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JP2016032023A - Permanent magnet, method of manufacturing permanent magnet, dynamo-electric machine and method of manufacturing dynamo-electric machine - Google Patents

Permanent magnet, method of manufacturing permanent magnet, dynamo-electric machine and method of manufacturing dynamo-electric machine Download PDF

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JP2016032023A
JP2016032023A JP2014153862A JP2014153862A JP2016032023A JP 2016032023 A JP2016032023 A JP 2016032023A JP 2014153862 A JP2014153862 A JP 2014153862A JP 2014153862 A JP2014153862 A JP 2014153862A JP 2016032023 A JP2016032023 A JP 2016032023A
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magnet
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憲一 藤川
Kenichi Fujikawa
憲一 藤川
克也 久米
Katsuya Kume
克也 久米
利信 星野
Toshinobu Hoshino
利信 星野
山口 美穂
Yoshio Yamaguchi
美穂 山口
政和 森本
Masakazu Morimoto
政和 森本
藤原 誠
Makoto Fujiwara
誠 藤原
利昭 奥野
Toshiaki Okuno
利昭 奥野
栄一 井本
Eiichi Imoto
栄一 井本
宏史 江部
Hiroshi Ebe
宏史 江部
智弘 大牟礼
Tomohiro Omure
智弘 大牟礼
出光 尾関
Izumi Ozeki
出光 尾関
有樹 加藤
Yuki Kato
有樹 加藤
山本 貴士
Takashi Yamamoto
貴士 山本
正一朗 齊藤
Shoichiro Saito
正一朗 齊藤
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet in which the maximum magnetic flux density is enhanced, a method of manufacturing a permanent magnet, a dynamo-electric machine using the permanent magnet and a method of manufacturing a dynamo-electric machine.SOLUTION: A compound 17 is produced by pulverizing a magnet material into magnet powder, and then mixing the pulverized magnet material and a binder. A green sheet 19 is then created by molding the compound 17 thus produced like a sheet. Thereafter, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the green sheet 19 thus molded, and the green sheet 19 subjected to magnetic field orientation is deformed and molded into the product shape. Finally, it is sintered and a permanent magnet is produced. The permanent magnet has a ring-shape, and is configured so that the easy axis of magnetization is oriented while inclining to converge in the direction of the convergence axis set in parallel with the axial direction of the ring shape.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。   The present invention relates to a permanent magnet, a method for manufacturing a permanent magnet, a rotating electrical machine, and a method for manufacturing a rotating electrical machine.

近年、工作機械、車両、航空機、風力原動機等では、エンジンなどから伝達される機械的運動エネルギーを電気エネルギーへと変換する発電機や、逆に電気エネルギーを機械的運動エネルギーへと変換するモータ(電動機)等の回転電機が一般的に用いられている。また、上記回転電機のトルクや発電量のより一層の増加が求められている。   In recent years, in machine tools, vehicles, aircraft, wind power engines, etc., a generator that converts mechanical kinetic energy transmitted from an engine into electrical energy, or a motor that converts electrical energy into mechanical kinetic energy ( A rotating electrical machine such as an electric motor is generally used. Further, there is a demand for further increases in torque and power generation amount of the rotating electrical machine.

ここで、回転電機に用いられる永久磁石の製造方法としては、従来より粉末焼結法が一般的に用いられる。ここで、粉末焼結法は、先ず原材料をジェットミル(乾式粉砕)等により粉砕した磁石粉末を製造する。その後、その磁石粉末を型に入れて、所望の形状にプレス成形する。そして、所望形状に成形された固形状の磁石粉末を所定温度(例えばNd−Fe−B系磁石では1100℃)で焼結することにより製造する(例えば、特開平2−266503号公報)。また、一般的に永久磁石では磁気特性を向上させる為に、外部から磁場を印加することによる磁場配向が行われている。そして、従来の粉末焼結法による永久磁石の製造方法では、プレス成形時において型に磁石粉末を充填し、磁場を印加させて磁場配向させた後に圧力をかけ、圧粉された成形体を成形していた。また、他の押出成形法、射出成形法、圧延成形法等による永久磁石の製造方法では、磁場を印加させた雰囲気で圧力をかけて磁石を成形していた。それによって、永久磁石を構成する各磁石粒子の磁化容易軸(C軸)方向が磁場の印加方向に揃った成形体を形成することが可能となる。   Here, as a manufacturing method of a permanent magnet used for a rotating electrical machine, a powder sintering method has been generally used. Here, in the powder sintering method, first, magnet powder obtained by pulverizing raw materials by a jet mill (dry pulverization) or the like is manufactured. Thereafter, the magnet powder is put into a mold and press-molded into a desired shape. And it manufactures by sintering the solid magnet powder shape | molded by the desired shape at predetermined temperature (for example, 1100 degreeC in a Nd-Fe-B type magnet) (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 2-266503). In general, permanent magnets are magnetically oriented by applying a magnetic field from the outside in order to improve magnetic characteristics. In the conventional method for producing a permanent magnet by powder sintering, a magnet powder is filled into a mold at the time of press molding, and a magnetic field is applied to orient the magnetic field, and then pressure is applied to form a compacted compact. Was. Moreover, in the manufacturing method of the permanent magnet by other extrusion molding methods, injection molding methods, rolling molding methods, etc., a magnet was molded by applying pressure in an atmosphere to which a magnetic field was applied. Accordingly, it is possible to form a molded body in which the easy magnetization (C-axis) direction of each magnet particle constituting the permanent magnet is aligned with the magnetic field application direction.

ここで、異方性磁石の磁化容易軸を揃える方法としては、アキシャル異方性、ラジアル異方性、極異方性等が存在する。また、異方性磁石を回転動機に用いる場合には、各磁石粒子の磁化容易軸を同一方向に(即ち平行に)配向するのではなく、トルクリップルの軽減や駆動力の向上を目的として、着磁された異方性磁石の磁束が集中する方向へと磁化容易軸を配向させることが行われていた(例えば、特開2005−287181号公報)。   Here, there are axial anisotropy, radial anisotropy, polar anisotropy and the like as a method of aligning the easy magnetization axes of the anisotropic magnets. In addition, when using an anisotropic magnet for a rotary motive, instead of orienting the easy axis of magnetization of each magnet particle in the same direction (that is, in parallel), for the purpose of reducing torque ripple and improving driving force, The easy axis of magnetization has been oriented in the direction in which the magnetic flux of the magnetized anisotropic magnet is concentrated (for example, JP-A-2005-287181).

特開平2−266503号公報(第5頁)JP-A-2-266503 (page 5) 特開2005−287181号公報(第5頁、図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-287181 (5th page, FIG. 2)

ここで、回転電機は、ロータ(回転子)を内側に収容し、ステータ(固定子)を外側に配置したインナーロータ型や、インナーロータ型とは逆に、内側にステータを、外側にロータを配置して、外側を回転させるアウターロータ型等の円筒型の回転電機が良く用いられる。一方で、円筒型ではなく円板状に配置されたステータとロータが対向して回転するアキシャルギャップ型の回転電機も存在する。アキシャルギャップ型の回転電機では、円筒型に比べて薄型に部品を配置できるため、機器の小型化を実現することが可能である。   Here, the rotating electrical machine accommodates the rotor (rotor) on the inner side and the inner rotor type with the stator (stator) arranged on the outer side, or the inner rotor type, the stator on the inner side and the rotor on the outer side. A cylindrical rotating electric machine such as an outer rotor type that is arranged and rotated outside is often used. On the other hand, there is an axial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor arranged in a disk shape instead of a cylindrical type rotate opposite to each other. In the axial gap type rotating electrical machine, since the components can be arranged thinner than the cylindrical type, it is possible to reduce the size of the device.

そして、上記アキシャルギャップ型の回転電機においても、回転電機に用いられる異方性磁石の磁化容易軸の配向方向を最適化することが求められていた。   Also in the axial gap type rotating electrical machine, it has been required to optimize the orientation direction of the easy axis of the anisotropic magnet used in the rotating electrical machine.

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、アキシャルギャップ型の回転電機等に配置されるリング形状の永久磁石について、磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、回転電機のトルクや発電量の増加を実現した永久磁石、永久磁石の製造方法、該永久磁石を用いた回転電機及び回転電機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 in the prior art, and for a ring-shaped permanent magnet disposed in an axial gap type rotating electrical machine or the like, the maximum magnetic flux density is improved by concentrating the magnetic flux, It is an object of the present invention to provide a permanent magnet that realizes an increase in torque and power generation amount of a rotating electrical machine, a method for manufacturing the permanent magnet, a rotating electrical machine using the permanent magnet, and a method for manufacturing the rotating electrical machine.

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、リング形状を有し、リング形状の軸方向表面に周方向に沿って複数の磁極が形成され、前記磁極毎に、リング形状の軸方向に対して平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the permanent magnet according to claim 1 of the present application has a ring shape, and a plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction on the axial surface of the ring shape. The easy magnetization axis is tilted and oriented so as to focus in a direction along a focusing axis set parallel to the axial direction.

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、前記軸方向の表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となることを特徴とする。   A permanent magnet according to a second aspect is the permanent magnet according to the first aspect, wherein the shape of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the surface in the axial direction is a sine wave shape.

また、請求項3に係る永久磁石は、請求項1又は請求項2に記載の永久磁石であって、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とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする。   A permanent magnet according to claim 3 is the permanent magnet according to claim 1 or 2, wherein the step of pulverizing the magnet raw material into magnet powder, and the pulverized magnet powder and a binder are mixed. Producing a mixture, a step of magnetic field orientation by applying a magnetic field to the mixture, and a step of sintering by holding a compact of the mixture oriented at a firing temperature at a firing temperature. It is characterized by being.

また、請求項4に係る永久磁石は、請求項3に記載の永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。   The permanent magnet according to claim 4 is the permanent magnet according to claim 3, wherein in the magnetic field orientation step, a magnetic field is applied to the mixture, and the mixture to which a magnetic field is applied is The magnetic field orientation is performed by manipulating the direction of the easy magnetization axis by deforming into a compact.

また、請求項5に係る永久磁石は、請求項4に記載の永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。   The permanent magnet according to claim 5 is the permanent magnet according to claim 4, wherein, in the magnetic field orientation step, after the mixture is formed into a sheet shape, a magnetic field is applied to the sheet-like mixture. It is characterized by that.

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、前記永久磁石はアキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置され、前記ステータ又は前記ロータの周方向に沿って前記エアギャップ側に磁化容易軸が傾斜するように配向されていることを特徴とする。   A permanent magnet according to a sixth aspect is the permanent magnet according to any one of the first to fifth aspects, wherein the permanent magnet is disposed in a stator or a rotor of an axial gap type rotating electrical machine, and the stator Alternatively, it is characterized in that the easy magnetization axis is inclined toward the air gap side along the circumferential direction of the rotor.

また、請求項7に係る永久磁石は、請求項6に記載の永久磁石であって、前記回転電機のステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする。   A permanent magnet according to a seventh aspect is the permanent magnet according to the sixth aspect, wherein when the magnet is disposed and magnetized in the stator or rotor of the rotating electrical machine, the magnetic flux inside the magnet is moved to the air gap side. It is characterized by being concentrated.

また、請求項8に係る回転電機は、アキシャルギャップ型の回転電機であって、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の永久磁石をステータ又はロータに配置したことを特徴とする。   A rotating electric machine according to an eighth aspect is an axial gap type rotating electric machine, wherein the permanent magnet according to any one of the first to seventh aspects is arranged in a stator or a rotor.

