JP2903603B2 - 押出成形用金型および樹脂結合型磁石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、押出成形用金型、特に樹脂結合型磁石の押
出成形用金型に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、樹脂結合型磁石は、第６図の工程図に示すよ
うにして製造される。即ち、 適当な粒径の磁石粉末と有機樹脂（熱硬化性或いは熱
可塑性樹脂）粉末と、必要ならば添加剤を加えてミキサ
ー等にて十分に混合する。これら混合した原料を、ロー
ルミル或いは押出混練機等の混練装置にて有機樹脂が溶
融する温度以上に加熱し混練する。混練した原料を、外
径が１〜10mm程度の粒状に粗粉砕し、次ぎに押出成形機
に投入する。投入された磁石原料を、押出成形機内で加
熱し、流動状態として、スクリュー或いはプランジャー
にてシリンダーの先端に装着した金型中に送り込む。

磁石原料は、この金型中を通過することで所望の形状
例えば円筒状、薄板状、棒状等に賦形される。ここで、
等方性磁石と異方性磁石とでは成形方法が異なる。

即ち、異方性磁石の場合は、磁石原料を磁場を印加し
た金型中を通過させることで、原料中の磁石粉末の磁化
容易軸を磁場の方向に揃えて、即ち磁石粉末を配向させ
て成形する。その際、磁場を印加する手段としては、電
磁コイルと磁性材料で構成された磁気回路との組合せに
より印加する方法が一般的である。

これに対し、等方性磁石は磁場を印加せずに押出成形
する。成形体は金型先端の出口付近で冷却され、その
後、押出成形機の前方に配置された引取機により、成形
体を引取り、次いで切断機により成形体を適当な長さに
切断する。

磁石粉末を配向させながら成形したものについては、
成形体に磁気が残るので、これを消去するため脱磁を行
う。また結合材として熱硬化性樹脂を用いた場合には、
整形体を脱磁した後に加熱してキュアリング工程で樹脂
を硬化させ、押出成形樹脂結合型磁石を製造する。

これらの磁石の製造に当たって、磁場中押出成形に用
いる（即ち異方性磁石の成形に用いる）金型は、磁性材
と非磁性材を組合わせた構造になっており、これらの従
来技術としては特開昭58−219705号公報や特開昭60−10
0413号公報等に開示されている。

例えば、特開昭58−219705号公報には、第７図に示す
ような金型構造が開示されている。

この第７図の金型は、材料注入部外ダイ201、マンド
レル203及び成形部外ダイ202の先端部が磁性材から出来
ており、成形部外ダイ202の残りの部分が非磁性材から
出来ている。この成形部外ダイ202の回りに電磁コイル2
04を巻き回し、さらにこの電磁コイル204の回りに磁性
体ブロック205を配置した構成となっている。

これに対して、本願発明者等は、特開昭63−254713号
公報にて、第８図に示すような構造の金型を開示した。

この金型は、材料注入部外ダイ201及び成形部外ダイ2
02a,202bからなる外ダイとマンドレル203a,203bによっ
て構成されている。材料注入部外ダイ201は非磁性材か
ら出来ており、成形部外ダイ202aも非磁性材から出来て
いるが、外ダイの先端部に磁束を誘導するための磁性材
からなる成形部外ダイ202bが取付けられている。

また、マンドレル203aは非磁性材から出来ており、その
マンドレル先端には磁性材からなるマンドレル203bが取
付けられている。

本金型の外側には電磁コイル204が配置されている。
この電磁コイル204に電流を流すと、発生する磁束は透
磁率の高い磁性材中を通り易いため、マンドレル先端部
203bと成形部外ダイ先端部202bとの間の空間（以下配向
部という）に、放射状の磁場が印加されるわけである。

磁石原料は、材料注入部206、材料充填空間部207を通
過し、配向部で磁石粉末が放射状に配向されながら円筒
状に押出成形される。

現在、樹脂結合型ラジアル磁石の製造方法には、 （１）圧縮成形、（２）射出成形、（３）押出成形 がある。

このうち、圧縮成形、射出成形は現在、量産化に利用
されている。一方、押出成形は、フェライト磁石の成形
には多く用いられているが、高性能な希土類磁石の製造
では、未だ量産化に利用はされていない段階であり、押
出成形用金型、特に金型配向部の構造に対しての考察
は、従来、十分になされていなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 押出成形用金型の金型配向部の構造は、成形された磁
石の磁気性能に大きな影響があるので、十分な考察を行
うことが肝要である。

従来用いられている樹脂結合型磁石の押出成形用金型
若しくは装置のいずれも、その金型の配向部の材質やそ
の構造についての留意は払われず、普通は１種類の磁性
材一体で形成されていた。そのため、以下のような問題
点があった。

