JP2579550B2 - 小型モ−タ−用ロ−タ−の製造方法 - Google Patents

小型モ−タ−用ロ−タ−の製造方法

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JP2579550B2 JP1288673A JP28867389A JP2579550B2 JP 2579550 B2 JP2579550 B2 JP 2579550B2 JP 1288673 A JP1288673 A JP 1288673A JP 28867389 A JP28867389 A JP 28867389A JP 2579550 B2 JP2579550 B2 JP 2579550B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は小型モーター用ローターの製造方法に関し、
詳しくは、概ね外径50mm以下のOA機器関係の装置等に用
いられる小型モーター用ローターの製造方法に関するも
のである。
[従来の技術] 従来の小型ステップモーター用ローター磁石は、例え
ば実開昭59−191880号公報のマイクロフィルムに記載の
円筒状磁石を接着法により軸に固定した構造のものであ
る。
そして、これに使用される磁石の材質はSr−フェライ
ト磁石で、その肉厚は2〜3.5mmと比較的厚い円筒状ロ
ーター磁石が採用されていた。
[発明が解決しようとする課題] 従来のローター磁石は、肉厚があまりに大きくなる
と、磁石の重量が増大し、ローターの慣性が大きくなり
易くなるので、高トルクのモーターが得られないという
問題があった。
また、ステップモーターのローター磁石の場合は、肉
厚が大きいと、着磁極数が多いほど、多極着磁が困難と
なる等の欠点を有していた。
そこで、本発明は上述のような従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、多極着磁がし易く、薄肉
シート状磁石で形成された低イナーシャな小型モーター
用ローターに適用できるような小型モーター用ローター
の製造方法を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る小型モーター用ローターの製造方法は、
希土類磁石粉末と有機物樹脂バインダーとの混合物を加
熱溶融する工程と、得られた溶融物を4〜18kOeの磁場
中で配向させながら厚さ0.1〜1.5mmのシート状薄肉磁石
に押出成形する工程と、シート状薄肉磁石をローター体
に巻き付けて円筒状磁石とし、固着する工程とを有する
ものである。
[作用] 本発明による製造方法によって形成されるPM(パーマ
ネントマグネット:永久磁石)型ステップモーター用ロ
ーター磁石は、その材質が希土類樹脂ボンド磁石であ
り、さらに磁場押出成形法により厚さ0.1〜1.5mmのシー
ト状磁石を形成し、これをそのままモーターの継鉄とし
て機能するローターに巻き付け固着することによって形
成される。
上述のPM型モーター用磁石として使用する希土類磁石
の材料の化学組成は、その一般式がR2TM17系のものであ
る。そして、一般的に知られている次のような合金組成
の希土類磁石である。すなわち、 Sm(CobalCu0.08Fe0.2Zr0.0268.3 Sm0.80.2(CobalCu0.1Fe0.157.5 Sm(CobalCu0.1Fe0.1Ti0.017.6 Sm(CobalCu0.06Fe0.23Zr0.027.6 等のように、希土類金属(R)と遷移金属(TM)とから
なる組成物を溶解し合金塊となし、次いで、磁気的硬化
のための熱処理を行って粉末を形成する。
磁石粉末は、ボールミル法によって形成し、その粒度
は平均5μm〜28μmで、粒度分布は5μm〜120μm
のものがよい。
このようにして得られた磁石粉末は樹脂と混練され
る。
樹脂は熱可塑性のもので、代表的なものとして、ナイ
ロン−6、ナイロン−12等のポリアミド(PA)、EVA
(エチレンビニールアセテート)、PVAC(酢酸ビニール
樹脂)、PVC(塩化ビニール樹脂)等の有機物樹脂を使
用する。
磁石粉末と有機物樹脂は予備混練機で混練しコンパウ
ンド(混合物)を作るが、通常は加圧ニーダー又は二軸
のスクリュータイプ混練機を使用して磁石組成物が形成
される。
前述のコンパウンドは、第1図に示す磁場押出成形装
置にて、厚さ0.1〜1.5mmのシート状薄肉磁石に形成され
る。この時の配向用磁場の強さは4kOe〜18kOeが好適で
ある。
得られる磁石シートの幅(W)は、20mm以下でその厚
さ(T)は0.1〜1.5mmの範囲のものが好ましい。因み
に、W/Tは、大略10〜67程度のものであることが好まし
い。
そして、シート状薄肉磁石を、第2図に示すように、
