JP2015207687A - Permanent magnet, and method for manufacturing permanent magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石及び永久磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a permanent magnet and a method for manufacturing the permanent magnet.
近年、ハイブリッドカーやハードディスクドライブ等に使用される永久磁石モータでは、小型軽量化、高出力化、高効率化が要求されている。そして、上記永久磁石モータにおいて小型軽量化、高出力化、高効率化を実現するに当たって、永久磁石モータに埋設される永久磁石について、更なる磁気特性の向上が求められている。尚、永久磁石としてはフェライト磁石、Sm−Co系磁石、Nd−Fe−B系磁石、Sm2Fe17Nx系磁石等があるが、特に残留磁束密度の高いNd−Fe−B系磁石が永久磁石モータ用の永久磁石として用いられる。 In recent years, permanent magnet motors used in hybrid cars, hard disk drives, and the like have been required to be smaller, lighter, higher in output, and more efficient. Further, in order to realize a reduction in size and weight, an increase in output, and an increase in efficiency in the permanent magnet motor, further improvement in magnetic characteristics is required for the permanent magnet embedded in the permanent magnet motor. Permanent magnets include ferrite magnets, Sm—Co magnets, Nd—Fe—B magnets, Sm 2 Fe 17 N x magnets, etc. Nd—Fe—B magnets with particularly high residual magnetic flux density. Used as a permanent magnet for a permanent magnet motor.
しかしながら、Nd−Fe−B等のNd系磁石は、耐熱温度が低いことが問題であった。従って、Nd系磁石を永久磁石モータに用いる場合には、該モータを連続駆動させると磁石の残留磁束密度が徐々に低下することとなっていた。また、不可逆減磁も生じることとなっていた。そこで、Nd系磁石を永久磁石モータに用いる場合には、Nd系磁石の耐熱性を向上させるために、磁気異方性の高いDy(ジスプロシウム)やTb(テルビウム)等(以下、Dy等という)を添加し、磁石の保磁力を更に向上させることが図られている。 However, Nd-based magnets such as Nd—Fe—B have a problem that the heat-resistant temperature is low. Therefore, when an Nd magnet is used for a permanent magnet motor, the residual magnetic flux density of the magnet gradually decreases when the motor is continuously driven. In addition, irreversible demagnetization has also occurred. Therefore, when an Nd magnet is used for a permanent magnet motor, Dy (dysprosium), Tb (terbium), etc. (hereinafter referred to as Dy) having high magnetic anisotropy are used to improve the heat resistance of the Nd magnet. Is added to further improve the coercive force of the magnet.
ここで、Dy等を添加する方法としては、従来より、主相と粒界相に対応する粉末を別々に製造し、混合(ドライブレンド)する2合金法と、蒸着やスパッタリング法を用いて焼結磁石の表面にDy等を成膜した後、熱処理を行うことによって焼結磁石の内部に拡散させる粒界拡散法がある(例えば特開2005−11973号公報)。 Here, as a method for adding Dy and the like, conventionally, powders corresponding to the main phase and the grain boundary phase are separately manufactured, mixed (dry blended), and sintered using vapor deposition or sputtering. There is a grain boundary diffusion method in which Dy or the like is deposited on the surface of the magnet and then diffused into the sintered magnet by heat treatment (for example, JP-A-2005-11973).
しかしながら2合金法は、2つの合金をブレンドしプレスして磁石を作製するため、Dy等が粒内に拡散してしまい、粒界に偏在させることが出来ない欠点がある。一方、粒界拡散法は、Dy等を粒界部や焼結体主相粒内の粒界部近傍に極めて高濃度に濃化させることが可能であり、2合金法の場合と比べてより理想的な組織形態とすることが可能であるが、拡散できる距離が短い(2mm程度)ので大型の磁石では内部の粒界相までDy等の拡散距離を伸ばせない欠点がある。従って、例えばエレベーターや風力発電機の回転電機に用いられる大型の永久磁石に対しては適切な保磁力の向上を図ることができない問題があった。 However, the two-alloy method has a drawback in that since two alloys are blended and pressed to produce a magnet, Dy and the like diffuse into the grains and cannot be unevenly distributed at the grain boundaries. On the other hand, the grain boundary diffusion method can concentrate Dy and the like at a very high concentration in the vicinity of the grain boundary part and the grain boundary part in the sintered body main phase grains, compared with the case of the two alloy method. Although it is possible to obtain an ideal texture form, the distance that can be diffused is short (about 2 mm), so a large magnet has a drawback that the diffusion distance such as Dy cannot be extended to the internal grain boundary phase. Therefore, for example, there is a problem that an appropriate coercive force cannot be improved with respect to a large permanent magnet used in an electric rotating machine for an elevator or a wind power generator.
また、Dy等は希少金属であり、産出地も限られていることから、Dy等の使用量は少しでも抑えることが望ましい。更に、Dy等を多量に添加すると、保磁力が上昇する一方で磁石の強さを示す残留磁束密度が低下してしまう課題もある。そこで、微量のDy等を効率よく粒界に偏在させることによって、残留磁束密度を低下させることなく磁石の保磁力を向上させる技術が望まれていた。 Moreover, since Dy etc. are rare metals and the production origin is also limited, it is desirable to suppress the usage-amount of Dy etc. as much as possible. Further, when a large amount of Dy or the like is added, there is a problem that the residual magnetic flux density indicating the strength of the magnet decreases while the coercive force increases. Therefore, a technique for improving the coercive force of a magnet without reducing the residual magnetic flux density by efficiently distributing a small amount of Dy or the like at grain boundaries has been desired.
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、永久磁石全体ではなく必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成することによって、DyやTbの使用量を減少させつつ大型の永久磁石であっても永久磁石の保磁力を適切に向上させることを可能にした永久磁石及び永久磁石の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is configured to improve only the coercive force of a necessary portion rather than the entire permanent magnet, thereby reducing the amount of Dy and Tb used. An object of the present invention is to provide a permanent magnet and a method for manufacturing the permanent magnet that can appropriately improve the coercive force of the permanent magnet even if it is a large permanent magnet.
前記目的を達成するため本願の請求項1に係る永久磁石は、着磁後に有する保磁力の値が異なる複数の成形体を組み合わせるとともに、組み合わせた複数の前記成形体を一括して焼結することにより製造され、焼結後の複数の前記成形体が結合した状態からなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the permanent magnet according to
また、請求項2に係る永久磁石は、請求項1に記載の永久磁石であって、前記複数の成形体は、製造後の永久磁石に対して要求される保磁力に応じた態様で組み合わされていることを特徴とする。
A permanent magnet according to
また、請求項3に係る永久磁石は、請求項2に記載の永久磁石であって、前記複数の成形体は、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する前記成形体が位置するように組み合わされていることを特徴とする。
Moreover, the permanent magnet according to claim 3 is the permanent magnet according to
また、請求項4に係る永久磁石は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の永久磁石であって、前記複数の成形体は、粘着剤、可塑剤、熱圧着により互いに接合されることによって組み合わされていることを特徴とする。 A permanent magnet according to a fourth aspect is the permanent magnet according to any one of the first to third aspects, wherein the plurality of molded bodies are joined together by an adhesive, a plasticizer, and thermocompression bonding. It is characterized by being combined.
また、請求項5に係る永久磁石は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の永久磁石であって、複数の前記成形体は、Dy又はTbの含有量が成形体によって異なることを特徴とする。
Moreover, the permanent magnet which concerns on Claim 5 is a permanent magnet in any one of
また、請求項6に係る永久磁石は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の永久磁石であって、粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を成形することにより前記成形体を形成することを特徴とする。
A permanent magnet according to
また、請求項7に係る永久磁石の製造方法は、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末を成形することにより複数の成形体を形成する工程と、複数の前記成形体を組み合わせることにより、複数の前記成形体が結合した結合体を得る工程と、前記結合体を焼成温度で保持することにより、複数の前記成形体を一括して焼結する工程と、焼結後の前記結合体を着磁する工程と、を有し、複数の前記成形体は、着磁後に有する保磁力の値が成形体によって異なることを特徴とする。
The method for manufacturing a permanent magnet according to
また、請求項8に係る永久磁石の製造方法は、請求項7に記載の永久磁石の製造方法であって、前記結合体を得る工程では、製造後の永久磁石に対して要求される保磁力に応じた態様で複数の前記成形体を組み合わせることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on
また、請求項9に係る永久磁石の製造方法は、請求項8に記載の永久磁石の製造方法であって、前記結合体を得る工程では、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する前記成形体が位置するように組み合わせることを特徴とする。
Further, a method for manufacturing a permanent magnet according to claim 9 is the method for manufacturing a permanent magnet according to
また、請求項10に係る永久磁石の製造方法は、請求項7乃至請求項9のいずれかに記載の永久磁石の製造方法であって、前記結合体を得る工程では、粘着剤、可塑剤、熱圧着により複数の前記成形体を互いに接合することによって組み合わせることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on
また、請求項11に係る永久磁石の製造方法は、請求項7乃至請求項10のいずれかに記載の永久磁石の製造方法であって、複数の前記成形体は、Dy又はTbの含有量が成形体によって異なることを特徴とする。 A method for producing a permanent magnet according to an eleventh aspect is the method for producing a permanent magnet according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the plurality of molded bodies have a Dy or Tb content. It differs depending on the molded product.