即ち、樹脂結合型磁石を押出成形する場合には、磁性
粉末と熱硬化性または熱可塑性樹脂との混合物を加熱し
溶融状態にしたところで、磁場を印加して、磁性粉末を
配向させ、成形した後に冷却固化を、配向及び形状が乱
れないように配向部中で行う必要がある。

磁性粉末が十分な配向をするためには、配向部に入っ
たところでは樹脂の粘度が出来るだけ低い、即ち、より
高い温度になっていることが望ましい。一方、配向、成
形した磁石が金型から出たところで、配向や形状が乱れ
ないように配向部内で十分な冷却固化をするためには、
配向部出口ではより低い温度になっていることが望まし
い。

したがって、配向部内では、温度勾配が必要となる。
もし、冷却固化する際に配向部の温度勾配が十分にとれ
ず、配向部全体の温度が低くなると配向が不十分とな
り、逆に配向部全体の温度が高くなると、磁石が金型を
出たところで配向や形状が乱れてしまう。

しかし、配向部が単体の磁性材料の場合では、その材
料の性状や配向部の構造から温度勾配をとることが困難
であり、また単体金属中で温度勾配をとるためには、容
量の大きなヒータ及びクーラーが必要となり、非常に非
効率的である等の問題がある。

また、ラジアル異方性磁石（円筒磁石で経方向に放射
状に異方性を有する磁石を以下ラジアル異方性磁石とい
う。）は、そのラジアル異方性が十分であるか否かがそ
の磁石の形状や大きさによって左右される。これを示す
指標としてラジアルファクターf_Rが次ぎの式で示され
る。

f_R＝2Dh/d² ここで、D:成形されたリング状磁石の外径、 h:〃の高さ このラジアルファクターf_Rは次のように分類される。

f_R＜１……十分ラジアル可能 f_R＝１〜２……不十分 f_R＞１……等方性 このf_Rは、圧縮や射出のラジアル磁場成形を行う場
合、その金型を設計する際にまず考えなければならない
指標となる。

即ち、f_R＜１を満たす金型構造をとれば、キャビテイ
で十分なラジアル磁場がかけられ、それによって十分な
ラジアル異方性のある磁石を成形することが可能にな
る。

しかし、f_R≧１である金型を設計した時には、十分な
ラジアル配向された磁石を成形することが出来なくな
る。

したがって、圧縮や射出によるラジアル磁場成形をす
る時には、その金型を設計する時の重要な指標を持つこ
とになる。

しかし、押出成形の場合、成形磁石形状と押出成形用
金型は一致しないため、f_Rをそのまま押出成形用金型設
計に使用することは困難である。

前述のように、樹脂結合型磁石を押出成形をする場合
には、磁性粉末と熱硬化性または熱可塑性樹脂との混合
物を加熱し、溶融状態にしたところで磁場を印加して磁
性粉末を配向させ、成形した後に冷却固化を、配向及び
形状が乱れないように配向部中で行う必要がある。

磁性粉末が十分な配向をするためには、前述のよう
に、配向部内で温度勾配が必要になる。配向部で温度勾
配を取るためには、 配向部の長さを長くすること、 熱伝導率の低い材質を配向部内に挿入すること、 非常に強力なヒータ及びクーラーで配向部の両端を加
熱・冷却する 方法がある。

このうち、の配向部の長さは、長くしすぎると十分
な配向磁場が取れなくなるため、配向部の長さは限られ
ており、の熱伝導率の低い材質は一般に非磁性材とな
るため、挿入する材質を薄くしなければ、配向部中の磁
場が乱れてしまう。

そこで上記の及びの方法も、ヒーター、クーラー
の能力を下げて温度勾配をとることは出来るが、ある程
度はの方法と同じく、強力なヒーター、クーラーで温
度勾配を取る必要が生ずる。

しかしながら、より容量の大きい強力なヒーターを使
うと、配向部だけでなく金型全体を加熱することにな
り、金型先端部を除く金型全体の温度が上昇することに
なる。そのため、コンパウンドは、押出機中では流れ性
を持つ程度に加熱されていたものが、金型中でさらに加
熱されることになるため、コンパウンド中の樹脂が熱硬
化性樹脂での場合、金型中で硬化を始めてしまい、熱可
塑性樹脂の場合、熱分解を起し始め、押出成形中にコン
パウンドの粘度が上昇するなどの経時変化が生ずる。こ
れによって、長時間の安定した押出成形が出来ないとい
う問題が生ずる。

