JP2811302B2

JP2811302B2 - 樹脂磁石組立品

Info

Publication number: JP2811302B2
Application number: JP30722596A
Authority: JP
Inventors: 義信本蔵; 亜起度會; 浩松岡
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH09106910A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種機器の回転数・回
転速度を検出するために使われるセンサーにおける当該
構成部品として用いられる磁石組立品に関して、特にＯ
Ａ機器等の静的かつ常温環境下で使用される場合に比べ
て振動、熱又は強度に対して耐久性が要求される自動車
等の回転センサーにおいて、遠距離検知を可能せしめる
磁石組立品を提供する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等の速度検出装置において
機械的なケーブル等の回転を介して速度を検出する方法
あるいはギアを介して回転数を検出する方法から、永久
磁石の磁気を検知するセンサを使用する電子検出装置に
変わりつつある。この電子検出装置において、遠距離検
知を可能せしめる磁石組立品として焼結フェライト磁
石、フェライト磁石樹脂成形体あるいは焼結Ｓｍ−Ｃｏ
磁石があげられている。しかし、焼結フェライト磁石を
用いる場合には当該磁石の割れ、欠けの問題とともに磁
束密度が低いため遠距離検知は困難であった。また、フ
ェライト磁石樹脂成形体を用いる場合には、当該磁石の
割れ、欠けの問題は解決されるものの磁束密度が低いた
め遠距離検知は困難であった。

【０００３】この遠距離検知を可能とするために磁束密
度の高い焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石を用いた磁石組立品が多く
使用されるている。例えば、図５に示すように、磁気セ
ンサーＳと高速回転する焼結磁石組立品５０とを用いた
ものが知られている。この焼結磁石組立品５０は、円柱
状の焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１、ケーシング５２およびフ
ランジ部５４を有する軸部５３からなっている。

【０００４】しかし、この焼結磁石組立品５０は製造過
程における焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石の割れ、欠けが発生する
ために製品歩留りが低い、寸法精度が悪い、および部品
点数が多い、そして組み付け性が悪いなどの欠点があっ
た。例えば、円柱状の焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１の製造に
おいては焼結後に所定の寸法に機械加工する際に、もし
くは工程途上においても同様に割れ、欠けの問題が発生
する。さらに、焼結磁石組立品５０は、回転部品として
用いる際に焼結磁石が割れたり、欠けたりすることを防
ぐためにケーシング５２を必要とおり、このケーシング
５２と焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１との接合には、かしめた
り、接着剤で固定している。かしめの場合には焼結Ｓｍ
−Ｃｏ磁石５１が割れたり、接着の場合には剥離したり
して強度上の問題がある。また、焼結磁石組立品が高速
回転する時にフランジ部５３の端面から焼結Ｓｍ−Ｃｏ
磁石５１とケーシング５２からなる２部品が剥離するこ
とを防止するために、焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１とケーシ
ング５２とを固定した２部品をフランジ部５４の端面に
接着剤で固定するために接着剤が塗布されるフランジ部
５４の端面に滑り止め加工等を施す工程が必要である。
他方、焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１の外径にケーシング５２
を配設するため、焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石の表面と磁気セン
サーＳとの距離が離れることにより検出できる磁束密度
が低下する。

【０００５】本発明の目的は、遠距離検知を可能にする
とともに製造過程における磁石の割れ、欠けによる製造
歩留の低下を防止し、部品点数が少なく組付け性の良好
な磁石組立品を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる樹脂磁石
組立品の永久磁石粉末として、希土類系永久磁石粉末と
熱可塑性樹脂を主成分とした円筒状樹脂磁石と、その内
周部にシャフト部材を有する一体成形した樹脂磁石組立
品において、前記シャフト部材は芯部および軸部からな
り当該芯部がヨーク機能を有する金属材料からなること
を特徴としている。

