特許 6252021 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】6252021

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】焼結磁石の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/02 20060101AFI20171218BHJP

   H01F 1/057 20060101ALI20171218BHJP

   B22F 3/00 20060101ALI20171218BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20171218BHJP

   B22F 3/24 20060101ALI20171218BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20171218BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/02 G

   H01F1/057 170

   B22F3/00 F

   B22F3/02 R

   B22F3/24 101Z

   !C22C38/00 303D

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-160667(P2013-160667)

(22)【出願日】2013年8月1日

(65)【公開番号】特開2015-32668(P2015-32668A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年3月25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】渡邊 敦夫

(72)【発明者】

【氏名】池田 明彦

(72)【発明者】

【氏名】古屋 崇

(72)【発明者】

【氏名】迫 道大

(72)【発明者】

【氏名】竹川 英明

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２７０２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８１４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０５３７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４６５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８８４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−００３９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１７０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２５９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｂ２２Ｆ ３／０２

Ｂ２２Ｆ ３／２４

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｃ２２Ｃ ３８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）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を圧縮して圧粉体とし、磁場配向を行い、
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成形し、
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し、
前記焼結磁石の寸法矯正では、接近離間する第１型及び第２型のうちの前記第２型に前記焼結磁石を載置し、前記加圧成形のために移動する前記第１型及び／又は前記第２型からなる移動型を第１速度で移動させ、前記移動型が前記焼結磁石に接触するまでに前記第１速度よりも遅い第２速度に減少させて前記焼結磁石の寸法矯正を行い、
前記焼結磁石の寸法矯正の前に前記焼結磁石の形状を測定し、測定結果に応じて前記焼結磁石の寸法矯正における前記移動型の前記第２速度を調整することを特徴とする焼結磁石の製造方法。

【請求項2】

前記焼結磁石の寸法矯正では、前記焼結磁石の寸法矯正量が少ないほど前記移動型の前記第２速度を上昇させる請求項１に記載の焼結磁石の製造方法。

【請求項3】

前記焼結磁石の寸法矯正において前記焼結磁石の加圧成型後には前記移動型を前記第２速度よりも速い第３速度において移動させて前記焼結磁石の前記加圧成形を解除する請求項１又は２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、高性能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、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。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【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】

【0005】

焼結磁石は脆くて塑性変形させることが困難であるため、製品を所望の形状にするためには焼結後に研削・切削加工等の機械加工を行うのが一般的であり、焼結磁石には研削等のために多くの機械加工代を設ける必要があるのが現状である。しかし、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石にはＮｄ以外にもＤｙやＴｂ等の希土類金属が使用されており、ＤｙやＴｂ等の希土類金属の価格は昨今高騰している。そのため、ＤｙやＴｂ等の希土類金属を使用する焼結磁石の材料歩留まりを向上させることは重要な課題となっている。

【0006】

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、焼結磁石の材料歩留まりを向上させた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】

【0007】

上記目的を達成する本発明に係る方法は、まずＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）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を圧縮して磁場配向を行った圧粉体を成形する。次に、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成形し、焼結温度を超えない温度に加熱された状況下で焼結磁石に加圧成形を行うことによって焼結磁石の寸法矯正を行う。本発明において焼結磁石の寸法矯正では接近離間する第１型及び第２型のうちの第２型に焼結磁石を載置し、加圧成形のために移動する第１型及び／又は第２型からなる移動型を第１速度で移動させ、移動型が焼結磁石に接触するまでに第１速度よりも遅い第２速度に減少させて焼結磁石の寸法矯正を行う。焼結磁石の寸法矯正の前には焼結磁石の形状を測定し、測定結果に応じて焼結磁石の寸法矯正における移動型の第２速度を調整する。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る焼結磁石の製造方法によれば、寸法の矯正を焼結磁石の焼結温度を超えない温度に加熱された状況下において行うため、焼結磁石の脆性を改善して焼結磁石を破壊することなく加圧成形を行うことができる。そのため、切断加工や研削加工を廃止又は削減することによってこれらの加工に必要な機械加工代を廃止又は削減でき、焼結磁石の材料歩留まりを向上させることができる。また、移動型を第１速度で移動させて焼結磁石に接触するまでに第２速度に減速させることによって、焼結磁石に割れや欠けが生じないようにして材料歩留まりを向上させると共にサイクルタイムを短くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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2】図２（Ａ−１）〜（Ａ−４）は本発明の実施形態１に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図、図２（Ｂ）は寸法矯正の可動する上型の時間に伴う移動速度を示すグラフである。

