特許 6233170 焼結磁石の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233170

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】焼結磁石の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/03 20060101AFI20171113BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20171113BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H02K15/03 A

   H01F41/02 G

   H02K1/27 501K

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-87735(P2014-87735)

(22)【出願日】2014年4月21日

(65)【公開番号】特開2015-208134(P2015-208134A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2017年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】廣安 武

(72)【発明者】

【氏名】池田 明彦

(72)【発明者】

【氏名】松苗 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】迫 道大

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０１０４１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０１−２７０２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２７１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２６３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８１８３０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０３０８４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １５／０３

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０２Ｋ １／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ローターコアの磁極として使用される焼結磁石の製造方法であって、
Ｎｄを主成分とする希土類元素Ｒを含むＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を構成する磁石粉末をプレス成形することによって前記磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する工程と、
焼結温度に加熱された状況下において前記圧粉体を焼結して焼結磁石を形成する焼結工程と、
前記焼結温度を超えない温度に加熱された状況下において前記焼結磁石を成形する成形型に配置し、前記焼結磁石を加圧成形することによって前記焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程と、を有し、
前記寸法矯正工程において前記成形型は前記焼結磁石から離間した離間部位を有することを特徴とする焼結磁石の製造方法。

【請求項2】

前記焼結磁石をローターコアのスロットに挿入する工程を更に備え、
前記寸法矯正工程における前記離間部位に対向する前記焼結磁石の面が、前記スロットに形成されたフラックスバリア部に対向するように前記焼結磁石が前記スロットに挿入される請求項１に記載の焼結磁石の製造方法。

【請求項3】

前記焼結磁石は、複数の磁石片を有し、
前記寸法矯正工程の後に、隣接する前記磁石片を接着する接着工程をさらに有し、
前記寸法矯正工程では隣接する前記磁石片を接触させた状態で加圧成形を行う請求項１または２に記載の焼結磁石の製造方法。

【請求項4】

前記複数の磁石片には、テーパー面が形成される請求項３に記載の焼結磁石の製造方法。

【請求項5】

前記磁石片は、前記テーパー面を互い違いにして並べて配置される請求項４に記載の焼結磁石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モーター等に使用される焼結磁石の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド自動車のモーター等に使用される永久磁石にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石が多く用いられ、優れた磁気特性を有することから今後も需要が増大すると考えられている。

【0003】

従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、非特許文献１に記載されているように、Ｎｄ，Ｆｅ、Ｂ等の原料を真空中もしくはアルゴンガス雰囲気中で溶解し、ジョークラッシャー及びジェットミル等を用いて溶解した原料を粗粉砕、微粉砕する。そして粉砕した原料を磁界中で所定の形状に成形して焼結及び熱処理し、スライサーや研削盤を用いて切断加工や研削加工を行い、表面処理、検査を行った後に着磁させている（非特許文献１参照）。また、焼結磁石の寸法矯正にはワークを加熱した状態でダイやパンチを用いて行うものがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２−３０８４６号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】ネオマグ株式会社、“ネオジム磁石の製造方法シリーズ（６）”[ｏｎｌｉｎｅ]、２００９年１１月、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ:／／ｗｗｗ．ｎｅｏｍａｇ．ｊｐ／ｍａｉｌｍａｇａｚｉｎｅｓ／２００９１１／ｌｅｔｔｅｒ２００９１１．ｐｈｐ＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のようにダイやパンチを用いて寸法矯正を行う場合、寸法矯正されるワークはプレス成形を行う型に接触し、形状が矯正される。しかし、ワークの成形面に要求される公差は、部位によってまちまちであり、精度を高く要求される部位もあれば、それほど精度を要求されない部位もある。また、ワークの形状に合わせて成形型を設計してもワークと成形型との間にはバラつきによって若干の隙間ができることがある。そのため、寸法精度が比較的要求されない部位が型と接触してプレス成形された際には当該隙間にバリが出来てしまうことがある。そのような場合、精度がそれほど要求されないにも関わらず形状は過剰に矯正され、かつ、発生したバリを除去するバリ取り作業が余計に増えてしまい、生産性を低下させるといった問題がある。また、精度が比較的要求されない部位にまで成形型を接触させてプレス成形を行うと、製品である磁石に余計にストレスがかかり、その分割れや欠けといった破損箇所を余計に発生させることとなって歩留まりを低下させてしまうといった問題もある。

