region 6 in the trapezoidal section rare earth permanent magnet forming sintered body 1 which is the final product.
  • a cross-sectional shape having a linear region 6a having a length in the width direction corresponding to, and arc-shaped regions 7a and 8a continuous at both ends of the linear region 6a.
  • This processing sheet piece 123 has a length dimension in a direction perpendicular to the paper surface of the figure, and the cross-sectional dimension and length dimension are predetermined after the sintering process in anticipation of a reduction in dimension in the sintering process described later.
  • the magnet dimensions are determined so as to be obtained.
  • a parallel magnetic field 121 is applied to the processing sheet piece 123 shown in FIG. 7A in a direction perpendicular to the surface of the linear region 6a.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the processing sheet piece 123 is oriented in the direction of the magnetic field, that is, parallel to the thickness direction, as indicated by an arrow 122 in FIG.
  • the processing sheet piece 123 is accommodated in a magnetic field application mold having a cavity having a shape corresponding to the processing sheet piece 123 (not shown), and is heated for heating. Softens the binder contained in.
  • the processing sheet piece 123 is heated until the viscosity of the binder contained in the processing sheet piece 123 is 1 to 1500 Pa ⁇ s, more preferably 1 to 500 Pa ⁇ s, and the binder is softened. Thereby, the magnetic material particles can be rotated in the binder, and the easy axis of magnetization can be oriented in the direction along the parallel magnetic field 121.
  • the temperature and time for heating the processing sheet piece 123 vary depending on the type and amount of the binder used, but are 40 to 250 ° C. and 0.1 to 60 minutes, for example. In any case, in order to soften the binder in the processing sheet piece 123, the heating temperature needs to be higher than the glass transition point or the flow start temperature of the binder used.
  • a means for heating the processing sheet piece 123 for example, there is a system using a hot plate or a heat medium such as silicone oil as a heat source.
  • the strength of the magnetic field in application of the magnetic field can be 5000 [Oe] to 150,000 [Oe], preferably 10,000 [Oe] to 120,000 [Oe], and particularly preferably 25000 [Oe] to 70000 [Oe]. .
  • the magnetization easy axis of the crystal of the magnet material particles contained in the processing sheet piece 123 is oriented in parallel in the direction along the parallel magnetic field 121 as indicated by reference numeral 122 in FIG.
  • a configuration in which a magnetic field is simultaneously applied to a plurality of processing sheet pieces 123 may be employed.
  • a mold having a plurality of cavities may be used, or a plurality of molds may be arranged and the parallel magnetic field 121 may be applied simultaneously.
  • the step of applying a magnetic field to the processing sheet piece 123 may be performed simultaneously with the heating step, or may be performed after the heating step and before the binder of the processing sheet piece 123 is solidified.
  • the processing sheet piece 123 in which the magnetization easy axes of the magnetic material particles are aligned in parallel as indicated by the arrow 122 in the magnetic field application step shown in FIG. b) Move into the final molding die 126 having a trapezoidal cavity 124 having an elongated longitudinal dimension shown in (c), and the processing sheet piece 123 is moved by a male die 127 having a convex shape corresponding to the cavity 124.
  • the arc-shaped regions 7a and 8a at both ends of the processing sheet piece 123 are deformed so as to be linearly continuous with the central linear region 6a, and the firing shown in FIG. It forms in the sheet piece 125 for a binding process.
  • This sintering treatment sheet piece 125 corresponds to the second molded body of the present invention.
  • the processing sheet piece 123 has a shape in which the arc-shaped regions 7a and 8a at both ends are linearly continuous with respect to the central linear region 6a, and at the same time, inclined surfaces 125a, 125b is formed to form an elongated trapezoidal shape.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the central linear region 6a is maintained in a parallel alignment state aligned parallel to the thickness direction.
  • the upwardly convex shape is transformed into a linear shape that is continuous with the central linear region. As a result, as shown in FIG. The orientation converges on the upper side in the corresponding region.
  • the sintered sheet piece 125 after the orientation in which the easy axis of magnetization of the magnet material particles is oriented is the atmospheric pressure, or a pressure higher or lower than the atmospheric pressure, for example, 0.1 MPa to 70 MPa, preferably
  • the calcination treatment is performed by maintaining the binder decomposition temperature for several hours to several tens of hours, for example, 5 hours in a non-oxidizing atmosphere adjusted to 1.0 Pa or 1.0 MPa. In this treatment, it is recommended to use a hydrogen atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas.
  • the supply amount of hydrogen during the calcination is, for example, 5 L / min.
  • the organic compound contained in the binder can be decomposed into monomers by a depolymerization reaction or other reaction, and scattered to be removed. That is, a decarbonization process, which is a process of reducing the amount of carbon remaining in the sintering process sheet piece 125, is performed. Further, the calcination treatment is desirably performed under the condition that the amount of carbon remaining in the sintering treatment sheet piece 125 is 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less. As a result, it is possible to finely sinter the entire sheet piece for sintering 125 in the subsequent sintering process, and it is possible to suppress a decrease in residual magnetic flux density and coercive force.
  • a pressure when making pressurization conditions at the time of performing the calcination process mentioned above into a pressure higher than atmospheric pressure, it is desirable that a pressure shall be 15 Mpa or less.
  • the pressurizing condition is a pressure higher than the atmospheric pressure, more specifically 0.2 MPa or more, the effect of reducing the residual carbon amount can be expected.
  • the temperature of the calcining treatment may be 250 ° C. to 600 ° C., more preferably 300 ° C. to 500 ° C., for example, 450 ° C.
  • calcination treatment it is preferable to reduce the rate of temperature rise compared to a general rare earth magnet sintering treatment. Specifically, a preferable result can be obtained by setting the temperature rising rate to 2 ° C./min or less, for example, 1.5 ° C./min. Therefore, when performing the calcining treatment, the temperature is increased at a predetermined temperature increase rate of 2 ° C./min or less as shown in FIG. 8, and after reaching a preset set temperature, that is, the binder decomposition temperature, The calcination treatment is performed by maintaining the set temperature for several hours to several tens of hours.
  • the carbon in the sheet piece for sintering process 125 is not removed abruptly and is removed stepwise. It is possible to increase the density of the sintered body for forming a permanent magnet after sintering by reducing the remaining carbon to the level. That is, by reducing the amount of residual carbon, the voids in the permanent magnet can be reduced. As described above, if the rate of temperature rise is about 2 ° C./min, the density of the sintered body for forming a permanent magnet after sintering can be 98% or more, for example, 7.40 g / cm 3 or more, It can be expected to achieve high magnet characteristics in the magnet after magnetization.
  • the temperature of the deoiling treatment may be 60 ° C. to 120 ° C., more preferably 80 ° C. to 100 ° C., depending on the type of oil component contained.
  • a preferable result can be obtained by setting the temperature rising rate to 5 ° C./min or less, for example, 0.7 ° C./min.
  • a more preferable result is obtained by performing the oil removal step in a reduced pressure atmosphere, and it is preferable to perform it under a reduced pressure of 0.01 Pa to 20 Pa, more preferably 0.1 Pa to 10 Pa.
  • a sintering process is performed to sinter the sintering process sheet piece 125 calcined by the calcining process.
  • a pressureless sintering method under reduced pressure can be adopted.
  • the sintering process sheet piece 125 is sintered in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. It is preferable to employ a uniaxial pressure sintering method in which the processing sheet piece 125 is sintered in a uniaxial pressure state in the length direction.
  • a sheet piece 125 for sintering treatment is loaded into a sintering mold (not shown) having a cavity having the same trapezoidal cross section as that indicated by reference numeral “124” in FIG. It is closed and sintering is performed while pressing in the length direction of the sheet piece for sintering treatment 125 that is perpendicular to the paper surface of FIG. More specifically, the rare earth permanent magnet formed from the sheet piece for sintering 125 is sintered in a direction that is the same as the axial direction of the rotor core 21 when accommodated in the magnet insertion slot 24 shown in FIG. Uniaxial pressure sintering is used in which the processing sheet piece 125 is sintered while being pressed in the length direction.
  • hot press sintering for example, hot press sintering, hot isostatic pressing (HIP) sintering, ultrahigh pressure synthetic sintering, gas pressure sintering, discharge plasma (SPS) sintering, etc.
  • HIP hot isostatic pressing
  • SPS discharge plasma
  • hot press sintering which can pressurize in the uniaxial direction.
  • the pressure applied is, for example, 0.01 MPa to 100 MPa, preferably 0.01 MPa to 30 MPa, more preferably 0.01 MPa to 15 MPa, still more preferably 1 MPa to 15 MPa, and particularly preferably. Is 5 to 15 MPa, and the temperature is increased to 900 ° C.
  • the sintered body 1 for forming a rare earth permanent magnet of the present invention is manufactured from the sheet piece 125 for sintering treatment.
  • the magnet material particles in the sintering process sheet piece 125 are given. It is possible to suppress a change in the orientation of the easy magnetization axis. At this sintering stage, almost all of the resin material in the sintering treatment sheet piece 125 is evaporated, and the residual resin amount is very small if any.
  • the magnet material particles in a state where the resin has been evaporated are sintered together to form a sintered body.
  • the sintering process melts the rare earth-rich phase having a high rare earth concentration in the magnet material particles, filling the voids existing between the magnet material particles, and R2Fe14B composition (R is a rare earth element containing yttrium). ) And a dense sintered body composed of a rare earth-rich phase.
  • This rare earth permanent magnet forming sintered body 1 is inserted in a magnetized slot 24 of the rotor core 21 shown in FIG. 2 in an unmagnetized state. Thereafter, the rare earth permanent magnet forming sintered body 1 inserted into the slot 24 is magnetized along the easy magnetization axis of the magnetic material particles contained therein, that is, the C axis. Specifically, with respect to the plurality of rare earth permanent magnet forming sintered bodies 1 inserted into the plurality of slots 24 of the rotor core 21, N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction of the rotor core 21. Magnetize so that it is placed. As a result, the permanent magnet 1 can be manufactured.
  • the rare earth permanent magnet-forming sintered body 1 For the magnetization of the rare earth permanent magnet-forming sintered body 1, any known means such as a magnetizing coil, a magnetizing yoke, a condenser magnetizing power supply device, etc. may be used. Alternatively, the rare earth permanent magnet forming sintered body 1 may be magnetized before being inserted into the slot 24 to form a rare earth permanent magnet, and the magnetized magnet may be inserted into the slot 24.
  • the easy axis of magnetization is appropriately directed toward the surface of the end region where demagnetization measures are desired. Since it can be oriented so that it converges, it is possible to concentrate the magnetic flux appropriately after magnetization, ensuring resistance to demagnetization and preventing variations in magnetic flux density. Furthermore, since the mixture with the binder is formed, the degree of orientation can be improved without rotation of the magnet particles after orientation, as compared with the case where compacting or the like is used.
  • the method of performing orientation by applying a magnetic field to a composite material that is a mixture of magnetic material particles and a binder it is possible to appropriately increase the number of windings through which current for magnetic field formation passes. Since a large magnetic field strength can be ensured during orientation and a magnetic field can be applied for a long time with a static magnetic field, it is possible to realize a high degree of orientation with little variation. If the orientation direction is corrected after the orientation, it is possible to secure a highly oriented orientation with little variation.
  • the realization of a high degree of orientation with little variation leads to a reduction in variation in shrinkage due to sintering. Therefore, the uniformity of the product shape after sintering can be ensured. As a result, it can be expected that the burden on the external processing after sintering is reduced and the stability of mass production is greatly improved.
  • a magnetic field is applied to the composite material, which is a mixture of magnet particles and a binder, and the direction of the easy axis of magnetization is changed by transforming the composite material to which the magnetic field is applied into a molded body.
  • the magnetic orientation is performed by operating, it is possible to correct the orientation direction by deforming the composite material once magnetically oriented and to align the easy magnetization axis appropriately toward the demagnetization target region. It becomes possible. As a result, it is possible to achieve a highly oriented orientation with little variation. Since the composite material is formed into a processing sheet piece and a magnetic field is applied to the processing sheet piece, the processing sheet piece is deformed to form a sintering sheet piece. As a result, it is possible to perform the molding process and the orientation process of the permanent magnet in a single process, and it is possible to improve productivity.
  • the permanent magnet-forming sintered body 1 has a trapezoidal cross section.
  • other shapes for example, an arcuate shape or a half-moon shape can be used depending on the application to be used. It is.
  • the shape of the magnetic flux density distribution to be realized can be appropriately changed depending on the shape or application of the permanent magnet.
  • the composite material can be deformed so that the maximum elongation is 0.1% or more, and can be deformed so that the maximum elongation is 1% or more.
  • the maximum elongation rate is more preferably 3% or more, more preferably the maximum elongation rate is 5% or more, and the maximum elongation rate is 10% or more.
  • the upper limit is not particularly limited. For example, the upper limit can be changed so that the maximum elongation is 50% or less, 40% or less, or 30% or less.
  • the maximum elongation rate is defined as follows, where W1 is the length of one side constituting an arbitrary cross section in the composite material before deformation, and W2 is the length of one side after deformation corresponding to the side.
  • W1 is the length of one side constituting an arbitrary cross section in the composite material before deformation
  • W2 is the length of one side after deformation corresponding to the side.
  • Formula [(W2-W1) / W1] ⁇ 100 (%) This means the maximum value of the elongation that can be obtained by
  • FIGS. 9A and 9B are views similar to FIGS. 7A and 7B showing another embodiment of the method of the present invention.
  • the first molded body 200 formed from the green sheet 119 includes a pair of leg portions 200a and 200b and a semicircular portion 200c between the leg portions 200a and 200b. It has an inverted U shape, and the easy axis of magnetization of the magnet material particles in the first molded body 200 is from left to right in the figure as indicated by an arrow 200d in FIG. 9A by applying an external parallel magnetic field. In parallel.
  • the U-shaped first molded body 200 is deformed under a predetermined temperature condition, and is molded into a linear shape as shown in FIG.
  • the deformation from the first molded body 200 to the second molded body 201 is preferably performed step by step so as not to cause excessive deformation.
  • the magnetization easy axis of the magnet material particles in the second molded body 201 is indicated by an arrow 202 in the end region 201a at one end.
  • the parallel orientation is directed from the bottom to the top as shown by an arrow 203 in the drawing.
  • the semicircular orientation is concave upward.
  • a rare earth permanent magnet formed by magnetizing a sintered body for rare earth magnet formation obtained by sintering the second molded body 201 the outer surface of the magnet is removed from the upper surface of the end region 201b at one end. And follows a circular path, and a flow of magnetic flux that enters the magnet from the upper surface of the end region 201a at the other end is generated. Therefore, according to this magnet, it is possible to generate an enhanced magnetic flux flow on one side of the magnet, and it is possible to obtain a permanent magnet suitable for use in, for example, a linear motor.
  • FIG. 10A shows still another embodiment of the present invention, and the first molded body 300 is compared with the inverted U-shape in the first molded body 200 shown in FIG. 9A.
  • the pair of leg portions 300a and 300b has a shape opened in the width direction at the end opposite to the semicircular portion 300c.
  • the application direction of the parallel magnetic field is directed from the bottom to the top in the figure. Therefore, the easy axis of magnetization of the magnetic material particles included in the first molded body 300 is oriented in parallel from the bottom to the top as shown by the arrow 300d in FIG.
  • the first molded body 300 is deformed into an arc shape shown in FIG. 10B to become a second molded body 300e. As shown in FIG.
  • the easy magnetization axis 300f of the magnet material particles contained in the second molded body 300e has a gradually increasing orientation angle toward the central portion in the width direction, and toward the central portion. And become a converging orientation. In this way, it is possible to form a sintered body having an easy axis orientation for arc segment magnets having polar anisotropic orientation.
  • FIG. 10C is a modification of FIG. 10B, and the second molded body 300g is deformed from the first molded body 300 into an elongated rectangular shape. The orientation of the easy axis 300h in the second compact 300g according to this modification is the same as that shown in FIG.
  • An arc segment magnet having polar anisotropic orientation obtained by magnetizing a sintered body formed by sintering arc segment having polar orientation shown in FIG. It can be used to form a permanent magnet surface arrangement type motor (SPM motor) by arranging them side by side in the circumferential direction.
  • SPM motor permanent magnet surface arrangement type motor
  • FIG. 10D has a pair of leg portions 400a and 400b and a semicircular portion 400c between the leg portions 400a and 400b by vertically inverting the first molded body 300 shown in FIG. 10A.
  • the 1st molded object 400 formed in the open leg U shape is shown.
  • the external parallel magnetic field is directed from bottom to top in the figure.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the first molded body 400 has a parallel orientation directed from the bottom to the top, as indicated by reference numeral 400d in the figure.
  • FIG. 10E shows a second molded body 400e formed by deforming the first molded body 400 into an arc having a radius of curvature larger than that of the semicircular portion 400. As shown in FIG.
  • FIG. 10F is a modification of FIG. 10E, and the second molded body 400g is deformed from the first molded body 400 into an elongated rectangular shape.
  • the orientation of the easy axis 400h in the second compact 400g according to this modification is the same as that shown in FIG.
  • FIGS. 11A and 11B are a side view and a perspective view showing a method of manufacturing a radially oriented sintered body for rare earth magnet formation in which an easy magnetization axis of magnet material particles is oriented in a radial direction. is there.
  • FIG. 11A shows a first molded body 500.
  • the first molded body 500 includes a lower surface 500a that is a first surface and an upper surface that is a second surface parallel to the lower surface 500a. It has a substantially rectangular cross section having a length 500b and end faces 500c and 500d at both ends, and has a rectangular shape having a length in a direction perpendicular to the drawing sheet.
  • a parallel external magnetic field is applied to the first molded body 500 from the bottom to the top, and the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the first molded body 500 is denoted by reference numeral 500e in FIG.
  • the orientation is parallel to the upper surface 500b from the lower surface 500a.
  • the first molded body 500 is bent in an annular shape so that the upper surface 500b is on the outer side and the lower surface 500a is on the inner side in the plane of FIG. 11A.
  • the both end faces are cut obliquely so that the both end faces 500c and 500d are properly abutted to form an annular ring.
  • both end faces 500c and 500d that are abutted are fused and joined together.
  • An annular second molded body 500g shown in FIG. 11B is formed by this bending process and fusion of both ends.
  • the easy magnetization axis 500f of the magnetic material particles has a radially outward radial orientation.
  • the first molded body 500 shown in FIG. 11 (a) has a portion extending in the direction perpendicular to the paper surface of the drawing, that is, in the length direction, to the inside, It is bent into an annular shape.
  • both end faces are cut obliquely in the length direction so that the end faces 500c and 500d are properly abutted to form an annulus during bending. Then, both end faces 500c and 500d that are abutted are fused and joined together.
  • An annular second molded body 500g ′ shown in FIG. 10C is formed by this bending process and fusion of both ends.
  • the easy magnetization axis 500h of the magnetic material particles is in an axial orientation parallel to the axial direction of the ring.
  • FIG. 12 shows a second molded body 500g formed in an annular shape with a radial orientation shown in FIG. 11B and a second molded body 500g formed in an annular shape with an axial orientation shown in FIG. 11C.
