JPS6252913A - 多極異方性円筒状磁石の製造方法及び装置 - 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］ 本発明は強磁性粉末を主体とする混練物を磁場中で形成
することにより多極異方性円筒状磁石を製造する方法及
び装置に関する。

［従来の技術］ 近年、複写機のマグネットロールやモータの０−夕等に
おいて増々多数の磁極を有するものが要求されてきた。

特にステッピング・モータのロー夕等はステップ角を正
確に制御するために極めて多数の磁極を有することが要
求されている。

このような多極異方性円筒状磁石は（イ）強磁性粉末と
バインダーと溶媒との湿式スラリーを磁場中でプレス成
形し、焼結後着磁するか、（ロ）強磁性粉末と樹脂との
混練物を金型キャビティ内に射出し、溶融中に磁場をか
けて異方性化し、しかる後着磁することにより作成され
る。後者の方法は、焼結の必要がなく、成形後はとんど
機械加工を必要としないので、増々注目されている。

異方性を有する円筒状磁石の製造方法については種々の
提案がなされている。例えば特開昭５１−１７０５０１
号は、磁性粉・樹脂混線組成物を非磁性体領域と磁性体
領域からなる型に押し出してロール状又はパイプ状に成
形する際に、磁気ブラシ用ロールとして着磁すべき極と
同じ場所に外部から電磁石等で磁界を加えて磁束線を発
生させ、溶融状態にある樹脂に配合されている磁性粒子
の磁化容易軸を磁束線の向きに配向させることを開示し
ている。この場合、磁石ロールの着磁場所に当接する磁
性体（ヨーク）の半径方向外方に電磁石が設けられる構
造であるので、着磁極数が多くなると電磁石の数も多く
なり、金型の構造は極めて複雑になる。従って、着磁極
数は実際上余り多くすることはできない。

特開昭５６−６９８０５号は、周囲に複雑の永久磁石を
埋設した金型のキャビティに島分子化合物と強磁性粉末
との混合物を射出し、異方性プラスチック磁石を製造す
る方法を開示している。しかし、磁極数が多くなると磁
場配向用永久磁石の間隔は挟まり、磁束の漏洩により配
向力は急速に弱まる。

着磁装置として多数の磁気ヨークに励磁コイルを巻回し
、励磁コイルの磁束の漏洩を防止するために各磁気ヨー
クの間に永久磁石を設けたものが特公昭５４−８０号に
開示されている。このような構造とすることによりキャ
ビティ内の着磁磁場は増大したが、各磁気ヨークに励磁
コイルが巻回されているため、構造が複雑であり、実際
上ヨークの数を余り多くすることはできない。

特開昭５６−１１４３０９号は円筒状キャビティの軸線
両側に一対の電気磁石を設けた金型を開示している。

キャビティ内には強磁性粉末と合成樹脂との混合物が射
出される。電磁石により同極性の相対向する磁束が発生
し、キャビティ中央で衝突してキャビティの半径方向の
磁束となる。これにより強磁性体粉末混合物は半径方向
に異方性化される。成形体は次いで多数の磁極を有する
ように着磁される。しかしながら、この方法では多極異
方化が成形中に行なわれるわけではない。

従って、本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解消し
、比較的簡単な設備で所定の磁気特性を有する多極異方
性円筒状磁石を製造する方法及び装置を提供することで
ある。

［問題を解決するため手段］ 本発明の多極異方性円筒状磁石の製造方法は、金型の円
筒状キャビティの周囲に円周方向に磁気異方性を付与し
た永久磁石を同極性の磁極が隣接する如く多数配置して
前記円筒状キャビティの表面に交互にＮ極とＳ極とを有
する多極静磁場を形成し、前記円筒状キャビティ内に前
記混練物を注入して所定時間異方性化成形を行なうこと
を特徴とするものである。

