JP2593252B2 - 集束配向型アウトサート円筒磁石および磁場配向金型 - Google Patents

集束配向型アウトサート円筒磁石および磁場配向金型

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JP2593252B2 JP3091013A JP9101391A JP2593252B2 JP 2593252 B2 JP2593252 B2 JP 2593252B2 JP 3091013 A JP3091013 A JP 3091013A JP 9101391 A JP9101391 A JP 9101391A JP 2593252 B2 JP2593252 B2 JP 2593252B2
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逸郎 田中
晃 安田
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川崎製鉄 株式会社
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ラジアルギャップ偏
平直流モーターやラジアルギャップブラシレスモーター
等、ラジアルギャップでトルクを発生させる方式になる
モーターのローター用磁石としての用途に用いて好適な
集束配向型アウトサート円筒磁石およびその磁石の製造
に好適な磁場配向金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のラジアルギャップ型偏平精密モー
ターは、図1(b)に示すとおり、通常、トルク発生用
の円筒状磁石101 と速度制御などを目的とする信号発生
用磁石102 をそなえている。なお図中、番号103 はイン
デックス磁石、104 および 105はそれぞれ受磁素子、10
6 はバックヨークであり、107 はシャフト、108 はステ
ーター磁極、109 はステーターコイル、110 はステータ
ーヨークである。
【0003】このラジアルギャップ型小型モーターは、
一般にトルク発生用磁石をカップ型ヨークの内側に配置
して使用される。ここに使用される磁石はすでに知られ
た磁石、たとえばフェライト系、サマリウム−コバルト
系またはネオジム−鉄−ボロン系の焼結磁石あるいはプ
ラスチック磁石が使用されるが、何れにしても厚み方向
に配向させた磁石であり、その幅はステーターコイルの
有効作用面積に対して大きく、着磁面を効果的に利用し
ているとは言えず、そのため得られるトルクも、使用し
た磁石の大きさの割りには十分とはいい難かった。
【0004】また信号発生用磁石102 としては、等方性
または厚み方向配向の合成樹脂磁石が使用されることが
多いが、何れにせよトルク発生用磁石とは別のものが使
用され、少なくとも片方は接着かはめ込みによってロー
ター化し実用に供しているのが現状である。このように
磁石の接着作業やはめ込み作業を伴うので、作製工数が
増加するだけでなく、接着またははめ込み箇所の微妙な
ずれに起因してモーター回転時の騒音や振動が問題にな
ることが多かった。
【0005】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、トルク発生用磁石の実質的な作用面のみに磁束
を効果的に集束させることによって、該作用面における
表面磁界を向上させると共に、トルク発生用磁石と信号
発生用磁石を一体成形することによって、接着やはめ込
みに起因した不都合を有利に解消した集束配向型アウト
サート円筒磁石を、この磁石の製造に好適な磁場配向金
型と共に提案することを目的とする。
【0006】すなわちこの発明は、一方が開放されたカ
ップ状強磁性体の内周面および端面に合成樹脂磁石材料
を一体成形した円筒磁石であって、該磁石の磁粉粒子の
配向方向が、円筒内周の中央帯域に集束することからな
る集束配向型アウトサート円筒磁石(第1発明)であ
る。
【0007】またこの発明は、成形金型の円筒状キャビ
ティ内に導入した、バックヨークとして一方が開放され
たカップ状の強磁性体を外周にそなえる磁石材料に磁場
を印加して該材料中の磁粉をラジアル方向に配向させる
磁場配向金型であって、該キャビティを内外に挟んで対
向配置とした磁極のうち、内周側磁極の磁場印加面積
を、他方のそれに対し、キャビティ内周の中央環を中心
として減少したことからなる磁場配向金型(第2発明)
である。
【0008】
【作用】この発明では、成形金型の磁気回路に工夫を加
え、磁石材料中における磁粉の配向方向を制御すること
によって、円筒磁石の実質的な作用面における表面磁界
の向上を図る。具体的には、キャビティを挟んでその内
周に配置された主極の磁場印加面の面積を、キャビティ
外周に配置される対極のそれに対し、キャビティ内周の
中央環を中心として減少することによって、成形金型キ
ャビティ内部の磁力線を作用面である円筒磁石内周面の
中央帯領域に集束させるのである。
【0009】かくしてキャビティ内に装入された磁石材
料について、その磁粉の配向方向を磁力線の方向に揃え