また、請求項9に係る永久磁石の製造方法は、軸方向表面に周方向に沿って複数の磁極が形成されたリング形状を有する永久磁石の製造方法であって、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とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、前記磁場配向する工程では、前記磁場配向する工程では、前記磁極毎に、リング形状の軸方向に対して平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向することを特徴とする。   The method for producing a permanent magnet according to claim 9 is a method for producing a permanent magnet having a ring shape in which a plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction on the surface in the axial direction, and the magnet raw material is pulverized into magnet powder. A step of generating a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed, a step of magnetic field orientation by applying a magnetic field to the mixture, and a compact of the mixture that is magnetically oriented. In the step of magnetic field orientation, the magnetic field orientation step is set parallel to the axial direction of the ring shape for each of the magnetic poles. The easy magnetization axis is inclined and oriented so as to focus in a direction along the focusing axis.

また、請求項10に係る永久磁石の製造方法は、請求項9に記載の永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、製造された前記永久磁石の前記軸方向表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように配向することを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on Claim 10 is a manufacturing method of the permanent magnet of Claim 9, Comprising: In the said magnetic field orientation process, the circumferential direction of the said axial direction surface of the manufactured said permanent magnet The magnetic flux density distribution is oriented so as to have a sine wave shape.

また、請求項11に係る永久磁石の製造方法は、請求項9又は請求項10に記載の永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。   A method for producing a permanent magnet according to claim 11 is the method for producing a permanent magnet according to claim 9 or 10, wherein, in the step of orienting the magnetic field, a magnetic field is applied to the mixture. The magnetic field is oriented by manipulating the direction of the easy axis of magnetization by deforming the mixture to which a magnetic field has been applied into the shaped body.

また、請求項12に係る永久磁石の製造方法は、請求項11に記載の永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the permanent magnet which concerns on Claim 12 is a manufacturing method of the permanent magnet of Claim 11, Comprising: In the process of aligning the said magnetic field, after shape | molding the said mixture in a sheet form, the said sheet-like said A magnetic field is applied to the mixture.

また、請求項13に係る永久磁石の製造方法は、請求項9乃至請求項12のいずれかに記載の永久磁石の製造方法であって、前記永久磁石はアキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置され、前記ステータ又は前記ロータの周方向に沿って前記エアギャップ側に磁化容易軸が傾斜するように配向されていることを特徴とする。   A method for manufacturing a permanent magnet according to claim 13 is the method for manufacturing a permanent magnet according to any one of claims 9 to 12, wherein the permanent magnet is a stator or rotor of an axial gap type rotating electrical machine. The easy-magnetization axis is inclined to the air gap side along the circumferential direction of the stator or the rotor.

また、請求項14に係る永久磁石の製造方法は、請求項13に記載の永久磁石の製造方法であって、前記回転電機のステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする。   A method for producing a permanent magnet according to claim 14 is the method for producing a permanent magnet according to claim 13, wherein the permanent magnet is arranged on the stator or rotor of the rotating electrical machine and magnetized when the magnet is arranged and magnetized. The magnetic flux inside the magnet concentrates on the heel.

更に、請求項15に係る回転電機の製造方法は、アキシャルギャップ型の回転電機の製造方法であって、請求項9乃至請求項14のいずれかの製造方法で製造された永久磁石をステータ又はロータに配置することにより製造することを特徴とする。   Furthermore, the manufacturing method of the rotary electric machine which concerns on Claim 15 is a manufacturing method of an axial gap type rotary electric machine, Comprising: The permanent magnet manufactured by the manufacturing method in any one of Claim 9 thru | or 14 is made into a stator or a rotor. It is characterized by manufacturing by arrange | positioning.

前記構成を有する請求項1に記載の永久磁石によれば、リング形状の軸方向に平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された軸方向表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、アキシャルギャップ型の回転電機において、永久磁石をステータ又はロータに配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。   According to the permanent magnet of claim 1, having the above-described configuration, the easy magnetization axis is inclined and oriented so as to converge in a direction along the focusing axis set parallel to the ring-shaped axial direction. On the axial surface on which the magnetic poles are formed, the magnetic flux can be appropriately concentrated after magnetization, and the maximum magnetic flux density can be improved and variations in the magnetic flux density can be prevented. In particular, in an axial gap type rotating electrical machine, if the permanent magnet is disposed in the stator or rotor, the maximum magnetic flux density is improved by concentrating the magnetic flux on the air gap side, and the rotating electrical machine in which the permanent magnet is disposed. Torque and power generation can be improved and torque ripple can be reduced.

また、請求項2に記載の永久磁石によれば、リング形状の軸方向表面の周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることが可能となる。その結果、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。   According to the permanent magnet of the second aspect, the waveform of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the ring-shaped axial surface can be brought close to an ideal sine wave shape. As a result, torque ripple can be reduced, and the drive control of the rotating electrical machine can be accurately performed when installed in the rotating electrical machine.

また、請求項3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ように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、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、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。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保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、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
According to the third aspect of the present invention, the easy-magnetization axis is appropriately focused in one direction along the focusing axis by forming a mixture in which the magnet powder and the binder are mixed. It becomes possible to orientate like this. As a result, it is possible to concentrate the magnetic flux appropriately after magnetization, thereby improving the maximum magnetic flux density and preventing variations in the magnetic flux density.
Further, since the mixture with the binder is molded, the magnet particles do not rotate after the orientation and the degree of orientation can be improved as compared with the case of using compacting or the like.
In addition, when magnetic field orientation is performed on a mixture with a binder, the number of current turns can be used, so that it is possible to ensure a large magnetic field strength when performing magnetic field orientation, and long-term magnetic field application with a static magnetic field. Therefore, it is possible to realize a high degree of orientation with little variation. If the orientation direction is corrected after the orientation, it is possible to secure a highly oriented orientation with little variation.
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, it can be expected that the burden on the external processing after sintering is reduced and the stability of mass production is greatly improved.

また、請求項4に記載の永久磁石によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。   According to the permanent magnet of claim 4, the orientation direction is corrected by deforming the magnetically oriented mixture, and the easy magnetization axis is appropriately focused in one direction along the focusing axis. It becomes possible to orient. As a result, it is possible to perform a highly oriented orientation with little variation. Further, when the mixture is formed into a molded body, the orientation direction can be corrected simultaneously with the deformation to the molded body. As a result, the molding process and the orientation process of the permanent magnet can be performed in one process, and the productivity can be improved.

また、請求項5に記載の永久磁石によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。   In addition, according to the permanent magnet of claim 5, since the magnetic field orientation is performed after the mixture is once formed into a sheet shape, and then the molded body is deformed, the molding process and the magnetic field orientation process are efficiently performed in a continuous process. This can be done well, and productivity can be improved.

また、請求項6に記載の永久磁石によれば、アキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータの周方向に沿ってエアギャップ側に磁化容易軸を傾斜させるので、ステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。   Further, according to the permanent magnet of the sixth aspect, since the easy magnetization axis is inclined toward the air gap along the circumferential direction of the stator or rotor of the axial gap type rotating electrical machine, the permanent magnet is disposed on the stator or rotor and attached. When magnetized, the magnetic flux can be more concentrated on the air gap side. As a result, it is possible to improve the torque and power generation amount of the rotating electrical machine in which the permanent magnet is arranged.

また、請求項7に記載の永久磁石によれば、アキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置された場合において、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。   Further, according to the permanent magnet of the seventh aspect, when the permanent magnet is disposed in the stator or rotor of the axial gap type rotating electrical machine, it is possible to improve the torque and power generation amount of the rotating electrical machine in which the permanent magnet is disposed. It becomes.

また、請求項8に記載の回転電機によれば、アキシャルギャップ型の回転電機において、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。   Further, according to the rotating electrical machine according to claim 8, in the axial gap type rotating electrical machine, the power generation of the generator is improved, the torque of the motor is increased, the motor is reduced in size, the torque ripple is reduced, and the efficiency is increased. Can be realized.

また、請求項9に記載の永久磁石の製造方法によれば、製造された永久磁石のリング形状の軸方向に平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された軸方向表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、アキシャルギャップ型の回転電機において、永久磁石をステータ又はロータに配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、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、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。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保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、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
In addition, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to claim 9, the easy magnetization axis is focused so as to be focused in a direction along a focusing axis set parallel to the axial direction of the ring shape of the manufactured permanent magnet. Since it is oriented in an inclined manner, it is possible to concentrate the magnetic flux properly after magnetization on the axial surface on which the magnetic pole is formed, thereby improving the maximum magnetic flux density and preventing the magnetic flux density from being varied. In particular, in an axial gap type rotating electrical machine, if the permanent magnet is disposed in the stator or rotor, the maximum magnetic flux density is improved by concentrating the magnetic flux on the air gap side, and the rotating electrical machine in which the permanent magnet is disposed. Torque and power generation can be improved and torque ripple can be reduced.
In addition, by forming a mixture of magnet powder and binder, the easy magnetization axis can be oriented so as to be properly focused in one direction along the focusing axis. As a result, it is possible to concentrate the magnetic flux appropriately after magnetization, thereby improving the maximum magnetic flux density and preventing variations in the magnetic flux density.
Further, since the mixture with the binder is molded, the magnet particles do not rotate after the orientation and the degree of orientation can be improved as compared with the case of using compacting or the like.
In addition, when magnetic field orientation is performed on a mixture with a binder, the number of current turns can be used, so that it is possible to ensure a large magnetic field strength when performing magnetic field orientation, and long-term magnetic field application with a static magnetic field. Therefore, it is possible to realize a high degree of orientation with little variation. If the orientation direction is corrected after the orientation, it is possible to secure a highly oriented orientation with little variation.
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, it can be expected that the burden on the external processing after sintering is reduced and the stability of mass production is greatly improved.

また、請求項10に記載の永久磁石の製造方法によれば、永久磁石のリング形状の軸方向表面の周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることが可能となる。その結果、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。   Further, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to the tenth aspect, the waveform of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the axial surface of the ring shape of the permanent magnet can be brought close to an ideal sine wave shape. As a result, torque ripple can be reduced, and the drive control of the rotating electrical machine can be accurately performed when installed in the rotating electrical machine.

また、請求項11に記載の永久磁石の製造方法によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。   According to the method for manufacturing a permanent magnet according to claim 11, the orientation direction is corrected by deforming the mixture once magnetically oriented, and the easy magnetization axis is appropriately set in one direction along the focusing axis. It becomes possible to orient so as to focus. As a result, it is possible to perform a highly oriented orientation with little variation. Further, when the mixture is formed into a molded body, the orientation direction can be corrected simultaneously with the deformation to the molded body. As a result, the molding process and the orientation process of the permanent magnet can be performed in one process, and the productivity can be improved.

また、請求項12に記載の永久磁石の製造方法によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。   Moreover, according to the method for producing a permanent magnet according to claim 12, since the magnetic field orientation is performed after the mixture is once formed into a sheet shape, and then the deformation into the molded body is performed, the molding process and the magnetic field orientation process are continuously performed. It is possible to perform efficiently in the process, and productivity can be improved.

また、請求項13に記載の永久磁石の製造方法によれば、アキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータの周方向に沿ってエアギャップ側に磁化容易軸を傾斜させるので、ステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。   Further, according to the method for manufacturing a permanent magnet according to claim 13, since the easy magnetization axis is inclined toward the air gap along the circumferential direction of the stator or rotor of the axial gap type rotating electrical machine, the permanent magnet is disposed on the stator or rotor. In the case of being magnetized, the magnetic flux can be more concentrated on the air gap side. As a result, it is possible to improve the torque and power generation amount of the rotating electrical machine in which the permanent magnet is arranged.

