JPH0878228A

JPH0878228A - ボンド磁石

Info

Publication number: JPH0878228A
Application number: JP6234353A
Authority: JP
Inventors: Michio Yamashita; 三千雄山下; Yoshihiko Nishino; 義彦西野
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】シャフトまたはピンに圧入する際に割れや欠
けを生じることなく、圧入トルクにも優れる可撓性を有
し、かつ磁気特性の良好なボンド磁石を安価に提供。【構成】磁性粉末と混合するバインダーとして、可撓
性を有する熱硬化性樹脂を用いてこれを圧縮成形するこ
とにより、得られたボンド磁石には優れた可撓性が付与
され、圧入代が２％以上、圧入トルクが２５０ｇ・ｃｍ
以上で圧入でき、磁性粉末が希土類磁性系粉末の場合に
は、（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー積）が５ＭＧＯｅ
以上もすぐれた磁気特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁性粉末とバインダ
ーとからなるリング状あるいは円筒状のボンド磁石の改
良に係り、小型モータ用や各種センサー用などのシャフ
トまたはピンに圧入しても割れや欠けを生じることな
く、圧入トルクにも優れた可撓性を示し、かつ磁気特性
の良好なボンド磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、ゴム磁石あるいはプラスチック磁
石とよばれるボンド磁石には、従来の等方性ボンド磁石
から異方性ボンド磁石へ、また、フェライト系ボンド磁
石からより高磁力の希土類系ボンド磁石へと高性能化が
進み、さらに、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材から焼結磁石では最
大エネルギー積が５０ＭＧＯｅ以上の高磁気特性を発揮
するＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材を用いるＲ−Ｆｅ−Ｂ系ボン
ド磁石へと高性能化が図られてきた。

【０００３】ボンド磁石は、一般に、所要の方法によっ
て得られた所定粒度の合金粉末あるいは磁石粉末に、エ
ポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ある
いはさらにカップリング剤や潤滑剤などを添加混合した
後圧縮成形したり、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂
をバインダーとして用い、射出成形、押出し成形、圧延
成形するなどして得られ、いずれも焼結磁石や鋳造磁石
に比べ、製造が比較的容易でかつ任意な形状を得ること
ができることから、従来から各種用途に用いられていた
が、近年その高性能化が進むにつれさらに用途が拡大
し、特に小型モータや各種センサー用など、小型・軽量
・高性能が要求される用途に多く用いられるようになっ
た。

【０００４】さて、ボンド磁石を小型モータや各種セン
サー用などに用いる場合、通常、リング形状や円筒形状
の磁石をシャフトやピンに固定して用いることが多い。
その固定方法は、１）接着、２）真鍮ブッシュによりか
しめる、３）圧入、４）ダイキャスト法、５）インサー
ト成形法（シャフトやピント同時成形する）などが挙げ
られ、中でも圧入による固定が最も簡便で安価な方法で
あるといえる。

【０００５】しかし、圧入による固定では、シャフトま
たはピンと磁石内径との寸法差（圧入代）が適正でなけ
れば十分な固定強度は得られない。従来の圧縮成形によ
るボンド磁石では、圧入代が大きければ磁石に割れ欠け
を生じ、また圧入代が小さければ固定強度が小さくなる
という問題があり、実用化には至っていなかった。ま
た、射出成形によるボンド磁石は、圧入による固定は可
能であったが、固定強度が低く、一方、圧縮成形された
ボンド磁石に比べ磁気特性が劣るという問題があった。

【０００６】また、変形や崩れなどを防止し高剛性を有
し、かつ適切な可撓性を有するボンド磁石として、希土
類−遷移金属−ホウ素系磁性粉末に、防錆剤、エポキシ
主剤を混合し、酸化膜、エポキシ樹脂膜及び防錆被膜を
形成した後、天然ゴム、インプレンゴムなどの３元ゴム
からなる可撓性を有する樹脂バインダーを添加混練した
後圧延成形した、高剛性及び可撓性を有するシート状の
希土類ボンド磁石などが提案されている（特開平５−５
５０２１号、特開平５−５５０２２号、特開平５−５５
０２３号）。

