WO2017104788A1 - 異方性焼結磁石の解析方法及びそれを用いた異方性焼結磁石の製造方法 - Google Patents

異方性焼結磁石の解析方法及びそれを用いた異方性焼結磁石の製造方法 Download PDF

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WO2017104788A1
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stress
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analysis
analyzing
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棗田　充俊
南坂　拓也
剛之 久村
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日立金属株式会社
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus 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
    • H01F41/02—Apparatus 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a method for analyzing a sintering process of an anisotropic sintered magnet produced by sintering magnets oriented in a magnetic field and a method for producing an anisotropic sintered magnet using the same.
  • Multi-pole magnetized cylindrical permanent magnets are widely used in rotating machines such as stepping motors.
  • cylindrical anisotropic ring magnets radial anisotropic ring magnets having anisotropy in the radial direction and polar anisotropic ring magnets having multipolar anisotropy on the surface are provided for practical use. Has been.
  • FIG. 21 is a diagram showing the magnetization direction of the polar anisotropic ring magnet, and shows an example of 10-pole magnetization.
  • the cylindrical polar anisotropic ring magnet 11 has five N poles 12 and five S poles 13 alternately at equal pitches on the outer periphery.
  • the magnetization direction is an arcuate direction from the south pole 13 to the north pole 12 as indicated by an arrow in FIG.
  • polar anisotropic ring magnet In such a polar anisotropic ring magnet, the magnetic flux between adjacent magnetic poles is oriented in a direction close to the Halbach array so that the magnetic flux flows in an arc shape in the magnet, so that the surface magnetic flux density is high and the sinusoidal magnetic flux It becomes a density distribution. For this reason, when incorporated in a motor, not only high output torque can be obtained, but also low cogging torque can be obtained. As described above, polar anisotropic ring magnets have many advantages as compared with radial anisotropic ring magnets, and their use is actively promoted.
  • Patent Documents 1-4 disclose a structure and manufacturing method for a polar anisotropic ring magnet
  • Patent Document 4 discloses a structure and manufacturing method for a radial anisotropic ring magnet.
  • an R—Fe—B alloy (R is a rare earth element such as Nd, Pr, Dy) is pulverized to obtain a magnetic powder.
  • This magnetic powder is filled into an internal space between a core extending in the axial direction installed at the center in the radial direction and a mold (molding die) having a predetermined dimension having a coil on the outer peripheral surface side.
  • a coil shaped pulsed current is applied to the coil to apply a desired magnetic field to the magnetic powder, and by pressing in the axial direction, a magnetized cylindrical shaped body (applied with an orientation magnetic field) is formed. obtain.
  • This process is a molding process.
  • the obtained molded body is sintered in an inert gas at about 1000 to 1100 ° C. for a predetermined time to obtain a sintered body.
  • This process is a sintering process.
  • the obtained sintered body is subjected to a processing process (particularly, a perfect circle process) according to the shape of the product to be used to produce a polar anisotropic ring magnet.
  • the oriented molded body is deformed by sintering, but since it is anisotropic orientation, the direction parallel to the magnetization (easy magnetization axis direction) and the direction perpendicular to the magnetization (hard magnetization axis direction) However, the deformation amount is different, and it is difficult to predict the deformation amount, and it is not easy to set the processing conditions in the mold design and the sintering process.
  • it since it has a cylindrical shape, stress tends to accumulate and break easily compared to a non-cylindrical shape (for example, a rectangular block shape). In this respect, it is easy to set the processing conditions in the mold design and sintering process. Not.
  • the anisotropic sintered magnet When manufacturing the anisotropic sintered magnet as described above, the anisotropic sintered magnet finally has any shape and magnetic characteristics under any manufacturing conditions in the molding process and the sintering process. No simulation has been established to determine whether or not is manufactured, and the processing conditions in each process have been determined based on empirical rules based on prototype results.
  • the magnitude of the voltage to be charged must be set to an optimum value so that cracks and cracks do not occur in the sintering process. It was determined based on the results of the cracks that occurred (the rule of thumb).
  • Such problems include not only polar anisotropic ring magnets, but also radial anisotropic ring magnets produced through a sintering process, segment magnets with polar anisotropy orientation (block-shaped and arc-shaped magnets), This also applies to other types of anisotropic magnets including isotropic segment magnets (block shaped, arcuate shaped magnets). Particularly in polar anisotropic ring magnets, the degree of orientation and the magnetic field vector are partially different, which affects the frequency of deformation and cracking during sintering, making it difficult to predict (analyze) these. It was.
  • the magnetic characteristics such as the residual magnetic flux density B r , the intrinsic coercive force H CJ , and the recoil relative permeability ⁇ r change if the magnitude of the orientation magnetic field is different if the orientation magnetic field is less than perfect alignment.
  • a uniform orientation magnetic field cannot be applied inside the ring magnet. For this reason, although magnetic characteristics differ in each part inside a magnet, it was difficult to predict (analyze) this accurately.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is an anisotropic method capable of establishing a reasonable and appropriate production condition by establishing a simulation in a production process of an anisotropic sintered magnet, particularly a sintering process.
  • An object of the present invention is to provide a method for analyzing a sintered sintered magnet and a method for producing an anisotropic sintered magnet using the same.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention includes a step of forming magnetic powder while magnetically orienting the magnetic powder to obtain a formed body, and a sintering step of sintering the produced formed body to obtain a sintered body.
  • the sintering step is divided into two steps: a stress-free process in which stress is not applied and a stress process in which stress is applied. .
  • the sintering step of sintering in the sintering step of sintering a compact of magnetic powder oriented by magnetization, the sintering step is stress-free and stress is not applied. Different analyzes are performed for these stress processes. Since different types of analysis are performed depending on the presence or absence of stress, accurate analysis results can be obtained.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet uses the shrinkage in the easy magnetization axis direction and the hard magnetization axis direction for the analysis in the no-stress process, and facilitates the magnetization in the analysis in the stress process. It is characterized by using linear expansion coefficients in the axial direction and the hard axis direction.
  • a sintered body obtained by sintering a compact using an anisotropic shrinkage rate and linear expansion coefficient in the easy axis direction / hard axis direction Analyze the shape of the body. Therefore, it is possible to analyze the accurate shape of the sintered body.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention is characterized in that the shrinkage rate and the linear expansion coefficient are changed in accordance with an orientation magnetic field of the compact.
  • the shrinkage rate and linear expansion coefficient changed according to the orientation magnetic field of the compact are used for analysis in the sintering process. Therefore, a more accurate analysis result of the sintered body can be obtained.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention includes: analyzing the shape before the stress process in which the stress is applied in the stress-free process in the process of sintering the molded body in the sintering process. Then, the method includes analyzing the shape and stress at the time of completion of sintering from the analyzed shape before the stress process.
  • the shape is analyzed before the stress process in which stress is applied. Analyze stress.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention is characterized in that a magnetic property distribution of the sintered body is obtained according to an orientation magnetic field of the molded body.
  • the magnetic property distribution of the sintered body is analyzed in consideration of the orientation magnetic field of the molded body. Therefore, an accurate magnetic characteristic distribution analysis result of the sintered body can be obtained.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention rotates the orientation magnetic field vector based on the analysis result of the deformation amount deformed from the shape of the molded body to the shape of the sintered body after the sintering step, The distribution of the orientation magnetic field vector of the sintered body is obtained.
  • the orientation magnetic field vector is rotated in accordance with the deformation analysis result in the sintering process, and the distribution of the orientation magnetic field vector of the sintered body is analyzed. Therefore, an accurate analysis result of the orientation magnetic field vector distribution of the sintered body can be obtained.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention is characterized in that a magnetic field analysis and / or a demagnetization analysis of the anisotropic sintered magnet is performed.
  • magnetic field analysis and / or demagnetization analysis can be performed in consideration of the magnetic property distribution of the manufactured anisotropic sintered magnet.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention includes a step of forming magnetic powder while magnetically orienting the magnetic powder to obtain a formed body, and a sintering step of sintering the produced formed body to obtain a sintered body.
  • a sintered body is prepared by varying the orientation magnetic field in advance, the dimensions and thermomechanical properties are measured, and the shrinkage rate and linear expansion coefficient are easily magnetized.
  • the sintered body is determined from the shape of the compact.
  • the step of obtaining the distribution of the orientation magnetic field vector of the sintered body by rotating the orientation magnetic field vector based on the analysis result of the deformation amount deformed into the shape of the sintered body, and the magnetic property distribution in the shape of the sintered body processed Mapping from the magnetic property distribution of
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet according to the present invention further includes a step of performing a magnetic field analysis and / or a demagnetization analysis of the anisotropic sintered magnet.
  • the method for producing an anisotropic sintered magnet according to the present invention is to produce a sintered body by changing the orientation magnetic field in advance in various ways, and the shrinkage rate and the linear expansion coefficient in the easy axis direction and the hard axis direction, respectively.
  • the step of creating and storing the analysis database from the measurement result the step of analyzing the three-dimensional orientation magnetic field distribution of the molded body in the molding process, Analyzing the amount of deformation using the shrinkage rate in the easy magnetization direction and hard magnetization direction changed according to the orientation magnetic field distribution, obtaining the shape before the stress process where the stress is applied, and during the sintering process, the stress is In such a stress process, the shape before the stress process is set as the initial shape, and the deformation amount and stress are analyzed using the linear expansion coefficients in the easy axis direction and the hard axis direction that are changed according to the orientation magnetic field distribution.
  • the internal stress of the sintered body depends on the analysis result of the anisotropic sintered magnet according to the step of determining and mapping the magnetic property distribution in the processed shape of the sintered body from the magnetic property distribution of the sintered body.
  • a step of preparing a magnetic field forming press device including a die having a shape of a die cavity designed under conditions smaller than a reference design value and a magnetic field generating coil, a step of preparing a magnetic alloy powder, and the magnetic alloy A step of molding the powder in a magnetic field with the magnetic field molding press, and a step of sintering a compact produced by the molding in the magnetic field.
  • the internal stress of the sintered body is smaller than the standard design value according to the analysis result of the anisotropic sintered magnet as described above.
  • a press apparatus for magnetic field forming provided with a die having the shape of the designed die cavity is used. Therefore, it is possible to easily provide an optimal die that can produce an anisotropic sintered magnet that does not generate cracks.
  • the magnetic field generating coil in the step of preparing the magnetic field forming press device, is in a pole piece shape, and the distance between the coils is the magnetic field forming press.
  • the part closest to the die cavity of the apparatus is characterized by being narrower than the most remote part.
  • the stress of the compact is reduced, and the anisotropic sintered magnet after sintering is reduced even if the thickness is small. No breakage or cracks in the magnet.
  • the step of preparing the magnetic field forming press device there are four or more magnetic field generating coils, which are adjacent on the side of the die cavity of the magnetic field forming press device.
  • the poles of the magnetic field generating coils to be fitted are different from each other.
  • a polar anisotropic ring magnet with 4 or more poles is manufactured.
  • the method for analyzing an anisotropic sintered magnet of the present invention it is possible to perform an accurate analysis in a process for producing an anisotropic sintered magnet obtained through the sintering process, particularly in the sintering process. Based on the analysis results, it is possible to obtain reasonable and appropriate manufacturing conditions, improve manufacturing efficiency such as reduction in manufacturing costs, and perform magnetic field analysis including demagnetization analysis. Become.
  • an anisotropic sintered magnet of the present invention before manufacturing an apparatus for manufacturing an anisotropic sintered magnet, it is analyzed whether an anisotropic magnet that does not generate cracks can be manufactured. This makes it possible to make an optimum die with a small number of actual measurements.
