專利名稱：永磁體的制造方法及壓制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及永磁體的制造方法及壓制裝置。
背景技術(shù)：
作為高性能永磁體，代表性的R-Fe-B系稀土類磁體(R是包括Y的稀土類元素，F(xiàn)e是鐵，B是硼)具有包含以作為三元系正方晶化合物的R2Fe14B相作為主相的組織，發(fā)揮優(yōu)良的磁體特性。
這樣的R-Fe-B系稀土類磁體，大致分為燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體。燒結(jié)磁體是通過在壓制裝置中將R-Fe-B系磁體合金的微粉末(平均粒徑數(shù)μm)壓縮成型后、進行燒結(jié)來制造的。與此相對，粘結(jié)磁體是通過在壓制裝置內(nèi)將R-Fe-B系磁體合金的粉末(粒徑例如100μm左右)與結(jié)合樹脂的混合物壓縮成型來制造的。
在燒結(jié)磁體的情況下，使用粒徑較小的粉末，因此各個粉末顆粒具有磁各向異性。因此，在壓制裝置中進行粉末的壓縮成型時，對粉末施加定向磁場，由此能夠制作粉末顆粒沿磁場方向定向的成型體。
另一方面，在粘結(jié)磁體的情況下，所使用的粉末顆粒的粒徑具有超過單磁疇臨界粒徑的大小，因此通常不顯示磁各向異性，不能在磁場中使各粉末顆粒產(chǎn)生定向。因此，要制作粉末顆粒沿特定方向定向的各向異性粘結(jié)磁體，就需要確立制作各個粉末顆粒顯示磁各向異性的磁性粉末的技術(shù)。
為了制造各向異性粘結(jié)磁體用的稀土類合金粉末，目前進行HDDR(Hydrogenation-Disproportionation-Desorption-Recombination)處理法?！癏DDR”意思是指依次進行氫化(Hydrogenation)、不均勻化(Disproportionation)、脫氫化(Desorption)和再結(jié)合(Recombination)的工藝過程。根據(jù)該HDDR處理，將R-Fe-B系合金的錠體或粉末在H2氣環(huán)境或者H2氣和惰性氣體的混合環(huán)境中，保持為溫度500℃～1000℃，由此，使上述錠體或粉末中吸收氫后，在溫度500℃～1000℃條件下進行脫氫處理，直至成為例如H2分壓為13Pa以下的真空環(huán)境或者H2分壓為13Pa以下的惰性環(huán)境，接著通過冷卻而得到合金磁體粉末。
實施HDDR處理而制成的R-Fe-B系合金粉末，顯示出大的矯頑力，具有磁各向異性。具有這樣性質(zhì)的理由是因為金屬組織實質(zhì)上成為0.1～1μm的非常微細的結(jié)晶集合體。更詳細地說，通過HDDR處理得到的極微細結(jié)晶的粒徑接近于正方晶R2Fe14B系化合物的單磁疇臨界粒徑，因此發(fā)揮高的矯頑力。將該正方晶R2Fe14B系化合物的非常微細的結(jié)晶集合體叫做“再結(jié)晶織構(gòu)”。通過實施HDDR處理，制造保持再結(jié)晶織構(gòu)的R-Fe-B系合金粉末的方法，例如在特公平6-82575號公報和特公平7-68561號公報中已公開。
如果想要使用通過HDDR處理而制成的磁性粉末(以下，稱做“HDDR粉末”)制造各向異性粘結(jié)磁體，就會發(fā)生以下這樣的問題。
在定向用磁場中將HDDR粉末與結(jié)合樹脂的混合物進行壓制而制成的成型體，通過定向磁場而被強烈磁化。如果在成型體上剩磁，磁粉就吸附在成型體的表面，或者，成型體相互間由于吸引碰撞而發(fā)生破損等，對此后的加工處理帶來大的障礙，因此在從壓制裝置中取出成型體之前需要預先充分地去除成型體的磁化。因此，在從壓制裝置中取出已磁化的成型體之前，需要進行在成型體上施加與定向磁場的方向相反方向的磁場(退磁場)或交變衰減磁場等的退磁用磁場的“退磁處理”。但是，在這樣的退磁處理中，通常需要數(shù)十秒的時間，因此壓制工序的周期與不進行退磁處理時(各向同性的粘結(jié)磁體的周期)相比，變成2倍以上。像這樣，如果周期變長，量產(chǎn)性就降低，磁體的制造成本則增加。
再者，在燒結(jié)磁體的情況下，即使成型體的退磁不充分，磁體粉末本來的矯頑力就低，殘留在成型體上的磁化也小。另外，在燒結(jié)工序中磁體粉末被加熱至居里點以上的溫度，因此等于在磁化工序之前進行完全退磁。與此相對，在各向異性粘結(jié)磁體的情況下，在從壓制裝置中取出成型體時，如果剩磁，該剩磁應該殘留至磁化工序。磁化工序時，在粘結(jié)磁體上如果剩磁，由于磁體的磁滯特性，磁化就變得極困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述這樣的諸問題而完成的，其主要目的在于提供一種避免由剩磁產(chǎn)生的問題、能夠以低成本制造磁化性優(yōu)良的永磁體(特別是各向異性粘結(jié)磁體)的方法及壓制裝置。
