JP2003332161A

JP2003332161A - シート磁石の製造方法及び製造装置

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Publication number: JP2003332161A
Application number: JP2002140131A
Authority: JP
Inventors: Keita Isotani; 桂太磯谷; Teruhiko Fujiwara; 照彦藤原
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】残留磁化や角形比の大きい、薄型のシート磁
石の製造方法及びその製造装置を提供すること。【解決手段】磁石粉末、結合材、溶媒からなるスラリ
ーを成膜し、スラリーの膜の硬化の進行度に合わせて、
配向磁場の強度を増加する。具体的には、たとえば電磁
石のポールピース間にスラリーの膜を加熱装置を具備し
た載置台の上に配置し、一定の昇温速度で加熱して硬化
の進行度を制御しながら、配向磁場強度を増加する。磁
石粉末を分散した低粘度のスラリーに磁場を印加する
と、磁石粉末が磁束の方向に沿って配列するため、表面
を平坦に保つのが不可能であるが、本発明によれば、こ
のような現象が起こらないため、高特性のシート磁石が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大きな磁化を有す
る、高特性のシート状ボンド磁石、または板状ボンド磁
石の作製方法、及びそのための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ボンド磁石は、任意の形状で製作するこ
とが容易であるため、近年、需要が増え続けている。し
かしながら、ボンド磁石は、結合材として非磁性の高分
子化合物を含むため、焼結磁石に比べ残留磁化が小さ
い。そして、電子機器の小型化、軽量化に対応するた
め、高残留磁化を有するボンド磁石が求められている。

【０００３】高残留磁化を得る手段として、磁石粉末を
配向させるために、金型を用いて成形する際に、磁場を
印加する磁場プレスが行われているが、磁石粉末の配向
度が一般に不十分で、特に、厚さが極度に薄いものや、
面積の広いシート状の場合は、プレス自体が困難であ
り、自ずと形状が限定される。

【０００４】また、プレス成形以外に、シート状のボン
ド磁石を作製する方法として、結合材を溶媒に溶解した
溶液に、磁石粉末を混合したスラリーを、一定の厚さに
塗って硬化させる塗工法も行われている。この場合は、
このようなスラリーに高磁場を印加すると、磁石粉末が
磁束方向に配列するため、表面に多数の針が突き出した
ような形状になり、平坦な表面を得るのが困難である。

【０００５】これは、スラリーを構成する結合材の溶液
が低粘度であるため、磁石粉末が移動しやいのが原因で
ある。つまり、スラリーを塗膜にした状態で磁場を印加
する方法では、シート状のボンド磁石における、残留磁
束密度の向上は非常に困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の技術
的な課題は、上記の問題点を解決し、大きな残留磁化を
持つ、高特性のシート状ボンド磁石、または板状ボンド
磁石を容易に作製する技術を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決方法を検討した結果、シート状にしたスラリーに、初
期には、小さな静磁場を印加し、ヒーター、温風器など
で加熱することで、溶媒の蒸発及び結合材の硬化反応の
少なくともいずれかを進行させながら、磁場強度を増加
させることにより、平坦な表面を維持したまま、磁石粉
末の配向度を向上できることが見出された結果なされた
ものである。

【０００８】即ち、本発明は、磁石粉末、結合材、溶媒
からなるスラリーの膜を磁場中で硬化させることを特徴
とするシート磁石の製造方法である。

【０００９】また、本発明は、前記のシート磁石の製造
方法において、前記硬化は、一定速度で昇温しながら行
うことを特徴とするシート磁石の製造方法である。

【００１０】また、本発明は、前記のシート磁石の製造
方法において、前記硬化は、一定速度で磁場強度を増加
させながら行うことを特徴とするシート磁石の製造方法
である。

