JPH033215A - 樹脂結合型磁石の製造方法 - 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］ 本発明は樹脂結合型磁石の製造方法に関する。

［従来の技術］ 樹脂結合型磁石の成形方法としては以下に示したような
成形方法が挙げられる。

１、圧縮成形法 ２、射出成形法 圧縮成形法は磁石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充填し、これに圧力を加えて圧縮
して成形し、その後、加熱して樹脂を硬化させて成形す
る方法である。この時、磁石組成物中の磁性粉末量は９
５ｗｔ％以上含まれる。

この圧縮成形法は上記のように他の成形方法に比べ磁石
組成物中の樹脂成分量が少ないため、成形された磁石の
磁気性能は高いが、磁石の形状に対する自由度は小さい 射出成形法は磁石粉末と熱可塑性樹脂からなる磁石組成
物を加熱溶融し、十分な流動性をもたせた状態で金型内
に注入して所定の形状に成形する方法である。射出成形
法は磁石組成物に流動性をもたせるために磁石組成物中
の樹脂成分量が圧縮成形に比べて多く、磁石組成物中の
磁石粉末量は９０〜９５Ｗシ％程度となるために磁石成
形体の磁気性能は低下する。しかし、形状の自由度は圧
縮成形法に比べ太きい。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の製造方法には以下に示すような課
題を有している。

第一に、圧縮成形法、射出成形法ともに成形工程が磁石
組成物の金型への充填、成形、成形品の取り出しという
一定のサイクルがあり、基本的にバッチ式生産システム
であるため、その生産性には限界がある。また、最近需
要が増えている寸法の長い磁石の成形に対しても原料の
充填や成形品の取り出しが困難であることや成形磁石の
磁気性能が低下する等の理由から、成形品の長さには限
界がある。磁石成形体の肉厚についても寸法の長い磁石
の成形と同様に磁石成形体の肉厚が１ｍｍ以下になると
、磁石組成物の金型への充填や成形体の取り出しが問題
になるため、肉厚１　ｍｍ以下の磁石を成形することが
困難である。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところは、従来の成形技術では成形すること
が困難であった寸法の長い磁石もしくは肉厚の薄い磁石
を提供すところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の樹脂結合型磁石の製造方法は磁石粉末と樹脂成
分からなる樹脂結合型磁石の押出成形において２、磁石
成形体が、肉厚５ｍｍ以下の円筒状、シート状もしくは
かわら状の異方性磁石であるとき、その磁石成形体の成
形速度　　（■１）が０．１≦■１≦５０ｍｍ／ｓｅｃ であることを特徴とする。また、磁石粉末と樹脂成分か
らなる樹脂結合型磁石の押出成形において、磁石成形体
が、成形体肉厚５ｍｍ以下の円筒状、シート状もしくは
かわら状の等方性磁石であるとき、その磁石成形体の成
形速度（Ｖ２）が ０．１≦Ｖ２≦１００ｍｍ／ｓｅｃ であることを特徴とする。

本発明に使用する磁石粉末としては基本組成を希土類金
属とコバルトを主体とする遷移金属から成る磁石粉末、
もしくは基本組成を希土類金属と鉄を主体とする遷移金
属およびホウ素から成る磁石粉末等がある。樹脂として
は熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもどちらでもよく、
熱可塑性樹脂としては例えばポリプロピレン、ポリアミ
ド等のプラスチック、熱可塑性エラストマーや合成ゴム
等がある。熱硬化性樹脂としては例えばエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂等がある。添加剤としては押出成形時の
抵抗を減少させための滑剤や加工性を高めるための可塑
剤、または熱硬化性樹脂に対しての架橋反応の促進剤等
を用いる。

これらの磁石粉末と樹脂成分を秤量して混合する。次に
この混合物を樹脂の融点もしくは軟化点以上の樹脂が溶
融する温度以上に加熱し、混練を行ない、これを粉砕し
てペレット状の磁石組成物（以下、コンパウンドと称す
）を作製する。このコンパウンドをスクリュー式もしく
はプランジャー式の押出機に投入し、シリンダー内で流
動状態とし、金型内に送り込む。金型内でコンパウンド
は、磁場を印加された部位を通過することで、コンパウ
ンド中の磁石粉末の磁化容易軸が磁場の方向に配向され
成形される。もしくは磁場を印加せず無配向のまま成形
される。