【0007】

そこで本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、焼結磁石の寸法を加圧成形によって矯正する場合において、バリ取りの作業や磁石に発生する割れや欠けといった破損箇所を軽減させることができる焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成する本発明に係る方法は、ローターコアの磁極として使用される焼結磁石の製造方法である。上記方法は、Ｎｄを主成分とする希土類元素Ｒを含むＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する工程と、焼結温度に加熱された状況下において圧粉体を焼結して焼結磁石を形成する焼結工程と、焼結温度を超えない温度に加熱された状況下において焼結磁石を成形する成形型に配置し、焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程と、を有する。本発明において寸法矯正工程では成形型が焼結磁石から離間した離間部位を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る焼結磁石の製造方法によれば、焼結磁石を加圧成形する寸法矯正工程において成形型が焼結磁石から離間した離間部位を有している。そのため、従来の切削加工によって焼結磁石の形状を矯正する場合に比べて材料歩留まりを向上させることができる。また、成形型が焼結磁石から離間した離間部位を有することによってワークに不要にバリが発生することを防止し、バリ取り作業や磁石に割れや欠けといった破損箇所の発生を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本発明の実施形態１に係る焼結磁石が用いられるローターコア（回転子）について示す正面図、斜視図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。

【図3】図３（Ａ）は、磁石片を成形型に載置する前の状態を示す斜視図、図３（Ｂ）は磁石片を成形型に載置した状態を示す斜視図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の平面図である。

【図4】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、実施形態１に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程から接着工程までを示す説明図である。

【図5】同製造方法に使用する寸法矯正装置を示す断面図である。

【図6】同寸法矯正装置を示す側面図である。

【図7】同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。

【図8】実施形態１の変形例１に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す側面図である。

【図9】同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。

【図10】同寸法矯正装置において焼結磁石の投入を及び取り出しを行うテーブルに設けられた位置決め固定治具について示す平面図である。

【図11】同位置決め固定治具に挟持された焼結磁石を成形型上に載置する様子を示す説明図である。

【図12】本発明の実験例１に係る焼結磁石の試験片の加熱による温度変化に伴う降伏応力と変形率の実験結果を示すグラフである。

【図13】図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）は、本発明の実施形態２において成形される焼結磁石を示す正面図、側面図、斜視図、平面図である。

【図14】図１４（Ａ）〜図１４（Ｅ）は本発明の実施形態２に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程から接着工程までを概説する説明図である。

【図15】図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は本発明の実施形態３に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程を示す説明図である。

【図16】図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、本発明の実施形態２の変形例を示す斜視図、正面図、平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0012】

（第１実施形態）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、本発明の実施形態１に係る焼結磁石が用いられるローターコア（回転子）について示す正面図、斜視図、図２は本発明の実施形態１に係る焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。図３（Ａ）は、磁石片を成形型に載置する前の状態を示す斜視図、図３（Ｂ）は磁石片を成形型に載置した状態を示す斜視図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の平面図、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、実施形態１に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程から接着工程までを示す説明図である。図５は同製造方法に使用する寸法矯正装置を示す断面図、図６は同寸法矯正装置を示す側面図、図７は同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。

【0013】

本実施形態に係る焼結磁石Ｍは、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、複数の磁石片Ｍ１〜Ｍ４を一組にして接着し、直方体状に形成される。焼結磁石Ｍにおいて寸法ｄ１、ｄ３は比較的精度の要求される部位であり、寸法ｄ２は比較的精度が要求されない部位である。もちろん、磁石片の個数は４つに限定されない。焼結磁石Ｍは、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように電動機などに用いられる回転子１００のスロットに挿入されたりして使用される。また、焼結磁石Ｍが挿入されるスロットの端部には、フラックスバリア部１０１（磁束を通さない（又は制限する）箇所）が設けられる。

【0014】

（焼結磁石の製造方法）
本実施形態において焼結磁石Ｍは、図２に示すように、原料となる合金の作製（ステップＳ１）、粗粉砕（ステップＳ２）、微粉砕（ステップＳ３）、磁場中成形（ステップＳ４）、焼結（ステップＳ５）、寸法矯正（ステップＳ６）、時効熱処理（ステップＳ７）、接着（ステップＳ８）、表面処理（ステップＳ９）、検査（ステップＳ１０）、及び着磁（ステップＳ１１）の工程を経ることによって製造される。以下、当該製造方法について説明する。

【0015】

（原料合金の作製）
原料合金の作製は、真空又は不活性ガス雰囲気中においてストリップキャスティング法又はその他の溶解法によって行われる（ステップＳ１）。本実施形態に係る焼結磁石はＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂを主相とし、この中のＮｄに対して粒界拡散処理等を用いてＤｙやＴｂ、Ｐｒ等を添加している。Ｎｄに上記希土類金属を添加することによって焼結磁石の保持力を向上させることができる。本実施形態において希土類元素ＲはＮｄとしているが、他の希土類元素であってもよい。

