JP2007027446A

JP2007027446A - 複合磁石シート

Info

Publication number: JP2007027446A
Application number: JP2005207912A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sato; 義隆佐藤
Original assignee: Daido Electronics Co Ltd
Current assignee: Daido Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】界磁用磁石として小型モータ等に組み込む際の作業性を向上させることができるとともに磁石の磁気効率も高く維持することができる。
【解決手段】複合磁石シート１は、軟質磁性材を含む可撓性バインダよりなるヨークシート２と、硬質磁性材を含む可撓性バインダよりなる磁石シート３とが一体に積層されたものである。軟質磁性材は鉄系磁性粉であり、硬質磁性材は希土類磁性粉である。また、可撓性バインダはゴムまたはエラストマである。
【選択図】図１

Description

本発明は複合磁石シートに関し、特に、ＨＤＤ，ＤＶＤ等の情報機器用スピンドルモータや携帯電話用振動モータ等に使用される複合磁石シートに関する。

上記用途に使用されるモータの界磁用永久磁石として、リング状の希土類ボンド磁石が多用されているが、近年、上記モータに対するさらなる小型化への要請が強くなっており、リングの小径化とともにその薄肉化が求められている。この種のボンド磁石は従来、圧縮成形法で製造されているが、リングの小径化やその薄肉化に伴って圧縮成形時に原料混合粉が金型キャビティ内に正確に充填されないため、リングの寸法や密度にバラツキが生じるという問題があった。そこで、例えば特許文献１には、希土類磁性粉末と熱可塑性樹脂からなる可撓性シート状磁石が示されており、これをカーリングしてリング状とすることでモータ界磁用磁石として使用できる。
特開２００２−３４３６２３

ところで、モータには界磁用磁石の磁力線の漏れを防止するためにその外周にリング状のバックヨークが設けられる。このバックヨークは通常、軟磁性鋼の棒材を切削し、あるいは押し出し加工して製造されるが、外径８ｍｍ以下の小径リング体を成形することは困難である。また、たとえ成形できても、図３（１）〜（３）に示すように可撓性シート状磁石５をカーリングしてバックヨーク６内に収納した後、モータケース４内に挿入することになるが、小径のバックヨーク６内に可撓性シート状磁石５を収納し接着するのに手間を要するとともに、図４に示すように磁石５とバックヨーク６の間に接着剤７が存在するために両者の間に空隙Ｓが生じて密着性が悪く、バックヨーク６の機能が損なわれるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、界磁用磁石として小型モータ等に組み込む際の作業性を向上させることができるとともに磁石の磁気効率も高く維持することができる複合磁石シートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の複合磁石シート（１）は、軟質磁性材を含む可撓性バインダよりなるヨークシート（２）と、硬質磁性材を含む可撓性バインダよりなる磁石シート（３）とが一体に積層されたものである。ここで、上記軟質磁性材として鉄系磁性粉を使用し、硬質磁性材として希土類磁性粉を使用することができる。また、上記可撓性バインダとしてゴムまたはエラストマを使用することができる。

本発明の複合磁石シートは軟質磁性材を含むヨークシートと硬質磁性材を含む磁石シートを一体に積層したものであり、ヨークシートがバックヨークとして機能する。したがって、従来のようにシート状磁石をカーリングして小径のバックヨーク内に収納し接着する手間は要さず、作業効率が良い。加えて、ヨークシートと磁石シートの一体化は接着剤を使用する必要がないから両者の密着性が良く、ヨークシートがバックヨークとしての機能を十分発揮して、良好な磁石性能が得られる。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように本発明の複合磁石シートによれば、界磁用磁石として小型モータ等に組み込む際の作業性を向上させることができるとともに磁石の磁気効率も高く維持することができる。

磁石シートを構成する硬質磁性材としては、ＮｄＦｅＢまたはＳｍＦｅＮであらわされる希土類系磁性粉が使用できる。可撓性バインダとしては可撓性を有するゴムに近い性質のものであれば良い。ゴムとしてはＮＢＲ、ＩＩＲ、ＳＢＲ、ＣＳＭ、ＥＰＤＭなどが使用でき、またゴム状の可撓性を有する有機材料としてＥＶＡ、ＥＥＡ、塩素化ポリエチレンなどのエラストマを使用できる。ゴムの場合、加硫剤、加硫促進剤を添加することにより機械的強度が増加する。