また本発明の多極異方性円筒状磁石の製造装置は、（ａ
）ｌｉ４１石成形用の円筒状キャビティと、（ｂ　）前
記円筒状キャビティの周囲に配置された多数の永久磁石
であって、円周方向に磁気異方性か付与されて、前記円
筒状キャビティの表面上にＮ極とＳ極とを交互に有する
多極静磁場を形成する永久磁石とを有することを特徴と
するものである。

［作用］ 本発明においては、環状の成形空間の周囲に、円周方向
に磁化された永久磁石が多数個配置されている。しかも
これらの永久磁石は、相隣る永久磁石において同極性の
磁極が隣接するように配置されている。したがって永久
磁石の一つをとりあげると、このＮ極から流出した磁束
線はその永久磁石のＳ極に流入する。このようにして成
形空間の表面上には交互にＮ極とＳ極とを形成すること
ができる。

［実施例］ 本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の多極異方性円筒状磁石を製造する装置
の一例を示す。

装Ｂ１は固定型２、可動型４、及び環状体６を有する。

環状体６の中心軸線と一致する軸線を有するコア８が可
動型４に設けられている。固定型２、可動型４、環状体
６及び中心コア８により形成される円筒状空間が磁石成
形用キャビティ１０である。環状体６の外周は非磁性体
からなるバックアップ部材７に包囲されている。

固定型２の上に固定型固定上板１２及び下板１４が設け
られており、固定型固定上板１２にノズル口１６が形成
されている。ノズル口１６の下のスプルー１８は上板１
２及び下板１４を貫通し、固定型固定下板１４の下面に
形成されたランナー２０と連結している。

ランナー２０は固定型２の対応位置に形成された垂直の
ランナー２２に連通している。ランナー２２はゲート２
４を介して円筒状キャビティ１０に連通している。

可動型４は可動型固定板２６の上に固定されている。ま
た可動型固定板２６はスペーサブロック３０を介して下
板３２に固定されている。

可動型４には円筒状キャビティ１０に開口する垂直孔が
あり、突出しビン３４が垂直移動自在に貫通している。

突出しビン３４は突出しビン固定用上板部材３６に固定
されており、上板部材３６に固着された下板部材３７の
下面中央に連結されたロッド３８は下板３３の中央孔４
０を貫通し、シリンダーのピストン（図示せず）に連結
している。

第２図及び第３図は環状体６の構造を詳細に示す。環状
体６は円周方向に磁化された永久磁石４４ａ　、４４ｂ
　、　４４ｃ　、・・・を円周方向に並べて形成されて
いる。環状体６の内周面に非磁性スリーブ４６が設けら
れている。

上記の永久磁石群は、各永久磁石の磁極の内周極性の磁
極が互に対向するように配置されている。

例えば永久磁石４４ａ　、　４４ｂ　、　４４ｃに注目
すると、永久磁石４４ｂのＮ極は永久磁石４４ａのＮ極
に隣接しているので、磁束線は図示矢印のように流れる
。

同様の原理により、永久磁石４４ｃのＮ極から流出した
磁束はその磁石のＳ極に入る。このようにして、各永久
磁石４４ａ　１４４ｂ　、　４４ｃ　・・・の闇には、
Ｎ１Ｓ、Ｎ、・・・のように交互に反対の極性の磁極が
現れる。この永久磁石による交互の磁極により、キャビ
ティ１０の表面に多極静磁場が形成される。

本発明の望ましい実施例においては、十分なる配向を行
うために３０００Ｑ　ｅ以上の磁場強度が必要となる。

このため上述した起磁力発生用の永久磁石は極めて多数
の磁極を小さな間隔で磁石表面に形成するために、高い
残留磁束密度を有する必要がある。このためサマリウム
・コバルト磁石、ネオジウム・鉄・ホウ素磁石等の希土
類磁石が好ましい。これらの希土類磁石は８，５００Ｇ
以上、好ましくは１０，０ＯＯＧ以上の残留磁束密度Ｂ
ｒを有する（例えば特開昭５５−５０１００号、特開昭
５８−１４２５０７号参照）。また本発明においては、
成形体の寸法にもよるが、磁場強度の点から３０極以下
の多極静磁場の場合が望ましい。