また、請求項14に記載の永久磁石の製造方法によれば、製造された永久磁石がアキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置された場合において、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。   Further, according to the method of manufacturing a permanent magnet according to claim 14, when the manufactured permanent magnet is arranged in a stator or rotor of an axial gap type rotating electric machine, the torque of the rotating electric machine in which the permanent magnet is arranged. And the amount of power generation can be improved.

更に、請求項15に記載の回転電機の製造方法によれば、アキシャルギャップ型の回転電機において、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。   Furthermore, according to the method for manufacturing a rotating electrical machine according to claim 15, in the axial gap type rotating electrical machine, the power generation of the generator is improved, the torque of the motor is increased, the motor is reduced in size, and the torque ripple is reduced as compared with the conventional method. It is possible to achieve high efficiency.

本発明に係る永久磁石を示した全体図である。1 is an overall view showing a permanent magnet according to the present invention. 永久磁石が配置されたアキシャルギャップ型のモータを示した図である。It is the figure which showed the axial gap type motor by which the permanent magnet is arrange | positioned. 永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。It is the figure which showed the magnetization easy axis direction of the permanent magnet. 永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。It is the figure which showed the magnetization easy axis direction of the permanent magnet. リング形状の永久磁石によって形成される平面上向きの極異方配向を示した図である。It is the figure which showed the polar upward orientation of the plane upward formed by a ring-shaped permanent magnet. 永久磁石が配置されたアキシャルギャップ型のモータの変形例を示した図である。It is the figure which showed the modification of the axial gap type motor with which the permanent magnet is arrange | positioned. 本発明に係る永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the manufacturing process of the rotary electric machine using the permanent magnet which concerns on this invention, and a permanent magnet. 本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特にグリーンシートの成形工程及び磁場配向工程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the formation process and magnetic field orientation process of the green sheet especially among the manufacturing processes of the permanent magnet which concerns on this invention. グリーンシートを積層することによって作成された永久磁石と磁化容易軸方向を示した図である。It is the figure which showed the permanent magnet created by laminating | stacking a green sheet, and the easy magnetization axis direction. 本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特に仮焼工程の昇温態様について説明した図である。It is the figure explaining the temperature rising aspect of the calcining process among the manufacturing processes of the permanent magnet which concerns on this invention. 本発明に係る及び永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the manufacturing process of the rotary electric machine which concerns on this invention and used the permanent magnet and the permanent magnet.

以下、本発明に係る永久磁石及び永久磁石の製造方法、並びに該永久磁石を用いた回転電機及び回転電機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, a permanent magnet according to the present invention, a method for manufacturing the permanent magnet, a rotating electric machine using the permanent magnet, and an embodiment embodying the method for manufacturing the rotating electric machine 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。尚、図1に示すように本発明に係る永久磁石1は円環形状を有する異方性リング磁石である。そして、図2に示すようにアキシャルギャップ型のモータ(又は発電機)2の内、特にロータ3のステータ4と対向する面に配置され、アキシャルギャップ型のモータ(又は発電機)2を構成する。図2は、永久磁石1が配置されたアキシャルギャップ型のモータ2を示した図である。尚、以下の実施例では永久磁石1を異方性リング磁石とした例について説明するが、永久磁石1の形状(例えば径の大きさ)や極数等については後述のように永久磁石の成形態様、配向態様によって適宜変更可能である。
[Configuration of permanent magnet]
First, the configuration of the permanent magnet 1 according to the present invention will be described. FIG. 1 is an overall view showing a permanent magnet 1 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the permanent magnet 1 according to the present invention is an anisotropic ring magnet having an annular shape. As shown in FIG. 2, the axial gap type motor (or generator) 2 is arranged on the surface of the rotor 3 facing the stator 4 in particular, and constitutes the axial gap type motor (or generator) 2. . FIG. 2 is a view showing an axial gap type motor 2 in which a permanent magnet 1 is arranged. In the following embodiment, an example in which the permanent magnet 1 is an anisotropic ring magnet will be described. However, the shape (for example, the size of the diameter) and the number of poles of the permanent magnet 1 are formed as described later. The mode and orientation can be changed as appropriate.

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。   The permanent magnet 1 according to the present invention is made of an Nd—Fe—B based magnet. In addition, content of each component shall be Nd: 27-40 wt%, B: 0.8-2 wt%, Fe (electrolytic iron): 60-70 wt%. In order to improve magnetic properties, other elements such as Dy, Tb, Co, Cu, Al, Si, Ga, Nb, V, Pr, Mo, Zr, Ta, Ti, W, Ag, Bi, Zn, and Mg are added. May contain a small amount.

また、図1に示すように永久磁石1は複数の薄板扇型形状の焼結部材5が円環状に組み合わされた後に互いに樹脂等からなる接着剤(例えば樹脂と溶媒の混合物)によって接合され、その後、着磁されることによって構成されている。尚、焼結部材5の接合は、接着剤以外に可塑剤、熱圧着により行うことも可能である。また、焼結部材5の数は永久磁石1の極数に応じた数となり、例えば永久磁石1の極数を8極とする場合には、図1に示すように8個の焼結部材5から構成される。尚、永久磁石1の磁極は、リング形状の軸方向表面(特にモータ2に配置された場合にエアギャップと対向する面)に対して、周方向に沿って複数形成される。   Further, as shown in FIG. 1, the permanent magnet 1 is joined to each other by an adhesive (for example, a mixture of a resin and a solvent) made of a resin after a plurality of thin-plate fan-shaped sintered members 5 are combined into an annular shape. Then, it is constituted by being magnetized. Note that the sintered member 5 can be joined by a plasticizer or thermocompression bonding in addition to the adhesive. Further, the number of the sintered members 5 is a number corresponding to the number of poles of the permanent magnet 1. For example, when the number of poles of the permanent magnet 1 is eight, as shown in FIG. Consists of Note that a plurality of magnetic poles of the permanent magnet 1 are formed along the circumferential direction with respect to the ring-shaped axial surface (particularly, the surface facing the air gap when disposed in the motor 2).

更に、永久磁石1を構成する各焼結部材5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、混合物を直接に図1に示す薄板扇型形状に成形するのではなく、一旦薄板扇型形状以外(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薄板扇型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薄板扇型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。   Furthermore, each sintered member 5 constituting the permanent magnet 1 is formed by a molded body (green molded body) obtained by molding a mixture obtained by mixing magnet powder and a binder as described later. In addition, the mixture is not directly formed into the thin-plate fan shape shown in FIG. 1, but once formed into a shape other than the thin-plate fan shape (for example, sheet shape, block shape, etc.), and then punching, cutting, deformation It is good also as a structure which makes it a thin-plate fan shape shape by processing etc. In particular, if the mixture is once formed into a sheet shape and then processed into a thin-plate fan shape, productivity can be improved by producing in a continuous process, and molding accuracy can also be improved. When making a mixture into a sheet shape, it is set as the thin film-like sheet member provided with thickness of 0.05 mm-10 mm (for example, 1 mm), for example. Even in the case of a sheet shape, a large permanent magnet 1 can be manufactured if a plurality of sheets are laminated.

また、本発明に係る永久磁石1は異方性磁石であり、図3に示すように永久磁石1を構成する各焼結部材5は、組み合わせた場合にリング形状の軸方向表面を構成する面を通過する集束軸Pに沿った方向へと磁化容易軸(C軸)が集束するように配向されている。図3は、永久磁石1の周方向に沿って切断した断面X、断面Y、断面Zにおける磁化容易軸の配向方向を示した模式図である。尚、断面X、断面Y、断面Zでは、焼結部材5の断面の周方向長さは異なるものの磁化容易軸の配向方向は同一形状(即ち、中央にある集束軸Pに沿った方向へと磁化容易軸が集束する形状)を描く。   Further, the permanent magnet 1 according to the present invention is an anisotropic magnet, and as shown in FIG. 3, the sintered members 5 constituting the permanent magnet 1 are surfaces constituting a ring-shaped axial surface when combined. The easy magnetization axis (C axis) is oriented so as to converge in a direction along the focusing axis P that passes through. FIG. 3 is a schematic diagram showing the orientation direction of the easy magnetization axis in the cross section X, the cross section Y, and the cross section Z cut along the circumferential direction of the permanent magnet 1. In the cross section X, the cross section Y, and the cross section Z, although the circumferential length of the cross section of the sintered member 5 is different, the orientation direction of the easy magnetization axis is the same shape (that is, the direction along the focusing axis P in the center). Draw a shape that the easy axis of magnetization converges.

また、集束軸Pは、リング形状の軸方向表面に形成される磁極毎に、リング形状の軸方向に対して平行に設定される。即ち、図3に示すように永久磁石1が8個の焼結部材5から構成され、1の焼結部材5に対して1の磁極を形成する場合には、焼結部材5毎に集束軸Pが存在し、着磁後の永久磁石1はリング形状の軸方向表面に8個の磁極が形成されることとなる(図5参照)。更に、磁化容易軸の集束方向は、永久磁石1がモータ2のロータ3に配置された場合において、エアギャップ側(ロータに永久磁石1が配置された場合には対向するステータ側)の方向となる。その結果、焼結部材5を組み合わせたリング形状の永久磁石1の配向は、後述のように平面上向きの極異方性を有することとなる。   The focusing axis P is set in parallel to the ring-shaped axial direction for each magnetic pole formed on the ring-shaped axial surface. That is, as shown in FIG. 3, when the permanent magnet 1 is composed of eight sintered members 5 and one magnetic pole is formed with respect to one sintered member 5, a focusing axis is provided for each sintered member 5. P is present, and the magnetized permanent magnet 1 has eight magnetic poles formed on the ring-shaped axial surface (see FIG. 5). Further, the focusing direction of the easy magnetization axis is the direction of the air gap side (the facing stator side when the permanent magnet 1 is arranged on the rotor) when the permanent magnet 1 is arranged on the rotor 3 of the motor 2. Become. As a result, the orientation of the ring-shaped permanent magnet 1 combined with the sintered member 5 has a polar anisotropy upward in the plane as will be described later.

尚、図3に示す例では集束軸Pは、焼結部材5の中央付近を通過するように設定しているが、中央付近ではなく右側寄り又は左側寄りに設定しても良い。また、永久磁石1がロータ3に配置された場合には、図3に示すようにロータ3の周方向に沿って焼結部材5の両端側から中心側へと、エアギャップ側に磁化容易軸(C軸)が傾斜するように配向される。より具体的には、磁化容易軸が指数曲線に沿って形成されることとなる。その結果、永久磁石1がロータ3に配置され且つ着磁された場合に、ロータ3の周方向に沿ってエアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中する(即ち、磁石のエアギャップ側表面の磁束密度が高くなる)こととなる。   In the example shown in FIG. 3, the focusing axis P is set so as to pass near the center of the sintered member 5, but may be set not on the center but on the right side or the left side. Further, when the permanent magnet 1 is disposed on the rotor 3, as shown in FIG. 3, the easy axis of magnetization from the both end sides of the sintered member 5 to the center side and the air gap side along the circumferential direction of the rotor 3. Oriented so that (C axis) is inclined. More specifically, the easy magnetization axis is formed along an exponential curve. As a result, when the permanent magnet 1 is arranged on the rotor 3 and magnetized, the magnetic flux inside the magnet concentrates on the air gap side along the circumferential direction of the rotor 3 (that is, on the air gap side surface of the magnet). Magnetic flux density is increased).

また、図4に示すように、磁化容易軸が直線状に集束軸Pに沿った一方向へ集束するように配向しても良い。その場合であっても、焼結部材5を組み合わせた永久磁石1の配向は平面上向きの極異方性を有することとなる。   Further, as shown in FIG. 4, the easy magnetization axis may be oriented so as to converge linearly in one direction along the focusing axis P. Even in that case, the orientation of the permanent magnet 1 combined with the sintered member 5 has a polar anisotropy upward in the plane.