本發(fā)明的永磁體的制造方法是，向壓制裝置的模腔內(nèi)供給磁性粉末，制造成型的永磁體，其中包括在包含上述模腔的空間中形成由靜磁場構(gòu)成的弱磁場、一邊使上述磁性粉末沿平行于上述弱磁場的方向進行定向、一邊使上述磁性粉末向上述模腔的內(nèi)部移動的工序；及在上述模腔內(nèi)壓縮上述磁性粉末、制作成型體的工序。
在優(yōu)選的實施方式中，上述弱磁場是使用處于恒定磁化狀態(tài)的磁性部件形成的。
在優(yōu)選的實施方式中，即使在上述模腔內(nèi)壓縮上述磁性粉末時也施加上述弱磁場。
在優(yōu)選的實施方式中，調(diào)節(jié)上述弱磁場，使得利用上述壓制裝置剛成型后的上述成型體的表面磁通密度為0.005特斯拉以下。
在優(yōu)選的實施方式中，將上述模腔內(nèi)的上述弱磁場的強度調(diào)節(jié)為8kA/m以上120kA/m以下。
上述弱磁場的強度上限是，優(yōu)選調(diào)節(jié)為100kA/m以下，更優(yōu)選調(diào)節(jié)為80kA/m以下。
在優(yōu)選的實施方式中，在上述模腔內(nèi)壓縮上述磁性粉末后，不對上述成型體進行退磁處理，就從上述模腔取出上述成型體。
在優(yōu)選的實施方式中，上述磁性部件是構(gòu)成壓制裝置的模具的部件。
在優(yōu)選的實施方式中，上述磁性部件的至少一部分由永磁體構(gòu)成。
在優(yōu)選的實施方式中，上述磁性粉末的至少一部分是HDDR粉末。
在優(yōu)選的實施方式中，上述壓制裝置具備具有貫通孔的模具；在上述貫通孔的內(nèi)部相對上述貫通孔相對地進行往復動作的模芯；及，在上述貫通孔的內(nèi)周面和上述模芯的外周面之間相對上述模具相對地進行往復動作的下模沖；使上述磁性粉末向上述模腔的內(nèi)部移動的工序包括在由上述下模沖堵塞上述貫通孔的狀態(tài)的上述模具上、使含有上述磁性粉末的加料箱配置在上述貫通孔的上方的工序；使上述模芯相對于上述模具向上方移動的工序；及，使上述模具相對于上述模芯向上方移動、在上述加料箱的下方形成上述模腔的工序。
本發(fā)明的壓制裝置，其具備具有貫通孔的模具；在上述貫通孔的內(nèi)部相對于上述模具能夠相對地進行往復動作的上模沖和下模沖；及，向在上述模具的貫通孔的內(nèi)部形成的模腔中供給磁性粉末的給粉裝置，其特征在于還具備在使上述磁性粉末向上述模腔的內(nèi)部移動時、對上述磁性粉末施加由靜磁場構(gòu)成的弱磁場的、用于定向磁化的部件。
在優(yōu)選的實施方式中，上述用于定向磁化的部件的至少一個由永磁體形成。
本發(fā)明的利用壓制成型制造的永磁體，其特征在于在由靜磁場構(gòu)成的弱磁場中將壓制裝置內(nèi)的磁性粉末定向、壓縮，不進行退磁處理就從上述壓制裝置中取出時的剩磁水平是，按表面磁通密度計為0.005特斯拉以下。


圖1(a)～(d)是表示本發(fā)明的實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面圖。
圖2是表示作為用于形成弱定向磁場的磁性部件而使用永磁體的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3(a)～(d)是表示本發(fā)明的第2實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式中使用的壓制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示按照本發(fā)明制成的薄壁環(huán)狀的各向異性粘結(jié)磁體的圖。
圖6(a)～(e)是表示本發(fā)明的其他實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面圖。
圖7(a)～(e)是表示本發(fā)明的另一其他實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面圖。
