JP2541536B2 - モ−タ用回転子磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、OA用スピードモータやVTR用シリンダーモ
ータ等に使用される回転子磁石に係り、特に、環状形状
を有し、周側面部に駆動用着磁が施され、端面部に発電
用着磁が施されたモータ用回転子磁石に関する。

（従来の技術） 第７図に示すように、環状形状を有し、その内周側面
部12に回転駆動用の複数の磁極を有すると共に、端面部
13に回転速度制御用の回転速度に応じた信号（FG出力
等）を発生するための発電用磁極を有するモータ用回転
子磁石11が知られている（例えば、実開昭60−103277号
公報記載の回転子磁石）。

従来、このような回転子磁石は、バインダー中の磁性
材料の磁化容易軸を圧延によりシートの厚さ方向に配向
させた可撓性磁石を環状にカーリングした後、その内周
側面部に駆動用着磁を、端面部に発電用着磁を施して形
成していた。

ところで、上記回転子磁石に使用される可撓性磁石
は、Srフェライト等の磁気異方性を有する粉体状の磁性
材料をゴムを主成分とするバインダーと混練し、圧延に
よってシート状に形成した後、加硫処理を施して形成し
たシート状可撓性磁石を、所定寸法に切断して形成され
る。上記Srフェライト等の六方晶系フェライトでは、結
晶Ｃ軸方向が磁化容易軸方向となっており、このＣ軸に
直交する面方向に向けて平板結晶状に成長しやすい。こ
のため圧延による機械的な圧力が加わると、Srフェライ
ト等の六方晶系フェライトは磁化容易軸がシート面に垂
直な方向に配向する特性を有しており、このため圧延に
よってシート状に形成された可撓性磁石は、シート面に
垂直方向の磁気特性が最も高い。このため、磁化容易軸
が配向したシート状の可撓性磁石を用いて回転子磁石を
形成する場合には、磁化容易軸に直行する面が駆動用着
磁が施される周側面部に位置するようにカーリングし、
駆動用着磁部位の磁気特性の向上を図っていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記可撓性磁石は、圧延された後、加硫処
理されるのが一般的であるが、この場合、加硫によって
圧延時に生じた歪が内部に残留した状態のまま固化して
しまい、圧延歪による寸法変化が生じ易いという問題が
生ずる。特に、圧延方向には圧延時に生ずる大きな剪断
応力が残留するため、圧延方向の寸法変化が特に大きく
なる。

このため、加硫処理が施されたシート状可撓性磁石を
用いる場合には、回転磁石の周長を決定する可撓性磁石
の長手方向が圧延方向に対して直角方向となるようにし
て切断して使用せざるおえない。

ところが、第８図（Ｉ）に示すように、磁化容易軸を
圧延によってシート面ａに対して垂直方向（Ａ方向）に
配向した可撓性磁石14では、同軸（II）（III）に示す
ように、磁性粉15が圧延方向（Ｒ方向）を軸として傾く
傾向にあるため、同図Ａ方向に配向している磁化容易軸
が磁性粉15の傾斜によって同図Ｂ方向に傾いた状態とな
り、傾斜した磁粉5aの磁化容易軸がＢ方向に傾斜した分
だけＢ方向の磁化容易性が向上し磁気特性が向上する。

このため、可撓性磁石の磁気特性は、同図においてＡ
方向＞＞Ｂ方向＞Ｃ方向となる。ところが、前述したよ
うに、加硫処理された可撓性磁石では、圧延方向の寸法
変化が大きいため、圧延方向に対して直角方向が長手方
向となるように切断して使用せねばならず、回転子磁石
として使用した場合には、磁気特性が低い圧延方向と直
交する面に発電用着磁をせざるを得ないという問題が生
ずる。

このため、従来の回転子磁石では、端面すなわち発電
用着磁部位の磁気特性が低く、発電出力の向上が図りに
くい。また、磁気特性が低いため電機子側の発生する駆
動用誘電磁界の影響により発電用磁極が減磁され、磁束
が低下する虞れが多分にあり問題であった。

本発明は、上記従来の回転子磁石における問題を解消
するためになされたものであって、可撓性磁石の磁気特
性の高い圧延方向と平行な面部を回転子磁石の着磁部位
として使用できるようにし、より高い発電出力が得られ
るモータ用の回転子磁石を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述目的を達成するため、本発明では、バインダー中
の磁性材料の磁化容易軸を圧延によりシートの厚さ方向
に配向させた可撓性磁石であって、この可撓性磁石を環
状にカーリングして形成したモータ用回転子磁石におい
て、上記可撓性磁石は無加硫で、且つ、圧延歪除去用の
熱処理が施されており、圧延方向と平行な方向を長手方
向とし、且つ、周側面部に駆動用着磁が施され、上記圧
延方向と平行な端面部に発電用着磁を施したことを特徴
としている。

