JPS5853491B2 - 異方性リング状樹脂磁石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は異方性リング状樹脂磁石の製造装置に関するも
のである。

リング状磁石は、直流モーター、発電機、ヒステリシス
モーターなどの回転機器に数多く用いられている。

現在回転機器用磁石には、保磁力の高いＢａ−フエライ
あるいはＳｒ−フェライト磁石が最も多く用いられてい
る。

これらのリング状焼結体磁石は１１５０℃〜１２５０℃
の高温で焼結されるので、焼結体の外観に歪みが生じ、
焼結だけで外径、内径などの寸法をコントロールするこ
とは困難な場合が多い。

そのため寸法公差をまもるため、焼結後多くは内、外周
を研磨加工するのが普通である。

その際の研磨加工費が高く、製造原価の約５０％以上に
達することもしばしばある。

強磁性粉末を合成樹脂と混合し、射出成形法によ−って
成形すると、通常のプラスチック製品のように寸法精度
のよい成形体ができる。

本発明は、例えばエチレン共重合体などの熱可塑性樹脂
と磁気異方性定数の大きい強磁性粉末の混合物より、磁
界を印加しつつ射出成形法によりすぐれた磁気特性を示
し、半径方向に磁気異方性をもつ異方性リング状樹脂磁
石を能率よく製造する装置を提供することを目的とし、
その要旨とするところは熱可塑性樹脂と磁気異方性定数
の大きい強磁性粉末とからなる溶融状態の混合物を射出
するノズル口を構成するスプル一部と、該混合物が充填
されるリング状成形体キャビティーを画成する内周部材
及び外周部材が強磁性体であり、両端面部材が非磁性体
である金型装置と、該金型装置のスプル一部側の端面に
対し該スプル一部と反対側に位置しかつ内径部に強磁性
体を配置した電磁石コイルとからなると共に、該電磁石
コイルから発生した磁束が前記キャビティー内を放射状
に湧過する閉回路を前記各強磁性体により構成したこと
を特徴とする異方性リング状樹脂磁石の製造装置にある
。

直流モーター、発電機などの回転機用のリング状磁石の
場合には、半径方向のどの部分においても均一でしかも
高い磁気特性をもつことが現想的である。

すなわち使用機器の着磁の極数を細極にもとれる利点が
あり、また着磁極端の磁束の乱れが少なく、回転むらな
どが少なくなる。

この目的のため現在量も多く使われているリング状磁石
は等方性のＢａ−フェライト焼結体磁石であるがその最
大エネルギー積はせいぜい０．９〜１．０ ＭＧＯｅ程
度である。

本発明装置によれば、半径方向のどの部分でも、最大エ
ネルギー積（ＢＨ）ｍａｘで０．９〜１．６ ＭＧＯｅ
程度の非常にすぐれた磁気特性をもち、半径方向に磁気
異方性をもつリング状磁石が得られる。

本発明装置により製造された異方性リング状樹脂磁石は
、寸法精妾がよくできるため、焼結体磁石のように焼結
後の内、外周の研磨などの後加工が不用で経済的である
。

本発明の特徴は、放射状に磁界が印加されている成形体
キャビティに、加熱された強磁性粉末と樹脂の溶融状態
の混合物がゲートから磁極の周りを流動して充填される
点と、該磁界を印加するための電磁石コイルが前記混合
物を射出するノズル口を構成するスプル一部と反対側に
位置して、金型装置を分割して成形体を取り出す場合に
該電磁石コイルが邪魔にならないように設けた点にある
。

そのため混合物中の強磁性粉末は、その磁化容易軸を磁
極の半径方向を向きつつ流動しながら充填され、粒子の
配列性が非常に良好になり、磁気特性の高いリング状磁
石が能率よく得られる。

なお、放射状に磁界を印加して異方性のリング状樹脂磁
石を成形する場合には所定の起磁力をもつ電磁石コイル
が必要であるが、その所定の起磁力と電磁石コイルの大
きさく容積）とは比例し、大きな起磁力を得ようとする
と電磁石コイルの取付は位置、方法は重要な問題となる
。

本発明では熱可塑性樹脂と磁気異方性定数の大きい強磁
性粉末とからなる溶融混合物を射出するノズル口側に所
定の起磁力を全べて賄う大きな電磁石コイルを設置した
場合の作業上の障害を避けるべく前記所定の起磁力の一
部もしくは全べてを賄う電磁石コイルを金型装置のスプ
ル一部側の端面に対し該スプル一部と反対側に設けるよ
うにしたものである。