更に、請求項12に係る永久磁石の製造方法は、請求項7乃至請求項11のいずれかに記載の永久磁石の製造方法であって、前記成形体を形成する工程では、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を成形することにより前記成形体を形成することを特徴とする。
Furthermore, the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on
前記構成を有する請求項1に記載の永久磁石によれば、複数の成形体を結合することによって永久磁石全体ではなく必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成することが可能となる。従って、永久磁石が磁石としての機能を保持した状態(即ちステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流によって温度が上昇したとしても逆磁界以上の保磁力を保つことができる状態)で、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。特に、エレベーターや風力発電機の回転電機に用いられる大型の永久磁石では、その効果が大きくなる。
また、永久磁石は最終的に一体形状の結合体となるので、永久磁石を回転電機のロータに配置する場合には、保磁力の異なる永久磁石を個別に並べて配置する場合と比較して、ロータへの組み付け精度を向上させることが可能となる。その結果、設計位置からの永久磁石の位置ズレを防止することができ、回転電機の高出力化、高効率化、低トルクリプル化を実現することが可能となる。
また、複数の成形体を組み合わせた状態で一括に焼結することにより製造するので、複数の成形体を焼結後に組み合わせる場合と比較して、焼結後の高精度の加工が不要となる。即ち、成形体を焼結した後に組み合わせることとすると、焼結に伴って成形体の収縮や変形が生じるので、それらを修正した上で組み合わせる必要が生じる。複数の成形体を組み合わせた後に焼結することとすれば、それらの工程が不要となり製造コストの上昇も抑えることが可能となる。
According to the permanent magnet of the first aspect having the above-described configuration, it is possible to improve only the coercive force of a necessary portion, not the entire permanent magnet, by combining a plurality of molded bodies. Therefore, the state in which the permanent magnet retains the function as a magnet (that is, a state in which a demagnetizing field is generated by passing a current through the stator, or a coercive force higher than a reverse magnetic field can be maintained even if the temperature rises due to an eddy current). Thus, it is possible to prevent the residual magnetic flux density from being reduced. In particular, the effect becomes large in a large-sized permanent magnet used for a rotary electric machine of an elevator or a wind power generator.
Further, since the permanent magnet finally becomes a unitary combined body, when the permanent magnet is arranged in the rotor of the rotating electrical machine, the rotor is different from the case where the permanent magnets having different coercive forces are arranged side by side. Assembling accuracy can be improved. As a result, it is possible to prevent displacement of the permanent magnet from the design position, and to realize high output, high efficiency, and low torque ripple of the rotating electrical machine.
Moreover, since it manufactures by collectively sintering in the state which combined the some molded object, compared with the case where a several molded object is combined after sintering, the highly accurate process after sintering becomes unnecessary. That is, if the molded body is combined after being sintered, the molded body is contracted or deformed with the sintering, so that it is necessary to combine them after correcting them. If sintering is performed after combining a plurality of molded bodies, those steps are not required, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
また、請求項2に記載の永久磁石によれば、用途に応じて必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成するので、必要な保磁力を備えつつ磁石全体として残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。 In addition, according to the permanent magnet of the second aspect, since it is configured to improve only the coercive force of a necessary portion according to the application, the residual magnetic flux density can be reduced as a whole while providing the necessary coercive force. It becomes possible to prevent.
また、請求項3に記載の永久磁石によれば、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせるので、永久磁石内において高い保磁力が必要な箇所について、保磁力を必要となる値まで上昇させることができる。一方で、永久磁石内において高い保磁力が必要とならない箇所については、保磁力よりも残留磁束密度を優先することによって、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。 In addition, according to the permanent magnet of claim 3, since the molded body having a high coercive force is positioned after magnetization, the position where a high coercive force is required is combined. The coercive force can be increased to a required value at a necessary location. On the other hand, it is possible to prevent the residual magnetic flux density from being reduced by giving priority to the residual magnetic flux density over the coercive force at a location where a high coercive force is not required in the permanent magnet.
また、請求項4に記載の永久磁石によれば、粘着剤、可塑剤、熱圧着により複数の成形体を接合することにより組み合わせるので、焼結前の成形体を互いに適切に接合することが可能となる。 Moreover, according to the permanent magnet of claim 4, since the plurality of molded bodies are combined by bonding with an adhesive, a plasticizer, and thermocompression bonding, the molded bodies before sintering can be appropriately bonded to each other. It becomes.
また、請求項5に記載の永久磁石によれば、Dy又はTbの含有量が成形体によって異なるので、Dy又はTbを添加(又は多量に添加)する対象を必要な成形体のみに限定でき、DyやTbの使用量を減少させることが可能となる。また、特に粒界拡散法によってDyやTbを添加する場合には、添加する対象となる成形体のサイズが小さくなるので、磁石内部まで適切にDyやTbを拡散することが可能となる。その結果、大型の永久磁石であっても永久磁石の保磁力を適切に向上させることが可能となる。 Further, according to the permanent magnet of claim 5, since the content of Dy or Tb varies depending on the molded body, the target to which Dy or Tb is added (or added in large quantities) can be limited to only the necessary molded body, It is possible to reduce the amount of Dy and Tb used. In particular, when Dy or Tb is added by the grain boundary diffusion method, the size of the compact to be added becomes small, so that Dy and Tb can be appropriately diffused into the magnet. As a result, the coercive force of the permanent magnet can be appropriately improved even with a large permanent magnet.
また、請求項6に記載の永久磁石によれば、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することによって成形体を形成するので、従来の圧粉成形等を用いる場合と比較して成形体同士の適切な接合が可能となる。また、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無く、配向度についても向上させることが可能となる。また、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用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、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、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。更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減される。
Moreover, according to the permanent magnet of
また、請求項7に記載の永久磁石の製造方法によれば、複数の成形体を結合することによって永久磁石全体ではなく必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成することが可能となる。従って、永久磁石が磁石としての機能を保持した状態(即ちステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流によって温度が上昇したとしても逆磁界以上の保磁力を保つことができる状態)で、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。特に、エレベーターや風力発電機の回転電機に用いられる大型の永久磁石では、その効果が大きくなる。
また、永久磁石は最終的に一体形状の結合体となるので、永久磁石を回転電機のロータに配置する場合には、保磁力の異なる永久磁石を個別に並べて配置する場合と比較して、ロータへの組み付け精度を向上させることが可能となる。その結果、設計位置からの永久磁石の位置ズレを防止することができ、回転電機の高出力化、高効率化、低トルクリプル化を実現することが可能となる。
また、複数の成形体を組み合わせた状態で一括に焼結することにより製造するので、複数の成形体を焼結後に組み合わせる場合と比較して、焼結後の高精度の加工が不要となる。即ち、成形体を焼結した後に組み合わせることとすると、焼結に伴って成形体の収縮や変形が生じるので、それらを修正した上で組み合わせる必要が生じる。複数の成形体を組み合わせた後に焼結することとすれば、それらの工程が不要となり製造コストの上昇も抑えることが可能となる。
In addition, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to
Further, since the permanent magnet finally becomes a unitary combined body, when the permanent magnet is arranged in the rotor of the rotating electrical machine, the rotor is different from the case where the permanent magnets having different coercive forces are arranged side by side. Assembling accuracy can be improved. As a result, it is possible to prevent displacement of the permanent magnet from the design position, and to realize high output, high efficiency, and low torque ripple of the rotating electrical machine.
