JPH01117642A - 回転子用永久磁石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転機主としてステッピングモータの回転子
に用いられる永久磁石に関、するもので、特に低慣性モ
ーメントで且つトルクの大きい改良された回転子用永久
磁石及びその製造方法に関する０ 〔従来の技術〕 ステッピングモータの回転子に用いられる永久磁石は、
表面に多極着磁された円筒形状をしたものが用いられる
。近年の電子機器、特にプリンタやフロッピーディスク
駆動（ＦＤＤ）用のステッピングモータに高速応答性を
要求してきた。その為に永久磁石の形状としては、慣性
モーメントを小さく、且つ大きなトルクを要求するため
小径筒長な形状のものの要求が強まってきた。

ここで、表面に異方性多極着磁された円筒形の永久磁石
としてラジアル異方性と極異方性と呼ばれる二徨に大別
される（第２図）。前者は着磁の際の外部磁場の付与の
仕方が磁気回路の形状の制約によって磁場強度が不十分
になることが多い。

磁束が放射状に発散しているためである。それに対して
後者は、磁場強度が強い磁気回路を構成し得るので、フ
ェライト磁石（特開昭５７−１９９２０５号公報参照）
のみならず、永久磁石としてより強力な希土類コバルト
磁石（特開昭５９−１３６９１２、特開昭６０−２１１
９０８　、特公昭６１−３４２４９号公報参照）による
ものが開示されている。

しかし、更に磁気特性の改良された希土類・遷移金属・
硼素系（以下ｒＲ−ＴＭ−Ｂ系」と略記する。）永久磁
石については、小径薄肉であっても強力な永久磁石が得
られることが予想されるにもかかわらず、現在までのと
ころ開示されているのはラジアル異方性に限られている
（特開昭６１−１５４１１８　、６１−２８４９０７．
６２−１１７３０５号各公報参照）０しかもこれら開示
は、焼結磁石に限られており、永久磁石粉と樹脂をバイ
ンダとした、いわゆるボンド磁石の極異方性品は公知で
はない。

その理由は、初期磁化特性的Ｉｆｓ（第３図）から見て
、希土類・遷移金属・硼素系永久磁石は低磁場での配向
度が悪いことと、従来の製造方法で行なわれてきたよう
に、永久磁石粉の粒度が２μｍからせいぜい１００μｍ
と比較的微粉にして磁場配向を行なおうとする技術的思
想（５特開昭６０−２１１９０８号公報）に拘泥する限
りは、樹脂バインダと結合して極異方性永久磁石を作る
ことは困難だからと推察される。樹脂バインダで結合し
た所謂ボンド磁石を得るには結合剤としての樹脂の量を
一定値以上とる必要があり、そのために磁粉密度は焼結
磁石の場合よシも低下する。従りて、ボンド磁石で極異
方性永久磁石を作ろうとする場合には磁場強度が焼結磁
石の場合よりも弱くなシ配向が不十分なためである。

いずれにせよ、長年の技術的課題であったステッピング
モータ等に用いる回転子の小径薄肉化のニーズは強まる
反面、その解決を開示したものは見られなかった。

なお、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石粉をボンド磁粉に用いる
試みもなされているが、基本的な技術思想としては、保
磁力を上げるために単磁区構造に近づけるべく微粒子（
平均粒に１〜１０μｔｒＬ）にすることであった（％開
昭５９−２１９４０４号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上述べた従来の極異方性ボンド磁石においては、用い
る磁粉としてはフェライトか希土類コバルト磁石に限ら
れていたため、小径薄肉円筒磁石のニーズに十分応える
ことはできなかった。

また、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石を磁粉として用いるもの
は全て焼結型のリング異方性磁石に限られ、形状加工性
に優れ、かつ磁気特性の良好なＲ−ＴＭ−Ｂ系ボンド磁
石の製造は不可能であった。

なお、微粒子（平均粒径１〜１０μｍ）のＲ−ＴＭ−Ｂ
系永久磁石粉を用いるボンド磁石においては、このよう
な微粒子に粉砕すると酸化が著しく充分な磁気特性が得
られなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第一に磁気的異方性が付与された希土類・遷
移金属・硼素系永久磁石合金を粒径１２０〜２００μｍ
に粗粉砕した後表面処理を施し、バインダとして樹脂と
添加剤を加えて混練したのち、射出成形用金型ダイスの
外周に沿ってＮ極とＳ極を交互に配設してなる磁場発生
手段を配した金型ダイス空間に磁場を印加しつつ射出成
形することを特徴とする回転子用永久磁石の製造方法と
、第二に、前記製造方法をとることにより可能となった
回転機に用いる表面多極異方性が付与された回転子用永
久磁石において、当該永久磁石が平均粒径１２０〜２０
０μｍの希土類・遷移金属・硼素系永久磁石粉３５〜７
５ｖｏｌ％と残部実質的に樹脂とでなることを特徴とす
る回転子用永久磁石である。

