JPS62196057A - 永久磁石型モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコンピュータ周辺機、プリンタなどの制御用、
駆動用として幅広く使用され、小型軽量化を中心に技術
革新が活発な、所謂水入磁石回転子型、或は永久磁石界
磁型のパルスモータや直流モータに関し、更に詳しくは
少な（とも２種以上多極着磁せしめた小型の永久磁石型
モータの筒状磁石に関するものである。

従来の技術 希土類コバルト焼結磁石は、筒状に形成し、該形状の半
径方向に磁気異方化させることが極めて難しい。その主
な理由は焼結過程において異方性に基づ（膨張率の差が
生じるためであり、該膨張率の差は磁気異方化の程度や
形状にも影響されるが、従来に於いては等方性にて筒状
に対応してきた。このため本来ならば最大エネルギー１
２０〜３０　Ｍ　Ｇ　Ｏｅも発生する磁気性能も筒状半
径方向では５ＭＧＯｅ程度に低下してしまう。更に当該
磁石を高度な寸法精度を要する永久磁石型モータに塔載
するには焼結後に研削加工が必要で製品の歩留りが悪（
、ＳｍやＣｏを主成分とすることも加えて、経済性にお
いて性能とのバランスに乏しい。また、焼結晶は一般に
機械的に脆弱であるため、その一部が永久磁石型モータ
のロータとステータとの空隙や摺動部位に飛散・付着し
てモータとしての機能維持や信頼性の確保に重大な影響
を及ぼす恐れがある。

一方、希土類コバルト樹脂磁石の場合には、マトリクス
である樹脂が半径方向へ磁気異方化された希土類コバル
トの膨張率の差を吸収できるため、半径方向へ磁気異方
化した筒状磁石が得られる。

近年射出成形タイプの希土類コバルト樹脂磁石をアキシ
ャル方向へ磁気異方化すれば最大エネルギー積８〜１０
　Ｍ　Ｇ　Ｏｅ程度のものが容易に得られることが知ら
れている。しかも焼結量に比べて密度が概ね３０％軽減
され、且つ高度な寸法精度が確保され、機械的に脆弱な
点が改善されるため、半径方向へ磁気異方化した筒状希
土類コバルト樹脂磁石は、筒状永久磁石型モータの、該
磁石としては焼結量に比べて、より好ましいものである
ことは明白である。

次に、上記筒状希土類コバルト樹脂磁石の半径方向磁気
異方化手段に関する従来技術を説明する。

筒状キャビティの半径方向への磁界発生手段として、例
えば、特開昭５７−１７０５０１公報に記載されている
ように、筒状キャビティを取り囲んで磁性体ヨークと非
磁性体ヨークとを交互に組み合わせ、且つ外側に磁化コ
イルを配置した金型を用いるか或は該キャビティの外周
に磁化コイルを埋設した金型を用いる方法がある。かが
る方法は筒状キャビティ内に所定の強さの磁界を発生さ
せるため、高電圧低電流型の電源を用い、且つ起磁力を
大とすることが行われている。

発明が解決しようとする問題点 しかし金型の外周からヨークにより磁化コイルで励磁し
た磁束をキャビティ内に有効に集束させるため、磁路長
を長（せざるを得す、特に小型の筒状永久磁石モータの
、該磁石の場合には起磁力のかなりが漏洩磁束として消
費されてしまうため半径方向へ十分な磁気異方化するこ
とが困難な場合がある。

すなわち、上記のような高度な磁気性能と寸法精度、並
びに機械的脆弱でない希土類コバルト樹脂磁石を半径方
向に磁気異方化することによって得られる小型の筒状永
久磁石型モータの小型化・高性能化は相反する矛盾があ
る。

本発明は上記多極着磁して使用する筒状永久磁石型モー
タをより一層の小型化・高性能化へ対応可能とすること
を目的になされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、永久磁石型モータの多極着磁した筒状永久磁
石を、外径２５ｍ＋ａ以下、密度５　ｇ　／　ｃｔｊ以
上のＦｅ−Ｂ−Ｒ系急冷微細片（ＲはＮｄまたは／およ
びＰｒ）と結合剤とから構成した樹脂磁石とするもので
ある。

作用 先ず、本発明で言う永久磁石型モータとは、当該モータ
の設計思想に基づきその構造が決定されるもので、所謂
永久磁石回転子型、或は永久磁石界磁型のいずれであっ
ても差し支えない。具体的にはパルスモータや直流モー
タが例示される。しかし、それ等の永久磁石型モータの
磁石としては多極着磁された筒状であって、しかも外径
は２５ｍ以下であることが必要である。２５ｍｍ以上に
なると本発明の効果がモータ性能の点でほとんど消失し
てしまうので好ましくない。また、当該磁石の密度は５
−　Ｏｇ　／　ｃｎ？以上であることが必要である。５
−　Ｏｇ　／　ｃｄを下回ると本発明の効果がモータ性
能の点で十分発揮されないがらである。更に当該筒状永
久磁石はＦｅ−Ｂ−Ｒ系急冷Ｗ、細片（ＲはＮｄまたは
／およびＰｒ）と結合剤とで構成することが必要である
。Ｆｅ−Ｂ−Ｒは例えばＮｄｏ、＋ｓ　（）’　６ｏ、
ｓ３．８０．０７）０．８７の組成で示される合金を急
冷することにより得られる極めて微細な結晶性の磁石相
をもつ磁気的に等方性の、必要に応じて粉砕調整した急
冷微細片である。また、結合剤は例えば嫌気性接着剤と
して知られるテトラエチレングリコールジメタクリレー
ト、ポリエステルジメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリメタクリレート、エポキシジメタクリレート
などとクメンヒドロキシペルオキシドなどの混合物や、
エポキシン樹脂などが使用される。

