WO2018216805A1 - 磁石の製造方法および磁石の着磁方法 - Google Patents

磁石の製造方法および磁石の着磁方法 Download PDF

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克也 久米
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    • B22F2202/05—Use of magnetic field

Definitions

  • the present invention relates to a magnet manufacturing method and a magnet magnetization method.
  • a generator that converts mechanical kinetic energy transmitted from an engine or the like into electrical energy
  • a motor that converts electrical energy into mechanical kinetic energy (electric motor) ) Etc.
  • Halbach magnets have been proposed in permanent magnets used for such motors and the like in order to further improve the magnetic characteristics.
  • a Halbach magnet is a magnet configured by combining a plurality of permanent magnet blocks in an arrangement called a Halbach arrangement.
  • the magnetic field strength in a specific direction can be improved by optimizing the direction of the magnetic pole of each permanent magnet block.
  • Patent Document 1 it is reported that such a method cannot be magnetized in such a manner that the magnetization directions differ by 90 ° between adjacent unmagnetized magnet blocks, for example.
  • Patent Document 1 This is because the magnetic field usually has continuity, so that the magnetic field along the orientation direction of the easy magnetization axis is applied to the unmagnetized magnet blocks arranged adjacent to each other so that the orientation direction of the easy magnetization axis is different. This is because it is impossible in principle to apply.
  • the conventional method has a problem that it is difficult to manufacture a Halbach magnet with high productivity.
  • the present invention has been made in view of such a background.
  • a Halbach magnet manufacturing method having higher productivity than the conventional method and an unmagnetized magnet having higher productivity than the conventional method.
  • An object is to provide a magnetization method.
  • a magnet manufacturing method comprising: (1) preparing three or more unmagnetized magnet materials having easy magnetization axes oriented in a predetermined direction, and bonding the unmagnetized magnet materials to each other to form an assembly; (2) applying a curvilinear pulsed magnetic field to the assembly to magnetize the assembly; Have By the process (2), each unmagnetized magnet material becomes a magnet block, and an angle ⁇ (however, 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 °) formed by the magnetization directions of at least one pair of adjacent magnet blocks is The manufacturing method is in the range of 30 ° to 120 °.
  • each unmagnetized magnet material becomes a magnet block, and an angle ⁇ (where 0 ° ⁇ ⁇ 180 °) formed by the magnetization directions of the adjacent magnets is 30 ° to 120 °.
  • FIG. 1 schematically shows a flow of a Halbach magnet manufacturing method (hereinafter referred to as “first manufacturing method”) according to an embodiment of the present invention.
  • the first manufacturing method is: (1) Step of preparing an assembly by preparing three or more unmagnetized magnet materials having easy magnetization axes oriented in a predetermined direction, and bonding the unmagnetized magnet materials to each other (step S110) When, (2) applying a curvilinear pulsed magnetic field to the assembly to magnetize the assembly (step S120); Have
  • the “curved (pulsed) magnetic field” in step S120 means a (pulsed) magnetic field in which the direction of the lines of magnetic force passing through the assembly (adhered magnetic body) is not linear but curved. .
  • examples of the unmagnetized magnet material in which the easy magnetization axis is oriented in a predetermined direction include a parallel magnetized magnet material in which the easy magnetization axes are aligned in one direction.
  • the parallel orientation is, for example, an orientation in which the difference in the orientation direction of the easy axis at three points that divide the diagonal line into four equal parts on the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained is 15 ° or less. is there.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a non-magnetized magnet material.
  • the unmagnetized magnet material 110 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the easy magnetization axis 140 of the magnet particles is oriented in a predetermined direction.
  • the easy magnetization axis 140 is oriented in the vertical direction (Z direction in FIG. 2).
  • the orientation direction of the easy magnetization axis of the unmagnetized magnet material is determined based on the Halbach array of Halbach magnets to be manufactured later. For example, even if the easy magnetization axis 140 of the unmagnetized magnet material 110 is oriented in a direction parallel to the Z axis in FIG. 2, a predetermined angle (for example, 30 °, 45 °, or 90 °) with respect to the Z axis. May be formed.
  • the length of the shortest side of the unmagnetized magnet material 110 is, for example, in the range of 1 mm to 6 mm.
  • the length of the shortest side is preferably in the range of 2 mm to 4 mm.
  • the length of the longest side of the unmagnetized magnet material 110 is, for example, in the range of 5 mm to 50 mm.
  • the unmagnetized magnet material 110 may be, for example, an unmagnetized rare earth sintered magnet.
  • the rare earth sintered magnet may be a neodymium-iron-boron alloy.
  • FIG. 3 schematically shows a configuration example of the assembly.
  • the assembly 160 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has an upper surface 162, a bottom surface 164, and four side surfaces 166.
  • the assembly 160 is formed by arranging three of the first unmagnetized magnet material 110A, the second unmagnetized magnet material 110B, and the first unmagnetized magnet material 110A in this order. Composed.
  • the direction of arrangement of the respective non-magnetized magnet materials (X direction in FIG. 3) is hereinafter also referred to as “the arrangement direction of (non-magnetized magnet materials)”.
  • first unmagnetized magnet material 110A and the second unmagnetized magnet material 110B are bonded to each other through the adhesive.
  • the first unmagnetized magnet material 110A has a first upper surface 112A, a first bottom surface 114A, and four first side surfaces 116A. Of the six surfaces of the first unmagnetized magnet material 110A, the surface bonded to the second unmagnetized magnet material 110B is particularly referred to as a “first bonded surface”.
  • the second unmagnetized magnet material 110B has a second upper surface 112B, a second bottom surface 114B, and four second side surfaces 116B. Of the six surfaces of the second unmagnetized magnet material 110B, the surface bonded to the first unmagnetized magnet material 110A is particularly referred to as a “second bonded surface”.
  • the first bonded surface (one of the first side surfaces 116A) of the first non-magnetized magnet material 110A and the second non-magnetized magnet material 110B are covered.
  • the assembly 160 is configured by arranging the non-magnetized magnet materials 110A and 110B so that the bonding surfaces (one of the second side surfaces 116B) face each other and repeating this.
  • the upper surface 162 of the assembly 160 is formed by the first upper surface 112A of the two first unmagnetized magnet materials 110A and the second upper surface 112B of the one second unmagnetized magnet material 110B.
  • the bottom surface 164 of the assembly 160 is formed by two first bottom surfaces 114A of two first unmagnetized magnet materials 110A and a second bottom surface 114B of one second unmagnetized magnet material 110B. Is done.
  • the thickness direction of the assembly 160 is parallel to the Z direction.
  • the thickness of the assembly 160 is in the range of 1 mm to 10 mm, more preferably in the range of 1 mm to 6 mm, and still more preferably in the range of 1.5 mm to less than 6 mm.
  • the length along the arrangement direction of the assemblies 160 is preferably in the range of 10 mm to 40 mm.
  • the dimension in the Z direction of the first unmagnetized magnet material 110A is made equal to the dimension in the Z direction of the second unmagnetized magnet material 110B.
  • the thickness of the assembly 160 can be made uniform, and the polishing step for making the thickness of the Halbach magnet manufactured later can be omitted or simplified.
  • the first unmagnetized magnet material 110A is arranged in the assembly 160 such that the easy magnetization axis 140A is parallel to the thickness direction of the assembly 160.
  • the second unmagnetized magnet material 110B is arranged in the assembly 160 such that the easy magnetization axis 140B is parallel to the arrangement direction of the unmagnetized magnet materials 110A and 110B.
  • angle difference ⁇ between easy magnetization axes is 90. ° (however, 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 °).
  • the direction of the easy magnetization axis of the unmagnetized magnet material can be measured by electron-backscatter diffraction (Electron-Backscatter-Diffraction).
  • the direction with the highest frequency can be the direction of the easy axis at the analysis point.
  • analysis points analysis is performed at three points that divide the diagonal line on the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained when magnetized into four equal parts, and the average value in the direction of the easy magnetization axis at the three points is the unmagnetized magnet.
  • the orientation direction of the material, that is, the easy magnetization axis direction 140 can be used.
  • the assembly 160 is configured by joining a total of three non-magnetized magnet materials 110A and 110B in a row (arrangement direction).
  • this form is only an example. That is, the total number of unmagnetized magnet materials to be combined in the assembly is not particularly limited as long as it is three or more.
  • the orientation direction of the easy magnetization axis of each non-magnetized magnet material used in the assembly is not necessarily the same as the direction of the easy magnetization axes 140A and 140B shown in FIG.
  • the assembly 260 is configured by arranging a total of five unmagnetized magnet materials 210A, 210B, 210C, 210D, and 210A along the arrangement direction (X direction). .
  • the same unmagnetized magnet material 210A may be disposed at the left end and the right end as shown in FIG.
  • Each unmagnetized magnet material 210A to 210D has easy magnetization axes 240A to 240D oriented in mutually different directions.
  • the angle difference ⁇ of the easy magnetization axis 240 is 45 ° in the adjacent unmagnetized magnet material group.
  • the assembly 360 is configured by arranging a total of five unmagnetized magnet materials 310A, 310B, 310C, 310D, and 310A along the arrangement direction (X direction). Is done.
  • the same unmagnetized magnet material 310A may be disposed at the left end and the right end as shown in FIG.
  • Each unmagnetized magnet material 310A to 310D has easy magnetization axes 340A to 340D oriented in different directions.
  • the angle difference ⁇ between the easy magnetization axes 340A to 340D is 45 ° in the adjacent unmagnetized magnet material group.
  • the assembly 360 has unmagnetized magnet materials 310A in which the easy magnetization axes 340 are oriented in a direction parallel to the arrangement direction at the left end and the right end.
  • the assembly 460 has a total of seven unmagnetized magnet materials 410A, 410B, 410C, 410D, 410E, 410F, and 410A arranged along the arrangement direction (X direction). It is constituted by doing.
  • the same unmagnetized magnet material 410A may be arranged at the left end and the right end.
