JPH02191311A - 円筒状樹脂結合型磁石 - 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、円筒状樹脂結合型磁石特に押出成形用金型を
用いて成形した薄肉の円筒状樹脂結合型磁石に関するも
のである。

〔従来の技術］ 樹脂結合型磁石の成形には、射出成形法、圧縮（プレス
）成形法、押出成形法が主に用いられている。

射出成形法は、磁性粉末と熱可塑性樹脂からなる磁石組
成物を、十分な流動性が得られる温度まで加熱した状態
で金型中に入れ、所定の形状に成形するものである。そ
の際、周囲から磁場を印加することにより、磁性粉末の
磁化容易軸を磁場の印加されている方向に配向させ、磁
石に異方性を与えながら成形することができる。

また、圧縮成形法は、磁性粉末と熱硬化性樹脂からなる
磁石組成物をプレスの金型中に入れ圧縮して成形する方
法である。この方法でも射出成形法と同様に、磁場を印
加しながら成形することで異方性磁石を製造することが
できる。

このように射出成形法、圧縮成形法では磁気性能の高い
製品を得ることができるが、成形工程に、磁石組成物の
型内への供給、成形、成形品の取り出しという一定のサ
イクルが必要であり、基本的にバッチ式生産システムで
あることから、その生産性には限界がある。

これに対し押出成形法は、流動状態の磁石組成物をスク
リューまたはプランジャーを使って金型中に送り込み、
この金型中を通過させることで成形する方法である。原
料の供給から製品の取り出しまで連続して行なうことが
でき、非常に生産性の高い成形方法であるが、得られる
製品の磁気性能が低いという欠点があった。

そこで、この磁気性能を向上させるための研究、特に磁
場中押出成形法についての研究が最近多くなされている
。

この磁場中押出成形法の一例として、Ｒ，Ｅ、ＪＯＨＮ
ＳＯＮの報告（’Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｔｈ
ｅ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ’　Ｂｏｎｄｅｄ　Ｒａ
ｒｅ　Ｅａｒｔｈ−Ｃｏｂａｌｔ　Ｍａｇｎｅｔｓ　　
、　５　ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓ
ｈｏｐ　ｏｎ　Ｒａｒｅ　Ｅａｒｔｈ−ＣｏｂａｌｔＭ
ａｇｎｅｔｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｃａｔｌ
ｏｎｓ　１９８１　）があるＯこれによると、金型内の
温度分布と磁場の分布を適当に制御してやることで、磁
気性能の高い磁石を得ることができることがわかる。

しかしながら、この報告では、円筒状磁石については何
ら触れらていない。

円筒状磁石に放射状の異方性を付与させて押出成形する
方法として、例えば特開昭５８−２１９７０５号公報に
、磁気異方性を有する磁性材料と重合体材料との混線材
料よりなる異方性リング状（円形状若しくは方形状）重
合体磁石に於いて、放射状に磁化容易軸を配向したこと
を特徴とする異方性リング状重合体磁石及びその製造装
置が開示されている。

また、その製造装置の金型構造は第３図に示したように
なっている。

第３図は従来の円筒状磁石の磁場中押出成形用金型構造
を示す説明図である。図において、１は材料注入部外ダ
イ、２は成形部外ダイ、３は内ダイ、４は電磁コイル、
６は磁性体ブロックである。

この金型では、材料注入部外ダイ１．内ダイ３および成
形部外ダイ２の先端部が磁性材からできており、成形部
外ダイ２の残りの部分が非磁性材からできている。この
成形部外ダイ２の回りに電磁コイル４を巻回し、さらに
この電磁コイル４の回りに磁性体ブロック６を配置する
。

これにより閉磁気回路を構成することができ、発生した
磁束は図中の矢印のように流れるので、磁石組成物がこ
の位置を通過する時に放射状に配向させられるわけであ
る。

また従来円筒状磁石の肉厚みは、薄肉にした場合磁性が
低くかつ機械的強度が弱いためにせいぜい２璽霞にしか
すぎなかった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の第３図の金型構造は以下に示すよ
うな問題点を有している。

（１）金型と電磁コイルおよび磁性体ブロックが一体の
構造になっているため、金型全体が複雑である。特に、
電磁コイルが完全に磁性体ブロックに覆われているので
、電磁コイルの温度上昇が大きな問題となり、これを防
ぐために電磁コイルの冷却に特別な配慮をする必要があ
る。このことから、金型の作成に時間がかかる。

