JPH06140235A - 一体成形磁石体および一体成形磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 希土類樹脂ボンド磁石と支持部材を同時に一
体成形加工することにより、高性能、高精度で量産性の
高いモ−タ用一ロ−タを製造する手段を提供する。 【構成】 小型高性能モ−タ用ロ−タおよび磁石とヨ−
クからなる部材の組立加工において、予め金型にセット
された構成支持部材の内径側または外径側に希土類樹脂
ボンド磁石原料組成物を充填する。続いて同磁石粉末を
機械的圧力を加えながら圧縮成形と支持部材の結合強化
を同時加工を行うことにより一体成形磁石体を製造す
る。この様にして作られた一体成形磁石体は、磁石と支
持部材の接合を同時に行う事が出来るため小型モ−タの
回転精度、接合強度、ロ−タ磁石性能等を大幅に高めら
れる多大の効果を発現出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器、カメラ、自
動車、ＯＡ等に使用される小型モ−タ等に利用される一
体成形磁石体および一体成形磁石の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型モ−タ用永久磁石ロ−タ構造
は、例えば特開平２−７８４１号に詳述されているよう
に、複数部品を組み立て接着構造とする方法が知られて
いる。具体的には小型モ−タ用ロ−タの構造は、円筒状
永久磁石を内径側で仲介部材を介して接着しさらに回転
軸を適当なる締代を与えてから押し込む構造が一般的で
ある。ここで磁石は、普通希土類磁石粉末を金型に充填
し成形圧力２〜１２トン／ｍｍ² で圧縮成形している。
更に相手部品の継鉄は、金属部品で有れば切削加工、プ
レス等の加工法によって完成品とする。また、軸も同様
な方法で完成部品とする。磁石部品は必要な寸法形状を
得るための２次加工を行い前記完成部品の仲介部材であ
るロ−タ継鉄に接着する作業を行う。次にロ−タ継鉄穴
に軸を押し込み完成とする。このように複雑な組立加工
を経て小型モ−タ用永久磁石型ロ−タとする。このよう
に従来方法は、単独に加工した部品を組立加工を経由し
て小型モ−タ用ロ−タに製造するのが常套手段である。
さらに他の従来例として実公平−１−８０９０３号円筒
状永久磁石の樹脂成形体で開示されている一体成形法が
ある。上記方法は予め完成形状に加工された円筒上永久
磁石を射出成形法でインサ−ト成形により一体化するも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のロ−タ
構造では、小型モ−タに実用すると以下の様な問題を発
生しやすかった。（１）長期間使用したときのリング磁
石がロ−タ継鉄から剥離（２）組立（磁石、継鉄、軸）
加工によるロ−タの軸振れ精度不良（３）生産性低下等
の課題が多く認められた。そこで本発明は、上記の様な
問題点を解決するもので、目的とするところは希土類磁
石粉末圧縮成形加工とロ−タ体の同時製造一貫加工を採
用する事によって、高性能ロ−タ体を大量に供給するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の一体成形磁石及
び一体成形磁石の製造方法工程の流れは図１（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示した通りである。まず、磁石組成物
１を充填リング３を金型４の上面で摺動させながら磁石
粉末を空隙部２に充填させた。ここで仲介部材８に軸５
を圧入してある。７は補助部材で圧縮成形後はロ−タ体
から取り外す構造となっている。次に、（Ｂ）で上パン
チ９を介して圧縮成形し仲介部材８と機械的に結合させ
る。さらに（Ｃ）では、ロ−タ成形体を金型より取り出
す方法を示した。この時点で、軸、仲介部材、磁石は一
体化されている。次に、ロ−タ体の仲介部材８と磁石１
０の接合強化のため加熱温度１００〜１５０℃で０．５
〜４時間硬化させた。上記に詳述したように、リング状
樹脂ボンド磁石を成形しながら仲介部材、軸を一体化同
時加工したことによって、高精度、高性能な小型モ−タ
用一体化ロ−タを大量に供給できることを、特徴とす
る。

【０００５】

【実施例】（実施例１）本実施例は、ＯＡ機器、カメ
ラ、ビデオ機器等に使用されている小型ステッピングモ
−タ用ロ−タに関する。先ず本発明方法で用いた磁石組
成物は、ネオジウム−鉄−ボロン系磁性粉末とバインダ
−としてエポキシ系樹脂から構成された原料を使用し
た。その構成比は磁性粉末が９７．８％残部が有機樹脂
及び製造工程からの不可避的な不純物と空孔よりなるも
のである。以下本発明を図に従って説明する。