上記結合剤のＦｅ−Ｂ−Ｒ系急冷微細片に対する添加量
は少な（とも圧縮する段階においては、６重量％以下と
し、好ましくは４重量％以下とすることが望ましい。

実施例 以下本発明の実施例を比較例と共に説明する。

（樹脂磁石の製造） Ｎｄ　Ｏ，１３（Ｆ　ｅＯ，９３、ＢＯ，０７）　０．
８７組成のＦｅ−Ｂ−Ｒ系急冷微細片〈１２５μｍ以下
〉とエポキシ樹脂とを常法に従って混合した。該混合物
２ｇを直径１０ｍｍのキャビティに投入し、当該エポキ
シ樹脂４００〜４５０ｐｏ　ｉ　ｓ　ｅ下で圧縮成形す
ることによってＦｅ−Ｒ−Ｂ系樹脂磁石を製造した。第
１図は該樹脂磁石の結合剤量をパーラメータとして圧力
と見掛は密度との関係を示した特性図である。第１図に
おいて、Ａは結合剤４重量％、Ｂは６重量％、Ｃは８重
量％を示すものである。

図から明らかなように結合剤の添加量が６重量％以下で
あれば密度を５　ｇ　／　ｃｄに到達させることができ
る。しかし、その場合８〜１０　ｔ　ｏ　ｎ／ｃ＋ｊも
の高圧力が必要となるので実質的には４重量％以下とす
ることが好ましい。尚、密度５ｇ／ｃｄの１’Ｊ　ｄＯ
，１３（Ｆ　６０．９３．３０．０７）　０．８７組成
のＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石の最大エネルギー積は５．２
ＭＧＯｅであり、等方性希土類コバルト焼結晶の最大エ
ネルギー積を上回るものとなる。そして樹脂磁石である
から希土類コバルト焼結晶のように焼結後の研削加工が
不要で歩留りもよ＜ＳｍやＣ。

を主成分とするものではないことも加えて経済的に性能
とのバランスが格段に優れたものとなる。

また焼結晶のように脆弱でないため、その一部が筒状永
久磁石型モータのロータとステータとの空隙や摺動部位
に飛散、移動する可能性が格段に少なくモータとしての
模能維持や信頼性の確保の点で極めて有利となる。

次に本発明の対象となる外径寸法を異にする密度５　ｇ
　／　ｃｎ？円筒形状Ｎｄ−Ｆｅ−Ｒ系樹脂磁石を結合
剤６重量％で製造した。

一方、ρ−アミノプロピルトリメトキシシラン処理した
平均粒子径６〜８μｍのＳｍＣｏ５９４重量％とＣ２２
樹脂酸アミド５重量％含有ポリアミド樹脂６重量％とを
常法に従って混練・造粒した。

次いて磁性体によるコアを同心に設けた円筒キャビティ
の外周に磁性体ヨークと非磁性体ヨークとを交互に組み
合わせ、且つ外側に磁性体ヨークで２分割した磁化コイ
ルを配置した金型を用意した。

該磁化コイルに各々３Ｘ１０’Ａ／ｍの反発起磁力を発
生させながら予め用意したＳ　ｍ　Ｃｏ　５　／ポリア
ミド樹脂を溶解射出し、希土類コバルトを半径方向に磁
気異方化した外径を異にする円筒型希土類コバルト樹脂
磁石を製造した。尚、アキシャル方向へ磁気異方化した
ものの最大エネルギー積は９．６ＭＧＯｅであった。

（樹脂磁石の半径方向の磁気特性） Ｎ　ｄｏ、＋３（Ｆ　６ｏ、９ｓ、　Ｉ３ｏ、ｏ））０
．８フ／工ポキシ樹脂６重量％から製造したＦｅ−Ｂ−
Ｒ系樹脂磁石、Ｓ　ｍ　Ｃｏ　５　／ポリアミド樹脂６
重量％から製造した半径方向へ磁気異方化した希土類コ
バルト樹脂磁石を対象として測定磁界２５ＫＯｅでの残
留磁束密度Ｂｒを半径方向について求めた。第２図は半
径方向のＢｒと円筒磁石の外径寸法との関係を示す特性
図である。但し、各円筒磁石の肉厚は１．５ｍｍ、Ｌ／
Ｄ＝０．５０〜０．２５である。

