JPH04253310A - 樹脂製磁石の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型高性能モータ等に
利用される多極異方性樹脂磁石及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁性粉を含む樹脂をリング状等に成形し
、その外周面に異方性磁極の多数を設けた樹脂磁石は、
モータ等の磁性部材から構成される部分に用いることに
よってモータ等の小型化、軽量化が容易であるなどの点
から、種々の分野において利用され、あるいはその利用
が検討されつつある。

【０００３】樹脂磁石の応用範囲の拡大に応じて、高磁
気エネルギーを有し、かつ磁極のシャープな高性能樹脂
磁石を得るための種々の試みがなされている。

【０００４】例えば、特公昭５６−５０４５号公報等に
は、８０重量％〜９０重量％と高密度に磁性粉を含有さ
せた熱可塑性樹脂を、磁性粉の配向用（異方性化）のた
めの磁界中で射出成形し、得られた成形品に着磁しする
ことによる多極異方性磁石の製造方法が開示されている
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁性粉を含有させた樹
脂材料を用いて得られる樹脂磁石における磁力は、磁力
有効領域を形成する磁性粉の量や磁性強度によって主に
決定される。なお、磁力有効領域とは、着磁によって生
成する磁器回路と同一の磁気的方向を有する磁場処理に
より磁性粉が配向する領域である。

【０００６】ところが、上述の特公昭５６−５０４５号
公報等に記載の樹脂磁石では、磁性粉含有量が高いため
に、図６において、１′に示すような磁力有効領域とな
らない部分中にも磁性粉が高い含有量で含まれることに
なる。これは、磁性粉含有量が高いと磁性粉同志の凝集
など磁性粉間の干渉が大となるためお互いの動きを妨げ
る結果となって極配向磁場では磁石表面付近の磁力有効
領域へ十分に引き寄せることはできない。この傾向は磁
石の極数が多くなると極配向磁場が磁石表面方向へ移行
してしまうためより一層悪くなる。すなわち、樹脂磁石
の磁力強度に貢献しない磁性粉が非磁力有効領域に高濃
度で含有されることになり、この方法で得られる樹脂磁
石は、磁性粉の有効利用という観点においてなお改善す
べき問題を有するものであった。

【０００７】特に、より高性能な樹脂磁石を得るために
しばしば磁性粉として希土類磁石粉末を使用するが、希
土類磁石粉末はフェライト磁石粉末等に比較して非常に
高価であるため、これら希土類磁石粉末を利用する場合
には、樹脂磁石中での磁性粉の有効利用は高性能樹脂磁
石の低コスト化において重要である。

【０００８】更に、磁性粉をより有効に利用し、磁性粉
含有量を減らすことができれば、樹脂磁石自体の軽量化
も行なえる。

【０００９】また上述の従来技術におけるように、熱可
塑性樹脂に８０〜９０重量％と高濃度で含有させると、
流動性が非常に悪化するため、射出成形において高型温
、高樹脂温、高射出圧、高射出速度が必要となる。その
ため、型や、成型機にコストにかかる特別な構成の付加
が必要であり、型や成型機も大型化し、このことも製造
コストの増大を招く原因となっている。更に、通常用い
られている型材からなる型では、高圧成形に対応させる
ために型の能力容量に制限があり、また高圧、高温での
成形において耐久性の高い型を得ることが困難である場
合も多い。

【００１０】上述のように樹脂磁石の中央部分に磁性粉
を含有するが磁力に貢献しない部分、すなわち非磁力有
効領域が形成されて、磁性粉が有効に利用されないとい
う問題を解決する方法として、非磁力有効領域に例えば
熱硬化性樹脂で作られたブロック等をインサートまたは
アウトサートして樹脂磁石を製造する方法が知られてい
る。

【００１１】ところがこのようなインサートあるいはア
ウトサート成形法によれば、磁石の磁力に貢献しない領
域にブロック等をインサートまたはアウトサートするた
めに磁性粉の有効利用という点で改善はされるが、依然
として磁性粉を８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％含有した樹脂を
型内に射出するため、成形機、型の能力容量、耐久性等
に問題が残る。更に、インサートまたはアウトサート成
形したことで、逆に型が複雑となったり、工程数が増え
るなどの欠点が生じる。

【００１２】一方、特開昭５３−２８１４号公報、特開
昭５３−１４１４９９号公報には、多極配向磁場により
着磁磁極部の磁性粉含有量を他の部分よりも増大させて
高性能多極異方性樹脂磁石を得る方法が開示されている
。