【0016】

（粗粉砕、微粉砕）
作製された原料合金はジョークラッシャー又はブラウンミル等を用いて粒径数百μｍ程度になるまで粗粉砕される（ステップＳ２）。粗粉砕された合金はジェットミル等によって粒径３〜５μｍ程度にまで微粉砕される（ステップＳ３）。微粉砕工程においては、特に粒径を３〜４μｍにすると保磁力を高くすることができるため好ましい。

【0017】

（磁場中成形）
次に微粉砕された磁性材料を磁場中で成形し、圧粉体を得る（ステップＳ４）。圧粉体は平行磁界成形法や直交磁界成形法などの種々の方法を用いて行うことができる。なお、本実施形態において原料合金の作製から磁場中成形までの工程を包括して圧粉体成形と称する。圧粉体の成形は、寸法矯正工程と同様に型を用いて行われる。

【0018】

（焼結）
磁場中で成形された圧粉体は真空又はアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気（以下、低酸素雰囲気と称する）中で焼結され、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が得られる（ステップＳ５）。焼結温度は圧粉体の材料組成や粉砕方法、粒径によって前後するが、９００℃〜１１００℃程度で行われる。

【0019】

（寸法矯正）
寸法矯正工程では、概して低酸素雰囲気下において図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に示す寸法矯正部２００を構成する上型２１３と下型２１４によってワークＷにプレス成形を行い、焼結磁石の寸法矯正を行う（ステップＳ６）。詳細については後述する。

【0020】

（時効熱処理）
寸法矯正後には低酸素雰囲気下で時効熱処理を行い、焼結磁石の保磁力を調整する（ステップＳ７）。焼結磁石の寸法矯正は時効熱処理よりも高い温度にて実施される場合があるため、時効熱処理の前に焼結磁石の寸法矯正を実施する。熱処理を行う温度は磁石の組織を変えるおそれがあり、磁石特性に影響を与える可能性があるためである。

【0021】

（接着）
時効熱処理工程後、磁石片Ｍ１〜Ｍ４は接着剤によって接着される（ステップＳ８）。

【0022】

（表面処理、検査、着磁）
接着工程後には、焼結磁石の錆びや腐食を防止するためにＮｉめっきなどによって表面処理を行う（ステップＳ９）。表面処理が終わったら、磁気特性や外観、及び寸法などの検査を行い（ステップＳ１０）、最後にパルス磁界や静的磁界を印加して着磁することによって焼結磁石が製造される（ステップＳ１１）。

【0023】

（焼結磁石の製造装置）
次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程を具現化した装置について詳述する。寸法矯正工程以外の工程については従来公知の方法と同様であるため、説明を省略する。

【0024】

実施形態１に係る焼結磁石の製造装置２００は、相対的に近接離間可能な上スライド２０１およびボルスタ２０２と、上スライド２０１及びボルスタ２０２に取付け及び取外しが可能なダイセット２１０とを有する。ダイセット２１０は、上ダイ２１１と、上ダイ２１１に対向して配置される下ダイ２１２と、上ダイ２１１と下ダイ２１２の位置合わせを行なう調節機構２４０と、を有する。また、ダイセット２１０は、ワークＷ（寸法矯正加工の対象となる焼結磁石）の寸法を矯正する成形型が設けられ下ダイ２１１に載置される格納容器２２０を有する。

【0025】

格納容器２２０は、焼結磁石を加熱するヒーター２２１と、格納容器２２０の室内を低酸素雰囲気に形成するための配管ダクト２２３と、冷却部２２４と、吸着パッド２２５と、接着部２２６と、を有する。

【0026】

図５において、上スライド２０１は、油圧によってボルスタ２０２に対して近接離間移動する。上スライド２０１は、ダイセット２１０の上ダイ２１１を着脱自在に固定する連結ピン２１７を有し、ボルスタ２０２は、ダイセット２１０の下ダイ２１２を着脱自在に固定する連結ピン２１７を有する。ボルスタ２０２には、寸法を矯正した後の焼結磁石を矯正金型から取り出すノックアウトバー２０３が昇降自在に設けられている。