すなわち、本発明者は新材質Ｒ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石全
永久磁石て極異方性ボンド磁石を得る研究を行なうなか
で、従来材質であるフェライトで顕著な効果がめった造
粒粉磁性粉（特開昭５７−３１１０８号公報）が、新材
質にも極めて顕著な効果が得られることを見出したもの
である。単なる材質の置換ではなく、後に実施例によっ
て詳述するように、今までの材質にない極めて優れた効
果が得られるものである。

また、本発明は、前記の造粒粉磁性粉をＲ−ＴＭ−Ｂ系
とするとともに、最適な表面処理条件を見出し、かつ最
適の添加剤を見出すことによシ成立したものである。

ます本発明におけるＲ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石合金への磁
気異方性付与方法は、超急冷したＲ−ＴＭ−Ｂ系合金を
粉砕し、圧密化した後、加熱しつつ塑性変形を加えるこ
とによって付与すること（特開昭１−１００４０２号公
報参照）でもよいし、鋳造したＲ−ＴＭ−Ｂ系合金を粉
砕して磁場中で加圧成形して付与（特開昭５９−４６０
０８号公報）してもよい。

次に本発明においては、前記の異方性、付与された合金
を平均粒径１２０〜２００μｍに粗粉砕する。

この点に従来のＲ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石を磁粉に用いた
ボンド磁石との最大の相違がある。すなわち、酸化しや
すい希土類を含有するＲ−ＴＭ−Ｂ系永久磁石において
酸化を恐れることが不要な粒径だからである。本発明に
おいて粗粒の磁粉を用いると配向度が向上する作用につ
いて説明する。すなわち第４図に示すような磁極の強さ
δｓＮ極とＳ極間の距離ｔなる磁粉が磁場Ｈ内に置かれ
た場合に、磁粉に作用するモーメン）Ｍは Ｍ＝δｓ　Ｌ　Ｈｃｏｓθ−−−−−（１）で表わされ
、このモーメントにより磁粉は磁場方向に回転して配向
する。従って、配向度を向上するにはδ８　＃　Ｌ　ｅ
　Ｈを大きくすればよいが、磁極の強さδＳはＲ−ＴＭ
７Ｂ系永久磁石の組成によって決１、）、磁場の強さＨ
も外部磁場として印加できる装置によって限定される。

従って、限られた組成と磁場の強さの下で、配向度を向
上するには、モーメントの腕の長さｔｌひいては平均粒
径を大きくとればよいことがわかる。

そこで本発明において平均粒径を１２０μｍ以上にとる
ことによって十分な配向が得られるが、２００μｍを越
える場合には粒子が粗くなりすぎて粒子間のＪ＃擦が大
きくなシ、かえりて配向度は低下する。

次に本発明における磁粉の表面処理は、磁粉と有機物樹
脂との結合助剤として、分散性向上のため、また配向度
向上のために好ましい。本発明においては、化学結合型
のシラン系カプリング剤が好ましい。物理結合型のチタ
ネート系カプリング剤では磁粉同志の結合力が弱いため
密度向上が十分に図れないためである。

また本発明において、添加剤としてステアリン酸アマイ
ドを加えると、樹脂の流動性改良（メルトインデックス
ＭＩ値の向上）と分散性向上効果があり、良好な射出成
形が行なわれる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する０ 〔実施例〕 （実施例１） 原子％ｆｉ示でＮｄｔｙ　Ｆｅｙｓ　Ｂｓ合金１０に９
をアーク溶解にて作成し、水冷銅鋳型に鋳造してインゴ
ットを得た。これをスタンプミルによシ平均粒径１５０
μｍに粗粉砕した後、ボールミルにより平均粒径４．０
μｍに微粉砕した。この合金粉を磁場（１０ＫＯｅ）中
で加圧成形（１、５ｔｏｒｉ　して異方性を付与した。

なお磁場方向と加圧方向とは垂直である／ｆｒｉｌ＃横
磁場成形を行なった。

次に１１００℃×２時間で焼結を行なった後、この焼結
体を再度ボールミルにて平均粒径１５０μｍになるよう
に粗粉砕（再粉砕）を行なった。そして、粗粉砕粉をシ
ランカプリング剤で８０℃×３時間原液処理し乾燥する
表面処理した後、この磁粉を６５　ｖａｔ　Ｔｏとなる
ように、添加剤（ステアリン酸アマイド）を磁粉量に対
して２　、　Ｏｗｔ％添加して、残部ナイロン１２とし
た混合物を射出成形機に投入した。この射出成形機は、
２４極の極異方性が付与できるように金型に電磁石を組
み込んだものである。射出成型温度は２８０℃、射出圧
力は７９２ｖ−とし、射出時間は６秒とした。なお、射
出成形された円筒状永久磁石は外径２０×内径１６×高
さ２０（−でろる。

