JP3004204U - 異方性磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、円筒状の極異方性磁石の各磁極の
央部部に一軸異方性の焼結磁石を配置した異方性磁石に
関し、一軸異方性焼結磁石を極異方性磁石の一部に配置
し、磁性粉の充填率を高めると共に磁束密度を高めてよ
り高特性化させた異方性磁石の実現を目的とする。 【構成】 円筒状の各磁極１１の中央部に一軸異方性の
焼結磁石１２を配置およびその周りに樹脂を混練した極
異方性磁石１３を配置し、極異方性磁石１３の配向方向
に磁界を印加した状態で樹脂を固化させた異方性磁石で
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、円筒状の極異方性磁石の各磁極の央部部に一軸異方性の焼結磁石を 配置した異方性磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、モータ用として多く使われる磁石は、その組成により焼結磁石と、磁性 粉と樹脂を混ぜて固化させたボンド磁石とに大別される。更に磁気的な特徴を出 す配向処理により、等方性、ラジアル異方性および極異方性に分けられる。

【０００３】 極異方性配向処理を行った極異方性磁石は、ステッピングモータに広く使われ ている。これは、配向磁界分布が図６の（ｂ−１）のようになり、着磁後の磁界 分布が図６の（ｂ−２）のようになり、両者が一致して磁化効率が高く、図６の （ａ−１）と（ａ−２）のラジアル異方性や、図示しないが等方性に比較して大 きな磁束を取り出すことができる。以下図７の作製フローチャートを用いて作製 手順を説明する。

【０００４】 図７は、従来の作製フローチャートを示す。 図７において、Ｓ２１は、磁性粉（例えばフェライト粉）と樹脂を良く混練す る。

【０００５】 Ｓ２２は、Ｓ２１で良く混練した混練物を造粒する。 Ｓ２３は、磁界を印加した状態で射出成形によって磁極、例えば円筒状のステ ッピングモータのロータなる磁石を配向磁界分布を印加した状態で固化して作製 する。

【０００６】 Ｓ２４は、Ｓ２３で作製した磁石に着磁する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の図７の作製フローチャートに従って作製した図６の（ｂ−１） 、（ｂ−２）に示す極異方性磁石は、他の等方性やラジアル異方性の磁石に比較 して高い磁束を得ることができる。

【０００８】 しかし、極異方性磁石は、磁性粉に樹脂を混練する必要があり、焼結磁石に比 して充填率が低く、高特性化には限界があるという問題があった。 本考案は、これらの問題を解決するため、一軸異方性焼結磁石を極異方性磁石 の一部に配置し、磁性粉の充填率を高めると共に磁束密度を高めてより高特性化 させた異方性磁石の実現を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

図１を参照して課題を解決するための手段を説明する。 図１において、磁極１１は、円筒状の磁極である。図中では１部（１／２の磁 極）を示す。

【００１０】 焼結磁石１２は、一軸異方性の樹脂を含まない高充填率の焼結磁石であって、 極異方性磁石１３の一部に配置したものである。 極異方性磁石１３は、磁性粉と樹脂を混練して配向方向に磁界を印加した状態 で樹脂を固化させたものである。

【００１１】

【作用】

本考案は、図１に円筒状の磁極の１部を示すように、円筒状の各磁極１１の中 央部に一軸異方性の焼結磁石１２を配置およびその周りに樹脂を混練した極異方 性磁石１３を配置し、この極異方性磁石１３の配向方向に磁界を印加した状態で 樹脂を固化させて円筒状の異方性磁石を作製するようにしている。

【００１２】 この際、一軸異方性の焼結磁石１２の幅を着磁のできる範囲として ０．５〜０．８×（Ｄπ／Ｐ） としている。ここで、Ｄは円筒状の磁極の外径を表し、Ｐは極数を表す。