本発明は、以上のような樹脂結合型磁石の押出成形用
金型の問題点を解決することを目的とし、本発明は、高
性能かつ形状精度の優れた樹脂結合型磁石を成形するた
めの押出成形用金型を提供し、 また、本発明は、高性能の樹脂結合型ラジアル磁石の
作成及びf_R＜１を満たさない長尺のラジアル磁石を作成
するための押出成形用金型を提供し、 さらに、本発明は、押出中での樹脂と磁性粉末の経時
変化を防ぎ、成形される磁石の磁気性能を安定させて、
長時間の安定した押出成形が出来、かつ、量産性に優れ
た押出成形用金型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］ 本発明の押出成形用金型は、次の（１）〜（８）を特
徴とする。

（１）成形部ダイを有し、磁性粉末と樹脂との混合物を
所望の形状に成形する押出成形用金型であって、前記成
形部ダイは、前記成形部ダイと前記混合物との接触部の
一部が、熱伝導率の低い第１の部材と、前記第１の部材
の両側に前記第１の部材の熱伝導率より高い熱伝導率の
部材と、が連結されてなる構造を有することを特徴とす
る。

（２）前記第１の部材は、熱伝導率が0.01［cal/cm・se
c・℃］以下であることを特徴とする。

（３）前記成形部ダイには、冷却手段が配設されてなる
ことを特徴とする。

（４）磁性粉末と樹脂との混合物を所望の形状に成形す
る押出成形用金型であって、前記押出成形用金型の一端
部から順に、前記混合物を収束される収束部、前記収束
部から熱的に分離する断熱部、前記混合物を加熱する加
熱部、前記加熱された混合物を磁気的に配向させ冷却固
化する配向部を有することを特徴とする。

（５）材料注入部ダイと成形部ダイとを有し、磁性粉末
と樹脂との混合物を所望の形状に成形する押出成形用金
型であって、前記成形部ダイは、前記成形部ダイと前記
混合物との接触部の一端部が、断熱材と、前記断熱材の
両側に磁性材料からなる部材と、が連結されてなる構造
を有することを特徴とする。

（６）前記断熱材は、熱伝導率が0.01［cal/cm・sec・
℃］以下であることを特徴とする。

（７）前記磁性材料からなる部材は、SKD61,SKD11から
選ばれた１種以上であることを特徴とする。

（８）前記成形部ダイには、磁場発生手段が配設されて
なることを特徴とする。

また、本発明の樹脂結合型磁石の製造方法は、次の
（９）〜（10）を特徴とする。

（９）押出成形用金型を使用して磁性粉末と樹脂との混
合原料を所望の形状に成形する樹脂結合型磁石の製造方
法において、前記押出成形用金型内で、前記混合原料を
加熱して溶融状態にし、溶融状態の前記混合原料を所望
の形状となるように成形し、前記成形された前記混合原
料を冷却固化する、ことを特徴とする。

（10）前記混合原料を冷却固化するときに、前記混合原
料に磁場を印加して前記磁性粉末を磁気的に配向させる
ことを特徴とする。

［作用］ 本発明は、前述のように、磁性粉末と樹脂の混合溶融
物中の磁性粉末を配向させ、冷却固化させて成形する樹
脂結合型磁石の押出成形金型において、金型先端部の磁
性粉末を配向させる部分から金型部分に至る配向部を、
少なくとも１種類以上の異なる材質で層構造を形成し、
その配向部の材質のうち少なくとも１種類以上を磁性材
料とすることによって、配向部において温度勾配が生ず
る結果、後述する実施例に明らかなように、形成された
磁石の性能は向上し、また、寸法精度についても改善す
る作用を有するものである。

また本発明では、配向部の層構造の代わりに熱伝導率
Ｋ（20℃）が、 Ｋ≦0.01［cal/cm・sec・℃］ の低熱伝導率材を挿入すると、一般に、金型に使用され
る金型の熱伝導率は、約0.07〜0.08［cal/cm・sec・
℃］であるので、挿入した部分での熱伝導率は約1/10以
下になる。

配向部内を流れる熱量が一定であれば、熱伝導率を小
さくすることによって、 Ｑ＝Ａ・Ｋ(T₁-T₂)(T₁-T₂＝Δ）/l Q:熱容量、A:面積、l:板厚， T₁-T₂＝Δ：温度差 上式より、温度差をとることが可能となるものである。

また、配向部の挿入材料が非磁性材料からなる場合、
配向部の長さの1/2以上になると、温度差が大きいもの
にかかわらず、磁気性能が著しく低下する。これは非磁
性材が配向部に入ることによって、配向部中の磁場が乱
れる。非磁性層がうすくなると、温度差は低下するが、
配向部内の磁場の乱れが減少するために磁気性能に多少
の改善が見られる。このことから、非磁性層は、温度勾
配の十分とれる最小限度の厚さであることが望ましく、
非磁性材を挿入する時には、配向部長さの1/2以下であ
ることが望ましい。

