JP3007293B2 - 異方性偏平環状永久磁石およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】コンピュータのフロッピード
ライブユニットやＶＴＲ等、電子機器の駆動部に用いら
れるモータ用異方性偏平環状永久磁石に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】異方性偏平環状永久磁石は、安価で高い
磁気特性を持つことから電子民生用機器の駆動用モータ
ーとして、広範囲にわたり使用されている。

【０００３】従来の異方性偏平環状永久磁石は、異方性
方向、即ち磁化容易軸方向の両端面で磁性の強さが異な
っていた。その理由は、磁石の移動パンチ側の圧縮成型
時における成形密度が固定パンチ側の成形密度より高く
なることにより、移動パンチ側の磁性が高くなるものと
考えられていた。

【０００４】磁石の両端面に上記のような磁性の差があ
ることは、例えばマグネトロンやプリントモーターへの
応用のように有利な場合もあるが、リレースイッチ用マ
グネットのように一つのコアから切り出して使用する場
合は両端面の差がない方が良いし、減磁を行って使用す
るマグネットの場合も作業性の面から強磁性面と弱磁性
面の差がない方が有利となる。

【０００５】そこで、両端面の磁気特性の強弱を制御す
る方法が、特公昭６２ー１１０４２号公報等において提
案されている。

【０００６】該公報において、磁石の両端面における磁
気特性の強弱を制御するため図４に示すような方法がと
られている。磁場中の圧縮成型時における下側パンチ５
４の磁極面５４ａ面積を固定して、上側パンチ５１の磁
極面５１ａの面積を非磁性リング５２の大きさを変化さ
せることにより変化させ、磁気特性を制御する。ここ
で、５３は臼型であり、５５は成型空間であって、３ａ
は磁場をかけるためのコイルである。

【０００７】本図に示すように、下側パンチ５４の磁極
面５４ａ面積と上側パンチ５１の磁極面５１ａ面積を等
しくすると、磁石の両端面における磁気特性が等しくな
るのである。

【０００８】しかし、前記公報に開示されているような
上下パンチの磁極面における面積比を変えて磁気特性を
制御する方法では、上下パンチの被圧縮体、即ち成型体
である磁石に直接接触する面が磁性体と非磁性体の２つ
の部材で構成されることになりパンチ部と成型体が接触
している部分５６では、磁石にクラック、はがれ等の欠
陥が生じやすくなり歩留まりの低下を招くばかりでな
く、特性を制御することが困難であって、磁石の両端面
における磁気特性を等しくすることはできなかった。

【０００９】しかしながら、異方性偏平環状永久磁石の
主要な用途である電子民生用機器の駆動用モーターとし
て使用する場合には異方性偏平環状永久磁石の一方端面
しか使用されないため、使用面である強磁性面側の磁気
特性が一定の大きさ以上であればよく、両端面に磁気特
性の差が生じていても問題とされることはなかった。

【００１０】したがって、磁石をモーター等の装置に組
み込む作業時に、使用面である強磁性面が識別できるよ
う、あらかじめ磁石の内径側または外径側に成型時金型
によるカット付けを行ったり、インク等によるマーキン
グを行う工程が必要であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の軽薄短
小の流れの中、異方性偏平環状永久磁石についても例外
ではなく製品厚み５ｍｍ以下の薄型形状のものが主流と
なり、特に製品厚み３ｍｍ以下の異方性偏平環状永久磁
石にあっては該永久磁石の内径側または外径側に成型時
金型によるカット付けをおこなうことは事実上困難とな
り、製品完成後インク等によるマーキングを行うことが
不可欠となった。しかし、これらのインク等によるマー
キング作業は手作業で施工せざるを得ず、成型時金型に
よるカット付けを行うことと比較すると作業効率が著し
く悪化するため、製造コストが増大するという問題が避
けられなくなった。

