JP2015050288A

JP2015050288A - ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石

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Publication number: JP2015050288A
Application number: JP2013180250A
Authority: JP
Inventors: 俊己成瀬; Toshiki Naruse; 幸村　治洋; Haruhiro Yukimura; 治洋幸村; 賢一松下; Kenichi Matsushita
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-16
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: JP6179037B2

Abstract

【課題】たとえ成形体の肉厚が小さい磁石であっても、寸法精度および真円度精度を向上させることのできるボンド磁石の製造方法を提供する。【解決手段】ボンド磁石１０Ａの製造方法であって、熱硬化性樹脂と磁石粉末との混合物を圧縮成形することにより円筒状の成形体１０を形成する工程（Ａ）と、囲繞する加熱部３０によって加熱される中空円筒部を有する矯正治具２０に前記成形体１０を通過させる工程（Ｂ）とを備え、前記成形体１０を前記工程（Ｂ）の過程においてその外径側から加熱することにより前記熱硬化性樹脂が硬化され、前記成形体１０の寸法及び真円度の少なくとも一方を矯正する。【選択図】図１

Description

本発明はボンド磁石の製造方法およびボンド磁石に関する。

たとえば希土類−鉄系の永久磁石は、優れた磁気特性を有し、モータ等の回転機器を代表として、家電製品、音響機器、医療機器、一般産業機器など、幅広い分野で応用されている。

このうち、希土類−鉄系の磁石薄片を樹脂で混合し成形した希土類−鉄系ボンド磁石は、形状自由度が高い特徴を活かし、小型化や高性能化などに貢献している。

このような希土類−鉄系のボンド磁石の成形プロセスは、圧縮成形、射出成形、押出成形などに分類され、使用する樹脂組成物は成形プロセスによって異なってくる。すなわち、圧縮成形では熱硬化性樹脂組成物が用いられ、射出成形、押出成形では熱可塑性樹脂組成物が用いられるというように、永久磁石の用途に応じて使い分けられる。中でも、熱硬化性樹脂組成物を用いて圧縮成形プロセスによって作成される希土類−鉄系のボンド磁石は、永久磁石内部における磁石薄片の含有量を多くすることができ、高い磁気特性を発揮できる永久磁石を得ることができる。

ここで、モータなどの回転機器には円筒状の磁石が用いられるが、圧縮成形した直後の成形体は機械的強度が小さく、成形後のハンドリング等の取扱い時に変形しやすく、成形体の真円度に影響を及ぼし、変形又は製品の寸法精度が低下するという欠点があった。

それ故、成形体の変形を矯正して熱硬化する方法として、たとえば下記特許文献１に開示されているように、成形体を熱硬化させる際に該成形体よりも熱膨張係数が大きい寸法規制用の治具を成形体の内径側に配置し、成形体と該治具とを共に加熱することにより該治具が成形体よりも大きく熱膨張し、これにより成形体が内径側から矯正され、磁石の真円度と寸法精度を高める技術が知られている。

しかし、特許文献１に示す成形体は、板厚（径方向の磁石厚さ）が１．７５ｍｍとあるが、該成形体の内径寸法と寸法規制用の治具の外径寸法との差が小さい場合に磁石割れが発生してしまう不都合を有する。また、成形体の板厚が１ｍｍを下回るような磁石においては、磁石割れがさらに発生しやすくなる不都合を有する。

また、特許文献１に示す方法は、個々の磁石ごとに治具が必要となり、熱硬化時間に成形される磁石の数量分の治具が必要となる。たとえば、熱硬化時間が１５分間とすると、成形サイクルが１０秒であれば９０個の治具が必要となる。また、治具の冷却時間を考慮すると、最低でもその２倍の治具数量が必要となる。さらに、磁石の仕様ごとに治具が必要であるため、治具の維持管理も考慮すると不経済となる不都合を有する。

特開２０１１−１９９１１６号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、たとえ成形体の肉厚が小さい磁石であっても、寸法精度および真円度精度を向上させることのできるボンド磁石の製造方法およびボンド磁石を提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明は、ボンド磁石の製造方法であって、熱硬化性樹脂と磁石粉末との混合物を圧縮成形することにより円筒状の成形体を形成する工程（Ａ）と、囲繞する加熱部によって加熱される中空円筒部を有する矯正治具に前記成形体を通過させる工程（Ｂ）とを備え、前記成形体を前記工程（Ｂ）の過程においてその外径側から加熱することにより前記熱硬化性樹脂が硬化され、前記成形体の寸法及び真円度の少なくとも一方を矯正することを特徴とする。