【0027】

成形型は上型２１３、下型２１４、外周型２１５から構成される。上型２１３及び下型２１４は、上スライド２０１とボルスタ２０２によって接近離間できるように構成されている。外周型２１５は、上型２１３と下型２１４とが接近離間する方向と交差する方向からワークである磁石片Ｍ１を包囲し、対向面２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃ、２１５ｄを有する。対向面２１５ａ、２１５ｂは、上型２１３及び下型２１４による加圧成形でワークＭ１が変形しても磁石片Ｍ１から離間した部位である。これに対し、対向面２１５ｃ、２１５ｄは、加圧成形前はワークＭ１と接触していないものの、上型２１３と下型２１４による加圧成形によってワークＭ１が変形した際にはワークＭ１と接触しワークＭ１の接触面を対向面と同様の形状に矯正する部位である。なお、磁石をローターコアのスロットに挿入する際は、対向面２１５ａ、２１５ｂに対向する磁石片Ｍ１の面が、フラックスバリア部１０１に対向するように、磁石片Ｍ１がスロットに挿入されることとなる。ノックアウトバー２０３及び下型２１４は、ワークＭを取り出すノックアウト機構を構成する。図５における符合２０４は、ノックアウトバー２０３を昇降駆動する油圧シリンダを示している。実施形態１においてノックアウトの方向は、上型２１３と下型２１４とが接近離間する方向と同じに構成している。

【0028】

ダイセット２１０は、上ダイ２１１を連結ピン２１７によって上スライド２０１に固定し、下ダイ２１２を連結ピン２１７によってボルスタ２０２に固定することによって、寸法矯正部２００に固定される。上ダイ２１１は、上スライド２０１の動作に連動する。

【0029】

調節機構２４０は、下ダイ２１２に設けられたガイディングロッド２４１と、上ダイ２１１に設けられたガイディングロッド２４１をスライド移動自在に保持するガイディングシリンダ２４２と、を有する。ガイディングロッド２４１がガイディングシリンダ内を摺動することによって、上ダイ２１１と下ダイ２１２との位置合わせが行なわれる。本実施形態において、上ダイ２１１が下ダイ２１２から最も離間した場合でもガイディングロッド２４１はガイディングシリンダ２４２から外れることはなく、これによって位置精度が確保される。

【0030】

また、上ダイ２１１及び下ダイ２１２は連結ピン２１７によって上スライド２０１及びボルスタ２０２に固定される。そのため、連結ピン２１７の取外しのみによってダイセット２１０の寸法矯正部２００への取付け及び取外しを容易に行うことができる。

【0031】

格納容器２２０は、加工対象となる焼結磁石を低酸素雰囲気において加工するために下ダイ２１２に載置されている。配管ダクト２２３は、室内を低酸素雰囲気に形成するために真空ポンプ（不図示）に接続されている。配管経路の途中にはバルブ（不図示）が設けられ、格納容器内を真空にした後にバルブによって経路を切り替えることによって窒素ガス等の不活性ガスを格納容器内に充填することができる。室内の酸素濃度はＮｄ−Ｆｅ−Ｂの焼結磁石において１０ｐｐｍ以下、ＮｄにＤｙやＴｂ、Ｐｒ等の金属を粒界拡散処理した場合は１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。Ｎｄに比べてＤｙやＴｂ、Ｐｒの方が酸化されやすいためである。なお、焼結磁石Ｍの磁石片Ｍ１〜Ｍ４を投入する投入口を開放して格納容器２２０の内部を大気圧に戻すこともできる。

【0032】

格納容器２２０の内部には、真空状態を保持した状態で上ダイ２１１及び下ダイ２１２に取付けられた成形型が図５における上下方向から格納容器内部に挿通している。下ダイ２１２からは下型２１４が固定治具２１６によって固定されて設置され、上ダイ２１１には上型２１３が下型２１４と同様に固定治具２１６によって固定されて設置されている。また、図５において下型２１４の上には、加工対象となる焼結磁石Ｍを包囲する外周型２１５が下型２１４先端の鍔形状と係合することによって下型２１４に取り付けられる。

【0033】

また、格納容器２２０には焼結工程から搬送された焼結磁石を下型上に載置し、寸法矯正後に次の焼結磁石との取替えを行う磁石投入取り外し機構が設けられている。

【0034】

本実施形態において下型２１４への磁石投入取り外し機構は、グローブ２２２によって構成される。グローブ２２２は、格納容器２２０の側面に配置された、天然ゴム等の材料から構成された伸縮性のある部位である。作業者はグローブ２２２に手を入れて、格納容器２２０に焼結磁石Ｍを構成する磁石片Ｍ１〜Ｍ４を投入したり、完成した焼結磁石Ｍを格納容器２２０から取り出すことができる。

【0035】

ヒーター２２１は、上型２１３、下型２１４、及び外周型２１５の付近に設けられ、上型２１３が上下にスライド移動できるように中空状に形成されている。ヒーター２２１の構成は特に限定されないが、電熱ヒーターや高周波誘導ヒーター等を挙げることができる。

【0036】

また、冷却部２２４は、寸法矯正の終わった磁石片Ｍ１〜Ｍ４に冷却ガスなどの媒体を吹き付けて磁石片Ｍ１〜Ｍ４を冷却する。冷却部２２４は、冷却ガスを流通させるパイプなどで構成することができるが、これに限定されない。

