JPH04244766A - 集束複合配向型円盤状磁石および磁場配向成形機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型精密モーター用
のローター磁石としての用途に用いて好適な集束複合配
向型円盤状磁石およびその磁石の製造に好適な磁場配向
成形機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏平型精密モーターは、通常、図２に示
すとおり、トルク発生用の円盤状磁石１０１　′の他、
速度制御などを目的とした信号発生用磁石１０２′をそ
なえているものが多い。なお図中、番号１０３　はステ
ーターコイル、１０４　は受磁素子、１０５　は磁石バ
ックヨーク、１０６　はコイルヨーク、そして１０７　
はシャフトである。

【０００３】ところでかかる円盤状磁石　１０１′は、
厚み方向に着磁されているが、かかる円盤状磁石　１０
１′の面積に対しステーターコイル１０３　の面積は小
さい、すなわちステーターコイル１０３　に対する円盤
状磁石　１０１′の有効作用面積は小さいので、着磁面
を効果的に利用しているとは言えなず、そのため得られ
るトルクも、使用した磁石の大きさの割りには十分とは
いい難かった。

【０００４】また信号発生用磁石　１０２′については
、多くの場合、等方性の合成樹脂磁石が使用されること
もあって、その信号が弱いことから、受磁素子１０４　
とのギャップを小さくして信号をキャッチする工夫がな
されてきた。このため良好な受信をするためには、受磁
素子１０４　との対向面を精度よく研削する必要があり
、生産コストの増大を招いていた。また高価な感度良い
受磁素子１０４　を用いた場合にも同様に生産コストの
増大を招く。

【０００５】さらにトルク発生用磁石は、信号発生用磁
石とは別に作製し、少なくとも片方は接着などにより結
合してローター化していたため、作製工数が多いところ
にも問題を残していた。

【０００６】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、円盤状磁石については磁束の無駄がなく、また
信号発生用磁石についてはその感度を上昇でき、さらに
は一体成形によって作製工数の大幅に削減も可能ならし
めた集束複合配向型円盤状磁石を、かかる磁石の製造に
好適な磁場配向成形機と共に提案することを目的とする
。

【０００７】すなわちこの発明は、バックヨークとして
外周全域に竪爪を有する円板状強磁性体をそなえ、該円
板状強磁性体の竪爪側トラック面内および該竪爪の外周
にそれぞれ合成樹脂磁石材料を一体成形した円盤状磁石
であって、竪爪側トラック面内の磁石の厚み方向におけ
る磁粉粒子の配向方向が、該トラックの中央環領域に集
束する一方、竪爪外周のリング状磁石の磁粉粒子の配向
方向は、該リングの外周中央帯域に集束することからな
る集束複合配向型円盤状磁石（第１発明）である。

【０００８】またこの発明は、成形金型の円盤状キャビ
ティ内に導入した、バックヨークとして外周全域に竪爪
を有する円板状強磁性体をそなえる磁石材料に磁場を印
加し、該材料中の磁粉を所定方向に配向させる磁場配向
成形機であって、該キャビティを挟んで対向配置とした
同じく円盤状になる主極及び対極の反バックヨーク側の
磁極の磁場印加面の面積を、他方のそれに対し、円盤ト
ラックの中央環を中心として減少すると共に、該キャビ
ティの周壁に竪爪の幅よりも狭いリング状の磁極を配設
してなる磁場配向成形機（第２発明）である。

【０００９】

【作用】この発明では、成形金型の磁気回路に工夫を加
え、磁石材料中における磁粉の配向方向を制御すること
によって、円盤状磁石の実質的な作用面における表面磁
界の向上を図ると共に、信号発生用磁石の感度を向上さ
せるのである。具体的には、キャビティを挟んで対向配
置とした同じく円盤状になる主極及び対極の反バックヨ
ーク側の磁極の磁場印加面の面積を、他方のそれに対し
、円盤トラックの中央環を中心として減少すると共に、
竪爪の外周に形成されるリング状磁石の周りに、外リン
グ幅よりも狭いリング状の磁極を配設することによって
、成形金型キャビティの竪爪の内部については磁力線を
作用面側トラックの中央環領域に集束させ、一方竪爪の
外周域についてはキャビティ周壁の中央帯域に集束させ
るのである。