【００１１】また、本発明は、前記のシート磁石の製造
方法において、前記磁石粉末は、希土類磁石粉末、フェ
ライト磁石粉末、Ｆｅ−Ｃｒ系磁石粉末、Ａｌ−Ｎｉ−
Ｃｏ系磁石粉末の少なくともいずれかであることを特徴
とするシート磁石の製造方法である。

【００１２】また、本発明は、磁石粉末、結合材、溶媒
からなるスラリーの膜を載置する台、前記膜に磁場を印
加するための、最大磁場が０.１Ｔ以上で、磁場強度が
制御可能な磁場発生装置、前記膜を硬化させるための加
熱装置からなることを特徴とする、前記のシート磁石の
製造装置である。

【００１３】また、本発明は、前記のシート磁石の製造
装置において、前記加熱装置は、前記膜の温度を５０℃
以上に昇温可能な、ヒーター、温風発生装置、誘導加熱
装置の少なくともいずれかであることを特徴とするシー
ト磁石の製造装置である。

【００１４】また、本発明は、前記のシート磁石の製造
装置において、磁場発生装置から発生させる磁場強度、
及び加熱装置の温度の少なくともいずれかを、時間とと
もに制御可能なプログラミングコントローラを具備して
なることを特徴とするシート磁石の製造装置である。

【００１５】結合材溶液に磁石粉末を分散したスラリー
では、結合材溶液が低粘度の状態で、磁場を印加する
と、前記のように磁石粉末が磁束方法に配列する現象が
起こるので、平坦な表面が得られない。しかしながら、
溶媒の蒸発もしくは結合材の反応硬化の進行によって、
結合材溶液がある程度の高粘度になると、印加する磁場
強度の調整によって、磁石粉末を配列させずに配向させ
ることが可能である。

【００１６】従って、スラリーの膜を載置する台と、ス
ラリーの膜を通過する磁束を発生させ、かつ前記磁束の
磁束密度を任意に調整可能な装置を設けることで、スラ
リーの膜の磁石粉末を配向させ、結果的に大きな残留磁
化を有するシート磁石を得ることができる。

【００１７】スラリーに用いる結合材は、熱可塑性高分
子材料を用いることができるし、熱硬化性高分子材料を
用いることもできる。熱可塑性高分子材料を用いる場合
では、たとえば、ポリブチルアクリレートをベンゼンに
溶解した溶液に磁石粉末を分散させる。このような場合
では、溶媒を蒸発させるだけで膜が硬化し、蒸気圧の高
い溶媒では、加熱せずに放置するだけで、蒸発が起こる
ので、装置が簡便でエネルギー効率が高いという利点が
ある。

【００１８】反面、蒸発速度を一定以下に抑制するのが
困難という問題がある。従って、本発明においては、熱
可塑性高分子材料の溶液を用いる場合、沸点が高い方
が、温度による溶媒の蒸発速度の制御が比較的容易なの
で、たとえばキシレンのような溶媒が好適である。

【００１９】一方、たとえばエポキシ樹脂のような熱硬
化性高分子材料を用いる場合では、材料の組成により、
常温で硬化するものから、硬化に１００℃以上の高温を
要するものまで、多様である。溶液の粘度は、反応の進
行度に依存するが、反応の進行度を制御するには、高温
硬化型の方が、温度による反応速度の制御が比較的容易
なので、本発明には好適である。

【００２０】なお、結合材に熱硬化性高分子材料を用い
る場合でも、塗布の作業性などを考慮して、適宜溶媒を
用いることも可能である。この場合は、スラリーの膜の
硬化は、溶媒の蒸発量と結合材の反応の進行度の両方に
依存する。従って、スラリーの膜の硬化の程度を制御す
る因子の選択の幅が広くなる。

【００２１】また、磁場を発生させる装置としては、汎
用の電磁石が使用できる。磁場の発生には永久磁石も使
用可能であるが、電磁石の方が、コイルに通電する電流
により、発生磁場の強度を容易に制御できるので、本発
明には好適に用いられる。そして、必要とされる磁場強
度は最低でも０.１Ｔであり、これ以下であると、磁場
を印加してもシート磁石の残留磁束密度の大きさに、ほ
とんど違いが現れない。