Moreover, since it manufactures by collectively sintering in the state which combined the some molded object, compared with the case where a several molded object is combined after sintering, the highly accurate process after sintering becomes unnecessary. That is, if the molded body is combined after being sintered, the molded body is contracted or deformed with the sintering, so that it is necessary to combine them after correcting them. If sintering is performed after combining a plurality of molded bodies, those steps are not required, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
また、請求項8に記載の永久磁石の製造方法によれば、用途に応じて必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成するので、必要な保磁力を備えつつ磁石全体として残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to
また、請求項9に記載の永久磁石の製造方法によれば、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせるので、永久磁石内において高い保磁力が必要な箇所について、保磁力を必要となる値まで上昇させることができる。一方で、永久磁石内において高い保磁力が必要とならない箇所については、保磁力よりも残留磁束密度を優先することによって、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。 In addition, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to claim 9, since the molded body having a high coercive force is positioned so that a position where a high coercive force is required is positioned after magnetization, it is high in the permanent magnet. About the location where a coercive force is required, a coercive force can be raised to the required value. On the other hand, it is possible to prevent the residual magnetic flux density from being reduced by giving priority to the residual magnetic flux density over the coercive force at a location where a high coercive force is not required in the permanent magnet.
また、請求項10に記載の永久磁石の製造方法によれば、粘着剤、可塑剤、熱圧着により複数の成形体を接合することにより組み合わせるので、焼結前の成形体を互いに適切に接合することが可能となる。
Further, according to the method for producing a permanent magnet according to
また、請求項11に記載の永久磁石の製造方法によれば、Dy又はTbの含有量が成形体によって異なるので、Dy又はTbを添加(又は多量に添加)する対象を必要な成形体のみに限定でき、DyやTbの使用量を減少させることが可能となる。また、特に粒界拡散法によってDyやTbを添加する場合には、添加する対象となる成形体のサイズが小さくなるので、磁石内部まで適切にDyやTbを拡散することが可能となる。その結果、大型の永久磁石であっても永久磁石の保磁力を適切に向上させることが可能となる。
In addition, according to the method of manufacturing a permanent magnet according to
更に、請求項12に記載の永久磁石の製造方法によれば、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することによって成形体を形成するので、従来の圧粉成形等を用いる場合と比較して成形体同士の適切な接合が可能となる。また、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無く、配向度についても向上させることが可能となる。また、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用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、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、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。更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減される。
Furthermore, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to
以下、本発明に係る永久磁石及び永久磁石の製造方法について具体化した一実施形態について以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a permanent magnet and a method for manufacturing a permanent magnet according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[永久磁石の構成]
先ず、本発明に係る永久磁石1の構成について説明する。図1は本発明に係る永久磁石1を示した全体図である。図1に示すように本発明に係る永久磁石1は蒲鉾型形状(セグメント型)を有する永久磁石である。そして、図2に示すように表面磁石型の発電機(又はモータ)のロータ2の表面に複数配置され、表面磁石型の発電機(又はモータ)を構成する。図2は、永久磁石1が配置されたSPMモータのロータ2を示した図である。尚、以下の実施例では永久磁石1を蒲鉾型形状とした例について説明するが、永久磁石1の形状は配置対象となるロータ2の形状、配置数等によって適宜変更可能である。例えば、扇型形状、弓型形状、直方体形状としても良い。また、表面磁石型の発電機(又はモータ)以外に、IPMモータ等の埋込磁石型の発電機(又はモータ)に適用することも可能である。
[Configuration of permanent magnet]
First, the configuration of the
また、本発明に係る永久磁石1はNd−Fe−B系磁石からなる。尚、各成分の含有量はNd:27〜40wt%、B:0.8〜2wt%、Fe(電解鉄):60〜70wt%とする。また、磁気特性向上の為、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。また、後述のように永久磁石1は、成分(特にDy又はTb)の含有量が異なる複数の成形体が結合された結合体からなるので、永久磁石1内の場所によって成分の含有量が異なる。
The
また、ロータ2に対する永久磁石1の配置数はロータ2の周囲に形成する極数に応じた数となり、例えば極数を12極とする場合には、図2に示すように12個の永久磁石1がロータ2に対して等間隔に配置される。
Further, the number of
更に、永久磁石1は、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物を成形した成形体(グリーン成形体)によって形成される。尚、混合物を直接に最終製品形状(例えば図1に示す蒲鉾型形状)に成形するのではなく、一旦最終製品形状以外(例えば、シート形状、ブロック形状等)に成形し、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって最終製品形状とする構成としても良い。また、特に混合物を一旦シート形状とした後に最終製品形状に加工する構成とすれば連続工程で生産することによって生産性を向上でき、また、成形の精度についても向上させることができる。混合物をシート形状とする場合には、例えば0.05mm〜10mm(例えば1mm)の厚さを備えた薄膜状のシート部材とする。尚、シート形状とした場合であっても、複数枚積層することとすれば、大型の永久磁石1を製造することも可能である。
Further, the
また、本発明に係る永久磁石1は、成分の含有量が異なる複数の成形体が結合された結合体からなる。ここで、永久磁石1の磁気性能は、例えば保磁力(Hcj)と残留磁束密度(Br)の組み合わせによって規定される。また、一般的にNd−Fe−B等の希土類永久磁石は、保磁力を上昇させる為に、Dy又はTbの添加が行われる。その結果、ステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流の発生等によって高温状態(例えば200℃)となったとしても、逆磁界以上の保磁力を保つことができる。しかしながら、Dy又はTbが添加されると、保磁力は上昇するが、一方で残留磁束密度が低下する問題がある。また、永久磁石1のサイズが特に大きい場合には、粒界拡散法によりDyやTbを添加すると、磁石内部までDyやTbが拡散しない問題もある。
In addition, the
そこで、本発明では、永久磁石1を成分の含有量が異なる複数の成形体が結合した結合体から構成するとともに、特に成形体毎にDy又はTbの含有量を変えることによって、着磁後に有する保磁力や残留磁束密度の値を成形体毎に変えるように構成する。即ち、永久磁石1は保磁力や残留磁束密度が異なる複数の領域から構成されることとなる。また、製造後の永久磁石1に対して要求される保磁力に応じた態様で複数の成形体を組み合わせる。より具体的には、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせる。
Therefore, in the present invention, the
ここで、図1に示す蒲鉾型形状の永久磁石1がロータ2の周囲に配置されたSPMモータを駆動させた場合には、永久磁石1に対して一様に磁束密度の変化が生じるのではなく、特定の箇所において大きな磁束密度の変化が生じ、減磁される虞がある。具体的には、図3に示すように永久磁石1のロータ周方向に沿った両端部では、ステータに電流を流した際に生じる反磁界の影響を受け易く、また、強い渦電流が発生する虞が高い。従って、特に大きな磁束密度の変化が生じる可能性が高く、減磁を防ぐ為には高い保磁力が必要となる。一方、他の箇所においては反磁界の影響も小さく、強い渦電流が発生する虞も少ないと予測され、保磁力を高くする必要性が小さい。
Here, when the saddle-shaped
そこで、永久磁石1の両端付近に特に着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせる。その結果、成形体が組み合わされ、焼結及び着磁された永久磁石1は、図3に示すように保磁力は低いが残留磁束密度は高い領域3と、保磁力は高いが残留磁束密度は低い領域4から構成されることとなる。それによって、永久磁石1が磁石としての機能を保持した状態(即ちステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流によって温度が上昇したとしても逆磁界以上の保磁力を保つことができる状態)で、残留磁束密度の低減を防止することができる。
Therefore, the
尚、領域4において保磁力を向上させる方法としては、磁石の粒界にDy又はTbを偏在配置させることにより行う。そして、磁石の粒界にDy又はTbを偏在配置させる方法としては、例えば、成形体の表面にDy又はTbを付着させ、熱処理することによって内部に拡散させる粒界拡散法や、主相と粒界相に対応する粉末を別々に製造し、混合(ドライブレンド)する2合金法等を用いる。ここで、特に粒界拡散法によってDy又はTbを添加する場合には、製品形状に組み合わせる前の小さいサイズの成形体の表面にDyやTb等を付着させることによって、領域4の全体に対して均一にDy又はTbを拡散することが可能である。更に、DyやTbの使用量削減、製造コストの削減等も可能となる。一方で、従来の大型の永久磁石では、磁石内部の粒界相までDyやTbの拡散距離を伸ばせず、DyやTbの使用量も多くなる。 As a method for improving the coercive force in the region 4, Dy or Tb is unevenly arranged at the grain boundary of the magnet. And as a method of unevenly arranging Dy or Tb at the grain boundaries of the magnet, for example, the grain boundary diffusion method in which Dy or Tb is attached to the surface of the molded body and diffused by heat treatment, or the main phase and grains A two-alloy method is used in which powders corresponding to the boundary phase are separately produced and mixed (dry blended). Here, especially when adding Dy or Tb by the grain boundary diffusion method, by attaching Dy, Tb or the like to the surface of a small-sized molded body before being combined with the product shape, the entire region 4 is added. It is possible to diffuse Dy or Tb uniformly. Further, the amount of Dy and Tb used can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. On the other hand, conventional large permanent magnets do not extend the diffusion distance of Dy and Tb to the grain boundary phase inside the magnet, and the amount of Dy and Tb used increases.