【0037】

吸着パッド２２５は、例えば格納容器２２０の内部に配置されて、寸法矯正工程後の磁石片Ｍ１〜Ｍ４を接着を行う場所まで搬送する。接着部２２６は、ノズルタイプの構成で、吸着パッド２２５によって搬送された磁石片Ｍ１〜Ｍ４を接触面において接着して焼結磁石Ｍとする。

【0038】

（寸法矯正工程から接着工程までの詳述）
次に寸法矯正工程から接着工程までの工程について詳述する。本実施形態において焼結磁石Ｍは、複数の磁石片Ｍ１〜Ｍ４によって構成される。焼結工程において焼結された磁石片Ｍ１〜Ｍ４は、格納容器２２０の内部であって、外周型２１５を設置した状態で下型２１４にひとつずつ載置され、磁石片ひとつずつに寸法矯正が行われる。磁石片の載置後には、格納容器２２０に真空引き、又は不活性ガスを充填して低酸素雰囲気とする。そして、上型２１３、下型２１４、外周型２１５、及び磁石片Ｍ１を６２０℃〜１０００℃に加熱する。

【0039】

そして、下型２１４に向って上型２１３を接近させ、約６２０℃〜約１０００℃に加温された状態で磁石片Ｍ１にプレス成形を行う。詳細については後述する。約６２０℃〜約１０００℃の温度範囲は、焼結磁石の磁石片Ｍ１からＭ４の磁石特性を変えない程度の範囲（焼結温度を超えない範囲）であり、このような温度でプレス成形を行うことによって切削加工を行わずに磁石片Ｍ１の寸法矯正を行うことができる。なお、６２０℃〜１０００℃の範囲であっても焼結磁石自身の熱変形や酸化の促進を防止することを考慮して８００℃以下で実施すると、より好ましい。また、プレスの際に負荷する圧力は、焼結磁石の加熱によって磁石の降伏応力が低下することを考慮しつつ、降伏応力に達しない圧力で加圧する。

【0040】

プレス加工が終了後、磁石片Ｍ１は上型２１３を下死点に保持した状態でヒーター２２１によって寸法矯正より低い温度に調整し、所定時間時効熱処理を行う。上記工程によって焼結磁石の組織の相対密度が向上し、残留磁束密度や機械強度等が向上する。

【0041】

その後、冷却部２２４によって型２１３、２１４、２１５及び磁石片Ｍ１を冷却する。そして、ノックアウト機構によって磁石片Ｍ１を取り出し、吸着パッド２２５によって接着場所まで搬送する。磁石片Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４についても磁石片Ｍ１と同様にグローブ２２２によって型２１４上に載置し、加圧成形、時効熱処理、冷却を行い、吸着パッド２２５によって接着位置まで搬送し、磁石片Ｍ１〜Ｍ４が揃った時点で接着部２２６によって接着を行なう。

【0042】

その後、グローブ２２２によって格納容器２２０に未加工の磁石片Ｍ１〜Ｍ４を新たに格納し、磁石片Ｍ１〜Ｍ４の格納が完了したらプレス装置本体２００を再び起動させる。

【0043】

以降は、上型２１３、下型２１４、外周型２１５及び磁石片Ｍ１の加熱、プレス加工、時効熱処理、冷却、加工後のワークＭ１の取り出しを磁石片Ｍ２〜Ｍ４について同様に行い、接着、未加工の磁石片Ｍ１〜Ｍ４の格納を繰り返し、全てのワークＭの加工が終了したら格納容器２２０を開放し、グローブ２２２を用いて加工済みの焼結磁石Ｍを取り出す。磁石片同士を接着した磁石体は、ロータコアのスロットに挿入され、樹脂、接着剤等によってスロット内に固定され、その後着磁される。

【0044】

次に本実施形態に係る作用効果について説明する。焼結磁石の形状を矯正する方法には、切削加工の他にワークである焼結磁石を加熱した状態で型を用いたプレス加工によって形状を矯正するものがある。しかし、製品である焼結磁石は、別の部品と接触する部位には高い精度が要求されたり、どの部品にも接触しない部位は逆にそれほど精度が要求されなかったりもする。そのような焼結磁石に型を用いて全ての部位に一律にプレス加工を行って形状を矯正しようとすると、ワークと型との間には型がワークと接触した場合でも部位によってはバラつきによってワークとの間に若干の隙間が出来てしまう場合がある。その部位にはプレス加工の際にバリが発生するおそれがある。精度があまり要求されない部位にまで型を当ててプレス加工を行うと、当該部位の精度が過剰に高くなってしまうだけでなく、不要にバリを生じさせることになり、バリ取りの工数が生じ、生産性を低下させてしまう。また、比較的精度の要求されない部位にまでプレス成形を行うと、その分製品である磁石に過度にストレスを与えることとなり、その分磁石に割れや欠けといった破損箇所を余計に発生させてしまい、歩留まりを低下させてしまう。