（２）本発明のボンド磁石の製造方法は、（１）の構成において、前記矯正治具の前記中空円筒部が前記成形体の外径よりも小さい内径を有することを特徴とする。

（３）本発明のボンド磁石の製造方法は、（１）又は（２）の構成において、前記磁石粉末がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含むことを特徴とする。

（４）本発明のボンド磁石の製造方法は、（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする。

（５）本発明のボンド磁石の製造方法は、（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記工程（Ｂ）が、前記矯正治具の前記中空円筒部の挿入口に前記成形体を位置させる工程（Ｂ１）と、前記矯正治具の前記中空円筒部へ前記成形体を挿入し、加熱する工程（Ｂ２）と、前記矯正治具の前記中空円筒部から熱硬化した前記成形体を取り出す工程（Ｂ３）とを含むことを特徴とする。

（６）本発明のボンド磁石の製造方法は、（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記工程（Ｂ）において、前記成形体を連続的に複数個通過させることを特徴とする。

（７）本発明のボンド磁石は、（１）ないし（６）のいずれかの製造方法を用いて製造されることを特徴とする。

本発明によれば、成形体の肉厚が小さい磁石であっても、寸法精度および真円度精度を向上させることができる。

矯正治具の構造と磁石を熱硬化する工程を示す図であって、（ａ）は矯正治具の構造と、治具へ磁石（成形体）を挿入する前の状態を、（ｂ）は矯正治具へ磁石を挿入し、加熱している状態を、（ｃ）は熱硬化した磁石を取り出した状態を、それぞれ示す。矯正治具により磁石を連続して熱硬化する工程を示す図である。熱硬化前の成形体と熱硬化後の磁石の外径真円度を示す図である。成形体と熱硬化後のボンド磁石の上パンチ側径寸法と下パンチ側径寸法との寸法差を示す図である。ボンド磁石の磁気特性を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
図１（ａ）ないし（ｃ）は、本発明のボンド磁石の製造方法の工程を示す図であり、矯正治具の構造と成形された磁石を熱硬化する行程を示す図である。

なお、熱硬化前の磁石の成形体（図１（ａ）にて符号１０で示す）は、たとえば、不飽和ポリエステル樹脂に重合開始剤を加えた熱硬化性樹脂組成物とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末とを含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石用コンパウンドを金型内に充填し、圧縮成形によって形成されたものとなっている。該成形体１０は円筒状からなり、その諸元は、たとえば、外径φが５０．６ｍｍ、内径φが４８．８５ｍｍ、長さが１３ｍｍ、成形密度が６．０Ｍｇ／ｍ^３狙いとした。

図１（ａ）に示すように、中空円筒部を有する矯正治具２０があり、この矯正治具２０は加熱部３０によって囲繞されている。矯正治具２０は加熱部３０によって加熱されるようになっている。これにより、矯正治具２０の内周の表面の温度は約２００℃に設定されるようになっている。そして、熱硬化前の磁石の成形体１０は、まず、矯正治具２０の中空円筒部の挿入口２０Ａに該成形体１０を位置させる。この場合、矯正治具２０の中空円筒部の内径は成形体１０の外径よりも小さく形成されている。これにより、矯正治具２０は、成形体１０の外径寸法に対する締め代が０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍの範囲となっている。尚、矯正治具２０の中空円筒部の挿入口２０Ａ側に、挿入口２０Ａ側に向かって内径が大きくなる拡径部を設けることで、矯正治具２０の中空円筒部への成形体１０の挿入が容易となる。

次に、図１（ｂ）に示すように、矯正治具２０の中空円筒部へ成形体１０を挿入し、矯正治具２０を介して配置される加熱部３０によって加熱する。

さらに、図１（ｃ）に示すように、矯正治具２０の中空円筒部から成形体１０を取り出す。取出された成形体１０は、矯正治具２０の中空円筒部への挿入中の加熱（約２０秒）によって、熱硬化されたボンド磁石（符号１０Ａで示す）として取り出される。

図２は、上述した矯正治具２０を用いて、成形体１０を連続して熱硬化する工程を示した図である。図２において、矯正治具２０の中空筒部にはその挿入口２０Ａから複数の成形体１０が順次挿入された後に、順次取り出されるようになっている。矯正治具２０の長さを磁石１０Ａの高さ寸法よりも長く形成することにより、所定の数の成形体１０を連続して加熱硬化させることができるようになる。この場合、矯正治具２０の中空筒部への成形体１０の押し込み深さを調整することにより、成形体１０への加熱時間を調節することができるようになる。