さらに、本発明は、押出金型の配向部の溶融物との接
触部長さｌを、ｌ＜d²/2Dに限定すると、磁性粉末が十
分に配向が出来、磁石の磁気性能が向上するものであ
る。

また、金型構造を押出機の接合部から配向部出口間を
順に、収束部分、断熱部分、加熱部分、配向部分からな
るように、構成することにより、長時間に亘る安定した
押出成形をすることが可能となり、量産が出来る等の効
果を有する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例にしたがって説明する。

［実施例１］ 第１図は、実施例１に使用された押出成形用金型の概
略説明図である。

図において、108は配向部、109は配向部出口表面、Ｘ
及びＹは夫々温度測定点であり、その他の符号は前述の
通りなので説明を省略する。

本発明の実施態様例である押出成形用金型は、第１図
に示すように、材料注入部外ダイ101及び成形部外ダイ1
02a,102bからなる外ダイとマンドレル103a,103bによっ
て構成され、材料注入部外ダイ101及び成形部外ダイ102
aは非磁性材からなり、外ダイの先端部に磁束を誘導す
るための磁性材の成形部外ダイ102bが取付けられてい
る。またマンドレル103aは非磁性材からなり、その先端
には磁性材からなるマンドレル103bが接合ネジ105によ
って取付けられている。

また金型の外側には電磁コイル104が設置され、この
電磁コイル104に電流を流すと、発生する磁束は透磁率
の高い磁性材中を通り易いため、マンドレル先端部103b
と成形部外ダイ先端部102bとの間の配向部108に、放射
状の磁場が印加される。

次ぎに、磁石の製造に当たっては、第６図に示す如
く、磁石粉末と有機樹脂例えば熱硬化性又は熱可塑性樹
脂と必要ならば添加剤を加えてミキサーにて混合する。

磁性粉末と樹脂の混合物は、押出機中で加熱され、溶
融状態となる。この状態で押出機から第１図に示すよう
な押出成形用金型の材料注入部106へ流しこまれる。

流しこまれた磁性粉末と樹脂の溶融物は、金型内の材
料充填空間部107の流路を通っていくうちに、次第に絞
り込まれ、最終形状に成形されていく。配向部108で、
磁性粉末は配向され、そのままの状態で、配向部108内
で冷却固化されて成形される。

次に第１表に、押出成形用金型の配向部108の構造
を、各種の材料、即ち、 SKD61:JISG4404規格鉄鋼材料 SKD11:JISG4404規格鉄鋼材料 SiO₂：シリコン酸化物 PES:ポリエーテルサルホン樹脂 などから選ばれた１種以上の材料で層構造に、配向部10
8を作成したときの配向部108内のＸ及びＹの温度測定点
の温度差を測定した結果を示す。

ここで、配向部108の全長は6mmであり、温度差は磁性
粉末と樹脂の溶融物の流路から3mm外側で配向部108の両
端から各0.5mmの点Ｘ及びＹ（この時Ｙ点の温度を50℃
とした）の温度差を表わしている。

また加熱には、容量800wのヒータを使用し、冷却には
水冷式の冷却板を配向部出口表面109に装着して、配向
部108を水冷した。

第１表中の構造の欄に示されているものは、先端部構
造で使用された材質であり、そのうちSKD61,SKD11は磁
性材料であり、それ以外のSiO₂,PESは非磁性材料であ
る。

また各層の長さは6/A［mm］（Ａは層の数）である。

第１表に示すように、単体金属で配向部を形成した比
較テスト例の場合には、上記の加熱及び冷却装置では温
度差が僅か20℃しか取れていない。

しかし、同じ材料でありながら、層構造とすることに
よって温度勾配がとれるようになる。

これは層構造にすることによって、接触面が熱移動に
対して抵抗となるためである。これはTest1とTest4から
も明らかである。

また、配向部の一部に熱伝導率の低い材質を使うこと
によって、Test3,5,6から分かるように、より大きな温
度勾配が取れるようになる。但し、この場合には一般に
磁性材料は、熱伝導率も大きいため、前記の材料として
は非磁性材料となるため磁場を取ることに対して不利に
なる。

次に、第１表に示されている構造で、磁石を成形した
ときの磁気特性の結果を同表に示す。

なお、磁石は以下のように作成した。

ここで成形された樹脂結合型磁石は、保磁力が約7KOe
の磁性粉末の基本組成が Sm(Co_0.672Cu_0.08Fe_0.22Zr_0.028)_8.35 である磁石合金を平均粒径約20μｍに粉砕し、この磁性
粉末を樹脂と混合する。磁性粉末と樹脂の比率は磁性粉
末60vol％、樹脂40vol％であった。