【０００７】すなわち、本発明の円筒状樹脂磁石には、
Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類系永久磁石
粉末が用いられる。また、熱可塑性樹脂としては、ナイ
ロン、ポリプロピレン等が用いられる。希土類系永久磁
石粉末と熱可塑性樹脂を主成分とした組成物を、先に金
型に挿入してあるシャフト部材に対して射出成形を行
い、円筒状樹脂磁石を形成するとともに当該シャフト部
材と一体成形をする。次いで、円筒状樹脂磁石に多極性
を有するためにラジアル着磁を行う。

【０００８】本発明に用いられるシャフト部材の芯部に
は、ヨーク機能を有する金属材料、例えばＳ１０Ｃや軟
磁性ステンレス鋼などが用いられる。ここで、ヨーク機
能とは、磁石のパーミアンス係数を上昇させることによ
り、磁石表面の磁束密度をあげる増幅機能をいう。な
お、これらのヨーク機能を有する金属材料をシャフト部
材芯部に用いる場合には、ヨーク機能を有するシャフト
部材芯部の外周と接する円筒状樹脂磁石の内周が隙間を
全くない状態に接合することが必要である。また、ヨー
ク機能を有効に作用させるためには、円筒状樹脂磁石の
厚さはシャフト部材芯部の厚さに対して薄く設定する方
がよい。従って、シャフト部材の芯部の外径より軸部の
外径は小さくなるのが普通である。

【０００９】さらに、本発明は当該シャフト部材の形状
において、特に芯部外周の形状については１または２以
上のテーパーを有することを特徴とする。つまり、２の
連続した山形からなり芯部中心線に対して開放型もしく
は閉鎖型の２のテーパーを有することを特徴とする。ま
た、３以上の波形テーパーでもよい。その連続する山形
の頂点は円弧を有していてもよい。芯部外周の形状とし
ては、外周の一部又は全周にわたってキー溝を設けても
よい。

【００１０】

【作用および効果】本発明のように、希土類系永久磁石
粉末と熱可塑性樹脂を主成分とする組成物を、先に金型
に挿入したヨーク機能をも有する芯部からなる当該シャ
フト部材に射出成形をおこなって一体成形することによ
り、焼結磁石を用いないために割れ、欠けの問題は発生
せず、製造歩留も向上する。また、部品点数は円筒状樹
脂磁石の一体成形部品の１点と減少し、組み付け性も大
幅に改善される。

【００１１】さらに、円筒状樹脂磁石の内周部に配設さ
れている芯部がヨーク機能を有するために当該円筒状樹
脂磁石の外周表面の磁束密度が増幅されることにより、
遠距離検知が可能となる。すなわち、芯部にヨーク機能
を付加することにより、当該円筒状樹脂磁石の外周表面
からの距離が遠く離れている場合においても、磁気セン
サーで検知できる磁束密度が改善されている。なお、円
筒状樹脂磁石の内周部にヨーク機能を有する芯部の配設
の際に、円筒状樹脂磁石の内周面とヨーク機能を有する
芯部の外周面が完全に密接されずに間隙を有すると、ヨ
ーク機能が激減するために当該円筒状樹脂磁石の外周表
面の磁束密度の増幅がなされず、従って磁気センサーで
検知できる磁束密度は改善されない。

【００１２】また、この作用から、当該円筒状樹脂磁石
の外周表面と磁気センサーの距離が小さい場合には、当
該円筒状樹脂磁石の厚さを薄くすることができ、高価な
希土類系永久磁石粉末の使用を少なくできる効果が得ら
れる。

【００１３】さらに、本発明の芯部の外周に２以上のテ
ーパー、キー溝を設けたので、当該円筒状樹脂磁石と当
該芯部との間における物理的結合に加えて機械構造的結
合が生ずるため、円筒状樹脂磁石とシャフト部材が一層
強固に結合することにより、樹脂磁石組立品の振動、熱
での使用環境下もしくは高速回転時に円筒状樹脂磁石が
当該シャフト材から抜け落ちたり、空回りすることに対
して、さらにその性能を向上することができる。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。実施
例１を図１、図２および図３に示すとともに以下に説明
する。図１に示すように、芯部12にヨーク機能を有する
Ｓ１０Ｃからシャフト部材を切削加工にて作製した。円
筒状樹脂磁石10の目標とする成形寸法は外径が８．００
ｍｍ、内径が４．００ｍｍ、そして、円筒状樹脂磁石12
の厚さは２．００ｍｍ、幅Ｗは６．００ｍｍとした。シ
ャフト部材を構成する芯部12の寸法は円筒状樹脂磁石11
の内径との接合面の外径は４．０ｍｍ、幅は６．０ｍｍ
とした。軸部13の寸法は外径３．００ｍｍ、長さ２５ｍ
ｍとした。