  • 1 shows a Halbach array magnet formed by alternately stacking sintered rare earth permanent magnets obtained by magnetizing a sintered body for forming a rare earth magnet obtained by sintering “and”.
  • Halbach array ring magnets are promising for applications such as synchronous linear motors.
  • Patent Document 10 this type of magnet is used in a series motor generator.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-215021 discloses another application example.
  • annular magnet having a radial orientation and an axial orientation it is possible to stably manufacture an annular magnet having a radial orientation and an axial orientation at a low cost. It is not easy to do.
  • a radial and axially oriented annular magnet having high magnetic properties can be easily manufactured.
  • FIG. 13 shows still another embodiment of the present invention for manufacturing a rare earth sintered magnet having an easy axis orientation similar to that of the rare earth sintered magnet shown in FIG. 9B.
  • an external parallel magnetic field is applied parallel to the width direction of the green sheet 600 as shown in FIG.
  • the easy axis of magnetization of the magnetic material particles contained in the green sheet 600 is oriented in the width direction of the green sheet 600 as indicated by an arrow 600a in FIG.
  • the green sheet 600 in which the easy axis of magnetization is oriented as described above is inserted into a mold having a semicircular arc-shaped cavity and heated to the softening temperature of the resin component of the green sheet 600 in a semi-circular state.
  • an arc-shaped member 600b as shown in FIG. 13B is obtained.
  • a large number of arc-shaped members having different radii of curvature are formed by the thickness of the arc-shaped member 600b.
  • a large number of arc-shaped members 600c having different radii of curvature are stacked and fused to each other to form a semicircular intermediate member 600c as shown in FIG. 13 (c).
  • the semicircular member 600d used at the center position of the arc can be formed by directly cutting out from the green sheet 600.
  • the semicircular intermediate member 600c has a predetermined thickness direction dimension and a predetermined width direction dimension at the center part by cutting off both ends 600e and 600f in the width direction and the lower part 600g.
  • a rectangular portion having a portion is cut out as a sintering member piece 600h.
  • a sintering end piece 600i having a downward easy axis orientation and a sintering end piece 600j having an upward easy axis orientation are respectively fused.
  • the sintering magnet member 700 is formed.
  • This sintering magnet member 700 is inserted into a sintering mold having a cavity having a corresponding shape, sintered under predetermined sintering conditions, and sintered for forming a rare earth magnet as shown in FIG. A body 701 is formed.
  • a pressing force may or may not be applied to the sintering magnet member 700 in the length direction thereof, that is, in a direction perpendicular to the drawing sheet.
  • the sintered body 701 for forming a rare earth magnet thus obtained has an orientation of the easy axis of magnetization in the center member, which is a concave arc shape upward, and at both ends. Down and up.
  • the rare earth sintered magnet obtained by magnetizing the sintered body 701 can generate a magnetic flux similar to that shown in FIG.
  • the 1st molded object and the 2nd molded object of the shape shown to Fig.7 (a) (b) were created in the following procedure.
  • the thickness in the first molded body 123 was 1.60 mm
  • the total width was 25 mm
  • the widths of the end regions 7a and 8a were all 8 mm.
  • the radius of curvature of the first surface is 19.80 mm
  • the radius of curvature of the second surface is 21.50
  • the center of curvature extends from the end of the central region 6a to the central region 6a. It shall be located on the virtual line extended at right angles to the surface. ⁇ Coarse grinding>
  • Alloy composition A (Nd: 23 wt%, Pr: 6.75 wt%, B: 1.00 wt%, Ga: 0.1 wt%, Nb: 0.2 wt%, Co: 2.0 wt% obtained by the strip casting method %, Cu: 0.1 wt%, balance Fe, and other unavoidable impurities) were occluded with hydrogen at room temperature and held at 0.85 MPa for 1 day. Then, hydrogen crushing was performed by holding at 0.2 MPa for 1 day while cooling. ⁇ Fine grinding>
  • the composite material produced in the kneading step was placed in a stainless steel (SUS) mold having the same cavity as the shape shown in FIG. 7A to form a first compact.
  • SUS stainless steel
  • a parallel magnetic field is applied to the mold made of stainless steel (SUS) containing the composite material from the outside in the direction shown in FIG. By doing so, an alignment treatment was performed. This orientation was performed at an external magnetic field of 7 T and a temperature of 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, demagnetization was performed by applying a reverse magnetic field. The reverse magnetic field was applied by gradually decreasing the magnetic field to zero magnetic field while changing the intensity from -0.2T to + 0.18T and further to -0.16T.
  • the first molded body that has been demagnetized as described above is removed from the stainless steel mold, and the radius of curvature of the portion corresponding to the second surface of the end regions 7a and 8a is 50.00 mm.
  • the first molded body is deformed by being stored in a female mold having a cavity and being pressed by a male mold having a mold surface with a radius of curvature of 50.00 mm corresponding to the first surface, An intermediate molded body was formed.
  • the intermediate molded body is accommodated in a female mold having a cavity corresponding to the second molded body, and pressed by a male mold having a mold surface corresponding to the first surface of the second molded body,
  • the intermediate molded body was deformed to form a second molded body.
  • the deformation to the intermediate molded body and the second molded body was performed under a temperature condition of 60 ° C.
  • the molded body was taken out from the stainless steel mold and inserted into a graphite mold having a cavity having the same shape as the molded body.
  • the length of the graphite type cavity is about 20 mm longer than the length of the molded compound, and is inserted so as to be positioned at the center of the cavity.
  • the graphite mold was coated with BN (boron nitride) powder as a release material.
  • the molded body inserted into the graphite mold was subjected to deoiling treatment under a reduced pressure atmosphere.
  • the exhaust pump was a rotary pump.
  • the temperature was raised from room temperature to 100 ° C. at 0.91 ° C./min and held for 40 hours. Through this process, oil components such as an alignment lubricant and a plasticizer were removed by volatilization. ⁇ Calcination (decarbonization)>
  • the molded body that had been subjected to deoiling treatment was subjected to decarbonization treatment in high-pressure, high-temperature hydrogen at 0.8 MPa.
  • the decarbonization treatment was performed by raising the temperature from room temperature to 370 ° C. at 2.9 ° C./min, and holding at 370 ° C. for 2 hours.
  • Example 2 Each operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Tables 2 to 4 were changed to obtain each sintered body.
  • the thickness of the first molded body 123 was 2.0 mm in Example 2, and 2.5 mm in Example 3.
  • the jet mill pulverization was performed as follows. 1 part by weight of methyl caproate was mixed with 100 parts by weight of the hydrogen-pulverized alloy coarse powder, and then pulverized by a helium jet mill pulverizer (device name: PJM-80HE, manufactured by NPK). The pulverized alloy particles were collected and separated by a cyclone method, and the ultrafine powder was removed.
  • the supply rate during pulverization was 1 kg / h
  • the introduction pressure of He gas was 0.6 MPa
  • the flow rate was 1.3 m 3 / min
  • the oxygen concentration was 1 ppm or less
  • the dew point was ⁇ 75 ° C. or less.
  • an oleyl alcohol system when used at the time of kneading, it was performed as follows. 40 parts by weight of 1-octene was added to 100 parts by weight of the pulverized alloy particles, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 1 hour with a mixer (device name: TX-0.5, manufactured by Inoue Seisakusho). Thereafter, 1-octene and its reaction product were removed by distillation under reduced pressure and subjected to dehydrogenation treatment.
  • a mixer device name: TX-0.5, manufactured by Inoue Seisakusho
  • the oil removal step was omitted, and sintering was performed not by pressure sintering but by reduced pressure sintering (pressureless sintering).
  • the temperature was increased to 980 ° C. at a temperature increase rate of 8 ° C./min and held for 2 hours.
  • Table 2 summarizes the processing conditions in each step of Examples 1 to 3.
  • Table 3 shows the compositions of Alloys A and B described in Table 2.
  • Table 4 details the polymers, alignment lubricants, and plasticizers used in Examples 1-3. ⁇ Carbon, oxygen, nitrogen, hydrogen>
  • the carbon amount of each obtained sintered body is a carbon amount analyzer (device name: EMA620SP, manufactured by HORIBA, Ltd.), and the oxygen amount / nitrogen amount is an oxygen / nitrogen analyzer (device name: PC436, manufactured by LECO).
  • the amount of hydrogen was analyzed with a hydrogen analyzer (device name: RH404, manufactured by LECO).
  • the sintered body was ground to about several tens of ⁇ m in the glove box after grinding the surface and removing the oxide layer.
  • About 30 to 40 mg of pulverized powder obtained in Ni pan (LECO Japan GK) for oxygen and nitrogen analysis, and Sn pan ( ⁇ 5.0 mm / H13 mm manufactured by LECO) for hydrogen content analysis is sealed and tested. A sample was used.
  • In the carbon content analysis about 0.2 g was directly put into the apparatus for analysis. The measurement was performed twice for each analysis, and the average value was used. ⁇ Sintered particle size>
  • the sintered particle size of the obtained sintered body was determined by measuring the surface of the sintered body by SiC paper polishing, buffing, and milling, and then using an EBSD detector (device name: AZtec HKL EBSD l Nordlys Nano Integrated, Oxford Instruments) ) (Device name: JSM-7001F, manufactured by JEOL Ltd.) or a scanning electron microscope (SUPRA40VP manufactured by ZEISS) equipped with an EBSD detector (Hikari High Speed EBSD Detector) manufactured by EDAX.
  • the viewing angle was set so that the number of particles was at least 200, and the step was set in the range of 0.1 to 1 ⁇ m so as to be 1/10 to 1/5 with respect to the sintered particle diameter.
  • the orientation of the obtained sintered body was provided with an EBSD detector (device name: AZtec HKL ⁇ EBSD ⁇ Nordlys Nano Integrated, Oxford Instruments) after the surface of the sintered body was subjected to surface treatment by SiC paper polishing, buffing, and milling.
  • the analysis was performed using a scanning electron microscope (SUPRA40VP manufactured by ZEISS) equipped with an SEM (device name: JSM-7001F, manufactured by JEOL Ltd.) or an EBSD detector manufactured by EDAX (Hikari High Speed EBSD Detector).
  • the EBSD analysis was performed at a viewing angle of 35 ⁇ m and a pitch of 0.2 ⁇ m. In order to improve the analysis accuracy, analysis was performed so that at least 30 sintered particles were included. Analyzed data was analyzed by Channel 5 (Oxford Instruments) or OIM analysis software ver5.2 (EDAX).
  • a trapezoidal magnet which is a sintered body, was cut at the center in the length direction, and the cross section was measured. The measurement was performed at three analysis positions in total in the thickness direction of the cross section, ie, near the left end, near the right end, and near the center of the trapezoid.
  • the direction in which the easy axis of magnetization is most frequently oriented is the orientation axis direction at the analysis position, and the angle of the orientation axis direction with respect to the reference plane is the orientation axis angle, as shown in FIG.
  • the trapezoidal bottom surface is a plane including the A2 axis direction and the A3 axis direction
  • the tilt angle ( ⁇ + ⁇ ) of the orientation axis was determined as the orientation axis angle.
  • the predetermined orientation direction of the easy magnetization axis is located in the plane including the A1 axis and the A2 axis at any analysis position. Therefore, the inclination angle ⁇ is the amount of displacement of the easy magnetization axis from the predetermined orientation direction, that is, the “shift angle”.
  • the angle ⁇ used in connection with the angle ⁇ is the angle between the orientation direction of the designed easy axis and the A1 axis at an arbitrary analysis position, and therefore the angle ⁇ is the orientation at this analysis position.
  • a displacement amount of the axis with respect to a predetermined orientation direction that is, a “shift angle”.
  • the orientation axis direction is oriented in the A1 direction at the center portion of the trapezoidal magnet, but the orientation axis direction is concentrated in the trapezoid center portion direction at the trapezoid end portion. From these results, it is clear that the easy magnetization axis direction of the magnet can be manipulated by the deformation process.
  • the “orientation angle variation angle” that is an index of variation in orientation is a small level in any of the examples, but in Examples 2 and 3 that are pressureless sintering, the variation is smaller. I understand.
  • the amount of carbon in the sintered body is very small, and since there are few impurities, high magnetic properties can be expected.
  • Example 2 Except for the deformation step and the sintering step, the same operations as in Example 1 were performed to obtain a ring-shaped sintered body.
  • the deformation process and the sintering process were performed as follows. ⁇ Deformation process>
  • the composite material is filled in a stainless steel (SUS) mold having a cavity having the shape shown in FIG. 17A, heated to 80 ° C. in a solenoid coil, and 12T in a direction parallel to the thickness direction of the trapezoid. An external magnetic field was applied and the magnet was pulled out from the solenoid coil while being kept at 80 ° C., and then a molded body having an oriented easy axis of magnetization was taken out of the mold.
  • SUS stainless steel
  • a graphite mold having a donut-shaped cavity is oriented, and the shaped base having a long trapezoidal length is on the outer peripheral side of the cavity and the short base is on the inner peripheral side. And deformed by winding in a ring shape.
  • both ends of the compact were fused by applying a toluene solution of PIB to the end of the trapezoidal compact. After being inserted into the graphite mold, it was heated to 60 ° C. and pressed to form a ring shape having a shape corresponding to the cavity.
  • the graphite mold was inserted into the ring-shaped graphite push pin of FIG. 17B, and the push pin was pressurized to perform pressure sintering in a reduced pressure atmosphere.
  • the pressing direction was perpendicular to the direction of the easy axis of magnetization (the axial direction of the ring).
  • the sintering was performed at a temperature of 2.9 ° C./min up to 700 ° C. while applying a pressure of 2.4 MPa as an initial load. Thereafter, the temperature was increased at 7.1 ° C./min under a pressure of 12 MPa up to 950 ° C., which is the final sintering temperature, and held at 950 ° C. for 5 minutes.
  • Example 5 ⁇ Coarse grinding>
  • the alloy having the alloy composition B obtained by the strip casting method was occluded with hydrogen at room temperature and held at 0.85 MPa for 1 day. Then, hydrogen crushing was performed by holding at 0.2 MPa for 1 day while cooling. ⁇ Fine grinding>
  • methyl caproate 1 part by weight of methyl caproate was mixed with 100 parts by weight of the hydrogen-pulverized alloy coarse powder, and then pulverized by a helium jet mill pulverizer (device name: PJM-80HE, manufactured by NPK).
  • the pulverized alloy particles were collected and separated by a cyclone method, and the ultrafine powder was removed.
  • the supply rate during pulverization was 1 kg / h
  • the introduction pressure of He gas was 0.6 MPa
  • the flow rate was 1.3 m 3 / min
  • the oxygen concentration was 1 ppm or less
  • the dew point was ⁇ 75 ° C. or less.
  • the average particle size of the obtained pulverized powder was about 1.2 ⁇ m.
  • the average pulverized particle size was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (device name: LA950, manufactured by HORIBA). Specifically, after the finely pulverized powder is oxidized by gradually exposing it to the atmosphere, several hundred mg of the powder is uniformly mixed with silicone oil (product name: KF-96H-1 million cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical). A paste was formed, and the sample was sandwiched between quartz glasses to prepare a test sample (HORIBA paste method).
  • the value of D50 was defined as the average particle size.
  • the average particle size was determined by calculating D50 for only the peak with a small particle size.
  • 1-octene 40 parts by weight of 1-octene was added to 100 parts by weight of the pulverized alloy particles, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 1 hour with a mixer (device name: TX-5, manufactured by Inoue Seisakusho). Thereafter, 1-octene and its reaction product were removed by distillation under reduced pressure and subjected to dehydrogenation treatment. Next, 1.7 parts by weight of 1-octadecene, 4.3 parts by weight of 1-octadecene, and a toluene solution (8% by weight) of polyisobutylene (PIB: oppanol B150, manufactured by BASF) are mixed with the alloy particles.
  • PIB polyisobutylene
  • the composite material prepared in the kneading step was placed in a stainless steel (SUS) mold having the same cavity as the shape shown in FIG. 18 to form a flat plate-shaped first molded body.
  • SUS stainless steel
  • the first molded body that has been demagnetized as described above is taken out of the stainless steel mold and stored in a female mold having an arc-shaped cavity with a radius of curvature of 48.75 mm, and a circle with a radius of curvature of 45.25 mm.
  • a male mold having an arcuate mold surface By pressing with a male mold having an arcuate mold surface, the first molded body was deformed to form a first intermediate molded body (FIG. 19A).
  • the first intermediate molded body is placed in a female mold having an arc-shaped cavity having a radius of curvature of 25.25 mm, and pressed by a male mold having an arc-shaped mold surface having a radius of curvature of 21.75 mm.
  • the first intermediate molded body was deformed to form a second intermediate molded body (FIG. 19B). Further, the second intermediate molded body is accommodated in a female mold having an arc-shaped cavity having a curvature radius of 17.42 mm, and pressed by a male mold having an arc-shaped mold surface having a curvature radius of 13.92 mm. 2
  • the intermediate molded body was deformed to form a third intermediate molded body (FIG. 19C). Thereafter, the third intermediate molded body is placed in a female mold having an arc-shaped cavity having a curvature radius of 13.50 mm, and pressed by a male mold having an arc-shaped mold surface having a curvature radius of 10.00 mm.
  • the intermediate molded body was deformed to form a second molded body having a semicircular arc-shaped cross section (FIG. 19D).
  • the deformation to the intermediate molded body and the second molded body was both performed under a temperature condition of 70 ° C., and the thickness after the deformation was controlled so as not to change. ⁇ Calcination (decarbonization)>
  • the second molded body was subjected to decarbonization treatment in a decarburization furnace in high-pressure hydrogen at 0.8 MPa under the following temperature conditions.
  • the decarbonization treatment was performed by raising the temperature from room temperature to 500 ° C. at a rate of 1.0 ° C./min and maintaining the temperature at 500 ° C. for 2 hours. During this treatment process, hydrogen was blown away so that organic decomposition products did not stay in the decarburization furnace.
  • the hydrogen flow rate was 2 L / min.
  • the molded body after decarbonization was sintered in a reduced pressure atmosphere. Sintering was performed by heating up to 970 ° C. over 2 hours (heating rate: 7.9 ° C./min) and holding at 970 ° C. for 2 hours. The obtained sintered body was cooled to room temperature after sintering. ⁇ Annealing>
  • the obtained sintered body was heated from room temperature to 500 ° C. over 0.5 hour, then held at 500 ° C. for 1 hour, and then quenched by quenching to obtain a semicircular shape shown in FIG.
  • a sintered body for forming a rare earth magnet having an arc-shaped cross section was obtained.
  • FIG. 20 shows a cross section of a sintered body for forming a rare earth magnet having a semicircular arc-shaped cross section, which was subjected to analysis.
  • This sintered body has a diameter direction D represented by a diameter line connecting both ends, a center of curvature O of the arc, a thickness T of the sintered body taken along the radial direction, and a circumferential direction S. Have.
  • the measurement location for obtaining the orientation axis angle and the orientation angle variation angle is three points defined as points that equally divide the thickness center arc passing through the thickness center of the thickness T along the radial direction of the arc-shaped cross section, that is, The midpoint between the circumferential center point of the thickness center arc and the thickness center at the left end of the sintered body (FIG. 20 analysis position a), the circumferential center point of the thickness center arc (FIG. 20 analysis position b), and the thickness center arc It was a midpoint between the center point in the circumferential direction and the thickness center at the right end of the sintered body (analysis position c3 in FIG. 20). Further, at a location along the radial line including the analysis position c3 in FIG.