【０００６】本発明圧縮成形法は、図１（Ａ）の金型を
使用した。１は磁石組成物で充填リング３に必要重量が
装入され２の金型空間に規定量充填される。４は金型外
型でＪＩＳＤ−２０該当の磁性超硬合金、６は下パンチ
で４と同様材質で作られている。８は、ロ−タ−継鉄で
アルミニウム合金で作られ６の下パンチ上に配設され５
のロ−タ軸が装入されている。ロ−タ軸５はＳＵＳ−４
２０材でφ２．５ｍｍ長さ１５ｍｍである。７はガイド
治具で４の型と同材質で作られている。（Ｂ）は、圧縮
成形を示し９の上パンチも４の金型と同じ超硬合金であ
る。１０は圧縮成形磁石体で圧力約５０Ｋｇ／ｍｍ² の
圧力でプレス成形後（Ｃ）に示した用に除材パンチ１１
により金型より磁石成形体１０を抜きだした。次に７の
ガイド治具を除去し下パンチから一体成形磁石体を下パ
ンチより外すした。ここで得られた一体成形体は、温度
１１０℃で１０分加熱し次に１５０℃で２０分加熱磁石
１０に含有しているエポキシ樹脂を加熱硬化および８の
継鉄と磁石の接着作用を同時に実行した例で１２はその
界面（接着面）である。図３は同様方法で製造した一体
成形磁石の例で継鉄８の外径部表面にＵ溝を実施した一
体成形磁石である。

【０００７】次に比較例として従来の磁石成形方法、モ
−タ用ロ−タの結合方法についてしめした。

【０００８】従来の磁石圧縮成形法は、図４（Ａ）によ
れば磁石組成物を充填リング３に装入し下パンチ１１が
外型４の中間位置に引き下がった状態でコア−１１が４
の外型上面にセットされた空間２に前記１の磁石組成物
を規定量充填する。次に９の上パンチをプレス機械によ
り押し下げ圧縮成形した。（Ｂ）圧縮成形圧力は約５０
Ｋｇ／ｍｍ² で行った。磁石成形体は、（Ｃ）に示した
通り下パンチ１１を押し上げ型４から抜きだした。圧縮
成形された磁石体は、磁石体に含有されているエポキシ
バインダ−を加熱硬化させることを目的に１５０℃×２
０分加熱した。

【０００９】次にロ−タ継鉄は軸５と８の継鉄を予め機
械的に組立後磁石体１０はロ−タ継鉄外径面１４に謙気
性接着剤を塗布再度１２０℃で約２０分ロ−タ組立品を
加熱し磁石と継鉄を接着する。また図６は２体型ロ−タ
体の従来例である。磁石１０は上、下に謙気性接着剤１
５を介して固定されている。この場合、磁石１０は２個
使用した２体型モ−タ用ロ−タ構造である。さらに１５
は接着剤溜まりで周囲への流出防止を図っている。こう
して得られたモ−タ用ロ−タ継鉄の諸特性比較

【００１０】

【表１】

【００１１】結果を表１に示した。本発明方法は、モ−
タ回転精度を左右する同軸度（振れ）が従来品に比べ大
幅に改善されている。理由は磁石圧縮成形とロ−タ継
鉄、軸を一体同時加工したこと及び接着作業を廃止でき
た事による。また、ロ−タ磁石と継鉄は接合面で圧縮応
力を受け且つ磁石に含まれているエポキシ樹脂により接
着効果を現出されているためである。一方従来法は磁石
と継鉄は勘合するため隙間が０．０５〜０．１ｍｍ介在
するためどうしても同軸精度、接着強度が悪くなること
が判明した。磁石性能の違いは従来例も約５０Ｋｇ／ｍ
ｍ²と同じ成形圧力であるが本発明方法が高い特性を得
られた。理由としては従来例の成形法（図４参照）で示
した通り金型が超硬合金のため圧縮成形時の内部応力に
より磁石成形物を型から抜いた時にスプリングバック現
象が発生し密度が低下しやすい為である。本発明法は磁
石圧縮成形で継鉄より硬い磁石粉末が圧接されているた
めスプリングバック現象を生じにくいことによる。