  • the material is an R—Fe—B alloy (composition: Nd 24.0% by mass, Pr 7.0% by mass, Dy 1.16% by mass, Nb 0.15% by mass, Al 0.1% by mass, Co 2.0 Mass%, Ga 0.1 mass%, Cu 0.1 mass%, B 0.95 mass%, balance Fe, density: 2.5 g / cm 3 ).
  • the alloy is pulverized to obtain a fine powder.
  • the obtained fine powder is filled in a polar anisotropic ring magnet mold having 10 magnetic poles, and molded while being magnetically oriented to obtain a molded body.
  • the obtained molded body is sintered at 1090 ° C. and cooled to room temperature (20 ° C.) to produce a polar anisotropic ring magnet.
  • the produced polar anisotropy ring magnet is 10 poles in the circumferential direction as shown in FIG. 21, and the final shape processed is a cylindrical pole having an outer diameter of 27 mm, an inner diameter of 20 mm, and a length of 38 mm.
  • An anisotropic ring magnet is used. The analysis of the polar anisotropic ring magnet will be described.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram of an apparatus for carrying out a sintered magnet analysis method according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes an analysis unit composed of a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), and the like.
  • the analysis unit 1 includes a storage unit 2, a temporary storage unit 3, an input unit 4, a display.
  • the unit 5 and the output unit 6 are connected via a bus 7.
  • the analysis unit 1 performs various analysis processes on the anisotropic sintered magnet.
  • the storage unit 2 can use an external storage device such as a hard disk (Hard Disk) or an SSD (Solid State Drive), and stores a program for performing an operation process by the analysis unit 1 and also performs an analysis process. Contains various necessary databases.
  • the temporary storage unit 3 can use a volatile random access memory such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static RAM), and temporarily stores data generated by the analysis processing in the analysis unit 1. .
  • the input unit 4 has input devices such as a keyboard and a numeric keypad, and performs operation instructions and data input.
  • the display unit 5 includes a display device such as a liquid crystal panel, and displays analysis results and the like.
  • the output unit 6 has an output device such as a printer, and outputs analysis results and the like.
  • a database for analysis used for the analysis method of the anisotropic sintered magnet according to the present invention is prepared (step S1).
  • Samples of anisotropic sintered magnets with different orientation magnetic fields are prepared in advance, and the sintered body dimensions and thermomechanical characteristics are measured by TMA (Thermomechanical Analyzer).
  • TMA Thermomechanical Analyzer
  • a linear expansion coefficient is measured as a thermomechanical characteristic.
  • the linear expansion coefficient is measured in the easy magnetization axis direction and the hard magnetization axis direction, and an analysis database is created from the obtained measurement results and stored in the storage unit 2.
  • the magnetic properties are measured by a magnetic property measuring apparatus such as a BH tracer or a gauss meter, and an analysis database is created from the measurement results and stored in the storage unit 2.
  • ⁇ Orientation magnetic field analysis processing> In the molding process for producing a compact of magnetic powder oriented by magnetization, the orientation magnetic field for each part of the compact is analyzed in consideration of the magnetization power constant and the eddy current generated in the mold structural member. The three-dimensional orientation magnetic field distribution is analyzed (step S2).
  • a two-dimensional orientation magnetic field distribution is extracted from the obtained three-dimensional orientation magnetic field distribution (step S3).
  • the orientation magnetic field distribution in the central cross section in the axial direction of the cylindrical shaped body is converted into two-dimensional data.
  • the maximum magnetic field vector with respect to time is extracted for each element in the mesh.
  • FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional orientation magnetic field distribution for a half pole in a molded body of a polar anisotropic ring magnet of a specific example.
  • FIG. 3 shows the distribution of orientation magnetic field vectors in an analysis model considering symmetry. In the actual machine, it is formed in a ring shape, and the distribution of the orientation magnetic field vector is symmetric on the radial surface at the pole position in FIG. S is formed into 10 alternating electrodes (see FIG. 21).
  • the direction of the arrow represents the direction of the magnetic field, and the length of the arrow represents the magnitude of the magnetic field. The longer the arrow, the greater the magnetic field.
  • the magnetic field on the outer peripheral surface side of the molded body is larger than that on the inner peripheral surface side, and in particular, the maximum magnetic field is at the position between the poles on the outer peripheral surface side.
  • FIG. 4 is an image diagram showing the relationship between the temperature used for the analysis in the sintering process and the dimensions of the formed body / sintered body in the easy magnetization axis direction.
  • the horizontal axis represents temperature
  • the vertical axis represents the size of the formed body / sintered body
  • the dimensional change with respect to the temperature in the sintering process is represented in one dimension (for example, the easy axis direction).
  • heating to the molded body is started from normal temperature (20 ° C .: point A in FIG. 4), heated to the sintering temperature (1090 ° C .: point B in FIG. 4), and then the Curie temperature ( After passing through 340 ° C. (point C in FIG. 4), it returns to room temperature (20 ° C .: point D in FIG. 4) to obtain a sintered body.
  • each particle shrinks while the grain boundary is in the liquid phase. In this range, no stress is generated (no stress process).
  • the range in which the temperature drops from the Curie temperature to room temperature is a range (stress process) in which the grain boundary is solidified and the degree of freedom of each particle is lost and stress occurs.
  • the analysis for sintering is performed in two stages of the no-stress process and the stress process (steps S4 and S5). Specifically, in the stress-free process where no stress is applied during the sintering process, the amount of deformation is analyzed using the shrinkage rate in the easy axis direction and the hard axis direction changed according to the two-dimensional orientation magnetic field distribution. Then, the shape before the stress process where the stress is applied is obtained (step S4).
  • the shrinkage used here refers to the temperature in the sintering process, the compact and the sintering in each orientation magnetic field strength and each direction (easy magnetization axis direction and difficult magnetization axis direction) from the analysis database created in step S1.
  • step S5 The linear expansion coefficient used here refers to the temperature in the sintering process, the compact and the sintered body in each orientation magnetic field strength and each direction (easy magnetization axis direction and difficult magnetization axis direction) from the analysis database created in step S1.
  • the graph shown in FIG. 4 showing the relationship with the size of the ligature is created, the points C and D are connected by a straight line, and obtained from the inclination of the straight line.
  • FIG. 5 is a graph showing the contents (shrinkage rate and linear expansion coefficient) of the database used for the analysis in the sintering process.
  • the change in shrinkage rate when the temperature history for the orientation magnetic field is heated from 20 ° C. to 1090 ° C. and then cooled to 340 ° C. and the linear expansion coefficient when the temperature history is cooled from 340 ° C. to 20 ° C. The easy magnetization axis direction and the hard magnetization axis direction are shown.
  • the analysis related to the sintering is performed in two stages of the stress-free process and the stress process, the accurate shape and stress of the sintered body produced in the sintering process can be analyzed. Further, since the contraction rate and the linear expansion coefficient to be used are changed according to the orientation magnetic field distribution, an accurate analysis result can be obtained.
  • the magnetic property distribution of the obtained sintered body is obtained.
  • Magnetic properties for obtaining B r: the residual magnetic flux density, H cJ: coercivity, .mu.r: recoil ratio permeability, .mu.k: droop relative permeability, alpha: Temperature coefficient of B r, ⁇ : Temperature coefficient of H cJ, R: The curvature of the knick.
  • FIG. 6 is a graph of a JH curve representing these magnetic characteristic parameters.
  • the data of various magnetic properties used for the analysis processing of the magnetic property distribution is obtained by preparing a sintered body in which the orientation magnetic field is changed in advance in step S1 and using a magnetic property measuring apparatus such as a BH tracer. , And an analysis database is created from the measurement results and stored in the storage unit 2.
  • FIG. 7 is a graph showing the contents (various magnetic characteristics) of the database used for the analysis in the sintering process.
  • values corresponding to the orientation magnetic fields of the seven types of magnetic characteristics (B r , H cJ , ⁇ r, ⁇ k, ⁇ , ⁇ , R) are shown.
  • FIG. 8 is a diagram showing an analysis result (orientation magnetic field distribution) in the sintering process of the polar anisotropic ring magnet.
  • the charging voltage at the time of magnetic field orientation by capacitor discharge is 250 V and 400 V.
  • the orientation magnetic field distribution in 2 examples is represented.
  • the capacitor capacity is 5000 ⁇ F.
  • the orientation magnetic field is maximum at the position between the poles on the outer peripheral surface side and is minimum on the inner peripheral surface side facing the pole position, and the magnitude of the orientation magnetic field increases as the charging voltage is increased. .
  • FIG. 9 is a diagram showing the analysis result (shape) in the sintering process of the polar anisotropic ring magnet, and the shape of the molded body, the shape of the sintered body obtained by the analysis process, and the shape of the sintered body by actual measurement The detailed dimensions are shown.
  • the unit of the numerical value indicating the shape in FIG. 9 is mm.
  • the shape of the sintered body by actual measurement is an average value of dimensions obtained by measuring a plurality of sintered bodies.
  • the average inner diameter was 19.26 mm
  • the outer diameter was 27.91 mm on average.
  • the sintered body had an average inner diameter of 19.23 mm and an outer diameter of 27.95 mm.
  • the inner diameter error is +0.03 mm (error + 0.16%)
  • the outer diameter error is -0.04 mm (error -0.14%)
  • the sintering process It can be seen that the deformation in can be analyzed with high accuracy.
  • FIG. 10 is a diagram showing an analysis result (stress distribution) in the sintering process of the polar anisotropic ring magnet, and shows two cases when the charging voltage at the time of magnetic field orientation by capacitor discharge is 250V and 400V.
  • the stress distribution of the circumferential direction component in an example is represented.
  • the capacitor capacity is 5000 ⁇ F.
  • Tensile stress is maximum at the inner peripheral surface facing the position between the electrodes, and compressive stress is maximum at the outer peripheral surface, and the stress increases as the charging voltage is increased. ing.
  • accurate stress distribution in the sintering process can be analyzed, so that it is possible to take measures against cracks and cracks due to changes in mold design, molding conditions, etc., from the analysis results.
  • the orientation magnetic field vector of the compact before sintering and the orientation magnetic field vector of the sintered body after sintering are considered to be different. Therefore, the orientation magnetic field vector is rotated for each mesh based on the analysis result of the deformation amount in steps S4 and S5.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the rotation of the orientation magnetic field vector.
  • FIG. 11A represents an element model
  • FIG. 11B represents the orientation magnetic field vector before deformation
  • FIG. 11C represents the orientation magnetic field vector after deformation. Represents.
  • the element is surrounded by four nodes.
  • the point where the extension line of the orientation magnetic field vector intersects the element side is stored.
  • the start point is a point that internally divides the side composed of nodes 3 and 4 into c: d
  • the end point is a point that internally divides the side composed of nodes 1 and 2 into a: b. .
  • the orientation magnetic field vector after deformation can be obtained as shown in FIG. 11C.
  • the inventor combined various conditions such as the material, the magnitude of the orientation magnetic field, the shape of the magnet to be obtained, the type of magnet (polar anisotropic ring magnet, radial anisotropic ring magnet), the number of magnetic poles of the magnet, etc. And found the above definition.
  • a polar anisotropic ring magnet is processed into the final product shape by processing the outer diameter, inner diameter, and axial end face of a sintered body.
  • the magnetic property distribution in the shape obtained by processing the sintered body is mapped from the magnetic property distribution of the sintered body (step S7).
  • Magnetic characteristic distribution of the sintered body (B r, H cJ, ⁇ r , ⁇ k, ⁇ , ⁇ , R) in accordance with the oriented magnetic field distribution obtained in step S3, the contents of the database shown in FIG. 7 described above (measured in advance It is arranged on each element based on various magnetic characteristics).
  • the distribution of the orientation magnetic field vector of the sintered body is obtained in step S6.