【図3】本発明の実施形態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断面図である。

【図4】同寸法矯正装置を示す側面図である。

【図5】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6】上型の移動速度を決定して寸法矯正を行う際のフローチャートである。

【図7】本発明の実施形態２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8】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9】同寸法矯正装置において焼結磁石の投入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10】同位置決め固定治具に挟持された焼結磁石を金型上に載置する様子を示す説明図である。

【図11】本発明の実験例１に係る焼結磁石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12】本発明に実験例２に係る寸法矯正前後での焼結磁石試験片の一端部からの水平方向の変位に伴う反り量の実験結果を示すグラフである。

【図13】図１２のヒストグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。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。

【0011】

（実施形態１）
図１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。本実施形態においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石は、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）、表面処理（ステップＳ８）、検査（ステップＳ９）、及び着磁（ステップＳ１０）の工程を経ることによって製造される。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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なうことができる。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。

【0015】

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、１１００℃程度で行われる。

【0016】

図２（Ａ−１）〜（Ａ−４）は本発明の実施形態１に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図、図２（Ｂ）は寸法矯正の際に可動する上型の時間に伴う移動速度の変化を示す断面図である。寸法矯正工程では概して図２（Ａ−１）〜（Ａ−４）に示すようにプレス装置を用いて金型である上金型１３と下金型１４によってワークＷにプレス成形を行い、焼結工程で変形した焼結磁石の寸法矯正を例えば６２０℃〜１０００℃で図２（Ｂ）に示すように行う（ステップＳ６）。詳細は以下に行う。

【0017】

寸法矯正後には真空又は不活性ガス雰囲気中で時効熱処理を行って焼結磁石の保磁力を調整する（ステップＳ７）。時効熱処理は一般的に９００℃程度及び５００℃程度の２段階にて行う。このように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。そのため、時効熱処理の前に、焼結磁石の寸法矯正を実施するのが好ましい。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。

【0018】

時効熱処理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Ｓ８）。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Ｓ９）、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Ｓ１０）。

【0019】

次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法における寸法矯正工程を具現化した寸法矯正装置について詳述する。図３は実施形態１に係る焼結磁石の製造方法に係る寸法矯正工程にて使用する寸法矯正装置を示す断面図、図４は同寸法矯正装置を示す側面図、図５は同寸法矯正装置中の格納容器の内部を示す平面図である。

【0020】

焼結磁石の寸法矯正装置は、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を備えるプレス装置本体２００と、プレス装置本体２００に取り付け及び取り外しが可能なダイセット１００とを有する。ダイセット１００は、上ダイ１１と、上ダイ１１に対向して配置される下ダイ１２と、上ダイ１１と下ダイ１２の位置合わせを行なう調節機構４０と、ワークＷ（寸法矯正加工の対象となる焼結磁石）の寸法を矯正する矯正金型が設けられ下ダイ１１に載置される格納容器２０と、上スライド２０１や格納容器２０の動作などを制御する制御部（不図示）と、焼結磁石の寸法矯正に必要な情報を記憶した記憶部（不図示）と、を有する。