【００１３】しかしながら、これら公報に開示の方法で
は、２極あるいは４極（外形φ３０）といった極数の少
ない樹脂磁石の製造においては磁性粉の有効利用という
点で効果を発揮することが予想されるが、小型高性能ス
テッピングロータ等に通常使用される６極以上で小径な
樹脂磁石の製造においては、上記のような効果を期待す
るのは事実上無理である。それは、極数が４極より増加
するに従い極異方性配向の原理である磁気回路となる隣
接する磁気対間において、それを最短距離で結ぶ弦とな
る磁極ギャップ間のいちばん磁場の強くかかる部分がキ
ャビティーの中心部に対して極数が増えるほど外側の表
面方向へ移動してしまうことである。このために磁力線
は例えば図３に矢印で示すように直接キャビティーのま
わりの磁極間でリークしてしまい、中心部においては磁
極のギャップ間のパーミアンスによって定義される非常
に弱い漏れ磁束によってしか磁性粉を引きよせることが
できず、したがって磁極部近傍に十分に磁性粉を収束さ
せることはできない。

【００１４】本発明の目的は、磁性粉が磁力発生に効率
よく利用される構造の多極異方性樹脂磁石及びそれを製
造するための方法を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、磁性粉を有効に利用
できる構造を有することで、磁性粉含有量の低減化とそ
れにともなう小型軽量化、コストダウンの可能な多極異
方性樹脂磁石及びその製造方法を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、高性能多極異方性樹
脂磁石の小型軽量化、コストダウンを可能とする製造方
法を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、高温、高圧下での成
形に必要な高価な特別な構成を持たない成形機を利用し
て高性能多極異方性樹脂磁石を低コストで製造できる方
法を提供することにある。

【００１８】更に本発明の別の目的は、磁性材を含む成
形材料を金型に注入し、第１の磁気回路によって磁性材
の磁極部分への偏在作用を生じさせ、第２の磁気回路に
よって偏在化した磁性材を磁路方向に配向させ、配向終
了後成形材料を反応硬化させて樹脂製磁石を成形する製
造方法の改良、特に製造プロセス、製造装置の簡易化を
図ることにある。上記目的のために、前記第１磁気回路
の形成のために永久磁石を用いて上記目的を達成する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題解決の
ために、磁性材料を含む樹脂主剤からなる第１材料と、
反応硬化剤からなる第２材料をミキシングする工程；中
空円筒形磁石を成形するための型を用意する工程であり
、前記型は次のものを有する、前記中空円筒形磁石を成
形するための前記中空円筒形の上面及び下面のキャビテ
ィ面を形成する第１・第２の非磁性型部材、前記中空円
筒形の中空部内周のキャビティ面を形成する磁性材料で
作られたバックヨーク部材、前記中空円筒形の外周のキ
ャビティ面を形成する磁性材料で作られた外周キャビテ
ィ用型部材、第１の磁路を形成するための第１のコイル
、第２の磁路を形成するための第２のコイル、前記第１
コイルに通電し、前記バックヨーク部材、前記型部材に
よって形成されるキャビティ、前記外周キャビティ用型
部材を通る第１の磁気回路を形成する工程；前記キャビ
ティ内に前記ミキシング工程でミキシングした第１・第
２材料を注入する工程、前記第２コイルに通電し、前記
第２コイルを中心にして前記外周キャビティ用型部材と
前記キャビティ内樹脂材料中にあり前記第１磁気回路形
成工程において偏在化した磁性材料との間で第２の磁気
回路を形成する工程；前記第２磁気回路形成工程におい
て前記磁性材料の磁極の配向後、成形体を硬化する工程
によって製造することを特徴とする樹脂製磁石の製造方
法を提案する。

【００２０】本発明に用いる反応硬化性樹脂としては、
モノマー、オリゴマー、ポリマーから選択した１種以上
と必要に応じた硬化剤等とを含む組成物が利用でき、例
えばウレタン、ナイロン、アクリル樹脂等の樹脂成分に
硬化剤を混合したもの等が挙げられ、上記過程（ｂ）及
び（ｃ）を行なうのに十分な硬化時間（必要成分の混合
から硬化までの反応時間）を有するものが使用される。

【００２１】樹脂に含有させる磁性粉としては、例えば
Ｓｒフェライト、ネオジ鉄など、フェライト磁石粉末や
希土類磁石粉末等種々のものが利用できる。なお、本発
明の方法によれば、磁性粉末の有効利用が可能であるの
で、高価な希土類磁石粉末を用いた場合においても製造
コストの上昇を最小限に抑えることができる。