圖8是表示能夠在本發(fā)明的第2實施方式中使用的壓制裝置的其他結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示能夠在本發(fā)明的第2實施方式中使用的壓制裝置的另一其他結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是表示在模腔內(nèi)形成的弱磁場的強度和最終得到的各向異性粘結(jié)磁體的最大磁能積(BH)max的關系的曲線圖。
圖11是表示在模腔內(nèi)形成的弱磁場的強度和最終得到的各向異性粘結(jié)磁體的每單位重量的磁通(磁通量)的關系的曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在向壓制裝置的模腔內(nèi)供給磁性粉末時，如果對磁性粉末施加由靜磁場構(gòu)成的弱磁場，即使此后不施加像目前那樣的強定向磁場，也能得到具有充分的高定向度的永磁體，從而想到本發(fā)明。
按照本發(fā)明，用于定向所必要的磁場強度較弱，因此能夠充分地減低在剛壓縮成型后的成型體的剩磁，而不需要進行附加的退磁處理。
再者，當使磁性粉末移動(落下)到模腔中時、通過邊移動邊在磁性粉末上施加定向磁場、有效地使磁性粉末發(fā)生定向的技術(shù)，在特開平2001-93712號公報、特開平2001-226701號公報中已有記載。本發(fā)明與這些公報中公示的磁場相比，通過使用特別小的磁場進行永磁體的成型，使因成型體上的剩磁引起的表面磁通密度降低至0.005特斯拉以下，在作為不需要退磁工序的這點上具有大的特征。按照本發(fā)明，不需要像目前那樣大型的定向磁場用發(fā)生裝置，并且，能夠大幅度地縮短壓制工序的周期。
(第1實施方式)以下，參照

本發(fā)明的第1實施方式。在本實施方式中制作各向異性粘結(jié)磁體。
圖1(a)～(d)表示本發(fā)明的磁體制造方法中的主要工序(定向磁場中給粉→壓縮成型)。圖1中所示的壓制裝置10具備具有貫通孔1的模具2；在貫通孔1的內(nèi)部相對貫通孔1能夠相對的作往復動作的上模沖3和下模沖4；向在模具2的貫通孔1的內(nèi)部形成的模腔中供給磁性粉末(混合物)5的給粉裝置(加料箱)6。
在本實施方式中，構(gòu)成模具2的磁性部件(強磁性體)的至少一部分被磁化，在使磁性粉末5向模腔的內(nèi)部移動時，對磁性粉末5能夠施加由靜磁場構(gòu)成的弱磁場。設定上述磁化的程度，使得在模腔內(nèi)形成的弱磁場的強度包括在8～120kA/m左右(在模腔的中央部的測定值)的范圍內(nèi)。磁化的磁性部件，在模腔內(nèi)恒定地形成由靜磁場構(gòu)成的弱磁場(圖中，以參照符號“M”表示)，能夠使給粉時的混合物適當?shù)囟ㄏ颉?br> 在由這樣的靜磁場構(gòu)成的弱磁場的成型中使用的磁性部件，優(yōu)選配置在模腔的附近，但其具體的配置、構(gòu)成，根據(jù)作為目的的磁場分布進行適宜地設計。通常的壓制裝置中所具備的模具，包含由強磁性體材料形成的部件(部分)，因此如果在強磁場中配置該部件(部分)而發(fā)生磁化，就得到必要水平的磁化。磁性部件的磁化，可以在模具固定在壓制裝置上之前進行，也可以在模具固定在壓制裝置的狀態(tài)下進行。在目前的各向異性粘結(jié)磁體用壓制裝置中，附加具備在給粉后形成必須施加的強定向磁場的線圈，但使用該線圈產(chǎn)生的強磁場，也能夠使模具的一部分發(fā)生磁化。
再者，代替使模具2的一部分發(fā)生磁化，在模具2上裝配永磁體，或者也可以在模具2的周邊部配置永磁體。圖2(a)和(b)表示在模具2的兩側(cè)配置一對永磁體(例如稀土類燒結(jié)磁體)7的例子。在該例子中，利用兩個永磁體7在模腔空間內(nèi)形成定向磁場。在利用永磁體7的配置而形成定向磁場的場合，適宜地調(diào)節(jié)所用的永磁體的個數(shù)、磁化的程度，如果設法進行配置，形成用現(xiàn)有的方法不能實現(xiàn)的新的定向磁場分布也成為可能。
以下，說明使用圖1的裝置制造各向異性粘結(jié)磁體的方法。
首先，準備HDDR粉末和粘結(jié)劑(結(jié)合樹脂)的混合物5，將該混合物5填充在加料箱6內(nèi)后，如圖1(a)和(b)所示，使加料箱6移動到壓制裝置的模具2的模腔上?；旌衔?向模腔的內(nèi)部下落而填充在模腔內(nèi)。這樣，在進行粉末向模腔內(nèi)填充時，構(gòu)成混合物5的粉末顆粒，在由靜磁場構(gòu)成的弱磁場中有效地發(fā)生定向。一般認為這是因為，當向模腔內(nèi)移動的各個粉末顆粒下落時，能夠比較容易地轉(zhuǎn)動。