  • the interpolation of the finite element method is used to calculate the magnetic property distribution including the orientation magnetic field vector between the different meshes. Perform mapping.
  • the mesh analyzed for the sintered body is two-dimensional, and since the processed sintered body shape is analyzed in three dimensions, the three-dimensional sintered body is processed with no distribution in the axial direction. Perform mapping to the back mesh.
  • FIGS. 12A to 12C show the characteristics of the mapped three-dimensional model (three-dimensional model simulated by a polar anisotropic ring magnet processed after sintering after orientation treatment with a charging voltage of 250 V when magnetized by capacitor discharge).
  • FIG. 12A represents the magnetic characteristic distribution of B r
  • Fig. 12B represents the magnetic characteristic distribution of H cJ
  • Figure 12C B r represents the magnetic characteristic distribution of H cJ
  • H cJ the maximum value of .mu.r, minimum
  • H cJ B r is small because the aligning magnetic field from the outer peripheral surface side in the inner peripheral surface side is smaller is larger.
  • Magnetic field analysis is performed in a shape obtained by processing the sintered body (step S8).
  • 13A and 13B show room temperature in a single magnet shape (cylindrical polar anisotropic ring magnet having an outer diameter of 27 mm, an inner diameter of 20 mm, and a length of 38 mm) after processing the sintered body of the anisotropic ring magnet. It is a figure which shows the analysis result of the magnetic flux density distribution on the magnet surface in (20 degreeC).
  • FIGS. 13A and 13B show the analysis results in two cases when the charging voltage at the time of magnetization by capacitor discharge is 250 V (FIG. 13A) and 400 V (FIG. 13B), and the measurement results are also shown. It also shows.
  • the measured surface magnetic flux density of the sintered body is a result of measurement with a gauss meter.
  • the analysis result and the measurement result are almost the same. Further, according to the present embodiment, the THD (Total Harmonic Distortion) is low, and it can be seen that the polar anisotropic ring magnet can be analyzed with high accuracy.
  • THD Total Harmonic Distortion
  • FIG. 14 shows a demagnetization in a magnet single body shape (cylindrical polar anisotropic ring magnet having an outer diameter of 27 mm, an inner diameter of 20 mm, and a length of 38 mm) after processing the sintered body of the polar anisotropic ring magnet. It is a graph which shows the analysis result of a characteristic, and represents the reduction rate of magnetic flux density at normal temperature (20 ° C.) before and after heating to a demagnetization evaluation temperature as a demagnetization factor.
  • FIG. 14 shows the analysis results in two cases when the charging voltage during magnetization by capacitor discharge is 250 V (solid line) and 400 V (broken line), and the measurement results are also shown. Yes.
  • the analysis accuracy of the demagnetization factor is about 10 to 20 ° C. If the orientation magnetic field is increased by increasing the charging voltage, the H cJ decreases and the demagnetization factor tends to increase. It is confirmed that the analysis result and the measurement result are in agreement, and that the demagnetization analysis can be performed with sufficient accuracy.
  • the magnetic field analysis step and the demagnetization analysis step are selectively performed according to the purpose of analysis of the anisotropic sintered magnet. In the present invention, magnetic field analysis and demagnetization analysis can be performed in consideration of the magnetic characteristic distribution of the sintered magnet to be produced.
  • Figure 15 is a polar-anisotropic ring magnet of the sintered body magnet alone shape after processing the B in (outer diameter 27 mm, inner diameter of 20 mm, a cylindrical polar anisotropic ring magnet having a size of length 38mm) r It is a figure which shows the analysis result of the decreasing rate distribution of a value, and has shown the analysis result of the polar anisotropic ring magnet processed after the orientation process and sintering by setting the charging voltage at the time of magnetization by capacitor discharge as 250V.
  • FIG. 15 shows the analysis results when the demagnetization evaluation temperature is 100 ° C. (FIG. 15A) and when the demagnetization evaluation temperature is 120 ° C. (FIG. 15B).
  • the present embodiment since an analysis result with high accuracy can be obtained, the following effects can be obtained using this analysis result. Since the amount of deformation in the sintering process can be analyzed accurately, the shape of the mold for producing the molded body can be optimized, and a mold with a high yield can be designed. In addition, since various production conditions such as an orientation magnetic field generation condition in the molding process can be optimized, an anisotropic sintered magnet can be produced efficiently and at low cost. In addition, since the simulation results are used instead of the actual fabrication or measurement results, it is possible to quickly study a wide variety of anisotropic sintered magnets. Productivity can be improved.
  • step S2 the orientation magnetic field for each part of the molded body is analyzed in consideration of the magnetization power source constant and the eddy current generated in the mold structure member, and the two-dimensional orientation magnetic field distribution of the molded body is analyzed.
  • the same effect can be obtained.
  • step S3 the same effect can be obtained by extracting the three-dimensional orientation magnetic field distribution from the three-dimensional orientation magnetic field distribution obtained in step S2.
  • a die cavity shape of a magnetic field forming press device for forming a polar anisotropic ring magnet having a desired shape is designed according to the analysis result obtained by the above-described anisotropic sintered magnet analysis method.
  • the die cavity shape is set and the die of the magnetic field molding press device is obtained so as to obtain the desired molded body shape. Is made.
  • 16 and 17 are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing the structure of a die of a magnetic field forming press device.
  • 21 is a die
  • 22 is a core
  • 23 is a magnetic field generating coil
  • 24 is a die cavity
  • 25 is an upper punch
  • 26 is a lower punch
  • 27 is an annular sleeve.
  • the magnetic field forming press used for the production of the polar anisotropic ring magnet has a core 22 made of a nonmagnetic material having a circular cross section arranged concentrically in the annular space of the die 21, and the die 21 is formed by a support.
  • the core 22 and the support column are both supported by the lower frame.
  • an upper punch 25 and a lower punch 26 made of a cylindrical nonmagnetic material are respectively fitted.
  • the upper punch 25 and the lower punch 26 have a polygonal shape on the outer peripheral surface side, and a circular shape corresponding to the shape of the core 22 on the inner peripheral surface side.
  • the lower punch 26 is fixed to the substrate, while the upper punch 25 is fixed to the upper frame.
  • the upper frame is connected to the upper hydraulic cylinder.
  • the die 21 has a cylindrical shape, and a plurality of slots are formed on the inner surface of the cylindrical die 21, and a magnetic field generating coil 23 is embedded in each slot.
  • a non-magnetic annular sleeve 27 is provided on the inner surface of the die 21 so as to cover the slot.
  • a space between the annular sleeve 27 and the core 22 and the upper punch 25 and the lower punch 26 is a molding space.
  • the upper punch 25 and the lower punch 26 are polygonal on the outer peripheral surface side and have a circular shape corresponding to the shape of the core 22 on the inner peripheral surface side. It is circular, Comprising:
  • the inner peripheral surface side may be a polygon.
  • the core 22 made of a nonmagnetic material has a polygonal shape.
  • the magnetic field generating coil 23 in each slot is arranged so that the current flows in a direction perpendicular to the upper surface of the die 21 and is connected so that the directions of the currents of the coils adjacent in the circumferential direction are alternately reversed. Yes.
  • a current is passed through the magnetic field generating coil 23
  • a magnetic flux flows in the forming space, and the magnetic flux alternately changes in the order of S, N, S, N... In the circumferential direction at the point where the magnetic flux hits the annular sleeve 27. Is formed.
  • the magnetic field generating coil 23 is arranged so that the position of the magnetic pole formed by the magnetic field generating coil 23 and the position of the polygonal side on the outer peripheral side substantially coincide with each other in the circumferential direction.
  • An anisotropic sintered magnet differs in the degree of shrinkage during sintering depending on the orientation direction of the magnetic powder.
  • a polar anisotropic ring magnet when a magnet is manufactured using a circular die cavity having both inner and outer diameters, the pole position is flat on the outer diameter side after sintering, and the gap between the poles protrudes relatively.
  • Polygon having apexes between the poles and the inner diameter side is a polygon corresponding to the deformation on the outer diameter side, or a circular shape having a depression in the protruding portion on the outer diameter side.
  • the core 22 The vertexes of the polygon are arranged so as to coincide with the positions of the magnetic poles.
  • the shape of the coil is not particularly limited, but the magnetic field generating coil is in a pole piece shape, and the distance between the coils is closest to the die cavity of the press device and is narrower than the most remote area. It is preferable.
  • the internal stress of the compact is reduced.
  • the shape of the tip of the pole piece is triangular as viewed from the cross section.
  • the pulverization of the magnetic powder is preferably performed separately in coarse pulverization and fine pulverization.
  • rough pulverization of a raw material alloy consisting essentially of R (R is a rare earth element such as Nd, Pr, Dy), Fe, B is performed by a stamp mill, jaw crusher, brown mill, disk mill, hydrogen pulverization, etc.
  • the fine pulverization is preferably performed by a jet mill, a vibration mill, a ball mill or the like. In either case, in order to prevent oxidation, it is preferable to carry out in a non-oxidizing atmosphere using an organic solvent or an inert gas.
  • the pulverized particle size is preferably 2 to 8 ⁇ m (FSSS).
  • the polar anisotropic sintered ring magnet is formed using the magnetic field forming press device described above. After the produced magnetic powder is filled in the die cavity 24 of the magnetic field forming press device described above by a powder feeder, the upper punch 25 is lowered, and the forming space is formed by the upper punch 25, the lower punch 26, the die 21 and the core 22. After forming the film, it is molded to a predetermined density while applying a magnetic field.
  • the strength of the magnetic field applied to the molding space in order to orient the magnetic powder is preferably 159 kA / m or more, more preferably 239 kA / m or more.
  • the molding pressure is preferably 0.5 to 2 ton / cm 2 . If it is less than 0.5 ton / cm 2 , the strength of the molded product is weakened and easily broken. On the other hand, if it is more than 2 ton / cm 2 , the orientation of the magnetic powder is disturbed and the magnetic properties are deteriorated.
  • ⁇ Sintering process> Sinter the molded product. Sintering is preferably performed at 1000 to 1150 ° C. in a vacuum or argon atmosphere. If it is less than 1000 ° C., the required density cannot be obtained due to insufficient sintering, and the magnetic properties are deteriorated. Above 1150 ° C, oversintering causes deformation and deterioration of magnetic properties.
  • a commonly used Mo plate may be used.
  • a Mo plate is placed in a heat-resistant container using Mo, and a compact is placed on the Mo plate and sintered.
  • the Mo plate is a rolled material and the surface roughness is low, seizure between the sintered body and the Mo plate is likely to occur, and the sintered magnet may be deformed in the process of shrinkage accompanying the sintering. Blasting is preferred as the machining.
  • the surface roughness of the Mo plate after blasting is preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 7 ⁇ m to 50 ⁇ m, and even more preferably 10 ⁇ m to 30 ⁇ m in terms of Rmax. If it is less than 5 ⁇ m, seizure between the sintered body and the Mo plate is likely to occur, and the magnet after sintering is deformed. If it exceeds 100 ⁇ m, the sintered body is caught on the Mo plate during the shrinkage process, and deformation occurs. Neodymium oxide or the like can be applied to the Mo plate to prevent seizure between the sintered body and the Mo plate during sintering.
  • an outer peripheral surface, an internal peripheral surface, and an end surface are processed by the dimension requested
  • existing equipment such as an outer diameter polishing machine, an inner diameter polishing machine, a planar polishing machine, or a figure processing machine can be used as appropriate.
  • Surface treatments such as plating, painting, vacuum deposition of aluminum, and chemical conversion treatment after processing can be performed as necessary.
