JPS63254713A - 円筒状樹脂結合型磁石の押出成形用金型 - 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、円筒状樹脂結合型磁石の押出成形装置の金型
構造に閃するものである。

〔従来の技術〕

樹脂結合型磁石の成形には、射出成形法、圧縮（プレス
）成形法、押出成形法が主に用いられている。

射出成形法は、磁性粉末と熱可塑性樹脂からなるＱ石組
酸物を、十分な流動性が得られる温度まで加熱した状態
で金型中に入れ、所定の形吠に成形するものである。こ
の際、周囲から磁場を印加することにより、磁性粉末の
磁化容易軸を＆！１場の印加されている方向に配向させ
、磁石に異方性を与えながら成形することができる。ま
た、圧縮成形法は、磁性粉末と熱硬化性樹脂からなる磁
石組成物をプレスの金型中に入れ圧縮して成形する方法
である。この方法でも射出成形法と同様に、磁場を印加
しながら成形することで異方性磁石を製造することがで
きる。このように射出成形法、圧縮成形法では磁気性能
の高い製品を得ることができるが、成形工程に、磁石組
成物の型内への供給、成形、成形品の取り出しという一
端のサイクルが必要であり、基本的にバッチ武生産シス
テムであることから、その生産性には限界がある。

これに対し押出成形法は、流動状態の磁石組成物をスク
リューまたはプランジャーを使って金型中に送り込み、
この金型中を通過させることで成形する方法である。原
料の供給から製品の取り出しまで連続して行なうことが
でき、非常に生産性の高い成形方法であるが、得られる
製品の磁気性能が低いという欠点があった。そこでこの
磁気性能を向上させるための研究、特に磁場中押出成形
法についての研究が最適長（なされている。この磁場中
押出成形法の一例として、Ｒ，Ｅ、ＪＯＩＩＮＳＯＮの
報告（“Ｄｅｖｅｌｏｌ）ｍｃｎｔ　　ｉｎ　　Ｔｈｅ
　　Ｉ’ｒｏｄｕｃｔｊｏｎ　　ｏｒ　　１３゜ｎｄｅ
ｄ　　Ｒａｒｅ　　Ｅａｒ　Ｌｈ−Ｃｏｂａｌ　ｔＭａ
ｇｎｃＬｓ”、５ｔｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａｌｉｏｎａｌ
　　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　　ｏｎ　　ＲａｒｅＥａｒ　ｔ
ｈ−Ｃｏｂａｌ　ｔ　　Ｍａｇｎｅ　Ｌｓａｎｄ　　Ｔ
ｈｅｉｒ　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　、　１９８１
）がある。これによると、金型内の温度分布と磁場の分
布を適当に制御してやることで、磁気性能の高い磁石を
得ることができることがわかる。しかしながら、この報
告では、円筒状磁石については何ら触れられていない。

円筒状磁石に放射状の異方性を付与させて押出成形する
方法としては、例えば特開昭５８−２１９７０５に示さ
れており、その金ｍ　ｔＦ’を造は第２図に示したよう
になっている。この金型では、材ｒト注入部外ダイ１１
内ダイ３および成形部外ダイ２の先端部が磁性材からで
きており、成形部外ダイ２の残りの部分が非磁性材から
できている。この成形部外ダイ２の回りに電磁コイルを
巻回し、さらにこの電磁コイルの回りに磁性体ブロック
を配置する。これにより閉磁気回路を措成することがで
き、発生した磁束は図中の矢印のように流れるので、磁
石組成物がこの位置を通過する時に放射状に配向させら
れるわけである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の金型構造は以下に示すような問題
点を打している。

（１）　　金型と電磁ブイルおよび磁性体ブロックが一
体のｔｉ造になっているため、型全体が太き（、複雑で
ある。すなわち金型の大きさは電磁コイルの大きさで決
まってくるわけであるが、配向部に十分な磁場を発生さ
せるためには電磁コイルをかなり大きくしなければなら
ない。そのため金型も大きくなってしまい、特に型の長
さが長くなってしまう。このことは、製品の成形性を考
えた場合に望ましくない。また、電磁コイルが完全に磁
性体ブロックに覆われているので、電磁コイルの温度上
昇が大きな問題となり、これを防ぐために電磁コイルの
冷却に特別に４広をする必要がある。

このことから、金型の作成に時間がかかる。

（２）　外形寸法の異なる製品を成形するには新しい金
型を造らなければならないが、その場合電磁コイルおよ
び磁性体ブロックも新しく造らなければならず、金型一
台にかかる費用が高い。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは放射状の配向を可能にしかつ構造
の血単な磁場中押出成形用金型を提倶することにある。