ヨークシートを構成する軟質磁性材としては鉄粉、ＳＵＳ粉、センダスト、パーマロイ等が使用できるが、バックヨークとしての機能上、飽和磁化の高い鉄粉またはＳＵＳ粉が好ましい。

（磁石シートの製造）
原料の硬質磁性粉を平均粒径２０〜１００μｍに粉砕する。２０μｍ以下の場合、磁性粉の酸化が懸念され、１００μｍ以上では磁石表面が粗くなるためモータ径が１０ｍｍ以下になると磁石表面に亀裂を生じやすくなり好ましくない。この硬質磁性粉に対し、バインダとの結合力を向上させる目的でカップリング処理を行う。カップリング処理剤としてはγアミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が使用できる。硬質磁性粉とゴムまたはエラストマを、磁性粉の比率が７０〜９５ｗｔ％の範囲になるように調整して混練する。７０ｗｔ％以下では磁力不足となり、本来のモータとしてのトルクを満足しない。９５ｗｔ％以上では混練が困難となる。所定時間混練のあと、オープンロールで混練して硬質磁性粉とバインダとの均質化をはかる。これを多段のカレンダロールにて厚み０．５〜１．５ｍｍに成形する。成型厚みは所望するモータの径、着磁極数により決定される。

なお、ゴムの場合、混練時に加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤を添加する。加硫剤としてはベンゾイルパーオキサイト、1,1-ビス3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビスシクロドデカン等が使用できる。加硫することにより、ゴム分子が網目構造に変化するため、磁石の剛性が改善される。酸化防止剤としては、フェニル-1-ナフチルアミン、アルキル化ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン等が使用できる。酸化防止剤はゴム分子に作用し、高温下で内部に侵入した酸素による分子鎖切断を抑止する。

（ヨークシートの製造）
原料の軟質磁性粉を平均粒径２０〜１００μｍに粉砕する。球状のアトマイズ粉を使用する場合は粉砕する必要はない。２０μｍ以下の場合、磁性粉の酸化が懸念され、１００μｍ以上ではヨーク表面が粗くなって、モータ径が１０ｍｍ以下になるとヨーク表面に亀裂を生じやすくなり好ましくない。この軟質磁性粉に対し、バインダとの結合力を向上する目的でカップリング処理を行う。カップリング処理剤としてはすでに説明したものが使用できる。軟質磁性粉とゴムまたはエラストマを、磁性粉の比率が７０〜９５ｗｔ％の範囲に調整して混練する。７０ｗｔ％以下ではバックヨークの作用が不十分であり磁気漏洩を引起こすため、磁石表面の磁束密度が低下して本来のモータとしてのトルクを満足しない。一方、９５ｗｔ％以上では混練が困難となる。所定時間混練した後、オープンロールで混練して軟質磁性粉とバインダとの均質化をはかる。これを多段のカレンダロールにて厚み０．５〜１．５ｍｍに成形する。成型厚みは所望するモータの径、着磁極数により決定される。なお、ゴムの場合、混練時に既述のものと同様の加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤を添加する。

（ヨークシートと磁石シートの一体積層化）
ヨークシートと磁石シートの一体積層は加熱ロールにより両者を融着させることによって行う。融着温度はバインダとして使用するゴムやエラストマの軟化温度以上とし、加圧しながらロール間を通過させることによって一体化させて複合磁石シートとする。このような複合磁石シート１では、図１に示すように、ヨークシート２と磁石シート３がこれらの間に接着剤を介在させることなく密着させられる。なお、積層は長尺のロールから連続的に供給しつつ行うことができる。