図３は、熱硬化後の磁石１０Ａ（図１、図２参照）の外径真円度を熱硬化前の成形体１０（図１、図２参照）と比較して示したグラフである。該グラフにおいて、横軸は外径矯正代（ｍｍ）を示し、縦軸は真円度（ｍｍ）を示している。また、図中、黒丸印は矯正ありを示し、四角印は成形体を示している。また、三角印は矯正なしを示し、成形体を２００℃のオーブンで１５分間加熱させて熱硬化性樹脂を硬化させてボンド磁石を得るようにしたものである（比較例１）。図３から、本発明を適用させた場合、外径矯正代が０．０４ｍｍから０．０８ｍｍの範囲で、真円度が０．０４ｍｍ以下となることが明らかになる。また、外径矯正なしの真円度は最大で０．１４５ｍｍであった。なお、本発明を適用させた場合、外径矯正代が０．０４ｍｍから０．０８ｍｍの範囲では磁石の割れは発生しなかった。

図４は、熱硬化後のポンド磁石の上パンチ側径寸法と下パンチ側径寸法との寸法差を示したグラフである。このような寸法差の比較は、粉末圧縮成形により円筒状の成形体を形成すると、成形金型の上パンチ側と下パンチ側とで成形体の径寸法が異なることが知られていることに基づく。該グラフにおいて、横軸は外径矯正代（ｍｍ）を示し、縦軸は寸法差（ｍｍ）を示している。また、図中、黒丸印は矯正ありを示し、四角印は成形体を示し、三角印は矯正なし（比較例１）を示している。図４から、本発明を適用させた場合、成形体の状態で上下径寸法差は０．０８ｍｍから０．１３ｍｍの範囲内であったが、外径矯正を行うことで０．００４ｍｍから０．０３８ｍｍの範囲となったことが明らかとなる。これに対し、矯正なしでは寸法差が広がる方向となった。

図５は、ボンド磁石１０Ａ（図１、図２参照）の加熱温度と加熱時間による磁気特性への影響を示したグラフである。該グラフにおいて、横軸は加熱温度（℃）を示し、縦軸は表面磁束密度（ｍＴ）を示している。また、丸印は矯正治具２０（図１、図２参照）を用いて各温度で２０秒間加熱した場合を示し、四角印は該矯正治具を用いて各温度で１５分間加熱した場合を示し、三角印はオーブンを用いて各温度で１５分間加熱した場合を示している。加熱温度は１６０℃から２４０℃の範囲とした。図５から、矯正治具２０（図１、図２参照）を用いて２０秒間加熱したものが、加熱温度に拘わらず他の熱硬化方法よりも磁気特性が高い結果となったことが明らかになる。これは、加熱時間が短いことで熱による希土類磁石組成物の劣化が抑制されたものと考えられる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０成形体（磁石）
１０Ａボンド磁石
２０矯正治具
２０Ａ挿入口
３０加熱部

Claims

ボンド磁石の製造方法であって、
熱硬化性樹脂と磁石粉末との混合物を圧縮成形することにより円筒状の成形体を形成する工程（Ａ）と、
囲繞する加熱部によって加熱される中空円筒部を有する矯正治具に前記成形体を通過させる工程（Ｂ）とを備え、
前記成形体を前記工程（Ｂ）の過程においてその外径側から加熱することにより前記熱硬化性樹脂が硬化され、前記成形体の寸法及び真円度の少なくとも一方を矯正することを特徴とするボンド磁石の製造方法。
前記矯正治具の前記中空円筒部が前記成形体の外径よりも小さい内径を有することを特徴とする請求項１に記載のボンド磁石の製造方法。
前記磁石粉末がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のボンド磁石の製造方法。
前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のボンド磁石の製造方法。
前記工程（Ｂ）が、前記矯正治具の前記中空円筒部の挿入口に前記成形体を位置させる工程（Ｂ１）と、前記矯正治具の前記中空円筒部へ前記成形体を挿入し、加熱する工程（Ｂ２）と、前記矯正治具の前記中空円筒部から熱硬化した前記成形体を取り出す工程（Ｂ３）とを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のボンド磁石の製造方法。
前記工程（Ｂ）において、前記成形体を連続的に複数個通過させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のボンド磁石の製造方法。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とするボンド磁石。