JPH0594921A - 多極異方性磁石製造用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 多極異方性円筒状磁石の製造用キャビティ４
の周りの永久磁石の配向方向が永久磁石１対称面に対し
て傾いており、かつ永久磁石１外周縁に、その弧長より
短い強磁性体板を周設し、さらにその外周縁に非磁性体
３を周設した多極異方性磁石製造用金型。 【効果】 本発明に係る金型によると、磁束を有効にキ
ャビティ内に導くことができ、製造された多極異方性磁
石は表面での磁界値が大きく、また多数個取りすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーター用ローターや
マグネットロールに用いられる多極異方性磁石を製造す
る金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来モーター用ローターやマグネットロ
ールに用いられる円筒状磁石においては、その発生する
磁界を大きくするために多極異方性化が行なわれてお
り、その製造用金型が種々提案されている。たとえば特
開昭５４−２３９９７号公報には、磁界発生用のコイル
を金型内に組み込んだ金型を用いて異方性化の磁場処理
をする方法が開示されているが、この方法にはコイルの
冷却が困難であることや金型が大きくなる等の問題があ
る。また特開昭６１−１２５０１１号公報には、円筒状
キャビティの周囲に半径方向に磁気異方性を付与した永
久磁石を配置しキャビティ表面上にＮ極とＳ極とを交互
に有する金型が開示されているが、この方法ではキャビ
ティ内の磁界を充分上げられず、得られる磁石の表面か
ら発生する磁界は必ずしも大きくはなかった。

【０００３】さらに特公平２−５９９９３号公報には、
キャビティ周囲の磁極部分に相当する位置にそれぞれ強
磁性体を設置し、この強磁性体の外側に円周方向に沿っ
て交互に異極性が並ぶように永久磁石を設置すると共
に、この永久磁石との間で反発磁界を形成するように強
磁性体間に永久磁石を設置した金型を用いる方法が開示
されている。しかしこの方法においては、永久磁石から
の磁束は強磁性体から洩れてしまうためキャビティ内の
磁界を充分大きくできないという問題と、永久磁石を多
数配置するためキャビティあたりの必要空間が大きくな
り多数個取りが難しいという問題があった。そこで特開
昭６２−１８６５０７号公報では、直方体状の強磁性体
のキャビティに向かう面以外の５面に同極が接するよう
に永久磁石を配置した金型が開示されている。この方法
によれば比較的キャビティ内の磁界を大きくできるが、
依然として永久磁石を多数配置するためキャビティあた
りの必要空間が大きくなり、多数個取りが難しいという
問題が残った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決すべくなされたもので、得られる磁石表面から発生
する磁界が特に大きく、多数個取りが容易である多極異
方性磁石製造用金型を提供するためになされたものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々検討
を行なった結果、永久磁石間や永久磁石の外周部に配置
する強磁性体の形状および永久磁石の配置を工夫するこ
とによって上記課題を解決できるとの知見をえ、本発明
を完成するに至った。 本発明は、多極異方性円筒状磁石の製造用キャビティ
の周りに偶数個の永久磁石を強磁性体を介して、対向す
る磁極が同極となるように環状に組み込んだ金型であっ
て、強磁性体の幅がキャビティ側から外周側に次第に狭
まり、その外周端面の幅がキャビティ周長を磁極数で割
った値の３０％以下であり、また強磁性体のキャビティ
側端面の幅がキャビティ周長を磁極数で割った値の１０
％以上、６０％以下であり、かつ円筒中心軸を通る永久
磁石対称面に対し永久磁石の配向角度が外周側に１２０
℃以上，１５０℃以下で対称である磁石製造用金型であ
り、さらに該永久磁石の円周方向の弧長よりも短い強磁
性体板を該永久磁石の外周縁に周設し、該強磁性体板を
周設した該磁石製造用金型の外周縁にさらに非磁性体を
周設したことを特徴とする多極異方性磁石製造用金型。 強磁性体板の半径方向厚さが永久磁石の外周半径の1/
40以上,1/10 以下である前項記載の多極異方性磁石製
造用金型。 強磁性体板の円周方向の弧長が永久磁石の円周方向の
弧長の4/5 以上,499/500以下である前項または前項
記載の多極異方性磁石製造用金型。 強磁性体板の円周方向の幅が、永久磁石の外周端部か
ら外周側に向かって次第に狭まり、永久磁石と強磁性体
板側部との接点での円周接線と、強磁性体側部斜線との
傾斜角が30℃以上,60 ℃以下である前項，前項，ま
たは前項記載の多極異方性磁石製造用金型である。