この際、成形時の押出速度を肉厚５ｍｍ以下の円筒状、
シート状もしくはかわら状の異方性磁石の成形時に ０．１≦■１≦５０ｍｍ／ｓｅｃ で、肉厚５ｍｍ以下の円筒状、シート状もしくはかわら
状の等方性磁石の成形時に ０．１≦■２≦１００ｍｍ／ｓｅｃ で成形を行なう。樹脂結合型磁石の押出成形において押
出成形速度は磁石成形体の生産性や寸法精度さらに磁気
性能に大きく影響を与える。すなわち、生産性について
は当然のことなから押出速度が遅いとそれだけ生産性が
悪くなり、磁石のコストを上昇させる。寸法精度につい
ては金型内で最終寸法に成形する場合にはコンパウンド
を金型内で十分な冷却固化もしくは十分な加熱固化させ
なければならない、そのため、押出速度が速すぎると冷
却もしくは加熱が不十分となり、固化不足のまま押し出
されることとなり、金型を出たところで磁石成形体が変
形もしくは寸法の変動が起きるため寸法精度が悪くなる
。この現象は押出速度が１００ｍｍ／ｓｅｃを越えると
著しくなるため、等方性磁石の押出速度の上限は１００
ｍｍ／ｓｅｃとなる。磁石の磁気性能については、無磁
場で成形する等方性磁石の成形の場合、押出速度が速す
ぎると磁石中の磁石粉末の充填性が悪くなり、密度が低
下し結果として磁石の磁気性能が低下する。磁場を印加
して成形する異方性磁石の成形の場合、押出速度が速す
ぎるとコンパウンドの磁場印加部での滞留時間が短くな
り、コンパウンド中の磁石粉末の配向が不十分になり、
なおかつ、固化不十分で押し出されると金型を出たとこ
ろで磁石粉末の配向が維持できずに配向が乱れてしまう
ため磁気性能は低下する。これは押出速度が５０ｍｍ／
ｓｅｃを越えると起こるため、異方性磁石の押出速度の
上限は５０ｍｍ／ｓｅｃとなる。但し、等方性磁石の成
形の場合、磁石粉末を配向させる必要が無いために成形
温度を低くできることから特に冷却固化成形の場合には
押出速度を速くしても冷却が十分行えるため押出速度を
速くすることができ、したがって、押出速度の状上限は
異方性磁石に比べ等方性磁石のほうが高くなる０等方性
磁石および異方性磁石どちらの成形でも押出速度が遅す
ぎると磁気性能は低下する。

樹脂に熱硬化性樹脂を使用すると押出成形時の加熱や圧
力によって硬化反応が起こり、樹脂粘度が上昇し磁石粉
末の充填性が低下し、磁石の密度が低くなり、磁気性能
も低下する。特に異方性磁石の成形の場合、樹脂粘度が
上昇すると磁石粉末の配向時に樹脂が配向に対して抵抗
になり配向が不十分となって磁気性能は低下する。樹脂
に熱可塑性樹脂を使用した場合には押出速度が遅くなる
と成形温度が高いので磁石粉末がより長時間酸化雰囲気
にさらされると磁石粉末が酸化されることによる磁気性
能の低下が起こる。これらの現象は押出速度が０．１ｍ
ｍ／ｓｅｃより低くなると著しくなるため、等方性磁石
および異方性磁石の押出速度の下限値は０．１ｍｍ／ｓ
ｅｃとなる。

［実施例］ 以下、本発明について実施例に従い詳細に説明する。

（実施例１） 磁石粉末の組成が 釦（Ｃｏｓ、ｅｔ２Ｃｕｓ、１ＩｓＦｅＱ、２２Ｚｒｅ
、５２ｅ）　１．３６となるように原料を溶解、鋳造後
、作製されたインゴットを熱処理して磁気的に硬化させ
たのちに粉砕して平均粒径２０μｍの磁石粉末を作製し
た。この磁石粉末とエポキシ樹脂を主体とする熱硬化性
樹脂をその組成比が磁石粉末９０ｗｔ％、樹脂成分１０
ｗｔ％となるように混合した。ここで使用したエポキシ
樹脂は軟化温度８０°Ｃ１架橋温度２００℃であった。

この混合物を二軸押出機を用いて９０°Ｃ程度で混練し
、これを外径１〜１０ｍｍの粒に粉砕して原料コンパウ
ンドとした。このコンパウンドをスクリュー式押出機に
投入し、押出機シリンダー中で加熱溶融し、さらにスク
リューの回転によるせん断力によって混練しながら第１
図に示す金型に導く。シリンダ内の温度はコンパウンド
投入部から金型との接合部まで９０℃〜１２０℃に温度
勾配をつけて加熱した。金型中でコンパウンドは更に加
熱され最終形状まで絞り込まれていく。配向磁場は配向
部１に印加される。配向部は配向層２、断熱層３、冷却
層４の３層に分割されており、配向層でコンパウンド中
の磁石粉末を配向させ、冷却層で配向を維持しながら磁
石粉末の配向および形状が維持できる温度までコンパウ
ンドを冷却する。断熱層は配向層と冷却層の温度勾配を
つけるための断熱効果を有する層であり、使用する材質
としては熱伝導率の低い金属、もしくはセラミック、プ
ラスチックを使用する。冷却層は金型前面から冷却機を
つけて、これによって冷却される。この配向部によって
コンパウンドは配向され最終形状に成形された。この時
、配向層温度１３０℃、冷却層温度６０℃であり、印加
された磁場の強さは配向層で１５ｋＯｅであった。成形
された磁石は外径３０ｍｍ、内径２９ｍｍの円筒状のラ
ジアル配向磁石であった。