  • FIG. 20 analysis position c1 a point (FIG. 20 analysis position c1) that is 300 ⁇ m radially inward from the convex surface of the arc, the convex surface and the thickness center.
  • the midpoint between the point (c3) (Fig. 20 analysis position c2), the midpoint between the concave surface of the arc and the center point (c3) (Fig. 20 analysis position c4), the concave surface The measurement was carried out at five points (analysis position c5 in FIG. 20) that were close to the outside in the radial direction by 300 ⁇ m.
  • the easy axis of magnetization of the magnet material particles that is, the direction in which the crystal C axis (001) of the magnet material particles is most frequently pointed at the analysis point.
  • the orientation axis direction As shown in FIG. 21, in a plane including the semicircular arc-shaped cross section of the sintered body, a radial line passing from the center of curvature O to the circumferential center point (analysis position b in FIG. 20) of the thickness center arc of the sintered body.
  • the length of the sintered body that is the A1 axis, the radius line passing through the center of curvature O in the same plane and orthogonal to the A1 axis is the A2 axis, and passes through the center of curvature O and orthogonal to both the A1 axis and the A2 axis.
  • a Cartesian coordinate system having a line extending in the direction as the A3 axis is set, and a plane including the A2 axis and the A3 axis is defined as a reference plane.
  • the inclination angle ⁇ in the orientation direction of the easy magnetization axis from the A1 axis to the A3 axis direction and the inclination angle ( ⁇ + ⁇ ) of the easy magnetization axis from the A1 axis to the A2 axis direction were obtained.
  • the predetermined orientation direction of the easy magnetization axis is located in the plane including the A1 axis and the A2 axis at any analysis position. Therefore, the inclination angle ⁇ is the amount of displacement of the easy magnetization axis from the predetermined orientation direction, that is, the “shift angle”.
  • the angle ⁇ used in connection with the angle ⁇ is an angle between a radius line connecting an arbitrary analysis position and the center of curvature O and the A1 axis, and therefore the angle ⁇ is an orientation axis at the analysis position.
  • the orientation axis was analyzed for the easy magnetization axes of a predetermined number of magnet material particles. It is preferable to define the range of the analysis position so that at least 30 magnet material particles are included in the analysis position as the predetermined number of magnet material particles. In this example, the range of the analysis position was determined so that measurement was performed on about 700 magnet material particles.
  • the orientation axis direction of the easy axis of magnetization of each magnetic material particle with respect to the 0 ° direction which is the orientation axis direction
  • the difference ⁇ is calculated for each magnetic material particle, the cumulative ratio obtained by integrating the frequency of the angle difference ⁇ from 90 ° to 0 ° is plotted on a graph, and the angle at which the cumulative ratio becomes 50% is the orientation angle variation angle ( (Half width of ⁇ ).
  • Table 6 shows the analysis results at each analysis position.
  • Example 5 The same procedure as in Example 5 except that the bending angle in the second molded body, the first molded body, the first, second, and third intermediate molded bodies and the dimensions of the second molded body were variously changed. To obtain a sintered body.
  • the molding from the first molded body to the second molded body was performed in stages so that the deformation angle was 45 ° for each deformation process.
  • the first molded body is deformed by 45 ° to form a first intermediate molded body, and further, the second molded body deformed by 45 ° and deformed by 90 ° as a whole. did.
  • the alignment process was performed by applying a parallel magnetic field from the outside with a superconducting solenoid coil (device name: JMTD-12T100, manufactured by JASTEC) in the alignment step.
  • a stainless steel (SUS) mold containing the composite material is placed in a superconducting solenoid coil while being heated to 80 ° C., and is magnetized over 20 minutes from 0T to 7T. This was carried out by demagnetizing to 0 T over 20 minutes. Thereafter, demagnetization was performed by applying a reverse magnetic field. The reverse magnetic field was applied by gradually decreasing the magnetic field to zero magnetic field while changing the intensity from -0.2T to + 0.18T and further to -0.16T.
  • Example 6 when the values of the orientation axis angles at the respective analysis positions a, b, and c3 are compared, the deformation operation from the first molded body to the second molded body has a radial orientation as designed. It was confirmed that a sintered body was formed. Further, the absolute value of the angle ⁇ was 9 ° at the maximum, and it was found that the deviation from the design value was small. Furthermore, the maximum value of the half width of ⁇ was 14.8 ° at the maximum, and it was confirmed that the sintered body had a small orientation angle variation angle. In Example 10, the orientation angle variation angle is slightly large. However, if the superconducting solenoid coil used in Examples 5 to 9 is used, the orientation angle variation angle is within the range of 8 ° to 11 ° even in the modification of Example 10. It can be predicted that it will fit.
  • Example 11 For the sintered body of Example 10 having the highest maximum elongation of 46.6%, the surface crack depth was measured by SEM observation in a cross section cut at the center in the length direction. It was confirmed that no cracks occurred. [Examples 11 and 12]
  • Examples 11 and 12 were prepared by performing the same operation as in Example 5 except that the bending angles in forming the second molded body were changed to 45 ° and 135 °, respectively.
  • the second molded body in Example 11 has the same shape as the intermediate molded body shown in FIG. 19 (a), and the second molded body in Example 12 is the same as the intermediate molded body shown in FIG. 19 (c). It was a shape.
  • the second molded body in Example 11 had a maximum elongation of 3.7%, and the second molded body in Example 12 had a maximum elongation of 11.1%. Evaluation similar to the above was performed about the sintered compact obtained by sintering the 2nd molded object of Example 11,12. As a result, it was confirmed that the deviation of the orientation axis angle from the design value was small and the orientation angle variation angle was small, as in the above-described example.
  • the orientation direction could be controlled without disorder of the orientation axis angle and increase in the half width of ⁇ at least up to about 50% elongation.
  • the alignment lubricant it is preferable to use a compound having an unsaturated bond as the alignment lubricant to be added to the composite material that is a mixture of magnet material particles containing a rare earth substance and a resin material.
  • the method for producing a sintered body for forming a rare earth magnet is as follows.
  • a method for producing a sintered body for forming a rare earth magnet comprising a rare earth substance and sintered with a large number of magnet material particles each having an easy magnetization axis
  • the first molded body is left as it is without being deformed, or after being deformed to form a second molded body, and then heated to a sintering temperature and maintained at the sintering temperature for a predetermined time.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

 任意の形状を有し、かつ、任意の複数の領域内における磁石材料粒子に対し、それぞれ異なる方向の磁化容易軸の配向が与えられた、単一焼結構造の、希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法を提供する。この方法は、希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料とを混合して形成される複合材料により、立体形状の第1の成形体を形成する。該第1の成形体を該樹脂の軟化温度より高い温度に維持しながら、第1の成形体に対して、平行磁束を有する平行外部磁界を印加することにより、磁石材料粒子の磁化容易軸を該外部磁界の方向に平行に配向させ、該第1の成形体における横方向断面の少なくとも一部の形状が該横方向断面内において変化するような変形力を該第1の成形体に与えることにより、該横方向断面の少なくとも一部における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向が第1の成形体における配向方向とは異なる配向方向に変更された第2の成形体を形成する。該第2の成形体は、焼結温度に加熱され、該焼結温度に所定時間維持される。該第2の成形体内の樹脂は蒸散され、磁石材料粒子が互いに焼結されて焼結体が形成される。

Description

非平行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の製造方法
 本発明は、希土類永久磁石を形成するための希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法に関する。特に本発明は、磁化容易軸が非平行に配向された区分を有する希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法に関する。
 希土類焼結磁石は、高い保磁力及び残留磁束密度を期待できる高性能永久磁石として注目され、開発及び高性能化のための開発が進んでいる。例えば、日本金属学会誌第76巻第1号(2012)12頁ないし16頁に掲載された宇根康裕他の「結晶微粒化によるNd-Fe-B焼結磁石の高保磁力化」と題する論文(非特許文献1)は、磁石材料の粒径を細かくしていくと保磁力が増大することは、よく知られている、との認識のもとに、Nd-Fe-B系焼結磁石の高保磁力化のために、平均粉末粒径が1μmの磁石形成用材料粒子を用いて希土類焼結磁石の製造を行う例が記載されている。この非特許文献1に記載された希土類焼結磁石の製造方法においては、磁石材料粒子と界面活性剤からなる潤滑剤を混合した混合物をカーボン製モールドに充填し、該モールドを空芯コイル内に固定してパルス磁界を印加することにより、磁石材料粒子を配向させることが記載されている。しかし、この方法では、磁石材料粒子の配向は、空芯コイルにより印加されるパルス磁界により一義的に定まるので、磁石内の異なる位置で、それぞれ異なる所望の方向に磁石材料粒子を配向させた永久磁石を得ることはできない。
 特開平6-302417号公報(特許文献1)は、希土類元素RとFe及びBを基本構成元素とする希土類永久磁石の製造に際して、磁石材料粒子の磁化容易軸がそれぞれ異なる方向に配向した複数の磁石体を接合した状態で、高温加熱状態に保持し、磁石間を接着することにより、磁石材料粒子の磁化容易軸が異なる方向に配向した複数の領域を有する永久磁石を形成する方法が開示されている。この特許文献1に記載された永久磁石形成方法によれば、複数の領域のそれぞれにおいて、磁化容易軸が任意でかつ異なる方向に配向した磁石材料粒子を含む、複数の領域からなる希土類永久磁石を製造することが可能である。しかし、この特許文献1に記載された磁石製造方法は、複雑な配向パターンをもつ磁石を製造しようとすると、多大の時間と労力が必要となり、実用性が乏しい。さらに、この方法は、複数の磁石体を接着するものであるため、得られた磁石は、機械的強度が低いものとなる。また、複数の磁石体の数が多くなると、磁石特性が低下する恐れがある。
 特開2006-222131号公報(特許文献2)は、偶数個の永久磁石片を周方向に配置し、連結した円環状の希土類永久磁石の製造方法を開示する。この特許文献2において教示された希土類永久磁石の製造方法は、上下の扇形主面と一対の側面とを有する扇形の永久磁石片を形成するために、扇形のキャビティを有する粉末プレス装置を使用し、該扇形キャビティ内に希土類合金粉末を充填し、配向コイルを有する上下のパンチによって、該キャビティ内の希土類合金粉末に配向磁場を印加しながら、該希土類合金粉末をプレス成型するものである。この工程によって、各々の主面のN極とS極との間で極異方性を有する永久磁石片が形成される。詳細に述べると、一方の主面と一方の側面とが交わる角部から、他方の主面の方向に弧状に湾曲し、該一方の主面と他方の側面とが交わる角部に延びる方向に配向した磁化配向を有する永久磁石片が形成される。このようにして形成された極異方性永久磁石片の偶数個を、隣り合う永久磁石片の対向する極性となるように円環状に連結して、円環状永久磁石が得られる。この特許文献2に記載された永久磁石製造方法では、得られる磁石の磁化配向は、極異方に限られるため、磁石内の異なる位置で、それぞれ異なる所望の方向に磁石材料粒子を配向させた永久磁石を得ることはできない。
 特許文献2は又、円環状に連結される偶数個の扇状永久磁石片のうち、一つ置きに配置される磁石片の磁化方向を軸方向とし、これら軸方向配向となるように磁化された磁石片の間に配置される磁石片の磁化方向を径方向とした磁石片の配列も記載している。この配置では、一つ置きに配置される軸方向に磁化された磁石片の主面の極性が互いに異極となり、軸方向に磁化された磁石片の間に配置される一つ置きの径方向に磁化された磁石片は、同極が互いに対向するようにすることにより、軸方向に磁化された一方の磁石片の一方の主面の磁極に磁束を集中させ、該磁極からの磁束を、軸方向に磁化された他方の磁石片の一方の主面の磁極に効率よく集束させることができる、と説明されている。しかし、この配置の場合でも、達成できる磁化方向は限られたものとなるため、多様な方向に磁化方向を配向させた永久磁石をえることはできない。
 さらに、特許文献2に記載された方法により得られる永久磁石では、複数の磁石片が接合されることになるため、機械的強度が低下する恐れがある。また、磁石片の数が多くなると、磁石特性が低下する、という問題もある。
 特開2015-32669号公報(特許文献3)及び特開平6-244046号公報(特許文献4)は、希土類元素RとFe及びBを含む磁石材料粉末をプレス成形して平板状の圧粉体を形成し、この圧粉体に平行磁場を印加して磁場配向を行い、焼結温度で焼結して焼結磁石を形成し、次いで、焼結温度を超えない温度条件のもとで、押圧部が円弧状の型を用いて該焼結磁石を円弧状に加圧成形することにより、ラジアル配向の希土類永久磁石を形成する方向を開示する。この特許文献3は、平行磁場を用いてラジアル配向の磁石を形成することができる方法を開示するものではあるが、平板形状から円弧状への曲げ成形が磁石材料の焼結後に行われるため、成形が困難であり、大きな変形又は複雑な形状への変形を行うことは、不可能である。したがって、この方法により製造できる磁石は、該特許文献3に記載されたラジアル配向磁石に限られることになる。
 特許第5444630号公報(特許文献5)は、埋込磁石型モータに使用される平板形状の永久磁石を開示する。この特許文献5に開示された永久磁石は、横断面内において、厚み方向に対する磁化容易軸の傾斜角度が、幅方向両端部から幅方向中央部に向けて連続的に変化するラジアル配向とされている。具体的に述べると、磁石の磁化容易軸は、磁石の横断面内における幅方向中央部から厚み方向に延びる仮想線上の一点に集束するように配向される。このような磁化容易軸のラジアル配向を有する永久磁石の製造方法として、特許文献5では、成形時に実現容易な磁場配向で形成でき、容易に製造することができる、と述べられている。この特許文献5において教示された方法は、磁石成形時に、磁石外の一点に集束する磁場を印加するものであり、形成される磁石における磁化容易軸の配向は、ラジアル配向に限られる。したがって、例えば、横断面内の幅方向中央領域では厚み方向に平行な配向となり、幅方向両端部の領域では斜め配向となるように磁化容易軸が配向された永久磁石を形成することはできない。
 特開2005-44820号公報(特許文献6)は、モータに組み込まれたときにコギングトルクを実質的に発生させない極異方性希土類焼結リング磁石の製造方法を開示する。ここに開示された希土類焼結リング磁石は、周方向に間隔をもった複数の位置に磁極を有し、磁化方向が、該磁極位置では法線方向となり、隣接する磁極の中間位置では接線方向となるように磁化されている。この特許文献6に記載された希土類焼結リング磁石の製造方法は、極異方性の磁石製造に限られ、この製造方法では、単一の焼結磁石内で、任意の複数の領域内において、磁石材料粒子に対し、それぞれ異なる方向の配向が与えられた磁石を製造することはできない。