【００２２】原料樹脂への磁性粉の含有量は、所望とす
る樹脂磁石の磁性強度等に応じて適宜選択すればよいが
、樹脂の型内での流動性や磁界印加時における磁性粉の
樹脂内での移動、配向性を考慮した場合、７０重量％以
下、好ましくは５０〜７０重量％とされる。

【００２３】本発明においては、例えば磁性粉を５０〜
７０重量％含む反応硬化性樹脂を用いることで、８０〜
９５重量％と高濃度で磁性粉を含有する磁力有効領域を
得ることができる。

【００２４】図１乃至図６は本発明の第１の例を示す。 図１は第１例の装置全体の構成図。図２は金型部分の構
成図をそれぞれ示す。図１において、符号１・２は第１
の材料及び第２の材料のタンクを示し、第１の材料とし
て成形のための主たる樹脂材料であり、第２の材料は後
述する反応硬化性材料である。第１・第２材料それぞれ
に磁性材を混入してもよく、また一方の材料のみに磁性
材を混入してもよい。符号３・４は前記タンク１・２か
らそれぞれ材料を導入して計量するための計量シリング
である。

【００２５】３Ａ・４Ａは流量調整バルブである。各計
量シリンダー３・４は該計量シリンダーで計量した第１
・第２の材料を混合するミキシングヘッドに送られる。 金型８は図２に詳述するが、上型８Ａ、下型８Ｂからな
り、上型、下型はプレス装置７のプレスロッド７Ａ、７
Ｂを介して負荷される。

【００２６】９は射出シリンダーでありミキシングヘッ
ド６で混合した材料をシリンダーヘッド９Ａからゲート
を通して金型のキャビティ内に射出する。計量シリンダ
３・４、射出シリンダ９の油圧制御は油圧ユニット５に
よって行なわれる。次に図２を参照して金型構造を詳述
する。上型８Ａは中空円筒形をなしステンレス材等の非
磁性で作られている。

【００２７】１０はバックヨーク部材で磁性材料で作ら
れて、上型８Ａの中空部に嵌入した円筒形である。１２
Ａはバックヨーク部材１０に巻回した第１の磁気回路用
コイルである。１２Ｂは下型８Ｂを磁化するために下型
８Ｂに巻回した第１磁気回路用コイル。下型８Ｂは円筒
形をなし、上端面が円形凹８ｂをなし、該凹部８ｂの底
部に成形のためのキャビティを構成する非磁性部材１４
が嵌め込まれている。下型８Ｂの前記凹部８ｂの内周上
端にはキャビティの外周面を構成する磁性材からなるス
リーブ材が固定にある下型８Ｂの前記凹部には図３に示
すように中心方向に向かって極歯８ｂ１・８ｂ２…が形
成されている。符号１８は前記極歯８ｂ１・８ｂ２…巻
回した電磁石コイルであり、後述する第２の磁気回路を
成形する。

【００２８】磁石成形のためのキャビティ２０はバック
ヨーク部材１０・スリーブ１６・非磁性部材１４・上型
８Ａの下端面等によって形成される。

【００２９】装置の操作説明次に前述の装置の操作につ
いて説明する。図１の装置において、タンク１・２には
各材料が入れられ不図示の加熱手段によって加熱され各
材料は液体状になされている。初めに、前記電磁石コイ
ル１２Ａ・１２Ｂに電流を流して、バックヨーク部材１
０をＮ極、下型８ＢをＳ極に励磁して第１の磁気回路を
形成する。このコイル１２Ａ・１２Ｂへの通電による第
１磁気回路はバックヨーク部材１０−キャビティ２０−
スリーブ１６−下型８Ｂと、前記上型と下型の外周に被
せた磁路部材２２Ａ・２２Ｂによって図２、１点鎖線に
示すように形成される。

【００３０】上記第１磁気回路が形成された状態で、タ
ンク１・２から計量シリンダ３・４を経てミキシングヘ
ッド６でミキシングされた成形材料は射出シリンダ９に
よって不図示のゲートから前記キャビティ２０内に射出
される。

【００３１】金型８Ａ・８Ｂにはキャビティ２０内の温
度を管理するためのヒータ及び熱伝対が配設されており
、キャビティ内に射出された成形材料は流動状態に保た
れる。キャビティ内に射出された成形材料中の磁性材は
第１磁気回路の磁力の影響により下型８Ｂの各磁極部の
近くに移動して図３に示すように、キャビティ内におい
て成形樹脂材料中の磁性材の部分的な集合状態が形成さ
れて偏在化する。