本発明を実施する場合の磁気異方性定数の大きい強磁性
粉末としては、ＭＯ，６Ｆｅ２０３（Ｍ：Ｓｒ。

Ｂａ、Ｐｂ）なるフエイト磁石、ＲｅＯ２（Ｒ：Ｓｍ
。

Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ）なる希土類コバルト磁石、マンガン−
ビスマス磁石などの粉末が望ましい。

また使用する樹脂としては、エチレン−酢酸ビニール共
重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチ
レン−酢酸ビニール共重合体のケン化体樹脂、エチレン
−α、β不飽和モノまたはジカルボン酸共重合体の金属
加橋体樹脂などが適している。

以下に本発明を詳細に示す。

第１図は本発明装置の１例を示す。

第１図はリング状磁石を１回に４個成形する場合の例で
ある。

第１図に示す本発明装置は、固定側部Ｉと図示せざる駆
動手段により矢印方向に移動可能な移動側部■と該移動
側部■内に設けられた突出し部口とからなる。

図において１は強磁性粉末と熱可塑性樹脂の溶融混合物
、２はノズル口、１２はノズル口２を構成するスプル一
部、１０は（後述の）キャビティーの端面及び磁極４の
前方に設けられた非磁性体、１３はその外周の強磁性体
であって、之等は固定側部Ｉを構成している。

１４は移動側部■のケーシングで、強磁性体からなり、
その内部には、内径部に強磁性体ブロック６を配置した
電磁石コイル５が配設されている。

３は第１図口に断面形が示されているリング状成形体の
キャビティーであって、該キャビティーは、強磁性体ブ
ロック６に連接された内周部材としての磁極４および同
様に強磁性体の外周部材としての型板７によって画成さ
れており、かつ該キャビティーの一力の端面（図におい
て左側）は非磁性体１０に当接しており、他力の端面（
図において右側）は、強磁性体ブロック６の中央を貫通
する強磁性体の突出しピン８に連接された非磁性体の押
出しスリーブ９の端面に当接している。

１１は押出しスリーブ９の非磁性体案内板である。

なお突出しピン８と押出しスリーブ９は突出し部Ｉを構
成している。

まず本発明装置による異方法リング状樹脂磁石の成形の
態様を説明する。

射出成形機のノズルから射出された１５０〜３００℃の
強磁性粉末と熱可塑性樹脂の溶融混合物１はノズル口２
からスプルー、ランナを通って成形体キャビティ３に充
填される。

その間に成形体キャビティ３に放射状に磁界が印加され
る。

すなわち電磁石５により誘起された磁束は強磁性体ブロ
ック６から磁極４を通ってリング状成形体キャビティ３
を放射状に通過して、強磁性体の型板７に達し、図に示
す強磁性体の閉回路を通り矢印のように循環する。

なお第１図において型板７の方向への磁束と反対力向の
磁束は、ノズル口２を構成しているスプル一部１２（斜
線部分）が強磁性体でありかつ強磁性体からなる射出成
形機本体に一体的に当接しているから強磁性体の閉回路
が構成され、之等の強磁性体を通過して循環する。

成形体が冷却凝固後、装置の右側部分■全体が矢印方向
に移動する。

■部分全体が移動して固定側Ｉの部分からある距離だけ
離れると、成形体の突き出し部分口が突き出しピン８に
より、■部分の前面につき出て、スリーブ９によってリ
ング成形体磁石が押し出される。

本実施例装置は、固定側部Ｉに磁極４に対して前面に非
磁性体１０を埋め込み、また型板７の後部に成形体の押
出しスリーブ９の案内板１１に非磁性体を用い、磁束が
効率よく成形体キャビティ３を放射状に通るようにしで
ある。

また、電磁石コイル５に内接して強磁性体ブロック６を
設け、成形体の突き出し部分ｌが電磁石５の前面に設置
しであることなどが本実施装置のすぐれた特色である。

本実施例装置は、図から明らかなように電磁石の断面積
を有効に活用でき、多数個取りおよび大きなリング磁石
の成形に適し、工業的規模の量産化を可能にした。

なお、本発明にいうスプル一部とは複数のキャビティー
のほぼ中央部近傍を言い、通常は第１図のごとく溶融混
合物の流路であるスプルーが形成されているのが一般的
であるが、金型構造上スプルーが離れた場所にある場合
もキャビティーに囲まれた中央部近傍をさすものである
。

また、成形体の突き出し機構は必ずしも第１図のように
強磁性体ブロック６の中央を通過するピン８によるもの
でなくても良く、例えば他の別設の油圧機構やフック、
チェーン等による通常の射出成形に用いられる方法が使
用し得る。

