JP2778011B2 - 希土類ボンド磁石 - Google Patents

希土類ボンド磁石

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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、回転電機等の各種装置に用いられる希土類
ボンド磁石に関する。
(従来の技術) 従来から、比較的安価でしかも強力な永久磁石の開発
が種々行なわれている。例えば特開昭59−211549号公報
には、希土類−鉄−ホウ素系磁粉を接着剤で固化するこ
ととしたボンド磁石が提案されており、また特開昭61−
17436号公報には、ミッシュメタル−遷移金属−ホウ素
系磁粉をバインダーと混合してなるプラスチック磁石が
提案されている。
(発明が解決しようとする課題) ところがこのような希土類−遷移金属−ホウ素系磁石
は、高温状態に放置すると酸化が進んで磁気特性(磁
束)が低減してしまうという問題がある。この磁石特性
の低下は、温度が高いほど激しく行なわれ、特に100℃
以上では顕著に見られる。このような酸化を防止するた
めに防錆油を添加することとすると、磁石表面にベトツ
キが発生し取り扱いが難しくなるとともに、磁石の物理
的強度が低下するという問題を生じる。
そこで本発明は、希土類−遷移金属−ホウ素系磁石の
高温状態での減磁を低減して磁気特性を改善するととも
に、取り扱いが容易でしかも物理的強度を高めることが
できるようにした希土類ボンド磁石を提供することを目
的とする。
(課題を解決するための手段および作用) 上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、
希土類−遷移金属−ホウ素系磁性粉末をゴムバインダー
中に分散させたシート状希土類ボンド磁石であって、上
記ゴムバインダーは、ハロゲンを含有するゴム成分を含
むと共に、このゴム成分が上記ゴムバインダーの重量に
対して15重量%以下混合し、かつ、上記ゴムバインダー
中に防錆剤およびエポキシ樹脂で被覆された磁性粉末を
混合したことを特徴としている。
また請求項の2に記載されたシート状希土類ボンド磁
石は、請求項1に記載の希土類ボンド磁石において、磁
性粉末に対する防錆剤およびエポキシ樹脂の混合比率
が、0.1〜5重量%に設定されている。
このような構成を有する手段においては、希土類−遷
移金属−ホウ素系磁粉に防錆被膜およびエポキシ被膜が
形成され、これらの被膜の相互差用によって磁粉の酸化
が防止され、かつ物理的強度が向上されるようになって
いる。
ここで本発明にかかる希土類ボンド磁石は、第1図に
示されるような工程により製造される。
まず超急冷法により希土類−遷移金属−ホウ素系磁性
粉末を得る。超急冷法の一例としてはジェットキャステ
ィング法がある。
ジェットキャスティング法においては、インゴッド状
に形成された希土類−遷移金属−ホウ素系磁性合金が受
皿内に収容され、不活性環境下で上記合金が高周波等に
よって溶融される。溶融状態となった磁性合金はノズル
付きの湯溜りに注入され、ノズルを通して回転ホイール
上に落下される。回転ホイールは水によって冷却されて
おり、ここで急速冷却が行なわれる。急冷された磁性合
金は、リボン状の磁粉に凝固されて下方に落下してい
き、容器内に収集される。
希土類−遷移金属−ホウ素系磁粉を構成する希土類と
しては、ランタノイドのうち一種または二種以上が用い
られ、遷移金属としては、Fe,Co,Niのうち一種または二
種以上が用いられる。具体的には、Nd−Fe−B、Nd−Fe
−Co−B、Ce−La−Fe−Co−B等が用いられる。
つぎに希土類−遷移金属−ホウ素系磁性粉末に防錆剤
およびエポキシ主剤が投入され、これらがボールミル等
の各種混合装置により混合されることによって上記磁粉
に防錆被膜およびエポキシ樹脂被膜が形成される(被膜