（加硫）
ゴムをバインダとする場合には、添加した加硫剤の加硫温度で加硫する。加硫によりゴム分子は網目構造となり、加硫前に比較して機械的な弾性率や強度が向上する。

（モータへの組み込み）
複合磁石シートをモータの寸法に見合う長さの短冊状に切断する。切断はトムソン刃のような押し切りか、レーザーによる切断いずれでもよい。図２（１）、（２）に示すように、ヨークシート２と磁石シート３が一体に積層されて所定の短冊状に切断された複合磁石シート１はリング状にカーリングされてモータケース４内に挿入される。複合磁石シート１は自身の弾性復帰力でケース４の内周面に圧接して、ケース４内に保持される。なお、複合磁石シートをモータケース内に接着し、あるいは複合磁石シートをリング状部材に接着してからこれをモータケースに組み込むようにしてもよい。

（実施例１）超急冷法にて製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金磁性粉を平均粒径６０μｍに粉砕し、γ-アミノプロピルトリエトキシシランで処理した。これとＮＢＲを磁性粉含率８９ｗｔ％で粗練りし、ついで市販の酸化防止剤をゴム１００部基準で０．５部添加し、さらに加硫剤、加硫促進剤を添加して仕上げ練りを行った。これをカレンダロールに通して１．５ｍｍ厚の未加硫の磁石シートを成形した。

並行して、平均粒径６０μｍのガスアトマイズ法による鉄粉をγ-アミノプロピルトリエトキシシランで処理した。これとＮＢＲを鉄粉含率９０ｗｔ％にて粗練りし、ついで市販の酸化防止剤をゴム１００部基準で０．５部添加し、さらに加硫剤、加硫促進剤を添加しながら仕上げ練りを行った。これをカレンダーロールに通して１．５ｍｍ厚の未加硫のヨークシートを成形した。

８０℃に加熱したロールに、磁石シートとヨークシートを積層した状態で５回通して最終的に１．２ｍｍ厚にし、複合磁石シートとした。さらに加熱プレス機を用いて１８０℃×１５分にて加圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件で加硫した。得られた複合磁石シートの引っ張り弾性率は５．１ＭＰａであった。この複合磁石シートをリング状に曲げて直径８ｍｍのモータケース内に組み込むと、上記シートは自身の弾性復帰力でケース内に保持された。複合磁石シートの内周面に２０極の着磁をして表面磁束密度を測定した結果、２５０ｍＴと十分な磁束密度が観察された。

（実施例２）超急冷法にて製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金磁性粉を平均粒径６０μｍに粉砕し、γ-アミノプロピルトリエトキシシランで処理した。これと塩素化ポリエチレンを磁性粉含率８９ｗｔ％にて粗練りし、カレンダーロールに通して１．５ｍｍ厚の磁石シートを成形した。

並行して平均粒径６０μｍのガスアトマイズ法による鉄粉をγ-アミノプロピルトリエトキシシランで処理した。これと塩素化ポリエチレンを鉄粉含率９０ｗｔ％にて粗練りし、カレンダーロールに通して１．５ｍｍ厚のヨークシートを成形した。

１２０℃に加熱したロールに、磁石シートとヨークシートを積層した状態で５回通して最終的に１．２ｍｍ厚の複合磁石シートとした。さらに加熱プレス機を用いて１８０℃×１５分にて加圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2の条件で加硫した。得られた複合磁石シートの引っ張り弾性率は６．３ＭＰａであった。この複合磁石シートをリング状に曲げて直径８ｍｍｍのモータケース内に組み込むと、上記シートは自身の弾性復帰力でケース内に保持された。複合磁石シートの内周面に２０極の着磁をして表面磁束密度を測定した結果、２６０ｍＴと十分な磁束密度が観察された。

本発明の一実施形態を示す、複合磁石シートをモータケース内に挿入する工程を示す斜視図である。積層されたヨークシートと磁石シートの要部拡大断面図である。従来例を示す、シート磁石をモータケース内に挿入する工程を示す斜視図である。シート磁石を接合したモータケースの要部拡大断面図である。

符号の説明

１…複合磁石シート、２…ヨークシート、３…磁石シート。

Claims

軟質磁性材を含む可撓性バインダよりなるヨークシートと、硬質磁性材を含む可撓性バインダよりなる磁石シートとが一体に積層された複合磁石シート。
前記軟質磁性材が鉄系磁性粉であり、前記硬質磁性材が希土類磁性粉である請求項１に記載の複合磁石シート。
前記可撓性バインダがゴムまたはエラストマである請求項１又は２に記載の複合磁石シート