  • the outer diameter of the polar anisotropic ring magnet to be produced is 8.25 mm, the number of poles is 4, and the current direction of the coils adjacent in the circumferential direction is alternately reversed. magnetic field generating coil is connected, the current value is 3 kA, density 2.5 g / cm 3, the sintering temperature was 1090 ° C..
  • the analysis method of the present invention was used to analyze how the internal stress of the molded body changes when the inner diameter changes with respect to a predetermined outer diameter in a die having polar anisotropic magnetic field orientation.
  • FIG. 18 is a graph showing the analysis result of internal stress.
  • the horizontal axis represents the inner diameter [mm] of the molded body
  • the vertical axis represents the inner peripheral tensile stress [MPa]
  • the ⁇ mark represents the pole piece shape
  • the distance between the coils is that of the magnetic field molding press.
  • the analysis result when using a die that is narrower than the most remote part at the part closest to the die cavity is shown, and ⁇ indicates a conventional die (pole piece described in Patent Document 1)
  • FIG. 16 shows the analysis results when using a die having a rectangular parallelepiped shape with the coil in FIG. 16 replaced.
  • the tip of the pole piece has a triangular shape as viewed from the cross section, and a plurality of electric wires are installed in the pole piece.
  • Example 1 Based on the above analysis results, magnetic field forming for producing a polar anisotropic ring magnet having an outer diameter of 8.25 mm, an inner diameter of 4.65 mm, a length of 7.00 mm, and four magnetic poles. A die for a press machine was produced. According to the analysis result shown in FIG. 18, if the inner diameter is 4.65 mm, the internal stress of the sintered body is less than the reference set value.
  • the shape of the die cavity 24 was 10.5 mm in outer diameter and 5.05 mm in inner diameter.
  • the die 21 has a cylindrical shape, and a plurality of slots are formed on the inner surface of the cylindrical die 21, and a magnetic field generating coil 23 is embedded in each slot.
  • the magnetic field generating coil 23 in each slot is arranged so that the current flows in a direction perpendicular to the upper surface of the die 21 and is connected so that the directions of the currents of the coils adjacent in the circumferential direction are alternately reversed. Yes.
  • Four coils are arranged in the circumferential direction in the magnetic field forming press device, and the pole piece has a distance between the coils that is closest to the die cavity of the magnetic field forming press device is narrower than the most remote portion.
  • an R—Fe—B-based alloy (composition: Nd 24.0% by mass, Pr 7.0% by mass, Dy 1.16% by mass, Nb 0.15% by mass, Al 0.1% by mass, Co 2.0% by mass) becomes magnetic powder. %, Ga 0.1 mass%, Cu 0.1 mass%, B 0.95 mass%, balance Fe).
  • the R—Fe—B alloy is produced by a strip casting method, subjected to coarse pulverization by hydrogenation treatment and fine pulverization by a jet mill.
  • the produced magnetic powder is filled in the die cavity 24 of the magnetic field molding press using a feeder, the upper punch 25 is lowered, and a molding space is formed by the upper punch 25, the lower punch 26, the die 21 and the core 22, and then 850 kA.
  • a density of 2.5 g / cm 3 was formed while applying a magnetic field of / m.
  • the compact formed in a magnetic field was placed on a Mo plate, sintered at 1090 ° C. in an argon atmosphere, and cooled to 20 ° C. After sintering, it was processed into a polar anisotropic ring magnet having an outer diameter of 8.25 mm, an inner diameter of 4.65 mm, and a length of 7.00 mm using a grindstone.
  • Example 2 Based on the above analysis results, in order to produce a polar anisotropic ring magnet having an outer diameter of 8.25 mm, an inner diameter of 5.75 mm, and a length of 7.00 mm, the shape of the die cavity 24 is changed to an outer diameter of 10.5 mm, A polar anisotropic ring magnet was produced under the same conditions as in Example 1 except that the inner diameter was 6.5 mm. According to the analysis result shown in FIG. 18, if the inner diameter is 5.75 mm, the internal stress of the sintered body is less than the reference set value.
  • Example 3 Based on the above analysis results, the outer diameter is 8.25 mm, the inner diameter is 4.65 mm, and the length is 7.00 mm under the same conditions as in Example 1, except that the pole piece shape of the die is a rectangular parallelepiped shape. A polar anisotropic ring magnet was produced.
  • Example 1 Example 2, and Example 3
  • a polar anisotropic ring magnet could be produced without generating cracks.
  • the magnets having a low internal stress in the sintered body did not crack even when the thickness was small. The result was the same as the analysis result of the present invention.
  • Example 19 and 20 are graphs showing the surface magnetic flux density waveform of the polar anisotropic ring magnet, and the horizontal axis represents the angle [deg. The vertical axis represents the surface magnetic flux density (T) of the magnet.
  • FIG. 19 shows the calculation result (solid line) according to Example 1 and the calculation result (dotted line) according to Example 3.
  • FIG. 20 shows the calculation result (solid line) according to Example 2 and the calculation result according to Example 3 ( (Dotted line).
  • Example 1 When the surface magnetic flux density and the surface magnetic flux density waveform of Example 1 and Example 3 were compared (see FIG. 19), the peak Bg of Example 1 was 13% higher. When comparing the harmonic distortion (THD), Example 3 was 8.3%, whereas Example 1 was 1.0%, which was good.
  • Example 3 when the surface magnetic flux density and the surface magnetic flux density waveform of Example 2 and Example 3 were compared (see FIG. 20), the peak Bg was the same. However, since the cross-sectional area of Example 2 is 25% less than that of Example 3, the peak Bg per cross-sectional area was 24% higher than that of Example 2. When comparing the harmonic distortion (THD), Example 3 was 8.3%, whereas Example 2 was 1.0%, which was good.
  • Example 1 and Example 2 were lower in harmonic distortion than Example 3 is that the part of the pole piece in which the distance between the coils is closest to the die cavity of the magnetic field forming press device is This is due to the fact that an orientation magnetic field close to a sine wave can be created by using a die that is narrower than the most remote part. In order to obtain a surface magnetic flux density distribution close to a sine wave, an orientation magnetic field close to a sine wave is required. In the shape of the pole piece, the part where the distance between the coils is closest to the die cavity of the magnetic field molding press is narrower than the remote part. A sine wave can be maintained. In addition, the magnetomotive force can be increased by increasing the conductor area of the coil.