金型の磁気回路を構成する永久磁石の形状及び寸法等は
、製造する異方性円筒状磁石の極数、必要な磁気特性に
応じて、有限要素法等の解析手法により適宜設定するこ
とができる。

第１図の装置は複合磁石の射出成形に特に適する。かか
る射出成形は以下のように行うことができる。

まず磁性粉と樹脂との混５１１５Ｍを約り５０℃〜約３
５０℃の温度及び約６００ｋｇ／ｃｍ２〜約１，０００
ｋｇ／ｃｓ２の圧力でノズル口１６より注入し、スプル
ー１８、ランナー２０．２２を経て円筒状キャビティ内
に射出する。

異方化成形した複合磁石は、冷却後可動型４を下方に移
動し、シリンダーのピストン（図示せず）によりロッド
３８を押し上げて突出しビン３４を上昇させることによ
り、コア８より離脱させ、回収することができる。引き
続き突出しビン３４を元の位置に戻し、可動型４を環状
体６と接触するまで上昇させることにより円筒状キャビ
ティ１０を復活させ、次の成形サイクルを行う。得られ
た複合磁石成形体は必要に応じて外径を所定の寸法に加
工し、異方性方向と同一方向に着磁する。。

上記複合磁石の成形の場合、磁性粉としてＢａフェライ
トやＳｒフェライト等のフェライトの粉末、アルニコ磁
石粉末、Ｆｅ　−０ｒ−Ｇｏ系磁石粉末、Ｎｄ−Ｆｅ系
磁石粉末、希土類コバルト磁石粉末等を使用することが
できる。樹脂として、スチレン−ブタジェン・コポリマ
ー、エチレン・酢酸ビニル・コポリマー、ポリエチレン
、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を使用することができる
。

磁性粉と樹脂との配合比は、磁気特性の点から、６０重
Ｑ％以上の必要があるが、９０％を越えると成形が困難
となる。成形性を改善するために、ポリエチレン、ステ
アリン酸カルシウム等の滑剤を少ご（数量量％）添加し
てもよい。また、磁性粉末と樹脂との濡れ性を改善する
ために、有機ケイ素化合物、有機チタネート化合物等で
磁性粉末を被覆することもできる。

本発明は上記複合磁石の射出成形の他に、その押出成形
や、フェライト等の湿式成形にも適用可能である。

湿式成形は、フェライト等の磁性体の粉末約５０〜１０
重回％、ポリビニルアルコール、メチルセルロース等の
バインダー約０．０１〜約０．２重ｉ％および水等の溶
媒的３０〜５０重量％を混線してスラリーとし、本発明
の金型内に注入する。この場合上述した静磁場中にて多
極異方性化を行なう。

本発明を以下の具体例によりさらに詳細に説明する。

［具体例コ 平均粒度１．２μ−のフェライト粒子（Ｓｒ　０・６Ｆ
ｅ２０３）に１．３５に９のナイロン１２（宇部興業製
３０１４ｕ　）を加え、ヘンシェルミキサーで予備混合
した後２軸押出機を用いて２３５℃の温度で混練しホッ
トカットを行ないペレットを作成した。

このペレットを第１図および第２図に示す金型を備えた
射出成形機に投入し、２９０℃の温度、８００ｋｏ　／
ｃａ＋２の圧力で８０℃に加熱した金型内のキャビティ
１０に射出しついで冷却固化した。キャビティ内の寸法
は内径３５ｍｍ、外径４０ｎ＋ｍ、長さ９．６ｍｍであ
った。起磁力発生用の永久磁石はサマリウム・コバルト
磁石（日立金属株式会社製ｌ−１−３０）であり、Ｂｒ
　１０，８００Ｇ、　　ｅ）−１ｃ　　８，００００ｅ
　１ｒＨＣ，９，０ＯＯＱ　ｅであった。キャビティ１
０の表面における各磁極上の磁場強度は約３，５００Ｑ
ｅである。本実施例では３０個の永久磁石を使用したの
で、多極静磁場はキャビティ１０の表面に１５個のＮ極
と１５個のＳ極とを交互に有するものであった。