 特開2000-208322号公報(特許文献7)は、複数の領域において磁石材料粒子が異なる方向に配向された構成を有する、単一の、板状で扇形の永久磁石が開示されている。該特許文献7では、該永久磁石に複数の領域が形成され、一方の領域では磁石材料粒子が厚み方向に平行なパターンに配向され、これに隣接する他の領域では、磁石材料粒子に対し、該一方の領域における磁石材料粒子の配向方向に対して角度をもった配向が付与される。特許文献7には、このような磁石材料粒子の配向を有する永久磁石が、粉末冶金法を採用し、金型内で加圧成形を行う際に、配向部材から適切な方向の磁界を印加することにより、製造できると記載されている。しかし、この特許文献7に記載された永久磁石製造方法も、特定の配向をもった磁石の製造に適用できるだけであり、製造される磁石の形状も限られたものとなる。
 国際出願公開再公表公報WO2007/119393号(特許文献8)は、希土類元素を含む磁石材料粒子と結合剤との混合物を所定形状に成形し、この成形体に平行磁界を印加して磁石材料粒子に平行な配向を生じさせ、この成形体を別の形状に変形させることによって、磁石材料粒子の配向を非平行にする永久磁石の製造方法が記載されている。この特許文献8に開示された磁石は、磁石材料粒子が樹脂組成物により結合された構成を有する、いわゆるボンド磁石であって、焼結磁石ではない。ボンド磁石は、磁石材料粒子の間に樹脂組成物が介在する構造をもつため、焼結磁石と比べて磁気特性が劣るものとなり、高性能の磁石を形成することはできない。
 特開2013-191612号公報(特許文献9)は、希土類元素を含む磁石材料粒子を樹脂結合剤と混合した混合物を形成し、この混合物をシート状に成形してグリーンシートを作成し、このグリーンシートに磁場を印加することによって磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシートに仮焼処理を行って樹脂結合剤を分解し、飛散させ、次いで焼成温度で焼結して、希土類焼結磁石を形成する方法が開示されている。この特許文献9に記載された方法により製造される磁石は、磁化容易軸が一方向に配向された構成であり、この方法は、単一の焼結磁石内で、任意の複数の領域内における磁石材料粒子に対し、それぞれ異なる方向の配向が与えられた磁石を製造することはできない。
特開平6-302417号公報 特開2006-222131号公報 特開2015-32669号公報 特開平6-244046号公報 特許第5444630号公報 特開2005-44820号公報 特開2000-208322号公報 国際出願公開再公表公報WO2007/119393号 特開2013-191612号公報 米国特許第5705902号明細書 特開2013-215021号公報
日本金属学会誌第76巻第1号(2012)12頁ないし16頁
 本発明は、任意の形状を有し、かつ、任意の複数の領域内における磁石材料粒子に対し、それぞれ異なる方向の磁化容易軸の配向が与えられた、単一焼結構造の、希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法を提供することを主目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明は、その一態様において、希土類物質を含み各々が磁化容易軸を有する多数の磁石材料粒子が焼結されて構成された希土類磁石形成用焼結体の製造方法を提供する。この方法は、希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料とを混合して形成される複合材料により、長さ方向の長さ寸法と、該長さ方向に直角な横方向の断面における、第1の表面と第2の表面との間の厚み方向の厚み寸法と、該厚み方向に対し直交する幅方向の幅寸法とを有する、立体形状の第1の成形体を形成する第1成形体形成段階を含む。
 本発明のこの態様による方法は、さらに、該第1の成形体を該樹脂の軟化温度より高い温度に維持しながら、第1の成形体に対して、平行磁束を有する平行外部磁界を印加することにより、磁石材料粒子の磁化容易軸を該外部磁界の方向に平行に配向させる配向段階と、該第1の成形体における横方向断面の少なくとも一部の形状が該横方向断面内において変化するような変形力を該第1の成形体に与えることにより、該横方向断面の少なくとも一部における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向が第1の成形体における配向方向とは異なる配向方向に変更された第2の成形体を形成する第2成形体形成段階を含む。
 次いで、該第2の成形体に対して、焼結段階が遂行され、該焼結段階においては、該第2の成形体は、焼結温度に加熱され、かつ、該焼結温度に所定時間維持される。このようにして、該第2の成形体内の樹脂は蒸散され、磁石材料粒子が互いに焼結されて焼結体が形成される。ここで、印加される外部磁界は、第1の成形体の横方向の断面に沿って、第1の表面から第2の表面に指向されるようにすることができる。
 この希土類磁石形成用焼結体の製造方法において、複合材料に含まれる樹脂材料は、熱可塑性樹脂材料とすることができる。また、焼結温度は、800℃ないし1200℃とすることができる。焼結段階は、第2の成形体に長さ方向の加圧力を作用させながら行うことが好ましい。この場合、該第2の成形体に作用させられる加圧力は、0.01MPaないし100MPaの範囲に制御され、加圧は連続的又は間欠的に行われることが好ましい。さらに、焼結段階は、15MPa以下の雰囲気中で、3℃/分ないし100℃/分の昇温速度で所定の焼結温度まで温度上昇させることにより行われ、該焼結段階で第2の成形体に作用させられる加圧力は、該第2の成形体の加圧方向の寸法変化率が実質的に0になるまで維持されることが好ましい。より好ましい形態では、焼結段階は、6Pa以下の減圧雰囲気中で、3℃/分ないし30℃/分の昇温速度で所定の焼結温度まで温度上昇させることにより行われ、該焼結段階で第2の成形体に作用させられる加圧力は、該第2の成形体の加圧方向の寸法変化率が実質的に0になるまで維持される。なお、本明細書において、用語「減圧」は、6Pa以下であることの意味に用いており、この減圧は、0.1Pa以下であることが好ましく、0.01Pa以下であることがより好ましい。
 本発明の方法においては、第2成形体形成段階の後であって、焼結段階の前に、該第2の成形体を水素雰囲気のもとで加熱して、該第2の成形体に含まれる熱可塑性樹脂の炭素成分を水素と反応させることにより炭素を除去する仮焼段階を遂行することができる。この仮焼段階は、2℃/分より低い昇温速度で行われることが好ましい。さらに、該仮焼段階の前に脱オイル段階が行われ、該仮焼段階は、10℃/分より低い昇温速度で行われるようにすることが好ましい。該仮焼段階は、250℃~600℃の範囲内の温度で行われることが好ましい。該仮焼段階は、300℃~500℃の範囲内の温度で行われることが、さらに好ましい。また、該仮焼段階は、0.1MPa~70MPaの圧力下で行われることが好ましい。
 本発明の希土類磁石形成用焼結体の製造方法においては、磁石形成材料粒子は、平均粒径が6μm以下とする。該磁石形成材料粒子は、酸素含有量が0.5%以下の不活性ガス雰囲気中における微粉砕処理により形成することが好ましい。また、熱可塑性樹脂は、構造中に酸素原子を含まないポリマーであることが好ましい。さらに、熱可塑性樹脂は、下記一般式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であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(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)
 本発明の方法においては、熱可塑性樹脂は、ポリイソブチレン(PIB)、ポリイソプレン(イソプレンゴム、IR)、ポリプロピレン、α-メチルスチレンを重合させたポリ(α-メチルスチレン)、ポリエチレン、ポリブタジエン(ブタジエンゴム、BR)、ポリスチレン、スチレン-イソプレンブロック共重合体(SIS)、ブチルゴム(IIR)、スチレン-ブタジエンブロック共重合体(SBS)、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-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、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、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-ブテン重合樹脂からなる群から選ぶことができる。
 熱可塑性樹脂は、ガラス転移点又は流動開始温度が250℃以下のものであることが好ましい。さらに、熱可塑性樹脂は、構造中に酸素原子、窒素原子及び他のヘテロ原子を含まないポリマーであることが好ましい。
 本発明の特定の態様による希土類磁石形成用焼結体の製造方法においては、該第1成形体形成段階において形成される第1の成形体は、直線状の中央領域と、該中央領域の両端部において該中央領域に連続する端部領域とを有し、該端部領域は、該第2の表面が凸形状で該第1の表面が凹となる弧状に形成された形状を有し、第2成形体形成段階では、該中央領域の両端部において該中央領域に連続する端部領域の各々が該中央領域に対し直線状となるように該第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における前記磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、中央領域では該第1の表面から該第2の表面に向けて厚み方向に指向するパラレル配向となり、該端部領域では該第1の表面から該第2の表面に向けて、幅方向内方に収束する配向となるようにする。
 或いは、該第1成形体形成段階において形成される第1の成形体は、該第2の表面が凸で該第1の表面が凹となる弧状に形成された形状を有し、該第2成形体形成段階においては、幅方向に直線状となるか、該第1の成形体における弧状の曲率半径より大きい曲率半径を有する弧状となるように該第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、該第1の表面から該第2の表面に向けて、幅方向内方に収束する配向となるようにすることができる。さらに、第1成形体形成段階において形成される第1の成形体は、該第2の表面が凹で該第1の表面が凸となる弧状に形成された形状を有し、第2成形体形成段階では、幅方向に直線状となるか、該第1の成形体における弧状の曲率半径より大きい曲率半径を有する弧状となるように該第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、該第1の表面から該第2の表面に向けて、幅方向内方に拡がる配向となるようにすることができる。
 本発明の他の実施形態においては、樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であり、該第1の成形体は、一対の長辺と該長辺に直交する一対の短辺とからなる細長い四角形の横方向断面をもった形状であり、外部磁界は、該長方形の長辺に直交する方向に印加され、第1の成形体は、長辺が円環を形成するように曲げ変形され、両端部を互いに融着することにより第2の成形体とされる。この場合において、平行外部磁界は、横方向断面に沿って、第1の表面から第2の表面に指向されるように印加され、第2の成形体は、第1の成形体を、第1の表面が半径方向内側になるように円環状に曲げ変形させることにより形成され、該第2の成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、半径方向に指向するラジアル配向にされる。
 上記ラジアル配向の第2の成形体を形成する態様に関連して、磁石材料粒子の磁化容易軸が軸方向に指向するアキシャル配向とされた他の成形体を形成し、上記ラジアル配向の第2の成形体及び上記アキシャル配向成形体のそれぞれにより形成されたラジアル配向焼結体とアキシャル配向焼結体とを組み合わせてハルバッハ配列の焼結体とすることができる。この場合において、アキシャル配向の成形体を形成する方法は、平行外部磁界を、横方向断面に沿って、第1の成形体における第1の表面から第2の表面に指向されるように印加し、該第1の成形体を、第1の表面と第2の表面が互いに平行な円環状となるように曲げ変形させることによって第2の成形体を形成し、該第2の成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、軸方向に指向するアキシャル配向となるようにする段階を含むことができる。本発明の希土類磁石形成用焼結体の製造方法においては、第1の成形体は、複合材料をシート状に形成した後、該シート状に形成された該複合材料を所定形状に切り出すことにより形成することができる。
 このようにして形成された希土類永久磁石形成用焼結体は、後工程において着磁されて、希土類永久磁石となる。
 以上述べたように、本発明の希土類磁石形成用焼結体の製造方法においては、希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料とを混合して形成される複合材料により、長さ方向の長さ寸法と、該長さ方向に直角な横方向の断面における、第1の表面と第2の表面との間の厚み方向の厚み寸法と、該厚み方向に対し直交する幅方向の幅寸法とを有する、立体形状の第1の成形体が形成される。そして、該第1の成形体を該樹脂の軟化温度より高い温度に維持しながら、第1の成形体に対して、横方向の断面に沿って、第1の表面から第2の表面に指向された平行磁束を有する平行外部磁界を印加することにより、磁石材料粒子の磁化容易軸を該外部磁界の方向に平行に配向させるので、磁石材料粒子の平均粒径が非常に小さい場合にも、該粒子の磁化容易軸を精度良く配向させることができる。さらに、磁石材料粒子の磁化容易軸が平行に配向された該第1の成形体に対し、その横方向断面の少なくとも一部の形状が該横方向断面内において変化するような変形力を与えることにより、該横方向断面の少なくとも一部における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向が第1の成形体における配向方向とは異なる配向方向に変更された第2の成形体を形成することができる。したがって、第1の成形体の初期形状を適切に定めることにより、第2の成形体の形状を望む形にすることができ、かつ、該第2の成形体における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向を望む方向にすることができる。
 また、本発明の方法においては、複合材料に含まれていた樹脂材料は、第2の成形体の焼結段階で蒸散されるので、最終的に得られる焼結磁石では、磁石材料粒子が相互に焼結により結合された状態になる。このため、磁石材料粒子と樹脂材料とを混合して形成される複合材料を使用するにも拘わらず、最終的に得られる磁石は樹脂材料を殆ど含まず、磁石材料粒子の密度が高い値に維持される。このため、本発明の方法により製造された希土類永久磁石形成用焼結体に着磁することにより得られる希土類永久焼結磁石は、優れた磁気特性を有するものとなる。
 以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
本発明の一実施形態の方法により製造された希土類磁石形成用焼結体の一例を横断面で示す断面図であり、(a)は全体を示し、(b)は端部領域の一部を示す断面図である。 本発明により形成される磁石が埋め込まれる電動モータのロータコアに設けられた磁石挿入用スロットの一例を示すロータ部分の断面図である。 図2に示すロータコアに永久磁石が埋め込まれた状態を示すロータ部分の端面図である。 本発明の永久磁石を適用することができる電動モータの横断面図である。 図1に示す実施形態による焼結体から形成される希土類永久磁石における磁束密度の分布を示す図である。 本発明の一実施形態である、図1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。 本実施形態における磁石材料粒子の磁化容易軸配向処理を示す加工用シート片の断面図であり、(a)は磁場印加時のシート片の断面形状を示し、(b)は磁場印加後に変形処理を施された焼結処理用シート片の断面形状を示し、(c)は第1の成形体を第2の成形体にする曲げ変形加工工程を示す。 仮焼処理における好ましい昇温速度を示すグラフである。 本発明の方法の他の実施形態を示す図7(a)(b)と同様な図であり、(a)は第1の成形体を、(b)は第2の成形体をそれぞれ示す。 本発明の方法のさらに他の実施形態を示す図9(a)(b)と同様な図であり、(a)は一態様における第1の成形体を、(b)は第2の成形体を、(c)は他の態様による第2の成形体を、それぞれ示し、(d)はさらに別の態様における第1の成形体を、(e)は第2の成形体を、(f)は他の態様による第2の成形体を、それぞれ示す。 ラジアル配向円環状磁石を製造するための、本発明の実施形態を示す図であり、(a)は第1の成形体を示す側面図、(b)は第2の成形体を示す斜視図、(c)は、アキシャル配向円環状磁石を製造するために(b)とは異なる方向で円環状に形成された第2の成形体を示す斜視図である。 図11の本実施形態により製造される円環状磁石を用いてハルバッハ配列の磁石を形成する例を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態を示すもので、(a)(b)(c)(d)(e)(f)は、製造の各段階を示す概略図である。 配向角及び配向軸角度を示す概略図であり、(a)は、希土類磁石における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向の一例を示す横断面図、(b)は、個々の磁石材料粒子の磁化容易軸の「配向角」及び「配向軸角度」を定める手順を示す概略拡大図である。 配向角バラツキ角度を求める手順を示す図表である。 EBSD解析に基づく配向角の分布の表示を示すものであって、(a)は希土類磁石の軸の方向を示す斜視図を、(b)は該磁石の中央部と両端部におけるEBSD解析により得られた極点図の例を、(c)は(a)におけるA2軸に沿った磁石の断面における配向軸角度を示す。 本発明の実施例4において使用される型を示すもので、(a)は外部磁場印加のための型のキャビティを示し、(b)は変形工程に使用される型のキャビティを示す概略図である。 本発明の実施例5において第1の成形体の形成に使用される型のキャビティを示す概略斜視図である。 本発明の実施例5における第1の成形体から第2の成形体への変形過程を示す図であり、(a)は第1中間成形体を、(b)は第2中間成形体を、(c)は第3中間成形体を、(d)は第2の成形体を、それぞれ示す。 本発明の実施例5による希土類磁石形成用焼結体における配向軸角度の分析位置を示す図である。 配向軸角度を測定するための座標系と基準面を示す図である。
 実施形態の説明に先立って、用語の定義及び配向角の測定について説明する。
〔配向角〕
 配向角は、予め定めた基準線に対する磁石材料粒子の磁化容易軸の方向の角度を意味する。
〔配向軸角度〕
 磁石の特定の面内において予め定めた区画内にある磁石形成材料粒子の配向角のうち、最も頻度が高い配向角である。本発明においては、配向軸角度を定める区画は、磁石材料粒子を少なくとも30個、例えば200個ないし300個含む4角形区画又は一辺が35μmの正方形区画とする。
 図14に配向角及び配向軸角度を示す。図14(a)は、希土類磁石における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向の一例を示す横断面図であり、該希土類磁石Mは、第1の表面S-1と、該第1の表面S-1から厚みtだけ間隔をもった位置にある第2の表面S-2と、幅Wとを有し、幅W方向の両端部には、端面E-1、E-2が形成されている。図示例では、第1の表面S-1と第2の表面S-2とは、互いに平行な平坦面であり、図示の横断面では、これら第1の表面S-1及び第2の表面S-2は、互いに平行な2つの直線で表される。端面E-1は、第1の表面S-1に対して上右方向に傾斜した傾斜面となっており、同様に、端面E-2は、第2の表面S-2に対して上左方向に傾斜した傾斜面となっている。矢印B-1は、該希土類磁石Mの幅方向中央領域における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向軸の方向を概略的に示す。これに対して、矢印B-2は、端面E-1に隣接する領域における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向軸の方向を概略的に示す。同様に、矢印B-3は、端面E-2に隣接する領域における磁石材料粒子の磁化容易軸の配向軸の方向を概略的に示す。
 「配向軸角度」は、矢印B-1、B-2、B-3で表されるこれら配向軸と、一つの基準線との間の角度である。基準線は任意に設定することができるが、図14(a)に示す例のように、第1の表面S-1の断面が直線で表される場合には、該第1の表面S-1の断面を基準線とすることが便利である。図14(b)は、個々の磁石材料粒子の磁化容易軸の「配向角」及び「配向軸角度」を定める手順を示す概略拡大図である。図14(a)に示す希土類磁石Mの任意の個所、例えば図14(a)に示す4角形区画Rが図14(b)に拡大して示される。この4角形区画Rには、30個以上、例えば200個ないし300個といった、多数の磁石材料粒子Pが含まれる。4角形区画に含まれる磁石材料粒子の数が多いほど、測定精度は高まるが、30個程度でも、十分な精度で測定することができる。それぞれの磁石材料粒子Pは、磁化容易軸P-1を有する。磁化容易軸P-1は、通常は極性を持たないが、磁石材料粒子が着磁されることによって極性をもったベクトルとなる。図14(b)では、着磁される予定の極性を考慮して、磁化容易軸に方向性を付与した矢印で示す。以下の説明において、「磁化容易軸の配向方向」という用語又は同様の用語は、このように着磁される予定の極性を考慮して、その方向を表すものとして使用する。
 図14(b)に示すように、個々の磁石材料粒子Pの磁化容易軸P-1は、該磁化容易軸が指向する方向と基準線との間の角度である「配向角」を有する。そして、図14(b)に示される4角形区画R内の磁石材料粒子Pの磁化容易軸P-1の「配向角」のうち、最も頻度の高い配向角を、「配向軸角度」Bとする。
〔配向角バラツキ角度〕
 任意の4角形区画における配向軸角度と、該区画内に存在する磁石材料粒子のすべてについて、その磁化容易軸の配向角との差を求め、該配向角の差の分布における半値幅により表される角度の値を配向角バラツキ角度とする。図15は、配向角バラツキ角度を求める手順を示す図表である。図15において、磁化容易軸に対する個々の磁石材料粒子の磁化容易軸の配向角の差Δθの分布が、曲線Cにより表される。縦軸に示す累積頻度が最大になる位置を100%とし、累積頻度が50%になる配向角差Δθの値が半値幅である。
〔配向角の測定〕
 個々の磁石材料粒子Pにおける磁化容易軸P-1の配向角は、走査電子顕微鏡(SEM)画像に基づく「電子後方散乱回折解析法」(EBSD解析法)により求めることができる。この解析のための装置としては、Oxford Instruments社製のEBSD検出器(AZtecHKL EBSD NordlysNano Integrated)を備えた走査電子顕微鏡である、東京都昭島市所在の日本電子株式会社製JSM-70001F、もしくは、EDAX社製のEBSD検出器(Hikari High Speed EBSD Detector)を備えた走査電子顕微鏡である、ZEISS社製SUPRA40VPがある。また、外部委託によりEBSD解析を行う事業体としては、東京都中央区日本橋所在のJFEテクノリサーチ株式会社及び大阪府茨木市所在の株式会社日東分析センターがある。EBSD解析によれば、所定の区画内に存在する磁石材料粒子の磁化容易軸の配向角及び配向軸角度を求めることができ、これらの値に基づき、配向角バラツキ角度も取得することができる。図16は、EBSD解析法による磁化容易軸の配向表示の一例を示すもので、図16(a)は、希土類磁石の軸の方向を示す斜視図を、同(b)は、中央部と両端部におけるEBSD解析により得られた極点図の例を示すものである。また、図16(c)にA2軸に沿った磁石の断面における配向軸角度を示す。配向軸角度は、磁石材料粒子の磁化容易軸の配向ベクトルを、A1軸とA2軸を含む平面における成分と、A1軸とA3軸を含む平面における成分に分けて表示することができる。A2軸は幅方向であり、A1軸は厚み方向である。図16(b)の中央の図は、磁石の幅方向中央においては、磁化容易軸の配向がほぼA1軸に沿った方向であることを示す。これに対し、図16(b)の左の図は、磁石の幅方向左端部における磁化容易軸の配向が下から右上方向にA1軸-A2軸の面に沿って傾斜していることを示す。同様に、図16(b)の右の図は、磁石の幅方向右端部における磁化容易軸の配向が下から左上方向にA1軸-A2軸の面に沿って傾斜していることを示す。このような配向を、配向ベクトルとして、図16(c)に示す。
〔結晶方位図〕
 任意の区画内に存在する個々の磁石材料粒子について、観察面に垂直な軸に対する該磁石材料粒子の磁化容易軸の傾斜角を表示する図である。この図は、走査電子顕微鏡(SEM)画像に基づき作成することができる。
 以下、本発明の実施の形態を図について説明する。図1ないし図4に、本発明の一実施形態による方法を用いて製造された希土類磁石形成用焼結体と、該焼結体から形成される永久磁石を組み込んだ電動モータの一例を示す。本実施形態においては、希土類永久磁石1は、磁石材料として、Nd-Fe-B系磁石材料を含む。この場合において、Nd-Fe-B系磁石材料は、例えば、重量百分率でR(RはYを含む希土類元素のうちの1種又は2種以上)27.0~40.0wt%、Bを0.6~2wt%、Feを60~75wt%の割合で含むものとすることができる。典型的には、Nd-Fe-B系磁石材料は、Ndを27ないし40wt%、Bを0.8ないし2wt%、電解鉄であるFeを60ないし70wt%の割合で含む。この磁石材料には、磁気特性向上を目的として、Dy、Tb、Co、Cu、Al、Si、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、Ti、W、Ag、Bi、Zn、Mg等の他元素を少量含んでも良い。
 図1(a)を参照すると、本実施形態による磁石形成用焼結体1は、上述した磁石材料の微細粒子が一体に焼結成形されたものであり、互いに平行な上辺2と下辺3、及び左右両端の端面4、5を有し、該端面4、5は上辺2及び下辺3に対し傾斜した傾斜面として形成されている。上辺2は、本発明の第2の表面の断面に対応する辺であり、下辺3は、本発明の第1の表面の断面に対応する辺である。端面4、5の傾斜角は、該端面4、5の延長線4a、5aと上辺2との間の角度θとして定義される。好ましい形態では、傾斜角θは、45°ないし80°、より好ましくは55°ないし80°である。その結果、磁石形成用焼結体1は、上辺2が下辺3より短い台形の長さ方向断面を有する形状に形成されている。