【００１０】かくしてキャビティ内に装入された磁石材
料について、その磁粉の配向方向を磁力線の方向に揃え
る、すなわち磁石の内部については作用面側トラックの
中央環領域に集束させることができるので、着磁後にお
ける磁束をドーナツ状に絞ることができ、その結果円盤
磁石の実質的な作用面における表面磁界を著しく向上さ
せることができ、一方外周リング領域については外周中
央帯域に集束させることができので、受信感度を著しく
向上させることができるのである。

【００１１】図１に、この発明に従って磁粉粒子を配向
させた円盤状磁石を示す。同図より明らかなように、こ
の発明のトルク発生用円盤状磁石１０１　は、前掲図２
に示した従来磁石と異なり、無駄な磁束がほとんどなく
、全ての磁束が実質的な作用面に集束して有効に利用さ
れており、従ってより高い表面磁界が得られるのである
。また外周の信号発生用リング磁石１０２　についても
、外周中央帯域に効果的に集束しており、従って受信感
度の向上を図ることができるのである。

【００１２】ここに図１中、αおよびα′で示す磁粉粒
子の配向角度は、１０〜７０°好ましくは６０〜２０°
程度とするのが望ましい。というのは配向角度α，α′
が１０°より小さいと表面磁界の改善効果に乏しく、一
方７０°より大きくなると表面磁界が発現する実質的な
作用面が著しく狭くなると共に、磁石の固有保磁力によ
っては減磁する場合があるからである。

【００１３】この発明の円盤状磁石としては、合成樹脂
磁石及び焼結磁石いずれもが利用できる。例えば合成樹
脂磁石および焼結磁石における磁粉としては、フェライ
ト系磁粉、アルニコ系磁粉及びサマリウム−コバルト系
磁粉やネオジム−鉄−ボロン系磁粉等の希土類系磁粉な
ど、従来公知のものいずれもが使用でき、その粒子形状
については平均粒径が　１．５μｍ　程度で、圧縮密度
：３．２０以上のものが好ましい。

【００１４】また合成樹脂についても、従来公知のもの
いずれもが使用でき、その代表例を示すと次のとおりで
ある。ポリアミド−６およびポリアミド−１２などのポ
リアミド系合成樹脂。ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸
ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ポリエチレンおよびポリプルピレンなどの単独ま
たは共重合したビニル系合成樹脂。ポリウレタン、シリ
コーン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ポリエー
テルエーテルケトン、塩素化ポリエチレンおよびハイパ
ロンなどの合成樹脂。プロピレン、ネオプレン、スチレ
ンブタジエンおよびアクリロニトリルブタジエンなどの
ゴム。エポキシ系樹脂。フェノール系合成樹脂。さらに
磁粉とバインダーである合成樹脂との配合比率は、磁粉
：９０に対し、合成樹脂：１０程度とするのが望ましい
。なおその他にも、従来から常用される可塑剤や坑酸化
剤、表面処理剤などを目的に応じて適量使用できるのは
いうまでもない。

【００１５】次に、この発明に係る磁場配向成形機につ
いて説明する。図３に、この発明に従う、射出成形用金
型をそなえる磁場配向成形機の好適例を模式で示し、図
中番号１はダイ２に設けたキャビティ、３は主極、４は
対極、５は補助極、そして６が強磁性体からなるバック
ヨークであり、この例では、対極３の磁場印加面の面積
を主極４のそれに対して減少させるとともに、補助極５
の磁場印加面の面積をバックヨーク６の竪爪６′のそれ
に対して減少した構造としてある。また７は固定盤、８
は移動盤であり、９はノズルタッチ、１０はスプルーラ
ンナー、１１，　１１′は突き出しピン、１２は突き出
しプレイトであり、１３は磁路プレート、１４はスプル
ーブッシュ、１５は磁場調節プレートである。