第２図に押出速度を変えたときの成形磁石の磁気性能と
密度の変化を示したものである。押出速度が速くなると
密度およびＢｒの値は減少にある。

しかし、押出速度が１００ｍｍ／ｓｅｃ以下の時にはそ
の減少率はわずかである。押出速度が１００ｍｍ／ｓｅ
ｃを越えると密度および磁気性能は急激に減少する。こ
れは押出速度が１００ｍｍ／ｓｅｃを越えると冷却が不
十分となり、密度が不足し、さらに配向された磁石粉末
がその配向が維持できなくなるためである。第３Ｚに押
出速度を変えて成形したときの成形された磁石の磁気性
能の経時変化を示している。押出速度は０．０５．５．
５０ｍｍ／ｓｅｃに変えて磁気性能の経時変化を測定し
た。図から明らかなように押出速度が変わると磁気性能
の経時変化が変わることは明かである。押出速度が５０
ｍｍ／ｓｅｃのときは磁気性能の経時変化はほとんどな
く、５ｍｍ／ｓｅｃの場合も磁気性能の低下は若干ある
もののわずかである。しかし、押出速度が０．０５ｍｍ
／ｓｅｃになると磁気性能経時劣化は大きい、これは押
出速度が遅くなると金型内での加熱によってコンドラン
ドの樹脂の粘度が上昇し、密度が低下し、また磁石粉末
の配向が起こりにくくなるためである。このことから押
出速度が遅すぎると磁石の磁気性能が経時変化によって
低下し、安定した押出成形ができないことは明かである
。

（実施例２） 次に等方性磁石の成形を行なったときの押出速度が磁石
の磁気性能に与える影響を調べた。成形条件としてはま
ず、磁石粉末としては Ｎｄ＋２Ｆｅｔ７．５Ｃｏ４．３ＢＳ、９を使用し、樹
脂には熱可塑性のポリアミド樹脂を使用した。この樹脂
の融点は約１８０°Ｃであった。成形手順は実施例１と
同様に行なった。但し、混線温度は２６０℃であり、押
出機のシリンダー温度は２８０〜３００℃、配向層、冷
却層温度はそれぞれ２１０°Ｃ１１７０°Ｃであった。

成形された磁石の形状は実施例１と同様、外径３０ｍｍ
、内径２９ｍｍであった。

第４図に押出速度を変えたときの成形された磁石の磁気
性能と密度を示している０図から分かるように押出速度
が１００ｍｍ／ｓｅｃを越えると密度及び磁気性能が急
激に低下する。これは配向層と冷却層の温度がわずか４
０℃程度で成形できるににもかかわらず、押出速度が１
００ｍｍ／ｓｅｃを越えるとコンパウンドの冷却が間に
合わなくなるために磁石成形体の密度が低下し、それに
ともなって、磁気性能も低下したのである。第５図に押
出速度を変えたときの磁気性能の経時変化について示し
ている。押出速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃより低い０．０
５ｍｍ／ｓｅｃの時には磁気性能の経時変化が大きいの
が明かである。これは押出速度が遅くなると樹脂が長時
間の加熱によって劣化するためと、ここでは特に熱可塑
性樹脂を使用していることから成形温度が高いため磁石
粉末が酸化によって劣化するためである。次に押出速度
と磁石成形体の寸法精度について調べた。

押出速度が１００ｍｍ’／ｓｅｃ以下の時には押出速度
が速くなるにつれて若干精度が落ちるものの外径公差は
５７１００ｍｍ以内であった。しかし、押出速度が１０
０ｍｍ／ｓｅｃを越えると磁石の冷却が不十分となって
、どの場合も外径公差が５７１００以上となった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の製造方法により、異方性もし
くは等方性の樹脂結合型磁石を高性能に、寸法精度良く
、長時間安定して成形することが可能である。この製造
方法による磁石は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　マグロール
等に広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用した押出成形用金型の断面図。 １、配向部 ２、配向層 ３゜ 断熱層 ４゜ 冷却層 ５゜ 金型奥部 第２図は異方性磁石を成形したときの押出速度ときの磁
気性能と密度の経時変化を示した図。 第４図は等方性磁石を成形したときの押出速度ときの磁
気性能と密度の経時変化を示した図。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）磁石粉末と樹脂成分からなる樹脂結合型磁石の押
   出成形おいて、磁石成形体が、肉厚５ｍｍ以下の円筒状
   、シート状もしくはかわら状の異方性磁石であるとき、
   その磁石成形体の成形速度（Ｖ＿１）が ０．１≦Ｖ＿１≦５０ｍｍ／ｓｅｃ であることを特徴とする樹脂結合型磁石の製造方法。 （２）磁石粉末と樹脂成分からなる樹脂結合型磁石の押
   出成形において、磁石成形体が、成形体肉厚５ｍｍ以下
   の円筒状、シート状もしくはかわら状の等方性磁石であ
   るとき、その磁石成形体の成形速度（Ｖ＿２）が ０．１≦Ｖ＿２≦１００ｍｍ／ｓｅｃ であることを特徴とする樹脂結合型磁石の製造方法。