【0045】

これに対し、本実施形態に係る焼結磁石の製造方法によれば、焼結工程の後に焼結温度を超えない温度に加熱された状況下において焼結磁石Ｍを構成する磁石片Ｍ１を成形する成形型２１３、２１４、２１５を配置し、焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程を行っており、寸法矯正工程では成形型２１５が磁石片Ｍ１において成形型２１５から離間した離間部位２１５ａ、２１５ｂを有するように構成している。

【0046】

そのため、従来の切削加工と比べて材料を削り取らない分、材料歩留まりを向上させることができる。また、成形型２１５が離間部位２１５ａ、２１５ｂを有することによってワークに不要にバリが発生することを防止して、不要なバリ取りの工数を削減して生産性の低下を抑制し、さらに割れや欠けといった破損箇所を低減させてそれによる歩留まりの低下についても抑制することができる。また、本実施形態に係る方法によって製造される焼結磁石Ｍは電動機に含まれるローター（回転子）に使用することができる。
また、焼結磁石Ｍが完成した後に磁石Ｍを回転子１００のスロットに挿入する際には、離間部位２１５ａ、ｂと対向する焼結磁石Ｍの面をフラックスバリア部１０１と対向するようにしている。そのため、焼結磁石Ｍに型２１５と接触しない部位が形成されても当該部位は隙間で構成されたフラックスバリア部１０１にあたるため、回転子１００の歩留まりが低下することを抑制できる。

【0047】

（実施形態１の変形例１）
図８は、実施形態１の変形例１に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す側面図、図９は同寸法矯正装置の格納容器内部を示す平面図、図１０は同寸法矯正装置において焼結磁石の投入及び取り外しを行うテーブルに設けられた位置決め固定治具について示す平面図、図１１は同位置決め固定治具に挟持された焼結磁石を成形型上に載置する様子を示す説明図である。

【0048】

実施形態１ではグローブ２２２を用いて焼結磁石を構成する磁石片Ｍ１〜Ｍ４の格納、型への載置及び焼結磁石Ｍの取り外しを行うと説明したが、以下のようにロータリーテーブル２２７を採用することもできる。

【0049】

ロータリーテーブル２２７には磁石片Ｍ１〜Ｍ４のいずれかを挟持して下型２１４の設置位置に位置決めして載置する位置決め固定治具２２７Ａ〜２２７Ｇ（７箇所）が設けられている。位置決め固定治具２２７Ａ〜２２７Ｇは、磁石片Ｍ１を保持した状態から下型２１４に磁石片Ｍ１を載置するために磁石片Ｍ１の保持及び保持の解除を行う押さえピン２２８と、押さえピン２２８の移動空間を構成する駆動シリンダ２２９と、を設けている。

【0050】

本変形例１に係る焼結磁石の寸法矯正は以下のように行う。まず、磁石片Ｍ１〜Ｍ４をロータリーテーブル２２７の位置決め固定治具２２７Ａ〜２２７Ｄにひとつずつセットして押さえピン２２８に保持させておく。次に格納容器を密閉し、真空引き又は不活性ガスの充填を行い、押さえピン２２８による磁石片Ｍ１の保持を解除して下型２１４に磁石片Ｍ１を載置する。

【0051】

その後、実施形態１と同様に上型２１３、下型２１４、外周型２１５及び磁石片Ｍ１を加熱して所定の温度まで加温し、温度が保持された状態においてプレス加工を行う。プレス加工後、磁石片Ｍ１に、時効熱処理を行う。その後、磁石片Ｍ１をノックアウトバー２０３及び下型２１４によって取り出す。そして、磁石片Ｍ１を押さえピン２２８によって再び保持し、ロータリーテーブル２２７が回転すると磁石片Ｍ１の隣の磁石片Ｍ２が下型２１４の真上にセットされる。

【0052】

プレス加工された磁石片Ｍ１は、ロータリーテーブル２２７付近の冷却部２２４の位置で冷却ガスが噴射されることによって冷却され、吸着パッド２２５によって搬送される。その後、磁石片Ｍ２〜Ｍ４についても磁石片Ｍ１と同様にプレス加工、時効熱処理、冷却が行われて吸着パッド２２５によって接着工程の位置まで搬送され、接着部２２６によって磁石片Ｍ１〜Ｍ４が接着される。以降は、未加工の磁石片Ｍ１〜Ｍ４について同様に加熱、プレス加工、時効熱処理、冷却、接着を繰り返し、全ての磁石片Ｍ１〜Ｍ４の加工が終了したら格納容器２２０を開放し、加工された焼結磁石Ｍを取り出す。