【００２２】また、加熱装置としては、スラリーの膜に
温風を吹き付けることができるように適当なノズルを備
えた温風発生装置、スラリーの膜の載置台をジャケット
構造にしておいて、内部に熱媒を流通させる装置、誘導
加熱装置など、安定した熱供給源となるものであれば、
特に限定されるものではない。

【００２３】ただし、熱硬化性高分子材料の反応温度
や、溶媒の沸点などを考慮すると、スラリーの膜を５０
℃以上に昇温させる能力が必要である。また、ある程
度、硬化したところで、別途に電気炉などを用いて本格
的な硬化を施してもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、例を挙げて、本発明の実施
の形態について説明する。

【００２５】図１は、本発明のシート磁石の製造装置の
一例を示す図である。図１において、１１は電磁石、１
２はコイル、１３はヨーク、１４はポールピース、１５
はポールピース間のギャップ、１６はスラリーの膜の載
置台、１７は熱媒供給装置、１８は電磁石の電源、１９
は熱媒供給装置１７と電磁石の電源１８とを制御するた
めのコンピュータである。

【００２６】図１の装置においては、載置台１６の上に
載せる形で、スラリーの膜をギャップ１５に配置し、磁
場を印加できるようになっている。載置台１６は、熱伝
導性が高い銅などの金属で、ジャケット構造となってい
て、内部に熱媒を流通できるようになっている。熱媒供
給装置１７には、ヒーターを具備した熱媒タンク、熱媒
供給用のポンプ、バルブなどが配置され、コンピュータ
１９からの信号に従って、所要温度に加熱された熱媒の
所要量を、ポンプとバルブの操作でスラリーの膜の載置
台１６に供給できるようになっている。なお、熱媒供給
装置１７には、必要に応じて冷却装置を取り付けてもよ
い。

【００２７】電磁石の電源１８は、熱媒供給装置１７と
同様に、コンピュータ１９からの信号によって制御さ
れ、所要の電流をコイル１２に通電できるようになって
いる。つまり、コンピュータ１９からの信号で、熱媒の
温度と磁場発生用の電流が同時に制御可能なので、熱媒
の温度と磁場強度を時間の関数として制御し、スラリー
の膜を硬化させることができる。

【００２８】

【実施例】次に、図１に示した装置を用いて、シート磁
石を製造する具体例を示す。

【００２９】（実施例１）第１の実施例として、Ｓｍ₂
Ｃｏ₁₇系に適用した例を示す。Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系でエネル
ギー積が約２２３ｋＪ／ｍ³の焼結磁石を粗粉砕後、ボ
ールミルで微粉砕を行い、Ｄ５０＝１５μｍの磁石粉末
を作製した。次に、乾燥後の体積比が磁石粉末が５０
％、結合材のポリアミドイミド樹脂が５０％となるよう
に、磁石粉末とポリアミドイミド樹脂（東洋紡製；バイ
ロマックスＨＲ１１ＮＮ）を秤量し、溶媒としてｎ−メ
チルピロリドンを加えて円心脱泡機で５分攪拌後、３本
ロールで混練を行ってペーストを作製した。溶媒の配合
比は、磁石粉末とポリアミドイミド樹脂を合わせた重量
と溶媒の重量が７０／１０とした。

【００３０】作製したペーストをドクターブレード法に
より、硬化後の厚さが３００μｍとなるように、ポリエ
チレンテレフタレートのフィルム上に成膜し、これをス
ラリーの膜の載置台上に置き、電磁石のポールピース間
のギャップ部に配置した。この状態で、熱媒供給装置か
ら供給される１００℃に加熱したシリコンオイルを、載
置台のジャケットに流通させ、３９.８ｋＡ／ｍの磁場
を印加して１０分間配向を行った。