この円筒状永久磁石の外周面の表面磁束密度Ｂ。

は２３００Ｇと、従来法によって作成した（比較例１）
の場合には１８５０ＧＬかなかりた。本発明の異方性付
与効果が顕著であった。

（比較例１） 組成を実施例１と同様としたインゴットをスタンプミル
によυ平均粒径１５０μｍに粗粉砕した後、ボールミル
によυ平均粒径４μｍに微粉砕して、その後の工程は実
施例１と同様に射出成形品を得た。

（実施例２） 実施例１と同じ組成のＮｄ１ｙ　Ｆｅ７ＩｉＢｓ　合金
をアーク溶解によ９作成し、本合金をＡｒ雰囲気中で単
ロール法によりフレーク状薄片を作製した。ロール周速
は３０　ｍ／ｓｅａで得られた薄片は約３０μｍの厚さ
をもりた不定形でありＸ線回折の結果、非晶質と結晶質
の混合物であることが解った。この薄片を３２メツシユ
以下となるように粗粉砕し、金型成形により成形体を作
製した。成形圧は６　ｔａｒｔ／ａｄであシ、ｇｉ場印
加は行っていない。成形体の密度は５　＝　８　ｆ／ｃ
ｃである。得られた成形体を７００℃でホットプレスし
た。ホットプレスの温度は７００℃で圧力は２　ｔｏｎ
Ａであるホットプレスによって得られた密度は７．３０
５’／ｃｃで、ホットプレスによって高密度化が充分は
かれた。高密度化されたバルク体を更に７００℃ですえ
込み加工した。試料の高さはすえ込み加工の前後で圧縮
比率が３になるように調整した。（すえ込み前の高さを
ｈｏとし、すえ込み後の高さをｈとするとｈｏ／ｈ＝３
）すえ込み加工された試料をＡｒ雰囲気中で７５０℃に
加熱し、６０分保持した後、水冷した。

こうして得られた異方性付与試料を、実施例１と同様に
再度ボールミルにて平均粒径１５０μｍとなるように粗
粉砕したものを磁場中で射出成形した。得られた極異方
性ボンド磁石の外周面の表面磁束密度Ｂｏは２３６０Ｇ
と、（実施例１）の場合よりも優れていた。

（実施例３） （実施例１）で、再粉砕する粒径の最適条件を明らかに
するため平均粒径を１０〜２５０μｍに変化させた場合
の、外周面の光面磁束密度を第１表に示す。この結果か
ら再粉砕する平均粒径は、配向度９０％以上とするため
には１２０〜２００μｍが最適であることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば薄肉で磁束密度が高い配向度の良好な希
土類・遷移金属・硼素系永久磁石からなる極異方性ボン
ド磁石が提供されるため、低慣性モーメントで且つトル
クの大きなステッピングモータ等の回転機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による極異方性ボンド磁石に
おける再粉砕平均粒径と配向度、残留磁束密度との関係
を示す図、第２図はラジアル異方性と極異方性永久磁石
の模式図、第６図はＲＣｏｉ系永久磁石とＲ−ＴＭ−Ｂ
系永久磁石の初期磁化曲線を示す図である。第４図は磁
場内に置かれた磁粉を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転機に用いる表面多極異方性が付与された回転
   子用永久磁石において、当該永久磁石が平均粒径１２０
   〜２００μｍの希土類・遷移金属・硼素系永久磁石粉３
   ５〜７５ｖｏｌ％と残部が実質的に樹脂とでなることを
   特徴とする回転子用永久磁石。
2. （２）磁気的異方性が付与された希土類・遷移金属・硼
   素等永久磁石合金を平均粒径１２０〜２００μｍに粗粉
   砕した後表面処理を施し、バインダとしての樹脂と添加
   剤を加えて混練したのち、射出成形用金型ダイスの外周
   に沿ってＮ極とＳ極を交互に配設してなる磁場発生手段
   を配した金型ダイス空間に磁場を印加しつつ射出成形す
   ることを特徴とする回転子用永久磁石の製造方法。
3. （３）前記磁気的異方性の付与を、超急冷した希土類・
   遷移金属・硼素系永久磁石合金を粉砕し、圧密化した後
   、加熱しつつ塑性変形を加えることにより行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の回転子用永久
   磁石の製造方法。
4. （４）前記磁気異方性の付与を、鋳造した希土類・遷移
   金属・硼素系永久磁石合金を粉砕して、磁場中で加圧成
   形して行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載の回転子用永久磁石の製造方法。
5. （５）前記表面処理をシラン系カプリング剤で行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の回転子用
   永久磁石の製造方法。
6. （６）前記添加剤としてステアリン酸アマイドを用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の回転子
   用永久磁石の製造方法。