JP4636198B2 - 円柱状ボンド磁石およびその製造方法並びに棒状磁石体 - Google Patents
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Description
以下、第1の発明にかかる実施の形態について詳述するが、本発明の技術思想を具体化するための一例であり、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定するものではない。
射出成形機の内部には、成形体の型枠となるキャビティ部1と、キャビティ部1を囲むように設けられた配向用磁石3と、キャビティ部1と配向用磁石3を隔て配向用磁石3を収容する側壁2と、固化された成形体を押し出すためのエジェクターピン4が設けられている。配向用磁石3は、キャビティ部1内部に充填された溶融状のコンパウンドに含まれる磁性粉末を配向させる役割を有す。また、配向用磁石3は、キャビティ部1を囲んで配置されているため、上述のように、得られる円柱状ボンド磁石の全側面は多極磁化されている。さらに、配向用磁石3は、キャビティ部1内部に形成される成形体の末端部にまで配置されているため、円柱状ボンド磁石のいずれの磁極における表面磁束密度の強さ(ピークトップ)は、ほぼ同じとなる。
次に、第二の発明にかかる実施の形態について説明する。図8は、第二の発明にかかる円柱状ボンド磁石を成形するための金型の内部を示す断面図である。成形機の内部について第二の発明の第一の発明との相違する点は、図3および図8に示されるように、キャビティ部と配向用永久磁石の位置関係である。図3中における(X−X´)および図8における(Y−Y´)は、キャビティ部の端面の位置を示す。第二の発明で用いる金型内の配向用永久磁石は、図8の(Y−Y´)に示されるように、成形品キャビティと配向用永久磁石の位置関係が、図3の(X−X´)と比較して、配向用永久磁石半個分ずれたものとなっている。すなわち、第二の発明で用いる金型では、配向用永久磁石のN極とS極の中間にキャビティ部の端面が配置される。
<実施例1>
(磁性粉末の準備)
磁性粉末には、異方性のSm−Fe−N系磁性粉末(平均粒子径3μm)を用いる。
上記のSm−Fe−N系磁性粉末をエチルシリケートおよびシランカップリング剤で表面処理する。表面処理を行ったSm−Fe−N系磁性粉末9137gと12ナイロン863gをミキサーで混合する。得られた混合粉を、2軸混練機を用いて220℃で混練し、冷却後適当な大きさに切断しコンパウンドを得る。
射出成形機のキャビティ部には、内径5mm、全長70mmの円柱状のものを使用する。配向用磁石には、市販のNdFeB焼結磁石(Br=1.35T)を使用し、個々の磁石の幅は、5mmである。同種の磁極が対向するように磁石同士を接着させ、図5に示す配向用磁石を作製する。そして、図3に示すように、キャビティ部を囲むように配向用磁石を設置する。すなわち、配向用の永久磁石は、断面コの字型の複数の小磁石の同種の磁極が対向するように配置している。さらに、配向用の永久磁石は、キャビティ部を形成するように、コの字形状を向かい合わせに配置されている。射出成形機は、コンパウンドを溶融させるシリンダー温度を230℃とし、キャビティ部内の温度を90℃に設定する。配向用磁石からの配向磁場を印加させた状態で、溶融させたコンパウンドをキャビティ部へ充填させる。射出成形機の射出圧を100MPaとし、射出速度を80mm/sに設定する。コンパウンド中の樹脂は、キャビティ部へ充填されると同時に固化し始め、成形体を形成する。キャビティ部内に成形体を8秒間保持させた後、キャビティを開放させる。次に、エジェクターピンにより成形体が押し出され、直径5mm、全長70mm、配向ピッチ5mmの円柱状ボンド磁石が得られる。
<実施例2>
(コンパウンドの作製)
実施例1と同じコンパウンドを使用した。