根據(jù)本發(fā)明人的實驗已經(jīng)知道，在將混合物5填充在模腔內(nèi)時，與使大量的混合物5一下子下落到模腔內(nèi)相比，以少量用較長的時間使混合物5下落到模腔內(nèi)較佳。一般認為這是因為，在混合物5成為保持某種程度大小的塊而進行給粉的情況下，妨礙各個粉末顆粒的自由運動(特別是轉(zhuǎn)動)，因而定向度降低，但在混合物5以少量進行給粉的情況下，各個粉末顆粒能夠比較自由地轉(zhuǎn)動，因此即使在弱磁場中也能夠順暢地進行定向。
在模腔內(nèi)填充混合物5時，假設如果使用現(xiàn)有的施加定向磁場用線圈，在給粉中的混合物5上施加強靜磁場，粉末顆粒在模腔的內(nèi)壁面間就沿定向磁場的方向連接成橋接狀，而部分地堵塞模腔。因此，不能夠完成均勻的粉末填充。與此相反，像本實施方式這樣，在混合物5上施加比較弱的磁場的情況下，就不易形成這樣的粉末顆粒的磁性橋接。
接著，如圖1(c)所示，在使加料箱6從模腔的上方朝向退避位置移動后，如圖1(d)所示，使上模沖3下降，將模腔內(nèi)的混合物5壓縮成型，制作成型體7。
按照本實施方式，在給粉時進行磁場定向，因此即使是8～120kA/m左右的較弱磁場，也能夠達到充分高的定向度。相反，磁場強度如果像目前的定向磁場那樣超過800kA/m而變得過強，由于粉末顆粒的磁性橋接，而妨礙順暢的給粉。
按照本實施方式，在剛壓縮成型后的成型體7的磁化(剩磁)可以比目前降低一個數(shù)量級以上。因此，給粉結(jié)束后在強磁場中進行定向的現(xiàn)有技術(shù)中所必需的動作、例如為了容易地進行粉末的定向而暫時在模腔內(nèi)的粉末上部形成微小空間的動作、或在該狀態(tài)下進行定向后繼續(xù)將粉末進行加壓-壓縮而成為成型體的動作等，成為不需要，并且對成型體的退磁處理也成為不需要。因此，按照本實施方式，可使壓制工序的周期縮短成與各向同性磁體時的周期相同程度(目前的各向異性粘結(jié)磁體時的周期的一半以下)。
再者，在本實施方式中，利用弱磁化的磁性部件形成定向磁場，因此不僅在給粉時，而且在用上模沖3和下模沖4壓縮混合物5時，也可以繼續(xù)進行定向磁場的施加，來抑制壓縮成型時容易產(chǎn)生的定向混亂。
(第2實施方式)下面，參照圖3～圖7，說明本發(fā)明的第2實施方式。在本實施方式中，制作徑向定向的環(huán)狀各向異性粘結(jié)磁體。具體地說，使用如圖4(a)和(b)所示的模具2，能夠得到如圖5所示那樣的大致徑向定向的薄壁環(huán)狀的各向異性粘結(jié)磁體11。
在本實施方式中使用的模具2由強磁性體材料形成，如圖4所示，在中央部設置貫通孔，在該貫通孔內(nèi)的中心部配置由強磁性體材料形成的圓柱狀的模芯8。在本實施方式中，在該模芯8的下方部配置沿與模芯8的移動方向的相同方向被磁化的永磁體9，因此，模芯8自身也被磁化。在模具貫通孔的內(nèi)壁和模芯8的外周面之間形成模腔。通過模芯8和模具2，在模腔內(nèi)形成徑向定向磁場。
參照圖3，說明本實施方式中的壓制裝置的動作。
首先，與第1實施方式相同地準備HDDR粉末和粘結(jié)劑(結(jié)合樹脂)的混合物5，在加料箱6內(nèi)填充該混合物5后，如圖3(a)所示，使加料箱6移動到壓制裝置10的模具2上。更具體地說，將加料箱6配置于在模具2中形成模腔部分的正上方。此時，在本實施方式中，模具2的上面和下模沖4的上面及模芯8的上面位于大致同一水平面上，因此不形成模腔空間。
接著，如圖3(b)所示，使模芯8相對于模具2和下模沖4相對地上升。此后，如圖3(c)所示，通過使模具2相對于模芯8和下模沖4相對地上升，使模芯8的上面和模具2的上面重合在同一水平面上。通過上述的動作，在形成模腔的同時，將混合物5填充在模腔內(nèi)。
這樣，在進行粉末向模腔內(nèi)填充時，構(gòu)成混合物5的粉末顆粒，在由被永磁體9(參照圖4)磁化的模芯8和模具2之間形成的靜磁場構(gòu)成的弱磁場中，有效地發(fā)生徑向定向。
按照本實施方式，在將混合物5填充在模腔內(nèi)時，不會產(chǎn)生粉末顆粒在模腔的內(nèi)壁面間連接成橋接狀態(tài)而部分地堵塞模腔這樣的問題。因此，與最初的實施方式相比，更均勻而且迅速地進行粉末填充。因此，本實施方式的方法，在具有給粉困難的形狀的模腔中使用是有效果的，特別適合于薄的環(huán)狀的各向異性粘結(jié)磁體的制作。