【0021】

格納容器２０は、焼結磁石を加熱する加熱装置２１と、焼結磁石の移動作業の際に用いるグローブ２２と、格納容器２０の室内を真空等にするための配管ダクト２３と、寸法矯正後の焼結磁石を冷却する冷却プレート２４と、冷却プレート２４に冷却水などを循環させる冷却パイプ２５と、ワークである焼結磁石の形状を測定する測定部２６と、を有する。

【0022】

プレス装置本体２００は、図３における上下方向に相対的に近接離間可能な上スライド２０１とボルスタ２０２とを有する。図示例では、上スライド２０１が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１００の上ダイ１１を着脱自在に固定する連結ピン１７を有し、ボルスタ２０２は、ダイセット１００の下ダイ１２を着脱自在に固定する連結ピン１７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。

【0023】

矯正金型は上金型１３、下金型１４、外周金型１５から構成される。ノックアウトバー２０３及び下金型１４によってワークＷを取り出すノックアウト機構が構成される。図中符合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。

【0024】

ダイセット１００は、上ダイ１１を連結ピン１７によって上スライド２０１に固定し、下ダイ１２を連結ピン１７によってボルスタ２０２に固定することによって、プレス装置本体２００に固定される。上ダイ１１は、プレス装置本体２００の上スライド２０１の動作に連動する。

【0025】

調節機構４０は、下ダイ１２に設けられたガイディングロッド４１と、上ダイ１２に設けられたガイディングロッド４１をスライド移動自在に保持するガイディングシリンダ４２と、を有する。ガイディングロッド４１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１１と下ダイ１２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１１が下ダイ１２から最も離間した場合でもガイディングロッド４１はガイディングシリンダ４２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。

【0026】

また、上ダイ１１及び下ダイ１２は連結ピン１７によってプレス装置本体２００に固定される。そのため、連結ピン１７の取り外しのみによって図４の破線に示すようにダイセット１００のプレス装置本体２００への取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。

【0027】

格納容器２０は加工対象となる焼結磁石を真空又は低酸素雰囲気において加工するために下ダイ１２に載置されている。配管ダクト２３は室内を真空又は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等の金属を添加した場合は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。

【0028】

格納容器内部には真空状態を保持した状態で上ダイ１１及び下ダイ１２に取り付けられた矯正金型が図３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１２からは下金型１４が固定治具１６によって固定されて設置され、上ダイ１１には上金型１３が下金型１４と同様に固定治具１６によって固定されて設置されている。上金型１３は、固定治具１６によって固定されることによって上スライド２０１の動きに連動し、また、上スライド２０１の移動速度は、可変に構成されている。つまり、本実施形態では上金型１３が、加圧成形における移動型に相当する。また、図３において下金型１４の上には加工対象となる焼結磁石を包囲する外周金型１５が下金型１４先端の鍔形状と係合することによって下金型１４に取り付けられる。

【0029】

また、格納容器２０には外部から投入された焼結磁石を下金型上に載置し、寸法矯正後に次のワークＷ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。

【0030】

本実施形態において磁石投入取り外し機構は図４における格納容器側面から内部空間に手の形に成形されたグローブ２２が設けられることによって構成される。グローブ２２は例えば天然ゴム等の材料から構成されており、伸縮性に優れ、焼結磁石の速やかな投入及び取り外しを可能にする。グローブ２２による作業は作業者が怪我をしないように予めプレス装置本体２００を停止させてから行う。

【0031】

また、格納容器２０には図４に示すように、格納容器２０の側壁の一つの上部が傾斜面に形成されることによって作業者が内部の様子を容易に視認できるように構成されている。

【0032】

加熱装置２１はヒーター等から構成され、上金型１３、下金型１４、及び外周金型１５の付近に設けられ、上金型１３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。加熱装置２１の構成は特に限定されることはないが、電熱ヒーターや遠赤外線ヒーター等を挙げることができる。