【００１２】そこで、磁石にクラック、はがれ等の欠陥
が発生することがなく、容易に磁石両面の磁気特性の差
が低減することが可能となるような磁気特性を制御する
方法を提供することにより、磁石両面のどちらでも駆動
モーター等に使用面として組み込むことが可能となり、
使用面の識別をするために行うインク等によるマーキン
グ工程を不要とすることが可能なので、異方性偏平環状
永久磁石の製造コストの低減を図ることができる異方性
偏平環状永久磁石の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】また、製品の厚みが５ｍｍ以下であり、モ
ーター等に組み込む場合の組み付けラインの簡素化およ
び管理負担の大幅な軽減を図ることが可能となる異方性
偏平環状永久磁石を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、磁化容易軸方向に異方性を有
する異方性偏平環状永久磁石において、該磁石の厚み寸
法が５ｍｍ以下であって磁石両面の残留磁束密度の差が
１％以下であることを特徴とする異方性偏平環状永久磁
石を提供する。

【００１５】したがって、前記磁石両端面のいづれに
も、一方端面を識別するための処理を施していないこと
を特徴とする異方性偏平環状永久磁石を提供することが
できる。

【００１６】さらに、請求項２記載の発明は、上下パン
チ、臼型、中棒等から構成される異方性偏平環状永久磁
石用成型装置であって、該異方性偏平環状永久磁石用成
型装置は、前記上下パンチ、臼型、中棒の配置によって
造り出される成型空間を備え、該成型空間にて上下パン
チの圧縮方向と同方向の磁場中で原料粉末を圧縮成形
し、該成形体を焼結して焼結型異方性偏平環状永久磁石
を製造する方法において、前記上側パンチは前記成型空
間と対向する方向に第１の磁性体を備え、該第１の磁性
体は非磁性体で覆われており、かつ前記下側パンチも前
記成型空間と対向する方向に磁性体からなる第２の磁性
体を備え、該第２の磁性体も非磁性体で覆われており、
さらに、前記第１の磁性体は前記成型空間と対向する部
分が凸状に隆起している異方性偏平環状永久磁石の製造
方法を提供する。

【００１７】ここで、凸状に隆起した前記第１の磁性体
の頂上部の面積は、該磁性体と対向する成型空間の上面
面積の±５％以内であることが望ましく、成型空間の上
面と等しくすることが、さらに望ましい。

【００１８】また加えて、請求項３記載の発明は、前記
第１の磁性体を覆う非磁性体部の厚み寸法であって、第
１の磁性体の凸状隆起部の頂上部に対応する第１の厚み
寸法（Ｌ１）と、前記凸状隆起部の底部に対応する第２
の厚み寸法（Ｌ２）の比であるＬ１／Ｌ２が２０乃至５
０％である異方性偏平環状永久磁石の製造方法である。

【００１９】

【発明の実施の形態】従来の異方性偏平環状永久磁石の
両端面に磁気特性の差が生じるのは、図５に示すような
従来から一般に使用されている成型装置において上側パ
ンチ内磁性体６０の成型空間６２に対向する面の面積が
下側パンチ内磁性体５７の成型空間６２に対向する面の
面積より大きいため、磁場中成型時、成型空間６２内を
通る磁束線３が磁化容易軸方向に対して平行にならず、
放射状になってしまうためである。

【００２０】ここで、図５のうち５８は非磁性ダイスで
あり、５９、６１はそれぞれ上下の磁性体５７、６０を
覆う非磁性体を示す。

【００２１】そこで、上側パンチに備えられている第１
の磁性体であって成型空間と対向する部分を成型空間と
同等の形状、面積にて凸状に隆起させることにより、成
型空間を通る磁束線が前記第１の磁性体を通るべく制御
され、その結果成型空間内を通る磁束線の向きを制御す
る。このような制御方法をとることにより、成型空間内
を通る磁束線の向きを磁化容易軸方向にたいして均一に
平行とすることができるため、磁石両端面の磁気特性差
は大幅に低減され、どちらの面もモーター等の使用面と
して使うことができることとなる。

【００２２】しかも、前記第１の磁性体は非磁性体で覆
われており、直接に磁性面が成型空間に面していないた
め、磁性体からなる磁性面と該磁性体の保持等に供する
非磁性体の境界が直接成型空間に接することがないた
め、磁束の乱れが生づることが少なく容易に磁束の向き
を制御することができる。