【００１５】次いで、重量比で、希土類永久磁石粉末
（商品名ＭＱ１、米国 General Motors Corporation
製）を８８ｗｔ％〜９２ｗｔ％、残りを熱可塑性樹脂お
よび添加剤からなるペレット（商品名ＲＮＩ−１２５
５、メイト社製）を用いて当該シャフト部材に対して射
出温度２７０℃、射出圧力１５００ｋｇｆ／ｃｍ²にて
成形し、５．１ｇ／ｃｍ³の密度を有する成形体が得ら
れた。

【００１６】射出成形時の割れは、５００個成形したと
ころ全く発生せず、芯部の外周 12aと円筒状樹脂磁石の
内周 11bとの接合面は隙間もなく完全な一体成形体が得
られた。また、シャフトの軸13を回転試験装置に組み付
けて１０００〜３０００ｒｐｍの回転試験においても円
筒状樹脂磁石11の空回り、あるいは脱落、欠けの問題は
発生しなかった。

【００１７】図１に示す成形体に８極のラジアル着磁を
処理してヨーク機能の効果を調査しその結果を図４に示
す。成形体へのラジアル着磁条件は、着磁電圧１０００
〜１５００Ｖ、着磁電流１００００〜２００００Ａで着
磁した。こうして得られた樹脂磁石組立体10を用い、当
該円筒状樹脂磁石の外周表面 11aから磁気センサーＳま
での距離として１．０〜６．０ｍｍについて、磁束密度
の片側のピーク値を測定した。なお、測定は樹脂磁石組
立体10を１８００ｒｐｍの回転を与えて行なった。

【００１８】比較例として、ヨーク機能を有しない樹脂
磁石組立体にはＪＩＳ鋼のＳＵＳ３０４からなり、本発
明の樹脂磁石組立体10と同一の寸法に加工したシャフト
部材を用い、樹脂磁石組立体10の作製と同一条件による
円筒状樹脂磁石を射出成形した後、８極にラジアル着磁
して測定に供した。

【００１９】また、従来例として、図５に示した焼結磁
石組立品５０を用いた。焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５１の外径
は５．８０ｍｍ、高さは６．００ｍｍとし、ケーシング
５２は内径６．００ｍｍ、外径８．００ｍｍの金属Ａｌ
パイプを長さ６．００ｍｍに切断したパイプとした。こ
の磁石組立体５０を測定に供した。

【００２０】図４には、横軸として当該円筒状樹脂磁石
の外周表面 11aから磁気センサーＳまでの距離を１．０
〜６．０ｍｍをとり、縦軸として磁気センサーＳで検知
した磁束密度（Ｇ；ガウス）を表した。これから、距離
が大きくなるに従って磁束密度は低下する傾向が見られ
る。しかし、芯部にヨーク機能を有していない比較例に
比べて、芯部にヨーク機能を有する本発明の樹脂磁石組
立体10の場合、全ての距離において改善され、高磁束密
度が得られている。このことから、ヨーク機能を付加す
ることにより遠距離検知が可能である。また、ヨーク機
能を付加することにより従来の焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石を用
いた磁石組立体以上の性能が得られた。