接著，如圖3(d)所示，使加料箱6從模腔的上方朝向退避位置移動后，使未圖示的上模沖下降，將模腔內(nèi)的混合物5壓縮成型，制作成型體。
按照本實施方式，在給粉時進行磁場定向，因此在弱磁場中能夠達到高的定向度，使剛壓制成型后的成型體的磁化(剩磁)能夠比目前降低一個數(shù)量級以上。
再者，在本實施方式中，也與上述的實施方式相同地利用已弱磁化的磁性部件進行施加定向磁場，因此不僅在給粉時，而且在利用上模沖和下模沖4壓縮混合物5時，都能夠繼續(xù)施加定向磁場。
在本實施方式中，使加料箱6移動到形成模腔的部分的正上方后，在形成模腔空間之前，使模芯進入加料箱內(nèi)，但本發(fā)明不限于這樣的給粉方式。例如，如圖6(a)～(e)所示，使模芯8和模具2相對于下模沖4相對地上升，由此，一邊在加料箱6的正下方形成模腔一邊可以將混合物5填充在模腔內(nèi)，另外，如圖7(a)～(e)所示，使加料箱6移動到預先形成的模腔的正上方，由此使混合物5從加料箱6中落入模腔內(nèi)，也可以進行填充。
圖8表示能夠在本實施方式中使用的壓制裝置的其他結(jié)構(gòu)。在具有圖8結(jié)構(gòu)的壓制裝置中，在模具2的貫通孔的內(nèi)壁側(cè)配置徑向定向的環(huán)狀永磁體9(在圖的例子中，以內(nèi)周面成為S極、外周面成為N極的方式磁化)，在該永磁體9的內(nèi)周面和模芯8的外周面之間形成模腔。在將填充在模腔內(nèi)的混合物5壓縮成型時，永磁體9的內(nèi)周面受到混合物5的強烈摩擦。因此，以防止永磁體9的破壞為目的，優(yōu)選在永磁體9的內(nèi)周面和下模沖4之間配置薄壁部件。
再者，薄壁部件的材料可以是非磁性材料，也可以是磁性材料，還可以是金屬或者陶瓷等非金屬。
即使采用圖8的結(jié)構(gòu)，與具有圖4的結(jié)構(gòu)的情況相同，可進行有效的徑向定向。再者，也可以使用同時具有圖8的結(jié)構(gòu)和圖4的結(jié)構(gòu)的壓制裝置。2種永磁體產(chǎn)生合適的定向磁場分布，因此能夠?qū)崿F(xiàn)效果更好的徑向定向。
另外，圖8的結(jié)構(gòu)表示在模具2的貫通孔的內(nèi)壁側(cè)配置徑向定向的環(huán)狀永磁體9的狀態(tài)，但也可以采用在模芯8的外周面配置徑向定向的環(huán)狀永磁體、在該環(huán)狀永磁體的外周面和模具2的貫通孔內(nèi)壁之間形成模腔的結(jié)構(gòu)。而且，將它們組合，即使在模具2的貫通孔內(nèi)壁和模芯8的外周面同時配置徑向定向的環(huán)狀永磁體，也能夠?qū)崿F(xiàn)作為目的的徑向定向。
在上述的實施方式中，徑向定向的環(huán)狀永磁體的內(nèi)周面或外周面，由磁化為N極或S極的單極的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但作為配置于模具貫通孔內(nèi)壁的環(huán)狀永磁體，也可以采用例如以不同磁極沿其內(nèi)周面周方向交替地鄰接的方式形成多個極的結(jié)構(gòu)。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，在外周面存在多極各向異性的環(huán)狀永磁體(例如特開平1-27208號公報)的定向也成為可能。同樣地，作為在模芯外周配置的環(huán)狀永磁體，也可以采用以不同磁極沿其外周面周方向交替地鄰接的方式形成多個極的結(jié)構(gòu)。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)周面具有多極各向異性的環(huán)狀永磁體的定向成為可能。再者，對于多極各向異性的定向來說，如上所述，作為定向用磁體不需要使用環(huán)狀永磁體，可以采用或使多個弓形磁體以不同磁極交替地鄰接的方式配置成環(huán)狀，或在模具貫通孔內(nèi)壁面形成定向用弱磁場形成用的線圈容納溝等公知的結(jié)構(gòu)。
在以上已說明的實施方式(直角定向、徑向定向或多極各向異性定向的情形)中，定向磁場的方向都是水平方向，相對于壓制方向(單軸壓縮方向)是垂直的。因此，填充在模腔中的粉末顆粒沿水平方向進行定向。由于磁的相互作用，粉末顆粒沿水平方向連接成鏈狀。位于填充粉末的上面的粉末顆粒也沿水平方向連接，其結(jié)果是，在模腔的外側(cè)未發(fā)現(xiàn)粉末，容易完全收納在模腔內(nèi)。