また、本発明に係る永久磁石1では、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物に対して磁場を印加して配向するので、圧粉成形のように配向後に付加された圧力によって磁石粒子が回動することがなく、配向度を向上させることが可能である。また、PLP法のように磁石粉末の密度分布にばらつきが生じることがないので、ニアネットシェイプ性が向上する。更に、製品形状(例えば図1に示す薄板扇型形状)への成形前の混合物に対して磁場を印加して一旦配向を行った後に、混合物の磁化容易軸の方向を考慮して混合物を成形(例えば変形加工)し、製品形状へと成形することとすれば、製品形状への成形過程において磁化容易軸の方向を操作することができる。即ち、製造者の意図する方向へ磁化容易軸を適切に配向させることが可能となる。その結果、複雑な方向へと磁化容易軸を配向した永久磁石(例えば図3に示すような磁化容易軸を特定方向に集束させるように配向した異方性リング磁石)を容易且つ精度良く実現することが可能となる。   Further, in the permanent magnet 1 according to the present invention, since the magnetic field is applied to the mixture of the magnet powder and the binder as will be described later, the magnetic particles are aligned by the pressure applied after the orientation as in compacting. It is possible to improve the degree of orientation without rotating. Moreover, since there is no variation in the density distribution of the magnet powder unlike the PLP method, the near net shape property is improved. Furthermore, a magnetic field is applied to the mixture before forming it into a product shape (for example, a thin-plate fan shape shown in FIG. 1), and after orientation, the mixture is formed in consideration of the direction of the easy axis of magnetization of the mixture. If (for example, deformation processing) is performed to form the product shape, the direction of the easy magnetization axis can be manipulated in the process of forming the product shape. That is, it is possible to properly orient the easy magnetization axis in the direction intended by the manufacturer. As a result, a permanent magnet having an easy axis oriented in a complicated direction (for example, an anisotropic ring magnet oriented so that the easy axis can be focused in a specific direction as shown in FIG. 3) can be easily and accurately realized. It becomes possible.

尚、永久磁石1に対する磁場配向では、上述したように製品形状(例えば図1に示す薄板扇型形状)への成形前の混合物に対して磁場を印加して一旦配向を行った後に、その後に成形を行うことによって成形体に対する磁場配向を行う構成としても良いし、製品形状へと成形した後に磁場を印加して配向を行っても良い。   In the magnetic field orientation with respect to the permanent magnet 1, as described above, a magnetic field is applied to the mixture before forming into a product shape (for example, a thin plate fan shape shown in FIG. 1), and then the orientation is performed. It is good also as a structure which performs the magnetic field orientation with respect to a molded object by shaping | molding, and may shape | align by applying a magnetic field after shape | molding to a product shape.

そして、特に図3や図4に示すように磁化容易軸が配向された焼結部材5を円環状に接合した永久磁石1は、磁化容易軸の方向に沿って着磁を行うと、図5に示すような平面上向きの極異方配向を実現することが可能となる。また、リング形状の軸方向表面において周方向に沿って焼結部材5の数(即ち集束軸Pの数)に対応してS極とN極が交互に配置される。また、軸方向表面の周方向における磁束密度分布について、正弦波的な磁束密度分布を得ることが可能である。そして、平面上向きの極異方配向を有する永久磁石を備えたアキシャルギャップ型の回転電機では、回転電機のトルクや発電量を向上させ、更に、トルクリップルを制限させ、回転電機の駆動制御を正確に行うことができるメリットがある。また、永久磁石1の軸方向表面の周方向における磁束密度分布(即ち、回転電機のエアギャップにおける磁束密度分布)の波形を理想的な正弦波形状に近づけることによって、トルクリップルをより減少させ、回転電機の静音化や低振動化を実現することが可能となる。   3 and 4, when the permanent magnet 1 in which the sintered members 5 having the easy axis oriented are joined in an annular shape is magnetized along the direction of the easy axis, FIG. It is possible to realize a polar anisotropic orientation upward in the plane as shown in FIG. In addition, on the ring-shaped axial surface, S poles and N poles are alternately arranged corresponding to the number of sintered members 5 (that is, the number of focusing axes P) along the circumferential direction. Further, a sinusoidal magnetic flux density distribution can be obtained for the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the axial surface. In an axial gap type rotating electrical machine having a permanent magnet with an anisotropic orientation facing upward in a plane, the torque and power generation amount of the rotating electrical machine are improved, and further, torque ripple is limited to accurately control the driving of the rotating electrical machine. There are merits that can be done. Further, by bringing the waveform of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the surface in the axial direction of the permanent magnet 1 (that is, the magnetic flux density distribution in the air gap of the rotating electrical machine) closer to an ideal sine wave shape, torque ripple is further reduced. It is possible to realize noise reduction and vibration reduction of the rotating electrical machine.

また、本発明では特に永久磁石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(例えば薄板扇型形状)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。

Figure 2016032023
(但し、R1及びR2は、水素原子、低級アルキル基、フェニル基又はビニル基を表す) In the present invention, in particular, when the permanent magnet 1 is manufactured, a resin, a long-chain hydrocarbon, a fatty acid ester, a mixture thereof, or the like is used as the binder mixed with the magnet powder.
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 described later, in order to reuse the mixture residue generated when the mixture of the magnet powder and the binder is formed into a desired shape (for example, a thin-plate fan shape), and in a state where the mixture is softened by heating. A thermoplastic resin is used to perform magnetic field 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.
Figure 2016032023
(However, R1 and R2 represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, a phenyl group or a vinyl group.)

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流動開始温度が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.
In addition, as a resin used for the binder, a thermoplastic resin that softens at 250 ° C. or lower in order to appropriately perform magnetic field orientation, more specifically, a thermoplastic resin having a glass transition point or a flow start temperature of 250 ° C. or lower is used. Is desirable.

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流動開始温度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 of the long-chain hydrocarbon or the flow start temperature.

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流動開始温度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. Then, when the mixture of the magnet 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 flow start temperature 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%.

[回転電機の構成]
また、上記永久磁石1がロータ3に配置されるアキシャルギャップ型のモータ2は、図2に示すようにステータ4と、ステータ4と所定間隔のエアギャップ6を介して対向して配置されたロータ3と、ロータ3に一端が固定され、ステータ4に対して回転自在に支持された出力軸7から基本的に構成される。
[Configuration of rotating electric machine]
Further, the axial gap type motor 2 in which the permanent magnet 1 is disposed on the rotor 3 includes a stator 4 and a rotor disposed to face the stator 4 with an air gap 6 at a predetermined interval as shown in FIG. 3 and an output shaft 7 having one end fixed to the rotor 3 and supported rotatably with respect to the stator 4.

また、ステータ4は、電磁鋼板等の磁性材料からなるステータコア8と、ステータコア8に巻装された複数の巻線9とから基本的に構成される。更に、ステータコア8は、円環状のヨークと、ヨークから軸方向に突出する複数のティースからなり、巻線9はティースに巻き付けられている。尚、薄板形状を実現する為に、ステータコア8や巻線9に替えて空心コイルが配置されたプリント基板を用いても良い。   The stator 4 basically includes a stator core 8 made of a magnetic material such as an electromagnetic steel plate and a plurality of windings 9 wound around the stator core 8. Further, the stator core 8 includes an annular yoke and a plurality of teeth protruding in the axial direction from the yoke, and the winding 9 is wound around the teeth. In addition, in order to implement | achieve a thin-plate shape, it may replace with the stator core 8 and the coil | winding 9, and may use the printed circuit board by which the air-core coil is arrange | positioned.

また、ステータ4の中央には、ステータ4に対して回転自在に支持された出力軸7を備える。そして、出力軸7はロータ3に接続され、ロータ3が回転するとロータ3の回転に伴って回転するように構成される。   In addition, an output shaft 7 that is rotatably supported with respect to the stator 4 is provided at the center of the stator 4. The output shaft 7 is connected to the rotor 3 and is configured to rotate with the rotation of the rotor 3 when the rotor 3 rotates.

一方、ロータ3は前述したようにエアギャップ6に対向する面にリング形状の永久磁石1が配置される。また、永久磁石1の背面には磁路を構成する為のバックヨークについても配置される。そして、永久磁石1は、S極とN極とが周方向に沿って交互に配置されるように着磁され、ステータ4に所定の間隔を介して対向するように配置されている。更に、図3、4に示すようにロータ3の周方向に沿ってエアギャップ6側へと磁石内部の磁束が集中するように構成されている。   On the other hand, the rotor 3 is provided with the ring-shaped permanent magnet 1 on the surface facing the air gap 6 as described above. Further, a back yoke for constituting a magnetic path is also arranged on the back surface of the permanent magnet 1. The permanent magnet 1 is magnetized so that the S pole and the N pole are alternately arranged along the circumferential direction, and is arranged to face the stator 4 with a predetermined interval. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic flux inside the magnet is concentrated toward the air gap 6 along the circumferential direction of the rotor 3.

そして、このような構成において、ステータ4の巻線9に電流を印加すると、ロータ3とステータ4との間に磁気による吸引力と反発力が生じ、出力軸7を中心にロータ3が回転する。特に、本発明ではロータ3の周方向に沿ってエアギャップ6側へと磁石内部の磁束が集中するように構成することによって、高トルクを得ることができる。   In such a configuration, when a current is applied to the winding 9 of the stator 4, a magnetic attractive force and a repulsive force are generated between the rotor 3 and the stator 4, and the rotor 3 rotates about the output shaft 7. . In particular, in the present invention, a high torque can be obtained by configuring the magnetic flux inside the magnet to concentrate toward the air gap 6 along the circumferential direction of the rotor 3.

また、永久磁石1が配置されるアキシャルギャップ型のモータ2は、図6に示す構成としても良い。具体的には、ステータ4を軸方向に上下対称に設置し、永久磁石1を配置したロータ3を各ステータ4に対向して上下2箇所に配置するように構成する。その場合であっても、上下2箇所のロータ3に配置される各永久磁石1をエアギャップ6側へと磁石内部の磁束が集中するように構成することによって、高トルクを得ることができる。
また、上記構成とすることによって、永久磁石1とステータ4との間に生じる引力を相殺することができ、モータ2の機械的安定性を確保することが可能となる。更に、図6に示す構成を軸方向に繰り返す構成とすれば、モータ2のトルクを更に向上させることも可能となる。
Further, the axial gap type motor 2 in which the permanent magnet 1 is arranged may have the configuration shown in FIG. Specifically, the stator 4 is installed vertically symmetrically in the axial direction, and the rotor 3 on which the permanent magnets 1 are arranged is arranged at two locations on the upper and lower sides facing each stator 4. Even in that case, high torque can be obtained by configuring the permanent magnets 1 arranged in the upper and lower rotors 3 so that the magnetic flux inside the magnets is concentrated on the air gap 6 side.
Further, by adopting the above configuration, the attractive force generated between the permanent magnet 1 and the stator 4 can be offset, and the mechanical stability of the motor 2 can be ensured. Furthermore, if the configuration shown in FIG. 6 is repeated in the axial direction, the torque of the motor 2 can be further improved.

尚、図6に示すモータ2のステータ4とロータ3の位置関係を入れ替えても良い。即ち、上下両面に永久磁石1をそれぞれ配置したロータ3を中央に設置し、ステータ4をロータ3の上面及び下面にそれぞれ対向して上下2箇所に配置するように構成しても良い。   Note that the positional relationship between the stator 4 and the rotor 3 of the motor 2 shown in FIG. 6 may be interchanged. That is, the rotor 3 in which the permanent magnets 1 are respectively disposed on the upper and lower surfaces may be installed in the center, and the stator 4 may be disposed at two positions on the upper and lower sides of the rotor 3 so as to face the upper and lower surfaces of the rotor 3.