【００３２】すなわち、成形材料内において成形磁石の
磁極部分に該当する磁力有効領域内には磁性材が高い密
度で集まり、磁極部分と磁極部分の間の磁力非有効領域
には磁性材は低い密度になる。上述のコイル１２Ａ・１
２Ｂへの通電による第１磁気回路の形成中の成形材料を
注入して磁性材の偏在化のために充分な時間の経過後、
コイル１２Ａ・１２Ｂの通電を止めて、コイル１８に通
電を開始する。

【００３３】コイル１８への通電により下型８Ｂの極歯
に図４に示すようにＮ極・Ｓ極が励磁されて、スリーブ
１６、成形材料及び下型８Ｂによる複数の第２磁気回路
が形成される。そして、成形材料中の磁性材はこの第２
磁気回路によって図４に示す磁力線ｙ２の流れに沿って
配向する。

【００３４】その際、高透磁率磁性材料で構成されたバ
ックヨーク１０の存在により、磁極からキャビティ２０
に流れ込む磁力線ｇ２が図５に示すように、バックヨー
ク１０方向に引き寄せられるので、バックヨークを設け
ない場合の磁力線ｇ３よりもキャビティの内周壁方向の
深いところまで磁力線ｇ２を送り込むことができ、かつ
磁極間のリーク２６を効果的に防止することができる。

【００３５】所望の磁性粉の偏在、配向状態が定着し、
成形体の形状が硬化、安定したところで型内から成形品
を取り出し、例えば図６に示す構造のリング状多極異方
性樹脂磁石を得ることができる。この樹脂磁石は、磁性
粉が磁力有効領域において高濃度に、非磁力有効領域に
おいて低濃度で含有され、磁性粉有効効率の極めて高い
ものである。

【００３６】硬化状態は、熱可塑性樹脂のように型内に
射出すると同時に冷却固化が始まってしまうのとは違っ
て、樹脂と硬化剤の組み合わせ及びその混合比、型の加
熱状態等によって最適にすることができるため、磁性粉
の十分な偏在、配向状態を固化するまでに得ることがで
きる。なお、磁界の印加は、少なくとも、キャビティ内
の樹脂中での所望とする磁性粉の偏在、配向状態が樹脂
の硬化にともなって安定し、かつ所望の磁力が得られる
まで行なえばよい。また、各磁極の磁力は、所望する製
品の設計に応じて決定され、同一としても異ならせても
よい。

【００３７】図７は図１の装置及び図２の金型を制御す
るためのブロック図を示す。図において、成形条件入力
手段２８は、成形すべき樹脂製磁石の諸条件を入力し、
各条件によってコントローラを制御する。前記条件とし
ては、 ｉ）磁石の設計条件 磁石の直径、内径、肉厚寸法、高さ磁石の磁極の数磁石
が用いられるモータのトルク、磁極磁力の大きさｉｉ）
成形材料の条件 上記磁石の設計条件に伴って使用する材料の選定、即ち
、成形主剤としての樹脂材料、反応硬化剤の材料、磁性
材料等を各材料の流動温度、反応硬化温度、磁性材の磁
力及び、成形樹脂材料の流動温度と磁性材の偏在効率の
条件、更に、樹脂材料と反応硬化材料及び磁性剤の混合
率等の条件。 ｉｉｉ）油圧ユニット５の制御条件 油圧ユニット５の制御条件としてはタンク１・２からの
各材料の供給量に基づく計量シリンダ３・４、射出シリ
ンダ９の駆動条件（駆動タイミング、駆動力、駆動時間
ｅｔｃ．） （ｉｖ）金型の制御条件 金型の制御条件としては前記磁石の設計条件、材料の条
件に応じて型の中に埋設したヒータの温度、ＯＮ、ＯＦ
Ｆのタイミング等を温度センサーの熱電対の信号によっ
て制御する。更に、電磁石コイル１２Ａ・１２Ｂへの通
電量及び通電時間をコントローラ３０からの信号によっ
て電流制御手段３６、第１通電手段３２により制御する
。前述の第２磁気回路を形成する電磁石コイル１８への
通電量、通電時間の制御はコントローラ３０からの信号
によって電流制御手段３６、第２通電手段３４によって
制御する。

【００３８】

【実施例】実施例１ サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ５）粉末（粒径：１〜３
μｍ程度）を６７重量％含む反応硬化性エポキシ樹脂（
硬化時間１分）を調製し、電磁石コイル１２Ａ・１２Ｂ
に電流を流した状態の図１に示す構成の金型のキヤビテ
ィ２０内に注入、充填し、その状態を３秒間保持した。

【００３９】なお、キャビティは外形６ｍｍ、内径４ｍ
ｍ、高さ７ｍｍのリング状成形品を形成できるように構
成されており、バックヨーク１０の磁力強度は、キャビ
ティ表面上で２０ＫＧであった。また、励磁開始のタイ
ミングは注入中あるいは注入充填時でもよい。