【００１３】 また、極異方性磁石１３を作製する際に混練する樹脂として、熱可塑性の樹脂 を使用している。 従って、一軸異方性の焼結磁石１２を極異方性磁石１３の一部に配置し、磁性 粉の充填率を高めると共に磁束密度を高めることにより、より高特性化させた円 筒状の異方性磁石を作製できた。

【００１４】

【実施例】

次に、図１から図５を用いて本考案の実施例の構成および動作を順次詳細に説 明する。

【００１５】 図１は、本考案の１実施例構成図を示す。これは、金型から磁極の１／２に対 応する部分を取り出し、本考案の一軸異方性の焼結磁石１２を磁極の中央部に配 置した極異方性磁石１３からなる異方性磁石の作製手順を示したものである。

【００１６】 図１において、キャビティ１は、本考案の異方性磁石を作製する空間である。 。 非磁性スリーブ２は、金型に設けた永久磁石３および強磁性鋼４との間に配置 した非磁性のスリーブである。

【００１７】 永久磁石３は、キャビティ１内に充填する樹脂と磁性粉末に磁界を印加して極 異方性磁石１３を作製するためのものである。 強磁性鋼４は、永久磁石３からの磁束の磁路であって、キャビティ１内に所定 の配向を持った磁界を発生させるためのものである。

【００１８】 非磁性鋼５は、非磁性体の全体を保持したりなどするためのものである。 磁極１１は、円筒状の磁極であって、図示では１／２分の磁極を表す。 焼結磁石１２は、一軸異方性の予め焼結した薄い板状の焼結磁石であって、極 異方性磁石１３の一部に配置するものである。この焼結磁石１２のサイズは、着 磁可能な大きさであって、実験によれば、 幅 ０．５〜０．８×（Ｄπ／Ｐ） 厚さ（配向方向） ０．２〜０．５×（Ｄπ／Ｐ） Ｄ：外径、Ｐ：極数 が望ましい。また、遠心力による脱落防止のために面取りを行ったり、台形にし たりすることが望ましい。この焼結磁石１２は、樹脂を含まず、高充填率である 。

【００１９】 異方性磁石１３は、磁性粉と樹脂を混練して配向方向に磁界を印加した状態で 樹脂を固化させたものである。 次に、図１の（ａ）から（ｅ）の順序に従い、本考案の円筒状の異方性磁石を 作製する手順を詳細に説明する。

【００２０】 図１の（ａ）は、１／２磁極配向金型図を示す。この金型図は、図示のように １／２磁極分の７．５°を表す。即ち、２４極の場合であるので、 ３６０÷２４÷２＝７．５° となったものである。ここで、キャビティ１の部分が円筒状の異方性の磁極１１ を射出成形する部分（１／２磁極分）である。永久磁石３および強磁性鋼４は、 キャビティ１内に所定の磁界分布を持たせて磁性粉を配向して極異方性を持たせ るためのものである。

【００２１】 図１の（ｂ）は、成形空間（１／２磁極）を点線の円で囲んで示す。 図１の（ｃ）は、焼結磁石の挿入を示す。これは、キャビティ１内に一軸異方 性の焼結磁石１２を磁極の中央部分に挿入して配置した様子を示す。この焼結磁 石１２は、磁極の中央部分に吸着させて配置する。

【００２２】 図１の（ｄ）は、（樹脂＋磁性粉）の充填、配向、固化を示す。これは、図１ の（ｃ）で一軸異方性の焼結磁石１２を磁極の中央部分に配置した後、樹脂と磁 性粉を良く混練した混練物をキャビティ１内に充填し、永久磁石３および強磁性 鋼４によって印加された磁界分布によって当該混練物中の磁性粉を配向させた状 態で、加熱して樹脂を固化させる。