また、リング状成形体もスリーブによる突き出し以外に
ピンによる突き出しも利用し得るが、その場合でもキャ
ビティ一端面は非磁性体で構成されていなければならな
い。

本発明装置のほかの実施態様を第２図に示す。

第２図が第１図と異なるところは成形体の突き出し部分
が電磁石の後部に設置しであることであるが、以下は全
く同様である。

第２図における符号は第１図に関して述べた装置部分の
符号に対応しているので説明は省略する。

この場合も、電磁石コイルに内接して強磁性体を用いて
いる。

これは電磁石コイルより誘起された磁束を有効に活用す
るためである。

本発明装置による異カ性リング状樹脂磁石の製造例を説
明する。

製造例 平均粒径約１．１μのＳｒ−フェライト磁石粉末８９ｗ
ｔ％と１１ｗｔ％のエチレン・酢酸ビニール共重合体樹
脂（商品名三井ポリケミカル■製エバフレックス−４１
０）を混合し、それを予め１８０℃に加熱された加圧ニ
ーダで１５分間混練し、ローラで圧延冷却後粉砕して３
部５田口のペレットを作製し、成形原料とした。

その成形原料ペレットを第１図に示す金型を用い、スク
リューピストン式の東芝機械製射出成形機Ｉｓ ６０
Ｂで上記ペレットを２５０℃に加熱溶融し、磁界を放射
状に印加しつつリング状磁石３３φ×２８φＸ２０ｍｍ
を成形した。

そのときの成形条件は下記のとおりである。

射出源ｖ ２５０℃ 射出圧力 １２００ゆ／ｄ 射出時間 １０ ｓｅｃ 冷却時間 ２０ ｓｅｃ 印加磁界 ５００００ｅ 得られたリング磁石の磁化状態は内周面がＮ極で外周面
全体がＳ極であった。

これらのリング磁石を高出力のパルス脱磁器で脱磁し、
更に内面から着磁ヨークを用いて２極着磁（着磁角度１
２０’）Ｌ、、その有効磁束量を測定した。

またリング磁石の１部を切り出した試料についてＢ−Ｈ
特性を測定した。

また比較のため、前記と同一の合成樹脂と磁石粉末の混
合物を金型内に充填し、放射状に磁界を印加しながら圧
縮成形する方法で同じ形状のリング磁石を成形した。

すなわち上記のＳｒ−フェライト磁石粉末８９ｗｔ％と
１１ｗｔ％のエチレン・酢酸ビニール共重合体樹脂を粉
末化したものを混合し、従来のフェライト磁石成形用磁
場プレスを用いて放射状に磁界を印加して、金型内で加
圧成形した。

その＊＊リング状成形体を樹脂の融点以上の温度に加熱
し、樹脂を溶融して粉末を粘結し、冷却固化した。

その成形磁石について上記と同じように磁束量およびＢ
−Ｈ特性を測定した。

得られた結果を第１表に示す。

また第１表には、使用樹脂をフェノールとした場合の結
果も示しである。

第１表より明らかなように本発明装置を用いて１加熱溶
融した状態で放射状に磁界を印加しながら成形するリン
グ磁石の力が従来法によるリング磁石より大巾に磁気特
性が向上することが判る。

またこれらの成形体磁石を研摩し、そのミクロ組織を顕
微鏡で観察した結果、従来法に比べ本発明による磁石は
、その磁石粉末が放射状によく配夕１ルていることが確
認されている。

【図面の簡単な説明】 第１図イおよび第２図イは本発明装置例の断面図、第１
図口、第２図口は成形体の配列状態を示す図である。 １・・・・・・樹脂混合物、２・・・・・・ノズル口、
３・・・・・・成形体キャビティ、４・・・・・・磁極
、５・・・・・・電磁石、６・・・・・・強磁性体ブロ
ック、Ｔ・・・・・・型板、８・・・・・・突き出しピ
ン、９・・・・・・スリーブ、１０・・・・・・非磁性
体、１１・・・・・・案内板、１２・・・・・・スプル
一部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱可塑性樹脂と磁気異方性定数の大きい強磁性粉末
   とからなる溶融状態の混合物を射出するノズル口を構成
   するスプル一部と、該混合物が充填されるリング状成形
   体キャビティーを画成する内周部材及び外周部材が強磁
   性体であり、両端面部材が非磁性体である金型装置と、
   該金型装置のスプル一部側の端面に対し該スプル一部と
   反対側に位置しかつ内径部に強磁性体を配置した電磁石
   コイルとからなると共に、該電磁石コイルから発生した
   磁束が前記キャビティー内を放射状に通過する閉回路を
   前記各強磁性体により構成したことを特徴とする異方性
   リング状樹脂磁石の製造装置。