【００４０】次に、電磁石コイル１２Ａ・１２Ｂによる
励磁をやめ電磁石コイル１８に電流を通し、極歯を励磁
し、隣り合う極歯が異なる磁性を有するようにして、そ
の状態を１分間保持させた。

【００４１】なお、本成形品を得るために図１に示す装
置の２個のフィードタンク内に磁性粉含有の主剤（第１
液）及び硬化剤（第２液）を仕込み、循環させながら約
４０℃に保った。第１液はカプロラクタム（ｃａｐｒｏ
ｌａｃｔａｍ）とポリエステルアミドプリポリマー（ｐ
ｏｌｙｅｓｔｅｒａｍｉｄｏ　　ｐｒｅｐｏｌｙｍｅ）
の混合液、第２液はカプロラクタム（ｃａｐｒｏｌａｃ
ｔａｍ）とグリニヤーハ試薬（Ｇｒｉｇｎａｒｄ　　ｒ
ｅｏｇｅｎｔ）の混合液である。次に該第１液と第２液
を混合ノズルを通じて９０℃の金型内に混合射出し約１
分間保持後型を開き押し出しピンにより離型した。離型
抵抗を小さくするために、型開時には電磁石コイルによ
る励磁は行なわなかった。

【００４２】得られたリング状の樹脂磁石の軸に対する
垂直な面における磁極の形成状態と、磁性粉の偏在、配
向状態は、磁石断面をラッピングし断面を金属顕微鏡で
観察し、磁性粉含有量は磁石より小片を抽出し焼成する
ことにより調べたところ、図６に示すように周辺に６極
の異方性磁極が形成され、かつ磁性粉の大部分が各磁極
を通る磁力線に添った磁力有効領域１内に偏在、配向さ
れているのが確認された。なお、磁力有効領域の磁性粉
の含有量は９２重量％、非磁力有効領域の磁性粉の含有
量は８重量％であった。

【００４３】更に、従来、公知の着磁方法により得られ
たリング状樹脂磁石を着磁し、その表面磁束密度及び重
量を測定したところ、表面磁束密度が７３０Ｇ、重量が
０．３ｇであった。

【００４４】比較例 サマリウムコバルト粉末（粒径：１〜３μｍ程度）を９
３重量％含む熱可塑性６−ナイロン樹脂を、樹脂温２８
０℃、射出圧１５００Ｋｇ／ｃｍ２、型温１１０℃の条
件下で従来公知の６極異方性配向方法で射出成形した。 得られたリング状樹脂磁石の着磁後の表面磁束密度は７
２０Ｇであり、その重量は０．６ｇであった。また、こ
のリング状樹脂磁石の軸に対して垂直な面における磁極
の形成状態を調べたところ、その周辺に６極の異方性磁
極が形成されていることが確認された。また、軸に対し
て垂直な面における磁性粉の分布状態を調べたところ、
磁力有効領域の磁性粉含有量は８６重量％であり、また
図６の非磁力有効領域１′に相当する磁力に貢献しない
部分の磁性粉含有量も９４重量％と高いものであった。

【００４５】上述の結果からわかるように、本発明によ
る多極異方性樹脂磁石の方が表面磁束度も大きく自重も
軽いため、高回転トルクロータ等に非常に有用である。 特にロータに良好な回転性能を得るための項目の一つと
して、慣性モーメントが低いことが挙げられる。ロータ
の慣性モーメントは、ロータの中心からの半径方向にお
ける距離の２乗と、その点の比重に比例する。したがっ
て、図６に示す構成を有するリング状樹脂磁石をロータ
として使用した場合、ロータ外周壁側に形成された非磁
力有効領域１′の磁性粉含有量が低い、すなわち比重が
小さいことにより、慣性モーメントを低くすることがで
き、ロータに良好な回転性能が得られる。図８は本発明
の前記実施例により製造した磁石ｍ１と前記比較例の磁
石との比較結果を示すグラフである。横軸に磁起動周波
数、縦軸にトルクｇ−ｃｍを示す。