 磁石形成用焼結体1は、上辺2及び下辺3に沿った幅方向に、所定の寸法の中央領域6と、両端部側の端部領域7、8とに区分された複数の領域を有する。中央領域6においては、該領域6に含まれる磁石材料粒子は、その磁化容易軸が上辺2及び下辺3に対して実質的に直角な、厚み方向に平行に配向したパラレル配向となっている。これに対して、端部領域7、8では、該領域7、8に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、厚み方向に対して、下から上に向けて、配向方向が中央領域6の方向に傾斜しており、その傾斜角は、端面4、5に隣接する位置では該端面4、5の傾斜角θに沿った角度であり、中央領域6に隣接する位置では、該上辺2に対しほぼ直角であり、端面4、5に隣接する位置から中央領域6に近づくにしたがって漸次大きくなる。このような磁化容易軸の配向を、図1(a)に、中央領域6のパラレル配向については、矢印9で、端部領域7、8の傾斜配向については、矢印10で、それぞれ示す。端部領域7、8の傾斜配向に関し、別の表現をすれば、これら領域に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、上辺2と端面4、5とが交差する角部から中央部に向けて、端部領域7、8の幅方向寸法に対応する所定の範囲の領域に集束するように配向される。この配向の結果、端部領域7、8においては、磁化容易軸が上辺2に指向される磁石材料粒子の密度が、中央領域6におけるよりも高くなる。本発明の好ましい形態では、中央領域6に対応する上辺2の幅方向の寸法、すなわち、パラレル長Pと、上辺2の幅方向寸法Lとの比、すなわち、パラレル率P/Lが、0.05ないし0.8、より好ましくは0.2ないし0.5となるように、中央領域6と端部領域7,8の寸法が定められる。
 上記した端部領域7、8における磁石材料の磁化容易軸の配向を、端部領域7について図1(b)に誇張して示す。図1(b)において、磁石材料粒子の各々の磁化容易軸Cは、端面4に隣接する部分では該端面4にほぼ沿って、該端面4の傾斜角θだけ傾斜して配向される。そして、該傾斜角は、端部から中央部に近づくにしたがって、漸次増加する。すなわち、磁石材料粒子の磁化容易軸Cの配向は、下辺3の側から上辺2に向けて集束するようになり、磁化容易軸Cが上辺2に指向される磁石材料粒子の密度は、パラレル配向の場合に比して高くなる。
 図2は、上述した磁化容易軸の配向を有する磁石形成用焼結体1を着磁させることによって形成された希土類磁石を埋め込んで使用するのに適した電動モータ20のロータコア部分を拡大して示す断面図である。ロータコア21は、その周面21aがエアギャップ22を介してステータ23と対向するように、該ステータ23内に回転自在に配置される。ステータ23は、周方向に間隔をもって配設された複数のティース23aを備えており、このティース23aに界磁コイル23bが巻かれる。上述のエアギャップ22は、各ティース23aの端面とロータコア21の周面21aとの間に形成されることになる。ロータコア21には、磁石挿入用スロット24が形成されている。このスロット24は、直線状中央部分24aと、該中央部分24aの両端部からロータコア21の周面21aの方向に斜めに延びる一対の傾斜部分24bとを有する。図2から分かるように、傾斜部分24bは、その末端部がロータコア21の周面21aに近接した位置にある。
 上述した磁化容易軸の配向を有する磁石形成用焼結体1を着磁させることによって形成された希土類磁石30を図2に示すロータコア21の磁石挿入用スロット24に挿入した状態を図3に示す。図3に示すように、希土類永久磁石30は、その上辺2が外側に、すなわちステータ23側に向くように、ロータコア21に形成された磁石挿入用スロット24の直線状中央部分24aに挿入される。挿入された磁石30の両端より外側には、スロット24の直線状中央部分24aの一部と傾斜部分24bが空隙部として残される。このように、ロータコア21のスロット24に永久磁石が挿入されることによって形成された電動モータ20の全体を、図4に横断面図で示す。
 図5は、上述した実施形態により形成される希土類永久磁石30における磁束密度の分布を示すものである。図5に示すように、磁石30の両側端部領域7、8における磁束密度Aは、中央領域6における磁束密度Bより高くなる。そのため、この磁石30を電動モータ20のロータコア21に埋め込んで作動させたとき、磁石30の端部にステータ23からの磁束が作用しても磁石30の端部の減磁が抑制され、磁石30の端部には、減磁後も十分な磁束が残されることになり、モータ20の出力が低下することが防止される。
[希土類永久磁石形成用焼結体の製造方法]
 次に、図1に示す希土類磁石形成用焼結体1を製造するための本発明の一実施形態による製造方法について、図6を参照して説明する。図6は、本実施形態に係る永久磁石形成用焼結体1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粒径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こともできる。それによって、粗粉砕磁石材料粒子115が得られる(図6(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、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ないし5.0μmに微粉砕し、溶媒中に磁石材料粒子を分散させた状態にする(図6(b)参照)。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粒子を減圧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、それらの混合物等の有機溶媒、又は、液化窒素、液化ヘリウム、液化アルゴン等の無機溶媒を使用することができる。この場合において、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0.5%以下、好ましくは実質的に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ないし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、6.0μm以下、例えば0.7μmないし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するものであっても良いことを意味する。
 次に、ビーズミル116等で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と樹脂材料からなるバインダーとを混合した混合物、すなわち、複合材料を準備する。バインダーとして用いられる樹脂は、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複合材料を、所望形状に成形する際に生じる複合材料の残余物を再利用できるようにするために、かつ、複合材料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、樹脂材料としては、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(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)、ポリプロピレン、α-メチルスチレンを重合させたポリ(α-メチルスチレン)、ポリエチレン、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、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ために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、配向潤滑剤を適量添加することが望ましい。配向潤滑剤としては、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。これら物質の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すなわち複合材料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記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複合材料を成形する場合に、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は、1wt%ないし40wt%、より好ましくは2wt%ないし30wt%、さらに好ましくは3wt%ないし20wt%、特に好ましくは5wt%ないし15wt%とする。また、バインダーに用いる樹脂と磁石材料粒子との合計量に対する当該樹脂の比率は、好ましくは1wt%ないし30wt%、より好ましくは2wt%ないし20wt%、さらに好ましくは3wt%ないし15wt%、特に好ましくは3.5wt%ないし10wt%とする。
 以下の実施形態では、複合材料を一旦製品形状以外の形状に成形した成形体の状態で平行磁場を印加して磁場における磁石材料粒子の配向を行い、その後に、該成形体を所望の製品形状にし、次いで焼結処理を行うことによって、例えば図1に示す台形形状のような、所望の製品形状の焼結磁石とする。特に、以下の実施形態では、磁石材料粒子とバインダーとからなる混合物すなわち複合材料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。複合材料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複合材料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、磁石材料粒子とバインダーとの混合物である複合材料117を成形型に入れて加熱および加圧する方法によるか、複合材料を押し出し成型機により、押し出すことによって成型する方法によるか、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、そのような特定の成形法に限定されるものではない。例えば、複合材料117を成形用型に入れ、室温~300℃に加熱しながら、0.1~100MPaの圧力に加圧することで成形を行ってもよい。この場合、より具体的には、軟化する温度に加熱した複合材料117を、射出圧を加えて金型に押込み充填して成形する方法を採用することができる。
 既に述べたように、ビーズミル116等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複合材料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及び配向潤滑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、配向潤滑剤としては、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、少なくとも一つを添加することが好ましい。
 これらの中でも不飽和結合を有する化合物を用いることが好ましく、この種の化合物としては、二重結合を有する化合物、三重結合を有する化合物が挙げられるが、特に、焼結体のクラックを低減させる効果が期待できるという観点から、三重結合を有する化合物がより好ましい。
 三重結合を有する上記化合物としては、仮焼処理において容易に除去し得るものを用いることが好ましく、そのためには、使用される化合物はヘテロ原子を有しないものであることが好ましく、炭化水素のみから構成される化合物であることが特に好ましい。また、磁石材料粒子の表面とより強く相互作用することが可能となり、高い配向潤滑効果を発揮し得るため、三重結合を有する化合物は、三重結合を末端に有するものであることが好ましい。
 三重結合を有する上記化合物において、その構成元素である炭素の数は、沸点を高くすることで取り扱いが容易となるようにするため、10以上であることが好ましく、14以上であることがより好ましく、16以上であることが更に好ましく、18以上であることが特に好ましい。炭素数の上限は特に限定されないが、例えば30以下とすることができる。
 二重結合を有する上記化合物としては、磁石材料粒子の表面とより強く相互作用することが可能となり、高い配向潤滑効果を発揮し得るようにするため、ヘテロ原子を有する官能基を持つ化合物を用いることが好ましく、ヘテロ原子を有する官能基を末端に有する化合物を用いることがより好ましい。
 二重結合を有する化合物における構成炭素数は、6以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、12以上であることが更に好ましく、14以上であることが特に好ましい。炭素数の上限は特に限定されないが、例えば30以下とすることができる。
 なお、三重結合を有する上記化合物と二重結合を有する上記化合物を併用してもよい。
 また、バインダーの添加量は、上述したように添加後の複合材料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%ないし40wt%、より好ましくは2wt%ないし30wt%、さらに好ましくは3wt%ないし20wt%、特に好ましくは5wt%ないし15wt%となるようにする。また、バインダーに用いる樹脂と磁石材料粒子との合計量に対する当該樹脂の比率は、好ましくは1wt%ないし30wt%、より好ましくは2wt%ないし20wt%、さらに好ましくは3wt%ないし15wt%、特に好ましくは3.5wt%ないし10wt%とする。
 ここで配向潤滑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100重量部に対して0.01重量部ないし20重量部、より好ましくは0.3重量部ないし10重量部、更に好ましくは0.5重量部ないし5重量部、特に好ましくは、0.8重量部ないし3重量部とする。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、添加量が多すぎる場合は、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配向潤滑剤は、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、後述の磁場での配向処理において、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と、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、配向潤滑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、特に磁石材料粒子を湿式法で粉砕する場合には、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、複合材料117を得るようにしても良い。
 続いて、複合材料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、複合材料117を加熱することにより該複合材料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、放熱により複合材料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(図6(d)参照)。この場合において、複合材料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℃ないし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、配向を助長する配向潤滑剤を分散させて、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、溶融した複合材料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複合材料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、複合材料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複合材料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、加熱減圧脱泡を行うことによって、塗工され展開された複合材料117の層中に気泡が残らないように、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複合材料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6に示す実施形態では、スロットダイ120を用いて複合材料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に供給する流動性複合材料117の量の変動を極力低下させること、例えば±0.1%以下の変動に抑えること、さらに塗工速度の変動も極力低下させること、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ないし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に切り出された加工用シート片123を作成する。この加工用シート片123は、本発明の第1の成形体に対応するもので、その形状は、所望の磁石の形状とは異なる。詳細に述べると、該第1の成形体である加工用シート片123は、該加工用シート片123に平行磁場が印加され、該加工用シート片123に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が平行になるように配向された後に、該加工用シート片123を変形させて所望の磁石形状としたとき、その所望の形状を有する磁石において、所望の磁化容易軸配向が得られるような形状に成形される。
 本実施形態においては、第1の成形体である加工用シート片123は、図7(a)に示すように、最終製品となる台形断面の希土類永久磁石形成用焼結体1における中央領域6に対応する幅方向長さの直線状領域6aと、該直線状領域6aの両端に連続する円弧状領域7a、8aを有する断面形状である。この加工用シート片123は、図の紙面に直角な方向の長さ寸法を有し、断面の寸法及び長さ寸法は、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7(a)に示す加工用シート片123には、直線状領域6a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、加工用シート片123に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸が、図7(a)に矢印122で示すように、磁場の方向に、すなわち厚み方向に平行に配向される。具体的に述べると、加工用シート片123は、該加工用シート片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用シート片123に含まれるバインダーを軟化させる。詳細には、加工用シート片123内に含まれるバインダーの粘度が1ないし1500Pa・s、より好ましくは1ないし500Pa・sとなるまで加工用シート片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、加工用シート片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ないし250℃で0.1ないし60分とする。いずれにしても、加工用シート片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。加工用シート片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]、特に好ましくは、25000[Oe]~70000[Oe]とすることができる。その結果、加工用シート片123に含まれる磁石材料粒子の結晶の磁化容易軸が、図7(a)に符号122で示すように、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。加工用シート片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、加工用シート片123のバインダーが凝固する前に行っても良い。
 次に、図7(a)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用シート片123を、磁場印加用の型から取り出し、図7(b)(c)に示す細長い長さ方向寸法の台形キャビティ124を有する最終成形用型126内に移して、該キャビティ124に対応する凸型形状を有する雄型127により該加工用シート片123をキャビティ124内で押圧し、加工用シート片123の両端部の円弧状領域7a、8aを、中央の直線状領域6aに直線状に連続するように変形させて、図7(b)に示す焼結処理用シート片125に成形する。この焼結処理用シート片125が、本発明の第2の成形体に対応する。
 この成形により、加工用シート片123は、両端の円弧状領域7a、8aが、中央の直線状領域6aに対して直線状に連続する形状になり、同時に、両端部には、傾斜面125a、125bが形成されて、細長い台形状を構成する。この成形工程により形成される焼結処理用シート片125においては、中央の直線状領域6aに含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、厚み方向に平行に配向されたパラレル配向状態に維持されるが、両端の領域7a、8aにおいては、上向きに凸の形状が中央の直線状領域に連続する直線形状に変形される結果、図7(b)に示すように、磁化容易軸は、それぞれの対応する領域における上辺に集束する配向になる。
 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シート片125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、0.1MPaないし70MPa、好ましくは、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ないし数十時間、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。バインダーの種類により異なるが、仮焼処理の温度は、250℃ないし600℃、より好ましくは300℃ないし500℃、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8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、すなわち、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ないし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2℃/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、例えば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。
 なお、仮焼処理の前に、配向潤滑剤、可塑剤などのオイル成分を揮発させる脱オイル処理を行ってもよい。含有するオイル成分の種類により異なるが、脱オイル処理の温度は、60℃ないし120℃、より好ましくは80℃ないし100℃とすればよい。上記脱オイル処理においては、昇温速度を5℃/min以下、例えば0.7℃/minとすることにより、好ましい結果を得ることができる。また、脱オイル工程は減圧雰囲気で行うことでより好ましい結果が得られ、0.01Paないし20Pa、より好ましくは0.1Paないし10Paの減圧下で行うのが良い。
 続いて、仮焼処理によって仮焼された焼結処理用シート片125を焼結する焼結処理が行われる。焼結処理としては、減圧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、焼結処理用シート片125を、図7の紙面に垂直の方向である焼結処理用シート片125の長さ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7(b)に符号「124」で示すものと同じ台形形状断面のキャビティを有する焼結用型(図示せず)内に焼結処理用シート片125を装填し、型を閉じて、図7の紙面に垂直の方向である焼結処理用シート片125の長さ方向に加圧しながら焼結を行う。詳細に述べると、焼結処理用シート片125から形成される希土類永久磁石を、図2に示す磁石挿入用スロット24に収容したときにロータコア21の軸方向と同方向となる方向に、焼結処理用シート片125を長さ方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結が用いられる。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るホットプレス焼結を用いることが好ましい。なお、焼結を行う場合には、加圧圧力を、例えば0.01MPa~100MPa、好ましくは、0.01MPa~30MPa、より好ましくは0.01MPa~15MPa、更に好ましくは、1MPa~15MPa、特に好ましくは、5MPa~15MPaとし、数Pa以下の減圧雰囲気で900℃~1000℃、例えば940℃まで、3℃/分~30℃/分、例えば10℃/分の昇温速度で温度上昇させ、その後、加圧方向の10秒当たりの変化率が0になるまで保持することが好ましい。この保持時間は、通常は5分程度である。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、焼結処理用シート片125から、本発明の希土類永久磁石形成用焼結体1が製造される。このように、焼結処理用シート片125を長さ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、焼結処理用シート片125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。この焼結段階で、焼結処理用シート片125内の樹脂材料は、殆どすべてが蒸散し、残存樹脂量は、あったとしても非常に微量なものとなる。
