JP2018170423A

JP2018170423A - 異方性磁石及びその製造方法

Info

Publication number: JP2018170423A
Application number: JP2017067188A
Authority: JP
Inventors: 悠司大嶋; Yuji Oshima
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-11-01

Abstract

【課題】製造コストを抑制することができる異方性磁石及びその製造方法を提供する。【解決手段】異方性磁石１の製造方法は、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により一次成形体２を形成し、成形した一次成形体２の磁性体材料を第１の磁化容易軸３に沿って配向させ、第１の磁化容易軸３に沿って配向した一次成形体２を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体４を形成し、成形した二次成形体４の磁性体材料を第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に配向させることを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、異方性磁石及びその製造方法に関する。

従来の技術として、円筒状の固定子と、固定子の軸方向に可動し、切欠き部を有する円筒状の可動子と、可動子に外部の電源からの電力を供給する駆動装置と、を備えた円筒型３相リニア同期モータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この固定子は、リング状の永久磁石の磁極がその中心軸を含む断面において９０°ずつ回転するように永久磁石が配置された外側永久磁石列及び内側永久磁石列を有する。この外側永久磁石列は、内側永久磁石列の外側に位置している。

特開２０１３−２１５０２１号公報

このような外側永久磁石列及び内側永久磁石列は、永久磁石がハルバッハ配列とされている。ハルバッハ配列は、着磁方向が９０°異なるように永久磁石を順番に接着する必要が有るので、手間が掛かって高コストとなる問題がある。

従って本発明の目的は、製造コストを抑制することができる異方性磁石及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により少なくとも１つの一次成形体を形成し、成形した少なくとも１つの一次成形体の磁性体材料を第１の磁化容易軸に沿って配向させ、第１の磁化容易軸に沿って配向した少なくとも１つの一次成形体を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体を形成し、成形した二次成形体の磁性体材料を第１の磁化容易軸と交差する第２の磁化容易軸に配向させることを含む異方性磁石の製造方法を提供する。

本発明によれば、製造コストを抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る異方性磁石の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、異方性磁石が生成する磁場の一例について説明するための概略図であり、図１（ｃ）は、異方性磁石の前面の一例を示す概略図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る異方性磁石の製造方法の一例を示す概略図である。図３は、変形例に係る異方性磁石の一例を示す概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る異方性磁石の製造方法は、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により少なくとも１つの一次成形体を形成し、成形した少なくとも１つの一次成形体の磁性体材料を第１の磁化容易軸に沿って配向させ、第１の磁化容易軸に沿って配向した少なくとも１つの一次成形体を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体を形成し、成形した二次成形体の磁性体材料を第１の磁化容易軸と交差する第２の磁化容易軸に配向させることを含む。

この異方性磁石は、一次成形体と二次成形体とで磁化容易軸が異なるので、のちの着磁工程によって一次成形体と二次成形体とで着磁方向が異なる磁石とすることができる。従って異方性磁石は、異なる着磁方向の磁石を順番に接着する必要がなく、製造コストを抑制することができる。

[実施の形態]
（異方性磁石１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る異方性磁石の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、異方性磁石が生成する磁場の一例について説明するための概略図であり、図１（ｃ）は、異方性磁石の前面の一例を示す概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また磁化容易軸は、双方向を示す矢印で示し、着磁方向は、Ｓ極からＮ極に向かう矢印として示している。

この異方性磁石１は、一例として、磁気センサのバイアス磁石や検出対象物に取り付けられる磁石などとして利用される。

異方性磁石１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、含まれた磁性体材料が第１の磁化容易軸３に沿って配向する一次成形体２と、一次成形体２と一体とされる共に、含まれた磁性体材料が第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に沿って配向する二次成形体４と、を備えて概略構成されている。

第１の磁化容易軸３とは、例えば、図１（ａ）の紙面に矢印で示す左右方向である。また第２の磁化容易軸５とは、例えば、図１（ｂ）の紙面に矢印で示す上下方向である。本実施の形態の第１の磁化容易軸３と第２の磁化容易軸５は、実質的に直交する。従って異方性磁石１は、ハルバッハ配列を有する磁石である。なお第１の磁化容易軸３及び第２の磁化容易軸５は、異方性磁石１の用途に応じて９０°以外の角度で交差するようにされても良い。

（一次成形体２の構成）
一次成形体２は、例えば、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系などの磁性体材料と、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）などの熱可塑性樹脂と、を混合して所望の形状に射出成形したプラスチックマグネットである。

本実施の形態の一次成形体２は、熱可塑性樹脂としてＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂が用いられ、磁性体材料としてフェライトが用いられる。