【００２３】さらに、磁性体からなる磁性面と該磁性体
の保持等に供する非磁性体の境界が直接成型空間に接す
ることがないため、成型空間で成型される異方性偏平環
状永久磁石に、クラック、はがれ等の欠陥が発生するこ
とがない。

【００２４】このとき、凸状に隆起した前記第１の磁性
体の頂上部の面積は、該磁性体と対向する成型空間の上
面面積の±５％以内であることが望ましく、成型空間の
上面と等しくすることが、さらに望ましい。

【００２５】また、上側パンチに備えられている第１の
磁性体を覆う非磁性体部の厚み寸法であって、凸状隆起
部の頂上部に対応する第１の厚み寸法（Ｌ１）は薄いほ
ど磁気特性の向上が期待できるが、薄くなりすぎると金
型の製造が困難となり、厚くなりすぎると成型空間内を
通る磁束線の向きを制御することができなくなるため、
第１の厚み寸法（Ｌ１）は凸状隆起部の底部に対応する
第２の厚み寸法（Ｌ２）の２０乃至５０％であることが
望ましく、より好ましくは３０乃至４０％が望ましい。

【００２６】

【実施例】次に図を用いてさらに詳細に説明することと
する。

【００２７】図１（ａ）に示す製造方法で図１（ｂ）に
示すような異方性偏平環状永久磁石を圧縮成型する。

【００２８】図１（ａ）は上下パンチの対向面に磁性体
からなる第１の磁性体１および第２の磁性体２を備えて
おり、第１の磁性体は成型空間と対向する部分が成型空
間上面部と同等の形状にて凸状に隆起１ａした構造とな
っている。またさらに、上下パンチに具備される前記第
１および第２の磁性体はそれぞれ第１の非磁性体６およ
び第２の非磁性体１０で覆われている。

【００２９】非磁性の臼型７と中棒８によって成型空間
を形成し上下パンチによって外形６０ｍｍ、内径３０ｍ
ｍ厚み２．６ｍｍの異方性偏平環状永久磁石を圧縮成型
する。

【００３０】ここで、凸状隆起部の頂上部に対応する第
１の厚み寸法（Ｌ１）４と凸状隆起部の底部に対応する
第２の厚み寸法（Ｌ２）の比を変化させることにより磁
束線３の向きを制御し、完成した異方性偏平環状永久磁
石の両面における残留磁束密度および発生磁束量とこれ
らの差を図２の図表で示す。また、図３は前記残留磁束
密度および発生磁束量の差とＬ１／Ｌ２の関係を示した
グラフである。

【００３１】ここで、図２、図３の表における差（％）
は以下の式によって算出した。

【００３２】差（％）＝（強磁性面の値ー弱磁性面の
値）÷強磁性面の値×１００ 図２、図３より、Ｌ１／Ｌ２を小さくすれば異方性偏平
環状永久磁石の両面における残留磁束密度および発生磁
束量の差が小さくなることがわかる。

【００３３】したがって、異方性偏平環状永久磁石の両
面における残留磁束密度および発生磁束量の差が小さく
なっているので、磁束の向きが磁化容易軸と同等の方向
に水平に並び、その結果両面の磁気特性の値の間に差が
無くなっていることが容易に推定できる。

【００３４】ここで、異方性偏平環状永久磁石の両面に
おける残留磁束密度の差が１％を超えると磁石両面の磁
気特性が同等とはいえなくなるため、本実施例よりＬ１
／Ｌ２の値が５０％以下でなければならないことがわか
る。

【００３５】さらに図２、図３をみると、Ｌ１／Ｌ２の
値が２５〜３３％の範囲では逆に、異方性偏平環状永久
磁石の両面における残留磁束密度および発生磁束量の値
の差が大きくなっている。

【００３６】これは、前記第１の磁性体は非磁性体で覆
われており、直接に磁性面が成型空間に面していないた
め、磁性体からなる磁性面と該磁性体の保持等に供する
非磁性体の境界が直接成型空間に接することがなく、磁
束の乱れが生づることが少なくなるような構造となって
いるが、凸状隆起部の頂上部に対応する第１の厚み寸法
（Ｌ１）４が非常に小さく、磁性面と該磁性体の保持等
に供する非磁性体の境界が直接成型空間に接したのと近
似した状態になり、結果として磁気特性を制御できない
状態となるためである。