在定向磁場的方向與壓制方向平行的情況下，如圖9所示，可以在下模沖4側(cè)配置永磁體9。按照這樣的配置，能夠使下模沖4側(cè)的磁化比上模沖3側(cè)強，因此使平滑地向模腔內(nèi)供給混合物5成為可能。
再者，圖9表示如下狀態(tài)向由配置永磁體9的下模沖4的上面和模具2的貫通孔內(nèi)壁形成的模腔內(nèi)供給混合物，圖中的箭頭方向(M方向)的定向完成后，使上模沖3下降，將模腔內(nèi)的混合物壓制成型。
在圖9所示的結(jié)構(gòu)例中，隨著下模沖4相對于模具2的相對地上升/下降動作，永磁體9相對于模具2的位置關系發(fā)生變化，但在混合物給粉時，下模沖4不進行移動，存在于由下模沖4的上面和模具2的貫通孔內(nèi)壁形成的模腔空間的定向磁場的方向和強度不發(fā)生變化。本說明書中的所謂“靜磁場”，是指在以磁性粉末給粉時的模腔的位置為基準的坐標系中，方向、強度大致保持一定的磁場。因此，伴隨壓制裝置的機械動作，即使在永磁體或被永磁體磁化的磁性部件發(fā)生移動的場合，如果在磁性粉末給粉時在模腔內(nèi)形成的定向磁場的方向、強度也不隨時間發(fā)生變化，是近乎一定的，則該定向磁場就是“靜磁場”。
再者，壓制裝置的模腔中心軸可以相對于垂直方向發(fā)生傾斜，定向磁場的方向也可以相對于水平方向發(fā)生傾斜。這樣的配置結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)制作什么樣形狀的永磁體而進行適宜的設計。
再者，在上述的實施方式中，都說明了使用沿規(guī)定方向磁化的永磁體的結(jié)構(gòu)，但代替永磁體而使用線圈進行磁化也能夠得到同樣的效果。另外，除了由上述的永磁體磁化的部件建立的弱定向磁場以外，也可以附加地施加由線圈產(chǎn)生的磁場。這樣，即使在使用附加的磁場(輔助磁場)的情況下，為了使成型體的剩磁維持低至0.005T以下，優(yōu)選模腔內(nèi)的定向磁場強度設定在8kA/m以上、120kA/m以下。即，希望模腔內(nèi)的定向磁場強度，根據(jù)作為目的的成型體的形狀-尺寸、磁性粉末的磁特性、定向方向、磁性粉末給粉時的粉末供給速度等選定為最適宜的值。為了實現(xiàn)完全的定向，優(yōu)選將定向磁場強度設定得高。但是，正如從后述的實施例的說明所清楚地那樣，即使使定向磁場強度大到規(guī)定強度以上，其效果達到飽和，只是使成型體的剩磁增大而已。根據(jù)本發(fā)明人的實驗，為了達到作為目的的定向，至少8kA/m以上的磁場強度是必要的，但關于其上限，從剩磁的觀點考慮，最好設定在120kA/m以下。定向磁場強度的上限，優(yōu)選是100kA/m以下，更優(yōu)選是80kA/m以下。再者，輔助磁場，不限于靜磁場，也可以是交流磁場、脈沖磁場等的振動磁場。
實施例(實施例1)以下，說明本發(fā)明的實施例。
首先，在本實施例中，準備含有27.5重量％的Nd、1.07重量％的B、14.7重量％的Co、0.2重量％的Cu、0.3重量％的Ga、0.15重量％的Zr、余量Fe的Nd-Fe-B系稀土類合金的HDDR粉末。具體地說，首先，在Ar環(huán)境中，在1130℃、15小時的條件下將具有上述組成的稀土類合金原料熱處理后，進行由氫氣吸收產(chǎn)生的崩壞-整粒。此后，通過進行HDDR處理，制成具有磁各向異性的HDDR粉末。粉末的平均粒徑(利用激光衍射法測定的值)是120μm左右。
對于上述HDDR粉末來說，一邊將雙酚A型環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑(結(jié)合樹脂)加熱至60度，一邊使用雙軸混合機進行混合，由此制成HDDR混合物。粘結(jié)劑的重量比達到全體的2.5％左右。
使用如圖1和圖2所示的壓制裝置，將該HDDR混合物壓縮成型。再者，通過變化配置在模具2的兩側(cè)的永磁體的磁化量，來調(diào)節(jié)該磁體的實質(zhì)的磁特性，由此將模腔內(nèi)的磁場強度設定在所希望的值。在壓制裝置的模具模腔的開口面(模具上面)的形狀(垂直于壓制方向的模腔的剖面形狀)是5mm×20mm的長方形，模腔的深度是40mm。
在模腔中填充約10g的上述混合物。用這樣的模腔制成的成型體的形狀是長方體，其尺寸是長5mm×寬20mm×高17mm。
在模腔內(nèi)形成的弱磁場的強度(在模腔中央部的測定值)和最終得到的各向異性粘結(jié)磁體的最大磁能積的關系示于圖10中。在圖10中記載了關于以不同的條件進行給粉的2種實施例的數(shù)據(jù)和使用在壓縮成型時施加12kOe的強磁場的現(xiàn)有方法制成的各向異性粘結(jié)磁體(比較例)的數(shù)據(jù)。