【００３１】その後、１５９ｋＡ／ｍまでは、１０分お
きに配向磁場強度を３９.８ｋＡ／ｍづつ増加させ、そ
の後は７分おきに７９.６ｋＡ／ｍづつ増加させ、目標
とする最終磁場に到達させて完全に乾燥、硬化するまで
その磁場を保持した。その後、磁場をゼロに戻し、シー
トを取り外し、恒温槽の中に入れ２００℃、３０分加熱
し、完全に硬化させた。これらの方法で最終到達磁場が
３９.８ｋＡ／ｍ、７９.６ｋＡ／ｍ、１５９ｋＡ／ｍ、
３１８ｋＡ／ｍ、４７７ｋＡ／ｍ、６３７ｋＡ／ｍのシ
ート磁石をそれぞれ作製した。

【００３２】また、ここでは、上記の配合比でシート磁
石を作製したが、これ以外の成分、配合比でも、グリー
ンシート作製可能なスラリーが得られるものであれば、
本発明の製造方法が適用できる。また、混練に３本ロー
ルミルを用いたが、これ以外にもホモジナイザーやサン
ドミルなどを用いることも可能である。

【００３３】次に、これらの各シートの比抵抗を測定し
たが全て１Ω・ｃｍ以上であることを確認した。次に、
この各シートを直径が１０ｍｍの円形状に打ち抜き、こ
れを２０枚積層して、厚さ方向に１０Ｔの磁場でパルス
着磁を行い、ＢＨトレーサーで磁気特性を測定した。表
１は、それの測定結果を示したものである。また、比較
のため磁場を印加しないで、同様に硬化したシートにつ
いての結果も、同じく表１に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、図２は、配向磁場強度について、残
留磁化をプロットした図、図３は配向磁場強度につい
て、残留磁化増加率と角形比をそれぞれプロットした図
である。表１より、磁場配向を施したシート磁石の残留
磁化は、磁場配向を施さなかった試料に比べ、すべて大
きな値を示し、最大で約２０％の増加となった。しかし
ながら、３９.８ｋＡ／ｍの磁場強度で配向させたもの
は、無配向のシート磁石に比べ２％未満の増加に過ぎ
ず、効果が小さいことが明らかである。

【００３６】また、表１より角形比も向上することが明
らかであり、配向を施していないシート磁石が５０％程
度なのに比べ、磁場強度３９.８ｋＡ／ｍで配向したシ
ート磁石でも６０％以上の角形比である。このように、
上記の製造装置を用いて作製されたシート磁石は、磁場
配向させないシート磁石よりも残留磁化が高く、角型比
も大きく上昇し、優れた特性を持っていることが明らか
になった

【００３７】（実施例２）次に第２の実施例として、Ｓ
ｍＦｅＮ磁石を用いた他は、第１の実施例と同様にして
シート磁石を作製した例を示す。ここでは、平均粒径を
３μｍとして、ＳｍＦｅＮ磁石粉末を調製し、それ以降
の工程は、第１の実施例とまったく同様にして、シート
磁石を作製した。ここでも比較のため磁場配向を施さな
いシート磁石を作製した。表２は、これらのシート磁石
の磁気特性の測定結果をまとめて示したものである。

【００３８】

【表２】

【００３９】また、図４は、配向磁場強度について、残
留磁化をプロットした図、図５は配向磁場強度につい
て、残留磁化増加率と角形比をそれぞれプロットした図
である。表２より、磁場配向を施したシート磁石の残留
磁化は、磁場配向を施さなかったシート磁石に比べ、全
て大きな値を示し、最大で３５％の増加となった。しか
しながら３９.６ｋＡ／ｍの磁場強度で配向させたシー
ト磁石は、無配向のシート磁石に比べ２％程度の増加に
過ぎず、効果が小さいことが明らかである。