【００４６】次に図９乃至図１７を参照して前記した本
発明に係る別の目的の実施例について説明する。図９は
装置構成図を示し、符号４０で示す金型要部以外は図１
と同じ構成であるから説明を省す。図１０・図１１は金
型要部４０の詳細を示す図である。図において、４０Ａ
は上型、４０Ｂは下型を示す。下型４０Ｂの上端は中央
部分に磁性材で作ったスリーブ４２を嵌め込み、該スリ
ーブの外側には下型の内周部から櫛歯状に突出した磁極
となる歯部４０Ｐ１・４０Ｐ２…が形成されている。ｍ
１〜ｍ４は前記下型４０の歯部の一部（上・下放射対称
位置の４個所）を抜き取り、その場所に埋設固定した永
久磁石である。４４は下型４０の極歯４０Ｐ１・４０Ｐ
２…に巻回したコイルであり、該コイル４４への通電に
よって極歯４０Ｐ１・４０Ｐ２…を電磁石にする。図１
２は極歯４０Ｐ１・４０Ｐ２…へのコイル４４の巻回状
態を示す部分的模式図である。

【００４７】次に上記装置の操作の説明をする。図９の
成形材料の計量、ミキシングの操作は前記図１と同じで
ある。射出シリンダから成形材料がキャビティ４４内に
注入する前は、金型は永久磁石ｍ１〜ｍ４によって図１
１に示すように第１の磁気回路が形成されている。第１
の磁気回路は永久磁石ｍ３−下型４０Ｂ−永久磁石ｍ４
−スリーブ４２−成形キャビティ４４−スリーブ４２ー
永久磁石ｍ３からなる閉ループを構成し、この中を磁力
線ｇ４が通る。図１１においては第１磁気回路は４つ形
成される。この状態で射出シリンダから磁性材を含む成
形材料をゲート４０ａ１を通してキャビティ４４内に注
入する。キャビティ４４内に注入された成形材料中の磁
性材は図１３に示すように第１の磁気回路の磁力線によ
って偏在作用を受ける。

【００４８】この金型においては、永久磁石ｍ１〜ｍ４
により発生する磁力線ｇ４は図１４に示す磁極間ギャッ
プ４６によって定義されるパーミアンスに従い下型４０
Ｂの外周円筒部４０ｂ１により構成されるバックヨーク
４０ｂ１を通ってキャビティ内に流れ込む。そこで、キ
ャビティ内に上述のように磁性粉を含有した未硬化状態
の反応硬化性樹脂を注入すると、磁性粉は磁力線ｇ４の
方向に添って偏在、配向される。なお、この過程におい
て永久磁石ｍ１〜ｍ４の間隔が十分取られていることに
よって、キャビティの中央部付近まで磁力線ｇ４がとど
くために、図１３に示すようにキャビティ内の磁性粉を
効率よく磁力有効領域に偏在させることができる。これ
に対して、最初から多磁極からの磁界印加を行なう場合
、磁力線の流れは図１４に示す磁極間ギャップ４８によ
って定義されるパーミアンスにしたがって、図１５にｇ
５で示すようになり、キャビティ中央部にまでとどかず
、キャビティ中央部付近の磁性粉を磁力有効領域に硬化
的に偏在することが困難となる。

【００４９】したがって、永久磁石の配置は、印加磁界
がキャビティ中央部まで有効に作用でき、かつ図１５に
示すように極数を増加させた際の磁界が作用する領域ま
で磁性粉を引き寄せることのできるギャップ及び強度を
持って行なわれ、磁石の配置個数は成形品の内径や極数
等との関係において決定される。

【００５０】図１３に示す磁性粉の偏在、配向状態が得
られたところで、次に電磁石コイルに電流を流し、極歯
４０Ｐ１・４０Ｐ２…を励磁する。この時、上述したよ
うに図１４に示す各磁極間のギャップ４８によって定義
されるパーミアンスにしたがって、各磁極及びバックヨ
ークを通って図１５に示すように磁力線ｇ５がキャビテ
ィに流れ込み、永久磁石からの磁界で偏在、配向された
磁性粉が新たに印加された磁界に対応して配向される。 図１５に示すような磁性粉の配向状態を保持しつつ反応
硬化させて取り出すると図１６に示す成形品が得られる
。 硬化状態は、熱可塑性樹脂のように型内に射出すると同
時に冷却固化が始まってしまうのとは違って、樹脂と硬
化剤の組み合わせおよびその混合比、型の加熱状態等に
よって最適にすることができるため、磁性粉の十分な偏
在、配向状態を固化するまでに得ることができる。

【００５１】なお、磁界の印加は、少なくとも、キャビ
ティ内の樹脂中での所望とする磁性粉の偏在、配向状態
が樹脂の硬化にともなって安定し、かつ所望の磁力が得
られるまで行なえばよい。本発明に用いる金型における
永久磁石の配置としては、６極以上の多極の場合はいず
れも４極配置でその間隔もできるだけ等間隔がよい。