有機樹脂はエポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂を
使用した。

上記の混合物をロールミルによって混練したコンパウ
ンドを作成し、その後、コンパウンドを粗粉砕し、スク
リュー式押出機に投入した。押出機中で粉砕されたコン
パウンドは加熱される。

エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂は、約100〜1
50℃で著しく粘度が低下する熱可塑領域を持つもので、
この温度領域で磁性粉末と樹脂の混合物を溶融状態にし
て、スクリューによって金型内に押し込まれ、溶融状態
となったコンパウンドは金型中で絞り込まれ、金型先端
部の配向部中で磁性粉末を配向、成形させた後、冷却固
化し、金型から磁石を押出した。なお、ここで成形した
磁石の形状は外径32.8mm、内径31.8mmのリング状であっ
た。

なお、本実施例では、この溶融状態で成形された磁石
を未硬化の状態で磁気性能を測定した。

第１表から明らかなように、温度勾配の取れている構
造の金型を使用したときには、成形された磁石の性能は
向上し、また、寸法精度についても温度勾配をとること
によって改善されることがわかる。

［実施例２］ 第２図は、本実施例に使用された押出成形用金型の概
略説明図である。

図において、102cは低熱伝導率材からなる成形部外ダ
イ、ａ−ｂは配向部108の長さを示し、その他の符号は
第１図の通りなので説明を省略する。

本発明の実施態様例である押出成形用金型は、第１図
と同様な構成及び作用をなす金型で、只、配向部108は
その中心に異なる材質が挿入されて、第２図に示すよう
に金型奥部の配向部108が層Ａ、層Ｂ、層Ｃの３層に分
割された構造となっている。この場合、層Ｂは挿入され
た層の材質であり、層Ａと層Ｃは同じ材質でSKS₂を使用
した。

（SKS₂はJIS G4404規格鉄鋼材料である。） 配向部108内の温度差は、第２図の温度測定点Ｘ、Ｙ
間の温度差を示している。

第２表は、挿入したＢ層の材質に各種の材質を使用し
た時の、Ｘ−Ｙ間の温度差を示している。ここで配向部
長さ（第２図中のａ−ｂ間の距離）は6mmで、各層の長
さはすべて2mmであった。

なお、比較Test2例は、第８図に示すように配向部が
層構造となっていない金型を用いた例である。

加熱には、実施例１と同様に、容量800wのヒーターを
用い、冷却にはＣ層の金型出口表面109を冷却し、Ｙ点
の温度を60℃に保った。

次に、上記の構造の金型で実施例１と同様の基本組成
及び方法で、外径30mm、内径28mmの円筒状磁石を成形
し、その磁石の磁気性能を比較した。

第２表に、押出成形用金型の配向部108に熱伝導率の
異なる挿入した各種の材質、即ち、 PES:ポリエーテルサルホン樹脂 PEEK:ポリエーテルケトン樹脂 ZrO₂：ジルコニウム酸化物 YHD50,:日立金属（株）製鉄鋼材料 SKD61:JIS G4404規格鉄鋼材料 などから選ばれた１種の材料からなる配向部108を作成
したときの配向部108内のＸ及びＹの温度差及び作成し
た磁石の磁気性能を測定した結果を示す。

第２表のTest7〜11及び比較Test2は、エポキシ樹脂を
主体とする樹脂を使用した場合で、押出条件は、前述の
ようにＹ点の温度が60℃にして押出した。この温度は、
使用した樹脂が固化し、成形された磁石の形状が変形し
ない温度である。

一方、Test8a〜11a及び比較Test2aは、ポリアミド樹
脂（ナイロン12）を使用し、この場合の押出条件は、Ｙ
点の温度を160℃にした例である。

なお、挿入する層の材質にPESを使用したTest7に相当
する例が第２表に示されていないが、これはPESの耐熱
性が悪いため、使用することが出来なかったためであ
る。

第２表に示した結果より、単体金属SKD61のみで配向
部を形成した比較Test2及び2aよりも低熱伝導率の材料
を挿入した場合の方が一様に磁気性能の改善が見られ
る。ただし、挿入する材質の熱伝導率（20℃での）が0.
01［cal/cm・sec・℃］を超える時には、磁気性能増加
が僅かであり、0.01［cal/cm・sec・℃］以下の熱伝導
率を持つ材質を挿入することが望ましい。