[永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造方法]
次に、本発明に係る永久磁石1及び永久磁石1を用いた回転電機の製造方法について図7を用いて説明する。図7は本実施形態に係る永久磁石1及び永久磁石1を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。
[Permanent magnet and method of manufacturing rotating electrical machine using permanent magnet]
Next, the manufacturing method of the rotary electric machine using the permanent magnet 1 and the permanent magnet 1 which concerns on this invention is demonstrated using FIG. FIG. 7 is an explanatory view showing a manufacturing process of the rotating electric machine using the permanent magnet 1 and the permanent magnet 1 according to the present embodiment.

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15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 magnet powder 15 is obtained.

次いで、粗粉砕磁石粉末15をビーズミル16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16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15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 magnet powder 15 is finely pulverized by a wet method using a bead mill 16 or a dry method using a jet mill. For example, in fine pulverization using a wet method using a bead mill 16, the coarsely pulverized magnet powder 15 is finely pulverized in a solvent to a predetermined particle size (for example, 0.1 μm to 5.0 μm) and the magnet powder is dispersed in the solvent. . Thereafter, the magnet powder contained in the solvent after the wet pulverization is dried by vacuum drying or the like, and the dried magnet powder is taken out. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the kind of solvent used for grinding | pulverization, Alcohols, such as isopropyl alcohol, ethanol, methanol, Esters, such as ethyl acetate, Lower hydrocarbons, such as pentane and hexane, Aromatics, such as benzene, toluene, xylene , Ketones, mixtures thereof and the like. In addition, Preferably, the solvent which does not contain an oxygen atom in a solvent is used.

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16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に示す薄板扇型形状)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 bead mill 16 or the like is molded into a desired shape. The magnet powder is molded by molding a mixture of magnet powder and binder. In the following examples, a magnetic field is applied by applying a magnetic field in a state where the mixture is once formed in a shape other than the product shape, and then the product shape (for example, as shown in FIG. 1) is performed by punching, cutting, deformation, or the like. Thin plate fan shape). In particular, in the following examples, the mixture is once formed into a sheet-shaped green molded body (hereinafter referred to as a green sheet) to obtain a product shape. In addition, when the mixture is formed into a sheet shape, for example, hot melt coating that forms a sheet shape after heating a compound in which a magnet powder and a binder are mixed, or a slurry containing a magnet powder, a binder, and an organic solvent. There is molding by slurry coating or the like to form a sheet by coating the substrate on a substrate.

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16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粘土状の混合物(コンパウンド)17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17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 clay-like mixture (compound) 17 composed of magnet powder and binder is prepared by mixing a binder with magnet powder finely pulverized by a bead mill 16 or the like. Here, as the binder, a resin, a long-chain hydrocarbon, a fatty acid ester, a mixture thereof, or the like is used as described above. For example, when a resin is used, a thermoplastic resin made of a depolymerizable polymer that does not contain an oxygen atom in the structure is used. On the other hand, when a long-chain hydrocarbon is used, the resin is solid at room temperature or above room temperature. It is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon (long-chain alkane) that is liquid. Moreover, when using fatty acid ester, it is preferable to use methyl stearate, methyl docosanoate, or the like. In addition, as described above, the amount of the binder added is such that the ratio of the binder to the total amount of the magnet powder and the binder in the compound 17 after the addition is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%, still more preferably 3 wt%. % To 20 wt%.

また、上記コンパウンド17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 compound 17 in order to improve the degree of orientation in a magnetic field orientation step performed later. As the additive for promoting the orientation, for example, a hydrocarbon-based additive is used, and it is particularly preferable to use an additive having polarity (specifically, an acid dissociation constant pKa of less than 41). Moreover, the addition amount of the additive depends on the particle diameter of the magnet powder, and it is necessary to increase the addition amount as the particle diameter of the magnet powder is smaller. The specific addition amount is 0.1 part to 10 parts, more preferably 1 part to 8 parts, with respect to the magnet powder. The additive added to the magnet powder adheres to the surface of the magnet particles and has a role of assisting the rotation of the magnet particles in the magnetic field orientation process described later. As a result, orientation is easily performed when a magnetic field is applied, and the easy magnetization axis directions of the magnet particles can be aligned in the same direction (that is, the degree of orientation can be increased). In particular, when a binder is added to the magnet powder, since the binder is present on the particle surface, the frictional force at the time of orientation is increased and the orientation of the particles is lowered, so that the effect of adding the additive is further increased.

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17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, a 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17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17を加熱することによりコンパウンド17を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材18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18上に長尺シート状のグリーンシート19を形成する。尚、コンパウンド17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流動開始温度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18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18上に長尺シート状のグリーンシート19を形成する。   Subsequently, a green sheet is created by forming the compound 17 into a sheet shape. In particular, in the hot melt coating, the compound 17 is heated to melt the compound 17 to form a fluid, and then applied onto the support substrate 18 such as a separator. Thereafter, a long sheet-like green sheet 19 is formed on the support substrate 18 by heat radiation and solidification. The temperature at which the compound 17 is heated and melted varies depending on the type and amount of the binder used, but is 50 to 300 ° C. However, the temperature needs to be higher than the flow start temperature of the binder to be used. When slurry coating is used, magnet powder and binder (additional additives may be added) are dispersed in a large amount of solvent, and the slurry is coated on a support substrate 18 such as a separator. Work. Thereafter, the long sheet-like green sheet 19 is formed on the support substrate 18 by drying and volatilizing the solvent.

ここで、溶融したコンパウンド17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17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17を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材18上にロールの熱で溶融したコンパウンド17を塗工する。また、支持基材18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18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17をシート状に成型するとともに支持基材18上に押し出すことによって、支持基材18上にグリーンシート19を成形する構成としても良い。   Here, as a coating method of the melted compound 17, it is preferable to use a method having excellent layer thickness controllability such as a slot die method and a calendar roll method. In particular, in order to achieve high thickness accuracy, a die method or comma coating method that is particularly excellent in layer thickness controllability (that is, a method capable of applying a high-accuracy thickness layer on the surface of a substrate). It is desirable to use For example, in the slot die method, coating is performed by extruding a heated compound 17 in a fluid state by a gear pump and inserting the compound 17 into a die. In the calendar roll method, a certain amount of the compound 17 is charged in the gap between the two heated rolls, and the compound 17 melted by the heat of the roll is applied onto the support substrate 18 while rotating the roll. Moreover, as the support base material 18, for example, a silicone-treated polyester film is used. Furthermore, it is preferable to sufficiently defoam the film so that bubbles do not remain in the spreading layer by using an antifoaming agent or performing heating vacuum defoaming. Further, the green sheet is formed on the support substrate 18 by forming the compound 17 melted by extrusion molding or injection molding into a sheet shape and extruding the support substrate 18 instead of coating on the support substrate 18. It is good also as a structure which shape | molds 19. FIG.

また、スロットダイ方式によるグリーンシート19の形成工程では、塗工後のグリーンシート19のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ20と支持基材18間のギャップをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ20に供給する流体状のコンパウンド17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19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19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18へのコンパウンド17の転写膜厚を制御することが可能である。   Further, in the step of forming the green sheet 19 by the slot die method, it is desirable to actually measure the sheet thickness of the green sheet 19 after coating, and to feedback control the gap between the die 20 and the support base 18 based on the actually measured value. . Further, the fluctuation of the amount of the fluid compound 17 supplied to the die 20 is reduced as much as possible (for example, suppressed to fluctuation of ± 0.1% or less), and the fluctuation of the coating speed is further reduced as much as possible (for example, ± 0. It is desirable to suppress the fluctuation to 1% or less. Thereby, the thickness accuracy of the green sheet 19 can be further improved. The thickness accuracy of the formed green sheet 19 is within ± 10%, more preferably within ± 3%, and even more preferably within ± 1% with respect to the design value (for example, 1 mm). In the other calendar roll method, it is possible to control the transfer film thickness of the compound 17 to the support base 18 by similarly controlling the calendar conditions based on the actually measured values.

尚、グリーンシート19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 green sheet 19 is desirably set in the range of 0.05 mm to 20 mm. When the thickness is less than 0.05 mm, the productivity must be reduced because multiple layers must be stacked.

次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材18上に形成されたグリーンシート19の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材18とともに連続搬送されるグリーンシート19を加熱することによりグリーンシート19を軟化させる。具体的には、グリーンシート19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 green sheet 19 formed on the support base material 18 by the hot-melt coating described above is performed. Specifically, the green sheet 19 is first softened by heating the green sheet 19 that is continuously conveyed together with the support substrate 18. Specifically, the green sheet 19 is softened until the viscosity becomes 1 to 1500 Pa · s, more preferably 1 to 500 Pa · s. Thereby, the magnetic field orientation can be appropriately performed.

尚、グリーンシート19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19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流動開始温度以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート19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19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19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19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19に対して同時に磁場を印加する構成としても良い。   In addition, although the temperature and time at the time of heating the green sheet 19 change with kinds and quantity of the binder to be used, they are 100-250 degreeC and 0.1 to 60 minutes, for example. However, in order to soften the green sheet 19, it is necessary to set the glass transition point of the binder to be used or a temperature higher than the flow start temperature. In addition, as a heating method for heating the green sheet 19, for example, there are a heating method using a hot plate and a heating method using a heat medium (silicone oil) as a heat source. Next, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the in-plane direction and the length direction of the green sheet 19 softened by heating. The strength of the applied magnetic field is 5000 [Oe] to 150,000 [Oe], preferably 10,000 [Oe] to 120,000 [Oe]. As a result, the C axis (easy magnetization axis) of the magnet crystal included in the green sheet 19 is oriented in one direction. It should be noted that the magnetic field may be applied in the in-plane direction and the width direction of the green sheet 19. Moreover, it is good also as a structure which applies a magnetic field with respect to the several green sheet 19 simultaneously.

更に、グリーンシート19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19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19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 green sheet 19, a step of applying a magnetic field at the same time as the heating step may be performed, or the magnetic field may be applied after the heating step and before the green sheet 19 solidifies. It is good also as performing the process to apply. Moreover, it is good also as a structure which magnetic field orientates before the green sheet 19 coated by hot-melt coating solidifies. In that case, the heating step is not necessary.

次に、図8を用いてグリーンシート19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8はグリーンシート19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8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 green sheet 19 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a heating process and a magnetic field orientation process of the green sheet 19. In the example shown in FIG. 8, an example in which the magnetic field orientation process is performed simultaneously with the heating process will be described.

図8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19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19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. 8, heating and magnetic field orientation on the green sheet 19 coated by the above-described slot die method are performed on the long green sheet 19 that is continuously conveyed by a roll. That is, an apparatus for performing heating and magnetic field orientation is disposed on the downstream side of the coating apparatus (die or the like), and is performed by a process continuous with the above-described coating process.