  • Each unmagnetized magnet material 410A to 410F has easy magnetization axes 440A to 440F oriented in different directions.
  • the angle difference ⁇ of the easy magnetization axis 440 is 30 ° in the pair of adjacent unmagnetized magnet materials.
  • the angle difference ⁇ between the easy magnetization axes in the adjacent sets of unmagnetized magnet materials is not particularly limited as long as it is in the range of 30 ° to 120 °.
  • the number of unmagnetized magnet materials included in the assembly is not particularly limited as long as it is three or more.
  • FIG. 7 schematically shows a cross section of a magnetizing apparatus that can be used for magnetizing the assembly.
  • the magnetizing device 700 has a housing 702.
  • the housing 702 includes a housing portion 704, and an assembly holding case 720 including a magnetic adherend Q, that is, an assembly, is disposed in the housing portion 704.
  • the housing 702 has two coil housing spaces 708A and 708B formed in parallel along the Y direction (direction perpendicular to the paper surface) in FIG.
  • the coils 710A and 710B are accommodated in the coil accommodating spaces 708A and 708B, respectively.
  • the gap between the coil housing spaces 708A and 708B is filled with nonmagnetic resin.
  • the assembly holding case 720 is installed in the housing portion 704 of the housing 702.
  • the adherend magnet Q is installed in the assembly holding case 720.
  • the adherend body Q may be, for example, the assembly 360 shown in FIG.
  • adherend magnetic body Q is not necessarily used by being housed in the assembly holding case 720.
  • the adherend magnetic body Q may be directly accommodated in the accommodating portion 704 of the housing 702.
  • the housing 702 is made of a magnetic material and functions as a yoke.
  • annular field B 1 is produced from the coil 710A.
  • Annular field B 1 as shown in FIG. 7, around the coil 710A, generates a substantially clockwise.
  • annular magnetic field B 2 generated from the coil 710B.
  • Cyclic magnetic field B 2 as shown in FIG. 7, the periphery of the coil 710B, produced substantially counterclockwise.
  • the energization of the coils 710A and 710B is performed by charging the capacitors connected to the coils 710A and 710B and discharging the charges charged in the capacitors.
  • the annular field B 1 and the annular magnetic field B 2 is a pulse magnetic field generated by a pulse current.
  • the pulse width of the pulse current is, for example, in the range of 0.3 to 100 milliseconds, and preferably in the range of 0.5 to 10 milliseconds. By setting it within the above range, a strong magnetic field can be applied while suppressing the heat generation of the coil.
  • the maximum current is, for example, in the range of 8 kA to 20 kA. Note that the application of the pulse current to the coils 710A and 710B may be performed a plurality of times.
  • a pulse magnetic field is applied to the adherend Q by these annular magnetic fields B 1 and B 2 .
  • each unmagnetized magnet material included in the magnetized body Q is magnetized to obtain a magnetized body.
  • the non-magnetized magnet materials 310A to 310D are magnetized in the magnetization direction as shown in FIG.
  • the magnetized magnets are sequentially arranged along the X direction in the magnet block 760A, the magnet block 760B, the magnet block 760C, the magnet block 760D, and the magnet block 760E.
  • the magnetization directions in the magnet blocks 760A to 760E are 761A to 761E, respectively.
  • an angle ⁇ formed by the magnetization directions of adjacent magnet block sets is defined as a magnetization direction angle difference ⁇ (where ⁇ is in the range of 0 ° to 180 °).
  • the magnetization direction angle difference ⁇ is 45 ° in any pair.
  • the direction of magnetization is a direction having an N-pole magnetic pole among the directions of easy magnetization axes.
  • FIG. 8 shows a case where the magnetization direction angle difference ⁇ is 45 ° in the magnetized body 742 as an example.
  • this is merely an example, and in the magnetized body, an arbitrary value in the range of 30 ° to 120 ° can be selected as the magnetization direction angle difference ⁇ .
  • the magnetization process is performed using an assembly in which three unmagnetized magnet materials are arranged so that the angle difference ⁇ between the easy magnetization axes is 90 °
  • the magnetization as shown in FIG. A magnetized body 842 having a direction angle difference ⁇ of 90 ° can be obtained.
  • the magnetized body 742 that is, the Halbach magnet can be manufactured through the above steps.
  • the bottom surface 748 is a surface (hereinafter referred to as “the main surface of the Halbach magnet”) from which the maximum surface magnetic flux density is obtained.
  • the bottom surface 848 is the main surface.
  • the dimension in the direction perpendicular to the main surface of the magnetized body 742, that is, the bottom surface 748 (the “thickness” of the magnetized body 742) is, for example, in the range of 1 mm to 10 mm, more preferably in the range of 1 mm to 6 mm. More preferably, it is in the range of 5 mm or more and less than 6 mm.
  • the thickness By setting the thickness to 1.5 mm or more, the maximum value of the surface magnetic flux density on the main surface of the magnetized body 742 can be increased, and the thickness is less than 6 mm (more preferably 5 mm or less, more preferably 4 mm or less). ),
  • the magnetization rate of each magnet block constituting the magnetized body 742 can be made higher (for example, 95% or more). By setting the magnetization rate to 95% or more, the squareness can be improved and demagnetization of the magnet block can be made difficult to occur.
  • the inventors of the present application use the magnetizing apparatus 700 as shown in FIG. 7 and apply a pulse magnetic field to the magnetized body Q, thereby adjoining the unmagnetized magnet material. It has been found that magnetization can be performed even in an embodiment in which the magnetization directions are greatly different in the above group. An example of producing a Halbach magnet by a method of performing such magnetization later has never been assumed so far, and the result of the present application is surprising.
  • the Halbach magnet in the first manufacturing method, can be manufactured by performing the magnetizing process on the magnetized body Q later.
  • the first manufacturing method can avoid the problem that the assembly accuracy is deteriorated due to the repulsion and / or attraction of the magnet block as described above, and the Halbach magnet having the desired characteristics is relatively It can be manufactured easily.
  • Second manufacturing method another Halbach magnet manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • the second manufacturing method is (1) Step of preparing an assembly by preparing three or more unmagnetized magnet materials having easy magnetization axes oriented in a predetermined direction, and bonding the unmagnetized magnet materials to each other (step S210) When, (2) applying an annular pulse magnetic field to the assembly to magnetize the assembly (step S220); Have
  • the second manufacturing method is basically the same as the first manufacturing method described above. However, in the second manufacturing method, a magnetizing device different from the magnetizing device 700 used in the first manufacturing method is used in step S220.
  • FIG. 10 schematically shows a cross section of a magnetizing device (second magnetizing device) that can be used in step S220 of the second manufacturing method.
  • the second magnetizing device 900 has a housing 902.
  • the housing 902 has a non-magnetic frame member 903 in the upper portion, and the frame member 903 forms an accommodating portion 904 in the upper portion of the housing 902.
  • An assembly holding case 920 including an adherend, that is, an assembly is disposed in the housing portion 904.
  • coil accommodating spaces 908A, 908B, and 908C are formed in parallel to each other along the Y direction (a direction perpendicular to the paper surface) in FIG. .
  • the coils 910A and 910C are housed in the coil housing spaces 908A and 908C, respectively.
  • two sets of coils 910B1 (upper and lower four coils on the left side) and coil 910B2 (upper and lower four coils on the right side) are accommodated in the central coil housing space 908B.
  • the space between the coils 910B1 and 910B2 is an air layer, and the relative permeability is low.
  • the gap in the coil housing space 908B is filled with nonmagnetic resin. The same applies to the coil housing spaces 908A and 908C.
  • the assembly holding case 920 is installed in the housing portion 904 of the housing 902.
  • the adherend magnet Q is installed in the assembly holding case 920.
  • the adherend body Q may be, for example, the assembly 260 shown in FIG. 4 described above.
  • adherend magnetic body Q is not necessarily used by being housed in the assembly holding case 920.
  • the adherend magnetic body Q may be directly accommodated in the accommodating portion 904 of the housing 902.
  • the housing 902 is made of a magnetic material and functions as a yoke.
  • annular field B 1 is produced from the coil 910A.
  • Annular field B 1 as shown in FIG. 10, around the coil 910A, occurs substantially counterclockwise.
  • an annular magnetic field B 2 generated from the coil 910B1, B2.
  • Cyclic magnetic field B 2 as shown in FIG. 10, around the two sets of coils 910B1,910B2, occur substantially clockwise.
  • an annular magnetic field B 3 generated from the coil 910C.
  • Cyclic magnetic field B 3 as shown in FIG. 10, around the coil 910C, produced substantially counterclockwise.
  • the energization of the coils 910A, 910B1, 901B2, and the coil 910C is performed by generating a pulse current using a capacitor having a high charge capacity as described above. That is, the annular magnetic fields B 1 to B 3 become pulse magnetic fields.
  • large annular magnetic fields B 1 to B 3 can be stably generated from these coils without damaging the coils 910A, 910B1, 901B2, and 910C.
  • the pulse width of the pulse current is, for example, in the range of 0.3 milliseconds to 100 milliseconds, and preferably in the range of 0.5 milliseconds to 10 milliseconds.
  • the maximum current is, for example, 8 kA to 20 kA. Note that the application of the pulse current to the coils 910A, 910B1, 901B2, and 910C may be performed a plurality of times.
  • a pulse magnetic field is applied to the adherend Q by these annular magnetic fields B 1 to B 3 .
  • each unmagnetized magnet material included in the magnetized body Q is magnetized to obtain a magnetized body.
  • each of the unmagnetized magnet materials 210A to 210D is magnetized in the magnetization direction as shown in FIG. It becomes.
  • the magnetized magnets are sequentially arranged in the X direction in the magnet block 960A, the magnet block 960B, the magnet block 960C, the magnet block 960D, and the magnet block 960E.
  • the magnetization directions in the magnet blocks 960A to 960E are 961A to 961E, respectively.