（問題点を解決するための手段〕 本発明の円筒状樹脂結合型磁石の押出成形用金型は、非
磁性材からなる外ダイおよび内ダイの先端部に磁性材を
取りつけ、かつ内ダイの先端部は少なくとも内ダイの先
端の直径の１７４以上の長さだ＋）外ダイの前面より長
くすることを特徴とする。これにより、該金型の外側に
置かれた電磁コイルから発する磁束を誘導し、金型内の
流路に放射状の磁場を発生させ、磁性粉末と有機結合剤
からなる磁石組成物がその位置を通過する際に、放射状
に配向することを可能ならしめる。

本発明に使用する金型材料は、例えば磁性材としてはＪ
　Ｉ　５＝ＳＫＤＯ１、ＳＫＤ　１１などの金型角鋼や
工具鋼、非磁性材としては、５Ｕ３３０４などのオース
テナイト系ステンレス鋼、高マンガン非磁性鋼、ベリリ
ウム銅合金などがある。またここで言う磁性粉末とは、
強磁性であれば何でも良いが、特に磁気的性質の優れて
いる基本組成を希土類金驕とコバルト、鉄を主体とする
遷移金属からなる組成とする金属間化合物磁性粉が望ま
しい。熱可塑性の（Ｔ機結合剤としては、例えばポリプ
ロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ボ１７　フ
ェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂、塩素化ポリエ
チレ／、ヱヂレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のエ
ラストマー、合成ゴムなどがある。これら磁性粉と打機
結合剤は混練機にて充分混練された後、小粒にして押出
成形機のシリンダ内に投入される。シリンダ内で原料の
磁石組成物は加熱され流動状態となり、スクリューまた
はプランジャーにて本発明からなる金型中に送り込まれ
る。金型内に注入された磁石組成物は、金型内を通過す
る際に放射状の配向を付与されながら成形され、金型の
出口で冷却固化されながら押し出されてくる。このよう
にして円筒状樹脂結合型磁石が成形される。

〔実施例〕

第１図は本発明の金型構造を示す図である。本金型は、
外ダイ（材ｊ）注入部外ダイ１および成形部外ダイ２）
と内ダイ３によって構成されている。材料注入部外ダイ
１は非磁性材でできており、成形部外ダイ２も非磁性材
からできているが、先端部に磁束を誘導するためのリン
グ状の磁性材２ａが取れ付けられている。また、内ダイ
３も非磁性材からできており、その先端には磁性材３ａ
が皐り付けられている０本金型の外側には電磁コイル４
が設置され、この電磁コイル４に電流を流すと、発生す
る磁束は透磁率の高い磁性材中を通り易いため図中の矢
印のように流れる。このため、内ダイ３の先端部３圧と
成形部外ダイ２に皐りつけられた磁性材のり／グ２ａと
の間の空間（配向部）に、放射状の磁場が印加されるわ
けである。この際、電磁コイル４から発生ずる磁束を有
効に配向部に導き印加するためには、内ダイ３の先端部
３ａは、少くとも内ダイ３の先端部３ａのＩＩｆｌの１
７４以上の長さだけ成形部外ダイ２の先端に取りつけた
磁性材す／グ２ａの前回より長くする必要がある。磁石
組成物は、材料注入部外ダイ１および成形部外ダイ２．
２ａと内ダイ３．３ａとの間の空間を通過することによ
って、放射状に配向しながら円筒状に成形される。金型
の温［ｆ調整はヒーター５によって行なう。

本発明の金型は、従来例のように電磁コイルと金型が一
体にはなっていないので構造が簡単であり、そのため金
型の製作に要する時間および費用が少なくて済む。また
、成形品の寸法変更等で金型を新しく製作する場合も、
電磁コイルは共通で使用できるので経済的な効果が大き
い。これにより成形磁石のコストの低減が期待できるわ
けである。以下に具体的な実施例について説明する。