具体的には、ダイ20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18及びグリーンシート19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19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19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19の面内方向(即ち、グリーンシート19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19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19の面内方向且つ長さ方向(図8の矢印27方向)に対して磁場を印加し、グリーンシート19の適切且つ均一な磁場配向を実現す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19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19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 solenoid 25 is disposed on the downstream side of the die 20 and the coating roll 22 so that the transported support base material 18 and the green sheet 19 pass through the solenoid 25. Further, the hot plate 26 is disposed in a pair above and below the green sheet 19 in the solenoid 25. Then, the green sheet 19 is heated by a pair of upper and lower hot plates 26 and an electric current is passed through the solenoid 25, so that the in-plane direction of the long green sheet 19 (that is, the sheet surface of the green sheet 19). A magnetic field in the longitudinal direction). Thereby, the continuously conveyed green sheet 19 is softened by heating, and a magnetic field is applied to the in-plane direction and the length direction of the softened green sheet 19 (in the direction of arrow 27 in FIG. 8). Appropriate and uniform magnetic field orientation can be realized. In particular, the surface of the green sheet 19 can be prevented from standing upright by setting the direction in which the magnetic field is applied to the in-plane direction.
Moreover, it is preferable that the heat dissipation and solidification of the green sheet 19 performed after the magnetic field orientation is performed in a transported state. Thereby, the manufacturing process can be made more efficient.

尚、磁場配向をグリーンシート19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19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19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 green sheet 19, a pair of magnetic field coils are arranged on the left and right sides of the green sheet 19 conveyed instead of the solenoid 25. And it becomes possible to generate a magnetic field in the in-plane direction and the width direction of the long sheet-like green sheet 19 by passing a current through each magnetic field coil.

また、磁場配向をグリーンシート19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19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19の面に対して垂直方向とする場合には、グリーンシート19に対して支持基材18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19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 green sheet 19. When the magnetic field orientation is performed in a direction perpendicular to the surface of the green sheet 19, for example, the magnetic field application device using a pole piece or the like is used. In the case where the magnetic field orientation direction is a direction perpendicular to the surface of the green sheet 19, it is preferable that the film is also laminated on the surface on the opposite side of the green sheet 19 where the support base material 18 is laminated. Thereby, it is possible to prevent the surface of the green sheet 19 from being inverted.

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 hot plate 26 described above, a heating method using a heat medium (silicone oil) as a heat source may be used.

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19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19が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート19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19を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート19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17をホットメルト成形によりグリーンシート19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 green sheet 19 is formed from a liquid material having high fluidity such as slurry by a general slot die method or doctor blade method without using hot melt molding, a magnetic field gradient is generated. When the green sheet 19 is carried in, the magnetic powder contained in the green sheet 19 is attracted toward the stronger magnetic field, and the liquid of the slurry forming the green sheet 19, that is, the thickness of the green sheet 19 is uneven. May occur. On the other hand, when the compound 17 is molded into the green sheet 19 by hot melt molding as in the present invention, the viscosity near room temperature reaches tens of thousands to hundreds of thousands Pa · s, and the magnetism when passing through the magnetic field gradient is reached. There is no powder slippage. Furthermore, the viscosity of the binder is lowered by being transported and heated in a uniform magnetic field, and uniform C-axis orientation is possible only by the rotational torque in the uniform magnetic field.

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19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17をホットメルト成形によりグリーンシート19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 green sheet 19 is formed by a liquid material having a high fluidity such as a slurry containing an organic solvent by a general slot die method or doctor blade method without using hot melt molding, the thickness exceeds 1 mm. When an attempt is made to produce a sheet, foaming due to vaporization of the organic solvent contained in the slurry or the like at the time of drying becomes a problem. Further, if the drying time is prolonged to suppress foaming, the magnet powder is settled, and accordingly, the density distribution of the magnet powder is biased with respect to the direction of gravity, which causes warping after firing. Therefore, in the molding from the slurry, the upper limit value of the thickness is substantially regulated, so it is necessary to mold the green sheet with a thickness of 1 mm or less and then laminate it. However, in such a case, the entanglement between the binders becomes poor, and delamination occurs in the subsequent binder removal step (calcination process), which causes a decrease in C-axis (easy magnetization axis) orientation, that is, residual magnetic flux density ( Br) decreases. On the other hand, when the compound 17 is molded into the green sheet 19 by hot melt molding as in the present invention, since it does not contain an organic solvent, even when a sheet having a thickness exceeding 1 mm is prepared, Concerns are resolved. And since the binder is in a sufficiently entangled state, there is no possibility of delamination in the debinding process.

また、複数枚のグリーンシート19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19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19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 green sheets 19 at the same time, for example, a plurality of (for example, six) green sheets 19 are continuously conveyed, and the stacked green sheets 19 are moved through the solenoid 25. Configure to pass. As a result, productivity can be improved.

そして、図8に示す方法によりグリーンシート19の磁場配向を行った後に、グリーンシート19に荷重をかけてグリーンシート19を変形させ、製品形状へと成形する。尚、上記変形によって、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向となるように磁化容易軸の方向を変位させる。それによって、図3に示すように集束軸Pに沿った方向へと磁化容易軸が集束するように磁化容易軸の方向を操作することが可能となる。尚、グリーンシート19は変形させる前に、最終製品形状と最終製品で要求される磁化容易軸の方向を考慮した形状(即ち、変形させることによって最終製品形状にした場合に最終製品で要求される磁化容易軸の方向が実現できる形状)に予め打ち抜き、その後に変形させる。
また、大きな形状の磁石を製造する場合には、同形状に変形させた複数枚のグリーンシート19を積層し、樹脂などで互いに固定することにより成形しても良い。例えば、図3に示すように集束軸Pに沿った一方向へ磁化容易軸(C軸)が集束するように配向した永久磁石1を製造する場合には、図9に示すように面内方向に磁場配向されたグリーンシート19を厚み方向の断面が円弧形状となるように湾曲させ、積層する。その結果、図3に示すような配向を実現することが可能となる。尚、グリーンシート19を変形した後に積層しても良いし、積層した後に変形させても良い。
And after performing the magnetic field orientation of the green sheet 19 by the method shown in FIG. 8, the green sheet 19 is deformed by applying a load to the green sheet 19, and is formed into a product shape. Note that the direction of the easy magnetization axis is displaced by the above deformation so as to be the direction of the easy magnetization axis required for the final product. As a result, the direction of the easy magnetization axis can be manipulated so that the easy magnetization axis converges in the direction along the focusing axis P as shown in FIG. Before the green sheet 19 is deformed, the shape considering the final product shape and the direction of the easy axis required for the final product (that is, required for the final product when the green sheet 19 is transformed into the final product shape). A shape in which the direction of the easy magnetization axis can be realized) is punched in advance and then deformed.
Further, when manufacturing a magnet having a large shape, a plurality of green sheets 19 deformed in the same shape may be stacked and molded by being fixed to each other with a resin or the like. For example, when manufacturing the permanent magnet 1 oriented so that the easy magnetization axis (C axis) is focused in one direction along the focusing axis P as shown in FIG. 3, the in-plane direction as shown in FIG. The green sheets 19 aligned in a magnetic field are curved and laminated so that the cross section in the thickness direction has an arc shape. As a result, the orientation as shown in FIG. 3 can be realized. The green sheet 19 may be laminated after being deformed, or may be deformed after being laminated.

また、以下の方法により磁場配向及び成形体への成形を行っても良い。
先ず、円筒形状を有する型の周囲に、適度な長さに切断した磁場配向を行う前のシート状のグリーンシート19を巻き付ける。そして、型に巻き付けた状態のグリーンシート19に対して、グリーンシート19の面に対向する一方向から磁場を印加する。その結果、グリーンシート19に含まれる各磁石粒子の磁化容易軸が、磁場の印加方向に沿って平行に配向される。その後、グリーンシート19に対して荷重をかけて変形させることにより製品形状へと成形するとともに、該変形によって集束軸Pに沿った一方向へ磁化容易軸が集束するように磁化容易軸の方向を補正する。例えば、図3に示すような扇型を製品形状とする場合には、型に沿って湾曲状態となっているグリーンシート19を直線状にするとともに、幅方向の左右から荷重をかけて扇型形状とする。その結果、グリーンシート19の変形に伴ってグリーンシート19の磁化容易軸の方向も補正され、図3に示すような配向を実現することが可能となる。尚、グリーンシート19は1枚のみを変形させても良いし、複数枚積層させた状態で変形させても良い。
また、荷重をかけて変形させる前のグリーンシート19の形状は円筒形状以外の形状であっても良い。例えば、弓型形状、扇型形状、直方体形状であっても良い。
Moreover, you may perform magnetic field orientation and shaping | molding to a molded object with the following method.
First, a sheet-like green sheet 19 before being subjected to magnetic field orientation cut to an appropriate length is wound around a cylindrical mold. Then, a magnetic field is applied to the green sheet 19 wound around the mold from one direction facing the surface of the green sheet 19. As a result, the easy magnetization axes of the magnet particles included in the green sheet 19 are aligned in parallel along the direction in which the magnetic field is applied. Thereafter, the green sheet 19 is deformed by applying a load to form a product shape, and the direction of the easy magnetization axis is set so that the easy magnetization axis is focused in one direction along the focusing axis P by the deformation. to correct. For example, when the fan shape as shown in FIG. 3 is formed into a product shape, the green sheet 19 that is curved along the mold is linear, and a load is applied from the left and right in the width direction. Shape. As a result, along with the deformation of the green sheet 19, the direction of the easy axis of magnetization of the green sheet 19 is also corrected, and the orientation as shown in FIG. 3 can be realized. Note that only one green sheet 19 may be deformed, or a plurality of green sheets 19 may be deformed in a stacked state.
The shape of the green sheet 19 before being deformed by applying a load may be a shape other than a cylindrical shape. For example, it may be an arc shape, a fan shape, or a rectangular parallelepiped shape.

また、製品形状に対応する成形体を成形した後に、成形体に磁場を印加して磁場配向を行う構成としても良い。例えば、ソレノイドコイルの一方の開口を成形体に対向して隣接して配置し、ソレノイドコイルに電流を流すことによって形成される磁場を成形体に印加する。尚、ソレノイドコイルの開口付近では、磁力線が左右方向に拡散する磁場が形成される。従って、成形体は、図3に示すように集束軸Pに沿った一方向へ磁化容易軸(C軸)が集束するように配向される。また、ソレノイドコイルの代わりに、永久磁石や電磁石を用いて配向しても良い。更に、混合物をリング形状に成形した後に、成形体に磁場を印加して磁場配向を行う構成としても良い。   Further, after forming a molded body corresponding to the product shape, a magnetic field may be applied to the molded body to perform magnetic field orientation. For example, one opening of the solenoid coil is disposed adjacent to the molded body, and a magnetic field formed by passing a current through the solenoid coil is applied to the molded body. In the vicinity of the opening of the solenoid coil, a magnetic field in which the magnetic lines of force diffuse in the left-right direction is formed. Therefore, the compact is oriented so that the easy axis (C axis) is focused in one direction along the focusing axis P as shown in FIG. Moreover, you may orient using a permanent magnet or an electromagnet instead of a solenoid coil. Furthermore, after shaping | molding a mixture into a ring shape, it is good also as a structure which applies a magnetic field to a molded object and performs magnetic field orientation.

続いて、成形並びに磁場配向された成形体30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。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、成形体30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、成形体30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成形体30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の低下を抑制する。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 in the present invention) in which the molded body 30 that has been molded and magnetically oriented is pressurized to atmospheric pressure, or a pressure higher or lower than atmospheric pressure (for example, 1.0 Pa or 1.0 MPa). In the atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas), the calcination treatment is performed by maintaining the binder decomposition temperature for several hours to several tens of hours (for example, 5 hours). In the case of performing in a hydrogen atmosphere, for example, the supply amount of hydrogen during calcination is set to 5 L / min. By performing the calcination treatment, an organic compound such as a binder can be decomposed into a monomer by a depolymerization reaction or the like and scattered to be removed. That is, so-called decarbonization that reduces the amount of carbon in the molded body 30 is performed. The calcining treatment is performed under the condition that the carbon content in the molded body 30 is 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less. As a result, the entire molded body 30 can be densely sintered by the subsequent sintering treatment, and a decrease in residual magnetic flux density and coercive force is suppressed. Moreover, when performing the pressurization conditions at the time of performing the calcining process mentioned above by the pressure higher than atmospheric pressure, it is desirable to set it as 15 MPa or less. In addition, if the pressurizing condition is a pressure higher than atmospheric pressure, more specifically 0.2 MPa or more, the effect of reducing the carbon amount can be expected.