［実施例３］ 次に、第１図の配向部へ挿入される非磁性材料の厚さ
を変えたときの磁石への影響を調べた。

挿入する材質として、PEEKを使用し、PEEK厚さを含め
た配向部長さを常に6mmとし、Ａ層とＣ層は同じ長さと
し、Ｙ点が常に160℃となるように冷却能力を変化させ
た。また、磁性粉末と混合させた樹脂には、ポリアミド
樹脂（ナイロン12）を使用し、成形方法及び成形された
磁石の形状は前述の実施例２と同じである。

第３表にＢ層の厚さを3.5mm〜0.5mmに変化せしめた時
のTest12〜16のＸ−Ｙ間の温度差、及び磁気性能を示
す。

第３表からわかるように、ここで使用したヒーターの
能力ではPEEK厚さが、2.0mmで温度差がほぼ飽和してい
る。PEEKの熱伝導率は非常に低いため、PEEK厚さが0.5m
m程度の時でも約80℃の温度差が得られている。

また第３表からわかるように、PEEK厚さが3.0mm（配
向部長さの1/2）以上になると、Ｘ−Ｙ間の温度差が大
きいのにもかかわらず、磁気性能が著しく低下する。こ
れは非磁性材が配向部に入ることによって、配向部中の
磁場が乱れるためである。同様に、PEEK厚さが1mm以下
でも温度差が少なくなっているにもかかわらず、磁気性
能には多少の改善が見られる。

これは、非磁性層がうすくなると、温度差は低下する
が、配向部内の磁場の乱れが減少するために磁気性能に
多少の改善が見られる。

これらのことから、非磁性層は、温度勾配の十分とれ
る最小限度の厚さであることが望ましく、第３表の結果
から、非磁性材を挿入する時には、配向部長さの1/2以
下であることが望ましい。

［実施例４］ 次に、第１図に示す押出金型において、金型の配向部
108の長さを種々の長さにして、実施例１と同様な手順
で押出成形を行い磁石を作成した例について述べる。

ただし、磁性粉末とポリアミド樹脂を、磁性粉末と樹
脂の体積比率を3:2となるように混合した。また、磁場
は123ターンのコイルに200Aの電流を流して励磁し、押
出された磁石の形状は外径30mm、内径28mmの円筒状磁石
であった。

その場合の配向部108の長さを変化せしめた時の配向
部での配向磁場と押出された磁石の磁気特性の結果を第
４表に示す。

このとき、配向部X,Y点での温度は常にＹ点が160℃、
Ｘ点が250℃になるように配向部両端から加熱、冷却を
行った。ただし、長さを5mmとした時にはＸ点の温度は2
40℃であり、250℃にはならなかった。ここで成形され
た磁石の形状の時のd2/2Dの値は約13mmである。

第４表より、配向部長さが13mmより長くなると、磁石
の磁気性能は極端に低下する。これは配向部の長さが長
くなるため、配向部磁場が低くなり、磁性粉末が十分に
配向が出来なくなるためである。

ここで ｌ＜d²/2D… の式はラジアルファクターの配向が十分である条件 f_R＝2Dh/d²＜１ の式をｈをｌに変えて、変形した式であるが、ほぼ式
に従った結果が得られた。但し、成形された磁石は、圧
縮や射出のラジアル磁場成形の場合には磁石の高さは13
mm程度が限界であるが、押出成形の場合は、磁石の高さ
は制限はなく、何十mmの磁石を作っても十分にラジアル
配向された磁石を作成することが可能であった。

［実施例５］ 次に、第２図に示された金型を使用して、実施例４と
同様の試験を行った。

第２図に示された金型は、実施例２と同様に、金型の
配向部108がＡ層の102b、Ｂ層の102c、Ｃ層の102bの３
層に分割され、Ｂ層の102cが非磁性材の厚さ0.5mmのPEE
Kで、配向部108の中心に異なる材質のＢ層の102cが挿入
された構造となっている。Ａ層及びＣ層の102bは磁性材
で、この長さの合計がｌ′である。Ａ層とＣ層は常に同
じ厚さとした。

この金型で長さｌ′を変えながら、磁石を成形したと
きの配向磁場と磁石の磁気性能の変化を調べ第５表にそ
の結果を示す。

ここで配向磁場はＡ層102bと接する流路で測定したと
きの結果であり、成形された磁石の形状は外径25mm、内
径23mmのリングであった。

Ｘ点、Ｙ点の温度は夫々160℃、280℃であった。Ｙ点
の温度が実施例４の時に比べ、温度が上昇しているの
は、Ｂ層にPEEKを挿入したことによって、Ａ−Ｃ層間に
断熱効果が出てきたために温度差がとれるようになった
からである。

ここで作成した磁石の場合 d²/2D＝10.6［mm］ である。第５表での結果でも、実施例４における結果同
様、ｌ′が10.6mm以上になったところで、作成された磁
石の磁気性能は急激に低下する。