【0033】

また、冷却プレート２４は格納容器内部に配置される。冷却プレート２４の内部にはウォータージャケットが形成され、冷却パイプ２５から導かれた水が冷却プレート２４を冷却することによって、冷却プレート２４に載置されたワークＷを強制冷却する。従来は加熱後のワークを自然に冷却させていたが、冷却プレート２４を使用することによって冷却時間を短縮し、加工時間の低減に寄与できる。

【0034】

測定部２６は、本実施形態においてＣＣＤカメラから構成されるが、これに限定されない。測定部２６は、格納容器２０の側面に取り付けられ、寸法矯正前の焼結磁石の形状を撮影する。制御部は、撮影した画像を画層解析し、高さ方向において焼結磁石の寸法矯正に必要な焼結磁石の変形量（寸法矯正量と呼ぶ）を算出して上金型１３の移動を制御する際に使用する。このように焼結磁石の形状を測定して移動速度を決定することによって、磁石の割れや欠けの防止とサイクルタイムの短縮とを両立させることができる。

【0035】

制御部は、ＣＰＵやＭＰＵなどから構成され、上スライド２０１の移動や加熱装置２１の動作、格納容器２０内の真空引き等の動作の制御や、上記した測定部２６による撮影結果からの寸法矯正量の算出等を行う。記憶部は、上金型１３によってワークＷを加圧成形する際の上金型１３の移動速度を決定するに当たり、移動速度の変化に伴って焼結磁石に割れや欠けがどの程度発生するかがデータベース化されて登録されている。加圧成形の際に磁石に発生する割れや欠けは、金型の移動速度以外にも磁石の原材料や前工程の状況によっても成形速度領域や成形温度領域が異なるため、データベースは磁石の種類ごとに構築されている。

【0036】

次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法の寸法矯正工程について説明する。図６は移動型の移動速度を決定して寸法矯正を行う流れを示すフローチャートである。まずワークＷを格納容器内の金型１４へ載置する（ステップＳ２１）と同時に金型１４に載置したワークＷ以外にも磁石を格納容器内に収容しておく。

【0037】

次に格納容器２０を密閉し、格納容器２０に対して真空引き、又は不活性ガスの充填を行う。そして、ワークＷである焼結磁石の寸法を測定部２６を用いて計測し（ステップＳ２２）、制御部によって焼結磁石の寸法矯正量を計算する（ステップＳ２３）。次に、計測した磁石の形状に基づいて、成形速度と割れについての相関が記載された記憶部のデータベースを参照し、制御部によってワークＷである焼結磁石に割れや欠けが発生しないような上金型１３の移動速度を決定する（ステップＳ２４）。移動速度を決定する際において、センサによって測定した金型１３の加圧変形量が少なければ、成形中の移動速度ｖ２を速くしても磁石に割れや欠けは発生しにくいため、寸法矯正量に合わせて移動速度ｖ２は上昇させることができる。このように構成することによってサイクルタイムを短くすることができる。

【0038】

そして、加熱装置２１を制御して金型１３、１４、１５及びワークＷを約６２０℃〜１０００℃に加熱する。ワークＷの温度が設定温度に達したら、温度を保持した状態で上スライド２０１を下降させる。上スライド２０１の下降に伴って上金型１３が下降する。なお、外周金型１５は焼結磁石の変形を考慮して焼結磁石を加圧していないが、側面の寸法矯正を行う場合には加圧するように構成してもよい。

【0039】

その際に、上金型１３は、ワークＷである焼結磁石と接触するまで（図２（Ｂ）における区間Δｔ１）においては第１速度ｖ１で移動する。上金型１３は、制御部によってワー
クである焼結磁石に接触するまでに移動速度ｖ１から、焼結磁石に割れ等が生じない移動速度ｖ２にまで減速される。

【0040】

上金型１３がワークＷに接触するまではタクトタイムの制約上、できるだけ上金型１３を迅速に移動させたいものの、上金型１３がひとたびワークＷと接触すれば上金型１３の移動速度によってはワークＷへの加圧速度が大きすぎて、塑性変形する前に磁石の端部が割れたり、欠けたりする現象が生じてしまう。