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10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、成形体30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. 10, 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 temperature increase rate in the calcination treatment as described above, the carbon in the molded body 30 is not removed abruptly and is removed stepwise, thereby increasing the density of the sintered permanent magnet ( That is, it is possible to reduce the air gap in the permanent magnet. And if a temperature increase rate shall be 2 degrees C / min or less, the density of the permanent magnet after sintering can be made 95% or more, and a high magnet characteristic can be anticipated.

また、仮焼処理によって仮焼された成形体30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成形体30中のNdH(活性度大)を、NdH(活性度大)→NdH(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成形体30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成形体30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の低下を抑制する。また、磁石結晶の構造をNdH等からNdFe14B構造へと戻す効果も期待できる。 Moreover, you may perform a dehydrogenation process by hold | maintaining the molded object 30 calcined by the calcination process in a vacuum atmosphere continuously. Dehydrogenation process, a calcination process NdH 3 in the compact 30 produced by (activity Univ), NdH 3 (activity Univ) → NdH 2 by gradually changed to (activity small) The activity of the molded body 30 activated by the calcination treatment is reduced. As a result, even if the compact 30 that has been calcined by the calcining process is subsequently moved to the atmosphere, Nd is prevented from being combined with oxygen, and a decrease in residual magnetic flux density and coercive force is suppressed. To do. Moreover, the effect of returning the structure of the magnet crystals from NdH 2 etc. to Nd 2 Fe 14 B structure can be expected.

続いて、仮焼処理によって仮焼された成形体30を焼結する焼結処理を行う。尚、成形体30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、成形体30をロータ3表面に配置した際にロータ3の軸方向と同方向とな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。そして、焼結の結果、焼結体31が製造される。   Then, the sintering process which sinters the molded object 30 calcined by the calcining process is performed. In addition, as a sintering method of the molded body 30, pressureless sintering in vacuum, uniaxial pressure sintering for sintering in a state pressurized in a uniaxial direction, sintering in a state in which pressure is applied in a biaxial direction There are two-axis pressure sintering, isotropic pressure sintering for sintering in an isotropically pressurized state, and the like. For example, uniaxial pressure sintering is used in which the compact 30 is sintered in a state in which the compact 30 is pressed in the same direction as the axial direction of the rotor 3 when the molded body 30 is disposed on the rotor 3 surface. Examples of pressure sintering include hot press sintering, hot isostatic pressing (HIP) sintering, ultra-high pressure synthetic sintering, gas pressure sintering, and discharge plasma (SPS) sintering. . However, it is preferable to use SPS sintering that can be uniaxially pressurized and sintered by current sintering. In addition, when sintering by SPS sintering, a pressurization value shall be 0.01MPa-100MPa, it shall be raised to 940 degreeC by 10 degreeC / min in a vacuum atmosphere of several Pa or less, and it shall hold | maintain for 5 minutes after that. Is preferred. Then, it is cooled and heat-treated again at 300 to 1000 ° C for 2 hours. And as a result of sintering, the sintered compact 31 is manufactured.

その後、上記工程により薄板扇型形状に成形され、且つ集束軸Pに沿った一方向へ磁化容易軸が集束するように配向された焼結体31を円環状に接合する。それによって、リング形状の焼結体(以下、リング焼結体32という)を作製する。尚、リング焼結体32の接合は、接着剤、可塑剤、熱圧着により行われる。   Thereafter, the sintered body 31 formed into a thin plate fan shape by the above process and oriented so that the easy axis of magnetization is focused in one direction along the focusing axis P is joined in an annular shape. Thereby, a ring-shaped sintered body (hereinafter referred to as a ring sintered body 32) is produced. The ring sintered body 32 is joined by an adhesive, a plasticizer, and thermocompression bonding.

また、上記実施例では薄板扇型形状の成形体30を焼結した後に円環状に接合することによってリング焼結体32を作製する構成としているが、焼結処理を行う前の成形体30を円環状に接合することによってリング形状の成形体とした後に、焼結処理を行うことによってリング焼結体32を作製する構成としても良い。   Moreover, in the said Example, although it is set as the structure which produces the ring sintered compact 32 by joining the annular | circular shape after sintering the thin-plate fan-shaped molded object 30, the molded object 30 before performing a sintering process is used. It is good also as a structure which produces the ring sintered compact 32 by performing a sintering process after setting it as a ring-shaped molded object by joining to a ring shape.

その後、図11に示すように平面上向きの極異方性となるようにC軸に沿って着磁を行う。その結果、異方性リング磁石である永久磁石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3に配置した後に行う構成としても良い。また、円環状に接合される前の焼結体31に対して行う構成としても良い。   After that, as shown in FIG. 11, magnetization is performed along the C axis so as to have polar anisotropy upward in the plane. As a result, the permanent magnet 1 that is an anisotropic ring magnet can be manufactured. For magnetizing the permanent magnet 1, for example, a magnetizing coil, a magnetizing yoke, a condenser magnetizing power supply device or the like is used. The permanent magnet 1 may be magnetized after being arranged on the rotor 3 of the rotating electrical machine. Moreover, it is good also as a structure performed with respect to the sintered compact 31 before joining to annular | circular shape.

その後、永久磁石1をロータ3に配置し、ステータ4や出力軸7等のロータ3以外の部材を組み付けることによりアキシャルギャップ型のモータ2が製造される。尚、着磁後の永久磁石1は、ロータ3の周方向に沿ってエアギャップ側へと磁石内部の磁束を集中させる(即ち、磁石表面の磁束密度を高くする)ことが可能となる。   Thereafter, the permanent magnet 1 is disposed on the rotor 3, and members other than the rotor 3 such as the stator 4 and the output shaft 7 are assembled to manufacture the axial gap type motor 2. The magnetized permanent magnet 1 can concentrate the magnetic flux inside the magnet toward the air gap along the circumferential direction of the rotor 3 (that is, increase the magnetic flux density on the magnet surface).

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17を生成する。そして、生成したコンパウンド17をシート状に成形したグリーンシート19を作製する。その後、成形したグリーンシート19に対して磁場を印加することにより磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシート19の磁場配向方向を考慮しつつグリーンシート19を変形させることによって製品形状へと成形する。その後、焼結することにより永久磁石1を製造する。また、永久磁石1はリング形状を有し、リング形状の軸方向に平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されるので、磁極の形成された軸方向表面では着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。特に、アキシャルギャップ型の回転電機において、永久磁石をステータ又はロータに配置することとすれば、エアギャップ側に磁束を集中させることによって最大磁束密度を向上させ、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させるとともに、トルクリップルの軽減も可能となる。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、最大磁束密度を向上させるとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、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、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。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保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、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
また、永久磁石1のリング形状の軸方向表面の周方向における磁束密度分布の波形を理想的な正弦波形状に近づけることによって、トルクリップルを減少させ、更に回転電機に設置した場合に回転電機の駆動制御を正確に行うことができる。
また、磁場配向する工程では、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された混合物を成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うので、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、集束軸に沿った一方向へと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
また、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。
また、アキシャルギャップ型の回転電機のロータ3の周方向に沿ってエアギャップ側に磁化容易軸を傾斜させるので、ロータ3に配置され且つ着磁された場合においてエアギャップ側へと磁束をより集中させることが可能となる。その結果、永久磁石が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。
また、アキシャルギャップ型の回転電機のロータ3に配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中するので、永久磁石1が配置された回転電機のトルクや発電量を向上させることが可能となる。
更に、永久磁石1がロータ3に配置されたアキシャルギャップ型の回転電機では、従来に比べて発電機の発電力の向上、モータの高トルク化、小型化、低トルクリップル化、高効率化を実現することが可能となる。
As described above, in the permanent magnet 1 and the method for manufacturing the permanent magnet 1 according to the present embodiment, the compound 17 is generated by pulverizing the magnet raw material into magnet powder and mixing the pulverized magnet powder and the binder. . And the green sheet 19 which shape | molded the produced | generated compound 17 in the sheet form is produced. Thereafter, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the molded green sheet 19, and the green sheet 19 is deformed while considering the magnetic field orientation direction of the magnetically oriented green sheet 19 to be molded into a product shape. . Then, the permanent magnet 1 is manufactured by sintering. In addition, the permanent magnet 1 has a ring shape, and the easy magnetization axis is inclined and oriented so as to focus in a direction along the focusing axis set parallel to the axial direction of the ring shape. On the surface in the axial direction, the magnetic flux can be appropriately concentrated after magnetization, and the maximum magnetic flux density can be improved and the variation of the magnetic flux density can be prevented. In particular, in an axial gap type rotating electrical machine, if the permanent magnet is disposed in the stator or rotor, the maximum magnetic flux density is improved by concentrating the magnetic flux on the air gap side, and the rotating electrical machine in which the permanent magnet is disposed. Torque and power generation can be improved and torque ripple can be reduced.
In addition, by forming a mixture of magnet powder and binder, the easy magnetization axis can be oriented so as to be properly focused in one direction along the focusing axis. As a result, it is possible to concentrate the magnetic flux appropriately after magnetization, thereby improving the maximum magnetic flux density and preventing variations in the magnetic flux density.
Further, since the mixture with the binder is molded, the magnet particles do not rotate after the orientation and the degree of orientation can be improved as compared with the case of using compacting or the like.
In addition, when magnetic field orientation is performed on a mixture with a binder, the number of current turns can be used, so that it is possible to ensure a large magnetic field strength when performing magnetic field orientation, and long-term magnetic field application with a static magnetic field. Therefore, it is possible to realize a high degree of orientation with little variation. If the orientation direction is corrected after the orientation, it is possible to secure a highly oriented orientation with little variation.
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, it can be expected that the burden on the external processing after sintering is reduced and the stability of mass production is greatly improved.
Further, the torque ripple is reduced by bringing the waveform of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the ring-shaped axial surface of the permanent magnet 1 closer to an ideal sine wave shape, and when the rotating magnet is installed in the rotating electrical machine, Drive control can be performed accurately.
Further, in the magnetic field orientation step, a magnetic field is applied to the mixture of the magnet powder and the binder, and the direction of the easy magnetization axis is manipulated by transforming the mixture to which the magnetic field has been applied into a molded body. Since the orientation is performed, it is possible to correct the orientation direction by deforming the magnetically oriented mixture, and to align the easy magnetization axis appropriately in one direction along the focusing axis. As a result, it is possible to perform a highly oriented orientation with little variation. Further, when the mixture is formed into a molded body, the orientation direction can be corrected simultaneously with the deformation to the molded body. As a result, the molding process and the orientation process of the permanent magnet can be performed in one process, and the productivity can be improved.
In addition, since the mixture is once formed into a sheet shape, magnetic field orientation is performed, and then the molded body is deformed. Therefore, the molding process and the magnetic field orientation process can be performed efficiently in a continuous process, improving productivity. It becomes possible to make it.
Further, since the easy magnetization axis is inclined to the air gap side along the circumferential direction of the rotor 3 of the axial gap type rotating electrical machine, the magnetic flux is more concentrated to the air gap side when the rotor 3 is arranged and magnetized. It becomes possible to make it. As a result, it is possible to improve the torque and power generation amount of the rotating electrical machine in which the permanent magnet is arranged.
Further, when the magnet is disposed and magnetized in the rotor 3 of the axial gap type rotating electrical machine, the magnetic flux inside the magnet is concentrated on the air gap side, so that the torque and power generation amount of the rotating electrical machine where the permanent magnet 1 is disposed. Can be improved.
Furthermore, in the axial gap type rotating electrical machine in which the permanent magnet 1 is disposed on the rotor 3, the power generation of the generator is improved, the torque of the motor is increased, the motor is reduced in size, the torque ripple is reduced, and the efficiency is increased. It can be realized.