在曲線的橫軸上表示的磁場強度的單位是Oe(高斯)，在以該數(shù)值作為103/(4π)倍的值成為SI單位中的磁場強度。103/(4π)是約80，因此例如，100Oe按SI單位制為約8kA/m。
給粉時的粉末供給速度，在實施例1中控制至較低，在實施例2中盡可能地設定得較高。由圖10可知，在實施例1的場合(圖中以實線表示)，模腔內(nèi)的磁場強度如果是100Oe以上，就達到比較例的90％以上最大磁能積。另一方面，在實施例2的場合(圖中以虛線表示)，如果使模腔內(nèi)的磁場強度達到大約400Oe以上，就得到比較例的90％以上的最大磁能積，但在磁場強度低的區(qū)域，最大磁能積小。從這些結(jié)果可知，優(yōu)選將給粉時的粉末供給速度設定得低。
再者，即使在粉末供給速度高的實施例2的情況下，如果提高定向磁場的強度(例如400Oe以上(＝約32kA/m以上))，就能夠?qū)崿F(xiàn)可實用化的磁特性。但是，如果過高地提高定向磁場的強度，成型體上的剩磁就增加，會發(fā)生與目前相同的問題，因而是不可取的。為了將剩磁抑制在不發(fā)生上述問題的水平(0.005T以下)，優(yōu)選使定向磁場的強度按最大達到1500Oe(120kA/m)以下。為了使剩磁更小，優(yōu)選設定在1260Oe(100kA/m)以下，更優(yōu)選設定在1000Oe(80kA/m)以下，最優(yōu)選設定在400Oe以下。
(實施例2)使用圖3和圖4所示的壓制裝置制成徑向定向的環(huán)狀各向異性粘結(jié)磁體。所使用的混合物與實施例1中使用的混合物相同。成型體的形狀是，外徑為25mm、內(nèi)徑為23mm、高為5mm。
在模腔內(nèi)形成的弱磁場的強度(在模腔中央部的測定值)和最終得到的磁化工序后的各向異性粘結(jié)磁體的磁通(每單位重量)的關系示于圖11中。在圖11中，也示出作為比較例的施加現(xiàn)有的強磁場(脈沖磁場強度1200kA/m)進行壓縮成型的各向異性粘結(jié)磁體的磁通。
由圖11可知，磁通伴隨磁場強度的上升而增加，但在400～500Oe左右達到飽和。將剩磁抑制至較低，而且，為了達到耐實用大小的磁通，優(yōu)選以模腔內(nèi)的磁場強度成為400～600Oe左右(＝32～48kA/m左右)的方式預先使磁性材料磁化。
再者，在剛壓制后(不進行退磁處理時)的成型體的表面磁通密度(剩磁)，在模腔內(nèi)的定向磁場強度超過1000Oe(80kA/m)時，是0.0010～0.0013特斯拉(10～13高斯)。另一方面，在模腔內(nèi)的定向磁場強度是1000Oe(80kA/m)以下時，剩磁成為0.0010特斯拉(10高斯)以下，在模腔內(nèi)的定向磁場強度例如是約500Oe(40kA/m)時，殘磁是0.0005特斯拉(5高斯)左右。
在本實施例中，利用圖3所示的方法給粉，因此不形成粉末顆粒的磁性橋接，即使形成強度比較強的定向磁場，迅速的粉末填充也是可能的。
產(chǎn)業(yè)上的可應用性按照本發(fā)明，在給粉時施加由靜磁場構(gòu)成的弱磁場，因此能夠一邊向模腔內(nèi)填充磁性粉末，一邊使磁性粉末沿定向磁場的方向進行定向。因為定向磁場的強度小，所以能夠一邊實現(xiàn)充分程度的磁場定向，一邊大幅度地減低在壓縮成型后在成型體上殘留的磁化。其結(jié)果是，可省略退磁處理，因此，既避免起因于剩磁的各種問題，也減少壓制工序的周期，能夠以低成本制造特別優(yōu)良的各向異性粘結(jié)磁體。
另外，按照本發(fā)明，不需要現(xiàn)有的強定向磁場形成用線圈，因此可使壓制裝置小型化，并且，能夠節(jié)約定向磁場形成用線圈消耗的電力，能夠降低壓制工序中所需要的費用。
權(quán)利要求