【００１６】図中、主極３，対極４，補助極５、固定盤
７，移動盤８，突き出しピン１１、突き出しプレイト１
２および磁路プレート１３については強磁性体が使用さ
れ、一方ダイ２，　突き出しピン１１′、スプルーブッ
シュ１４および磁場調節プレート１５としては非磁性体
が用いられる。 ここに強磁性体としては、Ｓ５５Ｃ，Ｓ５０Ｃ，Ｓ４０
Ｃ等の炭素鋼、ＳＫＤ１１，ＳＫＤ６１等のダイス鋼、
その他パメンジュール、純鉄等が使用できるが、耐摩耗
性向上のため表面硬化処理を施すことは一層有利である
。一方非磁性体としては、ステンレス鋼、銅ベリリウム
合金、ハイマンガン鋼、青銅、真ちゅう及び非磁性超鋼
Ｎ−７等が有利に適合し、これらにも必要に応じ耐摩耗
性向上のため表面硬化処理を施すことは有利である。

【００１７】さて図３に示したところにおいて、射出成
形によって円盤状キャビティ１内に導入された合成樹脂
磁石材料が軟化状態にある内に、該磁石材料に対し、磁
場を印加すると、竪爪６′の内側の領域では磁力線は対
極側トラックの中央環領域に集束するように透過し、一
方竪爪の外側の領域では磁力線はキャビティ周壁の中央
帯域に集束するように透過し、それ故磁石材料中の磁粉
の磁化容易軸が、この磁力線の方向に沿って対極側トラ
ックの中央環領域およびキャビティ周壁の中央帯域に集
束するように配向し、かくして図１に示したような集束
タイプの円盤状磁石が得られるのである。

【００１８】ここに金型磁気回路の面からは、磁束を絞
るべき狭面積側では、該側トラックの中央環を中心とし
て、磁極の幅をキャビティ幅よりも狭くする一方、反対
の広面積側の磁極の磁場印加面では、磁極の幅をキャビ
ティ幅と同等もしくは広くとることが肝要である。

【００１９】また円盤状キャビティの斜面勾配は、キャ
ビティ内で発生する磁力線の方向と等しくすることがと
りわけ好ましい。というのは上記のような斜面勾配とす
れば、磁石製品とした場合に磁石斜面からの磁気漏れが
最も少なく、作用面における表面磁界を最も強くするこ
とができるからである図４に、この発明に従う円盤状磁
石の好適形状を示す。なお円盤状磁石は、その後にモー
ターに組み込む場合を考慮すれば、中抜きのいわゆるド
ーナツ形状が好ましいが、この発明において、かかる中
抜きは必ずしも必須要件というわけではない。

【００２０】

【実施例】前掲図３に示したような射出成形用金型をそ
なえる磁場配向成形機を用いて、図５に示す寸法、形状
になる円盤状磁石を、以下の条件で成形した。 原料 ・磁粉粒子 磁粉Ａ：フェライト磁粉（平均粒径　１．５μｍ　のマ
グネトプランバイト系ストロンチウム系フェライト磁粉
Ｂ：サマリウム−コバルト磁粉（Ｓｍ２Ｃｏ１７　系；
平均粒径　　１０μｍ　） ・合成樹脂：ポリアミド１２ ・可塑剤：ＴＴＳ（イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート）

【００２１】配合 ・配合Ａ（プラマグ配合） 磁粉　　　　　　　　：６６　ｖｏｌ％ポリアミド１２
：３３　ｖｏｌ％ ＴＴＳ　　　　　　：１　ｖｏｌ％ ・配合Ｂ（焼結配合） 磁粉：４０　　ｗｔ％ 水　　：６０　　ｗｔ％