形成工程)。これらの防錆剤被膜およびエポキシ樹脂被
膜を形成するための混合は、酸素を不活性ガスによりガ
ス置換しながらボールミル等の混合装置により約2時間
程度行なわれる。混合装置としては、上記ボールミルの
ほかに、V型ブレンダー、ダブルコーン型ブレンダー等
が用いられる。
上記防錆剤としては、ソルビタンモノオレエートと鉱
物油または合成油の混合物等が用いられ、またエポキシ
樹脂主剤としては、ビスフェノール系、フェノキシ系、
ノボラック系、ポリフェノール系、ポリヒドロキシベン
ゼン系あるいはこれらの誘導体等の一種または二種以上
が用いられる。さらに上記不活性ガスとしてはアルゴン
ガス(Ar),窒素ガス(N2),炭素ガス(CO2)などが
用いられ、ガス置換後の酸素濃度は3%〜0.08%に設定
される。
防錆剤被膜およびエポキシ樹脂被膜が形成された磁粉
は取り出されて計量された後、加圧式ニーダーあるいは
ロール等によりバインダー樹脂(ゴムバインダー)と数
分にわたって混練される(混練工程)。この混練工程に
おいてエポキシ樹脂の硬化剤および硬化促進剤が添加さ
れる。
硬化剤および硬化促進剤をこの段階で添加するのは、
磁粉の混合物を取り出した直後から直ちに磁粉が硬化し
てしまうのを回避するためである。このような混練工程
によって、希土類−遷移金属−ホウ素系磁性粉末は、可
撓性を有するゴムバインダー中にほぼ均一に分散され
る。
ゴムバインダーとしては、天然ゴム(NR)、イソプレ
ンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタ
ジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プ
ロピレンゴム(EPR)、エチレン−酢ビゴム(EVA)、ニ
トリルゴム(NBR)、アクリルゴム(AR)、ウレタンゴ
ム(UR)等が、一種または二種以上にわたって用いられ
る。
本実施例におけるゴムバインダーとしては、いわゆる
3元ゴムが用いられており、極性がないゴム成分(例え
ばIIR)と、極性が強いゴム成分(例えばNBR)とが、ハ
ロゲンを含有するゴム成分(例えばCR)を介して良好に
混合されている。
極性がないゴム成分は耐油性・耐候性に難点があり、
また極性が強いゴム成分は非常に硬く伸展油または可塑
剤の添加を要する。そこでハロゲンを含有するゴム成分
を介して両ゴム成分を混合させることとすれば、それぞ
れのゴム成分の難点を補い合うゴム成分どうしが容易に
混合され、耐油性・耐候性の改善が行なわれるものであ
る。
ハロゲンを含有するゴム成分としては、クロロプレン
ゴム(CR)、ハイパロン(CSM)、塩素化ポリエチレン
等の塩素を含有するものが一種または二種以上にわたっ
て用いられる。この場合、当該ハロゲン含有のゴム成分
は、バインダー全体重量に対して15重量%以下に設定さ
れることが好ましい。ハロゲンを含有するゴム成分がバ
インダー全体重量の15重量%を越えて含まれる場合に
は、塩素ガス(Cl2)や塩酸ガス(HCl)が発生すること
となり、例えばモータの場合には整流子腐食や磁石の錆
およびコア錆の原因となるからである。
上記硬化剤としては、脂肪族ポリアミンや芳香族ポリ
アミン等のポリアミン、無水フタル酸等の酸無水物、ポ
リアミド樹脂、ポリスルフィッド樹脂、三フッ化ホウ素
等のアミンコンプレックス、フェノール樹脂等の合成樹
脂初期縮合物あるいはこれらの誘導体の一種または二種
以上が用いられる。硬化促進剤としては、トリスジメチ
ルアミノメチルフェノール等のアミン、1−イソブチル
−2−メチルイミダゾール等のイミダゾールあるいはこ
れらの誘導体の一種また二種以上が用いられる。
本発明におけるエポキシ樹脂としては、2液性のも
の、あるいは1液性のもの等種々のものを採用すること
ができ、このとき磁性粉末に対する防錆剤およびエポキ