【0041】

そのため、本実施形態では可動する上金型１３の移動速度を一定にせず、ワークＷとの接触前は上金型１３を速度ｖ１で移動させてワークＷに接触するまでに速度ｖ２に減速させる。そして、加圧成形を行っている最中は速度ｖ２以下にて寸法矯正を行い（図２（Ｂ）の区間Δｔ２、図６のステップＳ２５）、寸法矯正後は速度をｖ２以下からｖ１にまで
可及的速やかに上昇させる（図２（Ｂ）の区間Δｔ３）。

【0042】

このように上金型１３の移動速度を変化させることによって、焼結磁石に割れや欠けが発生することを防止すると共にサイクルタイムを短縮させることもできる。また、金型１３が磁石から離れてしまえば、割れや欠けを考慮する必要がないため、ｖ２より速く、ｖ１と同程度の速度まで移動速度を再び上昇させることによってサイクルタイムを短くする事ができる。なお、図２（Ｂ）の区間Δｔ１における金型１３の減速、区間Δｔ３におけ
る金型１３の加速はタクトタイムとの関係上、できるだけ短時間で行う事が好ましい。また、移動速度ｖ２は、図６のフローチャートのステップＳ２４で求めたものである。

【0043】

成形中の焼結磁石の寸法矯正が終わったら、ノックアウト機構によってワークＷを取り出し、プレス装置２００を停止させてグローブ２２に手を挿入する。そして、成形後の焼結磁石を下金型１４から移動させて冷却プレート２４に載置し、冷却ノズル２５を用いて冷却する（ステップＳ２６）。グローブ２２によるワークＷ（焼結磁石）の移動が完了したら、手をグローブ２２から抜いてプレス装置本体２００を再び起動させる。

【0044】

制御部は、全ての焼結磁石の寸法矯正が終わったかを判断する（ステップＳ２７）。全ての磁石の寸法矯正が終わっていない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、グローブ２２を用いて寸法矯正されていない磁石を下金型１４に新たに設置して、全ての焼結磁石の寸法矯正が完了するまで図６のステップＳ２１からＳ２６を繰り返す。

【0045】

なお、設定温度の保持は格納容器内に不活性ガスを充填した場合には格納容器内のガスを循環させることによって行ってもよい。プレス加工にて付加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。

【0046】

また、加熱温度は例えば６２０℃以上であり、焼結磁石中の組織が変化する焼結温度である１０００℃以下において行う。なお、６２０℃〜１０００℃の範囲の中であっても、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℃以下で実施することがより好ましい。全てのワークＷの寸法矯正が終了したら（ステップＳ２７：ＹＥＳ）格納容器２０を開放し、加工済みワークＷを取り出す。

【0047】

次に本実施形態の作用効果について説明する。寸法矯正装置に投入された焼結磁石は本工程の前工程である焼結工程において数百度又は１０００度程度に加熱されて熱変形した状態となっている。このように熱変形により焼結磁石に生じた歪を平面度等の所定の寸法精度を満たすようにするために、従来は焼結磁石に多くの機械加工代を設けることによって対応している。しかし、これでは焼結磁石に含まれるＤｙやＴｂ等のいわゆる希土類金属を多く研削してしまうこととなり、材料歩留まりが悪い。

【0048】

これに対して本実施形態においては、加熱装置２１を用いて格納容器内を加熱し、焼結磁石の組織が変化しないように焼結温度を超えない温度にまで加熱した状態で焼結磁石に加圧成形を行なっている。焼結磁石は室温等の温度状態においては脆く、プレス加工に耐えることは困難であるが、本実施形態においては焼結磁石が変性しない程度にまで加熱した状態で加圧成形を行なっている。そのため、焼結磁石を破壊させることなく加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正することができる。

