JPS6358029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁路構成部材に係り、特に反磁界係数
を減少せしめて磁気特性を改善した、ロータやス
テータなどの磁路構成部材に関する。

従来から、モータにおけるロータやステータ等
の磁路構成部材には、一般に積層品や焼結品が用
いられている。しかしながら、前者の積層品を用
いる場合において、その製造工程中に薄板の積層
工程などの困難な工程が含まれ、また工程が複雑
化し、それによつて著しいコスト高が惹起される
問題があり、一方後者の焼結品を用いる場合にあ
つては、磁路構成部材としての高周波数域での特
性不良が避けられないという問題があり、そして
焼結工程では一般に1000〜1200℃と言う高温が採
用されると共に、焼結のための炉内雰囲気調整が
必要であること等によつて、充分にコスト低減が
図られているとは言い難いところも問題となつて
いるのである。

これに対して、磁性粉末とこれを結合するため
の熱硬化性樹脂からなる複合粉末を加圧成形する
ことによつて形成され、且つかかる加圧成形と同
時に若しくはその後に該熱硬化性樹脂が硬化せし
められてなる成形品（加圧成形硬化品）を、磁路
構成部材として用いる場合にあつては、単なる通
常の加圧成形操作と低温の硬化操作のみで済むた
め、その製造工程の著しい簡略化且つ短縮化を図
り得る利点があり、加えてその製造に必要とされ
る電力等のエネルギ消費量の大幅な低下と共に、
従来の焼結工程で必要とされる真空下維持あるい
は還元ガスなどによる雰囲気調整も全く不要であ
るところから、その製造コストの大幅なダウンが
達成される利点も生じる。更に、かかる加圧成形
硬化品からなる磁路構成部材を用いたステツピン
グモータは、焼結品を用いた従来のモータに比し
て、モータ特性、特に高周波数域でのプル・イン
特性、プル・アウト特性において効果的に改善さ
れることが認められている。このように、上記加
圧成形硬化品を磁路構成部材として使用する場合
にあつては、前記した積層品や焼結品を用いる場
合と異なり、優れた特徴が発揮されることとなる
のである。

ところで、かかる加圧成形硬化品を構成する磁
性粉末としては、一般に磁性粒子として公知の鉄
粉、パーマロイ（Fe−Ni系）、センダスト（Fe
−Si−Al）などの金属乃至は合金や強磁性フエ
ライトの粉末の使用が考えられる。

ここにおいて、本発明者らは、かくの如き加圧
成形硬化品の磁性粉末として用いられ得る材料に
ついて種々検討を加えた結果、磁路構成部材とし
て用いられる加圧成形硬化品の磁気特性は磁路の
方向に存在する磁気空隙の数と幅、あるいは磁性
粉末の反磁界係数によるものと考えられるところ
から、かかる反磁界係数に着眼し、磁性粉末とし
て所定の材料を用いて加圧成形せしめることによ
つて、効率的に該反磁界係数を減少せしめ、以て
該加圧成形硬化品の磁気特性を効果的に改善する
ことに成功したのである。

すなわち、本発明の目的は、かかる加圧成形硬
化品における反磁界係数を効率的に減少せしめて
その磁気特性を改善し、磁路構成部材としてより
一層適合し得るようにすることにあり、そしてそ
のために、磁性粉末をベースとし、これにバイン
ダとして熱硬化性樹脂を配合せしめた複合粉末を
加圧成形することによつて形成され、且つ該加圧
成形と同時に若しくは該加圧成形後に該熱硬化性
樹脂が硬化せしめられてなる磁路構成部材におい
て、該磁性粉末として短繊維状のものを用いると
共に、それらを前記加圧成形によつて加圧方向と
略直角な平面内において配向せしめたことを特徴
とするものである。