【０００７】しかし、圧延成形によるシート状のボンド
磁石であるため、シャフトやピンに固定して用いるため
のリング形状や円筒形状のボンド磁石を直接得ることが
不可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、シャフト
またはピンに圧入して使用するリング状または円筒状の
ボンド磁石を目的とし、特に、シャフトまたはピンに圧
入する際に割れや欠けを生じることなく、圧入トルクに
も優れる可撓性を有し、かつ磁気特性の良好なボンド磁
石を安価に提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、リング状ま
たは円筒状のボンド磁石をシャフトまたはピンに圧入固
定する際に発生する磁石内径の割れや欠けを防止し、固
定強度が高く、かつ磁気特性の良好なボンド磁石の構成
について種々検討した結果、磁性粉末と混合するバイン
ダーとして、可撓性を有する熱硬化性樹脂を用いてこれ
を圧縮成形することにより、得られたボンド磁石には優
れた可撓性が付与され、圧入代が２％以上、圧入トルク
が２５０ｇ・ｃｍ以上で圧入できることを知見した。ま
た、そのボンド磁石が可撓性を付与しない磁石とほぼ同
等の磁気特性を発揮すること、特に磁性粉末が希土類磁
性系粉末の場合には、（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー
積）が５ＭＧＯｅ以上もすぐれた磁気特性が得られるこ
とを確認し、この発明を完成した。

【００１０】すなわち、この発明は、磁性粉末とバイン
ダーとからなるリング状あるいは円筒状のボンド磁石に
おいて、バインダーに可撓性を有する熱硬化性樹脂を用
いて圧縮成形され、磁石内径の圧入代が２％以上、圧入
トルクが２５０ｇ・ｃｍ以上で圧入可能な可撓性を有す
ることを特徴とするボンド磁石である。また、この発明
は、上記構成において、磁性粉末が希土類系磁性粉末か
らなり（ＢＨ）ｍａｘが５ＭＧＯｅ以上のボンド磁石を
合わせて提案する。

【００１１】この発明において、磁性粉末としては、一
般に知られるフェライト粉末、アルニコ粉末、Ｒ−Ｃｏ
系合金粉末及びＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末などを用いるこ
とができるが、特に高磁気特性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末がこの発明に適している。磁性粉末として、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を用いる場合は、所要のＲ−Ｆｅ
−Ｂ系合金を溶解し鋳造後に粉砕する溶解・粉砕法、Ｃ
ａ還元にて直接粉末を得る直接還元拡散法、所要のＲ−
Ｆｅ−Ｂ系合金を溶解しジェットキャスターでリボン箔
を得てこれを粉砕・焼鈍する急冷合金法、所要のＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系合金を溶解し、これをガスアトマイズで粉末化
して熱処理するガスアトマイズ法、所要原料金属を粉末
化したのち、メカニカルアロイングにて微粉末化して熱
処理するメカニカルアロイ法及び所要のＲ−Ｆｅ−Ｂ系
合金を水素中で加熱して分解並びに再結晶させる方法
（ＨＤＤＲ法）などの各種製法で得た等方性または異方
性粉末が利用できる。

【００１２】この発明において、上記磁性粉末と後述す
るバインダーとの混合物を、磁石内にシャフトまたはピ
ンを圧入することができる孔を有する形状、すなわち、
リング状や円筒状などの形状に成形するに際しては、圧
縮成形法を用いることが好ましい。圧縮成形による成形
において、磁性粉末が異方性である場合には、磁性粉末
を磁場中で配向しながら成形を行うことが好ましい。磁
場中での配向は、磁石の厚み方向や直径方向あるいはラ
ジアル方向など、その用途に応じて適宜選定することが
できる。

【００１３】この発明において、磁石粉末と混合するバ
インダーとしては、エポキシ樹脂、ポリジアリルフタレ
ート、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ
イミド樹脂、ビスマレイミドリアジン樹脂などの公知の
熱硬化性樹脂に可撓性を付与した樹脂を用いることが好
ましく、中でも熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂が最
も適している。

【００１４】可撓性を有する熱硬化性樹脂としては、軟
質分子骨格の導入による方法、例えば、ゴムやシリコン
などのエストラマーで変性したエポキシ樹脂や、異種構
造、素材の導入による方法、例えば、ウレタンやアクリ
ルゴムなどを海島状や網目状に微細に分散させたエポキ
シ樹脂などを採用することができる。特に、後者の方法
による可撓性を有する熱硬化性樹脂を用いる場合は、ウ
レタンやアクリルゴムなどをサプミクロン（０．１〜１
μｍ）の微細な構造に分散させることが望ましい。ま
た、上記の可撓性を有する熱硬化性樹脂を用いる際に
は、硬化剤、硬化条件などの選定も重要であり、例え
ば、硬化剤にはポリアミドアミンなどの芳香族アミンな
どが適している。