る、すなわち作用面である内周面の中央帯領域に集束さ
せることができるので、着磁後における磁束をドーナツ
状に絞ることができ、その結果円筒磁石の実質的な作用
面における表面磁界を著しく向上させることができるの
である。
【0010】図1(a)に、この発明に従って磁粉粒子
を配向させた円筒磁石を示す。図1(a)より明らかな
ように、この発明のトルク発生用円筒状磁石111 は、同
図(b)に示した従来磁石と異なり、磁束の無駄がな
く、全ての磁束が実質的な作用面に集束して有効に利用
されており、従ってより高い表面磁界が得られるのであ
る。また信号発生用磁石112 が一体成形されているの
で、組立て工程を減らすことができ、また接着作業がな
いので従来のような接着に起因したずれがなく、従って
モーターのローターとして使用した場合に振動や騒音の
発生を大幅に軽減することができる。
【0011】ここに図1(a)中、αで示す磁粉粒子の
配向角度は、ステーター磁極の実質作用幅および円筒の
幅や厚みに応じて任意に設定できるけれども、10〜70°
好ましくは20〜60°程度とするのが望ましい。というの
は配向角度αが10°より小さいと表面磁界の改善効果に
乏しく、一方70°より大きくなると表面磁界が発現する
実質的な作用面が著しく狭くなると共に、磁石の固有保
磁力によっては減磁する場合があるからである。
【0012】この発明の円筒状磁石において、磁粉とし
ては、フェライト系磁粉、アルニコ系磁粉及びサマリウ
ム−コバルト系磁粉やネオジム−鉄−ボロン系磁粉等の
希土類系磁粉など、従来公知のものいずれもが使用で
き、その粒子形状については平均粒径が 1.5μm 程度
で、圧縮密度:3.20以上のものが好ましい。
【0013】また合成樹脂についても、従来公知のもの
いずれもが使用でき、その代表例を示すと次のとおりで
ある。ポリアミド−6およびポリアミド−12などのポリ
アミド系合成樹脂。ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビ
ニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
ン、ポリエチレンおよびポリプルピレンなどの単独また
は共重合したビニル系合成樹脂。ポリウレタン、シリコ
ーン、ポリカーボネート、PBT、PET、ポリエーテ
ルエーテルケトン、塩素化ポリエチレンおよびハイパロ
ンなどの合成樹脂。プロピレン、ネオプレン、スチレン
ブタジエンおよびアクリロニトリルブタジエンなどのゴ
ム。エポキシ系樹脂。フェノール系合成樹脂。さらに磁
粉とバインダーである合成樹脂との配合比率は、磁粉:
90に対し、合成樹脂:10程度とするのが望ましい。なお
その他にも、従来から常用される可塑剤や坑酸化剤、表
面処理剤などを目的に応じて適量使用できるのはいうま
でもない。
【0014】バックヨークとしてインサートする強磁性
体材料としては、軟鋼板やけい素鋼板等の鉄系板その他
公知のものいずれもが使用できる。
【0015】次に、この発明に係る磁場配向金型につい
て説明する。図2に、この発明に従う射出成形用の磁場
配向金型の好適例を模式で示し、図中番号1はダイ2に
設けた円筒状キャビティ、3は強磁性体からなるバック
ヨーク、そして4が主極、5が対極であり、対極5の磁
場印加面の面積は主極4のそれよりも狭い構造になって
いる。また6は固定盤、7は移動盤、8はノズルタッ
チ、9はスプルーランナー、10は磁路プレート、11は突
き出しピン、12は突き出しプレイトであり、13はキャビ
ティプレート、14はコアプレート、15はインコアプレー
トである。
【0016】図中、主極4,対極5,固定盤6,移動盤
7,磁路プレート10および突き出しプレイト12について
は強磁性体が使用され、一方ダイ2, 突き出しピン11、
キャビティプレート13、コアプレート14およびインコア
プレート15としては非磁性体が用いられる。ここに強磁
性体としては、S55C,S50C,S40C等の炭素
鋼、SKD11,SKD61等のダイス鋼、その他パメ
ンジュール、純鉄等が使用できるが、耐摩耗性向上のた
め表面硬化処理を施すことは一層有利である。一方非磁
性体としては、ステンレス鋼、銅ベリリウム合金、ハイ
マンガン鋼、青銅、真ちゅう及び非磁性超鋼N−7等が
有利に適合し、これらにも必要に応じ耐摩耗性向上のた
め表面硬化処理を施すことは有利である。
【0017】さて図2に示したところにおいて、射出成
形によって円筒状キャビティ1内に導入された合成樹脂
磁石材料が軟化状態にある内に、該磁石材料に対し、磁
場を印加すると、キャビティ1内の磁力線は、キャビテ
ィ外周壁からキャビティ内周壁の中央帯域に集束するよ
うに透過するので、磁石材料中の磁粉の磁化容易軸もこ
の磁力線の方向に沿って配向し、かくして図1(a)に
示したような集束タイプの円筒状磁石が得られるのであ
る。
【0018】以上、成形金型として主に射出成形用金型
を用いる場合について説明したが、磁気回路金型の必要
な部分を他の成形用に変更すれば、圧縮成形用金型を利