  • an analysis method and a manufacturing method of an anisotropic sintered magnet have been described by taking an R—Fe—B polar anisotropic ring magnet as an example.
  • the present invention can also be applied to an isotropic sintered magnet.
  • the polar anisotropic ring magnet has been described.
  • the present invention can be similarly applied to a radially anisotropic ring magnet manufactured through a sintering process. Further, the present invention can be similarly applied not only to ring magnets but also to block-shaped or arcuate magnets.
  • the polar anisotropic ring magnet whose outer diameter side has polar anisotropic magnetic field orientation has been described as an example.
  • the present invention can also be applied to a magnetic ring magnet.

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Abstract

異方性焼結磁石の作製工程でのシミュレーションを確立できて、合理的で適正な作製条件を得ることができる異方性焼結磁石の解析方法及び製造方法を提供する。磁粉を磁界配向させつつ成形し、成形体を得る工程と、作製した成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを経て製造される異方性の焼結磁石を解析する方法において、前記焼結工程では、応力がかからない無応力過程と、応力がかかる応力過程との２段階に分けて、解析を行う。

Description

異方性焼結磁石の解析方法及びそれを用いた異方性焼結磁石の製造方法
　本発明は、磁界中で配向した磁石を焼結して作製する異方性焼結磁石の焼結過程の解析方法及びそれを用いた異方性焼結磁石の製造方法に関する。
　ステッピングモータ等の回転機に多極着磁の円筒状永久磁石が広く用いられている。このような円筒状の異方性リング磁石としては、半径方向に異方性を有するラジアル異方性リング磁石と、表面に多極異方性を有する極異方性リング磁石とが実用に供与されている。
　図２１は、そのうちの極異方性リング磁石の磁化方向を示す図であって、１０極着磁の例を示している。円筒状の極異方性リング磁石１１は、その外周縁にＮ極１２，Ｓ極１３が交互に等ピッチで５個ずつ存在する。磁化方向は、図２１に矢印で示すように、Ｓ極１３からＮ極１２に向かう円弧状の方向である。
　このような極異方性リング磁石では、隣り合う磁極間の磁束が磁石内を円弧状に流れるようにハルバッハ配列に近い方向に配向されているため、表面の磁束密度が高く、正弦波状の磁束密度分布となる。このため、モータに組み込まれた場合に、高い出力トルクを得るだけでなく、低いコギングトルクを得ることができる。以上のように、極異方性リング磁石は、ラジアル異方性リング磁石と比べて利点が多く、その利用が積極的に進められている。
　円筒状の異方性リング磁石について、その構造及びその製造方法に関する種々の技術が従来から提案されている（特許文献１－４）。特許文献１－３には、極異方性リング磁石についての構造及び製造方法が開示され、特許文献４には、ラジアル異方性リング磁石についての構造及び製造方法が開示されている。
特開昭６４－２７２０８号公報 特開２００３－２５７７６２号公報 特開２００５－４４８２０号公報 特開平８－３０６５１９号公報
　例えば極異方性リング磁石を作製する際には、以下のような工程を経ることが一般的である。
　まず、例えばＲ－Ｆｅ－Ｂ系合金（ＲはＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙなどの希土類元素）を粉砕して磁粉を得る。径方向中心に設置した軸方向に延在するコアと外周面側にコイルを備える所定寸法の金型（成形型）との内部空間に、この磁粉を充填する。そして、コイルにコンデンサ放電によるパルス電流を通電して磁粉に所望の磁界を印加させるとともに、軸方向にプレス加工することにより、着磁された（配向磁界を印加された）円筒状の成形体を得る。この工程が成形工程である。
　その後、得られた成形体を、不活性ガス中において、１０００～１１００℃程度で所定時間焼結することにより、焼結体を得る。この工程が焼結工程である。得られた焼結体に対して、使用する製品の形状に合わせた加工処理（特に、真円処理）を施し、極異方性リング磁石を作製する。
　上述した焼結工程において、配向された成形体は焼結によって変形するが、異方性配向であるので、磁化に平行な方向（磁化容易軸方向）と垂直な方向（磁化困難軸方向）とでその変形量は異なっており、変形量を予測することは難しく金型設計や焼結工程での処理条件の設定は容易でない。また、円筒状形状であるため、非円筒状形状（例えば、矩形ブロック形状）に比して応力が溜まり易く割れ易いので、この点でも金型設計や焼結工程での処理条件の設定は容易でない。
　以上のような異方性焼結磁石を作製する場合に、成形工程及び焼結工程にあってどのような作製条件であれば最終的にどのような形状、磁気特性の異方性焼結磁石が作製されるのかを判断できるシミュレーションは、確立されておらず、試作結果に基づいた経験則により、各工程での処理条件が決定されていた。
　例えば、成形体を得るための金型を設計する場合に、焼結工程での収縮比を考慮して、金型の寸法を決定することが必要となるが、これまでは過去の試作結果に基づいた経験則によりその決定がなされていた。また、成形工程にてパルス電流の通電により着磁する際に、充電すべき電圧の大きさは、焼結工程での割れ、クラックが発生しないような最適値に設定する必要があるが、これも生じた割れ、クラックの発生頻度の結果（経験則）に基づいて決定されていた。
　よって、従来では、それまでの経験に基づいて、種々の作製条件を設定しており、合理的で適正な作製条件になっていないという問題がある。
　このような問題は、極異方性リング磁石だけでなく、焼結工程を経て作製されるラジアル異方性リング磁石、極異方性配向のセグメント磁石（ブロック形状、弓形形状の磁石）、異方性セグメント磁石（ブロック形状、弓形形状の磁石）を含めた他の種類の異方性磁石にもあてはまる。特に極異方性リング磁石では部分的に配向度及び配向磁界ベクトルが異なっているため、焼結時の変形やクラック発生頻度に影響が及んで、これらを予測（解析）することは困難であった。
　また、完全配向となる配向磁界未満では、配向磁界の大きさが異なると残留磁束密度Ｂr 、固有保磁力ＨCJ、リコイル比透磁率μｒといった磁気特性が変わることが知られている。特に極異方性リング磁石においては、リング磁石内部に均一な配向磁界を印加することができない。このため、磁石内部の各部において磁気特性は異なるが、これを正確に予測（解析）することは困難であった。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、異方性焼結磁石の作製工程、特に焼結工程でのシミュレーションを確立し、合理的で適正な作製条件を得ることができる異方性焼結磁石の解析方法及びそれを用いた異方性焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、磁粉を磁界配向させつつ成形し、成形体を得る工程と、作製した成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを経て製造される異方性焼結磁石を解析する方法において、前記焼結工程では、応力がかからない無応力過程と、応力がかかる応力過程との２段階に分けて解析を行うことを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、着磁により配向させた磁粉の成形体を焼結させる焼結工程において、前記焼結工程を応力がかからない無応力過程と応力がかかる応力過程とに分けて異なる解析を行う。応力の有無に応じて異なる種類の解析を行うため、正確な解析結果が得られる。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記無応力過程での解析に、磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を使用し、前記応力過程での解析に、磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を使用することを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、磁化容易軸／困難軸方向の異方性の収縮率及び線膨張係数を使用して、成形体を焼結して得られる焼結体の形状を解析する。よって、焼結体の正確な形状の解析が可能である。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記収縮率及び線膨張係数を、前記成形体の配向磁界に応じて変化させることを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、成形体の配向磁界に応じて変化させた収縮率及び線膨張係数を、焼結工程での解析に使用する。よって、焼結体のより正確な形状の解析結果が得られる。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記焼結工程における解析が、成形体を焼結する工程において、無応力過程では応力がかかる応力過程前の形状を解析し、応力過程では前記解析した応力過程前の形状から焼結完了時の形状及び応力を解析することを含むことを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、無応力過程では応力がかかる応力過程前の形状の解析、応力過程では解析した応力過程前の形状から焼結完了時の形状及び応力を解析する。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記成形体の配向磁界に応じて、前記焼結体の磁気特性分布を求めることを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、成形体の配向磁界を考慮して焼結体の磁気特性分布を解析する。よって、焼結体の正確な磁気特性分布の解析結果が得られる。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、前記焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めることを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、焼結工程における変形の解析結果に応じて配向磁界ベクトルを回転させて、焼結体の配向磁界ベクトルの分布を解析する。よって、焼結体の正確な配向磁界ベクトルの分布の解析結果が得られる。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、前記異方性焼結磁石の磁界解析及び／または減磁解析を行うことを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法にあっては、作製される異方性焼結磁石の磁気特性分布を考慮して、磁界解析及び／または減磁解析を行える。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、磁粉を磁界配向させつつ成形し、成形体を得る工程と、作製した成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを経て製造される異方性焼結磁石を解析する方法において、予め種々に配向磁界を変化させて焼結体を作製し、寸法及び熱機械特性を測定し、収縮率及び線膨張係数を磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とでそれぞれ測定し、測定結果より解析用データベースを作成して記憶しておくステップと、成形工程における成形体の三次元配向磁界分布を解析するステップと、前記三次元配向磁界分布から二次元配向磁界分布を抽出するステップと、焼結工程中、応力がかからない無応力過程において、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を用いて変形量を解析し、応力がかかる応力過程前の形状を求めるステップと、焼結工程中、応力がかかる応力過程において、前記応力過程前の形状を初期形状とし、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を用いて変形量及び応力を解析し、形状及び応力分布を求めるステップと、焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めるステップと、焼結体を加工した形状での磁気特性分布を焼結体の磁気特性分布からマッピングするステップと、を有することを特徴とする。
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法は、さらに前記異方性焼結磁石の磁界解析を行うステップ及び／または減磁解析を行うステップを有することを特徴とする。