なお、第２図において、Ａは磁気異方性希土類コバルト
樹脂磁石、ＢはＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石の特性をそれぞ
れ示す。

図から明らかのように半径方向へ磁気異方化した希土類
コバルト樹脂磁石は金型の外周からヨークにより磁化コ
イルで励磁した磁束をキャビティ内に集束させるため、
キャビティの径が小さくなるにつれて起磁力のかなりの
部分が漏洩磁束として削費されるようになる。このため
小さな形状のものほど、半径方向への磁気異方化が困難
となり、磁気性能が低下する。具体的に外径２５＋ｎ＋
＊で半径方向へ磁気異方化したもののＢｒはアキシャル
方向へ磁気異方化したものの３／４程度となる。そして
、更に外径が小さくなると得られる磁束が更に少な（な
るので本発明が対象とする永久磁石型モータの小型化、
高性能化に対しての対応が不利となるのである。これに
対して本発明の係るＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石は例えばＮ
ｄｏ、＋３（）’ｅｏ、＋３゜８０．０７　）　０．８
７組成の合金を急冷して得られる極めて微細な結晶性の
磁石相をもつ磁気的に等方性の微細片からなる樹脂磁石
である。従って円筒型磁石の外径等寸法形状の影響を受
けない利点があるため永久磁石型モータの小型化・高性
能化に対する対応が外径２５−以下の小さな形状におい
て、半径方向へ磁気異方化した希土類コバルト樹脂磁石
に比べて極めて有利となる。尚、永久磁石回転子型モー
タとする場合には当該磁石の質量が機能に影響する場合
もある。しかし例示した希土類コバルト樹脂磁石のよう
なアキシャル磁場で磁気異方化したとき最大エネルギー
積で８〜１０ＭＧＯｅの性能を発現させ得る樹脂磁石に
比べて１０％程度の軽量化も可能であり有利である。

（永久磁石型モータの特性） Ｎ　ｄｏ、１３　（）；’　ｅＯ，９３，Ｂｏ、０７）
　０．８７／工ポキシ樹脂６重量％から製造した外径８
−１内径５．５ｍｍのＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石と同一形
状のＳ　ｍ　Ｃｏｓ／ポリアミド樹脂６重量％から製造
した半径方向へ磁気異方化した希土類コバルト樹脂磁石
を対象として永久磁石型モータの特性を例示する。

第３図は例示の対象とした永久磁石回転子型モータの構
成を示すものである。図中１は外径８ｗｎの外周面を１
０極均等着磁したＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石または半径方
向へ磁気異方化した希土類コバルト樹脂磁石を有するロ
ータである。ステータ部は外ヨーク２ａ、２ｂと互いに
背中合わせに接合された２個の内ヨーク３と、それ等の
間に収容される励磁コイル４　ａ　＋　４　ｂとを備え
ている。このような所謂ＰＭ型パルスモータは１パルス
電流に対応する励磁コイルの起磁力により１ステツプ角
だけロータが変位する動作を行う。第４図は、このよう
な永久磁石回転子型モータのパルスレートとプルアウト
トルクとの関係を示す特性部である。図中ＰＰＳはＰｕ
１ｓｅ　　Ｐｅｒ　　Ｓｅｃ。

ｎｄを示し、Ａは外径２５＋ａ以下、密度５　ｇ　／　
ｃ＋ｊで、多極着磁したＦｅ−Ｂ−Ｒ系樹脂磁石モータ
（本発明例）、Ｂは同一形状の磁気異方性希土類コバル
ト樹脂磁石モータ（比較例）である。

また、下表に上記永久磁石型モータの他の代表特性を示
す。

図および表から明らかのように永久磁石型モータの、多
極着磁した該磁石が、外径２５ＩＴＩＩＲ以下、密度５
　ｇ　／　ｃｎ１以上であり、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系急冷微細
片と結合剤とで構成した樹脂磁石であれば、半径方向へ
磁気異方化した希土類コバルト樹脂磁石に比較して格段
に高性能となる。

発明の効果 以上のように本発明は多極着磁してなる比較的小さな径
の永久磁石を用いる、所謂永久磁石型モータの小型化・
高性能化に効果的であるばかりか、性能の維持や信頼性
の確保に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂磁石の圧力と密度の関係を示す特性図、第
２図は外径寸法と半径方向の残留磁束密度の関係を示す
特性図、第３図は本発明の対象とする永久磁石型モータ
の構造を示す分解斜視図、第４図はパルスレートとプル
アウトトルクの関係を示す特性図である。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はが１名第１図 圧　力　　（９旋り 第２図 ７１径（］り 第３図 ？久 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多極着磁した筒状の永久磁石を、外径２５ｍｍ以
   下、密度５．０ｇ／ｃｍ＾３以上であり、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ
   系急冷微細片（ＲはＮｄまたは／およびＰｒ）と結合剤
   とよりなる樹脂磁石で構成してなる永久磁石型モータ。
2. （２）結合剤が少なくとも樹脂磁石を成形する段階で６
   重量％以下である特許請求の範囲第１項記載の永久磁石
   型モータ。