シ樹脂の混合比率は、0.1〜5重量%に設定される。
以上のように混練工程により得られた磁石素材は、ロ
ールあるいはニーダーから取り出されて所定の大きさに
砕かれた後、この粉砕物に対してロール等による圧延が
施され、シート状になされる(シート形成工程)。
その後、所定の熱処理が施され適宜の寸法に切断され
る。このとき磁性粉末には防錆処理が施されているため
シート状ボンド磁石切断面も十分な防錆能力を持ってお
り、切断後にコーティング等の防錆処理を行なう必要が
ない。
(実 施 例) 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例1 磁粉としては、ゼネラルモーターズ社製MQPをボール
ミルにより予め湿式粉砕し粒度調整したものを用いた。
また上記磁粉は、超急冷法により形成したままでは粒度
2mm以下の磁粉であるため、これを粉砕して粒度78μm
以下としたものを用いた。
そしてボールミル容器の中に、磁粉、防錆剤およびア
ルミナボールを入れ、容器内の空気をN2ガスでガス置換
した後、1時間の混合を行ない磁粉表面に防錆剤膜を形
成した。防錆剤としては花王社製レオドールSP−10を
用い、またエポキシ主剤としては、油化シェル社製エピ
コート828を用いた。
そしてボールミル容器の中に、磁粉、エポキシ主剤、
防錆剤およびアルミナボールを入れ、容器内の空気をN2
ガスで、酸素濃度が1.2%となるようにガス置換した
後、1時間の混合を行ない磁粉表面に、酸化膜、エポキ
シ樹脂膜および防錆膜を形成した。
つぎに以上の混合物とゴムバインダーとを、硬化剤お
よび硬化促進剤とともに加圧式ニーダーで7分間にわた
って混練した。上記硬化剤および硬化促進剤として、油
化シェル社製のYH−302およびIBMI−12を用いた。
磁性粉末に対する防錆剤およびエポキシ樹脂の混合比
率は0.8重量%に設定した。
得られた混練物を、4kgずつの小ロットに小分けして
ビニール袋に入れ、直ちに口元を縛ってから密閉容器内
に収納した。その後適当時間放置して密閉容器から混練
物を取り出し、粉砕機で粒度約26mm程度に粉砕した。粉
砕機には朋来鉄工所製U−140回転刃式を用いた。
シートを得るために用いられる圧延ロールの表面温度
を約50℃に維持しながら圧延を行ない、シート状磁石を
得た。
ついでシート磁石を約170℃に加熱してゴムバインダ
ーを加硫した後、所定の寸法に切断して可撓性磁石を得
た。
本実施例における配合を次表に示す。
上表中のIIR−NBR−CRは、IIR(ブチルゴム)100に対
して、NBR(ニトリルゴム)が60、CR(クロロプレンゴ
ム)が15に設定されたものである。
このような実施例においては、希土類−遷移金属−ホ
ウ素系磁粉に形成された防錆被膜およびエポキシ被膜に
よって磁粉の酸化が防止された。すなわち第2図実線で
示される本実施例による防錆剤およびエポキシ樹脂混合
の磁石では、着磁後における85℃放置時間(横軸)に対
する磁束変化率(縦軸)が比較的小さく抑えられている
のに対し、防錆剤およびエポキシ樹脂なしの磁石(一点
鎖線)における磁束変化率は本発明品よりかなり大きく
なっている。
また本実施例品によれば、エポキシ樹脂によって磁粉
の表面が平滑化されることにより物理的強度が向上し
た。すなわち第3図実線で示される本実施例によるエポ
キシ樹脂混合の磁石では、着磁後における85℃放置時間
(横軸)に対する磁化方向の寸法変化率(縦軸)がかな
り小さく抑えられ物理的強度が向上されているのに対
し、エポキシ樹脂なしの磁石(一点鎖線)における寸法
変化率は本発明品よりかなり大きくなっていて物理的強
度はかなり小さいことが判る。
また防錆剤被膜は、磁石を柔らかくする機能があるた
め、エポキシ樹脂と防錆剤との双方の量を適宜調整して
用いることにより、磁粉の酸化を抑えつつ磁石の物理的
強度を任意に調整し、なおかつ表面のベトツキが少なく