　本発明に係る異方性焼結磁石の製造方法は、予め種々に配向磁界を変化させて焼結体を作製し、収縮率及び線膨張係数を磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とでそれぞれ測定し、測定結果より解析用データベースを作成して記憶しておくステップと、成形工程における成形体の三次元配向磁界分布を解析するステップと、焼結工程中、応力がかからない無応力過程において、配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を用いて変形量を解析し、応力がかかる応力過程前の形状を求めるステップと、焼結工程中、応力がかかる応力過程において、前記応力過程前の形状を初期形状とし、配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を用いて変形量及び応力を解析し、形状及び応力分布を求めるステップと、焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めるステップと、焼結体を加工した形状での磁気特性分布を焼結体の磁気特性分布からマッピングするステップとによる異方性焼結磁石の解析結果に応じて、焼結体の内部応力が基準設計値よりも小さくなる条件で設計したダイスキャビティの形状を有するダイスと、磁場発生コイルとを含む磁場成形用プレス装置を準備する工程と、磁石合金の粉末を準備する工程と、前記磁石合金の粉末を前記磁場成形用プレス装置にて磁場中成形する工程と、前記磁場中成形により作製された成形体を焼結する工程と、を有することを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の製造方法にあっては、上述したような異方性焼結磁石の解析結果に応じて、焼結体の内部応力が基準設計値よりも小さくなる条件で設計したダイスキャビティの形状を有するダイスを備えた磁場成形用プレス装置を用いる。よって、クラックの発生が起こらない異方性焼結磁石を製造できる最適なダイスを容易に提供できる。
　本発明に係る異方性焼結磁石の製造方法は、前記磁場成形用プレス装置を準備する工程において、前記磁場発生コイルは、ポールピース形状にあって、コイル間の距離が前記磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっていることを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の製造方法にあっては、このような磁場発生コイルを用いることにより、成形体の応力が小さくなり、厚さが薄くても焼結後の異方性焼結磁石に割れ、クラックが生じない。
　本発明に係る異方性焼結磁石の製造方法は、前記磁場成形用プレス装置を準備する工程において、前記磁場発生コイルは４つ以上あり、前記磁場成形用プレス装置のダイスキャビティ側面にて隣り合う前記磁場発生コイルの極が異なるように設置されていることを特徴とする。
　本発明の異方性焼結磁石の製造方法にあっては、４極以上着磁の極異方リング磁石が製造される。
　本発明の異方性焼結磁石の解析方法によれば、焼結工程を経て得られる異方性焼結磁石の作製工程、特にその焼結工程での正確な解析を行うことができる。その解析結果に基づいて、合理的で適正な作製条件を得ることができ、作製コストの低減などの作製時の効率化を図ることができ、減磁解析を含む磁界解析を行うことも可能となる。
　また、本発明の異方性焼結磁石の製造方法によれば、異方性焼結磁石を製造するための装置を製作する前に、クラックが発生しない異方性磁石が製造できるかを解析で検討することが可能となり、少ない実測回数で最適なダイスを製作することが可能となる。
本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法を実施する装置のハードウェアの構成図である。 本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法の動作手順を示すフローチャートである。 極異方性リング磁石の成形体における半極分の二次元配向磁界分布を示す図である。 磁化容易軸方向において、焼結工程での解析に利用する温度と成形体・焼結体の寸法との関係を示すイメージ図である。 焼結工程での解析に使用するデータベースの内容（収縮率及び線膨張係数）を示すグラフである。 磁気特性のパラメータを表すＪ－Ｈカーブのグラフである。 焼結工程での解析に使用するデータベースの内容（各種の磁気特性）を示すグラフである。 極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（配向磁界分布）を示す図である。 極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（形状）を示す図である。 極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（応力分布）を示す図である。 配向磁界ベクトルの回転を説明するための図である。 マッピングされた三次元モデル（焼結後に加工した極異方性リング磁石）の特性（Ｂｒの磁気特性分布）を示す図である。 マッピングされた三次元モデル（焼結後に加工した極異方性リング磁石）の特性（ＨｃＪの磁気特性分布）を示す図である。 マッピングされた三次元モデル（焼結後に加工した極異方性リング磁石）の特性（Ｂｒ、ＨｃＪ、μｒの最大値、最小値及び体積平均値）を示す図である。 極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状における常温（２０℃）での磁石表面の磁束密度分布の解析結果（着磁時の充電電圧：２５０Ｖ）を示す図である。 極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状における常温（２０℃）での磁石表面の磁束密度分布の解析結果（着磁時の充電電圧：４００Ｖ）を示す図である。 極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状における減磁特性の解析結果を示すグラフである。 極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状におけるＢr値の減少率分布の解析結果を示す図である。 磁場成形用プレス装置のダイスの構成を示す横断面図である。 磁場成形用プレス装置のダイスの構成を示す縦断面図である。 内部応力の解析結果を示すグラフである。 極異方性リング磁石の表面磁束密度波形を示すグラフである。 極異方性リング磁石の表面磁束密度波形を示すグラフである。 極異方性リング磁石の磁化方向を示す図である。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
　なお、以下の実施の形態では、前述したような成形工程、焼結工程を経て作製される極異方性リング磁石について説明する。具体的には、材質がＲ－Ｆｅ－Ｂ系合金（組成：Ｎｄ２４．０質量％、Ｐｒ７．０質量％、Ｄｙ１．１６質量％、Ｎｂ０．１５質量％、Ａｌ０．１質量％、Ｃｏ２．０質量％、Ｇａ０．１質量％、Ｃｕ０．１質量％、Ｂ０．９５質量％、残部Ｆｅ、密度：２．５ｇ／ｃｍ3 ）である。前記合金は粉砕され微粉末を得る。得た微粉末を１０極の磁極がある極異方性リング磁石用金型に充填し、磁界配向させつつ成形し成形体を得る。得た成形体を１０９０℃で焼結し、常温（２０℃）まで冷却して極異方性リング磁石が作製される。作製された極異方性リング磁石は図２１に示すような周方向１０極着磁であって、加工された最終形状が外径２７ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有する円筒状の極異方性リング磁石である。上記極異方性リング磁石の解析について説明する。
　図１は、本発明に係る焼結磁石の解析方法を実施する装置のハードウェアの構成図である。図１において、１はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などにて構成される解析部であり、解析部１には、記憶部２、一時記憶部３、入力部４、表示部５、及び出力部６が、バス７を介して接続されている。
　解析部１により、異方性焼結磁石における各種の解析処理を行う。記憶部２は、ハードディスク（Hard Disk）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置を用いることができ、解析部１による動作処理を行うためのプログラムを格納するとともに、解析処理を行うために必要な各種のデータベースを収納している。一時記憶部３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）などの揮発性のランダムアクセスメモリを用いることができ、解析部１での解析処理にて生じるデータを一時的に格納する。
　入力部４は、キーボード、テンキーなどの入力装置を有しており、動作指示、データ入力などを行う。表示部５は、液晶パネルなどのディスプレイ装置を有しており、解析結果などを表示する。出力部６は、プリンタなどの出力装置を有しており、解析結果などを出力する。
　以下、本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法について、その動作手順を示す図２のフロ－チャートを参照して説明する。
＜解析用データベースの準備＞
　本発明に係る異方性焼結磁石の解析方法に使用する解析用データベース（収縮率及び線膨張係数のデータ）を準備する（ステップＳ１）。予め種々に配向磁界を変化させた異方性焼結磁石の試料を作製し、焼結体寸法及びＴＭＡ（Thermomechanical Analyzer：熱機械分析器）により、熱機械特性を測定する。ここでは、熱機械特性として線膨張係数を測定する。線膨張係数の測定を磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とで行い、得られた測定結果より解析用データベースを作成し、記憶部２に記憶しておく。さらに、Ｂ－Ｈトレーサ、ガウスメーター等の磁気特性測定装置により磁気特性を測定し、測定結果より解析用データベースを作成し、記憶部２に記憶しておく。
＜配向磁界の解析処理＞
　着磁により配向させた磁粉の成形体を作製する成形工程において、着磁電源定数、金型構造部材に発生する渦電流を考慮して、成形体の部位毎の配向磁界を解析し、成形体の三次元配向磁界分布を解析する（ステップＳ２）。
＜配向磁界分布の抽出＞
　得られた三次元配向磁界分布から二次元配向磁界分布を抽出する（ステップＳ３）。例えば、円筒形状の成形体の軸方向の中央の断面における配向磁界分布を二次元のデータへ変換する。この際、メッシュ内の各要素について時間に対する最大磁界ベクトルを抽出する。
　図３は、具体例の極異方性リング磁石の成形体における半極分の二次元配向磁界分布を示す図である。図３は、対称性を考慮した解析モデルでの配向磁界ベクトルの分布である。実機ではリング状に成形され、配向磁界ベクトルの分布は、図３の極位置の径方向面で対称となり、それが極間位置の径方向面で半周期的に繰り返され、外周面側がＮ－Ｓ交互の１０極に成形されている（図２１参照）。矢印の向きが磁界の方向を表しており、また、矢印の長さは磁界の大きさを表していて、長いほど磁界が大きいことを示している。成形体の外周面側では内周面側に比べて磁界が大きく、特に外周面側の極間位置では最大磁界となっている。
＜焼結工程での解析処理＞
　図４は、磁化容易軸方向において、焼結工程での解析に利用する温度と成形体・焼結体の寸法との関係を示すイメージ図である。図４では、横軸に温度、縦軸に成形体・焼結体の寸法をとって、焼結工程での温度に対する寸法変化を一次元（例えば磁化容易軸方向）で表している。焼結工程にあって、常温（２０℃：図４のＡ点）から成形体への加熱を開始し、焼結温度（１０９０℃：図４のＢ点）まで加熱し、その後、キュリー温度（３４０℃：図４のＣ点）を経て、常温（２０℃：図４のＤ点）まで戻って焼結体が得られる。
　ここで、常温からキュリー温度まで温度が変化する範囲（図４でＡ点からＢ点を経てＣ点に至る範囲）では、粒界が液相である中で各粒子が縮んでいく状態であって応力が生じない範囲（無応力過程）である。一方、キュリー温度から常温まで温度が下降する範囲（図４でＣ点からＤ点までの範囲）では、粒界が固まって各粒子の自由度がなくなり応力が生じる範囲（応力過程）である。
　本実施の形態では、この無応力過程と応力過程との２段階に分けて焼結に対する解析を行う（ステップＳ４及びステップＳ５）。具体的には、焼結工程中、応力がかからない無応力過程において、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を用いて変形量を解析し、応力がかかる応力過程前の形状を求める（ステップＳ４）。ここで使用する収縮率とは、ステップＳ１において作成した解析用データベースから各配向磁界強度と各方向（磁化容易軸方向と磁化困難軸方向）において、焼結工程での温度と成形体・焼結体の寸法との関係を示す図４に示したグラフを作成し、Ａ点及びＣ点を直線で結び、その直線の傾きより求めたものである。その後、焼結工程中、応力がかかる応力過程において、前記応力過程前の形状を初期形状とし、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を用いて変形量及び応力を解析し、形状及び応力分布を求める（ステップＳ５）。ここで使用する線膨張係数とは、ステップＳ１において作成した解析用データベースから各配向磁界強度と各方向（磁化容易軸方向と磁化困難軸方向）において、焼結工程での温度と成形体・焼結体の寸法との関係を示す図４に示したグラフを作成し、Ｃ点及びＤ点を直線で結び、その直線の傾きより求めたものである。
　図５は、焼結工程での解析に使用するデータベースの内容（収縮率及び線膨張係数）を示すグラフである。図５では、配向磁界に対する温度履歴が２０℃から１０９０℃に加熱し、その後３４０℃に冷却したときの収縮率と温度履歴が３４０℃から２０℃に冷却したときの線膨張係数との変化を、磁化容易軸方向及び磁化困難軸方向それぞれについて表している。
　このように、無応力過程と応力過程との２段階に分けて焼結に関する解析を行うので、焼結工程で作製される焼結体の正確な形状、応力を解析することができる。また、配向磁界分布に応じて、使用する収縮率及び線膨張係数を変化させているので、正確な解析結果を得ることができる。
　ステップＳ３で抽出された配向磁界分布に応じて、得られる焼結体の磁気特性分布を求める。求める磁気特性は、Ｂr：残留磁束密度、ＨｃＪ：保磁力、μｒ：リコイル比透磁率、μｋ：垂下比透磁率、α：Ｂrの温度係数、β：ＨｃＪの温度係数、Ｒ：クニックの曲率である。図６は、これらの磁気特性のパラメータを表すＪ－Ｈカーブのグラフである。
　この磁気特性分布の解析処理に使用する各種の磁気特性のデータは、ステップＳ１で予め種々に配向磁界を変化させた焼結体を作製し、Ｂ－Ｈトレーサ等の磁気特性測定装置により磁気特性を測定し、測定結果より解析用データベースを作成し，記憶部２に記憶されている。
　図７は、焼結工程での解析に使用するデータベースの内容（各種の磁気特性）を示すグラフである。図７では、上記７種の磁気特性（Ｂｒ、ＨｃＪ、μｒ、μｋ、α、β、Ｒ）の配向磁界に応じた値を表している。
　図８は、極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（配向磁界分布）を示す図であり、コンデンサ放電による磁界配向時の充電電圧を２５０Ｖとした場合と４００Ｖとした場合との２例における配向磁界分布を表している。コンデンサ容量は５０００μＦである。配向磁界は、外周面側の極間位置で最大となって極位置に対向する内周面側で最小となっており、配向磁界の大きさは充電電圧を上げると増加する結果となっている。
　図９は、極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（形状）を示す図であり、成形体の形状、解析処理により求めた焼結体の形状、実測による焼結体の形状の詳細な寸法を表している。図９で形状を示す数値の単位はｍｍである。実測による焼結体の形状は、焼結体を複数測定して得た寸法の平均値である。解析結果は、内径が平均値で１９．２６ｍｍ、外径が平均値で２７．９１ｍｍであった。実測による焼結体の形状は、内径が平均値で１９．２３ｍｍ、外径が２７．９５ｍｍであった。解析結果を実測結果と比較した場合、内径の誤差は＋０．０３ｍｍ（誤差＋０．１６％）であり、外径の誤差は－０．０４ｍｍ（誤差－０．１４％）であり、焼結工程における変形を高精度に解析できていることが分かる。