ローターに巻き付け接着することによって、PM型モータ
ー用ローター体が形成される。
この場合、接着剤は、嫌気性エポキシ、アクリル系、
ゴム系、エポキシ系等の接着剤が好ましい。
また、上記の接着剤による以外の別の接着方法として
は、例えば熱可塑性バインダーを使用する場合がある
が、この場合は、シート状薄肉磁石をローターに巻き付
ける時に加熱し、可塑化状態にて接合する方法でもよ
い。
このように、本発明による小型モーター用ローター
は、PM型ステップモーター、各種小型D/Cモーター、ヒ
ステリシスモーター等に適用可能である。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
[実施例] (A)シート状薄肉磁石の製造 本実施例で採用した磁石粉末の材質は、Sm2TM17型希
土類金属間化合物の内のSm(CobalCu0.06Fe0.2Z
r0.0247.9で表されるもので、その平均粉末粒度は約2
0μmで、粒度分布範囲は2μm〜120μmである。
上述の磁石粉末をナイロン−6と混合し、二軸混練機
でコンパウンドを作製した。その配合比は、磁石粉末が
62容量%、ナイロン−6が38容量%である。
このコンパウンドを用いて、第1図に示す押出成形機
によりシート状異方性薄肉磁石を形成した。
その形成方法は、まず、コンパウンドを装入口3より
投入し、スクリュー1及びバレル2内でヒータ4によっ
て約250℃に加熱して流動状とし、この流動物を磁場中
で配向させながら押出成形するものである。
磁場中の配向は、磁石発生コイル6に電流を流し、ポ
ールピース5を介して対向する磁極間に、4〜18kOeの
強さの磁場を発生させた状態で流動物を配向させ、押出
後の自然冷却によって異方性のシート磁石8を形成し
た。
第1表にNo.1〜5の5個のシート磁石8の実施例試料
の製造条件を示す。
得られた試料(磁石シート)の幅はいずれも約8mmで
あった。
これらの試料をVSM(振動試料型磁気測定機)を用
い、Hext(外部磁場)=15kOeを印加した状態で測定し
た時の磁気特性を第2表に示す。
第1表及び第2表の実施例データから明らかなよう
に、本発明による押出成形法によって、所望の特性を有
するモーター用のシート状希土類樹脂ボンド磁石である
シート磁石8を形成することができた。
すなわち、第2表に見られるように、磁気性能とし
て、配向磁場4kOe〜18kOeでBHが試料No.1に見られる7.2
MGOe以上の最大磁気エネルギー積max(MGOe)が得られ
た。
因みに、従来技術による射出成形法では、厚さ(t)
=1.2mmのものしか得られない。すなわち、これ以下の
厚さのシート状磁石は、コンパウンドの流動性を確保で
きないので、成形できなかった。
また、射出成形法では狭隙空間の型穴を流動させるた
め、表皮効果により磁場配向度が低下するので、磁気特
性に悪影響を及ぼすことも知られており、本発明による
シート状磁石より性能の優れたものが得られない原因と
なっている。
(B)ステップモーター用ローターの製造 上述の製造方法で得られたローター用シート磁石12
(シート磁石8の完成品)を第2図(a)に示す。これ
を使用して第2図(b),(c)に示すような方法によ
って、ステップモーター用ローターを形成した。
第2図(a),(b),(c)において、ローター用
シート磁石12を予熱ヒーターコイル9で約150℃に加熱
し、可塑化した状態で、JIS,SS41材で形成された継鉄用
のローター11に巻き付け、ローター11を一周した状態で
本発明によるローター体(第2図の(c))が得られ
る。なお、10はローター軸である。
第2図の(c)に見られるように、ローター体はロー
ター軸10がローター11に打ち込まれたものであるが、ロ
ーター用シート磁石12は、ローター11に巻き付けられ接
合部14で接合されている。この接合部14はエポキシ接着
剤で固着され、さらに一体化されたローター用シート磁
石12は同様の接着剤によりローター11に固着されてい
る。
そして、ローター用シート磁石12が固着されたロータ
ー11は、パルス着磁によって多相着磁され、着磁極13が
形成される。
本実施例の場合、着磁極数は24でピッチは2.355mmで
ある。なお、ローター体の外径は18mmである。
ここで、比較例として、従来法によるローター体を第
3図に示した。第3図において、ローター用円筒磁石12
aは外径18mmと第2図(c)のそれと同じであるが、そ
の肉厚は3mmであるので大変厚いものとなっている。
また、その材質はフェライト焼結磁石である。ロータ
ー用円筒磁石12aは継鉄であるローター11に、エポキシ
接着層15を介して固着されている。
そして、着磁は本発明の着磁方法と同一条件で行っ
た。第3表に本発明法と従来法による試料の2,3の特性