【００１５】この発明において、ボンド磁石におけるバ
インダーの添加量は、一般に圧縮成形型ボンド磁石に使
用される添加量である０．５〜３．０ｗｔ％よりも多い
１〜１０ｗｔ％が好ましい範囲である。また、バインダ
ーにサブミクロンに微細に分散させるウレタンやアクリ
ルゴムなどの添加量は、バインダー全体の１０〜５０ｗ
ｔ％が好ましい。硬化剤の添加量は、その種類に応じて
適宜選定できるが、ポリアミドアミンを硬化剤として用
いる場合、その添加量は、バインダー全体の１０〜５０
ｗｔ％が好ましい。

【００１６】また、上記のバインダーに成形性を向上さ
せるため、滑剤や樹脂と無機フィラーの結合剤、シラン
系、チタン系などのカップリング剤などの助剤を添加す
ることも有効である。

【００１７】

【作用】磁性粉末と、可撓性を有する熱硬化性樹脂から
なるバインダーとの混合物を、リング状あるいは円筒状
に圧縮成形することにより、得られるボンド磁石には可
撓性が付与され、磁石内径の圧入代が２％以上、圧入ト
ルクが２５０ｇ・ｃｍ以上の特性を示し、シャフトまた
はピンへの圧入時に割れや欠けを生じることなくかつ高
い固定強度が得られる。また、磁性粉末に希土類系合金
粉末を用いることにより、上記の諸特性を保持しなが
ら、（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー積）が５ＭＧＯｅ
以上のすぐれた特性を示すボンド磁石が得られる。

【００１８】

【実施例】

実施例１超急冷法により得たＮｄ１２ａｔ％、Ｆｅ７７ａｔ％、
Ｂ６ａｔ％、Ｃｏ５ａｔ％からなる組成の平均粒径１５
０μｍの磁性粉末に、主剤としてハイカーゴム５０ａｔ
％を含むＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂（東都化成製ＹＲ−
４５０）、硬化剤として変性脂肪族アミンを主成分とす
る可撓性硬化剤（東都化成製ＫＸＨ−６０６）及び粉末
エポキシ樹脂（住友スリーエム製スコッチキャスト２６
５）を、５０：３０：２０の割合で配合したバインダー
を３ｗｔ％添加し、十分に混練後乾燥した。上記原料粉
を、圧力７Ｔｏｎ／ｃｍ²で外形１５ｍｍ×内径１．５
ｍｍ×厚み３．０ｍｍのリング状に圧縮成形後、１５０
℃×１時間の熱処理を行った。得られたボンド磁石の磁
気特性、密度、抗折強度、変位量を表１に示す。なお、
変位量とは、４０ｍｍ×１０ｍｍ×２．５ｍｍからなる
試験片を用いて抗折強度を測定（支点間２５ｍｍ）した
際の破壊までの変位で示す。また、得られたボンド磁石
に、その内径（１．５ｍｍ）より１／１００ｍｍ単位で
大きいピンケージを圧入し、磁石内周面に割れ欠け等の
ダメージを生じる限界までの圧入トルク（最大圧入トル
ク）を測定し、その結果を図１に示す。また、その限界
圧入代と最大圧入トルク及び内周面ダメージ状況を表１
に示す。本実施例によるボンド磁石は、圧入代が３．３
％、圧入トルクが５００ｇ・ｃｍの可撓性が得られ、内
径に何らの割れや欠けを生ずることなく圧入が可能であ
った。

【００１９】比較例１実施例１と同じ磁性粉末にエポキシ樹脂を２ｗｔ％添加
し、十分に混練した後、圧力７Ｔｏｎ／ｃｍ²で外形１
５ｍｍ×内径１．５ｍｍ×厚み３．０ｍｍのリング状に
圧縮成形後、１５０℃×１時間の熱処理を行った。得ら
れたボンド磁石の磁気特性、密度、抗折強度、変位量を
表１に示す。また、実施例１と同様な方法により圧入ト
ルクを測定した結果を表１及び図１に示す。上記ボンド
磁石に、圧入代が１．３％でピンゲージを圧入したとこ
ろ、内径にダメージが見られ、それ以上のピンゲージを
圧入すると割れが発生した。また、圧入代が０．７％で
ピンゲージを圧入したところ、内径にダメージが見られ
なかったが、圧入トルクは７０ｇ・ｃｍしか得られなか
った。

