JPH07130523A - 磁性体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に直接接触固体潤滑方式の平面移動モータ
の固定子などとして有用な、表面の平滑性に優れた磁性
体を提供する。 【構成】 (a) 磁性粉末、(b) 結合剤ならびに、(c) フ
ッ素系樹脂および超高分子量ポリオレフィンから選択さ
れる１種以上の摺動付与剤を含む組成物の成形体である
磁性体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面が平滑な磁性体に
関し、さらに詳しくは、平面移動モータの固定子などと
して有用な磁性体に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】永久磁石等に使用される
磁性体としては、フェライトなどの磁性粉末、あるいは
これに結合剤（バインダー）としてポリアミド、ポリフ
ェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂を添加した組
成物の成形体が使用されている。例えば平面移動モータ
では、従来、例えば永久磁石を用いたハイブリッド型
（ＨＢ型）等の構成を有するものが知られており、その
固定子にはこのような磁性体が使用されてきた。この構
成は、図１１に示すように、磁性体からなる複数の突極
歯１を所定のピッチで配列して固定子３を形成し、一対
の磁極歯７と９、１１と１３を有する電磁石１５、１７
をアーク状の永久磁石５の両端に取付けて移動子１９を
形成し、この移動子１９をその固定子３との間で僅かな
隙間を置いて配置し、それら磁極歯７、９に巻いたコイ
ル２１どうしや磁極歯１１、１３に巻いたコイル２３ど
うしを各々逆巻するとともに、それらコイル２１、２３
に駆動信号を通電することによって移動子１９を移動さ
せるものである。

【０００３】このような構成の平面移動モータでは、固
定子３の突極歯１および移動子１９の磁極歯７〜１３を
適当なピッチで配列し、例えば図１２に示すような駆動
信号（イ）、（ロ）をコイル２１、２３へ交互に切換え
通電すると、移動子１９の磁極歯７〜１３が固定子３の
突極歯１に対して磁極歯７、１３、９、１１の順に安定
状態になるとともに他の磁極歯７〜１３が安定状態に寄
与しなくなり、固定子３に対して移動子１９が図１１中
の右方向へ平面的にステップ移動する。

【０００４】しかしながら、そのような平面移動モータ
では、移動子１９の円滑な移動を確保する観点から、ベ
アリング等を有する案内用ジグによって移動子１９を固
定子３に対して浮せた状態で対向配置し、固定子３との
間に一定のクリアランスを持たせる必要がある。

【０００５】そのため、動作時に騒音や振動が発生する
おそれがあるし、ジグ等が磁化し易くなって円滑な移動
動作を損う心配があるうえ、小型化や軽量化の障害とな
り易く、実際には一部しか実用化されていないのが実情
である。

【０００６】そこで本発明者らは、ジグなどを用いずに
移動子と固定子とが直接接触する固体潤滑方式の平面移
動モータ（以下では、直接接触固体潤滑方式の平面移動
モータと称する）を開発した（平成５年９月２２日特許
出願）。

【０００７】本発明は、従来の平面移動モータの固定子
用としてだけでなく、特に直接接触固体潤滑方式の平面
移動モータの固定子などとして有用な、表面の平滑性に
優れた磁性体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、磁性粉末
に結合剤だけでなく特定の摺動付与剤を添加した組成物
を成形した磁性体は、表面の平滑性が著しく高いことを
見出し、本発明に至った。

【０００９】すなわち本発明は、(a) 磁性粉末、(b) 結
合剤ならびに、(c) フッ素系樹脂および超高分子量ポリ
オレフィンから選択される１種以上の摺動付与剤を含む
組成物の成形体であることを特徴とする磁性体を提供す
る。

【００１０】本発明で使用する(a) 磁性粉末としては慣
用の物質がいずれも使用できる。例えばフェライト系、
希土類系（サマリウム‐コバルト、ネオジム‐鉄‐ホウ
素、プラセオジム‐鉄‐ホウ素等）等が挙げられるが、
これらに限定されることはない。磁性粉末は平均粒子径
０．０５〜５００μｍのものが好ましく、特に好ましく
は０．１〜２０μｍのものである。

【００１１】(b) 結合剤としては、プラスチック磁石用
バインダー（結合剤）として慣用の熱可塑性樹脂がいず
れも使用できる。例えば、ポリアミド（ＰＡ）（例えば
ナイロン-12 、ナイロン-6等）、ポリフェニレンサルフ
ァイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰ
Ｏ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフ
タレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ、エコノー
ルなど）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエ
チレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン‐
酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、塩素化ポリエチレン
（Ｃ−ＰＥ）、軟質塩化ビニル（ＰＶＣ）、エラストマ
ー等が挙げられるが、これらに限定されることはない。