を示す。
第3表において、慣性モーメントの値は、本発明法の
それを1として対比した相対値を示している。
第3表の結果からも明らかなように、本発明法による
ローター用シート磁石はその表面磁束密度が高く、かつ
そのバラツキが大変小さい。さらに、慣性モーメントを
従来法より小さいので、PM型ステップモーターに適用す
るのに極めて好都合である。
そこで、本発明者らは、実際にPM型ステップモーター
にローター体を組み込み、ステップモーターのトルク−
パルスレート特性を調べた。このモーターに用いたロー
ター磁石は第1表の試料No.3の磁石である。その結果を
第4図に示す。また、第4図の従来例試料は、ラジアル
異方性射出成形法により形成された2−17系希土類磁石
を用いたものである。両者の諸特性を比較して第4表に
示す。
第4表に掲示した2種のローター用磁石はローター体
に組み立て後PMステップモーターに組み入れ、モーター
としての特性試験を行った。モーターのドライブ条件
は、ユニポーラ2相駆動、操作電圧は24V、測定温度は2
5±1.5℃であった。コイルは50/相である。
第4図に見られるように、本発明法によるPM型ステッ
プモーターは、プルイントルク、プルアウトトルクとも
高性能化を達成できた。また、特に高速対応ができるの
で、例えばプリンターの高速化等にとって大変好都合で
ある。
(C)その他の実施例磁石の製造 ここで、本発明による製造方法によって得られるロー
ター用シート磁石12の厚さの好適な使用範囲を検討する
ために、厚さを変えた幾つかの試料を形成した結果を示
す。
第1表の試料No.3の磁石の製造と同一条件で、厚さを
変えたシート状薄肉磁石を実施例の5試料(試料名S1〜
S5)と比較例の1試料を形成した。
第5表に製造条件を、第6表に諸特性を示す。
なお、比較例は、射出成形法で形成された一軸配向処
理によって形成された2−17系希土類磁石である。比較
例試料は、磁石の厚みが1mm程度になると射出成形でき
なかったので、t=1.6mmのもので比較している。
第5表及び第6表のデータに見られるように、本発明
方法では磁石の厚さ0.1mmまで使用可能な薄いローター
用シート磁石12を形成できた。
一方、1.6mmの厚みを越えると、従来法によるものと
性能上大差ないので、本発明による好ましい厚さ範囲は
t=0.1mm〜1.5mmであることがわかる。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、小型モーター用ロータ
ーの製造において、希土類磁石粉末と有機物樹脂バイン
ダーとの混合物を加熱溶融する工程と、得られた溶融物
を4〜18kOeの磁場中で配向させながら厚さ0.1〜1.5mm
のシート状薄肉磁石に押出成形する工程と、シート状薄
肉磁石をローター体に巻き付けて円筒状磁石とし、固着
する工程とを有するから、薄肉状のシート希土類磁石の
高性能かつ生産性よく製造できる。また、このシート状
薄肉磁石をモーター等に適用することにより、モーター
として高い性能を有する小型モーター用ローターが製造
可能になった。
さらに、シート状薄肉磁石よりなるモーター用ロータ
ーは、多極着磁がし易い上に、使用磁石重量が軽減され
るので、低コスト及び低イナーシャが達成できる等の優
れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の小型モーター用ローターの製造方法の
一実施例を示す押出成形装置の模式断面図、第2図は本
発明により形成されたPM型モーター用ローター磁石の組
立加工を示す説明図、第3図は従来法のPM型モーター用
ローター磁石の模式図、第4図は試験したPM型ステップ
モーターのパルスレート−トルク特性を示すトルクとス
ピードとの関係線図である。 図において、1はスクリュー、2はバレル、3は原料装
入口、4はヒータ、5はポールピース、6は磁石発生コ
イル、7は型、8はシート磁石、9は予熱ヒーターコイ
ル、10はローター軸、11はローター(継鉄)、12はロー
ター用シート磁石、12aはローター用円筒磁石、13は着
磁極、14は接合部、15接着部である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類磁石粉末と有機物樹脂バインダーと
    の混合物を加熱溶融する工程と、得られた溶融物を4〜
    18kOeの磁場中で配向させながら厚さ0.1〜1.5mmのシー
    ト状薄肉磁石に押出成形する工程と、 前記シート状薄肉磁石をローター体に巻き付けて円筒状
    磁石とし、固着する工程と を有することを特徴とする小型モーター用ローターの製
    造方法。
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