本実施例における射出成形機のキャビティ部は、内径5mm、全長30mmの円柱状とする。配向用磁石には、市販のNdFeB焼結磁石(残留磁束密度Br=1.35T)を使用し、個々の磁石の幅は、5mmである。同種の磁極が対向するように磁石同士を接着させ、図5に示す配向用磁石を作製する。そして、図8に示すように、キャビティ部を形成して配向用磁石を設置する。ここで、配向用磁石のN極とS極の中間にキャビティ部の端面がくるように調整される。射出成形機は、コンパウンドを溶融させるシリンダー温度を230℃とし、キャビティ部の温度を90℃に設定する。配向用磁石からの配向磁場を印加させた状態で、溶融させたコンパウンドをキャビティ部へ充填させる。射出成形機の射出圧を100MPaとし、射出速度を80mm/sに設定する。コンパウンド中の樹脂は、キャビティ部へ充填されると同時に固化し始め、成形体を形成する。キャビティ部内に成形体を8秒間保持させた後、キャビティ部を開放させる。次に、エジェクターピンにより成形体が押し出され、直径5mm、全長30mm、配向ピッチ5mm、磁極数が6極の円柱状ボンド磁石が得られる。
<比較例1>
(ボンド磁石ピースの作製)
実施例1で作製したコンパウンドを用いて、射出成形機にて、直径5mm、高さ5mmの円柱状ボンド磁石ピースを作製する。円柱状ボンド磁石ピースはアキシャル配向させる。キャビィティの形状や配向用磁石については、適宜変更する。成形時の条件は、円柱状ボンド磁石ピースの厚み方向に9kOe配向磁場を印加する以外は、実施例1と同様である。
14個の円柱状ボンド磁石ピースを同種の磁極が対向するように、一つずつ、接着剤で固定する。接着剤が固化するまでの間、治具で磁石を固定する。接着剤には、市販のエポキシ系接着剤(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製、商品名:アラルダイトラピッド)を使用する。
<比較例2>
図12は、比較例2で作製する円柱状ボンド磁石を示す概略斜視図である。円柱状ボンド磁石は、中央に空洞を有する筒状ボンド磁石ピース6と筒状ボンド磁石ピース6の空洞に挿入される支持軸7と筒状ボンド磁石ピース6を固定する留め具8からなる。筒状ボンド磁石ピース6の空洞の一部には、凸部が形成されており、支持軸7に形成された溝にその凸部を嵌合させることにより、筒状ボンド磁石ピース6と支持軸7とを固定させることができる。つまり、接着剤等を用いることなく、筒状ボンド磁石ピース6同士を並列させることができる。また、支持軸7の末端には、留め具8の形状に合わせて周方向に溝が形成されており、その溝に留め具8を嵌め込むことにより、筒状ボンド磁石ピース6を完全に固定させることができる。
NCフライス盤を用いて、比較例1で得られた円柱状ボンド磁石ピースの中央部に直径が2.5mmとなるように空洞を作製する。空洞の一部には凸部が形成されている。
支持軸7には、材質がSUS304製で、外径2.4mm、全長75mmのものを用いる。筒状ボンド磁石ピース6の凸部を支持軸7の溝に沿って移動させ、筒状ボンド磁石ピース6を一つずつ支持軸7に固定させる。14個の筒状ボンド磁石ピース6を同種の磁極が対向するように並べ、最後に留め具8で固定する。
2.円柱状ボンド磁石ピースがパイプに充填された棒状磁石体の作製
<比較例3>
(円柱状ボンド磁石ピースの作製)
円柱状ボンド磁石ピースは、比較例1で得られた円柱状ボンド磁石ピースを用いる。
材質がSUS304製で、全長90mm、内径5.1mm、厚み0.2mmのパイプ内に、14個の円柱状ボンド磁石ピースを、同種の磁極が対向するように装填する。パイプの両端を材質がSUS304製で、外径5mm、高さ10mmのプラグで栓をし、最後に溶接固定する。
3.磁気特性の評価
(表面磁束密度の測定)
比較例3の円柱状ボンド磁石ピースがパイプに充填された棒状磁石体と測定状態を同じにするため、材質がSUS304製で全長90mm、内径5.1mm、厚み0.2mmのパイプに、実施例1、比較例1、比較例2で得られた円柱状ボンド磁石をそれぞれ挿入する。実施例2で得た円柱状ボンド磁石については、3個の成形品を用意し、材質がSUS304製、全長90mm、内径5.1mm、厚み0.2mmのパイプ内に、N極とS極が交互に繋がるように挿入した。パイプの側面に沿ってガウスメーターで接触させ、表面磁束密度が最大となるときの値を読み取る。それぞれの結果を表1に示す。