【００２３】 図１の（ｅ）は、着磁する状態を示す。これは、図１の（ｄ）で充填、配向、 固化した後の円筒状の異方性磁石（焼結磁石１２を一部に持つ極異方性磁石１３ からなる異方性磁石）に、図示のような配置の、着磁用の磁界を発生するコイル ７および着磁用の磁界分布を発生させるための磁路を形成する強磁性鋼６によっ て、着磁する。この着磁によって、図４の２４磁極からなる円筒状のロータが作 製できたこととなる。

【００２４】 図２は、本考案の永久磁石埋込型の異方性磁石用金型例を示す。これは、図１ の構成の金型の全体構成図であって、２４極から構成されるものである。ここで は、永久磁石３および強磁性鋼４を用いて、キャビティ１内に極異方性磁石に配 向を持たせるように、磁界分布を形成している。

【００２５】 図３は、本考案の作製フローチャートを示す。これは、図２の金型を用いて円 筒状の異方性磁石を作製するときの手順である。 図３において、Ｓ１は、混練する。これは、磁性粉としてフェライト粉（例え ばＳｒ−Ｆｅｒｒｉｔｅ粉）と、樹脂（例えば６ナイロン、あるいは６．６ナイ ロン）とを良く混練する。

【００２６】 Ｓ２は、造粒する。これは、Ｓ１で良く混練した混練物を造粒する。 Ｓ３は、金型への配置を行う。これは、既述した図１の（ｃ）に示すように、 焼結磁石薄板を金型のキャビティ１内の磁極の中央部分に吸着させて配置する。 これは、全ての磁極、図２の場合には、２４極分についてそれぞれ各磁極の中央 部分に吸着させて配置する。

【００２７】 Ｓ４は、成形する。これは、既述した図１の（ｄ）に示すように、樹脂と磁性 粉を造粒したもの（あるいは液体状のもの）を充填して加熱成形する。 Ｓ５は、着磁する。これは、既述した図１の（ｅ）に示すように、コイル７お よび強磁性鋼６からなる着磁装置に挿入して焼結磁石１２および極異方性磁石１ ３を、所定の磁界分布で着磁する。これにより、図４に示すような円筒状の異方 性磁石であるロータが作製できたこととなる。

【００２８】 以上によって、各磁極の中央部分に一軸異方性の焼結磁石１２を配置してその 周りを樹脂を混ぜた磁性粉の極異方性磁石１３を所定の配向磁界分布を印加させ た状態で固化させた後、所定の磁界分布に着磁し、磁性粉の充填率を高めた、高 磁束密度の円筒状の異方性磁石を作製できた。実験結果として、図２の構成のも とで極磁場を形成した状態で、一軸異方性の扇状のフェライトの焼結磁石１２を 吸着配置し、熱可塑性樹脂（１２ナイロン）とフェライト粒子のコンパウンドを 射出成形し、極異方性のフェライトプラスチック磁石（異方性磁石）を作製した 。この異方性磁石の実験例１は、実測の結果、下記の結果が得られた。

【００２９】 従来の極異方性磁石 本考案の異方性磁石 性能指数 １１０ １３０ ここで、製品形状：外径φ１８／内径φ１３、幅ｔ＝１１．７ｍｍ、極数２４ 性能指数：１００（極異方性磁石の総磁束／汎用磁石の総磁束） また、磁石極数に合わせた極歯を有するサーチコイルに誘導される磁束を磁束 計を用いて測定した結果、下記の結果が得られた。

【００３０】 従来法：樹脂＋磁性粉 ４８５ ＫＭｘ．Ｔ 実験例１：樹脂＋磁性粉＋一軸異方性の焼結磁石１２ ５７０ ＫＭｘ．Ｔ 実験例２：樹脂 ＋一軸異方性の焼結磁石１２ ５３０ ＫＭｘ．Ｔ 参考例：円筒状の等方性焼結磁石 ４４０ ＫＭｘ．Ｔ 尚、実験例２は、実験例１の磁性粉を無くし、一軸異方性の焼結磁石１２を磁 極の中央に吸着配置した状態で、樹脂のみを充填・固化・着磁したときのもので ある。