また、上記例では永久磁石1をSPMモータに用いる場合について説明したが、永久磁石1の用途によって高い保磁力が要求される位置は異なり、それに伴って組み合わせる成形体の形状等も異なる。例えば、永久磁石1をIPMモータに用いる場合には、ロータの軸方向に沿って逆ハの字状になるように直方体の永久磁石1がスロット6に収容されるが、図4に示すように対となる永久磁石1の中央付近の角部において特に大きな磁束密度の変化が生じる。従って、永久磁石1の角部付近に特に着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせる。その結果、成形体が組み合わされ、焼結及び着磁された永久磁石1は、図4に示すように保磁力は低いが残留磁束密度は高い領域7と、保磁力は高いが残留磁束密度は低い領域8から構成されることとなる。それによって、永久磁石1が磁石としての機能を保持した状態(即ちステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流によって温度が上昇したとしても逆磁界以上の保磁力を保つことができる状態)で、残留磁束密度の低減を防止し、また、粒界拡散法によって磁石内部まで適切にDyやTbを拡散することが可能となる。
Moreover, although the case where the
一方、本発明で特に永久磁石1を製造する場合において、磁石粉末に混合されるバインダーは、樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を所望形状(例えば蒲鉾型形状)に成形する際に生じた混合物の残余物を再利用する為、及び混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式(1)に示されるモノマーから選ばれる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該当する。
Furthermore, when a resin is used for the binder, it is preferable to use a polymer that does not contain an oxygen atom in the structure and has a depolymerization property. In addition, as will be described later, in order to reuse the residue of the mixture generated when the mixture of the magnet powder and the binder is formed into a desired shape (for example, a saddle shape), and in a state where the mixture is heated and softened, the magnetic field A thermoplastic resin is used for orientation. Specifically, the polymer which consists of 1 type, or 2 or more types of polymers or copolymers chosen from the monomer shown by the following general formula (1) corresponds.
上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン(PIB)、イソプレンの重合体であるポリイソプレン(イソプレンゴム、IR)、1,3−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン(ブタジエンゴム、BR)、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体(SIS)、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム(IIR)、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)、2−メチル−1−ペンテンの重合体である2−メチル−1−ペンテン重合樹脂、2−メチル−1−ブテンの重合体である2−メチル−1−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。尚、α−メチルスチレン重合樹脂は柔軟性を与えるために低分子量のポリイソブチレンを添加することが望ましい。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸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、本願発明の目的を達成することが可能である。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に250℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は融点が250℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
Examples of the polymer satisfying the above conditions include polyisobutylene (PIB), which is a polymer of isobutylene, polyisoprene (isoprene rubber, IR), which is a polymer of isoprene, and polybutadiene (butadiene) that is a polymer of 1,3-butadiene. Rubber, BR), polystyrene as a polymer of styrene, styrene-isoprene block copolymer (SIS) as a copolymer of styrene and isoprene, butyl rubber (IIR) as a copolymer of isobutylene and isoprene, styrene and butadiene A styrene-butadiene block copolymer (SBS) which is a copolymer of 2-methyl-1-pentene, a 2-methyl-1-pentene polymer which is a polymer of 2-methyl-1-pentene, and a polymer of 2-methyl-1-butene. A 2-methyl-1-butene polymer, a polymer of α-methylstyrene. That there is α- methyl styrene polymer resin. In addition, it is desirable to add a low molecular weight polyisobutylene to the α-methylstyrene polymer resin in order to give flexibility. The resin used for the binder may include a small amount of a polymer or copolymer of a monomer containing an oxygen 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, it is possible to achieve the object of the present invention.
As the resin used for the binder, it is desirable to use a thermoplastic resin that softens at 250 ° C. or lower, more specifically a thermoplastic resin having a glass transition point or a melting point of 250 ° C. or lower in order to appropriately perform magnetic field orientation. .
一方、バインダーに長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素(長鎖アルカン)を用いるのが好ましい。具体的には炭素数が18以上である長鎖飽和炭化水素を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を長鎖炭化水素のガラス転移点又は融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。 On the other hand, when a long-chain hydrocarbon is used as the binder, it is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon (long-chain alkane) that is solid at room temperature and liquid at room temperature or higher. Specifically, it is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon having 18 or more carbon atoms. Then, when the mixture of the magnetic powder and the binder is magnetically oriented as described later, the magnetic field orientation is performed in a state where the mixture is heated and softened at a temperature equal to or higher than the glass transition point or the melting point of the long-chain hydrocarbon.
また、バインダーに脂肪酸エステルを用いる場合においても同様に、室温で固体、室温以上で液体であるステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を脂肪酸エステルの融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。 Similarly, when a fatty acid ester is used as the binder, it is preferable to use methyl stearate, methyl docosanoate or the like that is solid at room temperature and liquid at room temperature or higher. And, as will be described later, when the magnetic powder and binder mixture is magnetically oriented, the magnetic field orientation is performed in a state where the mixture is heated and softened above the melting point of the fatty acid ester.
磁石粉末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、磁石内に含有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。また、焼結後に磁石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。 By using a binder that satisfies the above conditions as a binder to be mixed with the magnet powder, the amount of carbon and oxygen contained in the magnet can be reduced. Specifically, the amount of carbon remaining in the magnet after sintering is 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less. Further, the amount of oxygen remaining in the magnet after sintering is set to 5000 ppm or less, more preferably 2000 ppm or less.
また、バインダーの添加量は、スラリーや加熱溶融したコンパウンドを成形する際に成形体の厚み精度を向上させる為に、磁石粒子間の空隙を適切に充填する量とする。例えば、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、1wt%〜40wt%、より好ましくは2wt%〜30wt%、更に好ましくは3wt%〜20wt%とする。 Further, the amount of the binder added is an amount that appropriately fills the gaps between the magnet particles in order to improve the thickness accuracy of the molded body when molding the slurry or the heated and melted compound. For example, the ratio of the binder to the total amount of the magnet powder and the binder is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%, and still more preferably 3 wt% to 20 wt%.
[永久磁石の製造方法]
次に、本発明に係る永久磁石1の製造方法について図5を用いて説明する。図5は本実施形態に係る永久磁石1の製造工程を示した説明図である。
[Permanent magnet manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the
先ず、所定分率のNd−Fe−B(例えばNd:32.7wt%、Fe(電解鉄):65.96wt%、B:1.34wt%)からなる、インゴットを製造する。その後、インゴットをスタンプミルやクラッシャー等によって200μm程度の大きさに粗粉砕する。若しくは、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法でフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石粉末10を得る。
First, an ingot made of a predetermined fraction of Nd—Fe—B (for example, Nd: 32.7 wt%, Fe (electrolytic iron): 65.96 wt%, B: 1.34 wt%) is manufactured. Thereafter, the ingot is roughly pulverized to a size of about 200 μm by a stamp mill or a crusher. Alternatively, the ingot is melted, flakes are produced by strip casting, and coarsely pulverized by hydrogen crushing. Thereby, coarsely pulverized
次いで、粗粉砕磁石粉末10をビーズミル11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11による湿式法を用いた微粉砕では溶媒中で粗粉砕磁石粉末10を所定範囲の粒径(例えば0.1μm〜5.0μm)に微粉砕するとともに溶媒中に磁石粉末を分散させる。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粉末を真空乾燥などで乾燥させ、乾燥した磁石粉末を取り出す。また、粉砕に用いる溶媒の種類に特に制限はなく、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、ペンタン、ヘキサンなどの低級炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族類、ケトン類、それらの混合物等が使用できる。尚、好ましくは、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒が用いられる。
Next, the coarsely pulverized
一方、ジェットミルによる乾式法を用いた微粉砕では、粗粉砕した磁石粉末を、(a)酸素含有量が実質的に0%の窒素ガス、Arガス、Heガスなど不活性ガスからなる雰囲気中、又は(b)酸素含有量が0.0001〜0.5%の窒素ガス、Arガス、Heガスなど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、所定範囲の粒径(例えば0.7μm〜5.0μm)の平均粒径を有する微粉末とする。尚、酸素濃度が実質的に0%とは、酸素濃度が完全に0%である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。 On the other hand, in fine pulverization using a dry method using a jet mill, coarsely pulverized magnet powder is (a) in an atmosphere composed of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, and He gas having substantially 0% oxygen content. Or (b) Finely pulverizing by a jet mill in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, and He gas with an oxygen content of 0.0001 to 0.5%, A fine powder having an average particle diameter of 0.7 μm to 5.0 μm. The oxygen concentration of substantially 0% is not limited to the case where the oxygen concentration is completely 0%, but may contain oxygen in such an amount that a very small amount of oxide film is formed on the surface of the fine powder. Means good.