10.6mm以下になると、ほぼラジアル配向が十分になされ
たと思われる値を示している。ただ、磁気性能が実施例
４に比べ改善されているが、これはＢ層による断熱効果
によって、Ｘ−Ｙ間の温度勾配がとれるようになるた
め、Ｘ点のところで樹脂の粘度が実施例４に比べ低下し
たためである。磁性粉末が配向部中の磁性材長さ、すな
わち、磁場の印加される長さｌ′が ｌ′＜d²/2D を満足させることによって、十分なラジアル配向した磁
石を作成することができる。

［実施例６］ 実施例４と同様な基本組成である磁性粉末にエポキシ
樹脂を主体とする樹脂を、磁性粉末と樹脂の体積比率が
3:2となるように混合し、磁石を金型から押出成形し、
その後、成形された磁石は焼成炉で加熱され、硬化させ
た。

本実施例で使用された金型を第３図に示す。

即ち、本実施例では、押出機の接合部から配向部108出
口間を順に、収束部分111、断熱部分112、加熱部分11
3、配向部分110に分割構成したものである。なお、Ｘ、
Ｙ、Ｚは温度測定点を示す。

この金型中で、押出機から押出されたコンパウンド
は、収束部分111でコンパウンドが絞り込まれる。断熱
部分112を通って、加熱部分113でコンパウンドはさらに
加熱され、配向部分110で磁性粉末は配向され、その状
態で冷却固化されて磁石が成形される。

次に、比較例で使用された金型は、断熱部分112が無
く、収束部分111と加熱部分113の区別が無いことを除い
ては、第３図と同じ金型を使用した場合の例である。

またこれらの金型を使用した場合のコンパウンドの粘
度の変化を第４図に示す。

ここで測定された粘度は、押出機に投入された後、金
型を通って押出された未硬化の磁石の粉砕したものの12
0℃での値である。

横軸の時間は、投入されたコンパウンドが初めて金型
から押出された時間を０分とし、以後経過時間毎に磁石
を取り出し、その粘度を測定した。

このときの金型のＸ、Ｙ、Ｚ点の温度は夫々60℃、15
0℃、120℃であり、比較例の金型のＸ、Ｙ、Ｚ点の温度
は60℃、150℃、160℃であり、磁石の押出速度は1mm/se
cであった。

第４図から、比較例の金型を使用した場合、コンパウ
ンドの粘度は、時間がたつにつれて、大きく上昇してい
る。これは、押出し機より押出されたコンパウンドが金
型中で160℃にも加熱されたために樹脂の一部に硬化が
始まったために、粘度が上昇したものと思われる。そし
て４時間以上たったところで、押出成形することが不可
能となった。一方、実施例金型の場合、150℃に加熱さ
れる部分が僅かであり、従って、粘度の経時変化は僅か
となっている。

第５図（ａ），（ｂ）に、これらの金型を使用したと
きの磁気性能の変化を示す。横軸の時間は第４図のもの
と同じである。

第５図に明らかなように、時間が経過するにつれて、
比較例の場合は磁気性能が急激に低下する。これは、コ
ンパウンドの粘度が経時変化によって上昇することに伴
い、コンパウンド中の磁性粉末の配向が困難となるため
配向度が低下し、磁気性能が低下するのである。

一方、実施例の場合には、磁気性能の経時変化はほと
んど見られず、高い磁気性能を安定して得ることが可能
である。

［発明の効果］ 本発明によれば以下の優れた効果を奏する。

（１）押出成形用金型が、熱伝導率の低い第１の部材
と、第１の部材の両側に第１の部材の熱伝導率より高い
熱伝導率の部材と、が連結されてなる構造を有するの
で、成形部ダイの温度勾配をとることができるようにな
り、被成形物の磁気的性能および寸法精度が向上すると
いう効果を奏する。さらに、熱伝導率の低い部材の熱伝
導率を0.01［cal/cm/sec/℃］以下とすることによっ
て、熱伝導率の低い部材の両側の部材を熱的に遮断する
ことができ、一方で磁性粉末と樹脂との混合物の流動性
を確保しつつ、他方で該混合物が所望の形状に成形され
た状態で固化することが可能となるという優れた効果を
奏する。

（２）押出成型用金型が、その一端部から順に、前記混
合物を収束させる収束部、前記収束部から熱的に分離す
る断熱部、前記混合物を加熱する加熱部、前記加熱され
た混合物を磁気的に配向させ冷却固化する配向部を有す
る構造を有するので、磁性粉末と樹脂との混合物を高温
に晒す時間を短くすることができ、混合物の粘度の増加
を抑え、長時間にわたって安定して成形することが可能
となる。

