JP2020053515A - 多極ボンド磁石複合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の多極ボンド磁石複合体の製造方法は、希土類磁性粉末と樹脂とを含むボンド磁石用組成物を、軟磁性シートワイヤ上に一体化させた後に、前記希土類磁性粉末を厚み方向に配向させながら、ボンド磁石用組成物と軟磁性シートワイヤの複合体を押出成形する第1工程と、前記押出成形された複合体に対して、間欠的に厚み方向に磁極を反転させながら着磁する第2工程とを有する。
ボンド磁石用組成物は、磁性材料と樹脂との混合物を加熱して混練し、冷却後、適当な大きさに切断することで得られる。磁性材料と樹脂の配合比率は、樹脂の種類によるが、ボンド磁石用組成物全体に対する磁性材料の割合は45vol%以上65vol%以下が好ましく、50vol%以上60vol%以下がより好ましい。ボンド磁石用組成物全体に対する磁性材料の割合が45vol%未満では得られるボンド磁石用組成物の磁力が低くなる傾向があり、65vol%を超えると、押出成形時の配向性が悪化し、磁性材料の充填率通りの磁気特性が得られない。ボンド磁石用組成物は、室温においてペレットのような塊状であっても、水あめ状であってもよいが、操作性の観点から塊状であることが好ましい。
本発明では、磁性粉末の中でも特に希土類磁性粉末を用いることにより、フェライト系磁性粉末を用いた場合よりも、ボンド磁石成形品が小さくても高い磁力を持たせることができる。
樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂や、エステル系、ポリアミド系、などの熱可塑性エラストマー、または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、アリル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。また、混練、成形時の熱的な履歴による樹脂の劣化を抑制するために、希土類磁性粉末との混合時に、酸化防止剤、金属不活性剤、滑剤を混合することが好ましい。
軟磁性シートワイヤは金属平板でありボンド磁石用組成物の基材となる。軟磁性シートワイヤの材料としては鉄、ニッケル、コバルト等が挙げられ、この中でも鉄が好ましい。軟磁性シートワイヤの厚みは200μm以上700μm以下が好ましく、300μm以上500μm以下がより好ましい。厚みが700μmを超えるとリング状への加工が困難になる傾向があり、200μm未満では軟磁性シートの磁気飽和で得られるボンド磁石の磁力が低下し、また磁石複合体の強度が不足する傾向がある。ボンド磁石用組成物を軟磁性シートワイヤ上に一体化させることにより、希土類磁性粉末の磁路長を長くして磁気特性を高められる。ボンド磁石用組成物との一体化を促進するため、軟磁性シートワイヤには、ボンド磁石用組成物との一体化の前にレーザー照射等により表面粗化処理を行うことが好ましい。表面粗化後のRa(算術表面粗さ)は10μm以上200μm以下が好ましい。
第1工程における一体化、磁性配向、および押出成形は、配向磁石を備えた押出成形機により実施できる。以下、図1を参照しながら説明する。
第2工程では、押出成形して得られた成形体に対して、押出成形と連動して、間欠的に磁極を反転させながら、厚み方向(図1のz軸方向)に着磁工程を行う。
多極ボンド磁石複合体を切断する工程、および切断した前記多極ボンド磁石複合体の両端を接続する工程を含む方法により、磁気エンコーダを製造できる。図3を参照すると、多極ボンド磁石複合体を切断し、シャフト等に巻き付けた後、両端を接続して回転体の磁気エンコーダ600を得ることができる。多極ボンド磁石複合体の切断時期は特に限定されないが、例えば前記多極ボンド磁石複合体の製造方法の第2工程の着磁の時、すなわち押出成形の進行が停止している時に行うことができる。これは図2の(b)および(d)の時点に該当する。切断長さは、回転体の磁気エンコーダとして旋回予定のシャフトの直径、目的の磁極数、及び着磁ピッチから、あらかじめ決定できる。ボンド磁石用組成物と一体化した軟磁性シートワイヤは、切断したボンド磁石用組成物をシャフト等に巻きつけるときの強度メンバとなり、作業性を向上する。
エチルシリケートおよびアミノ系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径2.8μmの異方性SmFeN系磁性粉末を60vol%、12ナイロンを40vol%となるように秤量し、ミキサーで十分に混合した後、二軸混練機を用いて220℃で混練を行う。混練物を冷却後、長さ約3mmのペレットを得る。このペレットをボンド磁石用組成物として用いる。