（作用） 従来のモータ用回転子磁石に使用されていた可撓性磁
石は、加硫によって圧延歪が残留し、圧延方向の寸法変
化が大きく、圧延方向を長手方向としてカーリングする
ことができなかったが、本発明においては、加硫処理を
行なわずに可撓性磁石を形成し、且つ、圧延歪除去用の
熱処理を行なっているため、圧延による歪が残らない。
このため、可撓性磁石の圧延方向と平行な方向を長手方
向としてカーリングして環状形状に形成しても寸法変化
は熱膨張の範囲に抑えられる。従って、モータ用回転子
磁石の端面部を可撓性磁石の圧延方向と平行な面によっ
て形成することができ、この端面は可撓性磁石の異方性
の高い面部、すなわち、磁化容易軸配向方向の次に磁気
特性の高い面部であるため磁気特性を向上でき、該端面
部に発電用着磁を施すようにすれば、発電出力の高出力
化が図れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示す回転子磁石の製造工程図に沿って本発明
に係る回転子磁石の製造方法について説明する。

本発明による回転子を形成するための可撓性磁石は、
永久磁石材料として優れた磁気特性を有するSrフェライ
ト若しくは同等の磁気特性を有する磁性材料を用い、バ
インダーとしてはNBR（ブタジエン−アクリロニトリル
ゴム）を主成分として、これにステアリン酸等のゴム軟
化剤、ゴム充填剤及び粘着付与剤を適量添加したものを
使用して製造する。

上記磁性材料は粉体状のものを使用し、磁性材料953P
hrに対してバインダー100Phrの比で秤量、配合（S1）し
た後、均一なるまで混合、混練（S2）する。混練された
配合物は、粉砕（S3）された後、第３図に示すようなホ
ッパー５から供給された磁性材料15とバインダー16との
配合物をロール６によってシート状に圧延するロール圧
延器６や第４図に示すような押出器８＋ロール圧延器９
によって圧延（S4）される。この圧延によって、バイン
ダー中のSrフェライトの磁化容易軸はシートの厚さ方向
に向けて配向される。圧延によってシート状にされた可
撓性磁石は、必要とされる厚さに積層（S5）された後、
圧延時の歪の除去と固化のため、熱処理（S6）が施さ
れ、シート状可撓性磁石が形成される（S7）。

このようにして製造されたシート状可撓性磁石の磁気
特性を調べるため、第５図に示すように、シート状可撓
性磁石４の圧延方向（Ｒ方向）と平行な方向をＣ方向と
し、このＣ方向に垂直で且つシートの厚さ方向、すなわ
ち磁化容易軸方向をＡ方向とし、Ａ方向及びＣ方向に対
して垂直な方向をＢ方向と定め、各方向を磁化方向とし
た時の磁気特性、すなわち各方向とそれぞれ直行する面
部における磁気特性を測定した。測定結果を表１に示
す。

上記測定結果より明らかなように、残留磁束密度Br及
び保持力Hc共にＡ＞＞Ｂ＞Ｃの大小関係にあり、磁化容
易軸の配向方向であるＡ方向（ａ面）を除いた比較で
は、Ｂ方向（ｂ面）の方がＣ方向（ｃ面）側よりBr,Hc
共に大きい。これは前述したようにバインダーの磁性粉
の磁化容易軸がＢ方向側に傾斜していることを示唆して
おり、圧延方向（Ｒ方向）に対して平行なｂ面部の方が
直交側のｃ面部より磁気特性が高くなることを示してい
る。特にBrについて30％特性が高くなっている。

以上の結果より、磁化容易軸がシートの厚さ方向（Ａ
方向）に配向したシート状の可撓性磁石においては、圧
延方向と平行な端面部ｂ側が、圧延方向に対して直角側
の端面部ｃに比較して磁気特性が３割程度高い。すなわ
ち、シート状可撓性磁石を用いて回転子磁石を形成する
場合、圧延方向に対して平行な方向を長手方向として環
状にカーリングした時、その端面部は、圧延方向に平行
な面によって形成されるため、発電用着磁部位である端
面部の磁気特性が、従来の回転子磁石に比較して３割程
度向上することになる。

ところで、従来の回転子磁石に使用されていた可撓性
磁石は、加硫によって圧延歪が残留し、圧延方向の寸法
変化が大きく、圧延方向を長手方向としてカーリングす
ることができなかった。しかしながら、本発明において
は、前述したように、加硫処理を行なわずに可撓性磁石
を形成し、且つ、圧延歪除去用の熱処理を行なっている
ため、圧延による歪が残らない。このため圧延方向に平
行な方向を長手方向としてカーリングし環状形状に形成
しても寸法変化は熱膨張（収縮）の範囲に抑えられる。