【００２０】比較例２実施例１と同じ磁性粉末にナイロンを添加して射出成形
し、実施例１と同一形状のボンド磁石を得た。得られた
ボンド磁石の磁気特性、密度、抗折強度、変位量を表１
に示す。また、実施例１と同様な方法により圧入トルク
を測定した結果を表１及び図１に示す。上記ボンド磁石
に、圧入代が２．６％でピンゲージを圧入したところ、
圧入トルクは１７０ｇ・ｃｍであった。しかし、圧入は
可能であるが、実施例１に比べて圧入トルクが低く、ま
た、１．３％以上の圧入代では内径にダメージを受けて
いた。

【００２１】実施例２超急冷法により得たＮｄ３．５ａｔ％、Ｄｙ１ａｔ％、
Ｆｅ７３ａｔ％、Ｂ１８．５ａｔ％、Ｃｏ３ａｔ％、Ｇ
ａ１ａｔ％からなる組成の平均粒径１８０μｍの磁性粉
末に、アクリルゴム２０ｗｔ％を分散させたビスフェノ
ール型エポキシ樹脂（日本触媒製ＣＸ−ＭＮ１００９）
と硬化剤としてポリアミドアミン（日本触媒製ＨＶ−９
５３０）を１００：６０の割合で配合したバインダーを
４ｗｔ％添加し、十分に混練後乾燥した。上記原料粉
を、圧力７Ｔｏｎ／ｃｍ²で外径１５ｍｍ×内径１．５
ｍｍ×厚み３．０ｍｍのリング状に圧縮成形後１５０℃
×１時間の熱処理を行った。得られたボンド磁石の磁気
特性、密度、抗折強度、変位量を表１に示す。また、実
施例１と同様な方法により圧入トルクを測定した結果を
表１及び図１に示す。本実施例によるボンド磁石は、圧
入代が４．６％、圧入トルクが７００ｇ・ｃｍで内径に
何らのダメージなく圧入可能であった。

【００２２】実施例３Ｎｄ１２．５ａｔ％、Ｆｅ６９ａｔ％、Ｂ６ａｔ％、Ｃ
ｏ１１．５ａｔ％、Ｇａ１ａｔ％からなる組成の原料を
高周波溶解した後水冷銅鋳型に鋳造し、得られた鋳塊を
水素吸蔵粉砕法により３５ｍｅｓｈ以下の大きさに粗粉
砕した。次に該粗粉砕粉を水素雰囲気中で８００℃で２
時間加熱し、その温度に保持したまま真空度１０^-6Ｔｏ
ｒｒまで減圧し、その後室温まで冷却した。上記熱処理
を施した粗粉砕粉をさらに１５０μｍ以下に整粒した
後、実施例２と同様のバインダーを加え十分に混練後、
１０ｋＯｅの磁界中で圧力６Ｔｏｎ／ｃｍ²で外径１５
ｍｍ×内径１．５ｍｍ×厚み３．０ｍｍのリング状に圧
縮成形した後、１５０℃×１時間の熱処理を行い、径方
向異方性を有するボンド磁石を得た。得られたボンド磁
石の磁気特性、密度、抗折強度、変位量を表１に示す。
また、実施例１と同様な方法により圧入トルクを測定し
た結果を表１及び図１に示す。本実施例によるボンド磁
石は、圧入代が３．９％、圧入トルクが６２０ｇ・ｃｍ
で内径に何らのダメージなく圧入可能であった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】この発明により、シャフトまたはピンへ
の圧入時に割れや欠けを生じることがなくかつ高い固定
強度を有し、しかも磁気特性が良好な小型モータ用や各
種センサー用など、シャフトまたはピンに圧入して使用
するのに最適なボンド磁石を安価にして得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるボンド磁石及び比較例によるボ
ンド磁石の圧入代と圧入トルクとの関係を示すグラフで
ある。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年９月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粉末とバインダーとからなるリング
状あるいは円筒状のボンド磁石において、磁石内径の圧
入代が２％以上、圧入トルクが２５０ｇ・ｃｍ以上で圧
入可能な可撓性を有することを特徴とするボンド磁石。
【請求項２】磁性粉末が希土類系磁性粉末からなり、
（ＢＨ）ｍａｘが５ＭＧＯｅ以上であることを特徴とす
る請求項１に記載のボンド磁石。