　図１０は、極異方性リング磁石の焼結工程での解析結果（応力分布）を示す図であり、コンデンサ放電による磁界配向時の充電電圧を２５０Ｖとした場合と４００Ｖとした場合との２例における周方向成分の応力分布を表している。コンデンサ容量は５０００μＦである。引張り応力は、極間位置に対向する内周面側で最大となっており、圧縮応力は、外周面側の極位置で最大となっており、充電電圧を上げると応力が増加する結果となっている。これらにより焼結工程における正確な応力分布を解析できるので、解析結果より金型設計変更や成形条件変更等による割れ、クラックの対策を行うことが可能となる。
＜変形後の配向磁界ベクトルの算出＞
　焼結工程において変形した後の焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求める（ステップＳ６）。
　焼結工程にあっては異方性収縮により変形するため、焼結前の成形体の配向磁界ベクトルと焼結後の焼結体の配向磁界ベクトルとは異なると考えられる。そこで、ステップＳ４及びＳ５での変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルをメッシュごとに回転させる。
　図１１は、この配向磁界ベクトルの回転を説明するための図であり、図１１Ａは要素のモデルを表し、図１１Ｂは変形前の配向磁界ベクトルを表し、図１１Ｃは変形後の配向磁界ベクトルを表している。図１１Ａに示すように、要素は４個の節点で取り囲まれた構成とする。変形前の要素において、図１１Ｂに示すように、配向磁界ベクトルの延長線が要素辺と交差する点を記憶する。この例では、始点は節点３と節点４で構成される辺をｃ：ｄに内分する点となり、終点は節点１と節点２で構成される辺をａ：ｂに内分する点となる。そして、焼結によって変形した要素に対してこの定義を適用することにより、図１１Ｃに示すように、変形後の配向磁界ベクトルを求めることができる。本発明者は、材質、配向磁界の大きさ、得ようとする磁石の形状、磁石の種類（極異方性リング磁石、ラジアル異方性リング磁石）、磁石の磁極数等さまざまな条件を組合せた実験を行い、上記の定義を発見した。
＜三次元モデルへの磁気特性マッピング＞
　一般的に、極異方性リング磁石は、焼結体の外径、内径及び軸方向端面を加工して最終製品形状となる。最終製品形状で減磁解析を含む磁界解析を行うには、最終製品形状における磁気特性分布を求める必要がある。そこで、焼結体を加工した形状での磁気特性分布を焼結体の磁気特性分布からマッピングする（ステップＳ７）。
　焼結体の磁気特性分布（Ｂｒ 、ＨｃＪ、μｒ、μｋ、α、β、Ｒ）は、ステップＳ３で求めた配向磁界分布に応じて、前述した図７に示すデータベースの内容（予め測定しておいた各種の磁気特性）に基づいて各要素に配置する。焼結体の配向磁界ベクトルの分布はステップＳ６で求めたものである。
　焼結体を加工した形状のメッシュは焼結体を解析したメッシュとは形状及びサイズが異なるため、有限要素法の補間関数を使用して、異なるメッシュ間で配向磁界ベクトルを含む磁気特性分布のマッピングを行う。本例の場合、焼結体を解析したメッシュは二次元であり、加工後の焼結体形状を三次元で磁界解析するため、軸方向には分布を持たないとして三次元の焼結体加工後形状のメッシュへマッピングを行う。
　図１２Ａ－Ｃは、マッピングされた三次元モデル（コンデンサ放電による着磁時の充電電圧を２５０Ｖとして配向処理して焼結した後に加工した極異方性リング磁石でシュミレーションした三次元モデル）の特性を示す図であり、図１２ＡはＢｒの磁気特性分布を表し、図１２ＢはＨｃＪの磁気特性分布を表し、図１２ＣはＢｒ、ＨｃＪ、μｒの最大値、最小値及び体積平均値を表している。外周面側では配向磁界が大きいためＢｒが大きくてＨｃＪは小さくなっており、内周面側では外周面側より配向磁界が小さいのでＢｒが小さくてＨｃＪは大きくなっている。
＜磁界解析＞
　焼結体を加工した形状で磁界解析を行う（ステップＳ８）。図１３Ａ，Ｂは、異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状（外径２７ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有する円筒状の極異方性リング磁石）における常温（２０℃）での磁石表面の磁束密度分布の解析結果を示す図である。図１３Ａ，Ｂでは、コンデンサ放電による着磁時の充電電圧を２５０Ｖとした場合（図１３Ａ）と４００Ｖとした場合（図１３Ｂ）との２例における解析結果を表しており、また、実測結果も併せて示している。ここで、実測した焼結体の表面磁束密度はガウスメーターにて測定した結果である。
　解析結果と実測結果とはほぼ一致していることが分かる。また、本実施の形態によれば、低いＴＨＤ（Total Harmonic Distortion：高調波歪み率）となっており、精度良く極異方性リング磁石が解析できていることが分かる。
＜減磁解析＞
　作製された異方性焼結磁石の減磁特性を解析する（ステップＳ９）。図１４は、極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状（外径２７ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有する円筒状の極異方性リング磁石）における減磁特性の解析結果を示すグラフであり、減磁評価温度に加熱した前後の常温（２０℃）における磁束密度の低下率を減磁率として表している。図１４では、コンデンサ放電による着磁時の充電電圧を２５０Ｖとした場合（実線）と４００Ｖとした場合（破線）との２例における解析結果を表しており、また、実測結果も併せて示している。
　実測結果と解析結果とを比較すると、減磁率の解析精度は約１０～２０℃程度であり、充電電圧を上げて配向磁界を大きくすると、ＨｃＪが減少し、減磁率が大きくなる傾向も、解析結果と実測結果とで一致しており、十分な精度で減磁解析が行えていることが確認できる。なお、磁界解析ステップ、減磁解析ステップは異方性焼結磁石の解析の目的に応じて選択的に行われる。本発明では、作製される焼結磁石の磁気特性分布を考慮した、磁界解析、減磁解析を行うことができる。
　図１５は、極異方性リング磁石の焼結体を加工した後の磁石単体形状（外径２７ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有する円筒状の極異方性リング磁石）におけるＢr値の減少率分布の解析結果を示す図であり、コンデンサ放電による着磁時の充電電圧を２５０Ｖとして配向処理して焼結した後に加工した極異方性リング磁石の解析結果を示している。図１５では、減磁評価温度が１００℃である場合（図１５Ａ）と減磁評価温度が１２０℃である場合（図１５Ｂ）との解析結果を表している。
　外周面側において極間位置のＢｒ値の減少が極位置に比べて大きく、また、軸方向中央部では端部に比べてＢｒ値の減少率が大きくなるという結果となっている。
　本実施の形態によれば、高い精度の解析結果を得ることができるため、この解析結果を利用して以下に述べるような効果を奏する。焼結工程における変形量を正確に解析できるので、成形体を作製するための金型の形状を最適なものにすることができ、歩留まりが良い金型の設計が可能である。また、成形工程での配向磁界生成条件等の各種の作製条件を最適にすることができるため、効率良く低コストでの異方性焼結磁石の作製を実現できる。さらに、実際に作製または測定した結果を用いるのではなく、シミュレーションによる解析結果を用いるため、多数種にわたる異方性焼結磁石に関する検討を短時間で済ますことができ、異方性焼結磁石の生産性の向上を図れる。
　なお、上述した解析方法の動作手順は一例である。ステップＳ２にあって、着磁電源定数、金型構造部材に発生する渦電流を考慮して、成形体の部位毎の配向磁界を解析し、成形体の二次元配向磁界分布を解析するようにしても、同様の効果が得られる。また、ステップＳ３にあって、ステップＳ２で得られた三次元配向磁界分布から三次元配向磁界分布を抽出するようにしても、同様の効果が得られる。
　以下、上述したような解析方法を利用して異方性焼結磁石を製造する方法について、極異方性リング磁石の製造方法を一例として説明する。
＜磁場成形用プレス装置のダイスキャビティの形状の設計工程と磁場成形用プレス装置の準備工程＞
　上述した異方性焼結磁石の解析方法により得られた解析結果に応じて、所望の形状の極異方性リング磁石を成形する磁場成形用プレス装置のダイスキャビティ形状を設計する。
　極異方性磁界配向となるダイスにおいて、所定の外径に対して、内径が変化したとき、成形体の内部応力がどのように変化するかを、応力がかからない無応力過程と、応力がかかる応力過程との２段階に分けて本発明の解析方法にて解析する。この解析結果より、２段階のうちの応力がかかる応力過程により割れやクラックを起こす焼結体の内部応力の値を基準設定値として、この基準設定値未満になるように完成品の極異方性リング磁石の形状、磁場発生コイル、電流値、成形密度等の成形条件を考慮して、ダイスキャビティの形状を設定し、所望の成形体の形状を得られるように磁場成形用プレス装置のダイスを作製する。
　図１６及び図１７は、磁場成形用プレス装置のダイスの構成を示す横断面図及び縦断面図である。図１６及び図１７にあって、２１はダイス、２２はコア、２３は磁場発生コイル、２４はダイスキャビティ、２５は上パンチ、２６は下パンチ、２７は環状スリーブである。
　極異方性リング磁石の製造に用いられる磁場成形用プレス装置は、ダイス２１の環状空間には同心状に配置された断面円形の非磁性体からなるコア２２を有し、ダイス２１は支柱により支持され、コア２２及び支柱はいずれも下部フレームにより支えられている。ダイス２１とコア２２との間の空間内に筒状の非磁性体からなる上パンチ２５と下パンチ２６とがそれぞれ嵌入される。上パンチ２５及び下パンチ２６は外周面側が多角形であり、内周面側はコア２２の形状に対応する円形となっている。下パンチ２６は基板に固着され、一方、上パンチ２５は上部フレームに固定されている。上部フレームは上部油圧シリンダーと連結している。ダイス２１は円筒状をなしており、円筒状のダイス２１の内面には複数のスロットが形成されて、各スロットには磁場発生コイル２３が埋設されている。ダイス２１の内面にはスロットを覆うように非磁性体製の環状スリーブ２７が設けられている。環状スリーブ２７及びコア２２と上パンチ２５及び下パンチ２６との間が成型空間となっている。
　なお、上パンチ２５及び下パンチ２６は、外周面側が多角形であって、内周面側がコア２２の形状に対応する円形となっていることとしたが、これに限定されず、外周面側が円形であって、内周面側は多角形となっていてもよい。この場合、非磁性体からなるコア２２は多角形となっている。
　各スロット内の磁場発生コイル２３は、電流がダイス２１上面に対して垂直な方向に流れるように配置され、周方向に隣り合うコイルの電流の向きが交互に逆向きになるように接続されている。磁場発生コイル２３に電流を流すと、成形空間に磁束の流れが生じ、磁束が環状スリーブ２７にあたる点に、円周方向に順にＳ，Ｎ，Ｓ，Ｎ・・・と磁性が交互に変わる磁極が形成される。このとき、磁場発生コイル２３によって形成される磁極の位置と、外周部側の多角形の辺の位置とが周方向でほぼ一致するように、磁場発生コイル２３を配置する。
　異方性焼結磁石は、磁粉の配向方向により焼結時の収縮度合いが異なる。極異方性リング磁石の場合、内径及び外径とも円形のダイスキャビティを使用して磁石を製造すると、焼結後に外径側は極の位置が平坦になり、極間が相対的に出っ張る形（極間に頂点を有する多角形）となり、内径側は外径側の変形に対応した多角形、又は外径側で出っ張った部分にくぼみを有する円形となる。しかしながら、このような焼結時の変形は、極異方性配向時の配向を邪魔することがない効率のよい内径形状とは相反するものであり、従って、本発明の実施においては、コア２２の多角形の頂点は磁極の位置と一致するように配置する。
　なお、コイルの形状には特に限定はないが、磁場発生コイルは、ポールピース形状にあって、コイル間の距離がプレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっていることが好ましい。このような磁場発生コイルを用いることで、成形体の内部応力が小さくなる。成形体の内部応力が小さくなることで、外径から内径を除した極異方性リング磁石の厚さをより薄くしても、焼結後に極異方性リング磁石に割れ、クラックが入らなくなる。さらに好ましくは、ポールピース先端の形状は横断面からみて、三角形状である。
＜磁粉の準備工程＞
　磁粉の粉砕は、粗粉砕と微粉砕とに分けて行うことが好ましい。例えば、Ｒ（ＲはＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙなどの希土類元素），Ｆｅ，Ｂから実質的になる原料合金の粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル、ディスクミル、水素粉砕等で行うことが好ましく、微粉砕は、ジェットミル、振動ミル、ボールミル等で行うことが好ましい。いずれも酸化を防ぐために、有機溶媒や不活性ガスを用いて非酸化雰囲気で行うことが好ましい。粉砕粒度は２～８μｍ（Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ）が好ましい。２μｍ未満では磁粉の活性が高く酸化が激しく起こるため焼結時の変形が大であり、磁気特性も悪化する。８μｍ超では焼結後の結晶粒径が大きくなり容易に磁化反転が起こり、保磁力の低下を招く。
＜成形工程＞
　極異方性焼結リング磁石の成形は、前述した磁場成形用プレス装置を用いて行う。作製した前記磁粉を給粉フィーダにより、前述した磁場成形用プレス装置のダイスキャビティ２４に充填した後、上パンチ２５を降下し、上パンチ２５、下パンチ２６、ダイス２１及びコア２２にて成形空間を形成した後、磁場を印加しつつ、所定密度まで成形する。ここで、磁粉を配向させるために成形空間に印加する磁場の強さは、好ましくは、１５９ｋＡ/ｍ以上であり、より好ましくは２３９ｋＡ/ｍ以上である。配向磁場の強さが１５９ｋＡ/ｍ未満では、磁粉の配向が不十分であって良好な磁気特性が得られない。成形圧力は０．５～２ｔｏｎ/ｃｍ２が望ましい。０．５ｔｏｎ/ｃｍ２未満では成形体の強度が弱くなってこわれやすい。また２ｔｏｎ/ｃｍ２超では磁粉の配向が乱れ、磁気特性が低下する。
＜焼結工程＞
　成形してできた成形体を焼結する。焼結は、真空又はアルゴン雰囲気中で１０００～１１５０℃で行うことが好ましい。１０００℃未満では焼結不足により、必要とされる密度が得られず、磁気特性が低下する。１１５０℃超では過焼結により、変形や磁気特性の低下が発生する。
　焼結工程では、一般的に用いられているＭｏ板を用いても良い。Ｍｏを用いた耐熱容器中にＭｏ板を入れ、その上に成形体を置いて焼結を行う。Ｍｏ板への焼結体の焼き付きを防止するために、Ｍｏ板の表面粗さを機械加工等により高め、成形体との接触面積を減らすことが望ましい。Ｍｏ板が圧延材であって表面粗さが低い場合、焼結体とＭｏ板との焼き付きが発生しやすく、さらに焼結に伴う収縮の過程で焼結磁石に変形が生じる場合がある。前記機械加工としては、ブラスト処理が好ましい。ブラスト後のＭｏ板の表面粗さ（ＪＩＳＲ６００１－１９８３）はＲｍａｘで５μｍ～１００μｍが好ましく、７μｍ～５０μｍがより好ましく、１０μｍ～３０μｍがさらに好ましい。５μｍ未満では、焼結体とＭｏ板との焼き付きが発生しやすく、焼結後の磁石が変形する。１００μｍ超では、収縮の過程でＭｏ板に焼結体が引っかかり変形が発生する。Ｍｏ板に酸化ネオジム等を塗布して、焼結時の焼結体とＭｏ板との焼き付きを防止することもできる。