一般に、粒子の反磁界係数を考えると、扁平粒
子の場合においてはその長手方向が反磁界係数の
小さい方向となるものであるが、本発明における
短繊維状物の利用はこの考えを基礎にし、反磁界
係数の減少をフルに利用したものである。即ち、
磁性粉末として短繊維状のものを用い、これと樹
脂との複合粉末を所定の金型にてプレス（加圧成
形）すると、かかる短繊維状物は加圧方向と直角
な方向への配向作用を自然に受け、加圧方向と略
直角な平面内において繊維の長手方向の配向が選
択的に進むのである。そして、この繊維の配向方
向が磁化容易方向となつて、これを磁路の方向と
して利用するものであり、これによつて磁気特性
の効果的な改善が図られ得るのである。また、そ
の二次的効果として磁路構成部材（加圧成形硬化
品）の軽量化も実現され得たのである。

因みに、本発明に従つて鉄の短繊維を用いて得
られた磁路構成部材は、磁気特性の面で、単に鉄
粉を用いて得られた同密度のものに較べ約30％の
向上が達成され、また同特性を発揮する鉄粉によ
る磁路構成部材に較べ、約５％の軽量化が達成さ
れている。

なお、かかる本発明において用いられる磁性粉
末としての短繊維状物には、各種のものがあり、
目的に応じて適宜に選択使用されることとなる
が、一般に約0.5〜10mm程度、好ましくは約１〜
５mm程度の長さのものが用いられる。また、材質
としては、一般に鉄の短繊維、例えばイオウ快削
鋼、ケイ素鋼、純鉄の短繊維が好適に使用され
る。なお、これら短繊維を得るには、旋削加工に
おけるビビリ振動を利用して機械加工により製造
する方法等、公知の各種の手法が採用される。

そして、本発明では、このような短繊維状の磁
性粉末をベースとして、これに所定量の熱硬化性
樹脂をバインダとして配合せしめることによつて
複合粉末が形成されることとなるが、その際、必
要に応じて後の成形加工性、例えば潤滑性など
や、磁路構成部材に要求される性能を向上せしめ
る等のために、他の添加剤を共に配合することが
可能である。なお、かかる複合粉末を構成する磁
性粉末の割合は、磁路構成部材に要求される性能
に従つて適宜に決定されることとなるが、またそ
れは熱硬化性樹脂の使用量とも関係し、一般に96
％以上、好ましくは98％以上の割合で用いられる
ものである。

また、本発明における複合粉末の他の必須成分
たる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フエ
ノール樹脂などの公知の、常温硬化型や加熱硬化
型のものが用いられ、それらが粉末状あるいは液
状において前記短繊維状磁性粉末に均一に混合せ
しめられる。この熱硬化性樹脂は、磁性粉末間の
結合に寄与し、その配合量が多くなれば最終製品
たる加圧成形硬化品（磁路構成部材）の強度も増
加せしめられるものであるが、モータ特性、磁気
特性などとの関連において、その配合量（複合粉
末中の割合）は一般に0.5〜2.0重量％程度に止め
られることとなる。２重量％を越えるような多量
の熱硬化性樹脂を使用した場合においては、成形
品表面に樹脂が吹き出す間題が惹起され、また性
能的にも劣るようになるからであるが、それらの
問題が許容されるなら、２重量％を超える樹脂の
使用もまた可能である。

さらに、かかる磁性粉末−熱硬化性樹脂の複合
粉末は、所定の磁路構成部材を形成すべく、金型
に供給され、加圧成形（プレス成形あるいは圧縮
成形）せしめられるのである。これによつて、複
合粉末を構成する短繊維状の磁性粉末は、その長
手方向が加圧方向に対して略直角な平面内に配列
されるように選択的に配向せしめられ、以て磁路
構成部材としてのロータやステータあるいはその
一部が形成されることとなるが、得られる成形品
中において磁性粉末を結合せしめる熱硬化性樹脂
は所定の硬化条件下、好ましくは加熱条件下にお
いて硬化（架橋）せしめられることによつて、磁
路構成部材として充分な強度の成形品を与える。
なお、この硬化（架橋）操作は、一般に加圧成形
後の成形品に対して行なわれることとなるが、該
加圧成形操作と同時に加熱などの適当な操作を施
して、該熱硬化性樹脂が硬化せしめられるように
することも可能である。特に、かかる硬化操作
は、樹脂分解温度以下の温度、一般に300℃以下、
好ましくは120℃〜200℃程度に加熱せしめること
によつて効果的に行なわれ、更に加工成形後の硬
化操作の場合にあつても、特別な雰囲気中に成形
品を置く必要がなく、単に大気中の加熱操作によ
つて硬化反応を充分に進め得て、目的とする性能
の硬化成形品、換言すれば磁路構成部材を形成し
得るのである。また、必要に応じて、硬化触媒な
どを前記複合粉末に混合せしめて、かかる硬化反
応を進行せしめ或は促進せしめるようにすること
も可能である。