【００５２】また、極歯の磁力は、所望とする製品の設
計に応じて決定され、同一としてもよく、異ならせても
よい。更に、上述の例では、永久磁石と電磁石コイルを
組込んでいるが、必ずしもこの組み合わせでなくともよ
く、例えば永久磁石の代わりに極歯と同じく電磁石コイ
ルを磁極に巻き、磁性粉の偏在時と配向時によってその
電磁石コイルの電流の流し方を変えてやればよいし、あ
るいは、電磁石コイルを金型外に設置し、強磁性材ブロ
ックにより偏在時と配向時によって開閉ループの磁気回
路を作ってやれば励磁される磁極と励磁されない磁極を
作ることができるので前に説明した本発明の方法を実施
することができる。永久磁石の代わりに電磁石を使用す
る場合は、注入前から（これは永久磁石の場合に相当）
でもよいし、注入中または注入充填時でもよい。ただし
、成形サイクルの面から考えると最低充填完了時までに
は励磁する。

【００５３】サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ５）粉末（
粒径：１〜３μｍ程度）を６７重量％含む反応硬化性エ
ポキシ樹脂（硬化時間：１分）を調整し、永久磁石ｍ１
〜ｍ４によって磁界が印加されている図１０に示す構成
の金型キャビティ内に注入、充填し、その状態を３秒間
保持させた。なお、キャビティ７は外径６ｍｍ、長さ７
ｍｍの円柱状の成形品を形成できるように構成されてお
り、永久磁石３の磁力強度は、キャビティ表面で２０Ｋ
Ｇであった。次に電磁石コイルに電流を通し、磁極を永
久磁石と同程度の磁力に励磁し、その状態を１分間保持
させた。なお、本成形品を得るために反応射出成形装置
の２個のフィードタンク内に、磁性粉含有の主剤（第１
液）及び硬化剤（第２液）を仕込み、循環させながら約
４０℃に保った。次に該第１液と第２液を混合ノズルを
通じて９０℃の金型内に混合射出し約１分間保持後、型
を開き押し出しピンにより離型した。離型抵抗を小さく
するために、型開時には電磁石コイルによる励磁は行な
われなかった。得られた円柱状の樹脂磁石の軸に対して
垂直な断面における周辺部の磁極の形成状態と、磁性粉
の偏在、配向状態は磁石断面をラッピングし断面を金属
顕微鏡で観察し、磁性粉含有量は磁石より小片を抽出し
焼成することにより調べたところ、図５に示すように周
辺に１２極の異方性磁極が形成され、かつ磁性粉の大部
分が周辺方向に偏在、配向されており、磁力有効領域の
磁性粉含有量は９２重量％、中央部付近の磁性粉含有量
は５重量％であった。更に、従来公知の着磁方法により
、得られた樹脂磁石を着磁しその表面磁束密度を計測し
たところ、８３０Ｇであり、その重量は０．６５ｇであ
った。

【００５４】比較例１ 全磁極（３、５−１、５−２）から磁界をキャビティ内
に印加した状態で、磁性粉を含む反応硬化性樹脂を注入
、充填し、その状態を１分間保持させる以外は、実施例
と同様にして、円柱状多極（１２極）異方性樹脂磁石を
得た。得られた樹脂磁石の着磁後の表面磁束密度は５５
０Ｇであり、その重量は０．６５ｇであった。また、実
施例と同様にして軸に対して垂直な断面における磁極の
形成状態と磁性粉の分布を調べたところ、断面周辺に１
２極の異方性磁極が形成され、周辺方向に磁性粉が偏在
している磁力有効領域の磁性含量が７５重量％、中央部
付近の磁性粉含量が１６重量％であることがわかった。

【００５５】比較例２ サマリウムコバルト粉末（粒径：１〜３μｍ程度）を９
３重量％含む、熱可塑性６−ナイロン樹脂を、従来公知
の１２極異方配向方法で射出成形を行ない、円柱状の多
極異方性磁石を得た。なお、成形条件は、樹脂温２８０
℃、射出圧１５００Ｋｇｆ／ｃｍ２、型温１１０℃であ
った。得られた樹脂磁石の着磁後の表面磁束密度は８２
０Ｇであり、その重量は１．１ｇであった。また、得ら
れた樹脂磁石の軸に対して垂直な断面における磁極の形
成状態を調べたところ、その周辺に１２極の異方性磁極
が形成されていることが確認された。また、軸に対して
垂直な断面における磁性粉の分布状態を調べたところ、
周辺近傍の磁力有効領域の磁性粉含有量は９４重量％で
あり、また中央部の磁性粉含有量は８３重量％であった
。上述の結果からわかるように、本発明による多極異方
性樹脂磁石の方が表面磁束密度も大きく自重も軽いため
、高回転高トルクロータ等に非常に有用である。