【００１２】次に、(c) 摺動付与剤として使用できるフ
ッ素系樹脂としては、例えば四フッ化エチレン、クロロ
トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニ
ル等の重合体である。特に四フッ化エチレンの重合体が
好ましい。このような重合体は、四フッ化エチレンの単
独重合体（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））
であっても、また四フッ化エチレンを主成分とし、これ
と共重合可能な他のフッ素含有もしくは非含有単量体成
分を含む共重合体であってもよい。四フッ化エチレンと
共重合される単量体としては、例えばパーフルオロアル
キルビニルエーテル、ヘキサフルオロプロピレン、エチ
レン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデ
ン、フッ化ビニルなどが挙げられる。これら単量体の種
類および量は、得られる組成物の摺動特性が損なわれな
い範囲で適宜設定すればよい。また本発明で使用される
超高分子量ポリオレフィンは、分子量が１０⁶ 程度以上
のポリオレフィンをいう。ポリオレフィンとしては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン-1等が挙げら
れるが、特に、分子量範囲が 2×10⁶ 〜 4×10⁶ の超高
分子量ポリエチレンが好ましい。

【００１３】上記した(a) 、 (b)および (c)は、組成物
全体を１００重量％として、(a) ５５〜９０重量％、
(b)０．５〜２５重量％、 (c)１〜２５重量％の割合で
配合するのが好ましい。さらに好ましくは、(a) ６０〜
８５重量％、 (b)１０〜２０重量％、 (c)５〜２０重量
％である。また、本発明の磁性体は、上記の成分以外
に、後述するカップリング剤の他、可塑剤、抗菌剤等を
必要量含むこともできる。なお、(a) 磁性粉末と樹脂
（(b) もしくは(c) ）とのなじみをよくするために、磁
性粉末の表面をカップリング剤で処理することができ
る。カップリング剤としては例えばシラン系、チタン
系、アルミニウム系のカップリング剤が挙げられる。な
かでも、シラン系およびチタン系が好ましく、シラン系
が特に好ましい。特に好適なシラン系カップリング剤は
次式（化１）で示される。

【００１４】

【化１】 （ここで、Ｚは次式（化２）：

【００１５】

【化２】 で示される基から選択され、Ｘは直接結合または炭素原
子１〜１５個を有する炭化水素基（線状もしくは分枝鎖
状のアルキレン、アリーレンまたはアリールアルキレン
炭化水素基）であり、Ｒは炭素原子１〜８個を有する炭
化水素基（アルキル、シクロアルキル、アリールまたは
アルアルキル基）であり、Ｒ¹ はＲまたはＯＲであり、
ｍは少なくとも１の整数であり、およびｎは１〜３の整
数である）これらの中でも特に、上記式（化１）におい
て、Ｚがグリシドキシ基、ＨＳ−またはＯＣＮ−であ
り、Ｒがメチル基またはエチル基であり、Ｒ¹ がＯＲ
（メトキシまたはエトキシ基）であり、Ｘが−（Ｃ
Ｈ₂ ）₃ −である場合が好ましい。好ましいシランカッ
プリング剤の具体例としては、γ‐グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ‐グリシドキシプロピルトリ
エトキシシラン、γ‐メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、γ‐メルカプトプロピルトリエトキシシラン、
γ‐イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ‐
イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ‐アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、γ‐アミノプロピルト
リエトキシシラン、γ‐クロロプロピルトリメトキシシ
ラン、γ‐クロロプロピルトリエトキシシラン、β‐
（3,4-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシ
ラン、γ‐（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシ
ラン、N-β‐（アミノエチル）‐γ‐アミノプロピルト
リメトキシシラン、N-フェニル‐γ‐アミノプロピルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン等が挙げられる。

【００１６】また、チタン系カップリング剤は、親水基
と親油基が中心元素チタンに結合したチタン酸エステル
（チタネート）であり、例えば次式（化３）：

【００１７】

【化３】 （ここで、Ｒ² はアルキル基、アセチル基、アルケニル
基、例えばビニル基等であり、Ｒ³ は長鎖アルキル基で
ある）で示される化合物が使用できる。

【００１８】カップリング剤の使用量は、磁性粉末に対
して０．１〜３．０重量％が好ましい。

【００１９】本発明の磁性体は、例えば次のようにして
製造できる。まず上記の成分を慣用の手段により混合し
溶融混練して、コンパウンドを形成する。装置として
は、例えばバンバリーミキサー、押出機（好ましくは２
軸押出機）等が使用できる。例えば２８０〜３４０℃に
各ヒーターゾーンを加熱し、５０〜２００rpm の回転数
で混練した後、ベント孔にて真空脱気し、ペレット化す
る。得られたペレットは乾燥機にて十分乾燥した上で磁
性体へと成形する。成形加工は例えば射出成形機等によ
り行う。シリンダー温度は、例えば (b)としてナイロン
-12 を使用した場合には２６０〜２９０℃が好ましく、
ＰＰＳを使用した場合には３１０〜３２０℃が好まし
い。金型温度は、例えば (b)としてナイロン-12 を使用
した場合には８０〜１２０℃が好ましく、ＰＰＳでは１
１０〜１２０℃が好ましい。スクリュー回転数２００〜
３００rpm で、背圧をかけ（例えば１０００〜２０００
kg/cm² ）、高速度の射出成形を行うのが好ましい。ま
た、射出成形時に、着磁しながら成形した後、消磁し、
さらに着磁する磁場配向射出成形法によるのも好ましい
方法である。