【００１２】（実施例２）磁石組成物としてＭＱ−Ｂ粉
末（米国ＧＭ社製品）９７．６重量％エポキシ系樹脂結
合剤２．２％残部ステアリン酸亜鉛からなる原料を図７
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に例示した通り圧縮成形を行っ
た。図７（Ａ）は原料１を充填リング３に装入する。充
填リング内磁石粉末はヨ−クリング２１押さえ治具２０
を型４に予めセット１３のコア−との空間２に充填され
る。次に図７（Ｃ）充填リング３を金型成形部から逃が
した後９の上パンチにプレス機械圧力を加え成形した。
成形圧力は６５Ｋｇ／ｍｍ² 磁石成形体１０は２１のモ
−タ用ヨ−クに一体同時成形される。一体成形されたモ
−タヨ−クと磁石を金型より抜き出し成形を終了する。
図８はモ−タ用ヨ−クに溝を設けた例で成形後１５０℃
で２０分間加熱磁石の強度向上のため加熱硬化および純
鉄ヨ−クリング２１と磁石体１０を接着固化する。図９
は本発明法の他の例でヨ−クリングと磁石体は上記方法
と同様に一体成形加工後１２０℃×２０分加熱接着し
た。１０の磁石と２３ヨ−クリングとの隙間は約０．０
１ｍｍ介在するがこの部分はエポキシ接着効果と一部圧
力によって磁石粉末がヨ−ク２１に圧接された構造とな
る。本発明一体型モ−タヨ−クの用途はＨＤＤ（ハ−ド
ディスク）用スピンドルモ−タの実例を示したものであ
る。

【００１３】

【表２】

【００１４】以下諸特性を表２に記す。本発明法は図９
の構造のロ−タヨ−クで高精度・高性能を要求されるＨ
ＤＤ用モ−タに大きな効果を発現出来るものである事が
表２から分かる。なお従来例は図９と同じ構造で組立接
着したものである。

【００１５】モ−タはスピンドルモ−タのため１８００
〜３６００ｒｐｍという高速回転で使用されるのが常識
である。従ってトルクリップル、振動、騒音等厳しい特
性がロ−タヨ−クに必要とされる。これら要求特性を満
足するためには、同軸度、磁石性能、コスト等からして
本発明法は大変優れたものである。ここでモ−タ性能は
発電量を１８００ｒｐｍで回転したときの逆起電圧を測
定した。

【００１６】本発明法の効果は、ヨ−クリングの一部に
凹状切り欠きを設けることにより簡単に強度を高められ
る特徴がある。また、磁石の厚みを変える事により着磁
特性を任意に制御できると言う特徴もある。モ−タ特性
に影響するステ−タと磁石の隙間磁束分布、波形等制御
幅自由度を高められるメリットがある。

【００１７】また同軸度が小さい事は、組立精度が高い
事からしてモ−タの隙間を従来法より少なく出来るため
磁石の小型化、モ−タの小型化に有効となる。

【００１８】（実施例３）磁石組成物にＭＱ−Ｂ粉末
（米国ＧＭ社製品）を９７．８重量％残部２液型エポキ
シ樹脂、および滑剤としてステアリン酸亜鉛からなる原
料混合物を用意した。

【００１９】次に上記混合物は図１０（Ａ）、（Ｂ）の
圧縮成形用金型を用いて偏平モ−タ用一体型ロ−タを作
った。原料磁石組成物１を充填リング３に供給し金型４
と下パンチ１１中間リング３０の空間２に一定量供給す
る。供給された樹脂ボンド用磁石粉末は２５鉄ヨ−ク上
で上パンチ９を介して約５０Ｋｇ／ｍｍ² の圧力で一体
で圧縮成形を行った。次に一体成形されたロ−タは約１
５０℃×３０分加熱硬化及び磁石１０とヨ−ク２５の接
着を同時に行った。一体成形ロ−タは図１１に示した断
面図の通り軸２６を２５のヨ−クに組み込み２７の座金
を打ち込み機械的に結合される。図１２は平面図で８極
着磁された偏平型スピンドルモ−タとなる。従来例は樹
脂ボンド磁石、ヨ−ク継鉄、軸を別工程で組立加工しロ
−タ完成品とする。従って、磁石とヨ−クは接着剤を２
５のヨ−ク面に塗布後改めて加熱固化し更に軸２６と座
金２７を組み込みロ−タ体とした。次に諸特性について
従来例と比較したところ以下のような効果が得られた。