一次成形体２は、例えば、四角柱形状を有している。そして一次成形体２には、例えば、図１（ａ）に示すように、二次成形体４と一体性を高めると共に二次成形体４からの抜けを抑制するように突出するフランジ部２０と凸部２１とを備えている。

一次成形体２は、例えば、図１（ａ）に示すように、第１の磁化容易軸３に沿って配向している。そして一次成形体２は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第１の磁化容易軸３の一方の方向である第１の着磁方向３０に着磁されている。

この第１の着磁方向３０は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）の紙面の左側のＳ極から右側のＮ極に向かう方向である。

（二次成形体４の構成）
二次成形体４は、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系などの磁性体材料と、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）などの熱可塑性樹脂と、を混合して所望の形状に射出成形したプラスチックマグネットである。本実施の形態の二次成形体４は、一次成形体２と同じ磁性体材料と熱可塑性樹脂から形成されるがこれに限定されない。

二次成形体４は、例えば、細長い四角柱形状を有している。そして二次成形体４は、例えば、図１（ａ）に示すように、第１の磁化容易軸３と直交する第２の磁化容易軸５に沿って配向している。そして二次成形体４は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、一次成形体２の左側が第２の着磁方向５０に着磁され、右側が第３の着磁方向５１に着磁されている。

この第２の着磁方向５０は、例えば、図１（ｂ）の紙面の上側のＳ極から下側のＮ極に向かう方向である。また第３の着磁方向５１は、例えば、図１（ｂ）の紙面の下側のＳ極から上側のＮ極に向かう方向である。

従って異方性磁石１は、例えば、図１（ｂ）の紙面左から着磁方向が９０°ずつ、時計回りに回転している。また異方性磁石１の前面１０に露出する一次成形体２の幅Ｌ_１は、例えば、図１（ａ）に示すように、二次成形体４の左側の幅Ｌ_２、及び右側の幅Ｌ_３と実質的に等しいことが好ましい。

異方性磁石１が形成する磁場６は、例えば、図１（ｂ）に示すように、前面１０側に磁力線６０が集中し、後面１１、側面１２及び側面１３側の磁力線６０が疎となる。従って異方性磁石１は、前面１０側の磁場６が後面１１、側面１２及び側面１３側よりも強くなっている。磁気センサは、一例として、異方性磁石１をバイアス磁石とする場合、この磁力線６０が集中する領域内に配置され、異方性磁石１の接近を検出する場合、当該領域側に配置される。

以下に本実施の形態の異方性磁石１の製造方法について図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照しながら説明する。

（異方性磁石１の製造方法）
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る異方性磁石の製造方法の一例を示す概略図である。異方性磁石１の製造方法は、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により一次成形体２を形成し、成形した一次成形体２の磁性体材料を第１の磁化容易軸３に沿って配向させ、第１の磁化容易軸３に沿って配向した一次成形体２を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体４を形成し、成形した二次成形体４の磁性体材料を第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に配向させることを含む。

具体的には、まず磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により一次成形体２を形成する。

次に成形した一次成形体２の磁性体材料を第１の磁化容易軸３に配向させる。具体的には、一次成形体２は、例えば、図２（ａ）に示すように、配向させる方向に基づいて磁場生成装置７の２つのコイル７０の間に配置される。そして一次成形体２は、例えば、第１の磁化容易軸３と平行な磁場７１の中に曝されて第１の磁化容易軸３に沿って配向する。

なお一次成形体２を磁場生成装置７によって配向させた後、脱磁処理を行っても良い。

次に第１の磁化容易軸３に沿って配向した一次成形体２を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体４を形成する。

次に成形した二次成形体４の磁性体材料を第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に配向させる。具体的には、二次成形体４は、例えば、図２（ｂ）に示すように、第１の磁化容易軸３と直交するように、磁場生成装置７の２つのコイル７０の間に配置される。そして二次成形体４は、例えば、第２の磁化容易軸５と平行な磁場７１の中に曝されて第２の磁化容易軸５に沿って配向する。

次に第１の磁化容易軸３及び第２の磁化容易軸５に配向した異方性磁石１を、着磁方向が９０°ずつ、一方向に回転するように着磁する。この異方性磁石１は、磁化容易軸を有して異方性を備えるので、磁化容易軸がない等方性磁石と比べて、着磁が容易となる。具体的には、例えば、図２（ｃ）に示すように、着磁する部分に着磁装置９を接触させて、着磁装置９のヨーク９１の磁化方向９３と同じ方向に着磁する。