  • the angle between the magnetization directions of adjacent magnet block sets that is, the magnetization direction angle difference ⁇ is 45 ° in any set. It should be noted that the magnetization direction angle difference ⁇ includes a variation of about ⁇ 5 ° as described above.
  • the bottom surface 948 is a surface (that is, the main surface of the Halbach magnet) from which the maximum surface magnetic flux density is obtained.
  • the dimension in the direction perpendicular to the main surface of the magnetized body 942 is, for example, in the range of 1 mm to 10 mm, more preferably in the range of 1 mm to 6 mm, and 1.5 mm to 4 mm. More preferably, it is the range.
  • the maximum value of the surface magnetic flux density on the main surface of the magnetized body 942 can be increased by setting the thickness to 1.5 mm or more, and each magnet constituting the magnetized body 942 by setting the thickness to 4 mm or less. Can be set to 95% or more. By setting the magnetization rate to 95% or more, the squareness can be improved and the demagnetization of the magnet can be made difficult to occur.
  • the magnetized body 942 is configured so that the bottom surface 948 has two magnetic poles (magnet 960A and magnet 960E).
  • FIG. 11 shows a case where the magnetization direction angle difference ⁇ is 45 ° in the magnetized body 942 as an example.
  • the magnetization direction angle difference ⁇ can be selected from any value in the range of 30 ° to 120 °.
  • the magnetized body 942 that is, a Halbach magnet can be manufactured through the above steps.
  • the assembly 460 as shown in FIG. 6 is magnetized to form a magnetized body having a magnetization direction angle difference ⁇ of about 30 °. be able to.
  • At least a part of the manufacturing method of the Halbach magnet shown in the present application can also be applied as a magnetization method for an unmagnetized magnet.
  • Halbach magnets were produced by the following method.
  • magnets were demagnetized by heating and then processed into predetermined dimensions to obtain first to third unmagnetized magnet materials.
  • the first unmagnetized magnet material has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has dimensions of 7 mm in length, 6.7 mm in width, and 2 mm in height.
  • the easy axis of magnetization of the magnet particles is oriented along the height direction (direction parallel to the 2 mm side).
  • the second unmagnetized magnet material has the same dimensions as the first unmagnetized magnet material.
  • the easy axis of magnetization of the magnet particles is oriented along the lateral direction (direction parallel to the side of 6.7 mm).
  • the third unmagnetized magnet material is the same as the first unmagnetized magnet material.
  • the first unmagnetized magnet material, the second unmagnetized magnet material, and the third unmagnetized magnet material are set so that each 7 mm ⁇ 2 mm surface is a surface to be joined. They were arranged in a row in the order of magnet materials. In addition, each unmagnetized magnet material was bonded via an epoxy resin to form an assembly.
  • the assembly was magnetized using the second magnetizing apparatus 900 as shown in FIG.
  • the capacity of the capacitor used was 1000 ⁇ F, and the charging voltage was 1400V. Due to the discharge of the electric charge charged in the capacitor, a pulse current of a maximum of 14.1 kA was applied to the coils 910A to 910C with a pulse width of 0.7 ms or less. As a result, an annular pulse magnetic field was generated around the coils 910A to 910C, and the assembly was magnetized.
  • FIG. 12 schematically shows the form of the Halbach magnet obtained after magnetization.
  • the Halbach magnet 1100 includes three magnet blocks 1110, 1120, and 1130.
  • the leftmost magnet block 1110 has a magnetization direction that is the positive direction of the Z axis
  • the central magnet block 1120 has a magnetization direction that is the positive direction of the X axis
  • the rightmost magnet block 1130 has a negative magnetization direction of the Z axis.
  • the magnetization direction angle difference ⁇ is 90 ° (where 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 °).
  • the Halbach magnet 1100 exhibits the highest surface magnetic flux density on the bottom surface 1105, and therefore the bottom surface 1105 is the main surface.
  • Halbach magnet 1100 having two magnetic poles on the main surface was manufactured.
  • Example 2 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 the size of each unmagnetized magnet material was changed to 7 mm long ⁇ 6.7 mm wide ⁇ 3 mm high. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 3 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 the size of each unmagnetized magnet material was changed to 7 mm long ⁇ 6.7 mm wide ⁇ 3.5 mm high. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 4 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 the size of each unmagnetized magnet material was changed to 7 mm long ⁇ 6.7 mm wide ⁇ 6 mm high. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 5 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 5 five unmagnetized magnet materials were bonded to form an assembly.
  • the dimensions of each unmagnetized magnet material were 15 mm long ⁇ 4 mm wide ⁇ 4 mm high.
  • the assembly was magnetized using the magnetizing apparatus 700 shown in FIG.
  • the capacity of the capacitor used was 1000 ⁇ F, and the charging voltage was 1400V. Due to the discharge of the electric charge charged in the capacitor, a pulse current of a maximum of 14.1 kA was applied to the coils 910A to 910C with a pulse width of 0.7 ms or less. As a result, an annular pulse magnetic field was generated around the coils 710A to 710B, and the assembly was magnetized.
  • Example 6 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 5.
  • Example 6 in the assembly, the orientation of the easy magnetization axis in each unmagnetized magnet material was as shown in FIG.
  • the Halbach magnet 1200 includes five magnet blocks 1210, 1220, 1230, 1240, and 1250.
  • the magnetization direction of the leftmost magnet block 1210 is the positive direction of the Z axis, and thereafter, the magnetization direction of each magnet block changes by 45 ° clockwise along the arrangement direction.
  • the magnet block 1250 at the right end has a negative magnetization direction of the Z axis. Therefore, in the Halbach magnet 1200, the magnetization direction angle difference ⁇ is 45 ° (however, 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 180 °).
  • the Halbach magnet 1200 exhibits the highest surface magnetic flux density at the bottom surface 1205, and thus the bottom surface 1205 is the main surface.
  • Example 6 the Halbach magnet 1200 having two magnetic poles on the main surface was manufactured.
  • Example 7 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 7 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 8.0 mm wide ⁇ 4 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 4.0 mm wide ⁇ The height was 4 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 2: 1: 2. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 8 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 8 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 8.0 mm wide ⁇ 6 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 4.0 mm wide ⁇ The height was 6 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 2: 1: 2. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 9 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 9 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 5.0 mm wide ⁇ 4 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 10.0 mm wide ⁇ The height was 4 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 1: 2: 1. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 10 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 10 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm in length ⁇ 5.0 mm in width ⁇ 6 mm in height, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm in length ⁇ 10.0 mm in width ⁇ The height was 6 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 1: 2: 1. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 11 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 11 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 5.0 mm wide ⁇ 8 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 10.0 mm wide ⁇ The height was 8 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 1: 2: 1. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 12 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 12 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 5.0 mm wide ⁇ 10 mm high, and the second non-magnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 10.0 mm wide ⁇ The height was 10 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 1: 2: 1. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 21 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 21 the size of each unmagnetized magnet material was changed to 7 mm long ⁇ 6.7 mm wide ⁇ 8 mm high. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 22 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 8.0 mm wide ⁇ 8 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 4.0 mm wide ⁇
  • the height was 8 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 2: 1: 2.
  • Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • Example 23 A Halbach magnet was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 23 the first and third unmagnetized magnet materials are 7 mm long ⁇ 8.0 mm wide ⁇ 10 mm high, and the second unmagnetized magnet material is 7 mm long ⁇ 4.0 mm wide ⁇ The height was 10 mm. That is, the ratio of the length in the width direction (lateral direction) of each magnet piece is 2: 1: 2. Other manufacturing conditions are the same as in Example 1.
  • the magnetization rate of the separation magnet was measured by the following method using a Helmholtz coil device.
  • FIG. 14 schematically shows the configuration of the Helmholtz coil device.
  • the Helmholtz coil device 1300 includes an upper first coil 1310 and a lower second coil 1320.
  • the first coil 1310 and the second coil 1320 are arranged in parallel to each other so as to have the same central axis C.
  • the diameters of the first coil 1310 and the second coil 1320 are both 70 mm, and the numbers of turns of the first coil 1310 and the second coil 1320 are both 50 times.
  • the distance d between the coils 1310 and 1320 is 35 mm.
  • an object to be measured (separated magnet) S is arranged at an intermediate position between the first coil 1310 and the second coil 1320 on the central axis C of the first coil 1310 and the second coil 1320. Is done. Further, the orientation direction of the easy axis of the object to be measured is arranged so as to be parallel to the central axis C.
  • the object to be measured S is moved along the central axis C in the direction of the arrow, and is pulled out across the plane formed by the second coil 1320.
  • an induced voltage V is generated in the first coil 1310 and the second coil 1320.
  • FIG. 15 schematically shows an induced voltage V generated in the first coil 1310 and the second coil 1320 by the pulling-out operation of the measurement object S.
  • the horizontal axis represents a time change when the measurement object S is pulled out
  • the vertical axis represents the induced voltage V.
  • the total magnetic flux amount R 1 of the measured sample S is measured.
  • the total magnetic flux amounts R 1 and the total magnetic flux amount R 2 was the average of three measurements.
  • Table 1 summarizes the measurement results of the magnetization rate R in each separated magnet collected from the Halbach magnet manufactured in each example.
  • the “average” column shows the average value of the magnetization rates R obtained in each separated magnet collected from the Halbach magnet.
  • Magnetization rate has a great influence not only on the strength of the magnetic force, but also on the squareness that represents demagnetization resistance.
  • the magnetization rate is less than 95%, the squareness is greatly lowered. Therefore, it is preferable that the magnetization rate of all the magnet blocks forming the Halbach magnet exceeds 95%.
  • the ease of magnetization is large not only in the thickness of the magnet but also in the ratio of the length in the width direction of each unmagnetized magnet material (for example, the dimension in the X direction in FIGS. 12 and 13). to be influenced.