用することもできる。
【0019】
【実施例】前掲図2に示したような射出成形用金型をそ
なえる磁場配向成形機を用いて、図3に示す寸法、形状
になる円筒状磁石を、以下の条件で成形した。原料 ・磁粉粒子 磁粉A:フェライト磁粉(平均粒径 1.5μm のマグネト
プランバイト系ストロンチウム系フェライト 磁粉B:サマリウム−コバルト磁粉(Sm2Co17 系;平均
粒径 10μm ) ・合成樹脂:ポリアミド12 ・可塑剤:TTS(イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート) ・配合(プラマグ配合) 磁粉 : 66 vol % ポリアミド12: 33 vol % TTS : 1 vol %
【0020】成形条件 ・射出成形条件(コイル内蔵磁場配向射出成形機) 射出シリンダー温度:300 ℃ 金型温度 :100 ℃ 射出圧力 :1800 kg/cm2 励磁時間 :5s 冷却時間 :15秒 射出サイクル :30秒
【0021】かくして得られた円筒状磁石の着磁後にお
ける表面磁界および起動トルク(モーター特性)につい
て調べた結果を、表1に示す。
【0022】なおモーター特性の評価条件は次のとおり
である。 ・マグネット 外径:40mm 内径:34mm 厚み:3mm 高さ:14mm 着磁:8極 ・コイル 相 :3相6コイル 巻数:140 ターン/コイル 抵抗:15オーム/コイル ・駆動法 3相バイポーラ 電圧:12V 起動電流:500 mA
【0023】
【表1】
【0024】同表より明らかなように、この発明に従う
磁場配向金型を用いて、円筒状磁石中の磁粉を円筒内周
面の中央帯域に集束させることにより、作用面における
表面磁界を大幅に向上させることができ、また優れたト
ルク特性も得られている。
【0025】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、円筒状磁石
材料中の磁粉を作用面である円筒内周面の中央帯域に効
果的に配向させることができ、ひいては着磁後の永久磁
石の作用面における表面磁界を従来よりも格段に向上さ
せることができる。またこの発明では、トルク発生用磁
石および信号発生用磁石を一体成形できるので、従来の
ような少なくとも片方の磁石のバックヨークへの接着工
程および信号発生用磁石の切削工程を省略することがで
き、従って生産性の向上も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、この発明に従う円筒状磁石の磁粉粒
子配向を示した図である。 (b)は、従来の円筒状磁石の磁粉粒子配向を示した図
である。
【図2】この発明に従う射出成形用の磁場配向金型の模
式図である。
【図3】実施例で作製した円筒状磁石の寸法、形状を示
した図である。
【符号の説明】
1 キャビティ 2 ダイ 3 バックヨーク 4 主極 5 対極 6 固定盤 7 移動盤 8 ノズルタッチ 9 スプルーランナー 10 磁路プレート 11 突き出しピン 12 突き出しプレイト 13 キャビティプレート 14 コアプレート 15 インコアプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 逸郎 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社 技術研究本部内 (72)発明者 安田 晃 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社 東京本社内 (72)発明者 沢 孝一郎 神奈川県横浜市港北区日吉3−14−1 慶応義塾大学内 (56)参考文献 特開 昭63−310356(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方が開放されたカップ状強磁性体の内
    周面および端面に合成樹脂磁石材料を一体成形した円筒
    磁石であって、該磁石の磁粉粒子の配向方向が、円筒内
    周の中央帯域に集束することを特徴とする集束配向型ア
    ウトサート円筒磁石。
  2. 【請求項2】 成形金型の円筒状キャビティ内に導入し
    た、バックヨークとして一方が開放されたカップ状の強
    磁性体を外周にそなえる磁石材料に磁場を印加して該材
    料中の磁粉をラジアル方向に配向させる磁場配向金型で
    あって、該キャビティを内外に挟んで対向配置とした磁
    極のうち、内周側磁極の磁場印加面積を、他方のそれに
    対し、キャビティ内周の中央環を中心として減少したこ
    とを特徴とする磁場配向金型。
JP3091013A 1991-03-30 1991-03-30 集束配向型アウトサート円筒磁石および磁場配向金型 Expired - Lifetime JP2593252B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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