【００２１】次に、シャフト部材の芯部の形状を変えた
樹脂磁石成形体の実施例について、２のテーパーからな
る芯部を有する実施例２を図２に示し、そして芯部外周
の周囲にキー溝を有する実施例３を図３に示す。実施例
２では、シャフト部材の加工において、芯部外周の形状
が２の連続した山形からなり芯部中心線に対してそれぞ
れγ、βの角度（本実施例ではそれぞれ２度）を有して
開放している２のテーパーからなる芯部41を切削加工で
作製した。その寸法は、芯部42の上下端面の外径で４．
００ｍｍ、芯部中央の最小径で３．７９ｍｍ、幅で６．
００ｍｍとした。なお、当該シャフト部材にはフランジ
部を有せず、軸部23の大きさは実施例１と同一とした。
このシャフト部材を用いて射出成形により得られた成形
体の円筒状樹脂磁石41は軸部42の上下の端面で接する寸
法４．００ｍｍに比べて軸部42の中央で接する寸法は
４．２１ｍｍと大きくなるために円筒状樹脂磁石21がシ
ャフト部材芯部22から抜けにくい構造が得られた。

【００２２】実施例３では、シャフト部材の加工におい
て、芯部32の外周にキー溝55を切削加工にて作製した。
すなわち、外径４．００ｍｍ、幅６．００ｍｍから芯部
32のの中央に幅１．５０ｍｍ、深さ０．３０ｍｍの丸み
を有する形状のキー溝35とした。なお、当該シャフト部
材にはフランジ部を有せず、軸部34の大きさは第１実施
例と同一とした。このシャフト部材を用いて射出成形に
より得られた成形体の円筒状樹脂磁石31は円筒状樹脂磁
石31の内径４．００ｍｍに対して内径４．６０ｍｍの凸
部を有することになるため円筒状樹脂磁石31がシャフト
部材芯部32から抜けにくい構造が得られた。

【００２３】このような２以上テーパーもしくはキー溝
を設けた樹脂磁石組立品を回転試験装置に組み付けて６
０００〜１２０００ｒｐｍの高速回転試験においても空
回りあるいは円筒状樹脂磁石21、又は31の脱落の問題は
生じなかった。さらに、−２０〜１２０℃のヒートサイ
クル試験と高速回転試験との組合せ試験においても空回
りあるいは円筒状樹脂磁石21、又は31の脱落の問題は生
じなかった。

【００２４】なお、樹脂磁石組立品のシャフト部材の形
状については、本発明の実施例に示した芯部の形状のみ
でなく、非円柱状の形状からなり機械構造的な結合が得
られる形状を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１において、樹脂磁石組立品の断面図

【図２】実施例２にかかる樹脂磁石組立品の断面図

【図３】実施例３にかかる樹脂磁石組立品の断面図

【図４】ヨーク機能を付加した効果。

【図５】従来の焼結磁石組立品の断面図。

【符号の説明】

１０・・・実施例１にかかる樹脂磁石組立品１１・・・円筒状樹脂磁石１１ａ・・・円筒状樹脂磁石の外周１１ｂ・・・円筒状樹脂磁石の内周１２・・・シャフト部材の芯部１２ａ・・・シャフト部材の芯部の外周１３・・・シャフト部材の軸部Ｓ・・・磁気センサー２０・・・実施例２にかかる樹脂磁石組立品２１・・・円筒状樹脂磁石２２・・・シャフト部材の芯部２３・・・シャフト部材の軸部 γ ・・・芯部のなす１のテーパーの角度 β ・・・芯部のなす他のテーパーの角度Ｓ・・・磁気センサー３０・・・実施例３にかかる樹脂磁石組立品３１・・・円筒状樹脂磁石３２・・・シャフト部材の芯部３３・・・シャフト部材の軸部３４・・・シャフト部材の凹部Ｓ・・・磁気センサー５０・・・焼結磁石組立品５１・・・焼結Ｓｍ−Ｃｏ磁石５２・・・ケーシング５３・・・軸部５４・・・フランジ部Ｓ・・・磁気センサー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類系永久磁石粉末と熱可塑性樹脂を主
成分とした円筒状樹脂磁石と、その内周部にシャフト部
材を有する一体成形した樹脂磁石組立品において、前記
シャフト部材は芯部および軸部からなり当該芯部がヨー
ク機能を有する金属材料からなることを特徴とする樹脂
磁石組立品。
【請求項２】前記シャフト部材の芯部外周と円筒状樹脂
磁石の内周の接合面において、当該芯部形状が非円柱状
からなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂磁石組
立品。