取り扱いの容易な磁石が得られた。
実施例2 磁粉としては、MM14(Fe0.9Co0.179B7なる組成の合
金を単ロール法によって超急冷リボンとし、湿式ボール
ミルにより粉砕し粒度調整したものを用いた。防錆剤と
しては、花王社製レオドルSP−10と米国テネコケミカ
ル社製アンデロール456との混合液とを用いた。以下上
述した実施例1と同様にしてシート状の可撓性磁石を得
た。
この第2実施例においても、希土類−遷移金属−ホウ
素系磁粉に形成された防錆被膜およびエポキシ被膜によ
って磁粉の酸化が防止され、特にエポキシ樹脂膜によっ
て磁性特性の向上が見られ、また物理的強度が向上され
た。
さらにエポキシ樹脂と防錆剤との双方の量を適宜調整
して用いることにより、磁粉の酸化を抑えつつ磁石の物
理的強度を任意に調整し、なおかつ表面のベトツキが少
なく取り扱いの容易な磁石が得られた。
(発明の効果) 以上述べたように本発明による希土類ボンド磁石は、
希土類−遷移金属−ホウ素系磁粉がゴムバインダー中に
分散したシート状の希土類ボンド磁石であって、ハロゲ
ンを含有するゴムバインダーに防錆剤およびエポキシ樹
脂で被覆された磁性粉末が混合されているため、防錆剤
およびエポキシ樹脂の被膜によって特に高温状態での減
磁をなくし磁気特性を改善することができるとともに、
べとつき等がなく取り扱いが容易でしかも物理的強度の
高い良好な希土類ボンド磁石を得ることができる。
また、ゴムバインダーにハロゲンを含有するゴム成分
を混合すると、ゴムバインダーを構成する極性がないゴ
ム成分と極性の強いゴム成分とが上記ハロゲンを含有す
るゴム成分を介して良好に混合されるが、ハロゲンを含
有するゴム成分の量が多すぎると、塩素ガスや塩酸ガス
が発生し、モータの磁石として用いた場合は、整流子腐
食や磁石の錆およびコア錆の原因となる。そこで本発明
では、ハロゲンを含有するゴム成分をゴムバインダー重
量に対して15重量%以下とした。これによって、塩素ガ
スや塩酸ガスの発生を抑制することができ、本発明にか
かる希土類ボンド磁石をモータに使用しても、整流子腐
食や磁石の錆およびコア錆などを防止することができる
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる希土類ボンド磁石の製造工程を
表わしたフロー図、第2図および第3図は磁石の磁束変
化率および寸法変化率を表わした線図である。
フロントページの続き (72)発明者 石川 政幸 長野県駒ケ根市赤穂14―888番地 株式 会社三協精機製作所駒ヶ根工場内 (56)参考文献 特開 昭60−14405(JP,A) 特開 平1−147806(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 1/00 - 1/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類−遷移金属−ホウ素系磁性粉末がゴ
    ムバインダー中に分散したシート状希土類ボンド磁石に
    おいて、 上記ゴムバインダーは、ハロゲンを含有するゴム成分を
    含むと共に、このゴム成分が上記ゴムバインダーの重量
    に対して15重量%以下混合されており、かつ、上記ゴム
    バインダー中に防錆剤およびエポキシ樹脂で被覆された
    上記磁性粉末が混合されていることを特徴とするシート
    状希土類ボンド磁石。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のシート状希土類ボンド磁
    石において、 磁性粉末に対する防錆剤およびエポキシ樹脂の混合比率
    が、0.1〜5重量%に設定されていることを特徴とする
    シート状希土類ボンド磁石。
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