【００２０】本発明の磁性体は、その形状は特に限定さ
れず、シート状、円柱状、棒状等任意の形状であること
ができる。

【００２１】かくして製造された本発明の磁性体は、公
知の手段により着磁した後、種々の用途に使用できる。

【００２２】本発明の磁性体は、従来使用されている各
種の工作機械、搬送装置、位置決め装置、開閉装置等に
用いられるステッピング型の平面移動モータの固定子な
どに使用できる。また、特に、平成５年９月２２日に本
願出願人が特許出願した明細書に開示されたような、移
動子と固定子とが直接接触する固体潤滑方式の平面移動
モータの固定子にも有効に使用できる。そのような直接
接触固体潤滑方式の平面移動モータとはすなわち、Ｓ極
とＮ極を平面的に所定のピッチで交互に配列した永久磁
石からなる固定子と、前記所定ピッチより大きいピッチ
で平面的に配列した複数の各突極歯に巻線するとともに
それら突極歯を前記永久磁石に向けた状態で前記固定子
の表面に接触させた移動子であって、隣合う複数の前記
突極歯を１組とした各組における同一相の前記巻線を順
次逆巻き接続してなる移動子と、前記各組における各相
の前記巻線に駆動信号を流すとともに、前記各組の半数
以上の一部の相ずつの前記駆動信号方向を順次切換えて
当該突極歯の極性を順次反転させる切換手段と、を具備
するものである。

【００２３】このような直接接触固体潤滑方式の平面移
動モータでは、上記切換手段が各組における各相の巻線
に駆動信号を流すと、突極歯が磁化され、固定子との間
で移動子が平衡又は安定状態となる一方、切換手段が各
組における半数以上の一部の相毎そっくり駆動信号の方
向を切換えて当該突極歯の極性を順次反転させると、極
性の反転した突極歯には固定子に対して反発力や推力が
生じて移動子が移動し、移動子の突極歯が固定子との間
で平衡又は安定状態となる。切換手段による駆動信号方
向の切換えによって順次これを繰返すと、移動子が順次
移動する。

【００２４】以下に上記の直接接触固体潤滑方式の平面
移動モータを図面を参照して説明する。

【００２５】図１は上記の直接接触固体潤滑方式の平面
移動モータの一例を示すブロック回路図である。

【００２６】図１において、固定子２５は、所定のピッ
チでＳ極とＮ極が交互に直線的に配列されて板状の永久
磁石を形成している。

【００２７】この固定子２５の表面には移動子２７が当
接している。この移動子２７は、固定子２５のＳ極とＮ
極より大きい着磁ピッチ、例えばほぼ１．５倍の配列ピ
ッチで直線的に配列された４個の突極歯２９、３１、３
３、３５を連結してなり、これら各突極歯２９〜３５の
先端を固定子２５の表面に直接当接するようにして載置
されている。なお、便宜上図１では固定子２５の表面か
ら突極歯２９、３１、３３、３５を離して示している
（以下同じ）。

【００２８】移動子２７の各突極歯２９〜３５には各々
コイル３７、３９、４１、４３が巻かれて電磁石を形成
しており、１つ置きのコイル３７と４１、コイル３９と
４３は互いに逆向きに巻線されて直列接続されている。

【００２９】すなわち、突極歯２９と３３並びに３１と
３５は、互いにその先端が常に逆極性に磁化されるよう
になっており、更に、隣合う突極歯２９と３１、３３と
３５を１組とし、各組におけるコイル３７と４１を第１
相の駆動コイル、コイル３９と４３を第２相の駆動コイ
ルとした２相構成となっている。

【００３０】コイル３７と４１の直列回路およびコイル
３９と４３の直列回路は切換回路４５に接続されてい
る。

【００３１】切換回路４５は、コイル３７と４１や３９
と４３の直列回路へ駆動信号（ハ）、（ニ）を流すとと
もに、図２に示すように、所定の期間（周波数）で駆動
信号（ハ）、（ニ）の方向を順次切換える切換手段とし
ての機能を有している。すなわち、切換回路４５は、各
組のコイル３７と３９、コイル４１と４３のうち半数相
の駆動信号の方向（極性）を切換えるものである。

【００３２】切換回路４５は、所定のプログラムに基づ
いて切換え制御する例えば図示しないマイクロコンピュ
ータと、このマイクロコンピュータによって実際に駆動
信号（ハ）、（ニ）を切換えてコイル３７〜４３へ供給
する駆動回路を有して形成されている。もっとも、切換
回路４５はそれらマイクロコンピュータや駆動回路を用
いる構成に限らず、所定の期間（タイミング）で駆動信
号（ハ）、（ニ）を繰返し切換える一般的な電子回路で
あっても良い。