次に、ビーズミル11等で微粉砕された磁石粉末を所望形状に成型する。尚、磁石粉末の成形には、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することにより行う。以下の実施例では、混合物を一旦製品形状以外に成形した状態で磁場を印加して磁場配向を行い、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって製品形状(例えば図1に示す蒲鉾型形状)とする。特に、以下の実施例では混合物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製品形状とする。また、混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石粉末とバインダーとが混合したコンパウンド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や、磁石粉末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が有る。
Next, the magnet powder finely pulverized by the
以下では、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。
先ず、ビーズミル11等で微粉砕された磁石粉末にバインダーを混合することにより、磁石粉末とバインダーからなる粉末状の混合物(コンパウンド)12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や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。例えば、樹脂を用いる場合には構造中に酸素原子を含まず、且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、一方、長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素(長鎖アルカン)を用いるのが好ましい。また、脂肪酸エステルを用いる場合には、ステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド12における磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、1wt%〜40wt%、より好ましくは2wt%〜30wt%、更に好ましくは3wt%〜20wt%となる量とする。
Hereinafter, green sheet forming using hot melt coating will be described.
First, a powdery mixture (compound) 12 composed of magnet powder and binder is prepared by mixing a binder with magnet powder finely pulverized by a
また、上記コンパウンド12には、後に行われる磁場配向工程での配向度を向上させる為に配向を助長する添加剤を添加しても良い。配向を助長する添加剤としては例えば炭化水素系の添加剤が用いられ、特に極性を有する(具体的には酸解離定数pKaが41未満の)添加剤を用いるのが望ましい。また、添加剤の添加量は磁石粉末の粒子径に依存し、磁石粉末の粒子径が小さい程、添加量を多くする必要がある。具体的な添加量としては、磁石粉末に対して0.1部〜10部、より好ましくは1部〜8部とする。そして、磁石粉末に添加された添加剤は、磁石粒子の表面に付着し、後述の磁場配向処理において、磁石粒子の回動を補助する役目を有する。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同一方向に揃えること(即ち、配向度を高くすること)が可能となる。特に、磁石粉末にバインダーを添加する場合には、粒子表面にバインダーが存在するため、配向時の摩擦力が上がり、粒子の配向性が低下する為、添加剤を添加する効果がより大きくなる。
In addition, an additive for promoting orientation may be added to the
尚、バインダーの添加は、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。尚、磁石粉末とバインダーの混合は、例えば磁石粉末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。また、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。また、磁石粉末とバインダーの混合は、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、特に磁石粉末を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた溶媒から磁石粉末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、後述のコンパウンド12を得る構成としても良い。 The binder is added in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas. The mixing of the magnet powder and the binder is performed, for example, by putting the magnet powder and the binder into a stirrer and stirring with the stirrer. In addition, heating and stirring may be performed to promote kneading properties. The mixing of the magnet powder and the binder is preferably performed in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas. In particular, when the magnet powder is pulverized by a wet method, the binder is added to the solvent without kneading the magnet powder from the solvent used for pulverization, and then the solvent is volatilized. It is good also as a structure to obtain.
続いて、コンパウンド12をシート状に成形することによりグリーンシートを作成する。特に、ホットメルト塗工では、コンパウンド12を加熱することによりコンパウンド12を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材13上に塗工する。その後、放熱して凝固させることにより、支持基材13上に長尺シート状のグリーンシート14を形成する。尚、コンパウンド12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50〜300℃とする。但し、用いるバインダーの融点よりも高い温度とする必要がある。尚、スラリー塗工を用いる場合には、多量の溶媒中に磁石粉末とバインダー(更に配向を助長する添加剤を含めても良い)を分散させ、スラリーをセパレータ等の支持基材13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13上に長尺シート状のグリーンシート14を形成する。
Subsequently, a green sheet is created by forming the
ここで、溶融したコンパウンド12の塗工方式は、スロットダイ方式や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(即ち、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、加熱して流体状にしたコンパウンド12をギアポンプにより押し出してダイに挿入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本ロールのギャップにコンパウンド12を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材13上にロールの熱で溶融したコンパウンド12を塗工する。また、支持基材13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。更に、消泡剤を用いたり、加熱真空脱泡を行うこと等によって展開層中に気泡が残らないよう充分に脱泡処理することが好ましい。また、支持基材13上に塗工するのではなく、押出成型や射出成形によって溶融したコンパウンド12をシート状に成型するとともに支持基材13上に押し出すことによって、支持基材13上にグリーンシート14を成形する構成としても良い。
Here, as the coating method of the melted
また、スロットダイ方式によるグリーンシート14の形成工程では、塗工後のグリーンシート14のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ15と支持基材13間のギャップDをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ15に供給する流体状のコンパウンド12の量の変動は極力低下させ(例えば±0.1%以下の変動に抑える)、更に塗工速度の変動についても極力低下させる(例えば±0.1%以下の変動に抑える)ことが望ましい。それによって、グリーンシート14の厚み精度を更に向上させることが可能である。尚、形成されるグリーンシート14の厚み精度は、設計値(例えば1mm)に対して±10%以内、より好ましくは±3%以内、更に好ましくは±1%以内とする。尚、他方の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制御することで、支持基材13へのコンパウンド12の転写膜厚を制御することが可能である。
In the process of forming the
尚、グリーンシート14の設定厚みは、0.05mm〜20mmの範囲で設定することが望ましい。厚みを0.05mmより薄くすると、多層積層しなければならないので生産性が低下することとなる。
The set thickness of the
次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材13上に形成されたグリーンシート14の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材13とともに連続搬送されるグリーンシート14を加熱することによりグリーンシート14を軟化させる。具体的には、グリーンシート14の粘度が1〜1500Pa・s、より好ましくは1〜500Pa・sとなるまで軟化させる。それによって、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。
Next, the magnetic field orientation of the
尚、グリーンシート14を加熱する際の温度及び時間は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、例えば100〜250℃で0.1〜60分とする。但し、グリーンシート14を軟化させる為に、用いるバインダーのガラス転移点又は融点以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート14を加熱する加熱方式としては、例えばホットプレートによる加熱方式や熱媒体(シリコーンオイル)を熱源に用いた加熱方式が有る。次に、加熱により軟化したグリーンシート14の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。印加する磁場の強さは5000[Oe]〜150000[Oe]、好ましくは、10000[Oe]〜120000[Oe]とする。その結果、グリーンシート14に含まれる磁石結晶のC軸(磁化容易軸)が一方向に配向される。尚、磁場を印加する方向としてはグリーンシート14の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することとしても良い。また、複数枚のグリーンシート14に対して同時に磁場を配向させる構成としても良い。
In addition, although the temperature and time at the time of heating the
更に、グリーンシート14に磁場を印加する際には、加熱工程と同時に磁場を印加する工程を行う構成としても良いし、加熱工程を行った後であってグリーンシートが凝固する前に磁場を印加する工程を行うこととしても良い。また、ホットメルト塗工により塗工されたグリーンシート14が凝固する前に磁場配向する構成としても良い。その場合には、加熱工程は不要となる。
Furthermore, when applying a magnetic field to the
次に、図6を用いてグリーンシート14の加熱工程及び磁場配向工程についてより詳細に説明する。図6はグリーンシート14の加熱工程及び磁場配向工程を示した模式図である。尚、図6に示す例では、加熱工程と同時に磁場配向工程を行う例について説明する。
Next, the heating process and the magnetic field orientation process of the