【0053】

以上説明したように実施形態１の変形例１に係る焼結磁石の製造方法によれば、ロータリーテーブル２２７を使用して自動で磁石片Ｍ１〜Ｍ４を型内に投入及び取り外しができるように構成したため、作業性を向上させることができる。

【0054】

（実施形態２）
図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）は、本発明の実施形態２において成形される焼結磁石を示す正面図、側面図、斜視図、平面図、図１４（Ａ）〜図１４（Ｅ）は同実施形態２に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程から接着工程までを概説する説明図である。実施形態１では焼結磁石Ｍが直方体状に成形される実施形態について説明したが、以下のように成形することもできる。

【0055】

実施形態２では図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示すように、焼結磁石Ｎが磁石片Ｎ１〜Ｎ４によって構成される。焼結磁石Ｎにおいて寸法ｄ１、ｄ３は比較的精度の要求される部位であり、寸法ｄ２は比較的精度が要求されない部位である。また、磁石片Ｎ１〜Ｎ４を成形する成形型は、上型２３１と下型２３２と外周型２３３とを有する。外周型２３３は、図１４（Ｅ）に示すように、面２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄを有する。面２３３ａ、２３３ｂは、上型２３１、下型２３２による加圧成形によっても磁石片Ｎ１と接触しない部位である。面２３３ｃ、２３３ｄは、上型２３１、下型２３２による加圧成形によって磁石片Ｎ１と接触する部位であり、当該部位はテーパー状に形成されている。上型２３１、下型２３２は、外周型２３３と接触する部分にテーパーが形成されている。このように上型２３１、下型２３２、外周型２３３を構成することにより、加圧成形の際に面２３３ｃ、２３３ｄと接触する磁石片Ｎ１の部位をテーパー状に成形することができる。これは磁石片Ｎ２〜Ｎ４についても同様である。また、磁石片Ｎ１〜Ｎ４のノックアウトは、上型と下型の接近離間する方向に行われる。

【0056】

上記のように、磁石片Ｎ１のいずれかの面をテーパー状に成形することによって、焼結磁石Ｎを図１（Ａ）のようなローターコアのスロットに収納する際の収納を容易にすることができる。また、加圧成形の際には外周型２３３をテーパー状に形成することによって磁石片Ｎ１からの負荷を下げることができ、成形型の寿命を向上させることができる。また、磁石片Ｎ１を外周型２３３から離型させる際に磁石片Ｎ１にテーパーが形成されていることによって、離型を容易にすることができ、離型の際に生じうる割れなどを防止することができる。

【0057】

また、磁石片Ｎ１〜Ｎ４に形成されたテーパーを互い違いに配置して組み付けることによって、磁石片Ｎ１〜Ｎ４を容易に組み付けつつ精度の高い焼結磁石Ｎとすることができる。

【0058】

（実施形態２の変形例）
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、本発明の実施形態２の変形例を示す斜視図、正面図、平面図である。実施形態２では加圧成形を行う上型２３１と下型２３２の接近離間する方向にワークである磁石片Ｎ１〜Ｎ４のノックアウトが行われる実施形態について説明したが、これに限定されない。図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に示すように成形型は上型２５１と下型２５２とによって構成される。この場合、ノックアウトの方向ｄ４は上型２５１と下型２５２の接近離間する方向と交差する方向であってもよい。なお、この場合、テーパーは上型２５１と下型２５２の接近離間する方向でなく磁石片Ｎ５のノックアウトを行う方向ｄ４に形成される。

【0059】

（実施形態３）
図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は、本発明の実施形態３に係る焼結磁石の製造方法の中でも寸法矯正工程について説明する説明図である。実施形態１、２では寸法矯正工程において焼結磁石を構成する磁石片をひとつずつ加圧成形する実施形態について説明したが、これに限定されない。

【0060】

実施形態３において成形型は上型２３４と下型２３５と外周型２３６と、を有するか、又は上型２３７と、下型２３８と、外周型２３９と、を有する。焼結磁石は、磁石片Ｐ１〜Ｐ４からなる磁石Ｐ又は磁石片Ｑ１〜Ｑ４からなる磁石Ｑによって構成される。

【0061】

成形型が上型２３４と下型２３５と外周型２３６とからなる場合、磁石片Ｐ１〜Ｐ４が上型２３４と下型２３５とが接近離間する方向に並べられた状態で磁石片Ｐ１〜Ｐ４の寸法が一挙に矯正される。