 なお、焼結処理により、樹脂が蒸散させられた状態の前記磁石材料粒子が互いに焼結して焼結体を形成する。典型的には、焼結処理により、前記磁石材料粒子における、希土類濃度の高い希土類リッチ相が溶融し、前記磁石材料粒子間に存在した空隙を埋めながら、R2Fe14B組成(Rはイットリウムを含む希土類元素)を有する主相と希土類リッチ相とからなる緻密な焼結体を形成する。
 この希土類永久磁石形成用焼結体1は、図2に示すロータコア21の磁石挿入用スロット24内に、未着磁の状態で挿入される。その後、このスロット24内に挿入された希土類永久磁石形成用焼結体1に対して、その中に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸すなわちC軸に沿って着磁を行う。具体的に述べると、ロータコア21の複数のスロット24に挿入された複数の希土類永久磁石形成用焼結体1に対して、ロータコア21の周方向に沿って、N極とS極とが交互に配置されるように着磁を行う。その結果、永久磁石1を製造することが可能となる。なお、希土類永久磁石形成用焼結体1の着磁には、例えば着磁コイル、着磁ヨーク、コンデンサー式着磁電源装置等の公知の手段のいずれを用いてもよい。また、希土類永久磁石形成用焼結体1は、スロット24に挿入する前に着磁を行って、希土類永久磁石とし、この着磁された磁石をスロット24に挿入するようにしてもよい。
 上記に説明した実施形態の方法では、磁石材料粒子とバインダーとを混合した混合物である複合材料を成形することによって、減磁対策が望まれる端部領域の表面に向けて磁化容易軸が適切に集束するように配向させることが可能となるため、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、耐減磁性を確保するとともに磁束密度のバラつきも防止できる。さらに、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することもなく、配向度を向上させることが可能となる。磁石材料粒子とバインダーとの混合物である複合材料に対して磁場を印加して配向を行う方法によれば、磁場形成のための電流を通す巻き線の巻き数を適宜増やすことができるため、磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、かつ静磁場で長時間の磁場印加を施すことができるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正するようにすれば、高配向でバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
 このように、バラつきの少ない高配向度が実現できるということは、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。したがって、焼結後の製品形状の均一性を確保することができる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上することが期待できる。また、磁場配向する工程では、磁石粒子とバインダーとの混合物である複合材料に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された複合材料を成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うので、一旦磁場配向された複合材料を変形することによって、配向方向を補正し、減磁対象領域に向けて磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向で、バラつきの少ない配向を達成することが可能になる。複合材料を加工用シート片に成形し、該加工用シート片に磁界を印加した後に、該加工用シート片を変形させて焼結処理用シート片としているので、この変形工程と同時に配向方向を補正することが可能となり、その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを単一の工程で行うことができ、生産性を向上させることが可能となる。また、すでに述べたように、焼結体に着磁することより形成された永久磁石が配置された回転電機では、永久磁石形成用焼結体1に着磁して得られる永久磁石の端部に減磁作用を与える外部磁界が作用したとしても、トルク又は発電量が低下する、という不具合を防止することが可能になる。例えば、上記の実施形態では、永久磁石形成用焼結体1を、断面が台形の形状としているが、用いる用途に応じてその他の形状、例えば、弓型形状、半月型形状にすることも可能である。更に、実現する磁束密度分布の形状は、永久磁石の形状又は用途によって適宜変更することが可能である。
 磁場の印加された複合材料を変形させる場合においては、例えば、最大伸び率が0.1%以上となるように変形させることができ、最大伸び率が1%以上となるように変形させることが好ましく、最大伸び率が3%以上となるように変形させることがより好ましく、最大伸び率が5%以上となるように変形させることが更に好ましく、最大伸び率が10%以上となるように変形させることが特に好ましい。上限については、特には限定されないが、例えば、最大伸び率が50%以下、40%以下、もしくは30%以下となるように変形させることができる。 なお、前記最大伸び率とは、変形前の複合材料における、任意の断面を構成する1辺の長さをW1とし、その辺に対応する、変形後の1辺の長さをW2として、下記式
〔(W2-W1)/W1〕×100 (%)
により求めることができる伸び率の中で最大の値を意味する。
 図9(a)(b)は、本発明の方法の他の実施形態を示す図7(a)(b)と同様な図である。図9(a)に示すように、グリーンシート119から形成される第1の成形体200は、一対の脚部200a、200bと、該脚部200a、200bの間の半円形部分200cとからなる倒立U字形状であり、該第1の成形体200における磁石材料粒子の磁化容易軸は、外部平行磁界の印加により、図9(a)に矢印200dで示すように、図において左から右方向に、平行に配向される。このU字形状の第1の成形体200は、所定の温度条件のもとで変形させられ、図9(b)に示す直線状に成形されて第2の成形体201となる。第1の成形体200から第2の成形体201への変形は、無理な変形を生じないように少しずつ段階的に行うことが好ましい。このためには、各変形段階の形状に対応するキャビティを有する成形用の型を準備して、その成形用型内で成形を行うことが好ましい。図9(b)に示す第2の成形体201においては、該第2の成形体201における磁石材料粒子の磁化容易軸は、一方の端の端部領域201aでは、図に矢印202で示すように図の上から下に指向するパラレル配向となり、他方の端の端部領域201bでは、図に矢印203で示すように図の下から上に指向するパラレル配向となる。両端部領域201a、201bの間の中央領域201cでは、図に矢印204で示すように上向きに凹の半円形配向となる。この第2の成形体201を焼結して得られた希土類磁石形成用焼結体に着磁することによって形成される希土類永久磁石においては、一方の端の端部領域201bの上面から磁石外に出て、円弧状の経路を辿り、他方の端の端部領域201aの上面から磁石内に入る磁束の流れを生じる。したがって、この磁石によれば、磁石の片面において増強された磁束の流れを生成することができ、例えばリニアモータに使用するのに適した永久磁石を得ることができる。
 図10(a)は、本発明のさらに別の実施形態を示すもので、第1の成形体300は、図9(a)に示す第1の成形体200における倒立U字形状と比較して、一対の脚部300a、300bが、半円形部分300cとは反対側の端部で幅方向に開いた形状となっている。そして、平行磁界の印加方向は、図において下から上に指向されている。したがって、第1の成形体300に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図10(a)に矢印300dで示されるように、下から上に平行に配向される。この第1の成形体300は、図10(b)に示す円弧状に変形されて、第2の成形体300eとなる。この第2の成形体300eに含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸300fは、図10(b)に示すように、幅方向の中央部に行くにしたがって漸次配向角が大きくなり、中央部に向けて集束する配向となる。このようにして、極異方配向の円弧状セグメント磁石のための磁化容易軸配向をもった焼結体を形成することができる。図10(c)は、図10(b)の変形であり、第2の成形体300gは、第1の成形体300から細長い長方体形状に変形させられる。この変形例による第2の成形体300gにおける磁化容易軸300hの配向は、図10(b)に示すものと同様なものとなる。図10(b)に示す極異方配向の円弧状セグメントを焼結して形成された焼結体に着磁することによって得られる極異方配向の円弧状セグメント磁石は、電動モータのロータ周面に周方向に並べて配置して、永久磁石表面配置型モータ(SPMモータ)を構成するのに使用することができる。
 図10(d)は、図10(a)に示す第1の成形体300を上下反転させることにより、一対の脚部400a、400bと該脚部400a、400b間の半円形部分400cとを有する開脚U字形に形成された第1の成形体400を示すものである。外部平行磁界は、図において下から上に指向される。その結果、該第1の成形体400に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図に符号400dで示すように、下から上に指向された平行配向となる。この第1の成形体400を、半円形部分400の曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧状に変形させることによって形成された第2の成形体400eを図10(e)に示す。この第2の成形体400eに含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸400fは、図10(e)に示すように、幅方向の中央部から端部に向かって拡がる配向となる。図10(f)は、図10(e)の変形であり、第2の成形体400gは、第1の成形体400から細長い長方体形状に変形させられる。この変形例による第2の成形体400gにおける磁化容易軸400hの配向は、図10(e)に示すものと同様なものとなる。
 図11(a)(b)は、円環状で磁石材料粒子の磁化容易軸が半径方向に配向された、ラジアル配向の希土類磁石形成用焼結体を製造する方法を示す側面図及び斜視図である。図11(a)は、第1の成形体500を示すもので、該第1の成形体500は、第1の表面である下面500aと、該下面500aに平行な第2の表面である上面500bと、両端の端面500c、500dとを有する、ほぼ長方形横断面で、図の紙面に直角な方向の長さを有する長方体形状である。この第1の成形体500には、下から上に向けて平行外部磁界が印加され、該第1の成形体500に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図11(a)に符号500eで示すように、下面500aから上面500bに向けて平行に配向される。この第1の成形体500は、図11(a)の紙面の平面内で、上面500bが外側になり、下面500aが内側になるように、円環状に曲げられる。この曲げ加工に際して、両端面500c、500dが適切に突き合わされて円環が形成されるように、該両端面を斜めに裁断する。そして、突き合わされた両端面500c、500dを互いに融着して接合する。この曲げ加工及び両端部の融着により図11(b)に示す円環状の第2の成形体500gが形成される。図11(b)に示すように、第2の成形体500gにおいては、磁石材料粒子の磁化容易軸500fは、半径方向外向きのラジアル配向となる。次に、図11(c)を参照すると、図11(a)に示す第1の成形体500は、図の紙面に直角な方向、すなわち長さ方向に延びる部分が内側になるようにして、円環状に曲げられる。この場合には、曲げ加工に際して両端面500c、500dが適切に突き合わされて円環が形成されるように、該両端面を、長さ方向に斜めに裁断する。そして、突き合わされた両端面500c、500dを互いに融着して接合する。この曲げ加工及び両端部の融着により図10(c)に示す円環状の第2の成形体500g’が形成される。図10(c)に示すように、第2の成形体500g’においては、磁石材料粒子の磁化容易軸500hは、円環の軸方向に平行なアキシャル配向となる。
 図12は、図11(b)に示すラジアル配向の円環状に形成された第2の成形体500gと、図11(c)に示すアキシャル配向の円環状に形成された第2の成形体500g’とを焼結した希土類磁石形成用焼結体に着磁することによって得られる焼結型希土類永久磁石を、互いに交互に重ねることによって形成されるハルバッハ配列の磁石を示す。ハルバッハ配列の円環状磁石は、同期リニアモータなどの用途に有望視されており、例えば米国特許第5705902号明細書(特許文献10)には、この種の磁石を直列電動発電機に使用した例が開示されており、特開2013-215021号公報(特許文献11)には、別の応用例が開示されているが、ラジアル配向及びアキシャル配向の円環状磁石を、安定的に低価格で製造することは容易ではない。しかし、本発明の方法によれば、上述のように、容易に、かつ、高い磁気特性の、ラジアル及びアキシャル配向円環状磁石を製造することができる。
 図13に、図9(b)に示す希土類焼結磁石と類似する磁化容易軸配向を有する希土類焼結磁石を製造するための、本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態においては、図13(a)に示すように、グリーンシート600の幅方向に平行に、外部平行磁場が印加される。この外部平行磁場の印加により、グリーンシート600内に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、図13(a)に矢印600aで示すように、グリーンシート600の幅方向に配向される。次いで、このように磁化容易軸が配向されたグリーンシート600は、半円形円弧状状のキャビティを有する型内に挿入されて、グリーンシート600の樹脂成分の軟化温度まで加熱された状態で、半円形円弧状に変形させられて、図13(b)に示すような円弧状部材600bとなる。該円弧状部材600bの厚み分だけ曲率半径の異なる多数の円弧状部材が形成される。これら異なる曲率半径の多数の円弧状部材600cが重ねられ、互いに融着されて、図13(c)に示すように半円形中間部材600cが形成される。このとき、円弧の中心位置に使用される半円形部材600dは、グリーンシート600から直接切り出すことによって形成することができる。
 半円形中間部材600cは、図13(d)に示すように、幅方向両端部600e、600fと、下部600gを切り落すことにより、中央部の、所定の厚み方向寸法と、所定の幅方向寸法を有する長方形部分が、焼結用部材片600hとして切り出される。この焼結用部材片600hの両端には、下向きの磁化容易軸配向を有する焼結用端部片600iと、上向きの磁化容易軸配向を有する焼結用端部片600jとが、それぞれ融着されて、焼結用磁石部材700が形成される。この焼結用磁石部材700は、対応する形状のキャビティを有する焼結用型内に挿入され、所定の焼結条件で焼結処理されて、図13(f)に示す希土類磁石形成用焼結体701が形成される。この焼結処理に際しては、焼結用磁石部材700には、その長さ方向、すなわち図の紙面に直角の方向に加圧力を加えてもよいし、加えなくてもよい。このようにして得られた希土類磁石形成用焼結体701は、図13(f)に示すように、磁化容易軸の配向が、中央部材では、上向きに凹の円弧状であり、両端部では下向き及び上向きになる。この焼結体701に着磁することによって得られる希土類焼結磁石は、図9(b)に示すものと同様の磁束を生成することができる。
 以下、本発明の方法の実施例を説明する。
 以下に示す実施例、比較例および参考例では、下記表1の材料を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 〔実施例1〕
 図7(a)(b)に示す形状の第1の成形体及び第2の成形体を、下記の手順で作成した。ここで、第1の成形体123における厚みは1.60mm、全幅は25mm、端部領域7a、8aの幅はいずれも8mmであった。端部領域7a、8aにおいて、第1の表面の曲率半径は19.80mm、第2の表面の曲率半径は21.50であり、曲率中心は、中央領域6aの端部から該中央領域6aの表面に対し直角に延びる仮想線上に位置するものとした。
 <粗粉砕>
 ストリップキャスティング法により得られた、合金組成A(Nd:23wt%、Pr:6.75wt%、B:1.00wt%、Ga:0.1wt%、Nb:0.2wt%、Co:2.0wt%、Cu:0.1wt%、残部Fe、その他不可避不純物を含む)の合金を、室温にて水素を吸蔵させ、0.85MPaで1日保持した。その後、冷却しながら、0.2MPaで1日保持することにより、水素解砕を行った。
 <微粉砕>
 水素粉砕された合金粗粉100gに対して、Zrビーズ(2φ)1.5kgを混合し、タンク容量0.8Lのボールミル(製品名:アトライタ 0.8L、日本コークス工業社製)に投入し、回転数500rpmで2時間粉砕した。粉砕時の粉砕助剤として、ベンゼンを10重量部添加し、溶媒として液化Arを用いた。
 <混練>
 粉砕後の合金粒子100重量部に対して、1-オクタデシン6.7重量部、ポリイソブチレン(PIB)(製品名:Opanol B150、BASF社製)のトルエン溶液(8重量%)50重量部を混合し、ミキサー(装置名:TX-0.5、井上製作所製)により70℃の減圧下で加熱撹拌を行った。トルエン蒸留除去後、減圧下で2時間混練を行ない、粘土状の複合材料を作製した。
 <第1の成形体の形成>
 該混練工程で作成した複合材料を図7(a)に示す形状と同一のキャビティーを有するステンレス鋼(SUS)製の型に収めて、第1の成形体を形成した。
 <磁場配向>
 複合材料が収められたステンレス鋼(SUS)製の型を、超伝導ソレノイドコイル(装置名:JMTD-12T100、JASTEC製)を用いて、図7(a)に示す方向の外部から平行磁場を印加することにより、配向処理を行った。この配向は、外部磁場を7Tとし、温度80℃で10分間行った。その後、逆磁場を掛けることにより、脱磁処理を施した。逆磁場の印加は、-0.2Tから+0.18T、さらに-0.16Tへと強度を変化させながら、ゼロ磁場へと漸減させることにより行った。
 <第2の成形体の形成>
 上記のように脱磁処理を行った第1の成形体を、ステンレス鋼製の型から成形体を取り出し、端部領域7a、8aの第2の表面に対応する部分の曲率半径が50.00mmであるキャビティを有する雌型に収め、第1の表面に対応する部分の曲率半径が50.00mmである型面を有する雄型で押圧することにより、該第1の成形体を変形させて、中間成形体を形成した。次いで、該中間成形体を、第2の成形体に対応するキャビティを有する雌型に収め、該第2の成形体の第1の表面に対応する型面を有する雄型で押圧することにより、該中間成形体を変形させて、第2の成形体を形成した。中間成形体及び第2の成形体への変形は、いずれも60℃の温度条件のもとで行った。
 変形後は、ステンレス鋼製の型から成形体を取り出し、成形体と同一形状のキャビティーを有するグラファイト製の型に挿入した。グラファイト型のキャビティーの長さ方向長さは、成型したコンパウンドの長さ方向よりも20mm程度長いキャビティーを有しており、キャビティーの中央部に位置するように挿入する。グラファイト型には離型材として、BN(窒化ホウ素)粉末を塗布した。
 <脱オイル>
 グラファイト型に挿入された成形体に対して、減圧雰囲気下にて、脱オイル処理を行った。排気ポンプは、ロータリーポンプで行い、室温から100℃まで0.91℃/minで昇温し、40h保持した。この工程によって、配向潤滑剤、可塑剤のようなオイル成分を揮発により除去した。
 <仮焼(脱炭素)>
 脱オイル処理を行った成形体に対して、0.8MPaの高圧高温水素中で脱炭素処理を行った。脱炭素処理は、室温から370℃まで2.9℃/minで昇温した後、2時間、370℃に保持することにより行った。
 <焼結>
 脱炭素後に、減圧中で焼結を行った。この焼結は、第2の成形体を焼結用型内に収め、該第2の成形体に対して、初期荷重として2.4MPaの加圧を長さ方向に加えながら、700℃まで27℃/minで昇温した。その後、最終焼結温度である950℃まで12MPaの加圧下で、7.1℃/minで昇温し、950℃で5分保持することで行った。得られた焼結体は、焼結後に室温まで冷却した。
 <焼鈍>
 得られた焼結体を、室温から500℃まで0.5時間かけて昇温した後、500℃で1時間保持し、その後急冷することにより焼鈍を行って、希土類磁石形成用焼結体を得た。
〔実施例2、3〕
 表2~4に記載の条件に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、各焼結体を得た。ただし、第1の成形体123における厚みは、実施例2においては、2.0mmであり、実施例3においては、2.5mmであった。
 なお、ジェットミル粉砕は、次の通り行った。水素粉砕された合金粗粉100重量部に対して、カプロン酸メチル1重量部を混合した後、ヘリウムジェットミル粉砕装置(装置名:PJM-80HE、NPK製)により粉砕を行った。粉砕した合金粒子の捕集は、サイクロン方式により分離回収し、超微粉は除去した。粉砕時の供給速度を1kg/hとし、Heガスの導入圧力は0.6MPa、流量1.3m3/min、酸素濃度1ppm以下、露点-75℃以下であった。
 また、混練時にオレイルアルコール系を用いた場合は、次の通り行った。粉砕後の合金粒子100重量部に対して、1-オクテンを40重量部添加し、ミキサー(装置名:TX-0.5、井上製作所製)により60℃で1時間加熱撹拌を行った。その後、1-オクテンとその反応物を減圧加熱蒸留除去し脱水素処理を行った。そこに、表4記載量のオレイルアルコール、1-オクタデセンおよびポリイソブチレン(PIB)のトルエン溶液(10重量%)加え、トルエン蒸留除去後、減圧下で2時間混練を行ない、粘土状の複合材料を作製した。
 また、実施例2、3は脱オイル工程を省略し、また、加圧焼結ではなく、減圧焼結(無加圧焼結)にて焼結を行った。減圧焼結では、8℃/minの昇温速度で980℃まで昇温し、2h保持した。
 実施例1~3の各工程における処理条件をまとめて表2に示す。表3は、表2に記載した合金A、Bの組成を示すものである。表4に、実施例1~3において使用されたポリマー、配向潤滑剤、及び可塑剤の詳細を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 <炭素量・酸素量、窒素量、水素量>
 得られた各焼結体の炭素量は、炭素量分析装置(装置名:EMA620SP、堀場製作所製)、酸素量・窒素量は、酸素・窒素分析装置(装置名:PC436、LECO社製)、水素量は水素分析装置(装置名:RH404、LECO社製)にて分析を行った。
 焼結体は、表面を研削し、酸化層を取り除いた後に、グローブボックス内で数10μm程度まで粉砕した。酸素量・窒素量分析ではNiパン(LECOジャパン合同会社)に、水素量分析では、Snパン(LECO社製 φ5.0mm/H13mm)に得られた粉砕粉を30~40mg程度、封入し、被験サンプルとした。炭素量分析では、直接装置に0.2g程度を投入し、分析を行った。測定は各分析に対して2回行い、その平均値を用いた。
 <焼結粒子径>
 得られた焼結体の焼結粒子径は、焼結体の表面をSiCペーパー研磨、バフ研磨、及びミリングにより表面処理をした後に、EBSD検出器(装置名:AZtecHKL EBSD NordlysNano Integrated 、Oxford Instruments製)を備えたSEM(装置名:JSM‐7001F、日本電子製)、もしくは、EDAX社製のEBSD検出器(Hikari High Speed EBSD Detector)を備えた走査電子顕微鏡(ZEISS社製SUPRA40VP)により分析した。視野角は粒子個数が少なくとも200個以上入るように設定し、ステップは焼結粒子径に対して1/10~1/5となるように0.1~1μmの範囲で設定した。
 分析データはChanel5(Oxford Instruments製)、もしくはOIM解析ソフト ver5.2(EDAX社製)により解析を行い、粒界の判断は結晶方位のズレ角度が2°以上となる部分を粒界層として、処理を行った。主相のみを抽出し、その円相当径の個数平均値を焼結粒子径とした。
 <配向軸角度、配向角バラツキ角度の測定>
 得られた焼結体の配向は、焼結体の表面をSiCペーパー研磨、バフ研磨、ミリングにより表面処理をした後、EBSD検出器(装置名:AZtecHKL EBSD NordlysNano Integrated 、Oxford Instruments製)を備えたSEM(装置名:JSM-7001F、日本電子製)、もしくは、EDAX社製のEBSD検出器(Hikari High Speed EBSD Detector)を備えた走査電子顕微鏡(ZEISS社製SUPRA40VP)により分析した。なお、EBSDの分析は、35μmの視野角で、0.2μmピッチにて行った。分析精度を向上させるために、少なくとも30個の焼結粒子が入るように分析を行った。分析データはChanel5(Oxford Instruments製)、もしくはOIM解析ソフト ver5.2(EDAX社製)により解析を行った。
 本実施例では、焼結体である台形磁石を長さ方向の中央で切断し、その断面において測定を行った。測定は、当該断面の厚み方向の中央において、台形の左端付近・右端付近と中央付近との計3箇所の分析位置において行った。
 各分析位置において、磁化容易軸が最も高頻度で向いている方向をその分析位置における配向軸方向とし、基準面に対する配向軸方向の角度を配向軸角度とし、図16(a)に示すように、台形の底面をA2軸方向とA3軸方向とを含む平面とするとき、この平面を基準面として、A1軸からA3軸方向への配向軸の傾斜角αと、A1軸からA2軸方向への配向軸の傾斜角(θ+β)とを配向軸角度として求めた。A1軸及びA2軸を含む平面では、いずれの分析位置においても、磁化容易軸の所定の配向方向は、該A1軸及びA2軸を含む平面内に位置する。したがって、傾斜角αは、磁化容易軸の所定の配向方向からの変位量、すなわち「ずれ角」となる。また、角βに関連して用いられる角θは、任意の分析位置における、設計した磁化容易軸の配向方向とA1軸との間の角度であり、したがって、角βは、この分析位置における配向軸の所定配向方向に対する変位量、すなわち「ずれ角」である。