【0049】

このように焼結磁石を温間で加圧成形して寸法を矯正することによって、焼結磁石の機械加工代を削減でき、材料歩留まりを向上させることができる。

【0050】

また、加圧成形を行う上金型１３を、ワークＷである焼結磁石に速度ｖ１で移動させて、接触するまでに速度ｖ１よりも遅い速度ｖ２に減速させて焼結磁石の寸法矯正を行う。このように構成することによって、加圧成形の際に焼結磁石に発生しうる割れや欠けの防止とサイクルタイムの短縮とを両立できる。

【0051】

また、測定部２６によって磁石の形状を測定し、当該測定結果に応じて金型１３の移動速度ｖ２を調整することによって磁石の割れや欠けを防止しつつもサイクルタイムをさらに短縮できる。

【0052】

また、センサによって測定した金型１３の加圧変形量が少なければ、成形中の移動速度ｖ２を速くしても磁石に割れや欠けは発生しにくいため、加圧変形量に合わせて移動速度ｖ２を上昇させることによってサイクルタイムをさらに短くすることができる。

【0053】

また、金型１３が磁石から離れてしまえば、割れや欠けを考慮する必要がないため、ｖ２より速く、ｖ１と同程度の速度まで上金型１３の移動速度（第３速度）を再び上昇させることによってサイクルタイムをより短くする事ができる。

【0054】

また、格納容器内は真空ポンプによって真空又は不活性ガスが充填された状態となっているため、焼結磁石の磁石特性が低下することを防止できる。なお、粒界拡散処理によるＤｙやＰｒ等の添加は寸法矯正の実施後に行ってもよい。また、図１における時効熱処理の後には成形する磁石の形状に応じて従来の研削加工、又は機械加工を行ってもよい。その場合であっても本実施形態に係る寸法矯正を実施することによって材料歩留まりを向上させることができる。

【0055】

また、従来のホットプレスのような温間でプレス加工を行う装置は、上スライドとボルスタとの位置合わせ調節機構が設けられていない。そのため、寸法矯正の際には外周金型に上下の金型を嵌合させた状態で成形を行う必要があり、金型設置のためのいわゆる段取り作業が必要となる。

【0056】

これに対して本実施形態に係る焼結磁石の寸法矯正装置は、ガイディングロッド４１とガイディングシリンダ４２を有する調節機構４０によって上ダイ１１と下ダイ１２とのスライド精度を向上させることができる。そのため、従来のホットプレス装置のように金型を設置する段取り作業を行う必要がなく、ワークの交換のみで連続プレス加工ができ、加工時間を短縮し、作業性を向上させることができる。

【0057】

また、ダイセット１００は、連結ピン１７の取り外しによって図５の破線に示すようにプレス装置本体２００から容易に取り外すことができる。そのため、ダイセット１００の内部に位置する格納容器２０のメンテナンスがプレス装置本体２００の外で行うことができ、プレス装置本体２００は別の用途に使用することもできる。

【0058】

また、下金型１４を可動させてワークＷを抜き出すように構成することによって、格納容器２０から金型ごと抜き出すことなくワークＷを取り出すことができる。また、上金型１３と下金型１４で挟み込みながら抜き出すことで、ワーク角部に欠け破損が生じることを防止できる。

【0059】

また、格納容器２０にはグローブ２２を設け、グローブ２２を介してワークＷの投入、取り出しができるよう構成したため、格納容器２０を開放せずに金型１３、１４、１５にワークＷの投入及び取り出しを行うことができる。

【0060】

また、格納容器２０には冷却プレート２４を配置してプレス加工された焼結磁石を強制的に冷却するように構成したため、自然冷却に比べてワークＷを格納容器２０からより早く取り出すことができる。また、ワークＷのみ冷却し、金型１３、１４、１５は冷却されないため、金型１３、１４、１５をプレス加工に必要な温度に昇温させる時間を短縮でき、より短時間で次のワークＷを加工できる。