【００３３】上述した固定子２５は、磁性粉末を成形加
工した後、所定のピッチでＳ極とＮ極に平面的に交互に
着磁した永久磁石から形成されている。このような固定
子２５は、その表面を潤滑面とするのが望ましく、かく
することによって表面の平滑性が良好となり、移動子２
７をより一層円滑に移動させることができる。そこで、
本発明の磁性体をこのような固定子として使用すること
が一層有利である。

【００３４】次に、上述した直接接触固体潤滑方式の平
面移動モータの動作を図３および図４を用いて説明す
る。

【００３５】なお、便宜上コイル３７〜４３や切換回路
４５の図示を省略するとともに、分り易くするために移
動子２７の突極歯２９、３３には符号Ａと負Ａ（図では
符号Ａの上にバーを付す。以下同じ。）を、突極歯３
１、３５には符号Ｂと負Ｂ（図では符号Ｂの上にバーを
付す。以下同じ。）を併せて表示している。これら負Ａ
および負Ｂは各々逆極性に磁化されることを示してい
る。

【００３６】まず、切換回路４５から移動子２７のコイ
ル３７と４１並びにコイル３９と４３に、図２に示すよ
うな駆動信号（ハ）、（ニ）を加え、一例として図３Ａ
のように突極歯２９、３１の先端をＳ極とＮ極に磁化す
るとともに突極歯３３、３５の先端を突極歯２９、３１
の反転状態であるＮ極とＳ極に磁化すると、突極歯２
９、３１の先端には固定子２５の斜め方向の異極である
Ｎ極とＳ極との間で吸引力が発生する一方、突極歯３
３、３５の先端にも固定子２５の斜め方向の異極である
Ｓ極とＮ極との間で吸引力が発生し、固定子２５に対し
て移動子２７が平衡状態（安定状態）となる。なお、図
３中の矢符は吸引力又は反発力を示している（以下同
じ）。

【００３７】この状態で、図３Ｂのように突極歯２９、
３３のコイル３７、４１に流す駆動信号（ハ）の方向を
反転させると、突極歯２９、３３の先端がＮ極とＳ極に
反転磁化され、それら吸引力が固定子２５の斜め方向の
Ｎ極とＳ極との間で斜め方向への反発力に変り、これが
浮上力および推力となって同図Ｃのように固定子２５に
対して移動子２７が図中右側へ移動する。

【００３８】すると、突極歯２９、３３の先端には固定
子２５の斜め右方の異極であるＳ極とＮ極との間で吸引
力が発生する一方、突極歯３１、３５の先端にも斜め左
方の異極であるＳ極とＮ極との間で吸引力が発生し、移
動子２７が平衡状態（安定状態）となる。

【００３９】次に、図３Ｄのように突極歯３１、３５の
コイル４１、４３に流す駆動信号（ニ）の方向を反転さ
せると、突極歯３１、３５の先端がＳ極とＮ極に反転
し、突極歯３１、３５の先端が固定子２５の斜め方向の
Ｓ極とＮ極との間で斜め右方への反発力に変り、同図Ｅ
のように移動子２７が図中右側へ移動する。

【００４０】すると、突極歯２９、３３の先端には固定
子２５の斜め左方のＳ極とＮ極との間で吸引力が発生す
る一方、突極歯３１、３５の先端にも斜め右方のＮ極と
Ｓ極との間で吸引力が発生し、移動子２７が平衡状態
（安定状態）となる。

【００４１】さらに、図４Ｆのように突極歯２９、３３
のコイル３７、４１に流す駆動信号（ハ）を反転させる
と、突極歯２９、３３の先端がＳ極とＮ極に反転し、突
極歯２９、３３には固定子２５の斜め左方のＳ極とＮ極
との間で斜め右方への反発力が発生し、同図Ｇのように
移動子２７が図中右側へ更に移動する。

【００４２】すると、突極歯２９、３３の先端には固定
子２５の斜め右方の異極であるＳ極とＮ極との間で吸引
力が発生する一方、突極歯３１、３５の先端にも斜め左
方の異極であるＮ極とＳ極との間で吸引力が発生し、図
３Ａと同様に移動子２７が平衡状態（安定状態）とな
る。

【００４３】以下、このような動作を繰返せば、移動子
２７が固定子２５に対して右方向へ円滑にステップ移動
する。なお、駆動信号（ハ）、（ニ）を上述した順序と
逆の順序で切換えれば、移動子２７が図３および図４中
の左方向へ移動する。

【００４４】このように、図１に示す平面移動モータで
は、固定子２５に移動子２７の突極歯２９〜３５を当接
させ、それら突極歯２９〜３５の全て（全相）のコイル
３７〜４３に相の異なる駆動信号（ハ）、（ニ）を流し
て突極歯２９〜３５を励磁するとともに、半数相の駆動
信号（ハ）、（ニ）の方向を切換えることで半数相のコ
イル３７〜４３の励磁を反転させ、切換え反転させた突
極歯２９〜３５に浮上力と推力を発生させたので、固定
子２５と移動子２７との間の摩擦が大幅に低下するとと
もに、駆動信号（ハ）、（ニ）の方向反転によって移動
子２７が次の安定点へ移動する。