図6に示すように、上述したスロットダイ方式により塗工されたグリーンシート14に対する加熱及び磁場配向は、ロールによって連続搬送された状態の長尺シート状のグリーンシート14に対して行う。即ち、加熱及び磁場配向を行う為の装置を塗工装置(ダイ等)の下流側に配置し、上述した塗工工程と連続した工程により行う。
As shown in FIG. 6, heating and magnetic field orientation on the
具体的には、ダイ15やコーティングロール22の下流側において、搬送される支持基材13及びグリーンシート14がソレノイド25内を通過するようにソレノイド25を配置する。更に、ホットプレート26をソレノイド25内においてグリーンシート14に対して上下一対に配置する。そして、上下一対に配置されたホットプレート26によりグリーンシート14を加熱するとともに、ソレノイド25に電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート14の面内方向(即ち、グリーンシート14のシート面に平行な方向)で且つ長さ方向に磁場を生じさせる。それによって、連続搬送されるグリーンシート14を加熱により軟化させるとともに、軟化したグリーンシート14の面内方向且つ長さ方向(図6の矢印27方向)に対して磁場を印加し、グリーンシート14に対して適切に均一な磁場を配向させることが可能となる。特に、磁場を印加する方向を面内方向とすることによって、グリーンシート14の表面が逆立つことを防止できる。
また、磁場配向した後に行うグリーンシート14の放熱及び凝固は、搬送状態で行うことが好ましい。それによって、製造工程をより効率化することが可能となる。
Specifically, the
Moreover, it is preferable that the heat dissipation and solidification of the
尚、磁場配向をグリーンシート14の面内方向且つ幅方向に対して行う場合には、ソレノイド25の代わりに搬送されるグリーンシート14の左右に一対の磁場コイルを配置するように構成する。そして、各磁場コイルに電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート14の面内方向で且つ幅方向に磁場を生じさせることが可能となる。
When the magnetic field orientation is performed in the in-plane direction and the width direction of the
また、磁場配向をグリーンシート14の面に対して垂直方向とすることも可能である。磁場配向をグリーンシート14の面に対して垂直方向に行う場合には、例えばポールピース等を用いた磁場印加装置により行う。尚、磁場配向方向をグリーンシート14の面に対して垂直方向とする場合には、グリーンシート14に対して支持基材13が積層された反対側の面にもフィルムを積層することが好ましい。それによって、グリーンシート14の表面の逆立ちを防止することが可能となる。
Further, the magnetic field orientation can be set to a direction perpendicular to the surface of the
また、上述したホットプレート26による加熱方式の代わりに熱媒体(シリコーンオイル)を熱源とした加熱方式を用いても良い。
Further, instead of the heating method using the
ここで、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等によりスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート14を成形した場合には、磁場の勾配が生じているところにグリーンシート14が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート14に含まれる磁石粉末が引き寄せられることとなり、グリーンシート14を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート14の厚みの偏りが生じる虞がある。それに対して、本発明のようにコンパウンド12をホットメルト成形によりグリーンシート14に成形する場合には、室温付近での粘度は数万〜数十万Pa・sに達し、磁場勾配通過時の磁性粉末の寄りが生じることが無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なC軸配向が可能となる。
Here, when the
また、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等により有機溶媒を含むスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート14を成形した場合には、厚さ1mmを越えるシートを作成しようとすると乾燥時においてスラリー等に含まれる有機溶媒が気化することによる発泡が課題となる。更に、発泡を抑制する為に乾燥時間を長時間化すれば、磁石粉末の沈降が生じ、それに伴って重力方向に対する磁石粉末の密度分布の偏りが生じ、焼成後の反りの原因となる。従って、スラリーからの成形では、厚みの上限値が実質上規制される為、1mm以下の厚みでグリーンシートを成形し、その後に積層する必要がある。しかし、その場合にはバインダー同士の絡まり合いが乏しくなり、その後の脱バインダー工程(仮焼処理)で層間剥離を生じ、それがC軸(磁化容易軸)配向性の低下、即ち残留磁束密度(Br)の低下原因となる。それに対して、本発明のようにコンパウンド12をホットメルト成形によりグリーンシート14に成形する場合には、有機溶媒を含まないので、厚さ1mmを越えるシートを作成した場合でも上述したような発泡の懸念が解消する。そして、バインダーが十分に絡まり合った状態にあるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。
Further, when the
また、複数枚のグリーンシート14に対して同時に磁場を印加させる場合には、例えばグリーンシート14を複数枚(例えば6枚)積層した状態で連続搬送し、積層したグリーンシート14がソレノイド25内を通過するように構成する。それによって生産性を向上させることが可能となる。
When applying a magnetic field to a plurality of
そして、図6に示す方法によりグリーンシート14の磁場配向を行った後に、グリーンシート14の打ち抜きや変形を行うことによって、所望形状の成形体を形成する。尚、磁場配向はグリーンシート14ではなく、打ち抜きや変形を行った後の成形体に対して行うように構成しても良い。また、磁場配向や成形体の成形では、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向(例えばラジアル配向、極異方配向等)を実現するように磁場配向や成形を行う。
And after performing the magnetic field orientation of the
また、成形体の成形では1の永久磁石を製造するに際して、図5に示すように複数(図5に示す例では3個)の成形体31〜33を成形する。尚、各成形体31〜33は、組み合わせることによって最終的な製品形状(例えば図1に示す蒲鉾型形状)となるように構成する。また、組み合わせた際に高い保磁力が要求される蒲鉾型形状の両端に位置することとなる成形体32、33は、Dy又はTbを添加することによって着磁後に有する保磁力を、中央に位置する成形体31よりも高くするように構成する。逆に残留磁束密度については成形体31が成形体32、33よりも高くなる。また、DyやTbの添加は、成形体32、33の表面にDy又はTbを付着させ、熱処理することによって内部に拡散させる粒界拡散法や、主相と粒界相に対応する粉末を別々に製造し、混合(ドライブレンド)する2合金法等を用いる。尚、2合金法を用いる場合には成形体31を成形する為のグリーンシートと、成形体32、33を成形する為のグリーンシートとを分けて製造する必要がある。
In the molding of the molded body, when one permanent magnet is manufactured, a plurality (three in the example shown in FIG. 5) of molded
また、成形体31〜33に対するDy又はTbの添加は、上述したように成形体31には添加せずに成形体32、33のみに添加する構成としても良いし、添加する量を変えるように構成しても良い。即ち、成形体31よりも成形体32、33に対してDy又はTbをより多く添加するように構成しても良い。
Further, as described above, the addition of Dy or Tb to the
続いて、上記工程により製造された成形体31〜33を接着剤、可塑剤、熱圧着等により互いに接合して組み合わせることによって、最終製品形状となる一体形状の成形体(以下、結合体34という)を作製する。例えば、PIBとトルエンの混合物を成形体31〜33の接合面に塗布した後に、加温及び加圧することによって、成形体31〜33を接合する。尚、本発明に係る製造方法では、磁石粉末にバインダーを添加したグリーン体成形を用いるので、一般的な圧粉成形を用いる場合と比較して成形体同士の適切な接合が可能となる。また、焼結前の成形体31〜33の接合処理は行わない構成としても良い。その場合であっても、例えば焼結処理の工程で隣り合う成形体31〜33が互いに接合され、一体形状の永久磁石1を製造することが可能である。
Subsequently, the molded
また、成形体31〜33を成形する工程によって生じたグリーンシート14の残余部分については、バインダーの融点以上に加熱することによって溶融されたコンパウンド12として再利用することが可能である。その結果、再利用された残余部分は、グリーンシート14の一部として再生されることとなる。従って、複雑な形状に成形した場合であっても、歩留まりを低下させることが無い。
Further, the remaining part of the
続いて、結合体34を大気圧、又は大気圧より高い圧力や低い圧力(例えば、1.0Paや1.0MPa)に加圧した非酸化性雰囲気(特に本発明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)においてバインダー分解温度で数時間〜数十時間(例えば5時間)保持することにより仮焼処理を行う。尚、仮焼処理は結合体34へと結合する前の成形体31〜33に対して行う構成としても良い。水素雰囲気下で行う場合には、例えば仮焼中の水素の供給量は5L/minとする。仮焼処理を行うことによって、バインダー等の有機化合物を解重合反応等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。即ち、結合体34中の炭素量を低減させる所謂脱カーボンが行われることとなる。また、仮焼処理は、結合体34中の炭素量が2000ppm以下、より好ましくは1000ppm以下とする条件で行うこととする。それによって、その後の焼結処理で結合体34の全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、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で行う場合には、15MPa以下とすることが望ましい。尚、加圧条件は大気圧より高い圧力、より具体的には0.2MPa以上とすれば特に炭素量軽減の効果が期待できる。
Subsequently, a non-oxidizing atmosphere (particularly hydrogen atmosphere or hydrogen and inert in the present invention) in which the bonded
尚、バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定する。具体的にはバインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲が選ばれる。バインダーの種類により異なるが200℃〜900℃、より好ましくは400℃〜600℃(例えば450℃)とする。 The binder decomposition temperature is determined based on the analysis results of the binder decomposition product and decomposition residue. Specifically, a temperature range is selected in which decomposition products of the binder are collected, decomposition products other than the monomers are not generated, and products due to side reactions of the remaining binder components are not detected even in the analysis of the residues. Although it varies depending on the type of the binder, it is set to 200 ° C to 900 ° C, more preferably 400 ° C to 600 ° C (for example, 450 ° C).