【０００６】

【作用】以下に本発明の作用を図面にしたがって説明す
る。本発明で用いられる金型の一例として射出成形用金
型の全体図を図１に示す。図面には得られる成形体が１
個で磁極面が外周の場合の金型を示すが、多数個取りの
場合にはスプルー６、ランナー５を分岐させキャビティ
４を並置する。図１の金型ではキャビティ４の周囲に永
久磁石１が配置され、それを非磁性体３が囲んでいる。
キャビティはランナー５、スプルー６、ノズルタッチ７
を経て射出成形機ノズルへとつながっていて、成形体は
突き出しピンによって突き出される。本発明の特徴であ
るキャビティ付近の図１のＡ−Ａ’断面図を図２に示
す。本発明においてはキャビティを構成する際、得られ
る磁石作用面が円周方向では多極に、円筒軸方向では同
一極になるように、偶数個の永久磁石１で強磁性体２を
挟んで、強磁性体２に同極を対向させるように配置し、
挟まれた強磁性体２が磁極となってキャビティ内に磁界
を発生する。挟まれた強磁性体２がキャビティ側から遠
ざかるにつれその幅は狭まり、その外周端面の幅Ｌ’
は、キャビティ周長を磁極数で割った値の30％以下であ
る。このような構成のため強磁性体２から外周端側に洩
れる磁束が大幅に減少し、キャビティ内に発生する磁界
を大きくすることができ、得られる成形体の磁石の表面
から発生する磁界を大きくできる。

【０００７】永久磁石１に挟まれた強磁性体２のキャビ
ティ側端面の幅Ｌは、キャビティ周長を磁極数で割った
値の10% 以上、60% 以下である。10% 未満の場合には強
磁性体2 の磁化が飽和するため、磁束は円筒軸方向に洩
れ易くなり、結果的に磁束を有効にキャビティ内へ導く
ことができずキャビティ内の磁界を大きくできない。ま
た60% を超える場合にはキャビティ側端面付近の永久磁
石１のNS極間距離が小さくなりすぎてパーミアンス係数
からも減磁が著しくなってしまう。また、本発明ではキ
ャビティ構成部が図２のように永久磁石１の配向角度θ
が円筒中心軸を通る永久磁石対称面に対し、外周側に１
２０℃以上、１５０℃以下である。これにより永久磁石
１が強磁性体２と接する面より磁束が発生し強磁性体２
を通してキャビティ内に磁束が流れ込むだけでなく、永
久磁石１がキャビティと接する面からも配向方向の傾き
に応じた半径方向成分の磁束が発生しキャビティ内に直
接流れ込むため、キャビティ内の磁界の総和を大きくす
ることができ、ひいては得られたボンド磁石の表面から
発生する磁界をさらに大きくできる。ところで、もし永
久磁石の外周部を全く強磁性体で構成した場合、本磁束
が内側に流れることになっている、永久磁石間に配置し
た該強磁性体２において、一部外周部を通って磁束が流
れてしまい、永久磁石１の外周部を全て非磁性体で構成
した場合に比べてキャビティ内に発生する磁界の総和が
同等か、形状によってはむしろ小さくなることが知られ
ている。図６，図７はその磁束模式図である。そこで本
発明では、該金型内永久磁石１がその外周側端部におい
て、図２のように該永久磁石１の中心面を対称に、該永
久磁石の円周方向の弧長よりも短い区間において、強磁
性体で構成される強磁性体板９と接し、前述の該強磁性
体の外周側端部およびその円周方向周辺は非磁性体で構
成される物質と接している。これにより、永久磁石１間
に配置した該強磁性体２に流れ込む磁束が外周部を通る
ことを極力防ぎつつ、該永久磁石１から外周側に発生す
る磁束が該強磁性体板９を通ることとなり、磁束路の抵
抗を大幅に減らすことができる。図６，図７，図８はそ
れらを比較した磁束模式図である。

【０００８】また本発明では該強磁性体板９の半径方向
厚さｌが該永久磁石の1/40以上、1/10以下である場合が
より有効である。1/40未満の場合には強磁性体板９の磁
化の飽和が著しくなるため、磁束路抵抗減少効果が小さ
くなる。また1/10を超える場合には、永久磁石1 間に配
置した該強磁性体２から該強磁性体板９へ流れる磁束が
大きくなってしまい、本発明の効果が小さくなる。