この着磁装置９は、一例として、２つのコイル９０と、コイル９０に挿入されたヨーク９１と、を備えて概略構成されている。着磁装置９は、コイル９０に流す電流の方向を互いに逆にすることによってヨーク９１の先端部９２を、磁化方向９３を有する電磁石とする。

一次成形体２を第１の着磁方向３０に着磁する場合、ヨーク９１の先端部９２の磁化方向９３が第１の着磁方向３０と一致するように位置合わせを行って着磁する。続いて二次成形体４の着磁方向に合わせて着磁装置９を接触させて着磁を行い、図１（ｂ）の異方性磁石１を得る。なおこの着磁工程では、複数の着磁装置を用いて一次成形体２と二次成形体４の着磁を同時に行っても良い。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る異方性磁石１は、製造コストを抑制することができる。具体的には、異方性磁石１は、一次成形体２と二次成形体４とで磁化容易軸が異なるので、のちの着磁工程によって一次成形体２と二次成形体４とで着磁方向が異なる磁石とすることができる。従って異方性磁石１は、異なる着磁方向の磁石を順番に接着する必要がなく、製造コストを抑制することができる。

異方性磁石１は、ハルバッハ配列を有するので、ネオジウムなどの高価な磁性体材料を用いずに、一方向に強い磁場６を生成することができ、さらに製造コストが抑制される。

図３は、変形例に係る異方性磁石の一例を示す概略図である。この異方性磁石１は、図３に示すように、含まれた磁性体材料が第１の磁化容易軸３に沿って配向する複数の一次成形体２と、複数の一次成形体２と一体とされる共に、含まれた磁性体材料が第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に沿って配向する二次成形体４と、を備えて概略構成されている。

この異方性磁石１は、例えば、図３に示すように、一次成形体２の前面１０側の幅Ｌ_１と二次成形体４の前面１０側の幅Ｌ_２が実質的に同じ幅とされる。言い換えるなら一次成形体２は、二次成形体４において幅Ｌ_１と同じピッチで並んで配置されている。そして異方性磁石１は、上述の実施の形態の異方性磁石１と同様に、後面１１や両側面側よりも前面１０側の磁場が強くなる。

この異方性磁石１の製造方法は、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により複数の一次成形体２を形成し、成形した複数の一次成形体２の磁性体材料を第１の磁化容易軸３に沿って配向させ、第１の磁化容易軸３に沿って配向した複数の一次成形体２を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体４を形成し、成形した二次成形体４の磁性体材料を第１の磁化容易軸３と交差する第２の磁化容易軸５に配向させることを含む。

この異方性磁石１は、直線状に長くハルバッハ配列を形成することができる。また異方性磁石１は、複数の一次成形体２をインサート成形することによって形成されるので、磁石の接着によって同様のハルバッハ配列を有する磁石を製造する場合と比べて、製造コストが抑制される。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…異方性磁石、２…一次成形体、３…第１の磁化容易軸、４…二次成形体、５…第２の磁化容易軸、６…磁場、７…磁場生成装置、９…着磁装置、１０…前面、１１…後面、１２…側面、１３…側面、２０…フランジ部、２１…凸部、３０…第１の着磁方向、５０…第２の着磁方向、５１…第３の着磁方向、６０…磁力線、７０…コイル、７１…磁場、９０…コイル、９１…ヨーク、９２…先端部、９３…磁化方向

Claims

磁性体材料を含む熱可塑性樹脂を用いた射出成形により少なくとも１つの一次成形体を形成し、
成形した前記少なくとも１つの一次成形体の磁性体材料を第１の磁化容易軸に沿って配向させ、
前記第１の磁化容易軸に沿って配向した前記少なくとも１つの一次成形体を、磁性体材料を含む熱可塑性樹脂によりインサート成形して二次成形体を形成し、
成形した前記二次成形体の磁性体材料を前記第１の磁化容易軸と交差する第２の磁化容易軸に配向させることを含む異方性磁石の製造方法。
前記少なくとも１つの一次成形体は、前記第１の磁化容易軸と平行な磁場の中に曝されて前記第１の磁化容易軸に沿って配向し、
前記二次成形体は、前記第２の磁化容易軸と平行な磁場の中に曝されて前記第２の磁化容易軸に沿って配向する、
請求項１に記載の異方性磁石の製造方法。
含まれた磁性体材料が第１の磁化容易軸に沿って配向する少なくとも１つの一次成形体と、
前記少なくとも１つの一次成形体と一体とされる共に、含まれた磁性体材料が前記第１の磁化容易軸と交差する第２の磁化容易軸に沿って配向する二次成形体と、
を備えた異方性磁石。