【0061】

また、焼結磁石は降伏応力に満たない圧力にて加圧成形されるよう構成したため、加熱による降伏応力の変化を考慮しつつ、焼結磁石が破断しないように寸法矯正を行うことができる。

【0062】

（実施形態２）
図７は実施形態２に係る寸法矯正装置を示す側面図、図８は同寸法矯正装置中の格納容器の内部を示す平面図、図９はワークである焼結磁石を金型上に載置する位置決め固定治具について示す平面図、図１０は焼結磁石を下金型に位置決めする様子の説明に供する説明図である。なお、符号は実施形態１と共通する構成は同一符号とし、実施形態２に係る寸法矯正装置は、基本的に実施形態１と同様であるため説明を省略する。

【0063】

実施形態１では格納容器２０の側壁の１つにグローブ２２の形状が設けられ、金型１３、１４、１５へ手動でワークＷの取り付け及び取り外しを行う実施形態について説明したが、これに限定されない。焼結磁石の金型１３、１４、１５への設置は図８に示すようなロータリーテーブル２７を使用することによって自動で行ってもよい。

【0064】

本実施形態においてロータリーテーブル２７はロータリーテーブル２７を設置する設置台（不図示）の上に回転可能に設置され、設置台は格納容器２０の側面から延びるバー（不図示）等によって支持されている。ロータリーテーブル２７にはワークＷを挟持して下金型１４の設置位置に位置決めして載置する位置決め固定治具２７Ａ〜２７Ｇが７箇所設けられている。位置決め固定治具２７Ａ〜２７Ｇは、ワークＷを保持した状態から下金型１４にワークＷを載置するためにワークＷの保持及び解除を行う押さえピン２９と押さえピン２９の移動空間を構成する駆動シリンダ３１が設けられている。固定治具２７Ａ〜２７Ｇのいずれかに載置されたワークＷは、駆動シリンダ３１によって押さえピン２９をワークＷから離れる方向に移動させることによって下金型１４への設置が行われる。また、加圧成形後のワークＷは、ノックアウト機構及び下金型１４によって上方に押し上げられた状態において、駆動シリンダ３１を動作させて押さえピン２９によってワークＷを押し付けることによってワークＷがロータリーテーブル上に保持される。

【0065】

実施形態２に係る焼結磁石の寸法矯正は以下のように行う。まず、ワークＷをロータリーテーブル２７の位置決め固定治具２７Ａ〜２７Ｇに所定数、例えば７個ワークＷをセットする。次に格納容器２０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２９によるワークＷの保持を解除して金型１４にワークＷを設置する。

【0066】

その後、実施形態１の図６と同様に、磁石の寸法計測、寸法矯正量の計算、成形速度の決定を行い、金型１３、１４、１５及びワークＷを加熱して所定の温度まで昇温させ、温度が保持された状態において（温間）プレス加工を行う。加工後、ワークＷはノックアウトバー２０３及び金型１４によって取り出され、加工されたワークＷはロータリーテーブル２７の冷却ノズル２５がセットされた位置決め固定治具２７Ｇにて冷却ガスが噴射されることによって冷却される。そして、ロータリーテーブル２７の位置決め固定治具２７Ａ〜２７Ｇの押さえピン２９によってワークを保持した状態において、ロータリーテーブル２７を回転させて次のワークＷの保持を解除して金型１４にセットする。

【0067】

以降は、図６の磁石の設置（ステップＳ２１）から加圧成形後の磁石の除去・冷却（ステップＳ２６）までの工程を繰り返し、全てのワークＷの加工が終了したら（ステップＳ２７：ＹＥＳ）格納容器２０を開放し、加工されたワークＷを取り出す。