なお、従来の可撓性磁石（加硫品）と、本発明に係る
可撓性磁石（無加硫品）の圧延方向の寸法変化を比較す
る測定を行なったのでその結果を第６図に示す。

なお、測定は、−30℃＋80℃ 各１時間10サイクル
行なった。

測定の結果より明らかなように、無加硫品は加硫品と
比較して圧延方向の寸法変化が小さく、圧延方向に平行
な方向を長手方向に設定して使用可能である。

次に、加硫品、無加硫品の硬度測定をも行なったので
結果を表２に示す。

なお、測定はショアーＤ硬度計にて針停止位置を調べ
て測定した。測定に使用した可撓性磁石は、10mm以上に
積層したものを使用した。

測定の結果、硬度の差はほとんど無く、無加硫品の機
械的強度は加硫品と同程度である。

さて、以上説明したとおり、本発明に係るシート状可
撓性磁石は、圧延方向の残留歪がほとんど除去されてお
り、圧延方向を長手方向に設定して使用可能である。次
に、第１図及び第２図に基づいて本発明による回転子磁
石の形成方法を述べる。

本発明では、第１図（Ｉ）に示すように、回転子磁石
形成用の可撓性磁石をシート４の圧延方向（Ｒ方向）に
平行な方向を長手方向として、所定の寸法に切断（例え
ば同図C1−C1線に沿って切断）する（S8）。次に同図
（II）に示すように長尺形状に切出し後、同図（III）
に示すように磁性材料の磁化容易軸方向（Ａ方向）と直
交する面ａが周面を形成するように環状にカーリングし
（S9）、同図（IV）に示す如く、環状形状の回転子磁石
１が形成される（S10）。

このように環状に形成された回転子磁石１の周側面部
２には第１図（Ｖ）に示すように回転駆動用着磁を施し
（S11）、次に同図（VI）の如く、端面部３に速度制御
用周波数発電等に使用される発電用の着磁を施し（S1
2）、モータ用の回転子磁石が形成される（S13）。

さて、以上のように形成された本発明による回転子磁
石１は、発電用着磁部位である端面がシート状可撓性磁
石の圧延方向と平行な端面ｂによって形成されているた
め着磁磁極の残留磁束密度Brを従来品と比較して30％程
高くすることができ、このため発電出力を30％程高める
ことができる。

（発明の効果） 以上説明したとおり、本発明では、回転子磁石の形成
に使用するシート状可撓性磁石を無加硫で形成し且つ圧
延歪除去用の熱処理を施す事により回転子磁石形成時の
長さ方向を任意に設定可能とした。このため、本発明で
は、モータ用回転子磁石の端面部をシート状可撓性磁石
の圧延方向と平行な面によって形成することができ、こ
の圧延方向と平行な端面に発電用着磁部を施すようにし
たので、この端面は可撓性磁石の異方性の高い面部、す
なわち磁化容易軸配向方向の次に磁気特性の高い面部で
あるため、従来の回転子磁石と比較して発電出力を30％
高出力化することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を表わす回転子磁石の形成
方法説明図で、同図（Ｉ）はシート状可撓性磁石の斜視
図、同図（II）は所定寸法に切断後の可撓性磁石の斜視
図、同図（III）はカーリング過程を示す可撓性磁石の
斜視図、同図（IV）は環状形状に形成された可撓性磁石
の斜視図、同図（Ｖ）は内周面部に駆動用着磁が施され
た回転子磁石の斜視図、同図（VI）は、端面部に発電用
着磁が施された回転子磁石の斜視図、第２図は、本発明
の一実施例を表わす、回転子磁石の製造工程を示すフロ
ーチャート、第３図は圧延方法の一例を示すロール圧延
の原理構成図、第４図は同押出器＋ロール圧延の原理構
成図、第５図はシート状可撓性磁石に係る説明図、第６
図は、シート状可撓性磁石の圧延方向寸法の温度変化の
測定結果を表わすグラフ、第７図は、従来の回転子磁石
の斜視図、第８図はシート状可撓性磁石の説明に用いる
図であって同図（Ｉ）は従来のシート状可撓性磁石の斜
視図、同図（II）（III）は同概略要部拡大図である。 １……回転子磁石、２……周側面部、３……端面部、４
……可撓性磁石。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バインダー中の磁性材料の磁化容易軸を圧
   延によりシートの厚さ方向に配向させた可撓性磁石であ
   って、この可撓性磁石を環状にカーリングして形成した
   モータ用回転子磁石において、 上記可撓性磁石は無加硫で、且つ、圧延歪除去用の熱処
   理が施されており、圧延方向と平行な方向を長手方向と
   し、且つ、周側面部に駆動用着磁が施され、上記圧延方
   向と平行な端面部に発電用着磁を施したことを特徴とす
   るモータ用回転子磁石。