【００５６】図１８は本発明の製造方法で製造した磁石
をモータ以外の永久磁石に用いる例を示す。図１８は本
発明で製造した磁石を画像成形装置の現像器に用いた説
明図である。１２１は、Ｃｄｓ層の上に絶縁層を有する
感光ドラム、１２２はアルミニウム製スリーブであって
部材１２１と１２２は、周速４００ｍｍ／ｓｅｃの略同
速で同一方向に回転する。また、感光ドラム１２１とス
リーブ１２２の直径は、それぞれ２００ｍｍ、５０ｍｍ
であって、両者は最小間隙３００μに保持されており、
その近傍において現像部を形成する。両者はその回転に
伴い最近接位置を通過後必然的にその間隙が大きくなる
形状となっている。１２３はスリーブ内にあって固定さ
せる永久磁石であり、本発明方法により製造する。１２
４は後述する磁性トナー、１２５は該トナーをスリーブ
上に均一塗布するための鉄製ブレードである。ブレード
１２５は、磁石１２３の磁極に対向する位置に、その先
端とスリーブ１２２の間隙を２５０μに保持して設置さ
れている。ブレード１２５の先端位置での磁界は約７５
０Ｇである。磁性トナー１２４はブレード１２５によっ
て、厚さ約１２０μ規制され、スリーブ１２２の表面と
の摩擦により負電荷を供与されつつ現像部に搬送される
。現像位置はスリーブ内磁石の極間に対向している。 １２７はトナー容器である。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、磁力有効領域に効果的
に磁性粉を偏在させることができるため、磁性粉を効率
よく磁力に活用できる。その結果、少ない磁性粉含有量
でも高濃度で磁性粉を含有する磁力有効領域を形成する
ことができ、十分な磁性強度が得られ、大幅なコストダ
ウンと軽量化も可能となる。また、本発明においては、
低圧成形により樹脂磁石が得られるので成形機に、例え
ば高圧成形のために必要な構成等が不要であり、より簡
易な構成の安価な成形機の利用が可能であり、この点か
らの製造コストの低減化も可能である。図１７は図９乃
至図１６図に示す実施例装置により実施した前記製造方
法により製造した樹脂製磁石Ｍ２と前記比較例に掲げた
磁石との比較結果を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置全体構成図。

【図２】金型の縦断面要部を示す図。

【図３】図２Ａ１−Ａ２方向断面図。

【図４】磁気回路の説明図。

【図５】バックヨーク１０の作用の説明図。

【図６】成形磁石の磁性材の偏在を説明する図。

【図７】図１装置のための制御ブロック図。

【図８】本発明の製造に係る磁石の効果の説明図。

【図９】装置全体構成図。

【図１０】金型の縦断面図。

【図１１】磁気回路の説明図。

【図１２】電磁気コイルの巻回状態を示す図。

【図１３】磁気回路の説明図。

【図１４】磁気回路の説明図。

【図１５】磁気回路の説明図。

【図１６】成形磁石の磁性材の偏在を説明する図。

【図１７】図９に示す装置による製造した磁石の効果を
示す図。

【図１８】本発明により製造した永久磁石を画像形成装
置に適用する説明図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁性材料を含む樹脂主剤からなる第１
   材料と、反応硬化剤からなる第２材料をミキシングする
   工程；中空円筒形磁石を成形するための型を用意する工
   程であり、前記型は次のものを有する、前記中空円筒形
   磁石を成形するための前記中空円筒形の上面及び下面の
   キャビティ面を形成する第１・第２の非磁性型部材、前
   記中空円筒形の中空部内周のキャビティ面を形成する磁
   性材料で作られたバックヨーク部材、前記中空円筒形の
   外周のキャビティ面を形成する磁性材料で作られた外周
   キャビティ用型部材、第１の磁路を形成するための第１
   のコイル、第２の磁路を形成するための第２のコイル、
   前記第１コイルに通電し、前記バックヨーク部材、前記
   型部材によって形成されるキャビティ前記外周キャビテ
   ィ用型部材を通る第１の磁気回路を形成する工程；前記
   キャビティ内に前記ミキシング工程でミキシングした第
   １・第２材料を注入する工程、前記第２コイルに通電し
   、前記第２コイルを中心にして前記外周キャビティ用型
   部材と前記キャビティ内樹脂材料中にあり前記第１磁気
   回路形成工程において偏在化した磁性材料との間で第２
   の磁気回路を形成する工程；前記第２の磁気回路形成工
   程において前記磁性材料の磁極の配向後、成形体を硬化
   する工程によって製造することを特徴とする樹脂製磁石
   の製造方法。