このようにして３０極の異方性円筒状複合磁石が得られ
た。この複合磁石を３０極の磁極を有するコイル式の公
知の構造の着磁装置に入れ、８　、００００ｅの磁場で
着磁を行なった。得られた磁石の表面磁束分布を測定し
たところ、第４図に示す波形が得られた。平均表面磁束
密度は１３５０Ｇであった。

これに対し特開昭５６−１１４３０９号に開示されてい
るように放射状異方化と着磁をすることにより得た複合
磁石の場合、平均表面磁束密度は僅か１０００Ｇ程度で
あった。

本発明を実施例に基づき説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することな
く種々の変更を加えることができる。例えば、キャビテ
ィ１０は実施例においては完全に円筒状ひあるが、磁石
の用途に応じ半円筒状のように不完全な円筒でも可能で
ある。そこで、本明細書において使用する用語「円筒状
」を、完全な円筒だけでなく、半円筒状のような不完全
な円筒状も含むものと定義する。また実施例においては
多極静磁場はキャビティの外径面上に形成されているが
、磁石の用途に応じキャビティの内径面上に形成するこ
とも可能である。従って、用語「キャビティの表面」と
はキャビティの外径面と内径面のいずれも含むものと解
すべきである。

［発明の効果］ 以上に述べた通り、本発明の装置は、成形キャビティの
周囲に円周方向に磁化した永久磁石を成形キャビティの
表面に交互にＮ極とＳ極が現出するように隣接して設け
ているので、極めて強力な多極静磁場をキャビティ表面
に形成することができる。またかかる装置を使用するこ
とにより、従来達成できなかったような３０極もの多極
異方性円筒磁石を製造することが可能となった。さらに
永久磁石のみにより磁気回路を形成することにより、装
置全体の構造を極めて簡略なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による装置の縦断面図であり
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図であり、第３図は第２
図の部分拡大図であり、第４図は本発明の実施例により
得られた多極異方性円筒磁石の表面磁束密度分布を示す
グラフである。 ２・・・固定型 ４・・・可動型 ６・・・環状体 ８・・・コア １０・・・キャビティ ４４・・・永久磁石 第　ｌ　図 σＯＪ４　　　４Ｕ　　　　　σσ　　ａφ　　Ｊ７　
５１第　２　図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強磁性粉末を主体とする混練物を磁場の存在下で成
   形して、多極異方性円筒状磁石を製造する方法において
   、金型の円筒状キャビティの周囲に円周方向に磁気異方
   性を付与した永久磁石を同極性の磁極が隣接する如く多
   数配置して前記円筒状キャビティの表面に交互にＮ極と
   Ｓ極とを有する多極静磁場を形成し、前記円筒状キャビ
   ティ内に前記混練物を注入して所定時間異方性化成形を
   行なうことを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
   永久磁石は８，５００Ｇ以上のＢｒを有する希土類磁石
   であることを特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項のいずれかに記載
   の方法において、前記混練物は強磁性粉末と樹脂とを主
   体とすることを特徴とする方法。 ４、多極異方性円筒状磁石を製造する装置において、 （ａ）磁石成形用の円筒状キャビティと、 （ｂ）前記円筒状キャビティの周囲に配置された多数の
   永久磁石であって、円周方向に磁気異方性が付与されて
   、前記円筒状キャビティの表面上にＮ極とＳ極とを交互
   に有する多極静磁場を形成する永久磁石と を有することを特徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第４項に記載の装置において、前記
   永久磁石は８，５００Ｇ以上のＢｒを有する希土類磁石
   であることを特徴とする装置。