【００３１】 また、樹脂＋磁性粉として、下記のものを使用しても同様な結果が得られる。 ・フェライト＋ポリアミド 樹脂として、下記のものを使用しても同様な結果が得られる。

【００３２】 ・ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート） ・ＬＣＰ（液晶ポリマー） ・ＰＡ（ポリアミド、ナイロン） ・ＰＯＭ（ポリアセタール） ・ＰＣ（ポリカーボネート） ・ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル） ・ＰＳＦ（ポリサルホン） ・ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン） ・ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド） ・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン） 図４は、本考案のロータ例を示す。これは、既述した図１から図３によって作 製した円筒状の異方性磁石の例を示す。Ｓ、Ｎと記載した部分が本考案の異方性 磁石内の一部に配置した一軸異方性の焼結磁石１２を着磁した部分である。

【００３３】 図５は、本考案の配向／着磁状態例を示す。これは、本考案に係る円筒状の異 方性磁石の極の１／２部分を取り出したものである。 図５の（ａ）は、配向状態を示す。右側が外側であって、左向きの矢印の部分 が一軸異方性の焼結磁石１２を配置して配向させた部分である。

【００３４】 図５の（ｂ）は、着磁後の状態を示す。右側が外側であって、左向きの矢印の 部分が一軸異方性の焼結磁石１２を配置して着磁させた部分であり、配向状態と 着磁後の状態との配向が同一であって、極めて効率良好に磁束を発生させること が可能となった。これにより、一軸異方性の焼結磁石１２の部分には、樹脂が含 まれていなく磁性粉の充填率が高く、しかも配向と着磁後の磁束の向きが同一で 極めて高効率に磁束を発生させることができる。また、一軸異方性の焼結磁石１ ２以外の部分の極異方性のボンド磁石（樹脂を磁性粉に混練して固化させた永久 磁石）である極異方性磁石１３の部分は、樹脂を含み充填率が若干低くなるが、 配向と着磁後の磁束の向きがほぼ同一で効率的に磁束を発生させることができる 。

【００３５】 従って、極異方性磁石１３の磁極に対応する中央部分のみを樹脂のない一軸異 方性の焼結磁石１２で置き換えて配置したことにより、極異方性磁石１３の特徴 を損なうことなく、高磁束発生できる円筒状の異方性磁石を作製できた。

【００３６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、一軸異方性の焼結磁石１２を極異方性 磁石１３の一部に配置し、極異方性磁石の特徴を損なうことなく磁性粉の充填率 を高める構成を採用しているため、極異方性磁石より更に高特性化した円筒状の 異方性磁石を作製できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例構成図である。

【図２】本考案の永久磁石埋込型の異方性磁石用金型例
である。

【図３】本考案の作製フローチャートである。

【図４】本考案のロータ例である。

【図５】本考案の配向／着磁状態例である。

【図６】従来技術の説明図である。

【図７】従来の作製フローチャートである。

【符号の説明】

１：キャビティ ２：非磁性スリーブ ３：永久磁石 ４：強磁性鋼 １１：磁極 １２：一軸異方性の焼結磁石 １３：極異方性磁石

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の各磁極（１１）の中央部に一軸異
   方性の焼結磁石（１２）を配置およびその周りに樹脂を
   混練した極異方性磁石（１３）を配置し、当該極異方性
   磁石（１３）の配向方向に磁界を印加した状態で当該樹
   脂を固化させた異方性磁石。
2. 【請求項２】上記一軸異方性の焼結磁石（１２）の幅を ０．５〜０．８×（Ｄπ／Ｐ） としたことを特徴とする請求項１に記載の異方性磁石。
   ここで、Ｄは円筒状の磁極の外径を表し、Ｐは極数を表
   す。
3. 【請求項３】上記樹脂として熱可塑性の樹脂としたこと
   を特徴とする請求項１に記載の異方性磁石。