ボンド磁石成形体の厚みを1.5mmとした以外は実施例1と同じ方法で多極ボンド磁石複合体を製造し、磁石配向率および着磁率の測定を行う。軟磁性シートワイヤの厚みは実施例1と同じ0.3mmであることから、得られた多極ボンド磁石複合体の厚みは1.8mmとなる。この多極ボンド磁石複合体から実施例1と同じ方法で磁気エンコーダを作製し、表面磁束密度の測定および割れ・欠けの有無の目視を行う。
ボンド磁石成形体の厚みを0.5mmとした以外は実施例1と同じ方法で多極ボンド磁石複合体を製造し、磁石配向率および着磁率の測定を行う。軟磁性シートワイヤの厚みは実施例1と同じ0.3mmであることから、得られた多極ボンド磁石複合体の厚みは0.8mmであった。この多極ボンド磁石複合体から実施例1と同じ方法で磁気エンコーダを作製し、表面磁束密度の測定および割れ・欠けの有無の目視を行う。
ボンド磁石成形体の厚みを2.0mmとした以外は実施例1と同じ方法で多極ボンド磁石複合体を製造し、磁石配向率および着磁率の測定を行う。軟磁性シートワイヤの厚みは実施例1と同じ0.3mmであることから、得られた多極ボンド磁石複合体の厚みは2.3mmであった。この多極ボンド磁石複合体から実施例1と同じ方法で磁気エンコーダを作製し、表面磁束密度の測定および割れ・欠けの有無の目視を行う。
エチルシリケートおよびアミノ系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径100μmの異方性NdFeB系磁性粉末を60vol%、12ナイロンを40vol%となるように秤量し、ミキサーで十分に混合した後、二軸混練機を用いて220℃で混練した。混練物を冷却後、長さ約3mmのペレットを得た。このペレットをボンド磁石組成物として用いた以外は実施例1と同じ方法で多極ボンド磁石複合体を製造し、磁石配向率および着磁率の測定を行う。この多極ボンド磁石複合体から実施例1と同じ方法で磁気エンコーダを作製し、表面磁束密度の測定および割れ・欠けの有無の目視を行う。
直径48.0mm、高さ10mmの鉄製シャフトの外周に、実施例1で用いたボンド磁石組成物(ペレット)を、径方向に異方化させながらインサート成形した。得られた一体成形品は直径50.0mm、高さ10mmであった。その後、N極とS極の磁極間隔が0.5mmとなるように、一体成形品の外側から、市販の多極着磁ヨークで磁石部分に着磁を行った。得られた磁気エンコーダの表面磁束密度の測定および割れ・欠けの有無の目視を行う。
20 金型
40 ホッパー
50 シリンダー
60 配向用磁石
70 軟磁性シートワイヤ
80 ロール
90 ヒータ
200 押出成形機
300 ボンド磁石複合体
500 着磁器
600 磁気エンコーダ
Claims (9)
- 希土類磁性粉末と樹脂とを含むボンド磁石用組成物を、軟磁性シートワイヤ上に一体化させた後に、前記希土類磁性粉末を厚み方向に配向させながら、ボンド磁石用組成物と軟磁性シートワイヤの複合体を押出成形する第1工程と、
前記押出成形された複合体に対して、間欠的に厚み方向に磁極を反転させながら着磁する第2工程
とを有する多極ボンド磁石複合体の製造方法。 - 前記第2工程において、押出成形と連動して着磁する請求項1に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 第1工程で押出成形した複合体の厚みが、0.5mm以上2.7mm以下である請求項1または2に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 第2工程で着磁した複合体のN極S極間の磁極ピッチが、0.3mm以上2.5mm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 前記希土類磁性粉末が、SmFeN系の磁性粉末である請求項1〜4のいずれか1項に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 前記複合体中の希土類磁性粉末の配向率が、90%以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 前記複合体の着磁率が、95%以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載の多極ボンド磁石複合体の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法により得られる、多極ボンド磁石複合体。
- 請求項8に記載の多極ボンド磁石複合体を切断する工程、および切断した前記多極ボンド磁石複合体の両端を接続する工程を含む、磁気エンコーダの製造方法。
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