【００４５】この点、従来公知の構成では、固定子に対
して移動子の突極歯を直接当接させると、固定子の表面
と突極歯間の摩擦が大きく、移動子を円滑に移動させる
ことができなかった。

【００４６】しかも、上述した直接接触固体潤滑方式の
平面移動モータによれば、従来のように固定子３と移動
子１９の間に一定のクリアランスを持たせるためのベア
リング等の案内用ジグを用いなくとも、移動子２７が固
定子２５の表面を円滑に移動するから、騒音や振動が発
生したりジグ等が磁性化することがなく、動作が静かで
特性も安定するし、小型化、軽量化、超小型化も容易で
ある。

【００４７】図１に示す平面移動モータは、隣合う突極
歯２９と３１、３３と３５、換言すればコイル３７と４
１並びにコイル３９と４３を１組とした２相構成であっ
たが、上述の直接接触固体潤滑方式の平面移動モータで
は２相以上の複数相においても実施可能である。

【００４８】図５は３相構成の直接接触固体潤滑方式の
平面移動モータを示すブロック回路図である。

【００４９】図５において、固定子４７は所定のピッチ
でＳ極とＮ極が直線的に交互に配列し、上述した固定子
２５と同様なプラスチックマグネットからなり、望まし
くは表面が滑り易い潤滑面となっている。

【００５０】この固定子４７の表面に当接する移動子４
９も、上述した移動子２７と同様に、固定子４７の着磁
ピッチより大きい例えばほぼ１．３３３倍の配列ピッチ
で直線的に配列された４個の突極歯５１、５３、５５、
５７、５９、６１を連結するとともに、これら各突極歯
５１〜６１の先端を固定子４７の表面に直接当接するよ
うにして載置されている。

【００５１】移動子４９の各突極歯５１〜６１には各々
コイル６３、６５、６７、６９、７１、７３が巻かれて
おり、２つ置きのコイル６３と６９、コイル６５と７
１、コイル６７と７３は互いに逆向きに巻線されて直列
接続され、各突極歯５１と６９、６５と７１、６７と７
３の各先端が常に逆極性に磁化されるようにようになっ
ている。

【００５２】すなわち、隣合う３個の突極歯５１〜５５
と突極歯５７〜６１を１組とし、各組におけるコイル６
３と６９を第１相の駆動コイル、コイル６５と７１を第
２相の駆動コイル、コイル６７と７３を第３相の駆動コ
イルとした３相構成となっている。

【００５３】コイル６３と６９の直列回路、コイル６５
と７１の直列回路およびコイル６７と７３の直列回路は
上述した切換回路４５と同様な切換回路７５に接続され
ている。もっとも、図５ではコイル６３〜６７やコイル
６９〜７３と切換回路７５との接続構成は簡略化して示
している。

【００５４】この切換回路７５は、コイル６３と６９、
コイル６５と７１およびコイル６７と７３の直列回路へ
図６に示すように、駆動信号（ホ）、（ヘ）、（ト）を
流すとともに、所定の期間（周波数）で駆動信号の方向
を２相ずつ順次切換える切換手段として機能を有してい
る。

【００５５】次に、上述した図５に示す平面移動モータ
の動作を図７および図８を用いて説明する。

【００５６】なお、コイル６３〜７３や切換回路７５の
図示を省略するとともに、移動子４９の突極歯５１と５
７に符号Ａと負Ａを、突極歯５３と５９に符号Ｂと負Ｂ
を、突極歯５５と６１に符号Ｃと負Ｃ（図では符号Ｃの
上にバーを付す。）を併せて表示するのは、上述した例
と同様である。

【００５７】まず、切換回路７５から移動子４９のコイ
ル６３と６９、コイル６５と７１並びにコイル６７と７
３に、図６に示すような駆動信号（ホ）、（ヘ）、
（ト）を加え、一例として図７Ａのように突極歯５１、
５３、５５の先端をＳ極、Ｓ極、、Ｎ極に、突極歯５
７、５９、６１の先端を反転状態であるＮ極、Ｎ極、Ｓ
極に磁化する。

【００５８】すると、突極歯５１、５７の先端にはこの
下方の固定子４７の異極であるＮ極やＳ極との間で吸引
力が生じ、突極歯５３、５９の先端には斜め左方向の異
極であるＮ極とＳ極との間で吸引力が発生するととも
に、突極歯５５、６１の先端にも固定子４７の斜め右方
向の異極であるＳ極とＮ極との間で吸引力が発生し、固
定子４７に対して移動子４９が平衡状態（安定状態）と
なる。

【００５９】この状態で、駆動信号（ホ）と（ヘ）の方
向を反転させると、図７Ｂに示すように、突極歯５１、
５３、５７、５９の先端の極性がＮ極とＳ極に反転し、
突極歯５１、５７の先端にはこの下方の固定子４７の同
極であるＮ極やＳ極との間で反発力が生じる一方、突極
歯５３、５９と固定子４７の間で斜め右方への反発力が
発生する。