4.生産性の評価
10本の円柱状ボンド磁石または棒状磁石体を作製するために必要となる成形体の個数とそれらを射出成形するのに要した時間を表1に示す。射出成形に要した時間とは、最初の成形体が形成されてから必要とする個数の最後の成形体が形成されるまでの時間である。また、実施例2と比較例1乃至3については、10本の円柱状ボンド磁石または棒状磁石体の組み立てに必要とした時間を表1に示す。実施例1は組み立て時間を必要としない。実施例2は、10本作製するのに組み立て時間を3分の時間を要したが、パイプ挿入時に各磁石ピース間で反発力が働かないので、比較例と比べて数段に組み立て時間が早い。さらに、100本の円柱状ボンド磁石または棒状磁石体を作製した際の歩留まりを表1に示す。
Claims (7)
- 磁性粉末と樹脂で構成された、外形を略円柱状とする円柱状ボンド磁石であり、前記円柱状ボンド磁石は、その円柱状の軸方向に、N極とS極が交互に現れるよう、多極磁化されている単一の成形体である円柱状ボンド磁石の製造方法であって、
前記円柱状ボンド磁石の製造方法は、磁性粉末と樹脂を混練しコンパウンドを得る工程と、前記コンパウンドをキャビティの内部に充填する工程と、配向磁場を印加しながら前記コンパウンドを円柱状ボンド磁石に成形する工程と、を有しており、
前記配向磁場は、前記円柱状ボンド磁石の軸方向に同種の磁極が対向するように、それぞれ断面がコの字形状の複数の磁石を接合させた第一の接合体と第二の接合体とからなる配向用磁石により形成されており、
前記第一の接合体と第二の接合体は、前記円柱状ボンド磁石を囲むように前記コの字形状を向かい合わせにして、前記キャビティと前記配向用磁石とを隔てる側壁の内部に別々に収容されており、前記第一の接合体と第二の接合体との間に間隔が形成されることを特徴とする円柱状ボンド磁石の製造方法。 - 前記円柱状ボンド磁石は、少なくとも4極以上の偶数極に交互に多極磁化されていると共に、
前記円柱状ボンド磁石の側面の軸方向に沿って表面磁束を測定したときに、その表面磁束密度分布が、両端を節とした略正弦波形を示すように成形する請求項1に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。 - 前記円柱状ボンド磁石の単一成形体が、射出成形によって成形される請求項1または2に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。
- 前記磁性粉末が、異方性の希土類−鉄−窒素系合金粉末である請求項1から3のいずれか一項に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。
- 前記円柱状ボンド磁石の少なくとも2個以上を非磁性パイプに収納する工程を有し、前記非磁性パイプの側面の軸方向に沿って表面磁束を測定したときに、その表面磁束密度分布が、連続した略正弦波形を示す請求項1から4のいずれか一項に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。
- 前記円柱状ボンド磁石の端面において、側面端部は表面磁束密度が共にほぼ0であり、両側面の内部はそれぞれ部分的に異極である請求項2に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。
- 前記円柱状ボンド磁石の端面において、該円柱状ボンド磁石と同種の円柱状ボンド磁石を繋げた際に、複数の円柱状ボンド磁石の全体の表面磁束密度分布が連続した正弦波形となるように、側面端部の表面磁束密度を構成する請求項2に記載の円柱状ボンド磁石の製造方法。
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