そして、このようにして得られた硬化せしめら
れた成形品は、加圧成形操作によつてその寸法精
度が著しく改善され、且つ硬化反応によつて充分
な強度が付与されているため、そのまま磁路構成
部材であるロータやステータなどとして或はその
一部として有効に用いられ得るものであつて、そ
れ故その製造工程が一段と簡略化され、且つ短縮
化され得ることは勿論、短繊維状の磁性粉末によ
つて磁気特性の著しい改善が図られ得たのであ
り、更には磁路構成部材の効果的な軽量化が達成
され得たのである。

因みに、かくの如き本発明の優れた効果は、磁
性粉末として通常の電解鉄粉と本発明に従う鉄短
繊維を用いた場合における成形硬化品の磁束密度
（B₅₀）と密度との関係を示す第１図より極めて
明らかである。

第１図においては、20〜325メツシユの範囲内
で各種の粒度分布を有する電解鉄粉99.5〜98重量
部と、熱硬化性樹脂として粉末状のエポキシ樹脂
〔住友スリーエム(株)製、スコツチキヤスト No.
260；一液性〕の0.5〜２重量部とを均一に混合し
て得られる各種の複合粉末を用いて、所定の金型
において成形圧6ton／cm²で加圧成形した後、180
℃×１時間の加熱処理を施して得られる成形硬化
品を比較例として、その磁束密度が密度との関係
において白丸にて表示され、また本発明に従う成
形硬化品は、長さ；２〜５mm、太さ；35μの鉄短
繊維を用いて上例と同様にして（但し、繊維／樹
脂＝２重量部／98重量部）得られたものであつ
て、その結果が黒丸にて示されている。

かかる第１図に示される如く、本発明に従つて
磁性粉末として短繊維状物を用いたものは、密度
6.68ｇ／cm³、磁束密度（B₅₀）9.4KGを示し、こ
れを鉄粉を用いた場合と比較すると、同密度品で
は2.3KG（約30％）の磁気特性の向上が実現され
ているのである。また、磁性粉末として鉄粉を用
いた場合において9.4KGという磁気特性（B₅₀）
値を実現するには7.0ｇ／cm³の密度の加圧成形硬
化品が必要となるのであり、この事実からする
と、本発明に従えば、鉄粉を用いた同特性のもの
に比して、約4.6％の軽量化が達成され得ること
が理解されるのである。

以上の如く、本発明に従う磁路構成部材は、優
れた磁気特性を具備し、またその軽量化を達成し
得る他、更に加圧成形と同時に短繊維が効果的に
配向されるようになるので、その製造工程が極め
て簡略化され、大幅なコストダウンが達成される
等の工業的に意義ある数々の特徴を有するものな
のである。

なお、本発明は、特にステツピングモータ用磁
路構成部材として開発されたものであるが、これ
に限られずその他のモータの磁路構成部材として
も使用可能である。

また、本発明には、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて当業者の知識に基づいて種々なる変
更、改良等を加えることが出来、それらの態様も
また本発明の範囲に含まれること、明らかなとこ
ろである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁性粉末として電解鉄粉と鉄短繊維
を用いた場合における成形硬化品の磁束密度
（B₅₀）と密度との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁性粉末をベースとし、これにバインダとし
   て熱硬化性樹脂を配合せしめた複合粉末を加圧成
   形することによつて形成され、且つ該加圧成形と
   同時に若しくは該加圧成形後に該熱硬化性樹脂が
   硬化せしめられてなる磁路構成部材において、 前記磁性粉末として短繊維状のものを用いると
   共に、それらを前記加圧成形によつて加圧方向と
   略直角な平面内において配向せしめたことを特徴
   とする磁路構成部材。