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、磁石粉末とバインダーとの混合体を一旦シート形状のグリーン成形体に成型した後に磁場配向を行う構成としているが、シート形状以外の形状に成型した後に磁場配向を行う構成としても良い。例えば、ブロック形状のグリーン成形体に成型しても良い。そして、磁場配向されたブロック形状のグリーン成形体を更に加工することによって薄板扇型形状の成形体30へと成形する。   Moreover, in the said Example, although it is set as the structure which performs magnetic field orientation after shape | molding the mixture of magnet powder and a binder once to a sheet-shaped green molded object, the structure which performs magnetic field orientation after shape | molding in shapes other than a sheet shape. It is also good. For example, it may be molded into a block-shaped green molded body. Then, the block-shaped green molded body aligned with the magnetic field is further processed to form a thin-plate fan-shaped molded body 30.

また、上記実施例では、磁石粉末とバインダーとの混合体に対して磁場配向を行った後に、薄板扇型形状の成形体30へと成形する構成としているが、薄板扇型形状の成形体30に成型した後に磁場配向を行っても良い。また、磁場の配向方向は最終的に製造するリング磁石の種類によって変更する。   Moreover, in the said Example, although it is set as the structure shape | molded in the thin-plate fan-shaped molded object 30 after performing magnetic field orientation with respect to the mixture of magnet powder and a binder, the thin-plate fan-shaped molded object 30 is set. Magnetic field orientation may be performed after molding into a thin film. Further, the orientation direction of the magnetic field is changed depending on the type of ring magnet to be finally manufactured.

更に、上記実施例では、グリーンシート19を複数の薄板扇型形状に成形した後に、それらを接合してリング形状としているが、グリーンシート19を薄板扇型形状とせずに直接リング形状に成型するように構成しても良い。その場合には、磁場配向されたグリーンシート19を打ち抜き加工等することによりリング形状に成形しても良いし、磁石粉末とバインダーの混合物をシート状とせずに直接リング形状に成形した後に磁場配向しても良い。   Further, in the above embodiment, the green sheet 19 is formed into a plurality of thin plate fan shapes and then joined to form a ring shape. However, the green sheet 19 is directly formed into a ring shape without forming the thin plate fan shape. You may comprise as follows. In that case, the green sheet 19 with magnetic field orientation may be formed into a ring shape by punching or the like, or the magnetic powder and binder mixture may be directly formed into a ring shape without forming a sheet shape and then the magnetic field orientation. You may do it.

また、上記実施例では、永久磁石の軸方向表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように永久磁石の磁化容易軸の配向方向を設計しているが、正弦波形状以外の形状となるように永久磁石の磁化容易軸の配向方向を設計することも可能である。尚、実現する磁束密度分布の形状は、永久磁石の種類や用途によって適宜変更することが可能である。   In the above embodiment, the orientation direction of the easy magnetization axis of the permanent magnet is designed so that the shape of the magnetic flux density distribution in the circumferential direction of the surface in the axial direction of the permanent magnet is a sine wave shape. It is also possible to design the orientation direction of the easy axis of the permanent magnet so as to have the shape of Note that the shape of the magnetic flux density distribution to be realized can be changed as appropriate according to the type and application of the permanent magnet.

また、永久磁石をロータ側では無くステータ側に配置する回転電機に対しても適用することが可能である。例えば、アキシャルギャップ型の回転電機のステータに永久磁石を配置すれば、ステータに対向して配置されたロータ側へと磁石内部の磁束が集中することとなる。更に、本発明に係る永久磁石はモータ以外に、発電機や磁気減速機等の各種回転電機に対して適用可能である。また、本発明に係る回転電機を磁気減速機に適用する場合には、ステータ4をステータコア8や巻線9に代えて磁性材料からなる所定数の磁極片により構成する。   Further, the present invention can also be applied to a rotating electric machine in which a permanent magnet is arranged not on the rotor side but on the stator side. For example, if a permanent magnet is arranged in the stator of an axial gap type rotating electrical machine, the magnetic flux inside the magnet is concentrated on the rotor side arranged facing the stator. Furthermore, the permanent magnet according to the present invention can be applied to various rotating electric machines such as a generator and a magnetic speed reducer in addition to the motor. When the rotating electrical machine according to the present invention is applied to a magnetic speed reducer, the stator 4 is constituted by a predetermined number of magnetic pole pieces made of a magnetic material instead of the stator core 8 and the windings 9.

また、上記実施例では、ステータコア8に巻線9を巻装したステータ4を有する回転電機としているが、ステータコア8は磁性体以外に非磁性体により構成しても良い。更に、回転電機はステータコアを有さないコアレスモータとしても良い。その場合には、巻線9を樹脂等によりカップ状に固定したものをステータ4とする。このようなコアレスモータでは、鉄損を無くすことができるので回転電機の効率を高めることが可能となる。   Moreover, in the said Example, although it is set as the rotary electric machine which has the stator 4 which wound the winding 9 around the stator core 8, the stator core 8 may be comprised with a non-magnetic material other than a magnetic material. Further, the rotating electrical machine may be a coreless motor having no stator core. In that case, the stator 4 is formed by fixing the winding 9 in a cup shape with resin or the like. In such a coreless motor, iron loss can be eliminated, so that the efficiency of the rotating electrical machine can be increased.

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 アキシャルギャップ型モータ
3 ロータ
4 ステータ
5 焼結部材
17 コンパウンド
19 グリーンシート
30 成形体
31 焼結体
32 リング焼結体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet 2 Axial gap type motor 3 Rotor 4 Stator 5 Sintered member 17 Compound 19 Green sheet 30 Molded body 31 Sintered body 32 Ring sintered body

Claims (15)

リング形状を有し、
リング形状の軸方向表面に周方向に沿って複数の磁極が形成され、
前記磁極毎に、リング形状の軸方向に対して平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向されたことを特徴とする永久磁石。
Having a ring shape,
A plurality of magnetic poles are formed along the circumferential direction on the ring-shaped axial surface,
A permanent magnet, wherein each of the magnetic poles is oriented with an easy axis of magnetization inclined so as to focus in a direction along a focusing axis set in parallel to a ring-shaped axial direction.
前記軸方向の表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となることを特徴とする請求項1に記載の永久磁石。   The permanent magnet according to claim 1, wherein a shape of a magnetic flux density distribution in a circumferential direction of the surface in the axial direction is a sine wave shape. 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とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の永久磁石。
Crushing magnet raw material into magnet powder;
Producing a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed;
Magnetic field orientation by applying a magnetic field to the mixture;
The permanent magnet according to claim 1 or 2, wherein the permanent magnet is sintered by holding a compact of the mixture oriented in a magnetic field at a firing temperature.
前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項3に記載の永久磁石。   In the step of orienting the magnetic field, a magnetic field is applied to the mixture, and the direction of the easy axis is manipulated by transforming the mixture to which the magnetic field is applied into the compact. The permanent magnet according to claim 3. 前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項4に記載の永久磁石。   5. The permanent magnet according to claim 4, wherein in the magnetic field orientation step, a magnetic field is applied to the sheet-like mixture after the mixture is formed into a sheet shape. 前記永久磁石はアキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置され、
前記ステータ又は前記ロータの周方向に沿って前記エアギャップ側に磁化容易軸が傾斜するように配向されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の永久磁石。
The permanent magnet is arranged in a stator or rotor of an axial gap type rotating electrical machine,
The permanent magnet according to any one of claims 1 to 5, wherein an easy magnetization axis is inclined toward the air gap side along a circumferential direction of the stator or the rotor.
前記回転電機のステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする請求項6に記載の永久磁石。   The permanent magnet according to claim 6, wherein when the magnet is arranged and magnetized in a stator or a rotor of the rotating electrical machine, a magnetic flux inside the magnet is concentrated on the air gap side. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の永久磁石をステータ又はロータに配置したことを特徴とするアキシャルギャップ型の回転電機。   An axial gap type rotating electrical machine, wherein the permanent magnet according to any one of claims 1 to 7 is disposed in a stator or a rotor. 軸方向表面に周方向に沿って複数の磁極が形成されたリング形状を有する永久磁石の製造方法であって、
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とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、
前記磁場配向する工程では、
前記磁極毎に、リング形状の軸方向に対して平行に設定された集束軸に沿った方向へと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向することを特徴とする永久磁石の製造方法。
A method for producing a permanent magnet having a ring shape in which a plurality of magnetic poles are formed along a circumferential direction on an axial surface,
Crushing magnet raw material into magnet powder;
Producing a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed;
Magnetic field orientation by applying a magnetic field to the mixture;
Sintering by holding the compact of the mixture oriented in a magnetic field at a firing temperature,
In the magnetic field orientation step,
A method of manufacturing a permanent magnet, characterized in that, for each of the magnetic poles, an easy magnetization axis is inclined and oriented so as to converge in a direction along a converging axis set parallel to an axial direction of a ring shape.
前記磁場配向する工程では、製造された前記永久磁石の前記軸方向表面の周方向における磁束密度分布の形状が正弦波形状となるように配向することを特徴とする請求項9に記載の永久磁石の製造方法。   10. The permanent magnet according to claim 9, wherein in the magnetic field orientation step, the permanent magnet is oriented so that a shape of a magnetic flux density distribution in a circumferential direction of the axial surface of the manufactured permanent magnet is a sinusoidal shape. Manufacturing method. 前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の永久磁石の製造方法。   In the step of orienting the magnetic field, a magnetic field is applied to the mixture, and the direction of the easy axis is manipulated by transforming the mixture to which the magnetic field is applied into the compact. The manufacturing method of the permanent magnet of Claim 9 or Claim 10 characterized by these. 前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項11に記載の永久磁石の製造方法。   The method of manufacturing a permanent magnet according to claim 11, wherein in the magnetic field orientation step, the magnetic field is applied to the sheet-like mixture after the mixture is formed into a sheet shape. 前記永久磁石はアキシャルギャップ型の回転電機のステータ又はロータに配置され、
前記ステータ又は前記ロータの周方向に沿って前記エアギャップ側に磁化容易軸が傾斜するように配向されていることを特徴とする請求項9乃至請求項12のいずれかに記載の永久磁石の製造方法。
The permanent magnet is arranged in a stator or rotor of an axial gap type rotating electrical machine,
The manufacture of a permanent magnet according to any one of claims 9 to 12, wherein an easy axis of magnetization is inclined toward the air gap along a circumferential direction of the stator or the rotor. Method.
前記回転電機のステータ又はロータに配置され且つ着磁された場合に、エアギャップ側へと磁石内部の磁束が集中することを特徴とする請求項13に記載の永久磁石の製造方法。   14. The method of manufacturing a permanent magnet according to claim 13, wherein the magnetic flux inside the magnet is concentrated on the air gap side when the magnet is arranged and magnetized in the stator or rotor of the rotating electrical machine. 請求項9乃至請求項14のいずれかの製造方法で製造された永久磁石をステータ又はロータに配置することにより製造することを特徴とするアキシャルギャップ型の回転電機の製造方法。   A manufacturing method of an axial gap type rotating electrical machine, wherein the permanent magnet manufactured by the manufacturing method according to claim 9 is disposed on a stator or a rotor.
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