【０００９】さらに本発明では、該強磁性体板９の円周
方向の弧長が該永久磁石の円周方向の弧長の4/5 以上、
499/500 以下である場合がより有効である。499/500 を
超える場合には該強磁性体２から該強磁性体板９へ流れ
る磁束が大きくなり、また4/5 未満の場合には磁束路抵
抗減少効果が小さくなる。

【００１０】さらに本発明では、該強磁性体板９の円周
方向の幅が永久磁石の外周端部から外周側向かって次第
に狭まり、永久磁石と強磁性体板側部との接点での円周
接線と強磁性体板側部斜線との傾斜角αが30°以上、60
°以下である場合がより有効である。30°未満の場合に
は、磁束路抵抗減少効果が小さくなり、また60°を超え
る場合には、強磁性材２から強磁性体板９へ流れる磁束
１０が大きくなる。

【００１１】本発明で用いられる永久磁石１はすでに知
られたものが使用できるが、磁気特性のうち磁束密度お
よび保持力が高く、特に金型使用温度領域の１００℃か
ら２５０℃で高いものが望ましい。たとえばＳｍＣｏ磁
石等が使用できる。一方、本発明で用いられる強磁性体
もすでに知られたものが使用できるが、たとえば軟鋼、
炭素鋼、ダイス鋼等が使用できる。本発明に用いられる
非磁性体もすでに知られたものが使用できるが、たとえ
ばオーステナイト系ステンレス鋼、銅ベリリウム合金、
高マンガン鋼等が使用できる。

【００１２】

【実施例】平均粒径1.5 μｍ、圧粉密度3.35g/cm³であ
るストロンチウムフェライト粉100 重量部に対しチタネ
ート系カップリング材0.5 重量部をヘンシェルミキサー
中で表面処理し、この表面処理粉90.5重量部とナイロン
12樹脂9.2 重量部と酸化防止剤0.3 重量部を再びヘンシ
ェルミキサー中で混合した。この混合物を２軸押出機に
より240 ℃で混練、造粒した。この造粒物を原料として
実施例および比較例の金型を使用して射出成形を行なっ
た。射出成形は型締力３５トンの射出成形機を用い、成
形温度300 ℃、金型温度80℃、射出圧力1.8 トン/cm²の
条件で行なった。得るべき円筒状磁石の成形体を図９に
示すが、外径12mm、内径4mm 、高さ16mm、外周10極の多
極異方性磁石である。

【００１３】（実施例１）永久磁石１はＳｍＣｏ磁石，
強磁性体２はＳＤＫ−６１，非磁性体３は高Ｍｎ鋼であ
る図２に示す金型を用いて多極異方性円筒磁石をえた。
永久磁石に挟まれた強磁性体２のキャビティ側端面の幅
Ｌはキャビティ周長を磁極数で割った値の30％とし、該
強磁性体２の外周側端面の幅Ｌ’は０，すなわち隣同士
の永久磁石１は接しているものとした。永久磁石１の配
向角度θは円筒中心軸を通る永久磁石対称面に対し、外
周側に135 °傾いているものとした。永久磁石１および
強磁性体２のキャビティ側端面は、厚さ0.4mm の非磁性
体のスリーブにより成形体表面部とへだてられているも
のとした。該強磁性体板９の半径方向厚さｌは該永久磁
石１の外周端部半径の1/20であった。該強磁性体板９の
円周方向の弧長ｍは、該永久磁石１の円周方向の弧長の
9/10であり、該強磁性体板９の中心線（面）と該永久磁
石の中心線（面）とは一致するものとした。該強磁性体
板９の円周方向の幅は、永久磁石の外周端部から外周側
に向かって次第に狭まり、強磁性体傾線の傾斜角αは永
久磁石１の外周端部において円周接線方向に対し45°と
した。得られた磁石の表面での磁界値は1630G であり、
金型内に取れるキャビティ最大数すなわち最大取り個数
は８個であった。以上の結果を表１に示す。

【００１４】（比較例１）強磁性体板９の形状を若干変
えた、図２に示す金型を用いて多極異方円筒磁石を得
た。強磁性体板９の半径方向厚さｌが、永久磁石外周端
部半径の1/80である他は実施例１と同様である場合につ
いて実施した。得られた磁石の表面での磁界値は1560G
であった。

【００１５】（比較例２）比較例１と同じく、強磁性体
板９の形状を若干変えた、図２に示す金型を用いて多極
異方円筒磁石を得た。強磁性体板９の円周方向の弧長
が、永久磁石の円周方向の弧長の3/5 である他は実施例
１と同様である場合について実施した。得られた磁石の
表面での磁界値は1610G であった。