【0068】

以上、説明したように実施形態２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２６を使用して自動でワークＷを金型内に投入及び取り外しができるように構成している。そのため、実施形態１と同様に格納容器２０を開放せずに金型１３、１４、１５にワークＷの投入及び取り外しを行うことができ、作業性を向上させることができる。このように構成することによって作業者を必要とせずに自動的に投入された焼結磁石の取り外し及び交換作業を格納容器内で行うことができる。

【0069】

なお、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変更が可能である。実施形態１において測定部２６はＣＣＤカメラによって構成すると説明したが、これに限定されない。上記以外にもレーザーを発信するユニットと発信したレーザーを受信するユニットをワークである焼結磁石を挟んで対向する格納容器２０の側面に取り付けて磁石の形状を測定してもよい。

【0070】

また、ＣＣＤカメラやレーザーによる検出は非接触であるが、格納容器２０の側面にレール（固定レール）を取り付けて、当該レールの先端から移動可能な第１レールを取り付け、さらにそこから第１レールと直交方向に移動可能な第２レールを取り付ける。そして、第２レールの先端に接触針（プローブ）を取り付けて、焼結磁石の平面を第１レール、第２レールの移動によって走査し、高さ方向の変位を接触針の変位によって検出する。このように接触針を用いて接触的に磁石形状の測定を行うことによって、高さ方向の寸法矯正量だけでなく、磁石を平面視した際の面積をも考慮して寸法矯正量を測定でき、上金型１３の移動速度を精密に決定することができる。

【0071】

また、実施形態１，２において焼結磁石の寸法矯正を行うために移動する金型は上金型１３であったが、下金型１４が移動しても、上金型１３及び下金型１４が共に移動してもよい。

【0072】

（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。

【0073】

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３と同様に上スライド、ボルスタ、及び外周金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１１は表１をグラフ化したものである。

【0074】

【表1】

【0075】

表１及び図１１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。

【0076】

（実験例２）
次に上記焼結磁石の製造方法によって製造した焼結磁石の寸法精度に関して、焼結磁石の反り量を確認したので説明する。

【0077】

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４ｍｍ、断面の長さが８ｍｍ×２８ｍｍ）を７２０℃に加熱して温間プレス成形を実施し、上記実施形態に係る方法を実施する前後でのＮｄ焼結磁石試験片の反り量を確認した。試験片の温度は直接測定することができないため、型表面の温度から換算して結果を算出した。図１２は試験片の一端部から水平方向に離間した際の焼結磁石の反り量の実験結果を示すものであり、図１３は上記実施形態に係る方法の実施前後での焼結磁石の反り量をヒストグラムで示したものである。

【0078】

図１２からもわかるように、上記実施形態に係る方法の実施前後では焼結磁石試験片の反り量の幅を０．０９３ｍｍから０．０２７ｍｍと実施前の３０％程度にまで抑制できたことがわかった。また、図１３からわかるように、上記実施形態に係る方法実施後の試験片の反り量はいずれも上限規格を下回っているため、別途研削等を行う必要がないことがわかった。

【0079】

このように上記実施形態に係る焼結磁石の製造方法を実施することによって焼結磁石に必要な機械加工代を削減し、ＤｙやＴｂ等の希土類金属の材料歩留まりを向上できることが確認できた。

【符号の説明】

【0080】

１１ 上ダイ、
１２ 下ダイ、
１３ 上金型、
１４ 下金型、
１５ 外周金型、
１６ 固定治具、
１７ 連結ピン、
１００ ダイセット、
２０ 格納容器、
２００ プレス装置本体、
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、
２１ 加熱装置、
２２ グローブ、
２３ 配管ダクト
２４ 冷却プレート、
２５ 冷却パイプ、
２７ ロータリーテーブル、
２７Ａ〜２７Ｇ 位置決め固定治具、
２５ 冷却ノズル、
２９ 押さえピン、
３１ 駆動シリンダ、
４０ 調節機構、
４１ ガイディングロッド、
４２ ガイディングシリンダ、
Ｗ ワーク。

【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】