【００６０】そのため、図７Ｃに示すように、固定子４
７に対して移動子４９が図中右側へ移動し、突極歯５
３、５９の先端にはこの下方の固定子４７のＳ極やＮ極
との間で吸引力が生じる一方、突極歯５１、５７の先端
には固定子４７の斜め右方のＳ極やＮ極との間で吸引力
が発生するとともに、突極歯５５、６１の先端にも斜め
左方のＳ極やＮ極との間で吸引力が発生し、移動子４９
が平衡状態（安定状態）となる。

【００６１】さらに、駆動信号（ヘ）、（ト）の方向を
反転させると、図７Ｄに示すように、突極歯５３、５
５、５９、６１の先端がＳ極やＮ極に反転し、突極歯５
３、５９の先端にはこの下方の固定子４７の同極である
Ｓ極やＮ極との間で反発力が生じ、突極歯５５、６１に
は個定子４７の斜め左方向のＳ極やＮ極との間で斜め右
方への反発力が発生する。

【００６２】そして、図７Ｅに示すように、固定子４７
に対して移動子４９が図中右側へ移動し、突極歯５１、
５７の先端に固定子４７の斜め左方のＳ極やＮ極との間
で吸引力が発生する一方、突極歯５３、５９の先端に固
定子４７の斜め右方のＮ極やＳ極との間で吸引力が発生
するとともに、突極歯５５、６１の先端にはこの下方の
固定子４７のＮ極やＳ極との間で吸引力が生じ、移動子
４９が平衡状態（安定状態）となる。

【００６３】さらにまた、駆動信号（ト）、（ホ）の方
向を反転させると、図８Ｆに示すように、突極歯５１、
５５、５７、６１の先端がＳ極やＮ極に反転し、突極歯
５５、６１の先端にはこの下方の固定子４７のＮ極やＳ
極との間で反発力が生じる一方、突極歯５１、５７には
個定子４７の斜め左方のＳ極やＮ極との間で斜め右方へ
の反発力が発生するとともに、突極歯５３、５９には固
定子４７の斜め右方の同極との間で吸引力が発生する。

【００６４】すると、図８Ｇのように移動子４９が図中
右側へ更に移動し、突極歯５１、５７の先端には固定子
４７のＮ極又はＳ極との間で吸引力が生じる一方、突極
歯５３、５９の先端には斜め左方のＮ極やＳ極との間で
吸引力が発生するとともに、突極歯５５、６１と固定子
４７の斜め右方のＳ極やＮ極との間で吸引力が発生し、
図７Ａと同様に移動子４９が平衡状態（安定状態）とな
る。

【００６５】以下、このような動作を繰返せば、移動子
４９が固定子４７に対して右方向へ円滑にステップ移動
するし、駆動信号（ホ）、（ヘ）、（ト）を逆の順序で
切換えれば、移動子４９が図７および図８中左方向へ移
動する。

【００６６】このように直接接触固体潤滑方式の平面移
動モータでは、移動子４９の３相分の突極歯５１〜６１
に巻いた複数組の全てのコイル６３〜７３に相の異なる
駆動信号（ホ）、（ヘ）、（ト）を流して突極歯５１〜
６１を励磁するとともに、３相のち２相ずつ駆動信号
（ホ）、（ヘ）、（ト）の方向を切換えることにより、
突極歯５１〜６１に推力と浮上力を順次移動発生させる
ことが可能となる。

【００６７】そのため、固定子４７と移動子４９との間
の摩擦が大幅に低下し、移動子４９が固定子４７に対し
て安定と移動を繰返しながらステップ移動する。

【００６８】このように直接接触固体潤滑方式の平面移
動モータでは、複数相のうち半数相以上の一部の相ずつ
駆動信号を切換えれば、固定子２５、４７に対して移動
子２７、４９に推力と浮上力を発生させることが可能で
ある。

【００６９】もっとも、固定子２５、４７に対して移動
子２７、４９に確実な推力と浮上力を発生させるために
は、固定子２５、４７の着磁ピッチより大きな配列ピッ
チ、例えばほぼ１．５倍や１．３３３倍の配列ピッチで
突極歯２９〜３５や５１〜６１を配列することが好まし
い。要は、移動子２７、４９がｎ相構成であれば、（ｎ
＋１）／ｎ倍の関係を持たせて配列ピッチを選定すれば
良い訳である。