また、上記仮焼処理は、一般的な磁石の焼結を行う場合と比較して、昇温速度を小さくするのが好ましい。具体的には、昇温速度を2℃/min以下(例えば1.5℃/min)とする。従って、仮焼処理を行う場合には、図7に示すように2℃/min以下の所定の昇温速度で昇温し、予め設定された設定温度(バインダー分解温度)に到達した後に、該設定温度で数時間〜数十時間保持することにより仮焼処理を行う。上記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、結合体34中の炭素が急激に除去されず、段階的に除去されるので、焼結後の永久磁石の密度を上昇させる(即ち、永久磁石中の空隙を減少させる)ことが可能となる。そして、昇温速度を2℃/min以下とすれば、焼結後の永久磁石の密度を95%以上とすることができ、高い磁石特性が期待できる。
In the calcining process, it is preferable to reduce the rate of temperature rise compared to the case of performing general magnet sintering. Specifically, the temperature rising rate is set to 2 ° C./min or less (for example, 1.5 ° C./min). Therefore, when performing the calcining treatment, as shown in FIG. 7, the temperature is increased at a predetermined temperature increase rate of 2 ° C./min or less, and after reaching a preset temperature (binder decomposition temperature), The calcination treatment is performed by holding at the set temperature for several hours to several tens of hours. By reducing the rate of temperature increase in the calcination treatment as described above, the carbon in the bonded
また、仮焼処理によって仮焼された結合体34を続いて真空雰囲気で保持することにより脱水素処理を行っても良い。脱水素処理では、仮焼処理によって生成された結合体34中のNdH3(活性度大)を、NdH3(活性度大)→NdH2(活性度小)へと段階的に変化させることによって、仮焼処理により活性化された結合体34の活性度を低下させる。それによって、仮焼処理によって仮焼された結合体34をその後に大気中へと移動させた場合であっても、Ndが酸素と結び付くことを防止し、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、磁石結晶の構造をNdH2等からNd2Fe14B構造へと戻す効果も期待できる。
Further, the dehydrogenation process may be performed by holding the bonded
続いて、仮焼処理によって仮焼された結合体34を焼結する焼結処理を行う。それによって、成形体31〜33が一括して焼結され、焼結後の複数の成形体31〜33が結合した状態からなる焼結体が製造される。尚、結合体34の焼結方法としては、真空中での無加圧焼結、一軸方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結、2軸方向に加圧した状態で焼結する2軸加圧焼結、等方に加圧した状態で焼結する等方加圧焼結等がある。例えば、結合体34を成形体31〜33の接合面に対して交差する方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結を用いる。また、加圧焼結としては、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)焼結等がある。但し、一軸方向に加圧可能であって且つ通電焼結により焼結するSPS焼結を用いることが好ましい。尚、SPS焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば0.01MPa〜100MPaとし、数Pa以下の真空雰囲気で940℃まで10℃/分で上昇させ、その後5分保持することが好ましい。その後冷却し、再び300℃〜1000℃で2時間熱処理を行う。
Then, the sintering process which sinters the conjugate | bonded
その後、焼結体をC軸に沿って着磁を行う。その結果、永久磁石1を製造することが可能となる。尚、永久磁石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が用いられる。尚、永久磁石1の着磁は、回転電機のロータに配置した後に行う構成としても良い。
Thereafter, the sintered body is magnetized along the C axis. As a result, the
以上の製造方法により製造された永久磁石1は、図3に示すようにロータ2に設置された場合にロータ周方向に沿った両端部に位置する領域4において、高い保磁力を有することとなる。また、中央付近の領域3は、保磁力は領域4よりも低いが、残留磁束密度は高くなる。従って、高い保磁力が要求される箇所において高い保磁力を有するとともに、残留磁束密度の低下についても防止した永久磁石1を製造することが可能となる。
When the
以上説明したように、本実施形態に係る永久磁石1及び永久磁石1の製造方法では、磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド12を生成する。そして、生成したコンパウンド12をシート状に成形したグリーンシート14を作製する。その後、成形したグリーンシート14から複数の成形体31〜33を成形し、成形体31〜33を組み合わせた状態で一括して焼結することにより、製造後の永久磁石に対して要求される保磁力に応じた態様で複数の成形体31〜33が組み合わされた永久磁石1を製造する。その結果、複数の成形体を結合することによって永久磁石全体ではなく必要な箇所の保磁力のみを向上させるように構成することが可能となる。従って、永久磁石が磁石としての機能を保持した状態(即ちステータに電流を流すことによって反磁界が生じたり、渦電流によって温度が上昇したとしても逆磁界以上の保磁力を保つことができる状態)で、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。特に、エレベーターや風力発電機の回転電機に用いられる大型の永久磁石では、その効果が大きくなる。
また、永久磁石は最終的に一体形状の結合体となるので、永久磁石を回転電機のロータに配置する場合には、保磁力の異なる永久磁石を個別に並べて配置する場合と比較して、ロータへの組み付け精度を向上させることが可能となる。その結果、設計位置からの永久磁石の位置ズレを防止することができ、回転電機の高出力化、高効率化、低トルクリプル化を実現することが可能となる。
また、複数の成形体を組み合わせた状態で一括に焼結することにより製造するので、複数の成形体を焼結後に組み合わせる場合と比較して、焼結後の高精度の加工が不要となる。即ち、成形体を焼結した後に組み合わせることとすると、焼結に伴って成形体の収縮や変形が生じるので、それらを修正した上で組み合わせる必要が生じる。複数の成形体を組み合わせた後に焼結することとすれば、それらの工程が不要となり製造コストの上昇も抑えることが可能となる。
また、高い保磁力が要求される位置程、着磁後に高い保磁力を有する成形体が位置するように組み合わせるので、永久磁石内において高い保磁力が必要な箇所について、保磁力を必要となる値まで上昇させることができる。一方で、永久磁石内において高い保磁力が必要とならない箇所については、保磁力よりも残留磁束密度を優先することによって、残留磁束密度の低減を防止することが可能となる。
また、粘着剤、可塑剤、熱圧着により複数の成形体を接合することにより組み合せるので、焼結前の成形体を互いに適切に接合することが可能となる。
また、Dy又はTbの含有量が成形体によって異なるので、Dy又はTbを添加(又は多量に添加)する対象を必要な成形体のみに限定でき、DyやTbの使用量を減少させることが可能となる。また、特に粒界拡散法によってDyやTbを添加する場合には、添加する対象となる成形体のサイズが小さくなるので、磁石内部まで適切にDyやTbを拡散することが可能となる。その結果、大型の永久磁石であっても永久磁石の保磁力を適切に向上させることが可能となる。
更に、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することによって成形体を形成するので、従来の圧粉成形等を用いる場合と比較して成形体同士の適切な接合が可能となる。また、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無く、配向度についても向上させることが可能となる。また、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用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、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、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。更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減される。
As described above, in the
Further, since the permanent magnet finally becomes a unitary combined body, when the permanent magnet is arranged in the rotor of the rotating electrical machine, the rotor is different from the case where the permanent magnets having different coercive forces are arranged side by side. Assembling accuracy can be improved. As a result, it is possible to prevent displacement of the permanent magnet from the design position, and to realize high output, high efficiency, and low torque ripple of the rotating electrical machine.
