JPH04247606A - 集束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、偏平型モーター用の
永久磁石として用いて好適な集束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し、とく
に該円盤状磁石の作用面における表面磁界の向上を図っ
たものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フロッピーディスクやハードディ
スクのスピンドルモーター又はＶＴＲ用のキャプスタン
モーターなどの偏平型モーターには、図６に示すとおり
、厚み方向に着磁された円盤状の永久磁石１０１　が使
用されているが、かかる円盤状磁石１０１　の面積に対
しステーターコイル１０２　の面積は小さい、すなわち
ステーターコイルに対する磁石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かった
。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。なお同図中、番号１０
３　は上部ケース、１０４　はバックヨーク、１０５　
はブッシュ、１０６　はシャフト、１０７　は下部ケー
スである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、円盤状磁石の実質的な作用
面のみに磁束を効果的に集束させることができ、従って
該作用面における表面磁界の向上、ひいては偏平型モー
ターとして使用した場合におけるトルクの向上を実現で
きる集束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。

【０００４】すなわちこの発明は、表裏面のいずれか一
方を作用面とする円盤状磁石において、該円盤状磁石の
厚み方向における磁粉粒子の配向方向が、該磁石の作用
面側トラックの中央環領域に集束してなる集束配向型円
盤状磁石（第１発明）である。

【０００５】またこの発明は、成形金型の円盤状キャビ
ティ内に導入した磁石材料に磁場を印加し、該材料中の
磁粉を厚み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
る主極及び対極のいずれか一方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
として減少してなる磁場配向成形機（第２発明）である
。

【０００６】

【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。具体的には、円盤状のキャビティを挟
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
いずれか一方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こ
とによって、成形金型キャビティ内の磁力線を作用面側
トラックの中央環領域に集束させるのである。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るのである。

【０００７】図１（ａ），（ｂ）にそれぞれ、この発明
に従って磁粉粒子を配向させた円盤状磁石および従来法
に従う粒子配向になる円盤状磁石を比較して示す。同図
より明らかなように、図１（ｂ）に示された従来磁石で
は無駄な磁束が存在するのに対し、図１（ａ）に示した
この発明磁石では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。

【０００８】ここに図１中、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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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２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
対極であり、この例では、対極４の磁場印加面の面積を
主極３のそれに対して減少させた構造としてある。また
５は固定盤、６は移動盤、７はノズルタッチ、８はスプ
ルーランナー、９は突き出しピン、１０は突き出しプレ
イトであり、１１はキャビティプレート，　１２はスプ
ルーブッシュである。

【００１２】図中、主極３，対極４，固定盤５，移動盤
６，突き出しピン９および突き出しプレイト１０につい
ては強磁性体が使用され、一方ダイ２，　キャビティプ
レート１１およびスプルーブッシュ１２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，Ｓ４０Ｃ等の炭素鋼、ＳＫＤ１１，ＳＫＤ６
１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。

【００１３】さて図２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、磁力線は円盤状キャビティ１内におい
て主極側トラックの中央環領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
の方向に沿って主極側トラックの中央環領域に集束する
ように配向し、かくして図３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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】以上、成形金型として主に射出成形用金型
を用いる場合について説明したが、磁気回路金型の必要
な部分を他の成形用に変更すれば、圧縮成形用金型を利
用することもできる。図４に、圧縮成形用金型を組み込
んだ、この発明に従う磁場配向成形機の好適例を模式で
示す。同図に示したところにおいて、番号１３は磁気回
路のヨークを兼ねた金型フレーム（磁性材）、１４は上
パンチプレートブッシュ（磁性材）、１５は上パンチプ
レート（磁性材）、１６はダイコントロールシリンダー
、１７はダイコントロールロッド、１８は上パンチ（磁
性材）、１９は下パンチ（磁性材）、２０はダイ（非磁
性材）、２１はダイプレート（非磁性材）、２２は上コ
イル、２３は下コイル、２４はコア（非磁性材）、２５
はコアプレート（非磁性材）、そして２６が成形体であ
る。

【００１７】

【実施例】図２に示したような射出成形用金型（金型Ａ
）および図４に示したような圧縮成形用金型（金型Ｂ）
をそなえる磁場配向成形機を用い、図５に示す寸法にな
る円盤状の磁石を、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）

【００１８】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％

【００１９】成形条件 ・射出成形条件 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 ：常時（永久磁石使用の極異方型） 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℃

【００２０】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起動トルク（モーター特性）につい
て調べた結果を、表１に示す。なおモーター特性の評価
条件は次のとおりである。

【００２１】・マグネット 外径：６０ｍｍ 内径：２０ｍｍ 厚み：４ｍｍ 着磁：８極 ・コイル 相　　：３相６コイル 巻数：１４０　ターン／コイル 抵抗：１５オーム／コイル ・駆動法　　　　３相バイポーラ 電圧：１２Ｖ 電流：４００　ｍＡ（２００　ｍＡ／相）

【００２２】

【表１】

【００２３】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作用面
側トラックの中央環領域に集束させることにより、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、ま
た優れたトルク特性が得られている。

【００２４】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、円盤状磁石
材料中の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、ひいては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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明および従来法に従って製造した円盤状
磁石の磁粉粒子配向を比較して示した図である。

【図２】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３】この発明に従い得られた集束タイプの円盤状磁
石の着磁後における磁粉粒子の磁力線方向を示した図で
ある。

【図４】この発明に従う圧縮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。

【図６】偏平型モーターの分解図である。

【符号の説明】

１　　キャビティ ２　　ダイ ３　　主極 ４　　対極 ５　　固定盤 ６　　移動盤 ７　　ノズルタッチ ８　　スプルーランナー ９　　突き出しピン １０　　突き出しプレイト １１　　キャビティプレート １２　　スプルーブッシュ １３　　金型フレーム １４　　上パンチプレートブッシュ １５　　上パンチプレート １６　　ダイコントロールシリンダー １７　　ダイコントロールロッド １８　　上パンチ １９　　下パンチ ２０　　ダイ ２１　　ダイプレート ２２　　上コイル ２３　　下コイル ２４　　コア ２５　　コアプレート ２６　　成形体 １０１　　　永久磁石 １０２　　　ステーターコイル １０３　　　上部ケース １０４　　　バックヨーク １０５　　　ブッシュ １０６　　　シャフト １０６　　　下部ケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表裏面のいずれか一方を作用面とする
   円盤状磁石において、該円盤状磁石の厚み方向における
   磁粉粒子の配向方向が、該磁石の作用面側トラックの中
   央環領域に集束してなる集束配向型円盤状磁石。
2. 【請求項２】　　成形金型の円盤状キャビティ内に導入
   した磁石材料に磁場を印加し、該材料中の磁粉を厚み方
   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
   極のいずれか一方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し
   たことを特徴とする磁場配向成形機。