＜その他の工程＞
　得られた焼結体は、必要に応じて要求される寸法に外周面、内周面及び端面が加工される。この加工処理には、外径研磨機、内径研磨機、平面研磨機又は姿加工機等の既存の設備を適宜使用できる。加工後のメッキ、塗装、アルミニウムの真空蒸着、化成処理等の表面処理を必要に応じて行うことができる。なお、焼結体に熱処理を施すことが好ましい。熱処理は、上述した加工処理前に行ってもよいし加工処理後に行ってもよい。
　次に、本発明の解析方法を用いて具体的に極異方性リング磁石を作製した例について説明する。
　解析の前提条件として、作製する極異方性リング磁石の外径は８．２５ｍｍ、極数は４極であって、周方向に隣り合うコイルの電流の向きが交互に逆向きになるように磁場発生コイルは接続されており、電流値は３ｋＡ、密度は２．５ｇ／ｃｍ3、焼結温度は１０９０℃とした。極異方性磁界配向となるダイスにおいて、所定の外径に対して、内径が変化したとき、成形体の内部応力がどのように変化するかを、本発明の解析方法を用いて解析した。
　図１８は、内部応力の解析結果を示すグラフである。図１８にあって、横軸は成形体の内径[ｍｍ]、縦軸は内周引張応力[ＭＰａ]を表し、●印はポールピース形状にあってコイル間の距離が磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位で最も遠隔な部位よりも狭くなっているダイス（図１６参照）を用いた場合の解析結果を示し、■印は従来からのダイス（特許文献１に記載のポールピースが直方体形状のコイルに図１６のコイルを置き換えたダイス）を用いた場合の解析結果を示している。図１６ではポールピース先端の形状は横断面からみて、三角形状となっており、ポールピース内に複数の電線が設置されている。
　図１８に示すように、従来からのダイスを用いた場合、成形体の内径が大きくなるにつれて、一旦内部応力は増加するが、その後内部応力が減少していることがわかった。また、従来からのダイスから、ポールピース形状にあってコイル間の距離が磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位で最も遠隔な部位よりも狭くなっているダイスに変えると、さらに内部応力が減少していることがわかった。
　（実施例１）
　上記解析結果に基づき、外径が８．２５ｍｍ、内径が４．６５ｍｍ、長さが７．００ｍｍであって、磁極の数が４極となる極異方性リング磁石を作製するための磁場成形用プレス装置用のダイスを作製した。図１８に示す解析結果によれば、内径が４．６５ｍｍであれば焼結体の内部応力が基準設定値未満となっている。
　ダイスキャビティ２４の形状は、外径１０．５ｍｍ、内径５．０５ｍｍとした。ダイス２１は円筒状をなしており、円筒状のダイス２１の内面には複数のスロットが形成されて、各スロットには磁場発生コイル２３が埋設されている。各スロット内の磁場発生コイル２３は、電流がダイス２１上面に対して垂直な方向に流れるように配置され、周方向に隣り合うコイルの電流の向きが交互に逆向きになるように接続されている。磁場成形用プレス装置に４つのコイルを周方向に配置し、ポールピースはコイル間の距離が磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっている。
　次に、磁粉となるＲ－Ｆｅ－Ｂ系合金（組成：Ｎｄ２４．０質量％、Ｐｒ７．０質量％、Ｄｙ１．１６質量％、Ｎｂ０．１５質量％、Ａｌ０．１質量％、Ｃｏ２．０質量％、Ｇａ０．１質量％、Ｃｕ０．１質量％、Ｂ０．９５質量％、残部Ｆｅ）を準備した。Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系合金はストリップキャスト法にて作製し、水素化処理による粗粉砕、ジェットミルによる微粉砕を経て、Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ法で平均粒径３μｍの磁粉にした。
　作製した磁粉をフィーダにて磁場成形用プレス装置のダイスキャビティ２４に充填し、上パンチ２５を降下し、上パンチ２５、下パンチ２６、ダイス２１及びコア２２にて成形空間を形成した後、８５０ｋＡ／ｍの磁場を印加しつつ、密度：２．５ｇ／ｃｍ3まで成形した。磁場中で成形した成形体をＭｏ板に載せて、アルゴン雰囲気中で１０９０℃で焼結し、２０℃まで冷却した。焼結後、砥石を用いて、外径が８．２５ｍｍ、内径が４．６５ｍｍ、長さが７．００ｍｍとなる極異方性リング磁石に加工した。
（実施例２）
　上記解析結果に基づき、外径が８．２５ｍｍ、内径が５．７５ｍｍ、長さが７．００ｍｍとなる極異方性リング磁石を作製するためにダイスキャビティ２４の形状を外径１０．５ｍｍ、内径６．５ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同じ条件にて、極異方性リング磁石を作製した。図１８に示す解析結果によれば、内径が５．７５ｍｍであれば焼結体の内部応力が基準設定値未満となっている。
（実施例３）
　上記解析結果に基づき、ダイスのポールピース形状が直方体状であることを除いて、実施例１と同じ条件にて、外径が８．２５ｍｍ、内径が４．６５ｍｍ、長さが７．００ｍｍである極異方性リング磁石を作製した。
　実施例１、実施例２、実施例３のいずれにあっても、クラックが発生せずに極異方性リング磁石を作製することができた。特に、焼結体の内部応力の低い磁石は厚みが薄くてもクラックが発生しなかった。本発明の解析結果と同じ結果となった。
　また、実施例１、実施例２、実施例３にて作製した各極異方性リング磁石の表面磁束密度、表面磁束密度波形を比較した。表面磁束密度はガウスメーターにて測定し、ガウスメーターによる測定データをアナライザにて計算して表面磁束密度波形を求めた。図１９及び図２０は、極異方性リング磁石の表面磁束密度波形を示すグラフであって、横軸は角度[ｄｅｇ．]を表し、縦軸は磁石の表面磁束密度（Ｔ）を表している。図１９には、実施例１による計算結果(実線)と実施例３による計算結果(点線)とを示し、図２０には、実施例２による計算結果(実線)と実施例３による計算結果(点線)とを示している。
　実施例１と実施例３との表面磁束密度及び表面磁束密度波形を比較したところ(図１９参照)、実施例１の方が、ピークＢｇが１３％高かった。また、高調波歪率（ＴＨＤ）を比べたところ、実施例３が８．３％であったのに対して、実施例１は１．０％であり、良好であった。
　また、実施例２と実施例３の表面磁束密度及び表面磁束密度波形を比較したところ(図２０参照)、ピークＢｇは同等であった。但し、実施例２の断面積は実施例３と比べて、２５％も少ないので、断面積あたりのピークＢｇを比較すると、実施例２の方が２４％高かった。また、高調波歪率（ＴＨＤ）を比べたところ、実施例３が８．３％であったのに対して、実施例２は１．０％であり、良好であった。
　実施例１及び実施例２が実施例３に対して高調波歪率が低かった理由は、ポールピースの形状において、コイル間の距離が磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっているダイスを用いることで、正弦波に近い配向磁界を作り出せたことに起因している。正弦波に近い表面磁束密度分布を得るには、正弦波に近い配向磁界が必要である。ポールピースの形状において、コイル間の距離が磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっているダイスは、磁界中成形時に、磁粉への配向磁界を正弦波に保つことができる。また、コイルの導体面積を増やすことで起磁力を大きくすることもできる。
　なお、上述した実施の形態では、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系の極異方性リング磁石を例として異方性焼結磁石の解析方法及び製造方法について説明したが、フェライト系の材料を用いた異方性焼結磁石についても本発明を適用することができる。
　また、上述した実施の形態では、極異方性リング磁石について説明したが、焼結工程を経て作製されるラジアル異方性リング磁石についても本発明を同様に適用することが可能である。また、リング磁石に限らず、ブロック形状や弓形形状の磁石についても本発明を同様に適用することが可能である。
　また、上述した実施の形態では、外径側が極異方性磁界配向となっている極異方性リング磁石を例として説明したが、内径側が極異方性磁界配向となっている極異方性リング磁石についても本発明を適用することができる。
　開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　解析部
　２　記憶部
　３　一時記憶部
　４　入力部
　５　表示部
　６　出力部
　１１　極異方性リング磁石
　１２　Ｎ極
　１３　Ｓ極
 

Claims (12)

  1. 　磁粉を磁界配向させつつ成形し、成形体を得る工程と、作製した成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを経て製造される異方性焼結磁石を解析する方法において、
    　前記焼結工程では、応力がかからない無応力過程と、応力がかかる応力過程との２段階に分けて、解析を行うことを特徴とする異方性焼結磁石の解析方法。
  2. 　前記無応力過程での解析に、磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を使用し、前記応力過程での解析に、磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を使用することを特徴とする請求項１に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  3. 　前記収縮率及び線膨張係数を、前記成形体の配向磁界に応じて変化させることを特徴とする請求項２に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  4. 　前記焼結工程における解析は、成形体を焼結する工程において、無応力過程では応力がかかる応力過程前の形状を解析し、応力過程では前記解析した応力過程前の形状から焼結完了時の形状及び応力を解析することを含むことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  5. 　前記成形体の配向磁界に応じて、前記焼結体の磁気特性分布を求めることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  6. 　前記焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、前記焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  7. 　前記異方性焼結磁石の磁界解析及び／または減磁解析を行うことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  8. 　磁粉を磁界配向させつつ成形し、成形体を得る工程と、作製した成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを経て製造される異方性焼結磁石を解析する方法において、
    　予め種々に配向磁界を変化させて焼結体を作製し、寸法及び熱機械特性を測定し、収縮率及び線膨張係数を磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とでそれぞれ測定し、測定結果より解析用データベースを作成して記憶しておくステップと、
    　成形工程における成形体の三次元配向磁界分布を解析するステップと、
    　前記三次元配向磁界分布から二次元配向磁界分布を抽出するステップと、
    　焼結工程中、応力がかからない無応力過程において、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を用いて変形量を解析し、応力がかかる応力過程前の形状を求めるステップと、
    　焼結工程中、応力がかかる応力過程において、前記応力過程前の形状を初期形状とし、前記二次元配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を用いて変形量及び応力を解析し、形状及び応力分布を求めるステップと、
    　焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めるステップと、
    　焼結体を加工した形状での磁気特性分布を焼結体の磁気特性分布からマッピングするステップと、
    　を有することを特徴とする異方性焼結磁石の解析方法。
  9. 　さらに前記異方性焼結磁石の磁界解析を行うステップ及び／または減磁解析を行うステップを有することを特徴とする請求項８に記載の異方性焼結磁石の解析方法。
  10. 　予め種々に配向磁界を変化させて焼結体を作製し、収縮率及び線膨張係数を磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とでそれぞれ測定し、測定結果より解析用データベースを作成して記憶しておくステップと、成形工程における成形体の三次元配向磁界分布を解析するステップと、焼結工程中、応力がかからない無応力過程において、配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の収縮率を用いて変形量を解析し、応力がかかる応力過程前の形状を求めるステップと、焼結工程中、応力がかかる応力過程において、前記応力過程前の形状を初期形状とし、配向磁界分布に応じて変化させた磁化容易軸方向と磁化困難軸方向の線膨張係数を用いて変形量及び応力を解析し、形状及び応力分布を求めるステップと、焼結工程後、成形体の形状から焼結体の形状に変形した変形量の解析結果に基づいて配向磁界ベクトルを回転させ、焼結体の配向磁界ベクトルの分布を求めるステップと、焼結体を加工した形状での磁気特性分布を焼結体の磁気特性分布からマッピングするステップとによる異方性焼結磁石の解析結果に応じて、焼結体の内部応力が基準設計値よりも小さくなる条件で設計したダイスキャビティの形状を有するダイスと、磁場発生コイルとを含む磁場成形用プレス装置を準備する工程と、
    　磁石合金の粉末を準備する工程と、
    　前記磁石合金の粉末を前記磁場成形用プレス装置にて磁場中成形する工程と、
    　前記磁場中成形により作製された成形体を焼結する工程と、
    　を有することを特徴とする異方性焼結磁石の製造方法。
  11. 　前記磁場成形用プレス装置を準備する工程において、前記磁場発生コイルは、ポールピース形状にあって、コイル間の距離が前記磁場成形用プレス装置のダイスキャビティに最も近接する部位が、最も遠隔な部位よりも狭くなっていることを特徴とする請求項１０に記載の異方性焼結磁石の製造方法。
  12. 　前記磁場成形用プレス装置を準備する工程において、前記磁場発生コイルは４つ以上あり、前記磁場成形用プレス装置のダイスキャビティ側面にて隣り合う前記磁場発生コイルの極が異なるように設置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の異方性焼結磁石の製造方法。
     
     
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