【００３７】また、金型製作上、凸状隆起部の頂上部に
対応する第１の厚み寸法（Ｌ１）は実質的に６ｍｍ以上
でなければ実現することができない。また、凸状隆起部
の底部に対応する第２の厚み寸法（Ｌ２）はあまり厚く
しても要求する特性に関与せず、材料費の負担につなが
るため３０ｍｍ以下とすることが妥当である。

【００３８】したがって、本実施例よりＬ１／Ｌ２は２
０乃至５０％であることが望ましく、３０乃至４０％と
することがさらに好ましいことがわかる。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、製品の厚みが５ｍｍ以下
であり、モーター等に組み込む場合の組み付けラインの
簡素化および管理負担の大幅な軽減を図ることが可能と
なる異方性偏平環状永久磁石を提供することが可能とな
った。

【００４０】また、磁石にクラック、はがれ等の欠陥が
発生することがなく、容易に磁石両面の磁気特性の差が
低減することが可能となるような磁気特性を制御する方
法を提供することにより、磁石両面のどちらでも駆動モ
ーター等に使用面として組み込むことが可能となり、使
用面の識別をするために行うインク等によるマーキング
工程を不要とすることが可能であって異方性偏平環状永
久磁石の製造コストの低減を図ることができる異方性偏
平環状永久磁石の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる異方性偏平環状永久磁石の製造
方法での圧縮成型工程概念図

【図２】本発明にかかる製造方法で製造した磁石の磁気
特性を示す図表

【図３】本発明にかかる製造方法で製造した磁石の磁気
特性を示すグラフ

【図４】従来の異方性偏平環状永久磁石の磁気特性を制
御する方法の説明図

【図５】従来の異方性偏平環状永久磁石の製造方法での
圧縮成型工程概念図

【符号の説明】

１ 第１の磁性体 ２ 第２の磁性体 ３ 磁束線 ４ 凸状隆起部の頂上部に対応する第１の厚み寸法（Ｌ
１） ５ 凸状隆起部の底部に対応する第２の厚み寸法（Ｌ
２） ６ 第１の非磁性体 ９ 成型空間 １０ 第２の磁性体 ５１ 上側パンチ ５４ 下側パンチ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁化容易軸方向に異方性を有する異方性偏
   平環状永久磁石において、該磁石の厚み寸法が５ｍｍ以
   下であって磁石両面の残留磁束密度の差が１％以下であ
   ることを特徴とする異方性偏平環状永久磁石。
2. 【請求項２】上下パンチ、臼型、中棒等から構成される
   異方性偏平環状永久磁石用成型装置であって、該異方性
   偏平環状永久磁石用成型装置は、前記上下パンチ、臼
   型、中棒の配置によって造り出される成型空間を備え、
   該成型空間にて上下パンチの圧縮方向と同方向の磁場中
   で原料粉末を圧縮成形し、該成形体を焼結して焼結型異
   方性偏平環状永久磁石を製造する方法において、 前記上側パンチは前記成型空間と対向する方向に第１の
   磁性体を備え、該第１の磁性体は非磁性体で覆われてお
   り、かつ前記下側パンチも前記成型空間と対向する方向
   に磁性体からなる第２の磁性体を備え、該第２の磁性体
   も非磁性体で覆われており、 さらに、前記第１の磁性体は前記成型空間と対向する部
   分が凸状に隆起していることを特徴とする異方性偏平環
   状永久磁石の製造方法。
3. 【請求項３】前記第１の磁性体を覆う非磁性体部の厚み
   寸法であって、第１の磁性体の凸状隆起部の頂上部に対
   応する第１の厚み寸法（Ｌ１）と、前記凸状隆起部の底
   部に対応する第２の厚み寸法（Ｌ２）の比であるＬ１／
   Ｌ２が２０乃至５０％であることを特徴とする請求項２
   記載の異方性偏平環状永久磁石の製造方法。