 また、各EBSD分析において、配向軸方向を0°に補正した後に、0°方向からの各結晶粒子の磁化容易軸の配向軸方向に対する角度差Δθをピクセル単位で算出し、当該角度差Δθの頻度を90°から0°にかけて積算した累積比率をグラフにプロットし、累計比率が50%となる角度を配向角バラツキ角度(Δθの半値幅)として求めた。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表5に記載の通り、台形磁石の中央部ではA1方向に配向軸方向が向いているが、台形端部では、台形中央部方向に配向軸方向が集中していることが分かる。これの結果により、変形工程により、磁石の磁化容易軸方向が操作できていることが明らかである。また、配向のばらつきの指標である「配向角バラツキ角度」はいずれの実施例の場合でも、小さい水準であるが、無加圧焼結である実施例2、3では、よりばらつきが小さくなることが分かる。また、水素中で高圧仮焼を行うことで、焼結体中の炭素量が非常に少なくなっており、不純物が少ないために、高い磁気特性が期待できる。
 〔実施例4〕
 変形工程および焼結工程以外については、実施例1と同様の操作を行い、リング状の焼結体を得た。変形工程および焼結工程は下記の通り行った。
 <変形工程>
 複合材料を、図17(a)に示す形状のキャビティを有するステンレス鋼(SUS)製の型に充填し、ソレノイドコイル中で80℃に加熱しながら、台形の厚み方向に平行となる方向に12Tの外部磁場を印加し、80℃に保持したまま、ソレノイドコイルから引き抜いた後、配向された磁化容易軸を有する成形体を型から取り出した。
 次いで、図17(b)に示す、ドーナツ型のキャビティを有するグラファイト型に、配向された成形体を、台形の長さが長い底辺をキャビティの外周側に、長さが短い底辺を内周側に配置するように、リング状に巻くことで変形させた。また、その際、台形状の成形体の端部にPIBのトルエン溶液を塗ることにより、成形体の両端部の融着を行った。グラファイト型に挿入した後、60℃に加温し、プレスすることにより、キャビティに対応する形状を有するリング形状に成形した。
 <焼結>
 脱炭素後、グラファイト型に図17(b)のリング形状のグラファイト製の押しピンを挿入し、押しピンを加圧することで、減圧雰囲気下での加圧焼結を行った。加圧方向は、磁化容易軸向方向に対して垂直方向(リングの軸方向)で行った。焼結は、初期荷重として2.4MPaの加圧を加えながら、700℃まで2.9℃/minで昇温した。その後、最終焼結温度である950℃まで12MPaの加圧下で、7.1℃/minで昇温し、950℃で5分間保持することで行った。
〔実施例5〕
 <粗粉砕>
 ストリップキャスティング法により得られた、合金組成Bの合金を、室温にて水素を吸蔵させ、0.85MPaで1日保持した。その後、冷却しながら、0.2MPaで1日保持することにより、水素解砕を行った。
 <微粉砕>
 水素粉砕された合金粗粉100重量部に対して、カプロン酸メチル1重量部を混合した後、ヘリウムジェットミル粉砕装置(装置名:PJM-80HE、NPK製)により粉砕を行った。粉砕した合金粒子の捕集は、サイクロン方式により分離回収し、超微粉は除去した。粉砕時の供給速度を1kg/hとし、Heガスの導入圧力は0.6MPa、流量は1.3m3/min、酸素濃度は1ppm以下、露点は-75℃以下であった。得られた粉砕粉の平均粒子径は約1.2μmであった。平均粉砕粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(装置名:LA950、HORIBA製)により測定を行った。具体的には、微粉砕粉を徐々に大気に曝すことで酸化した後に、数百mgの当該粉末をシリコーンオイル(製品名:KF-96H-100万cs、信越化学製)と均一に混合してペースト状とし、それを石英ガラスに挟むことで被験サンプルとした(HORIBAペースト法)。
 粒度分布(体積%)のグラフにて、D50の値を平均粒子径とした。ただし、粒度分布がダブルピークの場合は、粒子径が小さいピークのみに対してD50を算出する事で、平均粒子径とした。
 <混練>
 粉砕後の合金粒子100重量部に対して、1-オクテンを40重量部添加し、ミキサー(装置名:TX-5、井上製作所製)により60℃で1時間加熱撹拌を行った。その後、1-オクテンとその反応物を減圧加熱蒸留除去し脱水素処理を行った。次いで、合金粒子に対して、1-オクタデシンを1.7重量部、1-オクタデセンを4.3重量部、及びポリイソブチレン(PIB:BASF社製 oppanol B150)のトルエン溶液(8重量%)を50重量部加え、70℃で加熱撹拌しながら減圧することによってトルエンを蒸留除去した。その後、更に減圧下で70℃に加熱しながら2時間混練を行ない、粘土状の複合材料を作製した。
 <第1の成形体の形成>
 該混練工程で作成した複合材料を図18に示す形状と同一のキャビティを有するステンレス鋼(SUS)製の型に収めて、平板形状の第1の成形体を形成した。
 <磁場配向>
 複合材料が収められたステンレス鋼(SUS)製の型に対し、超伝導ソレノイドコイル(装置名:JMTD-7T200、JASTEC製)を用いて、図18に示す方向に外部から平行磁場を印加することにより、配向処理を行った。この配向は、複合材料が収められたステンレス鋼(SUS)製の型を80℃に加熱し、外部磁場を7Tとした状態で、2000mmの軸長長さのある超伝導ソレノイドコイルの内部を10分の時間をかけて通過させることで行った。その後、パルス式脱磁装置(MFC-2506D、マグネットフォース社製)を用いて、複合材料が収められたステンレス鋼(SUS)製型にパルス磁場を印加して、複合材料の脱磁を行った。
 <第2の成形体の形成>
 上記のように脱磁処理を行った第1の成形体を、ステンレス鋼製の型から取り出し、曲率半径が48.75mmの円弧状キャビティを有する雌型に収め、曲率半径が45.25mmの円弧状型面を有する雄型で押圧することにより、該第1の成形体を変形させて、第1中間成形体を形成した(図19(a))。次いで、該第1中間成形体を、曲率半径が25.25mmの円弧状キャビティを有する雌型に収め、曲率半径が21.75mmの円弧状型面を有する雄型で押圧することにより、該第1中間成形体を変形させて、第2中間成形体を形成した(図19(b))。さらに、該第2中間成形体を、曲率半径が17.42mmの円弧状キャビティを有する雌型に収め、曲率半径が13.92mmの円弧状型面を有する雄型で押圧することにより、該第2中間成形体を変形させて、第3中間成形体を形成した(図19(c))。その後、該第3中間成形体を、曲率半径が13.50mmの円弧状キャビティを有する雌型に収め、曲率半径が10.00mmの円弧状型面を有する雄型で押圧することにより、該第3中間成形体を変形させて、半円形の円弧形状断面を有する第2の成形体を形成した(図19(d))。中間成形体及び第2の成形体への変形は、いずれも70℃の温度条件のもとで行い、変形後の厚みは変化しないよう制御した。
 <仮焼(脱炭素)>
 第2の成形体に対して、0.8MPaの高圧水素中の脱炭炉で、下記の温度条件で脱炭素処理を行った。脱炭素処理は、室温から500℃まで1.0℃/minで昇温し、500℃の温度に2時間保持することにより行った。この処理行程中においては、水素を吹き流すことにより、有機物の分解物が脱炭炉に滞留しないようにした。水素流量は、2L/minの流量であった。
 <焼結>
 脱炭素後の成形体を、減圧雰囲気中にて焼結した。焼結は、970℃まで2時間かけて昇温し(昇温速度7.9℃/min)、970℃の温度に2時間保持することにより行った。得られた焼結体は、焼結後に室温まで冷却した。
 <焼鈍>
 得られた焼結体を、室温から500℃まで0.5時間かけて昇温した後、500℃の温度に1時間保持し、その後急冷することにより焼鈍を行って、図20に示す半円形の円弧形状断面を有する希土類磁石形成用焼結体を得た。
 <配向軸角度、配向角バラツキ角度の測定>
 得られた焼結体について実施例1と同様の方法で、測定を行った。ただし、本実施例では、円弧形状断面と該円弧形状断面に直交する長さ方向とを有する焼結体を、長さ方向中央で横断方向に切断し、その断面において測定を行った。図20に、分析に供された、半円形の円弧形状断面を有する希土類磁石形成用焼結体の断面を示す。この焼結体は、両端部間を結ぶ直径線で表される直径方向Dと、円弧の曲率中心Oと、径方向に沿ってとった該焼結体の厚みTと、周方向Sとを有する。図20の紙面に直角の方向が長さ方向Lである。
 配向軸角度及び配向角バラツキ角度を得るための測定場所は、該円弧形状断面の半径方向に沿った厚みTの厚み中心を通る厚み中心円弧を4等分する点として定められる3点、すなわち、厚み中心円弧の周方向中心点と焼結体左端における厚み中心との間の中点(図20分析位置a)、厚み中心円弧の周方向中心点(図20分析位置b)、厚み中心円弧の周方向中心点と焼結体右端における厚み中心との間の中点(図20分析位置c3)であった。また、図20の分析位置c3を含む半径方向線に沿った個所においては、円弧の凸側表面から300μmだけ半径方向内側に寄った点(図20分析位置c1)、該凸側表面と厚み中心の点(c3)との間の中点(図20分析位置c2)、円弧の凹側表面と厚み中心の点(c3)との間の中点(図20分析位置c4)、該凹側表面から300μmだけ半径方向外側に寄った点(図20分析位置c5)の5点で測定を行った。
 希土類磁石形成用焼結体の上述した分析位置のそれぞれにおいて、磁石材料粒子の磁化容易軸すなわち、該磁石材料粒子の結晶C軸(001)が最も高頻度で向いている方向をその分析点における配向軸方向とする。図21に示すように、焼結体の半円形円弧形状断面を含む平面内において、曲率中心Oから焼結体の厚み中心円弧の周方向中心点(図20分析位置b)を通る半径線をA1軸とし、同平面内において該曲率中心Oを通り該A1軸に直交する半径線をA2軸、該曲率中心Oを通り該A1軸とA2軸の両方に直交する、焼結体の長さ方向に延びる線をA3軸とする直交座標系を設定し、該A2軸とA3軸を含む平面を基準面と定めることにする。そして、A1軸からA3軸方向への磁化容易軸の配向方向の傾斜角αと、A1軸からA2軸方向への磁化容易軸の傾斜角(θ+β)とを求めた。A1軸及びA2軸を含む平面では、いずれの分析位置においても、磁化容易軸の所定の配向方向は、該A1軸及びA2軸を含む平面内に位置する。したがって、傾斜角αは、磁化容易軸の所定の配向方向からの変位量、すなわち「ずれ角」となる。また、角βに関連して用いられる角θは、任意の分析位置と曲率中心Oとを結ぶ半径線とA1軸との間の角度であり、したがって、角βは、この分析位置における配向軸の所定配向方向に対する変位量、すなわち「ずれ角」である。
 各分析位置においては、所定数以上の磁石材料粒子の磁化容易軸について配向軸の分析を行った。磁石材料粒子の所定数として、少なくとも30個の磁石材料粒子が分析位置に含まれるように、分析位置の範囲を定めることが好ましい。本件実施例においては、約700個の磁石材料粒子について測定が行われるように、分析位置の範囲を定めた。
 また、各分析位置におけるEBSD分析に際しては、各分析位置における配向軸方向を0°に補正した後に、配向軸方向である0°方向に対する各磁石材料粒子の磁化容易軸の配向軸方向を、角度差Δθとして、磁石材料粒子ごとに算出し、当該角度差Δθの頻度を90°から0°にかけて積算した累積比率をグラフにプロットして、累計比率が50%となる角度を配向角バラツキ角度(Δθの半値幅)として求めた。
 各分析位置における分析結果を表6に示す。
 尚、表6に示される最大伸び率は、第1の成形体の幅方向の長さをW1とし、第2の成形体において対応する凸側円弧の長さをW2として、式
〔(W2-W1)/W1〕×100 (%)
により求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 分析位置であるa、b、c3の配向軸角度の値を比較すると、設計通りラジアル配向の焼結体ができていることが確認できた。また、角βは最大でも4°であり、設計値とのずれが小さいことが確認できた。また、Δθの半値幅の値は最大で11.1°であり、配向角バラツキ角度の小さい焼結体であることも確認できた。
 〔実施例6~10〕
 第2の成形体における曲角度、第1の成形体、第1、第2、第3中間成形体、及び第2の成形体の寸法を種々変更したこと以外は、実施例5と同様の手順を行って、焼結体を製造した。
 この場合において、第1の成形体から第2の成形体に至る間の成形は、変形角度について、変形工程ごとに45°の変形を生じるように、段階的に行った。例えば、実施例6では、第1の成形体に45°の変形を行うことにより第1中間成形体とし、さらに45°の変形を行って、全体で90°だけ変形した第2の成形体とした。ただし、実施例10においては、配向工程にて超伝導ソレノイドコイル(装置名:JMTD-12T100、JASTEC製)により、外部から平行磁場を印加することにより配向処理を行った。この配向処理は、複合材料が収められたステンレス鋼(SUS)製の型を80℃に加温しながら、超伝導ソレノイドコイル内に設置し、0Tから7Tまで20分間かけて昇磁し、その後、20分間かけて0Tまで減磁することで実施した。更にその後、逆磁場を掛けることにより、脱磁処理を施した。逆磁場の印加は、-0.2Tから+0.18T、さらに-0.16Tへと強度を変化させながら、ゼロ磁場へと漸減させることにより行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 各焼結体の評価結果を表8、表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 実施例6~10において、それぞれの分析位置a、b、c3における配向軸角度の値を比較すると、第1の成形体から第2の成形体への変形操作により、設計通りのラジアル配向をもつ焼結体ができていることが確認できた。また、角βの絶対値は最大で9°であり、設計値とのずれが小さいことが分かった。さらに、Δθの半値幅の値も最大で14.8°であり、配向角バラツキ角度の小さい焼結体であることも確認できた。実施例10は配向角バラツキ角度が若干大きいが、実施例5~9で用いた超伝導ソレノイドコイルを使用すれば、実施例10の変形においても配向角バラツキ角度は8°~11°の範囲に収まると予測できる。
 最大伸率が46.6%と最も高い実施例10の焼結体について、長さ方向の中央で切断した横断面において、表面クラック深さをSEM観察により測定したところ、35μmであり、ほとんど表面にクラックは生じていないことが確認できた。
〔実施例11、12〕
 実施例11及び12として、実施例5において、第2の成形体の形成における曲角度を45°、135°にそれぞれ変更したこと以外は同様の操作を行って作成した。実施例11における第2の成形体は、図19(a)に示す中間成形体と同じ形状であり、実施例12における第2の成形体は、図19(c)に示す中間成形体と同じ形状であった。実施例11における第2の成形体は最大伸率が3.7%であり、実施例12における第2の成形体は最大伸率が11.1%であった。実施例11、12の第2の成形体を焼結して得られた焼結体について、前述と同様の評価を行った。その結果、前述した実施例と同様に、設計値からの配向軸角度のずれが小さく、配向角バラツキ角度の小さいことが確認された。
 以上の結果から、少なくとも伸率50%程度までにおいて、配向軸角度の乱れ、及びΔθの半値幅の増大がなく、配向方向を制御することが可能であることが確認できた。
 なお、前述したように、希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料の混合物である複合材料に添加される配向潤滑剤としては、不飽和結合を有する化合物を用いることが好ましいが、その場合には、希土類磁石形成用焼結体の製造方法は、下記のようになる。
 希土類物質を含み各々が磁化容易軸を有する多数の磁石材料粒子が焼結されて構成された希土類磁石形成用焼結体の製造方法であり、
 希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料と配向潤滑剤とを混合して形成される複合材料により、第1の成形体を形成する第1成形体形成段階と、
 前記第1の成形体を前記樹脂の軟化温度より高い温度に維持しながら、前記第1の成形体に対して、平行外部磁界を印加することにより、前記磁石材料粒子の前記磁化容易軸を該外部磁界の方向に平行に配向させる配向段階と、
 前記第1の成形体を、変形させずに、そのままの状態で、或いは、変形させて第2の成形体とした後に、焼結温度に加熱し、かつ、該焼結温度に所定時間維持することにより、前記成形体内の樹脂が蒸散させられた状態の前記磁石材料粒子を互いに焼結して焼結体を形成する焼結段階
を含み、
 前記配向潤滑剤が、不飽和結合を有する化合物である。
 本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
1、101・・・希土類永久磁石形成用焼結体
2、102・・・上辺
3、103・・・下辺
4、5、104、105・・・端面
6、106・・・中央領域
7、8、107、108・・・端部領域
20・・・電動モータ
21・・・ロータコア
21a・・・周面
22・・・エアギャップ
23・・・ステータ
23a・・・ティース
23b・・・界磁コイル
24・・・磁石挿入用スロット
24a・・・直線状中央部分
24b・・・傾斜部分
30・・・希土類磁石
117・・・コンパウンド
118・・・支持基材
119・・・グリーンシート
120・・・スロットダイ
123・・・加工用シート片
125・・・焼結処理用シート片
C・・・磁化容易軸
θ・・・傾斜角

Claims (29)

  1.  希土類物質を含み各々が磁化容易軸を有する多数の磁石材料粒子が焼結されて構成された希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、
     希土類物質を含む磁石材料粒子と樹脂材料とを混合して形成される複合材料により、長さ方向の長さ寸法と、該長さ方向に直角な横方向の断面における、第1の表面と第2の表面との間の厚み方向の厚み寸法と、該厚み方向に対し直交する幅方向の幅寸法とを有する、立体形状の第1の成形体を形成する第1成形体形成段階と、
     前記第1の成形体を前記樹脂の軟化温度より高い温度に維持しながら、前記第1の成形体に対して、平行外部磁界を印加することにより、前記磁石材料粒子の前記磁化容易軸を該外部磁界の方向に平行に配向させる配向段階と、
     前記第1の成形体における前記横方向断面の少なくとも一部の形状が該横方向断面内において変化するような変形力を該第1の成形体に与えることにより、該横方向断面の少なくとも一部における前記磁石材料粒子の磁化容易軸の配向方向が前記第1の成形体における配向方向とは異なる配向方向に変更された第2の成形体を形成する第2成形体形成段階と、
     前記第2の成形体を、焼結温度に加熱し、かつ、該焼結温度に所定時間維持することにより、前記第2の成形体内の樹脂が蒸散させられた状態の前記磁石材料粒子を互いに焼結して焼結体を形成する焼結段階
    を含むことを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  2.  請求項1に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記平行外部磁界は、前記横方向の断面に沿って、前記第1の表面から前記第2の表面に指向されるように印加されることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  3.  請求項1又は2に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  4.  請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記焼結温度は、800℃~1200℃であることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  5.  請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記焼結段階は、前記第2の成形体に前記長さ方向の加圧力を作用させながら行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  6.  請求項5に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第2の成形体に作用させられる前記加圧力は、0.01MPa~100MPaの範囲に制御され、加圧は連続的又は間欠的に行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  7.  請求項5又は6に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記焼結段階は、15MPa以下の雰囲気中で、3℃/分~100℃/分の昇温速度で所定の焼結温度まで温度上昇させることにより行われ、該焼結段階で前記第2の成形体に作用させられる前記加圧力は、前記第2の成形体の加圧方向の寸法変化率が実質的に0になるまで維持されることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  8.  請求項5又は6に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記焼結段階は、6Pa以下の減圧雰囲気中で、3℃/分~30℃/分の昇温速度で所定の焼結温度まで温度上昇させることにより行われ、該焼結段階で前記第2の成形体に作用させられる前記加圧力は、前記第2の成形体の加圧方向の寸法変化率が実質的に0になるまで維持されることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  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磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第2成形体形成段階の後であって、前記焼結段階の前に、前記第2の成形体を水素雰囲気のもとで加熱して、該第2の成形体に含まれる樹脂の炭素成分を水素と反応させることにより炭素を除去する仮焼段階を遂行することを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  10.  請求項9に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記仮焼段階は、2℃/分より低い昇温速度で行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  11.  請求項9に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記仮焼段階の前に脱オイル段階が行われ、前記仮焼段階は、10℃/分より低い昇温速度で行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  12.  請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記仮焼段階は、250℃~600℃の範囲内の温度で行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  13.  請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記仮焼段階は、300℃~500℃の範囲内の温度で行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  14.  請求項9から請求項13までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記仮焼段階は、0.1MPa~70MPaの圧力下で行われることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  15.  請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記磁石形成材料粒子は、平均粒径が6μm以下であることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  16.  請求項15に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記磁石形成材料粒子は、酸素含有量が0.5%以下の不活性ガス雰囲気中における微粉砕処理により形成されることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  17.  請求項3から請求項8までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂は、構造中に酸素原子を含まないポリマーであることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  18.  請求項17に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂は、下記一般式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であることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (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)