（２）外形寸法の異なる製品を形成するには新しい金型
を作らなければならないが、その場合電磁コイルおよび
磁性体ブロックも新しく造らなければならず、金型−台
にかかる費用が高い。

肉厚が大きくなると、磁石の重量が増大し、モーター用
のローターとして用いた時に、ローグーの慣性が大きく
なって高トルクのモーターが得られない。

また、ステップモーターの場合は、着磁極数が多いほど
、精密な回転制御が可能となるという利点があるが、肉
厚が大きくなると、着磁極数を多くするのが困難となる
。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、さらに肉厚
が薄く、放射状に磁化容易軸を配向をし磁気性能が高い
円筒状樹脂結合型磁石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］ 本発明の円筒状樹脂結合型磁石は、 押出成形用金型を用い磁石組成物を成形して得られる磁
石において、 該磁石が磁性粉末と有機結合剤からなり、かつ肉厚が０
．５＋ｔｍ以下の円筒状からなり、前記金型を磁性材と
非磁性材を組み合わせて構成することで、該金型の外側
に置かれた電磁コイルから発する磁束を誘導し、金型内
の流路に放射状の磁場を発生させ、前記磁石組成物がそ
の位置を通過する際に放射状に磁化容易軸を配向したこ
とを特徴とする円筒状樹脂結合型磁石である。

［作用］ 本発明に使用する押出成形用金型材料は、例えば磁性材
としてはＪＩＳ　５ＫＤ−６１，５ＫＤ−１１などの金
型用鋼や工具鋼、非磁性材としては、ＳＵ８３０４など
のオーステナイト系ステンレス鋼、高マンガン非磁性鋼
、ベリリウム銅合金などがある。

また本発明で言う磁性粉末とは、強磁性であれば何でも
良いが、特に磁気的性質の優れている基本組成を希土類
金属とコバルト・鉄を主体とする遷移金属からなる組成
とする金属間化合物磁性粉が望ましい。

有機結合剤とは、配向部で十分な流動性を示すものであ
れば何でも良く、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂
、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性
樹脂、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（
ＥＶＡ）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニ
レンサルファイド等の熱可塑性樹脂、塩素化ポリエチレ
ン等のエラストマー、合成ゴムなどがある。

これら磁性粉と有機結合剤は、混線機にて十分混練され
た後、小粒にして押出成形機に投入される。

投入された磁石組成物は、スクリューまたはプランジャ
ーにて金型中に送り込まれる。

この際、有機結合剤が熱可塑性の場合は、加熱して流動
状態にしておく、金型内に注入された磁石組成物は、金
型内を通過する時に放射状の配向を付与されながら成形
され、金型の出口付近で固化されながら押し出されてく
る。このようにして磁気性能が高い円筒状樹脂結合型磁
石が成形される。

最近、１００極以上の着磁ができるステップモーター用
のローター磁石が要求されるようになってきており、小
型モーターで１００極以上を実現するために、本発明の
円筒状樹脂結合型磁石においては、肉厚の上限を０．５
ｍｍに限定するものである。

一方肉厚が薄くなるほど磁石の強度が低下し、０．１順
未満では実用性のある機械的強度が得られず、所望の形
状に成形することは困難である。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例コ 第１図は本発明の円筒状樹脂結合型磁石に用いる押出成
形用金型構造を示す説明図である。

図において、２ａはリング状の磁性材、３ａは非磁性材
、５はヒーターであり、他の第３図と同じ符号について
は説明を省略する。

本金型は、材料注入部ダイ１および成形部外ダイ２から
なる外グイと内ダイ３によって構成されている。

材料注入部外ダイ１は非磁性材でできており、成形部外
ダイ２も非磁性材からできているが、先端の一部に磁束
を誘導するためのリング状の磁性材２ａが取り付けられ
ている。

内ダイ３は磁性材からできているが、その先端には非磁
性材３ａが取り付けられている。

磁石組成物は、材料注入部外ダイ１および成形部外ダイ
２からなる外グイと内ダイ３との間の空間を通過するこ
とによって円筒状に成形される。

金型の温度調整はヒーター５によって行なう。

図示する如く、本金型の外側におかれた電磁コイル４に
電流を流すと、発生する磁束は透磁率の高い磁性剤中を
通り易いため、図中の矢印のように流れる。このため、
内ダイ３と成形部外ダイ２に取り付けられた磁性材のリ
ング２ａとの間の空間に、放射状の磁場が印加されるわ
けである。