【0062】

成形型が上型２３７と下型２３８と外周型２３９とからなる場合、磁石片Ｑ１〜Ｑ４は上型２３７と下型２３８とが接近離間する方向と交差する方向に並べられた状態で磁石片Ｑ１〜Ｑ４の寸法が一挙に矯正される。磁石片Ｐ１〜Ｐ４及び磁石片Ｑ１〜Ｑ４のいずれの場合も加圧成形の際には、磁石片Ｐ１〜Ｐ４又は磁石片Ｑ１〜Ｑ４において隣接する磁石片同士が接触した状態で加圧成形が行われる。

【0063】

上記のように、実施形態３に係る焼結磁石の製造方法によれば、磁石片Ｐ１〜Ｐ４又は磁石片Ｑ１〜Ｑ４において隣接する磁石片同士を接触させた状態で加圧成形を行うように構成している。そのため、接着工程において接着面となる部位の加工を加圧成形によって行うことができ、当該部位においても切削加工を行わなくてもよい分、材料歩留まりを良好にすることができる。また、隣接する磁石片において接着面となる部位の加工を別途行わなくてもよい分、生産性を向上させることができる。

【0064】

（実験例１）
次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法において。寸法矯正工程時に行うプレス加工の成形温度に関する実験を行ったので説明する。

【0065】

本実験では実際の製品とほぼ同等の焼結磁石の試験片（厚さ３．８ｍｍ、断面の長さが６ｍｍ×６ｍｍ）に図５と同様に上スライド、ボルスタ、及び外周型を用いて磁石試験片を固定し、加圧しながら温度を室温から上昇させ、試験片の変形量を測定した。本実験例１に係る焼結磁石の金属はＦｅ７０％、Ｎｄ２２％、Ｂ０．４％、Ｄｙ２．５％、Ｐｒ２．５％から構成される。表１は本実験例１に係る焼結磁石試験片を加温、加圧させていった場合の成形温度と変形率（％）の表、図１２は表１をグラフ化したものである。

【0066】

【表1】

【0067】

表１及び図１２より、本実験例１に係るＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は６２０度より塑性変形が起こることがわかった。以上より、６２０℃以上であればプレス加工で焼結磁石の寸法矯正が行えることになるが、上記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の焼結温度は１０００℃となっている。６２０℃以上であっても成形温度が焼結温度を超えると焼結磁石の組織や磁気特性が変化してしまうため、上記実施形態に係る寸法矯正工程は６２０℃から焼結温度を超えない１０００℃の範囲において行うことが好ましいことがわかった。また、この場合に磁石にプレス加工を行って、磁石が塑性変形する降伏応力は表１より３６ＭＰａ〜２６２ＭＰａになることがわかった。

【0068】

本発明は、上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の改変が可能である。実施形態２では寸法矯正工程において磁石片Ｎ１〜Ｎ４にテーパーが形成される実施形態について説明したが、これに限定されない。磁石片に形成するテーパーは寸法矯正工程だけでなく、型を用いて圧粉体を形成する工程において行ってもよい。その場合、テーパーが形成されていることによって寸法矯正工程においてワークである磁石片を型に容易にセットすることができる。また、磁石片の接着工程はロータコアへのスロット挿入前に行う形態を説明したが、これに限定されず、磁石片それぞれを個別にスロットに挿入し、その後磁石片同士を固定するようにしても良い。

【符号の説明】

【0069】

１００ 回転子、
１０１ フラックスバリア部、
２００ 寸法矯正部、
２０１ 上スライド、
２０２ ボルスタ、
２０３ ノックアウトバー、
２０４ 油圧シリンダ、
２１０ ダイセット、
２１１ 上ダイ、
２１２ 下ダイ、
２１３、２３１、２３４、２３７、２５１ 上型、
２１４、２３２、２３５、２３８、２５２ 下型、
２１５、２３３、２３６、２３９ 外周型、
２１５ａ、２１５ｂ、２３３ａ、２３３ｂ 対向面（離間部位）、
２１５ｃ、２１５ｄ、２３３ｃ、２３３ｄ 対向面、
２１６ 固定治具、
２１７ 連結ピン、
２２０ 格納容器、
２２１ 加熱装置、
２２２ グローブ、
２２３ 配管ダクト
２２４ 冷却部、
２２５ 吸着パッド、
２２６ 接着部、
２２７ ロータリーテーブル、
２２７Ａ〜２２７Ｇ 位置決め固定治具、
２２８ 押さえピン、
２２９ 駆動シリンダ、
２４０ 調節機構、
２４１ ガイディングロッド、
２４２ ガイディングシリンダ、
Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ 焼結磁石、
Ｍ１〜Ｍ４、Ｎ１〜Ｎ５、Ｐ１〜Ｐ４、Ｑ１〜Ｑ４ 磁石片。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】