【００４０】また、角形比について見ると、いずれも配
向を施さない場合に比較して大きく、しかも第１の実施
例の場合よりも大きな数値となっている。具体的には、
配向を施さないシート磁石６７％程度なのに対し、磁場
強度７９.６ｋＡ／ｍで配向したシート磁石は、７０％
以上であり、磁場強度４７７ｋＡ／ｍ以上では、９０％
を超える角形比となった。

【００４１】このように、上記の製造装置を用いて作製
されたシート磁石は、材質が異なる場合においても、残
留磁化が高く、角形比も大きい、磁気特性の優れたもの
である。また、実施例の結果から、配向に必要な磁場強
度はスラリーの粘度、粉末の粒度、材質など条件によっ
て異なるが、いずれも３９.６ｋＡ／ｍでは効果は小さ
く、最低でも７９.６ｋＡ／ｍ以上の磁場で行うことが
望ましいことが明らかになった。

【００４２】このように優れた特性を示した理由には、
スラリーの場合、金型成形に比較すると、磁石粉末が拘
束されることが少なく、磁束に沿った配向が容易である
ことが考えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来の製造方法では、得るのが困難であった薄型で
残留磁化や角形比が大きいシート磁石を容易に製作でき
る。これによって、近年の小型化、軽量化への要求に十
分対応可能な、電子部品、電子機器を得ることできる。
なお、ここでは、特に具体例を示さなかったが、磁石粉
末にフェライトなど、他の材質を用いても同様の効果が
得られることが確認できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート磁石の製造装置の一例を示す
図。

【図２】配向磁場強度について残留磁化をプロットした
図。

【図３】配向磁場強度について、残留磁化増加率と角形
比をそれぞれプロットした図。

【図４】配向磁場強度について残留磁化をプロットした
図。

【図５】配向磁場強度について、残留磁化増加率と角形
比をそれぞれプロットした図。

【符号の説明】

１１電磁石１２コイル１３ヨーク１４ポールピース１５ポールピース間のギャップ１６スラリー膜の載置台１７熱媒供給装置１８電磁石の電源１９コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K018 BA04 BA05 BA18 BD01 CA04 CA33 CA44 GA04 HA08 KA46 5E040 AA02 AA19 BB03 CA01 NN04 NN06 NN18 5E062 CC04 CC05 CD02 CD05 CE01 CF03 CG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石粉末、結合材、溶媒からなるスラリ
ーの膜を磁場中で硬化することを特徴とするシート磁石
の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載のシート磁石の製造方法
において、前記硬化は、一定速度で昇温しながら行うこ
とを特徴とするシート磁石の製造方法。
【請求項３】請求項１もしくは請求項２のいずれかに
記載のシート磁石の製造方法において、前記硬化は、一
定速度で磁場強度を増加させながら行うことを特徴とす
るシート磁石の製造方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載のシート磁石の製造方法において、前記磁石粉末は、
希土類磁石粉末、フェライト磁石粉末、Ｆｅ−Ｃｒ系磁
石粉末、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系磁石粉末の少なくともいず
れかであることを特徴とするシート磁石の製造方法。
【請求項５】磁石粉末、結合材、溶媒からなるスラリ
ーの膜を載置する台、前記膜に磁場を印加するための、
最大磁場が０.１Ｔ以上で、磁場強度が制御可能な磁場
発生装置、前記膜を硬化させるための加熱装置からなる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに
記載のシート磁石の製造装置。
【請求項６】請求項５に記載のシート磁石の製造装置
において、前記加熱装置は、前記膜の温度を５０℃以上
に昇温可能な、ヒーター、温風発生装置、誘導加熱装置
の少なくともいずれかであることを特徴とするシート磁
石の製造装置。
【請求項７】請求項５もしくは請求項６のいずれかに
記載のシート磁石の製造装置において、磁場発生装置か
ら発生させる磁場強度、及び加熱装置の温度の少なくと
もいずれかを、時間とともに制御可能なプログラミング
コントローラを具備してなることを特徴とするシート磁
石の製造装置。