  • the ratio of the length W1 in the width direction of the magnet block in which the axis of easy magnetization is oriented in the direction perpendicular to the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained is too high, the surface facing the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained This is because the surface magnetic flux density of the surface to be increased increases, and as a result, the magnetic flux leaks. Further, if the ratio of the length W2 in the width direction of the magnet block in which the axis of easy magnetization is oriented in a direction parallel to the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained is too high, the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained This is because there arises a problem that the maximum magnetic flux density in the case is lowered.
  • the length W1 in the width direction of the magnet block in which the easy axis is oriented in a direction perpendicular to the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained is obtained.
  • the length W2 in the width direction of the magnet block in which the axis of easy magnetization is oriented in a direction parallel to the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained that is, W2 / W1 is greater than 1 and less than or equal to 2 There may be.
  • the length W1 in the width direction of the magnet block in which the axis of easy magnetization is oriented in the direction perpendicular to the surface where the maximum surface magnetic flux density is obtained is in the range of 2: 1 to 1: 1. good.
  • a high magnetization rate R exceeding 95% can be obtained, and an average magnetization rate of 98% or more can be obtained.
  • the ratio between the width direction length W1 of the leftmost magnet block and the width direction length W2 of the center magnet block is 1: 2.
  • W1: W2 1: 1 as in Example 4.

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Abstract

磁石の製造方法であって、（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程と、（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程と、を有し、前記（２）の工程により、各未着磁磁石素材は磁石ブロックとなり、少なくとも一組の、隣接する前記磁石ブロック同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０≦θ≦１８０°とする）は、３０°～１２０°の範囲となる、製造方法。

Description

磁石の製造方法および磁石の着磁方法
　本発明は、磁石の製造方法および磁石の着磁方法に関する。
　工作機械、車両、航空機、および風力原動機等において、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）等が用いられている。
　近年、そのようなモータ等に用いられる永久磁石において、磁気特性のさらなる向上のため、いわゆるハルバッハ磁石が提案されている。
　ハルバッハ磁石とは、複数の永久磁石ブロックを、ハルバッハ配列と呼ばれる配列で組み合わせることにより構成された磁石である。ハルバッハ磁石では、各永久磁石ブロックの磁極の方向を最適化することにより、特定の方向における磁場強度を向上させることができる。
特開２０１６－０２９８８０号公報
　しかしながら、ハルバッハ磁石を構成するためには、複数の永久磁石ブロックを互いに反発および／または吸引し合う状態で接合する必要がある。このため、従来のハルバッハ磁石の製造方法は、生産性が低く、量産が難しいという問題がある。また、従来の製造方法では、前述の反発および／または吸引の影響により、組み立ての精度が悪くなる傾向にあり、得られるハルバッハ磁石に所望の特性が得られなくなる可能性がある。
　なお、このような問題に対処する方法として、予め着磁された永久磁石ブロックを使用する代わりに、未着磁の磁石ブロックを配列させて組立体を形成しておき、この組立体に対して、後から着磁処理を行うことが考えられる。
　しかしながら、特許文献１によれば、そのような方法では、例えば、隣接する未着磁の磁石ブロックの間で、磁化方向が９０°異なるような態様で着磁を行うことはできないことが報告されている（特許文献１）。これは、通常、磁場は連続性を有するため、磁化容易軸の配向方向が異なるように隣接して配置された未着磁の磁石ブロックに対して、磁化容易軸の配向方向に沿った磁場を印加することは原理上不可能なためである。
　このように、従来の方法では、高い生産性でハルバッハ磁石を製造することは難しいという問題がある。
　本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて高い生産性を有するハルバッハ磁石の製造方法、および従来に比べて高い生産性を有する未着磁磁石の着磁方法を提供することを目的とする。
　本発明では、磁石の製造方法であって、
　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程と、
　（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程と、
　を有し、
　前記（２）の工程により、各未着磁磁石素材は磁石ブロックとなり、少なくとも一組の、隣接する前記磁石ブロック同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０°≦θ≦１８０°とする）は、３０°～１２０°の範囲となる、製造方法が提供される。
　また、本発明では、
　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程と、
　（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程と、
　を有し、
　前記（２）の工程により、各未着磁磁石素材は磁石ブロックとなり、隣接する前記磁石同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０°≦θ≦１８０°とする）は、３０°～１２０°の範囲となる、着磁方法が提供される。
　本発明では、従来に比べて高い生産性を有するハルバッハ磁石の製造方法、および従来に比べて高い生産性を有する未着磁磁石の着磁方法を提供することができる。
本発明の一実施形態によるハルバッハ磁石の製造方法のフローの一例を模式的に示した図である。 未着磁磁石素材の一形態を模式的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態による組立体の一構成例を模式的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態による別の組立体の一構成例を模式的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるさらに別の組立体の一構成例を模式的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるさらに別の組立体の一構成例を模式的に示した斜視図である。 組立体の着磁処理に利用され得る着磁装置の構成例を模式的に示した断面図である。 図７に示した着磁装置を用いた着磁処理により得られる着磁体の磁化方向の一例を模式的に示した図である。 磁化方向角度差θが９０°の着磁体の構成例を模式的に示した図である。 組立体の着磁処理に利用され得る別の着磁装置の構成例を模式的に示した断面図である。 図１０に示した着磁装置を用いた着磁処理により得られる着磁体の磁化方向の一例を模式的に示した図である。 例１において、着磁後に得られたハルバッハ磁石の形態を模式的に示した斜視図である。 例６において、着磁後に得られたハルバッハ磁石の形態を模式的に示した斜視図である。 ヘルムホルツコイル装置の構成を模式的に示した図である。 ヘルムホルツコイル装置において得られる、サンプルの移動距離と誘起電圧Ｖの関係の一例を示したグラフである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　（本発明の一実施形態によるハルバッハ磁石の製造方法）
　図１～図９を参照して、本発明の一実施形態によるハルバッハ磁石の製造方法の一例について説明する。
　図１には、本発明の一実施形態によるハルバッハ磁石の製造方法（以下、「第１の製造方法」と称する）のフローを模式的に示す。
　図１に示すように、第１の製造方法は、
　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程（工程Ｓ１１０）と、
　（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程（工程Ｓ１２０）と、
　を有する。
　なお、工程Ｓ１２０における「曲線状の（パルス）磁場」とは、組立体（被着磁体）の内部を通る磁力線の方向が、直線状ではなく曲線状となるような（パルス）磁場を意味する。
　また、磁化容易軸が所定の方向に配向された未着磁磁石素材としては、例えば、磁化容易軸が一方向に揃ったパラレル配向した未着時磁石素材が挙げられる。ここで、パラレル配向とは、例えば、着磁した際に最大の表面磁束密度が得られる面における対角線を４等分する３点における磁化容易軸の配向方向の差が１５°以内となる配向である。
　以下、各工程について説明する。
　（工程Ｓ１１０）
　まず、３つ以上の未着磁磁石素材が準備される。
　図２には、未着磁磁石素材の一形態を示す。