【００７０】次に、上述した図５に示す平面移動モータ
に係る実験例を説明する。

【００７１】本発明者らは、１１ｍｍピッチでＳ極とＮ
極に着磁した厚さ５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ
の希土類磁石プレートで固定子４７を形成し、櫛歯状に
打抜いた電磁軟鉄板を複数枚積層して幅３０ｍｍ、厚み
１０ｍｍ、ピッチ１４．６６ｍｍの突極歯５１〜６１を
有するとともにこれら突極歯５１〜６１に０．３ｍｍφ
の銅線を１５０ターンずつコイル６３〜７３を巻いた移
動子２７を形成し、これを固定子２５に載置し、駆動回
路とパーソナルコンピュターからなる切換回路４５をコ
イル６３と６９、６５と７１、６７と７３に接続して図
５に示す平面移動モータを構成し、パーソナルコンピュ
ターによってそれらコイル６３と６９、６５と７１、６
７と７３に±１アンペア（Ａ）の駆動電流を切換え通電
制御して実験を行った。なお、ここでは固定子４７とし
て、後記の実施例４の本発明の磁性体を使用した。

【００７２】その結果、図９に示すような推力と反発力
の測定結果が得られた。

【００７３】他方、上述した直接接触固体潤滑方式の平
面移動モータの構成と同様な従来構成はないので、従来
構成としてリラクタンス型平面モータにおいて同じよう
な推力と反発力の解析をおこなったところ、図１０のよ
うな結果が得られた。

【００７４】これらの結果によれば、直接接触固体潤滑
方式の平面移動モータの推力は、従来構成の約３倍に上
昇するうえ、駆動初期には反発力も発生する。しかも、
固定子４７と移動子４９間の接触抵抗が極めて低く、大
きな推力が得られることが分った。

【００７５】ところで、直接接触固体潤滑方式の平面移
動モータにおいては、固定子２５、４７を円柱や棒状に
成形し、その曲面状の表面に合わせて形成した突極歯２
９〜３５、５１〜６１を有する移動子２７、４９をその
固定子２５、４７に接触させる構成も可能である。

【００７６】さらに、直接接触固体潤滑方式の平面移動
モータでは、上述した例のように移動子２７、４９が固
定子２５、４７に対して左右直線方向（一方向）に移動
する構成に限らない。

【００７７】直接接触固体潤滑方式の平面移動モータで
は、ＸＹの二方向にＳ極とＮ極を交互に格子状に着磁し
た永久磁石から固定子を形成し、移動子の各突極歯もこ
れに合わせてＸＹの二方向に格子状に形成して各々コイ
ルを巻いて構成すれば、ＸＹの二方向又は平面的回転を
含めた三方向に移動する構成も可能であり、これに合わ
せて複数相のうち半数相以上ずつ駆動信号を切換えるよ
うに切換回路を形成すれば良い。

【００７８】なお、ＸＹの二方向に移動子を移動させる
構成では、各相のコイルの結線や切換信号の順序を、上
述した一方向の組合せをＸＹ二方向に組合せれば達成で
きる。もっとも、移動子を回転方向へ移動させる構成で
は、移動子の各相のコイルの結線や切換信号の順序の組
合せが数多く考えられる。

【００７９】以上説明した直接接触固体潤滑方式の平面
移動モータによれば、固定子に移動子の突極歯を当接さ
せ、突極歯の全てのコイルに切換回路から駆動信号を流
してそれら突極歯を励磁するとともに、半数相以上の一
部の相ずつ駆動信号の方向を切換えるようにしたから、
駆動信号の切換えられたコイルの巻かれた突極歯の励磁
が反転し、この反転した突極歯に推力と浮上力を発生す
る。

【００８０】そのため、固定子と移動子との間の摩擦が
大幅に低下するとともに、半数相以上の駆動信号の方向
を順次切換え反転させることによって移動子が円滑にス
テップ移動する。

【００８１】しかも、固定子に対してクリアランスを持
たせて移動子を移動可能に案内用ジグ等で支持する必要
がないから、動作時に騒音や振動を発生させ難く特性も
安定で、小型化、軽量化、薄型化も容易である。

【００８２】

【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに説明す
る。

【００８３】なお、以下の実施例および比較例では、各
成分として以下のものを使用した： (a) 磁性粉末 ハードフェライト系：ＢａＯ・６Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＳｒ
Ｏ・６Ｆｅ₂ Ｏ₃ の混合物（モル比２：３）、平均粒子
径７μｍ、ＨＦと略記する。

【００８４】希土類系： サマリウム／コバルト： (1) Ｓｍ₂ Ｃｏ₁₇、平均粒子径１１μｍ、Ｓｍ−Ｃｏ
(1) と略記する。 (2) ＳｍＣｏ₅ 、平均粒子径８μｍ、Ｓｍ−Ｃｏ(2) と
略記する。 ネオジム／鉄／ホウ素：Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ、平均粒子径１
２μｍ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂと略記する。 (b) 結合剤（バインダー樹脂） ナイロン-12 ：商品名ダイアミド、ダイセル‐ヒュール
ス社製、Ｎｙと略記する。

【００８５】ポリフェニレンサルファイド：商品名ＬＮ
−１、トープレン社製、ＰＰＳと略記する。

【００８６】ポリエーテルサルフォン：商品名レーデル
Ａ、アモコジャパン社製、ＰＥＳと略記する。

【００８７】ポリフェニレンオキシド：商品名ノリル、
ゼネラルエレクトリック社製、ＰＰＯと略記する。 (c) 摺動付与剤 ポリテトラフルオロエチレン：商品名ルブロン、ダイキ
ン社製、ＰＴＦＥと略記する。

