JP2016072406A - ボンド磁石 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、樹脂成分を持つため、ボンド磁石は吸水が問題になる。
一方、特許文献2には、ボンド磁石に非磁性粉末を添加することが開示されている。しかしながら、耐水に関する課題を解決するものではないため、耐水性を高めるための手段は何ら開示されていない。
ボンド磁石を温水中に漬け込むと、樹脂が水を吸い始める。そして樹脂の飽和水分量まで樹脂中に水が取り込まれる。磁性粉末は蒸し焼き状態になる。そして磁性粉末が水による酸化が起こり、磁気特性が低下する。磁性粉末の酸化に消費された樹脂中の水分は、ボンド磁石の周りにある温水から再び樹脂に補給される。そしてまた磁性粉末が水分を消費する、という水分消費のサイクルが発生し、ボンド磁石の磁気特性の劣化、重量の増加が加速度的に進行する。
ボンド磁石の成形方法には射出成形、押出成形、圧縮成形等がある。いずれも金型の中でボンド磁石組成物中の樹脂が溶融して、ボンド磁石成形品となる。成形性を良くするためには、樹脂の量が多い方が良い。
この様に、元来ボンド磁石においては成形性及び配向性と、耐水性はトレードオフの関係にあった。本実施形態は、このトレードオフの関係を打ち破ったものである。
磁性粉末と非磁性粉末の粒子径をこのように設定することにより、隣り合った磁性粉末の隙間に入った樹脂の中に非磁性粉末が入り、隣り合った磁性粉末の配置を邪魔することなく、非磁性粉末が樹脂中に分散する。この非磁性粉末はいわゆる迷路効果によって、樹脂中に水がスムーズに拡散することを妨害する。水の拡散速度は遅くなり、結果として磁性粉末の酸化劣化が始まるのも遅くなる。隣り合った磁性粉末の配置を邪魔することなく非磁性粉末が添加されているので、成形時や配向時に磁性粉末の運動を邪魔することはないため、成形性や配向性を低下させることは無い。つまり、樹脂と非磁性粉末で、あたかも新たな樹脂材料として振る舞うのである。本実施形態では、このようにして、成形性及び配向性と、耐水性を向上させることを実現することができる。
本実施例での平均粒径の値は、フィッシャーサブシーブサイザーモデル95(フィッシャー社製商品名)により測定して得られる値である。
<実施例1>
(磁性材料の準備)
磁性材料は、異方性のSm−Fe−N系磁性材料(平均粒子径3μm)とする。
(ボンド磁石組成物の作製)
まず、Sm−Fe−N系磁性材料をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理する。表面処理を行ったSm−Fe−N系磁性材料(密度7.66g/cm3)を908g、ポリアミド12(密度1.02g/cm3)を71g、非磁性粉末としてシリカ(密度2.2g/cm3)を22g、ミキサーで混合する。得られた混合粉を、2軸混練機を用いて220℃で混練し、冷却後、適当な大きさに切断しボンド磁石組成物を得る。
射出成形機のバレルを230℃、金型を90℃に設定する。射出速度100mm/s、射出時間1sで射出成形を行う。その際、キャビティーに9kOeの磁場を印加し、SmFeN粉末を配向させる。成形品の形状は直径10mm、高さ7mmの円柱状で、SmFeN粉末の配向方向は高さ方向である。
実施例1とのボンド磁石組成物の配合の違いを表1に記載する。尚、実施例8と9に非磁性粉末として使用した炭酸カルシウムとアルミナの密度は、それぞれ2.7g/cm3と4.0g/cm3で、これを用いてボンド磁石組成物の配合を決定した。それ以外は実施例1と同様の方法で実施例2〜9として、ボンド磁石成形品を作製した。
実施例1とのボンド磁石組成物の配合の違いを表1に記載する。それ以外は実施例1と同様の方法で比較例1〜8のボンド磁石成形品を作製した。
(射出圧力)
射出成形工程時の射出圧力である。結果を表1に示す。
射出成形工程で得られたボンド磁石を、プレッシャークッカーテスト(PCT)を行う。条件は120℃−2気圧−200hrとした。テスト前後の磁束をフラックスメータで測定し、フラックス変化率を評価した。また、テスト前後の重量を電子天秤で測定し、重量変化率を評価した。結果を表1に示す。
非磁性粉末の平均粒子径が3μm以下の場合に、フラックス変化率が小さく、重量変化率も小さいことが分かる。これらの結果より、吸水量が多く重量変化率が大きい物が、フラックスの減少が大きいことが分かる。非磁性粉末が0.03μmより小さくなると、射出圧力が大きくなることが分かる。これらの結果を総合して、非磁性粉末平均粒子径は0.1〜3μmが好ましい。
非磁性粉末の充填量が2vol%以上の場合に、フラックス変化率が小さく、重量変化率も小さいことが分かる。非磁性粉末が10vol%以上になると、射出圧力が極端に大きくなることが分かる。これらの結果を総合して、非磁性粉末充填量は2〜8vol%が好ましい。
実施例3と実施例8と実施例9の比較より、非磁性粉末の種類に依らず、非磁性粉末の粒子径が同じであれば、重量変化率とフラックス変化率はほぼ同じであることが分かる。
Claims (4)
- 磁性粉末と樹脂とからなるボンド磁石において、
磁性粉末と非磁性粉末の平均粒子径の比が、磁性粉末:非磁性粉末=1:0.03〜1.00となるように非磁性粉末が添加されてなることを特徴とするボンド磁石。 - 前記非磁性粉末の添加量が前記ボンド磁石の全体に対して2vol%以上8vol%以下である、請求項1に記載のボンド磁石。
- 前記磁性粉末が異方性のSm−Fe−Nである、請求項1または2に記載のボンド磁石。
- 前記樹脂は、ポリアミド12である請求項1〜3のいずれか1項に記載のボンド磁石。
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