　図２に示すように、この未着磁磁石素材１１０は、略直方体形状を有する。未着磁磁石素材１１０は、磁石粒子の磁化容易軸１４０が所定の方向に配向されている。例えば、図２に示した例では、未着磁磁石素材１１０において、磁化容易軸１４０は、鉛直方向（図２のＺ方向）に配向されている。
　ただし、これは単なる一例であって、未着磁磁石素材の磁化容易軸の配向方向は、後に製造されるハルバッハ磁石のハルバッハ配列に基づいて定められる。例えば、未着磁磁石素材１１０の磁化容易軸１４０は、図２におけるＺ軸と平行な方向に配向されても、Ｚ軸に対して所定の角度（例えば３０°、４５°または９０°など）を形成していても良い。
　未着磁磁石素材１１０が略直方体の場合、未着磁磁石素材１１０の最短辺の長さは、例えば、１ｍｍ～６ｍｍの範囲である。最短辺の長さは、２ｍｍ～４ｍｍの範囲であることが好ましい。一方、未着磁磁石素材１１０の最長辺の長さは、例えば、５ｍｍ～５０ｍｍの範囲である。
　未着磁磁石素材１１０は、例えば、未着磁状態の希土類焼結磁石であっても良い。また、希土類焼結磁石は、ネオジウム－鉄－ボロン系合金であっても良い。
　なお、未着磁磁石素材１１０の製造方法は、当業者には明らかであるため、ここでは、これ以上の説明は省略する。
　次に、複数の未着磁磁石素材が相互に接着され、組立体が構成される。
　図３には、組立体の一構成例を模式的に示す。
　図３に示すように、組立体１６０は、略直方体状であり、上面１６２、底面１６４、および４つの側面１６６を有する。
　組立体１６０は、第１の未着磁磁石素材１１０Ａと、第２の未着磁磁石素材１１０Ｂと、第１の未着磁磁石素材１１０Ａとの３つを、この順に一列に配列させることにより構成される。各未着磁磁石素材の配列の方向（図３におけるＸ方向）を、以下「（未着磁磁石素材の）配列方向」とも称する。
　なお、明確化のため、図３には示されていないが、実際には、隣接する第１の未着磁磁石素材１１０Ａと第２の未着磁磁石素材１１０Ｂとの間には、接着剤が設置されており、この接着剤を介して、第１の未着磁磁石素材１１０Ａと第２の未着磁磁石素材１１０Ｂとが相互に接着される。
　第１の未着磁磁石素材１１０Ａは、第１の上面１１２Ａ、第１の底面１１４Ａ、および４つの第１の側面１１６Ａを有する。なお、第１の未着磁磁石素材１１０Ａの６面のうち、第２の未着磁磁石素材１１０Ｂと接合される面を、特に、「第１の被接合面」と称する。
　第２の未着磁磁石素材１１０Ｂは、第２の上面１１２Ｂ、第２の底面１１４Ｂ、および４つの第２の側面１１６Ｂを有する。なお、第２の未着磁磁石素材１１０Ｂの６面のうち、第１の未着磁磁石素材１１０Ａと接合される面を、特に、「第２の被接合面」と称する。
　この表記に従えば、第１の未着磁磁石素材１１０Ａの第１の被接合面（第１の側面１１６Ａのうちの一つ）と、第２の未着磁磁石素材１１０Ｂの第２の被接合面（第２の側面１１６Ｂのうちの一つ）とが相互に対面するようにして、未着磁磁石素材１１０Ａ、１１０Ｂを配列させ、これを繰り返すことにより、組立体１６０が構成される。
　組立体１６０の上面１６２は、２つの第１の未着磁磁石素材１１０Ａの第１の上面１１２Ａと、１つの第２の未着磁磁石素材１１０Ｂの第２の上面１１２Ｂとで形成される。同様に、組立体１６０の底面１６４は、２つの第１の未着磁磁石素材１１０Ａの第１の底面１１４Ａと、１つの第２の未着磁磁石素材１１０Ｂの第２の底面１１４Ｂとで形成される。
　ここで、組立体１６０のように、上面１６２および底面１６４が相互に対向している場合、上面１６２と底面１６４と間の距離を、「厚さ」と称する。図３に示した例では、組立体１６０の厚さの方向は、Ｚ方向と平行である。
　組立体１６０の厚さは、１ｍｍ～１０ｍｍの範囲であり、１ｍｍ～６ｍｍの範囲がより好ましく、１．５ｍｍ以上６ｍｍ未満の範囲であることがさらに好ましい。
　一方、組立体１６０の配列方向に沿った長さ（以下「配列長さ」と称する）は、１０ｍｍ～４０ｍｍの範囲であることが好ましい。
　なお、通常の場合、第１の未着磁磁石素材１１０ＡのＺ方向の寸法は、第２の未着磁磁石素材１１０ＢのＺ方向の寸法と等しくなるようにされる。これにより、組立体１６０の厚さが揃えられ、後に製造されるハルバッハ磁石の厚さを揃える研磨工程を、省略または簡略化することができる。
　再度図３を参照すると、第１の未着磁磁石素材１１０Ａは、磁化容易軸１４０Ａが組立体１６０の厚さ方向と平行になるようにして、組立体１６０内に配置されている。また、第２の未着磁磁石素材１１０Ｂは、磁化容易軸１４０Ｂが各未着磁磁石素材１１０Ａ、１１０Ｂの配列方向と平行になるようにして、組立体１６０内に配置されている。
　その結果、組立体１６０における隣接する未着磁磁石素材１１０Ａ、１１０Ｂにおいて、磁化容易軸１４０Ａと磁化容易軸１４０Ｂとのなす角α（以下、「磁化容易軸の角度差α」という）は、９０°となっている（ただし０°≦α≦９０°とする）。
　なお、実際には、未着磁磁石素材において、磁化容易軸の角度は、±５°程度のばらつきを含む。従って、本願において、磁化容易軸の角度差αの値は、±５°の範囲を含むものとする。従って、磁化容易軸の角度差αが９０°とは、α＝８５°～９０°の範囲を意味する。未着磁磁石素材の磁化容易軸の方向は、電子線後方散乱回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ―Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ―Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により測定することができる。つまり、電子線後方散乱回折法により得られる磁化容易軸の極点図において、最も頻度の高い方向を、その分析点における磁化容易軸の方向とすることができる。分析点としては、着磁した際に最大の表面磁束密度が得られる面における対角線を４等分する３点において分析し、その３点における磁化容易軸の方向の平均値がその未着磁磁石素材の配向方向、つまり磁化容易軸の方向１４０とすることができる。
　また、図３に示した例では、合計３個の未着磁磁石素材１１０Ａ、１１０Ｂを一列（配列方向）に接合させることにより、組立体１６０が構成される。しかしながら、この形態は、単なる一例に過ぎないことに留意する必要がある。すなわち、組立体において、組み合わされる未着磁磁石素材の総数は、３個以上である限り、特に限られない。
　また、組立体において、使用される各未着磁磁石素材の磁化容易軸の配向方向は、必ずしも図３に示した磁化容易軸１４０Ａ、１４０Ｂの方向と同一である必要はない。
　以下、図４～図６を参照して、組立体の別の構成について説明する。
　図４～図６には、組立体の別の態様を模式的に示す。
　図４に示した例では、組立体２６０は、合計５個の未着磁磁石素材２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ、および２１０Ａを、配列方向（Ｘ方向）に沿って配置することにより構成される。なお、組立体２６０において、左端と右端には、図４に示すように、同じ未着磁磁石素材２１０Ａが配置されても良い。
　各未着磁磁石素材２１０Ａ～２１０Ｄは、相互に異なる方向に配向された磁化容易軸２４０Ａ～２４０Ｄを有する。
　その結果、この組立体２６０の構成では、隣接する未着磁磁石素材の組において、磁化容易軸２４０の角度差αは、いずれも４５°となっている。
　また、図５に示した例では、組立体３６０は、合計５個の未着磁磁石素材３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄ、および３１０Ａを、配列方向（Ｘ方向）に沿って配置することにより構成される。なお、組立体３６０において、左端と右端には、図５に示すように、同じ未着磁磁石素材３１０Ａが配置されても良い。
　各未着磁磁石素材３１０Ａ～３１０Ｄは、相互に異なる方向に配向された磁化容易軸３４０Ａ～３４０Ｄを有する。
　ここで組立体３６０では、図４に示した組立体２６０と同様、隣接する未着磁磁石素材の組において、磁化容易軸３４０Ａ～３４０Ｄの角度差αは、いずれも４５°となっている。ただし、組立体３６０は、組立体２６０とは異なり、左端と右端に、磁化容易軸３４０が配列方向と平行な方向に配向された未着磁磁石素材３１０Ａを有する。
　さらに、図６に示した例では、組立体４６０は、合計７個の未着磁磁石素材４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄ、４１０Ｅ、４１０Ｆ、および４１０Ａを、配列方向（Ｘ方向）に沿って配置することにより構成される。なお、組立体４６０において、図６に示すように、左端と右端には、いずれも同じ未着磁磁石素材４１０Ａが配置されても良い。
　各未着磁磁石素材４１０Ａ～４１０Ｆは、相互に異なる方向に配向された磁化容易軸４４０Ａ～４４０Ｆを有する。
　その結果、この組立体４６０の構成では、隣接する未着磁磁石素材の組において、磁化容易軸４４０の角度差αは、いずれも３０°となっている。
　このように、組立体において、未着磁磁石素材の隣接組における磁化容易軸の角度差αは、３０°～１２０°の範囲である限り、特に限られない。同様に、組立体に含まれる未着磁磁石素材の個数は、３個以上である限り、特に限られないことに留意する必要がある。
　（工程Ｓ１２０）
　次に、前述の工程で構成された組立体が着磁処理される。
　図７には、組立体の着磁処理に利用され得る着磁装置の断面を模式的に示す。
　図７に示すように、着磁装置７００は、ハウジング７０２を有する。ハウジング７０２は、収容部７０４を有し、該収容部７０４には、被着磁体Ｑ、すなわち組立体を含む組立体保持ケース７２０が配置される。
　また、ハウジング７０２は、上面視、図７のＹ方向（紙面に垂直な方向）に沿って平行に形成された２つのコイル収容空間７０８Ａ、７０８Ｂを有する。
　各コイル収容空間７０８A、７０８Ｂには、それぞれ、コイル７１０Ａ、７１０Ｂが収容される。なお、コイル収容空間７０８Ａおよび７０８Ｂの隙間には、非磁性の樹脂が充填される。
　このような着磁装置７００を用いて、組立体を着磁処理する場合、ハウジング７０２の収容部７０４に、組立体保持ケース７２０が設置される。組立体保持ケース７２０内には、被着磁体Ｑが設置される。被着磁体Ｑは、例えば、前述の図５に示した組立体３６０であっても良い。
　なお、被着磁体Ｑは、必ずしも組立体保持ケース７２０内に収容して用いられる必要はない。例えば、被着磁体Ｑは、直接、ハウジング７０２の収容部７０４に収容されても良い。
　次に、この状態で、ハウジング７０２内のコイル７１０Ａ、７１０Ｂに、電流が通電される。
　ここでは、図７に示すように、コイル７１０Ａには、紙面の表側から裏側に電流が流れ、コイル７１０Ｂには、紙面の裏側から表側に電流が流れるものと仮定する。なお、ハウジング７０２は、磁性材料で構成されており、ヨークとして機能する。
　そのような電流の通電により、コイル７１０Ａから環状磁場Ｂ１が生じる。環状磁場Ｂ１は、図７に示すように、コイル７１０Ａの周囲に、略時計回りに発生する。同様に、通電により、コイル７１０Ｂから環状磁場Ｂ２が生じる。環状磁場Ｂ２は、図７に示すように、コイル７１０Ｂの周囲に、略反時計回りに発生する。
　ここで、コイル７１０Ａおよびコイル７１０Ｂへの通電は、コイル７１０Ａおよびコイル７１０Ｂに接続されたコンデンサを充電しておき、このコンデンサに充電された電荷を放電することにより行われる。この場合、環状磁場Ｂ１および環状磁場Ｂ２は、パルス電流によって生じるパルス磁場となる。
　このような方法では、コイル７１０Ａおよびコイル７１０Ｂを損傷させることなく、
コイル７１０Ａおよびコイル７１０Ｂから、大きな環状磁場Ｂ１およびＢ２を安定に発生させることができる。
　パルス電流のパルス幅は、例えば、０．３ミリ秒～１００ミリ秒の範囲であり、好ましくは０．５ミリ秒～１０ミリ秒である。上記範囲にすることでコイルの発熱を抑制しながら、強い磁場を印加することができる。最大電流は、例えば、８ｋＡ～２０ｋＡの範囲である。なお、コイル７１０Ａおよびコイル７１０Ｂへのパルス電流の印加は、複数回行っても良い。