1.一種永磁體的制造方法，向壓制裝置的模腔內(nèi)供給磁性粉末，制造成型的永磁體，其特征在于包括在包含所述模腔的空間中形成由靜磁場構(gòu)成的弱磁場、一邊使所述磁性粉末沿平行于所述弱磁場的方向進行定向、一邊使所述磁性粉末向所述模腔的內(nèi)部移動的工序；和在所述模腔內(nèi)壓縮所述磁性粉末、制作成型體的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁體的制造方法，其特征在于所述弱磁場是使用處于恒定磁化狀態(tài)的磁性部件形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁體的制造方法，其特征在于即使在所述模腔內(nèi)壓縮所述磁性粉末時也施加所述弱磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述弱磁場，使得利用所述壓制裝置剛成型后的所述成型體的表面磁通密度為0.005特斯拉以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁體的制造方法，其特征在于將所述模腔內(nèi)的所述弱磁場的強度調(diào)節(jié)為8kA/m以上120kA/m以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁體的制造方法，其特征在于將所述模腔內(nèi)的所述弱磁場的強度調(diào)節(jié)為8kA/m以上100kA/m以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁體的制造方法，其特征在于將所述模腔內(nèi)的所述弱磁場的強度調(diào)節(jié)為8kA/m以上80kA/m以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于在所述模腔內(nèi)壓縮所述磁性粉末后，不對所述成型體進行退磁處理，就從所述模腔中取出所述成型體。
9.根據(jù)權(quán)利要求2～8中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于所述磁性部件是構(gòu)成壓制裝置的模具的部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2～9中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于所述磁性部件的至少一部分由永磁體形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于所述磁性粉末的至少一部分是HDDR粉末。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任一項所述的永磁體的制造方法，其特征在于所述壓制裝置具備具有貫通孔的模具；在所述貫通孔的內(nèi)部相對所述貫通孔相對地進行往復動作的模芯；和在所述貫通孔的內(nèi)周面和所述模芯的外周面之間相對所述模具相對地進行往復動作的下模沖；使所述磁性粉末向所述模腔的內(nèi)部移動的工序包括在由所述下模沖堵塞所述貫通孔的狀態(tài)的所述模具上、使含有所述磁性粉末的加料箱配置在所述貫通孔的上方的工序；使所述模芯相對于所述模具向上方移動的工序；和使所述模具相對于所述模芯向上方移動、在所述加料箱的下方形成所述模腔的工序。
13.一種壓制裝置，其具備具有貫通孔的模具；在所述貫通孔的內(nèi)部相對于所述模具能夠相對地進行往復動作的上模沖和下模沖；和向在所述模具的貫通孔的內(nèi)部形成的模腔中供給磁性粉末的給粉裝置，其特征在于還具備在使所述磁性粉末向所述模腔的內(nèi)部移動時、對所述磁性粉末施加由靜磁場構(gòu)成的弱磁場的、用于定向磁化的部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓制裝置，其特征在于所述用于定向磁化的部件的至少一個由永磁體形成。
15.一種利用壓制成型制造的永磁體，其特征在于在由靜磁場構(gòu)成的弱磁場中將壓制裝置內(nèi)的磁性粉末定向、壓縮，不進行退磁處理就從所述壓制裝置中取出時的剩磁水平是，按表面磁通密度計為0.005特斯拉以下。
全文摘要
避免因剩磁產(chǎn)生的問題，以低成本制造各向異性粘結(jié)磁體。向壓制裝置的模腔內(nèi)供給磁性粉末(HDDR粉末)，制造成型的各向異性粘結(jié)磁體。使用處于恒定磁化狀態(tài)的磁性部件，在包含模腔的空間中形成由靜磁場構(gòu)成的弱磁場，一邊使磁性粉末沿與弱磁場的方向平行的方向進行定向、一邊使磁性粉末向模腔的內(nèi)部移動。接著在模腔內(nèi)壓縮磁性粉末而制作成型體。
文檔編號B22F3/035GK1557008SQ0280538
公開日2004年12月22日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者三野修嗣, 中本登, 原田務 申請人:株式會社新王磁材