【００２０】ロ−タ組立後の回転精度が大幅に向上し
た。具体的には同軸度が０．０２〜０．０４ｍｍになり
振動、騒音が低下した。

【００２１】磁石とヨ−クの接合強度が向上した。従
来品３０〜５０Ｋｇｆに対し本発明品は６０〜８０Ｋｇ
ｆと５０％程度向上出来た。

【００２２】加工コスト低減 一体成形加工により磁石の粉末成形とヨ−クの組立加工
を同時に実施出来るため約５０％程度合理化出来た。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の一体成形磁石
体およびその製造方法を用いる事により小型高精度で高
性能が必要とされるステッピングモ−タ、スピンドルモ
−タ等の競争力を高め用途を広げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ） 本発明の実施例１における一体成形磁
石の製造工程における磁石原料組成物粉末を金型空間に
充填する方法を示す図。 （Ｂ） 本発明の実施例１における一体成形磁石の圧縮
成形工程を示す図。 （Ｃ） 本発明の実施例１における一体成形磁石を圧縮
成形後金型より抜きだした工程を示す図。

【図２】本発明の実施例１におけるステッピングモータ
用一体成形磁石体を示す図。

【図３】本発明の実施例１におけるステッピングモ−タ
用一体成形磁石体を示す図。

【図４】（Ａ） 本発明の実施例１における従来法の樹
脂ボンド磁石原料粉末を金型に充填する工程を示す図。 （Ｂ） 本発明の実施例１における従来法の樹脂ボンド
磁石を圧縮成形する工程を示す図。 （Ｃ） 本発明の実施例１における従来法の樹脂ボンド
磁石を圧縮成形後金型から抜き出す工程を示す図。

【図５】本発明の実施例１における従来法で製造された
ステッピングモータ用ロータ構造を示す図。

【図６】本発明の実施例１における従来法で製造された
ステッピングモ−タ用ロ−タ構造を示す図。

【図７】（Ａ） 本発明の実施例２における一体成形磁
石の製造工程における磁石原料組成物粉末を金型空間に
充填する方法を示す図。 （Ｂ） 本発明の実施例１における一体成形磁石の圧縮
成形工程を示す図。 （Ｃ） 本発明の実施例１における一体成形磁石を圧縮
成形後金型より抜きだした工程を示す図。

【図８】本発明の実施例２におけるＨＤＤモ−タ用一体
成形磁石体構造を示す図。

【図９】本発明実施例２におけるＨＤＤモ−タ用磁石、
ヨ−ク構造を示す図。

【図１０】（Ａ）本発明実施例３における偏平型ＤＣモ
−タ用一体成形磁石体の磁石原料粉末を圧縮成形するた
めの金型構造および粉末充填法を示した図。 （Ｂ）本発明の実施例３における一体成形磁石体圧縮成
形工程を示す図。

【図１１】本発明の実施例３における偏平型ＤＣモ−タ
用一体成形磁石体構造を示す図。

【図１２】本発明の実施例３における偏平型ＤＣモ−タ
用一体成形磁石体の着磁パタ−ンを示す図。

【符号の説明】

１ 希土類樹脂ボンド磁石組成物 ２ 磁石組成物充填空間 ３ 充填リング ４ 成形金型 ５ ロ−タ形成用軸 ６ 下パンチ受け台 ７ 上押さえ台治具 ８ ロ−タ継鉄 ９ 上パンチ １０ 希土類樹脂ボンド磁石 １１ 下パンチ １２、２２ 接合部（接着部） １３ コア− １４、２３ 接着部 １５ 接着剤溜まり ２０ 案内リング治具 ２１ モ−タ用リングヨ−ク ２５ ヨ−ク継鉄 ２６ 軸 ２７ 座金 ２８ 着磁パタ−ン ３０ 中間リング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性粉末と結合剤および支持部材から構
   成されていることを特徴とする一体成形磁石体。
2. 【請求項２】 磁性粉末と結合剤からなる磁性組成物を
   金型内に配設された支持部材周囲に給材し加圧成形して
   製造したことを特徴とする一体成形磁石の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１・請求項２の磁性粉末が希土類
   磁石粉末、結合材が有機物樹脂、さらに添加物として微
   量の脂肪酸、油脂、無機物等から構成された磁性組成物
   を使用したことを特徴とする一体成形磁石体および一体
   成形磁石の製造方法。