　これらの環状磁場Ｂ１、Ｂ２により、被着磁体Ｑにパルス磁場が印加される。その結果、被着磁体Ｑに含まれる各未着磁磁石素材が着磁され、着磁体が得られる。
　例えば、図５に示したような組立体３６０に対して着磁処理を実施した場合、各未着磁磁石素材３１０Ａ～３１０Ｄは、図８に示すような磁化方向で着磁される。
　ここで、図８に示すように、着磁体７４２において、各着磁された磁石を、Ｘ方向に沿って順に、磁石ブロック７６０Ａ、磁石ブロック７６０Ｂ、磁石ブロック７６０Ｃ、磁石ブロック７６０Ｄ、および磁石ブロック７６０Ｅとする。また、各磁石ブロック７６０Ａ～７６０Ｅにおける磁化方向を、それぞれ、７６１Ａ～７６１Ｅとする。
　着磁体７４２において、隣接する磁石ブロック組の磁化方向のなす角θを、磁化方向角度差θ（ただし、θは０°～１８０°の範囲である）とする。図８に示した例では、磁化方向角度差θは、いずれの組においても、４５°である。
　なお、実際には、磁石ブロックの磁化方向は、±５°程度のばらつきを含む。従って、本願において、磁化方向角度差θの値は、±５°の範囲を含むものとする。従って、磁化方向角度差が４５°とは、θ＝４０°～５０°の範囲を意味する。他の磁化方向角度差の値でも同様である。なお、磁化の方向は、磁化容易軸の方向のうち、Ｎ極の磁極を有する方向である。
　ここで、図８には、一例として、着磁体７４２において、磁化方向角度差θが４５°である場合が示されている。しかしながら、これは単なる一例であって、着磁体において、磁化方向角度差θは、３０°～１２０°の範囲の任意の値を選択することができる。
　例えば、図７に示した着磁装置７００において、２つのコイル収容空間７０８Ａ、７０８Ｂの間の距離を接近させた場合、より大きな磁化方向角度差θを有する着磁体を得ることができる。
　例えば、磁化容易軸の角度差αが９０°となるように３つの未着磁磁石素材が配列された組立体を使用して、着磁処理を実施した場合、図９に示すような、磁化方向角度差θが９０°の着磁体８４２を得ることができる。
　以上の工程により、着磁体７４２、すなわちハルバッハ磁石を製造することができる。なお、図８に示した着磁体７４２においては、底面７４８が最大の表面磁束密度が得られる面（以下、「（ハルバッハ磁石の）主面」と称する）となる。同様に、図９に示した着磁体８４２においては、底面８４８が主面となる。
　着磁体７４２の主面、すなわち底面７４８に対して垂直な方向における寸法（着磁体７４２の「厚さ」）は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍの範囲であり、１ｍｍ～６ｍｍの範囲がより好ましく、１．５ｍｍ以上６ｍｍ未満の範囲であることがさらに好ましい。厚さを１．５ｍｍ以上とすることで着磁体７４２の主面における表面磁束密度の最大値をより大きくすることが可能であり、厚さを６ｍｍ未満（より好ましく５ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下）とすることで着磁体７４２を構成する各磁石ブロックの着磁率をより高く（例えば、９５％以上）とすることができる。着磁率を９５％以上とすることで角形性が向上し、磁石ブロックの減磁が生じにくくすることができる。
　ここで前述のように、従来は、隣接する未着磁の磁石ブロックの組において、磁化方向が大きく異なるような態様で着磁を行うことは難しいと考えられていた。これは、通常、磁場は連続性を有するため、磁化容易軸の配向方向が異なるように隣接して配置された未着磁の磁石ブロックに対して、磁化容易軸の方向に沿った磁場を印加することは原理上不可能なためである。
　これに対して、本願発明者らは、前述のように、図７に示したような着磁装置７００を用い、被着磁体Ｑにパルス磁場を印加させることにより、隣接する未着磁磁石素材の組において磁化方向が大きく異なるような態様でも、着磁が行い得ることを見出した。このような着磁を後から行う方法で、ハルバッハ磁石を製造する例は、これまで全く想定されておらず、本願の結果は、驚くべきものである。
　このように、第１の製造方法では、被着磁体Ｑに対して後から着磁処理を行うことにより、ハルバッハ磁石を製造することができる。第１の製造方法では、従来のように、複数の永久磁石ブロックを互いに反発および／または吸引し合う状態で接合する必要はない。従って、第１の製造方法では、従来に比べて有意に高い生産性で、ハルバッハ磁石を製造することができる。
　また、第１の製造方法では、前述のような磁石ブロックの反発および／または吸引の影響により、組み立ての精度が悪くなるという問題を回避することができ、所望の特性を有するハルバッハ磁石を比較的容易に製造することができる。
　（本発明の一実施形態による別のハルバッハ磁石の製造方法）
　次に、本発明の一実施形態による別のハルバッハ磁石の製造方法（以下、「第２の製造方法」と称する）について説明する。
　第２の製造方法は、
　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程（工程Ｓ２１０）と、
　（２）前記組立体に環状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程（工程Ｓ２２０）と、
　を有する。
　第２の製造方法は、基本的に前述の第１の製造方法と同様である。ただし、第２の製造方法では、工程Ｓ２２０において、第１の製造方法で使用される着磁装置７００とは異なる着磁装置が使用される。
　そこで、以下、第２の製造方法の工程Ｓ２２０において使用され得る着磁装置について説明する。
　図１０には、第２の製造方法の工程Ｓ２２０において使用され得る着磁装置（第２の着磁装置）の断面を模式的に示す。
　図１０に示すように、第２の着磁装置９００は、ハウジング９０２を有する。ハウジング９０２は、上部に非磁性体の枠部材９０３を有し、この枠部材９０３により、ハウジング９０２の上部に収容部９０４が形成される。収容部９０４には、被着磁体、すなわち組立体を含む組立体保持ケース９２０が配置される。
　また、枠部材９０３および収容部９０４の直下には、上面視、図１０のＹ方向（紙面に垂直な方向）に沿って、コイル収容空間９０８Ａ、９０８Ｂおよび９０８Ｃが相互に平行に形成されている。
　コイル収容空間９０８Ａおよび９０８Ｃには、それぞれ、コイル９１０Ａおよび９１０Ｃが収容される。一方、中央のコイル収容空間９０８Ｂには、２組のコイル９１０Ｂ１（左側の上下4本のコイル）およびコイル９１０Ｂ２（右側の上下4本のコイル）が収容される。
　なお、コイル９１０Ｂ１とコイル９１０Ｂ２の間は、空気層となっており、比透磁率が低いため、ここには磁束が通りにくい。なお、実際には、コイル収容空間９０８Ｂの隙間には、非磁性の樹脂が充填される。コイル収容空間９０８Ａおよび９０８Ｃにおいても同様である。
　このような着磁装置９００を用いて組立体を着磁処理する場合、ハウジング９０２の収容部９０４に、組立体保持ケース９２０が設置される。組立体保持ケース９２０内には、被着磁体Ｑが設置される。被着磁体Ｑは、例えば、前述の図４に示した組立体２６０であっても良い。
　なお、被着磁体Ｑは、必ずしも組立体保持ケース９２０内に収容して用いられる必要はない。例えば、被着磁体Ｑは、直接、ハウジング９０２の収容部９０４に収容されても良い。
　次に、この状態で、ハウジング９０２内のコイル９１０Ａ、９１０Ｂ１、９１０Ｂ２、および９１０Ｃに、電流が通電される。
　ここでは、図１０に示すように、コイル９１０Ａおよび９１０Ｃには、紙面の裏側から表側に電流が流れ、コイル９１０Ｂ１および９１０Ｂ２には、紙面の表側から裏側に電流が流れるものと仮定する。なお、ハウジング９０２は、磁性材料で構成されており、ヨークとして機能する。
　そのような電流の通電により、コイル９１０Ａから環状磁場Ｂ１が生じる。環状磁場Ｂ１は、図１０に示すように、コイル９１０Ａの周囲に、略反時計回りに発生する。また、通電により、コイル９１０Ｂ１、Ｂ２から環状磁場Ｂ２が生じる。環状磁場Ｂ２は、図１０に示すように、２組のコイル９１０Ｂ１、９１０Ｂ２の周囲に、略時計回りに発生する。同様に、通電により、コイル９１０Ｃから環状磁場Ｂ３が生じる。環状磁場Ｂ３は、図１０に示すように、コイル９１０Ｃの周囲に、略反時計回りに発生する。
　ここで、コイル９１０Ａ、９１０Ｂ１、９０１Ｂ２、およびコイル９１０Ｃへの通電は、前述のように、高充電容量のコンデンサを用いてパルス電流を発生させることにより実施される。すなわち、環状磁場Ｂ１～Ｂ３は、パルス磁場となる。
　このような方法では、コイル９１０Ａ、９１０Ｂ１、９０１Ｂ２、および９１０Ｃを損傷させることなく、これらのコイルから、大きな環状磁場Ｂ１～Ｂ３を安定に発生させることができる。
　前述のように、パルス電流のパルス幅は、例えば、０．３ミリ秒～１００ミリ秒の範囲であり、好ましくは０．５ミリ秒～１０ミリ秒の範囲である。最大電流は、例えば、８ｋＡ～２０ｋＡである。なお、コイル９１０Ａ、９１０Ｂ１、９０１Ｂ２、および９１０Ｃへのパルス電流の印加は、複数回行っても良い。
　これらの環状磁場Ｂ１～Ｂ３により、被着磁体Ｑにパルス磁場が印加される。その結果、被着磁体Ｑに含まれる各未着磁磁石素材が着磁され、着磁体が得られる。
　例えば、図４に示したような組立体２６０に対して着磁処理を実施した場合、各未着磁磁石素材２１０Ａ～２１０Ｄは、それぞれ、図１１に示すような磁化方向で着磁された磁石となる。
　ここで、図１１に示すように、着磁体９４２において、各着磁された磁石を、Ｘ方向に沿って順に、磁石ブロック９６０Ａ、磁石ブロック９６０Ｂ、磁石ブロック９６０Ｃ、磁石ブロック９６０Ｄ、および磁石ブロック９６０Ｅとする。また、各磁石ブロック９６０Ａ～９６０Ｅにおける磁化方向を、それぞれ、９６１Ａ～９６１Ｅとする。
　着磁体９４２において、隣接する磁石ブロック組の磁化方向のなす角、すなわち磁化方向角度差θは、いずれの組においても、４５°である。なお、前述のように、この磁化方向角度差θは、±５°程度のばらつきを含むことに留意する必要がある。
　図１１に示した着磁体９４２においては、底面９４８が最大の表面磁束密度が得られる面（すなわちハルバッハ磁石の主面）となる。
　着磁体９４２の主面に対して垂直な方向における寸法（着磁体９４２の「厚さ」）は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍの範囲であり、１ｍｍ～６ｍｍの範囲がより好ましく、１．５ｍｍ～４ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。厚さを１．５ｍｍ以上とすることで着磁体９４２の主面における表面磁束密度の最大値を大きくすることが可能であり、厚さを４ｍｍ以下とすることで着磁体９４２を構成する各磁石の着磁率を９５％以上とすることができる。着磁率を９５％以上とすることで角形性が向上し、磁石の減磁が生じにくくすることができる。
　また、着磁体９４２は、前述の図８に示した着磁体７４２とは異なり、底面９４８が磁極を２つ有するように構成される（磁石９６０Ａおよび磁石９６０Ｅ）。
　ここで、図１１には、一例として、着磁体９４２において、磁化方向角度差θが４５°である場合が示されている。しかしながら、これは単なる一例であって、着磁体において、磁化方向角度差θは、３０°～１２０°の範囲の任意の値から、選択することができる。
　例えば、図１０に示した着磁装置９００において、３つのコイル収容空間９０８Ａ、９０８Ｂ、９０８Ｃの間の距離を接近させた場合、より大きな磁化方向角度差θを有する着磁体を得ることができる。あるいは、３つのコイル収容空間９０８Ａ、９０８Ｂ、９０８Ｃの間の距離を遠ざけた場合、より小さな磁化方向角度差θを有する着磁体を得ることができる。
　以上の工程により、着磁体９４２、すなわちハルバッハ磁石を製造することができる。
　このような第２の製造方法においても、前述の第１の製造方法と同様の利点が得られることは、当業者には明らかである。