Moreover, since it manufactures by collectively sintering in the state which combined the some molded object, compared with the case where a several molded object is combined after sintering, the highly accurate process after sintering becomes unnecessary. That is, if the molded body is combined after being sintered, the molded body is contracted or deformed with the sintering, so that it is necessary to combine them after correcting them. If sintering is performed after combining a plurality of molded bodies, those steps are not required, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
In addition, the position where a high coercive force is required is combined so that a molded body having a high coercive force is positioned after magnetization. Can be raised. On the other hand, it is possible to prevent the residual magnetic flux density from being reduced by giving priority to the residual magnetic flux density over the coercive force at a location where a high coercive force is not required in the permanent magnet.
Moreover, since it combines by bonding a some molded object by an adhesive, a plasticizer, and thermocompression bonding, it becomes possible to join the molded object before sintering mutually appropriately.
In addition, since the content of Dy or Tb varies depending on the molded body, the target to which Dy or Tb is added (or added in large quantities) can be limited to only the necessary molded body, and the amount of Dy or Tb used can be reduced. It becomes. In particular, when Dy or Tb is added by the grain boundary diffusion method, the size of the compact to be added becomes small, so that Dy and Tb can be appropriately diffused into the magnet. As a result, the coercive force of the permanent magnet can be appropriately improved even with a large permanent magnet.
Furthermore, since a molded body is formed by molding a mixture in which magnet powder and a binder are mixed, it is possible to appropriately join the molded bodies as compared with the case where conventional compacting or the like is used. Moreover, compared with the case where compacting etc. are used, a magnet particle does not rotate after orientation and it becomes possible to improve the degree of orientation. In addition, when magnetic field orientation is performed on a mixture of magnet powder and binder, the number of current turns can be used, so that a large magnetic field strength can be ensured when performing magnetic field orientation, and a long time can be obtained with a static magnetic field. Therefore, a high degree of orientation with little variation can be realized. Furthermore, the realization of high orientation with little variation leads to a reduction in variation in shrinkage due to sintering. That is, the uniformity of the product shape after sintering can be ensured. As a result, the burden on external processing after sintering is reduced.
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、成形条件、磁場配向工程、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではビーズミルを用いた湿式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ジェットミルによる乾式粉砕により粉砕することとしても良い。また、仮焼を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気であれば水素雰囲気以外(例えば窒素雰囲気、He雰囲気等、Ar雰囲気等)で行っても良い。また、仮焼処理を省略しても良い。その場合には、焼結処理の過程で脱炭素が行われることとなる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, Of course, various improvement and deformation | transformation are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, the pulverization conditions, kneading conditions, molding conditions, magnetic field orientation process, calcination conditions, sintering conditions, etc. of the magnet powder are not limited to the conditions described in the above examples. For example, in the above embodiment, the magnet raw material is pulverized by wet pulverization using a bead mill, but may be pulverized by dry pulverization using a jet mill. Moreover, as long as the atmosphere at the time of calcination is a non-oxidizing atmosphere, the atmosphere may be other than a hydrogen atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere, a He atmosphere, or an Ar atmosphere). Moreover, you may abbreviate | omit a calcination process. In that case, decarbonization is performed during the sintering process.
また、上記実施例では、複数の成形体31〜33毎の保磁力の値を変える為に、Dy又はTbの含有量を成形体毎に変える構成としているが、Ndよりも磁気異方性が大きい元素であれば、他の元素の含有量を変える構成としても良い。例えば、PrやHoの含有量を変える構成としても良い。また、添加することによって保磁力の向上が期待できる他の元素(例えば、Al、Ti、V、Mo、Er、Cu)の含有量を変える構成としても良い。更に、保磁力を向上させる方法としては、金属を添加する以外に、磁石の結晶構造を単磁区構造とすることによっても可能となる。 Moreover, in the said Example, in order to change the value of the coercive force for every some molded object 31-33, it is set as the structure which changes content of Dy or Tb for every molded object, but magnetic anisotropy is more than Nd. If it is a big element, it is good also as a structure which changes content of another element. For example, it is good also as a structure which changes content of Pr and Ho. Moreover, it is good also as a structure which changes content of the other element (For example, Al, Ti, V, Mo, Er, Cu) which can anticipate the improvement of a coercive force by adding. Furthermore, as a method for improving the coercive force, in addition to adding a metal, it is possible to make the crystal structure of the magnet a single domain structure.
また、上記実施例では、3つの成形体31〜33を結合することにより最終的な製品形状を形成する構成としているが、結合対象となる成形体の数は2個又は4個以上としても良い。 Moreover, in the said Example, although it is set as the structure which forms the final product shape by couple | bonding the three molded bodies 31-33, the number of the molded object used as coupling | bonding object is good also as 2 pieces or 4 pieces or more. .
また、上記実施例では、磁石粉末を成形した後に水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気において仮焼を行っているが、成形前の磁石粉末に対して仮焼処理を行い、仮焼体である磁石粉末を成形体に成形し、その後に焼結を行うことによって永久磁石を製造することとしても良い。このような構成とすれば、粉末状の磁石粒子に対して仮焼を行うので、成形後の磁石粒子に対して仮焼を行う場合と比較して、仮焼対象となる磁石の表面積を大きくすることができる。即ち、仮焼体中の炭素量をより確実に低減させることが可能となる。但し、バインダーを仮焼処理で熱分解させる為に、成形後に仮焼処理を行うことが望ましい。 In the above embodiment, calcining is performed in a hydrogen atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas after molding the magnet powder. However, the magnet powder before molding is calcined and calcined. It is good also as manufacturing a permanent magnet by shape | molding the magnetic powder which is a body into a molded object, and performing sintering after that. With such a configuration, since the powdered magnet particles are calcined, the surface area of the magnet to be calcined is increased compared to the case of calcining the molded magnet particles. can do. That is, the amount of carbon in the calcined body can be reduced more reliably. However, in order to thermally decompose the binder by calcining, it is desirable to perform calcining after molding.
また、本発明ではNd−Fe−B系磁石を例に挙げて説明したが、他の磁石(例えばサマリウム系コバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等)を用いても良い。また、磁石の合金組成は本発明ではNd成分を量論組成より多くしているが、量論組成としても良い。 In the present invention, the Nd—Fe—B system magnet has been described as an example, but other magnets (for example, a samarium system cobalt magnet, an alnico magnet, a ferrite magnet, etc.) may be used. Further, in the present invention, the Nd component is larger than the stoichiometric composition in the present invention, but it may be stoichiometric.
1 永久磁石
2 ロータ
11 ビーズミル
12 コンパウンド
13 支持基材
14 グリーンシート
15 ダイ
25 ソレノイド
26 ホットプレート
31〜33 成形体
34 結合体
DESCRIPTION OF
Claims (12)
焼結後の複数の前記成形体が結合した状態からなることを特徴とする永久磁石。 It is manufactured by combining a plurality of molded bodies having different coercive force values after magnetization, and simultaneously sintering the plurality of combined molded bodies,
A permanent magnet comprising a plurality of sintered compacts bonded together.
前記粉砕された磁石粉末を成形することにより複数の成形体を形成する工程と、
複数の前記成形体を組み合わせることにより、複数の前記成形体が結合した結合体を得る工程と、
前記結合体を焼成温度で保持することにより、複数の前記成形体を一括して焼結する工程と、
焼結後の前記結合体を着磁する工程と、を有し、
複数の前記成形体は、着磁後に有する保磁力の値が成形体によって異なることを特徴とする永久磁石の製造方法。 Crushing magnet raw material into magnet powder;
Forming a plurality of molded bodies by molding the pulverized magnet powder; and
By combining a plurality of the molded bodies to obtain a combined body in which the plurality of molded bodies are combined;
Holding the combined body at a firing temperature to sinter a plurality of the compacts together;
Magnetizing the combined body after sintering, and
The method for producing a permanent magnet, wherein the plurality of compacts have different coercive force values after magnetization.
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