  19.  請求項17に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂は、ポリイソブチレン(PIB)、ポリイソプレン(イソプレンゴム、IR)、ポリブタジエン(ブタジエンゴム、BR)、ポリスチレン、スチレン-イソプレンブロック共重合体(SIS)、ブチルゴム(IIR)、スチレン-ブタジエンブロック共重合体(SBS)、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-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、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、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-ブテン重合樹脂からなる群から選ばれることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  20.  請求項17に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂は、ガラス転移点又は流動開始温度が250℃以下のものであることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  21.  請求項3から請求項8までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂は、構造中に酸素原子、窒素原子及び他のヘテロ原子を含まないポリマーであることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  22.  請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第1成形体形成段階において形成される前記第1の成形体は、直線状の中央領域と、該中央領域の両端部において該中央領域に連続する端部領域とを有し、該端部領域は、前記第2の表面が凸形状で前記第1の表面が凹となる弧状に形成された形状を有し、前記第2成形体形成段階では、該中央領域の両端部において該中央領域に連続する前記端部領域の各々が該中央領域に対し直線状となるように前記第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における前記磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、前記中央領域では前記第1の表面から前記第2の表面に向けて前記厚み方向に指向するパラレル配向となり、前記端部領域では前記第1の表面から前記第2の表面に向けて、幅方向内方に収束する配向となることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  23.  請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第1成形体形成段階において形成される前記第1の成形体は、前記第2の表面が凸で前記第1の表面が凹となる弧状に形成された形状を有し、前記第2成形体形成段階では、前記幅方向に直線状となるか、前記第1の成形体における前記弧状の曲率半径より大きい曲率半径を有する弧状となるように前記第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における前記磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、前記第1の表面から前記第2の表面に向けて、幅方向内方に収束する配向となることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  24.  請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第1成形体形成段階において形成される前記第1の成形体は、前記第2の表面が凹で前記第1の表面が凸となる弧状に形成された形状を有し、前記第2成形体形成段階では、前記幅方向に直線状となるか、前記第1の成形体における前記弧状の曲率半径より大きい曲率半径を有する弧状となるように前記第1の成形体が変形させられることにより、該第2の成形体における前記磁石材料粒子の磁化容易軸の配向が、前記第1の表面から前記第2の表面に向けて、幅方向内方に拡がる配向となることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  25.  請求項1に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記樹脂材料は熱可塑性樹脂材料であり、前記第1の成形体は、一対の長辺と該長辺に直交する一対の短辺とからなる細長い四角形の横方向断面をもった形状であり、前記外部磁界は、前記長方形の前記長辺に直交する方向に印加され、前記第1の成形体は、前記長辺が円環を形成するように曲げ変形され、両端部を互いに融着することにより第2の成形体とされることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  26.  請求項25に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記平行外部磁界は、前記横方向断面に沿って、前記第1の表面から前記第2の表面に指向されるように印加され、前記第2の成形体は、前記第1の成形体を、前記第1の表面が半径方向内側になるように円環状に曲げ変形させることにより形成され、該第2の成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、半径方向に指向するラジアル配向にされることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  27.  請求項25に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法において、前記平行外部磁界は、前記横方向断面に沿って、前記第1の表面から前記第2の表面に指向されるように印加され、前記第2の成形体は、前記第1の成形体を、前記第1の表面と前記第2の表面が互いに平行な円環状となるように曲げ変形させることにより形成され、該第2の成形体に含まれる磁石材料粒子の磁化容易軸は、軸方向に指向するアキシャル配向にされた円環状のアキシャル配向の希土類磁石形成用焼結体を形成し、該円環状のアキシャル配向の希土類磁石形成用焼結体を、請求項26に記載した方法によって形成される円環状のラジアル配向の希土類磁石形成用焼結体と組み合わせて、ハルバッハ配列の焼結体組み合わせを得ることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  28.  請求項1から請求項27までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記第1の成形体は、前記複合材料をシート状に形成した後、該シート状に形成された該複合材料を所定形状に切り出すことにより形成されることを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
  29.  請求項1から請求項28までのいずれか1項に記載した希土類磁石形成用焼結体の製造方法であって、前記複合材料は、配向潤滑剤として不飽和結合を有する化合物を含有することを特徴とする希土類磁石形成用焼結体の製造方法。
PCT/JP2016/059393 2015-03-24 2016-03-24 非平行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の製造方法 WO2016152978A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680017831.7A CN107430935B (zh) 2015-03-24 2016-03-24 具有非平行的易磁化轴取向的稀土类永磁体形成用烧结体的制造方法
JP2017508425A JP6695857B2 (ja) 2015-03-24 2016-03-24 非平行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の製造方法
EP16768881.1A EP3276645B1 (en) 2015-03-24 2016-03-24 Method for producing sintered body that forms rare-earth permanent magnet and has non-parallel easy magnetization axis orientation
US15/559,652 US10867729B2 (en) 2015-03-24 2016-03-24 Method for producing sintered body that forms rare-earth permanent magnet and has non-parallel easy magnetization axis orientation
KR1020177030226A KR20170132214A (ko) 2015-03-24 2016-03-24 비평행의 자화 용이축 배향을 갖는 희토류 영구자석 형성용 소결체의 제조 방법

Applications Claiming Priority (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-061081 2015-03-24
JP2015061080 2015-03-24
JP2015061081 2015-03-24
JP2015-061080 2015-03-24
JP2015122734 2015-06-18
JP2015-122734 2015-06-18
JP2015151761 2015-07-31
JP2015-151761 2015-07-31
JP2016022770 2016-02-09
JP2016-022770 2016-02-09
JP2016-039116 2016-03-01
JP2016039116 2016-03-01
JP2016-039115 2016-03-01
JP2016039115 2016-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016152978A1 true WO2016152978A1 (ja) 2016-09-29

Family

ID=56977502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/059393 WO2016152978A1 (ja) 2015-03-24 2016-03-24 非平行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の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10867729B2 (ja)
EP (1) EP3276645B1 (ja)
JP (1) JP6695857B2 (ja)
KR (1) KR20170132214A (ja)
CN (1) CN107430935B (ja)
TW (1) TWI666668B (ja)
WO (1) WO2016152978A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190048708A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 노피온 무선충전용 자기장 유도소재 및 이의 제조방법
JP2020191710A (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 株式会社ジェイテクト 埋込磁石型ロータおよび埋込磁石型ロータの製造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6451656B2 (ja) * 2016-01-28 2019-01-16 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
TWI719259B (zh) * 2016-09-23 2021-02-21 日商日東電工股份有限公司 稀土類燒結磁石形成用燒結體及其製造方法
US10658107B2 (en) * 2016-10-12 2020-05-19 Senju Metal Industry Co., Ltd. Method of manufacturing permanent magnet
KR102634865B1 (ko) * 2019-08-02 2024-02-06 주식회사 엘지화학 자석 분말의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 소결 자석
JP7363700B2 (ja) * 2020-07-27 2023-10-18 トヨタ自動車株式会社 磁石の製造方法、及びロータの製造方法
CN111739729A (zh) * 2020-08-08 2020-10-02 江西开源自动化设备有限公司 一种烧结钕铁硼的制造方法
JP2022044204A (ja) * 2020-09-07 2022-03-17 日立金属株式会社 回転電機
US11894719B2 (en) * 2020-09-10 2024-02-06 Ford Global Technologies, Llc Permanent magnet of multiple pieces having different easy axes
EP4026631A1 (en) * 2021-01-07 2022-07-13 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Apparatus and method for manufacturing a monolithic permanent magnet with a focused and a parallel magnetic flux region
CN113903542B (zh) * 2021-09-02 2022-05-20 华中科技大学 一种直线型Halbach阵列的充磁方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS572801A (en) * 1980-06-05 1982-01-08 Mitsubishi Metal Corp Production of sintered permanent magnet
JPS6169104A (ja) * 1984-09-12 1986-04-09 Sumitomo Special Metals Co Ltd 半円状異方性フェライト磁石の製造方法
WO2012176509A1 (ja) * 2011-06-24 2012-12-27 日東電工株式会社 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法
WO2013175730A1 (ja) * 2012-05-24 2013-11-28 パナソニック株式会社 異方性ボンド磁石とその製造方法およびそれらを用いたモータ

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5379363A (en) 1976-12-23 1978-07-13 Fujitsu Ltd Demodulating circuit
JPH02139907A (ja) * 1988-11-18 1990-05-29 Shin Etsu Chem Co Ltd 極異方性希土類磁石の製造方法
JPH02308512A (ja) * 1989-05-24 1990-12-21 Hitachi Metals Ltd 偏倚異方性を有するR―Fe―B系永久磁石及びその製造方法
JPH06244046A (ja) 1993-02-18 1994-09-02 Seiko Epson Corp 永久磁石の製造方法
JPH06302417A (ja) 1993-04-15 1994-10-28 Seiko Epson Corp 永久磁石およびその製造方法
US5808381A (en) 1994-08-09 1998-09-15 Hitachi Metals, Ltd. Linear motor
JP3216865B2 (ja) 1994-08-09 2001-10-09 日立金属株式会社 リニアモータ
US5705902A (en) 1995-02-03 1998-01-06 The Regents Of The University Of California Halbach array DC motor/generator
EP0778594B1 (en) * 1995-06-26 2004-09-29 Neomax Co., Ltd. Process for producing sintered rare earth magnet
US6157099A (en) 1999-01-15 2000-12-05 Quantum Corporation Specially oriented material and magnetization of permanent magnets
JP2001006924A (ja) 1999-06-22 2001-01-12 Toda Kogyo Corp 吸着用永久磁石
US6304162B1 (en) 1999-06-22 2001-10-16 Toda Kogyo Corporation Anisotropic permanent magnet
US6992553B2 (en) 2002-06-18 2006-01-31 Hitachi Metals, Ltd. Magnetic-field molding apparatus
JP3997427B2 (ja) 2002-06-18 2007-10-24 日立金属株式会社 極異方性リング磁石の製造に用いる磁場中成形装置
JP2004031780A (ja) 2002-06-27 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 希土類磁石およびその製造方法、ならびに希土類磁石を用いてなるモータ
CN100380779C (zh) 2003-07-22 2008-04-09 爱知制钢株式会社 薄型混合磁化环状磁铁和具有轭部的薄型混合磁化环状磁铁、以及无电刷电机
JP2006222131A (ja) 2005-02-08 2006-08-24 Neomax Co Ltd 永久磁石体
JP4798357B2 (ja) * 2006-03-02 2011-10-19 Tdk株式会社 希土類焼結磁石の製造方法
CN101401282B (zh) 2006-03-16 2011-11-30 松下电器产业株式会社 径向各向异性磁铁的制造方法和使用径向各向异性磁铁的永磁电动机及有铁芯永磁电动机
JP2008252968A (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受装置およびそれを備えたスピンドルモータ、ディスク駆動装置およびその製造方法
US7839044B2 (en) 2007-03-23 2010-11-23 Panasonic Corporation Rotor magnet, spindle motor comprising the same, recording and reproducing apparatus, and jig for manufacturing the same
EP2146357B1 (en) * 2007-04-27 2018-08-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Magnetic material for high frequency wave, and method for production thereof
AU2008283118A1 (en) 2007-08-01 2009-02-05 Fisher & Paykel Appliances Limited Improved appliance, rotor and magnet element
JP5359192B2 (ja) 2007-11-12 2013-12-04 パナソニック株式会社 異方性永久磁石型モータ
JP5444630B2 (ja) 2008-04-07 2014-03-19 ダイキン工業株式会社 ロータ及び埋込磁石型モータ
JP5300325B2 (ja) 2008-05-26 2013-09-25 三菱電機株式会社 リニアモータ
JP5188357B2 (ja) 2008-10-23 2013-04-24 三菱電機株式会社 リニアモータ
JP5274302B2 (ja) 2009-02-24 2013-08-28 三菱電機株式会社 回転電機
JP2011109004A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Yokohama National Univ 磁気異方性磁石の製造方法
BR112013026357A2 (pt) 2011-04-13 2016-12-27 Boulder Wind Power Inc arranjo de focalização de fluxo para imãs permanentes, métodos para fabricar estes arranjos, e máquinas que incluem estes arranjos
US10770207B2 (en) * 2012-03-12 2020-09-08 Nitto Denko Corporation Rare-earth permanent magnet and method for manufacturing rare-earth permanent magnet
JP2013219322A (ja) 2012-03-12 2013-10-24 Nitto Denko Corp 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法
JP5969781B2 (ja) 2012-03-12 2016-08-17 日東電工株式会社 希土類永久磁石の製造方法
JP5969782B2 (ja) 2012-03-12 2016-08-17 日東電工株式会社 希土類永久磁石の製造方法
JP2013215021A (ja) 2012-03-30 2013-10-17 Kogakuin Univ 電磁誘導装置
WO2015015586A1 (ja) 2013-07-31 2015-02-05 株式会社日立製作所 永久磁石材料
JP2015032669A (ja) 2013-08-01 2015-02-16 日産自動車株式会社 焼結磁石の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS572801A (en) * 1980-06-05 1982-01-08 Mitsubishi Metal Corp Production of sintered permanent magnet
JPS6169104A (ja) * 1984-09-12 1986-04-09 Sumitomo Special Metals Co Ltd 半円状異方性フェライト磁石の製造方法
WO2012176509A1 (ja) * 2011-06-24 2012-12-27 日東電工株式会社 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法
WO2013175730A1 (ja) * 2012-05-24 2013-11-28 パナソニック株式会社 異方性ボンド磁石とその製造方法およびそれらを用いたモータ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3276645A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190048708A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 노피온 무선충전용 자기장 유도소재 및 이의 제조방법
KR101993323B1 (ko) * 2017-10-31 2019-10-11 주식회사 노피온 무선충전용 자기장 유도소재 및 이의 제조방법
JP2020191710A (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 株式会社ジェイテクト 埋込磁石型ロータおよび埋込磁石型ロータの製造方法
JP7293859B2 (ja) 2019-05-20 2023-06-20 株式会社ジェイテクト 埋込磁石型ロータおよび埋込磁石型ロータの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107430935A (zh) 2017-12-01
TWI666668B (zh) 2019-07-21
TW201709234A (zh) 2017-03-01
EP3276645B1 (en) 2022-05-04
KR20170132214A (ko) 2017-12-01
EP3276645A1 (en) 2018-01-31
JP6695857B2 (ja) 2020-05-20
CN107430935B (zh) 2020-03-03
US10867729B2 (en) 2020-12-15
US20180130581A1 (en) 2018-05-10
JPWO2016152978A1 (ja) 2018-01-25
EP3276645A4 (en) 2019-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6648111B2 (ja) 希土類磁石形成用焼結体及び希土類焼結磁石
WO2016152978A1 (ja) 非平行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の製造方法
JP6560832B2 (ja) 希土類焼結磁石形成用焼結体及びその製造方法
KR102421822B1 (ko) 희토류 영구자석 및 희토류 영구자석을 갖는 회전기
JP2021106271A (ja) 希土類磁石形成用焼結体及び希土類焼結磁石
JP6786476B2 (ja) 希土類永久磁石形成用焼結体及び希土類永久磁石を有する回転電機
US20200161032A1 (en) Rare-earth sintered magnet and rare-earth sintered magnet sintered body for use with same, and magnetic field applying device usable for manufacturing same
WO2017022685A1 (ja) 希土類磁石形成用焼結体及び希土類焼結磁石
JP2015207687A (ja) 永久磁石及び永久磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16768881

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017508425

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177030226

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016768881

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15559652

Country of ref document: US