【００８８】超高分子量ポリエチレン：商品名ハイゼッ
クミリオン、三井石油化学工業社製、超ＰＥと略記す
る。実施例１〜９および比較例１ 表１に示した割合で各成分を配合し、バンバリーミキサ
ーで混合した後、押出機にてコンパウンドを作成した。
なお、磁性粉末は、あらかじめカップリング剤にて処理
しておいた。カップリング剤として、実施例１〜５では
シラン系カップリング剤（日本ユニカー社製、商品名Ａ
−１８７）またはチタン系カップリング剤（味の素社
製、商品名ＫＲ−ＴＴＳ）を、磁性粉末に対してそれぞ
れ０．５重量％の割合で使用した。また、実施例６〜９
および比較例１ではシラン系カップリング剤またはチタ
ン系カップリング剤を磁性粉末に対して０．６〜１．０
重量％の割合で使用した。押出機は２軸押出機を使用
し、押出し温度３２０℃、回転数３００rpm の条件で行
った。得られたペレットを乾燥機にて十分乾燥した後、
磁場配向射出成形機にて異方性プラスチックマグネット
（100 ×100 ×3.0 mmの板状）を成形した。成形条件
は、 (b)としてナイロン-12 を使用した場合（実施例
１，３，５および比較例１）には、シリンダー温度２８
０℃、金型温度８０℃で行い、またＰＰＳを使用した場
合（実施例２，４，６および７）には、シリンダー温度
３２０℃、金型温度１２０℃で行い、ＰＥＳを使用した
場合（実施例８）にはシリンダー温度３１０℃、金型温
度１１０℃で行い、ＰＰＯを使用した場合（実施例９）
にはシリンダー温度３１０℃、金型温度１１０℃で行っ
た。スクリュー回転数は２００rpm で、１２７０ kg/cm
² の背圧をかけて高速度の射出成形を行った。

【００８９】得られた成形体の磁性および物性を調べ、
結果を表１に示した。なお、磁気特性は理研電子社製の
試料振動型磁束測定機を用いて測定し、物性は以下の方
法に準じて測定した： ‐圧縮強度：ＡＳＴＭ Ｄ６９５ ‐摩耗量：ＪＩＳ Ｋ７２１８ ‐動摩擦係数：ＪＩＳ Ｋ７２１８ ‐限界PV値：ＪＩＳ Ｋ７２１８

【００９０】

【表１】 上記の表１から、本発明の構成からなる磁性体は、摺動
付与剤を欠く従来の磁性体に比べ、動摩擦係数が小さ
く、かつ摩耗量が少ないので、限界ＰＶ値が示すよう
に、摩擦が小さく、高速度で移動することができること
がわかる。

【００９１】

【発明の効果】本発明の磁性体は、表面に摺動付与剤が
ブリードしているため、表面の平滑性が高い。よって、
例えば平面移動モータ、特に直接接触固体潤滑方式の平
面移動モータの固定子に使用すれば、移動子と固定子と
の間の潤滑性が高く、非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】直接接触固体潤滑方式の平面移動モータの一例
を示すブロック回路図である。

【図２】図１の平面移動モータを駆動する駆動信号の波
形図である。

【図３】図１の平面移動モータの動作を説明する図であ
る。

【図４】図１の平面移動モータの動作を説明する図であ
る。

【図５】直接接触固体潤滑方式の平面移動モータの他の
例を示すブロック回路図である。

【図６】図５の平面移動モータを駆動する駆動信号の波
形図である。

【図７】図５の平面移動モータの動作を説明する図であ
る。

【図８】図５の平面移動モータの動作を説明する図であ
る。

【図９】図５の平面移動モータの動作特性図である。

【図１０】従来の平面移動モータの動作特性図である。

【図１１】従来の平面移動モータの一例を示す図であ
る。

【図１２】図１１の平面移動モータを駆動する駆動信号
の波形図である。

【符号の説明】

１、２９、３１、３３、３５、５１、５３、５５、５
７、５９、６１ 突極歯 ３、２５、４７ 固定子 ５ 永久磁石 ７、９、１１、１３ 磁極歯 １５、１７ 電磁石 １９、２７、４９ 移動子 ２１、２３、３７、３９、４１、４３、６３、６５、６
７、６９、７１、７３コイル ４５、７５ 切換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 15/03 Ａ Ｈ０１Ｆ 1/08 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 磁性粉末、(b) 結合剤ならびに、
   (c) フッ素系樹脂および超高分子量ポリオレフィンから
   選択される１種以上の摺動付与剤を含む組成物の成形体
   であることを特徴とする磁性体。
2. 【請求項２】 (a) 、 (b)および (c)を、組成物全体を
   １００重量％として、(a) ５５〜９０重量％、 (b)０．
   ５〜２５重量％、および (c)１〜２５重量％の割合で含
   む請求項１記載の磁性体。