【００１６】（比較例３）比較例１，２と同じく、強磁
性体板９の形状を若干変えた、図２に示す金型を用いて
多極異方円筒磁石を得た。実施例１における傾斜角αが
10°である他は実施例１と同様である場合について実施
した。得られた磁石の表面での磁界値は1620G であっ
た。

【００１７】（比較例４）強磁性体板９がなく、図４に
示すように永久磁石と強磁性材２の外周側が全て非磁性
材でおおわれている他は実施例１と同様である場合につ
いて実施した。得られた磁石の表面での磁界値は1520G
であった。以上、比較例１，２，３および４のいずれに
おいても、その金型内に取れるキャビティ最大数すなわ
ち最大取り個数は実施例と同じ８個であった。以上から
明らかなように本発明に係る多極異方性磁石製造用金型
によると、磁石表面から発生する表面磁界が特に大きい
多極異方性磁石を多数個取りすることができた。

【００１８】

【表１】

【００１９】本実施例ではストロンチウムフェライトを
用いた場合について説明したが、本発明者らは、実験で
希土類磁石やその他の磁石にも本発明が適用できること
を確認している。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る金型を使用すると、成形体
の磁石表面から発生する磁界が特に大きい多極異方性磁
石を多数個取りすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形用金型の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’断面図で、本発明に係る金型の
平断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ’断面図である。

【図４】比較例４に用いた金型の平断面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ’断面図である。

【図６】比較例４の金型形状における磁束模式図であ
る。

【図７】比較例４において外部ヨークが強磁性体の場合
の磁束模式図である。

【図８】図２の金型形状における磁束模式図である。

【図９】実施例，比較例で得るべき円筒状磁石の成形体
の図面で(a) は平面図,(b)は断面図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石 ２ 強磁性体 ３ 非磁性体 ４ キャビティ ５ ランナー ６ スプルー ７ ノズルタッチ ８ 突き出しピン ９ 強磁性体板 １０ 磁束 １１ 永久磁石対称面 Ｌ 強磁性体のキャビティ側端面の幅 Ｌ’強磁性体の外周側端面の幅 ｍ 強磁性体板の円周方向の弧長 ｌ 強磁性体板の半径方向厚さ θ 永久磁石の配向角度 α 強磁性体板側部斜線の傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 来島 慎一 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 中塚 哲 東京都千代田区内幸町２丁目２番地３号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 阿部 雅治 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 沢 孝一郎 神奈川県横浜市港北区日吉３丁目14番１号 慶応大学 理工学部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極異方性円筒状磁石の製造用キャビテ
   ィの周りに偶数個の永久磁石を強磁性体を介して、対向
   する磁極が同極となるように環状に組み込んだ金型であ
   って、強磁性体の幅がキャビティ側から外周側に次第に
   狭まり、その外周端面の幅がキャビティ周長を磁極数で
   割った値の３０％以下であり、また強磁性体のキャビテ
   ィ側端面の幅がキャビティ周長を磁極数で割った値の１
   ０％以上、６０％以下であり、かつ円筒中心軸を通る永
   久磁石対称面に対し永久磁石の配向角度が外周側に１２
   ０℃以上，１５０℃以下で対称である磁石製造用金型で
   あり、さらに該永久磁石の円周方向の弧長よりも短い強
   磁性体板を該永久磁石の外周縁に周設し、該強磁性体板
   を周設した該磁石製造用金型の外周縁にさらに非磁性体
   を周設したことを特徴とする多極異方性磁石製造用金
   型。
2. 【請求項２】 強磁性体板の半径方向厚さが永久磁石の
   外周半径の1/40以上,1/10 以下であることを特徴とする
   請求項１記載の多極異方性磁石製造用金型。
3. 【請求項３】 強磁性体板の円周方向の弧長が永久磁石
   の円周方向の弧長の4/5 以上,499/500以下であることを
   特徴とする請求項1,または請求項２記載の多極異方性磁
   石製造用金型。
4. 【請求項４】強磁性体板の円周方向の幅が、永久磁石の
   外周端部から外周側に向かって次第に狭まり、永久磁石
   と強磁性体板側部との接点での円周接線と、強磁性体側
   部斜線との傾斜角が30℃以上、 60 ℃以下であることを
   特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３記載の
   多極異方性磁石製造用金型。