　以上、第１および第２の製造方法を例に、本発明の構成および特徴について説明した。ただし、上記記載は、単なる一例であって、第１および第２の製造方法において、各工程を改変または変更し得ることは当業者には明らかである。
　例えば、着磁装置の構成を適切に変更することにより、例えば、図６に示したような組立体４６０を着磁処理して、約３０°の磁化方向角度差θを有する着磁体を形成することができる。
　なお、本願に示されたハルバッハ磁石の製造方法の少なくとも一部は、未着磁の磁石に対する着磁方法としても適用することができる。
　次に、本発明の実施例について説明する。
　（例１）
　以下の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　まず、磁石粒子の磁化容易軸が一方向に配向されている焼結ネオジム磁石（ネオマグ株式会社製）を３個準備した。
　これらの磁石を加熱による脱磁後、所定の寸法に加工し、第１～第３の未着磁磁石素材を得た。
　第１の未着磁磁石素材は、略直方体状で、縦７ｍｍ×横６．７ｍｍ×高さ２ｍｍの寸法を有する。第１の未着磁磁石素材において、磁石粒子の磁化容易軸は、高さ方向（２ｍｍの辺と平行な方向）に沿って配向されている。第２の未着磁磁石素材は、第１の未着磁磁石素材と同じ寸法を有する。ただし、第２の未着磁磁石素材において、磁石粒子の磁化容易軸は、横方向（６．７ｍｍの辺と平行な方向）に沿って配向されている。なお、第３の未着磁磁石素材は、第１の未着磁磁石素材と同じでものある。
　次に、各未着磁磁石素材を、７ｍｍ×２ｍｍの面が被接合面となるようにして、第１の未着磁磁石素材、第２の未着磁磁石素材および第３の未着磁磁石素材の順に、一列に配列した。また、各未着磁磁石素材を、エポキシ樹脂を介して接着させ、組立体を形成した。
　組立体において、各未着磁磁石素材における磁化容易軸の配向は、前述の図３に示したような形態であった。
　次に、前述の図１０に示したような第２の着磁装置９００を用いて、組立体に対して着磁処理を実施した。使用したコンデンサーの容量は１０００μＦであり、充電電圧は１４００Ｖであった。コンデンサーに充電された電荷の放電により、パルス幅が０．７ｍｓ以下で、最大１４．１ｋＡのパルス電流がコイル９１０Ａ～９１０Ｃに通電された。これにより、コイル９１０Ａ～９１０Ｃの周囲に環状のパルス磁場が生じ、組立体が着磁された。
　図１２には、着磁後に得られたハルバッハ磁石の形態を模式的に示す。
　図１２に示すように、ハルバッハ磁石１１００は、３つの磁石ブロック１１１０、１１２０および１１３０で構成される。
　左端の磁石ブロック１１１０は、磁化方向がＺ軸の正方向であり、中央の磁石ブロック１１２０は、磁化方向がＸ軸の正方向であり、右端の磁石ブロック１１３０は、磁化方向がＺ軸の負方向である。従って、磁化方向角度差θは９０°である（ただし０°≦θ≦１８０°）。
　ハルバッハ磁石１１００は、底面１１０５において最も大きな表面磁束密度を示し、従って底面１１０５が主面となる。
　このように、主面に磁極を２つ有するハルバッハ磁石１１００が製造された。
　（例２）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例２では、各未着磁磁石素材の寸法を、縦７ｍｍ×横６．７ｍｍ×高さ３ｍｍに変更した。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例３）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例３では、各未着磁磁石素材の寸法を、縦７ｍｍ×横６．７ｍｍ×高さ３．５ｍｍに変更した。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例４）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例４では、各未着磁磁石素材の寸法を、縦７ｍｍ×横６．７ｍｍ×高さ６ｍｍに変更した。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例５）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例５では、各未着磁磁石素材を５個接着して、組立体を構成した。また、各未着磁磁石素材の寸法は、縦１５ｍｍ×横４ｍｍ×高さ４ｍｍとした。
　組立体において、各未着磁磁石素材における磁化容易軸の配向は、前述の図５に示したような形態であった。
　次に、前述の図７に示したような着磁装置７００を用いて、組立体に対して着磁処理を実施した。使用したコンデンサーの容量は１０００μＦであり、充電電圧は１４００Ｖであった。コンデンサーに充電された電荷の放電により、パルス幅が０．７ｍｓ以下で、最大１４．１ｋＡのパルス電流がコイル９１０Ａ～９１０Ｃに通電された。これにより、コイル７１０Ａ～７１０Ｂの周囲に環状のパルス磁場が生じ、組立体が着磁された。
　着磁後に、前述の図８に示したような磁化方向を有するハルバッハ磁石が製造された。
　（例６）
　例５と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例６では、組立体において、各未着磁磁石素材における磁化容易軸の配向は、前述の図４に示したような形態であった。
　第２の着磁装置９００を用いて、組立体に対して着磁処理を実施した結果、図１３に示すようなハルバッハ磁石が得られた。
　図１３に示すように、このハルバッハ磁石１２００は、５つの磁石ブロック１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０で構成される。
　左端の磁石ブロック１２１０は、磁化方向がＺ軸の正方向であり、以降、各磁石ブロックの磁化方向は、配列方向に沿って時計回りに４５°ずつ変化する。右端の磁石ブロック１２５０は、磁化方向がＺ軸の負方向である。従って、このハルバッハ磁石１２００において、磁化方向角度差θは４５°である（ただし０°≦θ≦１８０°）。
　ハルバッハ磁石１２００は、底面１２０５において最も大きな表面磁束密度を示し、従って底面１２０５が主面となる。
　このように、例６では、主面に磁極を２つ有するハルバッハ磁石１２００が製造された。
　（例７）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例７では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横８．０ｍｍ×高さ４ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横４．０ｍｍ×高さ４ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は２：１：２である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例８）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例８では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横８．０ｍｍ×高さ６ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横４．０ｍｍ×高さ６ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は２：１：２である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例９）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例９では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横５．０ｍｍ×高さ４ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横１０．０ｍｍ×高さ４ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は１：２：１である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例１０）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例１０では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横５．０ｍｍ×高さ６ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横１０．０ｍｍ×高さ６ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は１：２：１である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例１１）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例１１では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横５．０ｍｍ×高さ８ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横１０．０ｍｍ×高さ８ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は１：２：１である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例１２）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例１２では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横５．０ｍｍ×高さ１０ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横１０．０ｍｍ×高さ１０ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は１：２：１である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例２１）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例２１では、各未着磁磁石素材の寸法を、縦７ｍｍ×横６．７ｍｍ×高さ８ｍｍに変更した。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例２２）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例２２では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横８．０ｍｍ×高さ８ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横４．０ｍｍ×高さ８ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は２：１：２である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（例２３）
　例１と同様の方法により、ハルバッハ磁石を作製した。
　ただし、この例２３では、第１、３の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横８．０ｍｍ×高さ１０ｍｍとし、第２の未着磁磁石素材は、縦７ｍｍ×横４．０ｍｍ×高さ１０ｍｍとした。つまり、各磁石片の幅方向（横方向）長さの比は２：１：２である。その他の作製条件は、例１と同様である。
　（評価）
　各例で製造されたハルバッハ磁石において、接着剤を除去して構成磁石ブロックを分離した。また、得られた磁石ブロック（「分離磁石」という）を用いて、着磁率を評価した。
　なお、分離磁石の着磁率は、ヘルムホルツコイル装置を用いて、以下の方法により測定した。