【００２２】成形条件 ・射出成形条件（コイル内蔵磁場配向射出成形機）使用
ペレット配合　　：配合Ａ 射出シリンダー温度：３００　℃ 金型温度　　　　　　　　　　：１００　℃射出圧力　
　　　　　　　　　：１８００　ｋｇ／ｃｍ２　励磁時
間　　　　　　　　　　：５ｓ 冷却時間　　　　　　　　　　：１５秒射出サイクル　
　　　　　：３０秒 ・圧縮成形条件 使用原料　　：配合Ｂ 水抜き方法：インジェクション方式 励磁方法　　：竪磁場成形 成形温度　　：２０℃ 焼成温度　　：１２５０℃

【００２３】かくして得られた円盤状磁石の着磁後にお
ける表面磁界およびローター作製工数について調べた結
果を、表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】同表より明らかなように、この発明に従う
磁場配向成形機を用いて、円盤状磁石中の磁粉を、内部
については作用面側トラックの中央環領域に配向させ、
一方外周部についてはその中央帯域に配向させることに
より、作用面における表面磁界を大幅に向上させること
ができ、とくに表面からやや離れた位置での実効磁界に
優れている。またこの発明では、トルク発生用磁石およ
び信号発生用磁石を一体成形できるので、従来のような
少なくとも片方の磁石のバックヨークへの接着工程およ
び信号発生用磁石の切削工程を省略することができ、従
って生産性の向上も達成される。

【００２６】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、円盤状磁石
材料中、内部のトルク発生用領域については、磁粉を作
用面側トラックの中央環領域に効果的に配向させること
ができるので、着磁後の永久磁石の作用面における表面
磁界を従来よりも格段に向上させることができる。また
外周部の信号発生領域についてはその感度を大幅に向上
できるので、受信素子とのギャップにゆとりができ、同
じ受信素子を用いた場合には組立てコストを低減でき、
一方ギャップを従来と等しくした場合には、信号の読み
取りエラーを格段に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う円盤状磁石の磁粉粒子配向を示
した図である。

【図２】従来の円盤状磁石の磁粉粒子配向を示した図で
ある。

【図３】この発明に従う射出成形用金型をそなえる磁場
配向成形機の模式図である。

【図４】この発明に従う円盤状磁石の好適形状を示した
図である。

【図５】実施例で作製した円盤状磁石の寸法、形状を示
した図である。

【符号の説明】

１　　キャビティ ２　　ダイ ３　　主極 ４　　対極 ５　　補助極 ６　　バックヨーク ６′　　竪爪 ７　　固定盤 ８　　移動盤 ９　　ノズルタッチ １０　　スプルーランナー １１　　突き出しピン １１′　　突き出しピン １２　　突き出しプレイト １３　　磁路プレート １４　　スプルーブッシュ １５　　磁場調節プレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バックヨークとして外周全域に竪爪を
   有する円板状強磁性体をそなえ、該円板状強磁性体の竪
   爪側トラック面内および該竪爪の外周にそれぞれ合成樹
   脂磁石材料を一体成形した円盤状磁石であって、竪爪側
   トラック面内の磁石の厚み方向における磁粉粒子の配向
   方向が、該トラックの中央環領域に集束する一方、竪爪
   外周のリング状磁石の磁粉粒子の配向方向は、該リング
   の外周中央帯域に集束することからなる集束複合配向型
   円盤状磁石。
2. 【請求項２】　　成形金型の円盤状キャビティ内に導入
   した、バックヨークとして外周全域に竪爪を有する円板
   状強磁性体をそなえる磁石材料に磁場を印加し、該材料
   中の磁粉を所定方向に配向させる磁場配向成形機であっ
   て、該キャビティを挟んで対向配置とした同じく円盤状
   になる主極及び対極の反バックヨーク側の磁極の磁場印
   加面の面積を、他方のそれに対し、円盤トラックの中央
   環を中心として減少すると共に、該キャビティの周壁に
   竪爪の幅よりも狭いリング状の磁極を配設してなる磁場
   配向成形機。