〔実施例１〕 組成がＳｍ（ＣＯｅ、ｓｔ＊Ｃｕｓ、ｅａＦＱ＊、ｔ＊
ＺＱａ−＊ａ＞ａ、＊で平均粒径が２２μｍの磁性粉が
９２重量％と、熱可塑性樹脂であるナイロン−１２が８
ｆｆＩ量％からなる磁石組成物も、混ｔＪ機にて２００
℃で混練した後外径が３〜６龍の粒状の原料コンパウン
ドとする。これを押出成形機に投入し加熱して流動状態
とし、スクリューにて金型内に注入し成形した。この時
の金型の温度は２５０℃であり、冷却は出口のところで
強制空冷することにより行なった。金型は、磁性材とし
てダイス鋼のＪ　ｌ５−３ＫＤＯ１、非［１材としてオ
ーステナイト系ステンレス鋼の５ＵＳ３０３を用いて製
作されており、成形品は外径２１１１、内径２０龍の円
筒状磁石である。電磁コイル４は外径３７０　ｍｍ　、
内径１７０　ａｍ、４線の巻数３８０回のものを用いた
。この電磁コイル４に電流を５０Ａ流した場合、すなわ
ち１００００アンベイターンの起磁力を発生させた条件
での、本金型の内ダイ３ａの先端から外ダイ２の磁性材
リング２ａの前面までの距離と配向部での磁場強度との
関係を第３図に示す、この図かられかるように、内ダイ
３ａの先端が外ダイ２ａの前面よりもある程度長く出て
いない゛と、配向部に十分な強さの磁場を印加できない
、磁性粉として希土類磁石粉を使用する場合、配向部で
の磁場強度はおよそ８〜９ｋＯｅ以上と考えられ、本実
施例においては内ダイ３ａの先端と外ダイ２ａの前面と
の距離が内ダイ３ａの先端の直径の少くともｌ／４　（
５ｍ１１）以上必要であることがわかる。第１表に、内
ダイの先端を３０一部外ダイの前面より長くした金型で
配向部に１２ｋＯｅの磁場を印加した場合の、得られた
成形品の磁気性能について示す。

第１表 第１表において比較例として示したのは、磁場を印加せ
ずに押出成形した等方性の試料の磁気性能である。この
表かられかるように、本発明の金型を用いて押出成形す
ることにより、残留磁束密度１３ｒおよび保持力ｂＩＩ
Ｃは約２倍、最大エネルギー積（口１１）ｍａｘは約４
倍になった。

〔実施例２〕 組成がＳ　ｍ　（Ｃｏ＠　、　＊　ｔ　ｓ　Ｃｕｔ　、
　ｅ　＊　Ｆｅ。、＊＊Ｚｒｅ、ｓ＊ｓ）ｓ、＊で平均
粒径が２０μｍの磁性粉が０４重量％と、熱可塑性樹脂
であるナイロン−１２がＧｆｌＨａ％から磁石組成物を
、混練機にて２１０℃で混練した後外径が３〜６龍の粒
伏の昭料コンパウンドとする。これを金型温度２７０°
Ｃで押出成形した。金型は実施例１と同様の材質で構成
されており、成形品は外径９龍、内径８■閤の円筒状磁
石である。電磁コイル４は実施例１で用いたものと同じ
ものを用いた。本金型を用いた場合の、内ダイ３ａの先
端から外ダイ２の磁性材りング２ａの前面までの距離と
配向部での磁場強度との関係を第４図に示す。この図よ
り、本実施例においても配向部で十分な磁場を印加する
ためには、内ダイ３ａの先端の直径の少くと６１／４　
（２−一）以上必要であることがわかる。第２表に、内
ダイの先端を３０■−外ダイの前面より長くした金型で
配向部に１３ｋＯｅの磁場を印加した場合の、得られた
成形品の磁気性能について示す。

第２表 第２表において比較例として示したのは、磁場を印加せ
ずに押出成形した等方性の試料の磁気性能である。この
表かられかるように、本発明の金型を用いて押出成形す
ることにより、残留磁束密度Ｂ「および保持力ｂ　ＩＩ
　ｃはおよそ９０％増加し、最大エネルギー積（Ｉｌｌ
ｌ）ｍ−ｘは３．３倍になった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の金型を用いて押出成形するこ
とにより、磁気性能の高い円筒形伏の永久磁石を安価に
製造することができ、小型、精密でかつ高性能が要求さ
れる。ステッピングモータ、ＤＣモータ、センサー、プ
リンターヘッド、マグロール等に広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円筒伏樹脂結合型磁石の押出成形用金
型構造を示す図。 第２図は従来の円筒状磁石の磁場中押出式形用金型措造
を示す図。 第３図は外径２１■■内径２０ｓ■の円筒状磁石成形時
の内ダイの先端から外ダイの前面までの距離と配向部で
の磁場強度との関係を示す図。 第４図は外径８−−内径８ｍ−の円筒状磁石成形時の内
ダイの先端から外ダイの前面までの距離と配向部での磁
場強度との関係を示す図。 １・・・材料注入部外ダイ ２・・・成形部外ダイ ３・・・内ダイ ４・・・電磁コイル ５・・・ヒーター ６・・・磁性体ブロック 以　　上 第２図 ０　　　　　／ａ　　　　　＋Ｌ０　　　　１０純融　
　（ｒ＊ｓ−） 第３ｔ！１ μ］歇（＃ＩｊＬ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁性粉末と熱可塑性の有機結合剤からなる磁石組成物
   の押出成形用金型において、非磁性材からなる外ダイお
   よび内ダイの先端部に磁性材を取りつけ、かつ内ダイの
   先端部は、少くとも内ダイの先端の直径の１／４以上の
   長さだけ外ダイの前面より長くすることを特徴とする円
   筒状樹脂結合型磁石の押出成形用金型。