（３）押出成型用金型の成形部ダイが、断熱材と、該断
熱材の両側に磁性材料からなる部材と、が連結されてな
る構造を有することによって、一般的には熱伝導性のよ
い磁性材料を断熱材によって熱的に遮断するので、成形
部ダイの温度勾配をとることができるようになる。さら
に、成形部ダイに磁場発生手段が配設されてなる構成を
有することにより、磁性粉末と樹脂との混合物を成形す
るときに、磁場によって磁気的に配向させることが可能
となるとい優れた効果を奏する。

（４）樹脂結合型磁石の製造方法においては、押出成型
用金型内で、磁性粉末と樹脂との混合原料を加熱して溶
融状態にし、溶融状態の混合原料を所望の形状となるよ
うに成形し、成形された混合原料を冷却固化するので、
被成型物が押出成型用金型から出てきたときには既に固
化された状態にあり、被成形物が変形することがなく、
寸法精度が良いという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の実施態様例において使用さ
れた押出成形用金型の概略説明図、第４図は時間とコン
パウンドの粘度の変化を示すグラフ、第５図（ａ），
（ｂ）は、実施例６の金型を使用したときの磁気性能の
変化を示すグラフ、第６図は磁石の製造工程図、第７図
及び第８図は従来の押出成形用金型の概略説明図であ
る。 図において、101:材料注入部外ダイ、102a,102b:成形部
外ダイ、102c:低熱伝導率材、103a,103b:マンドレル、1
04:電磁コイル、105:接合ネジ、106:材料注入部、107:
材料充填空間部、108:配向部、109:配向部出口表面、11
0:配向部分、111:収束部分、112:断熱部分、113:加熱部
分、X,Y,Z:温度測定点、ａ−b:配向部長さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−70254 (32)優先日 平１(1989)３月22日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 下田 達也 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−219705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100413（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28B 3/26 H01F 41/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成形部ダイを有し、磁性粉末と樹脂との混
   合物を所望の形状に成形する押出成形用金型であって、 前記成形部ダイは、前記成形部ダイと前記混合物との接
   触部の一端部が、熱伝導率の低い第１の部材と、前記第
   １の部材の両側に前記第１の部材の熱伝導率より高い熱
   伝導率の部材と、が連結されてなる構造を有することを
   特徴とする押出成形用金型。
2. 【請求項２】前記第１の部材は、熱伝導率が0.01［cal/
   cm・sec・℃］以下であることを特徴とする請求項１に
   記載の押出成形用金型。
3. 【請求項３】前記成形部ダイには、冷却手段が配設され
   てなることを特徴とする請求項１または２に記載の押出
   成形用金型。
4. 【請求項４】磁性粉末と樹脂との混合物を所望の形状に
   成形する押出成形用金型であって、 前記押出成形用金型の一端部から順に、前記混合物を収
   束させる収束部、前記収束部から熱的に分離する断熱
   部、前記混合物を加熱する加熱部、前記加熱された混合
   物を磁気的に配向させ冷却固化する配向部を有すること
   を特徴とする押出成形用金型。
5. 【請求項５】材料注入部ダイと成形部ダイとを有し、磁
   性粉末と樹脂との混合物を所望の形状に成形する押出成
   形用金型であって、 前記成形部ダイは、前記成形部ダイと前記混合物との接
   触部の一端部が、断熱材と、前記断熱材の両側に磁性材
   料からなる部材と、が連結されてなる構造を有すること
   を特徴とする押出成形用金型。
6. 【請求項６】前記断熱材は、熱伝導率が0.01［cal/cm・
   sec・℃］以下であることを特徴とする請求項５に記載
   の押出成形用金型。
7. 【請求項７】前記磁性材料からなる部材は、SKD61,SKD1
   1から選ばれた１種以上であることを特徴とする請求項
   ５または６に記載の押出成形用金型。
8. 【請求項８】前記成形部ダイには、磁場発生手段が配設
   されてなることを特徴とする請求項５ないし７のいずれ
   にか記載の押出成形用金型。
9. 【請求項９】押出成形用金型を使用して磁性粉末と樹脂
   との混合原料を所望の形状に成形する樹脂結合型磁石の
   製造方法において、 前記押出成形用金型内で、 前記混合原料を加熱して溶融状態にし、 溶融状態の前記混合原料を所望の形状となるように成形
   し、 前記成形された前記混合原料を冷却固化する、 ことを特徴とする樹脂結合型磁石の製造方法。
10. 【請求項１０】前記混合原料を冷却固化するときに、前
    記混合原料に磁場を印加して前記磁性粉末を磁気的に配
    向させることを特徴とする請求項９に記載の樹脂結合型
    磁石の製造方法。