以下に具体的な実施例について説明する。

組成が、 ５ａｄ（Ｃｏ　　　　Ｃｕ　　　Ｆｅ　　　ＺｒＯ，［
１７２０，０８０，２２０，０２８）８．２で平均粒径
が２２−の磁性粉が９３ｆｆｉ量％と、熱可塑性樹脂で
あるナイロン−１２が７重量％からなる磁石組成物を、
混練機にて２００℃で混練した後、径が３〜６ｍ−の粒
状にする。

これをスクリュー式の押出成型機に投入して、２５０℃
で金型内に注入し成形した。

金型は、磁性材としてダイス鋼の５ＫＤ−８１、非磁性
材としてステンレス鋼のＳＵＳ　３０３を用いて造うれ
ており、成形品の寸法は外径２２ｍｍ、内径２１ｍｍ。

肉厚０，５■ｌの円筒である。

電磁コイルは導線の巻数が３００回のものを用いた。

次に本金型を使用した場合の、電磁コイル４に流す電流
と金型内配同部での磁場強度との関係グラフを第２図に
示す。

第２図に示すように、この金型を用いた場合、十分に高
い磁場が得られることがわかる。

なお本成形においては、１５ＫＯｅの強さの磁場を印加
し、磁性粉の配向を行なった。

得られた試料の磁気性能を第１表に示す。

第　　１ 表 第１表において比較例として示したのは、磁場を印加せ
ずに押出成形した等方性の試料の磁気性能である。

この第１表かられかるように、本発明の金型を用いて押
出成形することにより、残留磁束密度Ｂ「および保持力
ｂＨｃは夫々約８０％上昇し、最大エネルギー積（ＢＨ
）　　　はおよそ３倍になった。

Ｉａｘ これは金型内で磁性粉が十分に配向されたためと考えら
れる。

本実施例では磁石の成形品寸法を外径が２２ｍｍ。

肉厚０．５龍を採用したが、同じ外径が２２ｍｍの円筒
状磁石を径方向に圧縮した時の強度は、以下第２表の通
りとなる。

第　　２　　表 上記第２表に示すように、肉厚０．１ｍｍ未満の場合は
圧縮強度が低く、実用性のある機械的強度が得られず、
所望の形状に成形することが困難となる。

［発明の効果〕 本発明の円筒状樹脂結合型磁石の成形に用いた金型は、
従来例のように電磁コイルと金型が一体にはなっていな
いので、構造が簡単であり、そのため金型の製作に要す
る時間も費用も少くてすみ、また、成形品の寸法変更等
で金型を新しく造る場合も、電磁コイルは共通で使える
ので経済的であり、成形磁石のコストの低減が期待でき
る。

本発明の円筒状樹脂結合型磁石は、肉厚が薄く、磁気性
能が高く、小型、精密でかつ高性能が要求されるマグロ
ール、ステッピングモータ、ＤＣモータ、センサー　プ
リンターヘッド等に広く利用できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円筒状樹脂結合型磁石の成形に用いた
押出形成用金型構造を示す説明図、ｆ８２図は電磁コイ
ルに流れる電流と金型内の流路に印加される磁場の強度
との関係グラフ、第３図は従来の円筒状磁石の磁場中押
出成形用金型構造を示す説明図である。 １・・・材料注入部外ダイ、２・・・成形部外ダイ、３
・・・内ダイ、　　　　　４・・・電磁コイル、５・・
・ヒーター　　　　　６・・・磁性体ブロック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 押出成形用金型を用い磁石組成物を成形して得られる磁
   石において、 該磁石が磁性粉末と有機結合剤からなり、かつ肉厚が０
   ．５ｍｍ以下の円筒状からなり、前記金型を磁性材と非
   磁性材を組み合わせて構成することで、該金型の外側に
   置かれた電磁コイルから発する磁束を誘導し、金型内の
   流路に放射状の磁場を発生させ、前記磁石組成物がその
   位置を通過する際に放射状に磁化容易軸を配向したこと
   を特徴とする円筒状樹脂結合型磁石。