　図１４には、ヘルムホルツコイル装置の構成を模式的に示す。
　図１４に示すように、ヘルムホルツコイル装置１３００は、上側の第１のコイル１３１０、および下側の第２のコイル１３２０を備える。第１のコイル１３１０および第２のコイル１３２０は、同一の中心軸Ｃを有するようにして、相互に平行に配置される。
　第１のコイル１３１０および第２のコイル１３２０の直径は、いずれも７０ｍｍであり、第１のコイル１３１０および第２のコイル１３２０の巻数は、いずれも５０回である。また、両コイル１３１０、１３２０の間の距離ｄは、３５ｍｍである。
　測定の際には、第１のコイル１３１０と第２のコイル１３２０の中心軸Ｃ上の、第１のコイル１３１０と第２のコイル１３２０の中間位置に、被測定体（分離磁石）Ｓが配置される。また、被測定体の磁化容易軸の配向方向は中心軸Ｃと平行となるように配置される。
　この状態で、被測定体Ｓを中心軸Ｃに沿って矢印の方向に移動させ、第２のコイル１３２０で構成される平面を横切るように引き抜く。この動作より、第１のコイル１３１０と第２のコイル１３２０には、誘起電圧Ｖが発生する。
　図１５には、被測定体Ｓの引き抜き動作によって、第１のコイル１３１０と第２のコイル１３２０に発生する誘起電圧Ｖを模式的に示す。図１５において、横軸は被測定体Ｓの引き抜き時の時間変化であり、縦軸は誘起電圧Ｖである。
　このような誘起電圧Ｖの曲線と横軸とで囲まれる面積（図１５における斜線部）から、被測定体Ｓの総磁束量Ｒ１が測定される。
　次に、被測定体Ｓの磁化容易軸の配向方向に沿って、被測定体Ｓに十分な外部磁場を印加し、被測定体Ｓを完全に着磁させる（フル着磁）。本願においては、７Ｔの外部磁場を印加した。このフル着磁された被測定体Ｓを用いて、同様の誘起電力Ｖの測定を実施し、フル着磁状態での総磁束量Ｒ２を求める。得られた結果から、以下の（１）式
 
　　　着磁率Ｒ（％）＝（Ｒ１／Ｒ２）×１００　　　　　（１）式
 
を用いて、着磁率Ｒが求められる。
　なお、本願においては、総磁束量Ｒ１および総磁束量Ｒ２は、３回の測定結果の平均とした。
　以下の表１には、各例で製造されたハルバッハ磁石から採取されたそれぞれの分離磁石における、着磁率Ｒの測定結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、各例において、「平均」の欄には、ハルバッハ磁石から採取されたそれぞれの分離磁石において得られた着磁率Ｒの平均値を示した。
　表１の結果から、例1～例１２では、いずれの例においても、分離磁石に高い着磁率Ｒが得られていることがわかる。特に、例５、例７、例９～例１０においては、分離磁石の平均着磁率Ｒが９８％以上となり、極めて高い値が得られた。
　このように、本発明の一実施形態による方法を適用した場合、磁化方向角度差θが４５°を超えるような、隣接する磁石ブロック間で磁化方向が大きく異なる場合であっても、適正にハルバッハ磁石が製造できることが確認された。
　着磁率は磁力の強さだけでなく、耐減磁性を表す角形性にも大きな影響を与える。着磁率が９５％を下回ると角形性が大きく低下するため、ハルバッハ磁石を形成する各磁石ブロックすべての着磁率が９５％を超えていることが好ましい。
　また、着磁のされ易さは、磁石の厚さだけでなく、各未着磁磁石素材の幅方向の長さ（例えば、図１２および図１３等におけるＸ方向の寸法）の比にも大きな影響を受ける。
　より具体的には、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さ（「Ｗ１」と称する）と、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さ（「Ｗ２」と称する）との比Ｗ１：Ｗ２＝１：２～２：１の範囲であることが好ましい。
　最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ１の割合が高すぎると、最大の表面磁束密度が得られる表面と対向する面の表面磁束密度が大きくなり、結果として磁束が漏れ出してしまう問題が生じるからである。また、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ２の割合が高すぎると、最大の表面磁束密度が得られる表面での最大磁束密度が低下してしまう問題が生じるからである。
　例えば、ハルバッハ磁石の厚さが６ｍｍ超（例えば最大１０ｍｍ）の場合、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ１に対する、前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ２、すなわちＷ２／Ｗ１は、１より大きく２以下の範囲であっても良い。
　あるいは、ハルバッハ磁石の厚さが６ｍｍ以下の場合、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ１と、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの幅方向の長さＷ２との比Ｗ１：Ｗ２は、２：１～１：１の範囲であっても良い。
　この場合、各磁石ブロックにおいて、９５％を超える高い着磁率Ｒが得られるととともに、９８％以上の平均着磁率を得ることができる。
　例えば、例１０の場合、左端の磁石ブロックの幅方向の長さＷ１と、中央の磁石ブロックの幅方向の長さＷ２の比は、いずれも、１：２となっている。この場合、例４のような、Ｗ１：Ｗ２＝１：１の場合に比べて、有意に高い着磁率を得ることができる。
　本願は、２０１７年５月２６日に出願した日本国特許出願２０１７－１０４９２９号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
　１１０　　　未着磁磁石素材
　１１０Ａ　　第１の未着磁磁石素材
　１１０Ｂ　　第２の未着磁磁石素材
　１１２Ａ　　第１の上面
　１１２Ｂ　　第２の上面
　１１４Ａ　　第１の底面
　１１４Ｂ　　第２の底面
　１１６Ａ　　第１の側面
　１１６Ｂ　　第２の側面
　１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ　磁化容易軸
　１６０　　　組立体
　１６２　　　上面
　１６４　　　底面
　１６６　　　側面
　２１０Ａ～２１０Ｄ　未着磁磁石素材
　２４０Ａ～２４０Ｄ　磁化容易軸
　２６０　　　組立体
　３１０Ａ～３１０Ｄ　未着磁磁石素材
　３４０Ａ～３４０Ｄ　磁化容易軸
　３６０　　　組立体
　４１０Ａ～４１０Ｆ　未着磁磁石素材
　４４０Ａ～４４０Ｆ　磁化容易軸
　４６０　　　組立体
　７００　　　着磁装置
　７０２　　　ハウジング
　７０４　　　収容部
　７０８Ａ、７０８Ｂ　コイル収容空間
　７１０Ａ、７１０Ｂ　コイル
　７２０　　　組立体保持ケース
　７４２　　　着磁体
　７４８　　　底面
　７６０Ａ～７６０Ｅ　磁石ブロック
　７６１Ａ～７６１Ｅ　磁化方向
　８４２　　　着磁体
　８４８　　　底面
　９００　　　第２の着磁装置
　９０２　　　ハウジング
　９０３　　　枠部材
　９０４　　　収容部
　９０８Ａ～９０８Ｃ　コイル収容空間
　９１０Ａ、９１０Ｂ１、９１０Ｂ２、９１０Ｃ　コイル
　９２０　　　組立体保持ケース
　９４２　　　着磁体
　９４８　　　底面
　９６０Ａ～９６０Ｅ　磁石ブロック
　９６１Ａ～９６１Ｅ　磁化方向
　１１００　　ハルバッハ磁石
　１１０５　　底面
　１１１０～１１３０　磁石ブロック
　１２００　　ハルバッハ磁石
　１２０５　　底面
　１２１０～１２５０　磁石ブロック
　１３００　　ヘルムホルツコイル装置
　１３１０　　第１のコイル
　１３２０　　第２のコイル
　Ｑ　　　　　被着磁体
　Ｓ　　　　　被測定体

Claims (10)

  1. 　磁石の製造方法であって、
    　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程と、
    　（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程と、
    　を有し、
    　前記（２）の工程により、各未着磁磁石素材は磁石ブロックとなり、少なくとも一組の、隣接する前記磁石ブロック同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０≦θ≦１８０°とする）は、３０°～１２０°の範囲となる、製造方法。
  2. 　前記角度θは、４５°～９０°の範囲である、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　各未着磁磁石素材は、略直方体形状である、請求項１または２に記載の製造方法。
  4. 　前記（１）の工程において、各未着磁磁石素材は直線状に配列される、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の製造方法。
  5. 　前記少なくとも１組の磁石ブロックを含む、連続して３つ隣接する磁石ブロックにおいて、両端の各ブロック同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０≦θ≦１８０°とする）は、９０°～１８０°の範囲である、請求項４記載の製造方法。
  6. 　前記未着磁磁石素材が配列される方向を、幅方向と称したとき、
    　前記（２）の工程後に得られる磁石は、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ１と、前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ２との比Ｗ１：Ｗ２が、１：２～２：１の範囲である、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の製造方法。
  7. 　前記未着磁磁石素材が配列される方向を、幅方向と称したとき、
    　前記（２）の工程後に得られる磁石は、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ１に対する、前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ２が、１より大きく２以下の範囲であり、
    　前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向における寸法が１０ｍｍ以下である、請求項６に記載の製造方法。
  8. 　前記未着磁磁石素材が配列される方向を、幅方向と称したとき、
    　前記（２）の工程後に得られる磁石は、最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ１と、前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して平行な方向に磁化容易軸が配向された磁石ブロックの前記幅方向の長さＷ２との比Ｗ１：Ｗ２が、２：１～１：１の範囲であり、
    　前記最大の表面磁束密度が得られる表面に対して垂直な方向における寸法が６ｍｍ以下である、請求項６に記載の製造方法。
  9. 　前記磁石は、前記最大の表面磁束密度が得られる表面に、少なくとも２つの磁極を有する、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の製造方法。
  10. 　（１）磁化容易軸が所定の方向に配向された３つ以上の未着磁磁石素材を準備し、各未着磁磁石素材を相互に接着させて、組立体を構成する工程と、
    　（２）前記組立体に曲線状のパルス磁場を印加して、前記組立体を着磁させる工程と、
    　を有し、
    　前記（２）の工程により、各未着磁磁石素材は磁石ブロックとなり、隣接する前記磁石同士の磁化方向のなす角度θ（ただし０≦θ≦１８０°とする）は、３０°～１２０°の範囲となる、着磁方法。
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