JPH04267308A - 集束配向型極異方円盤状磁石および磁場配向金型 - Google Patents

集束配向型極異方円盤状磁石および磁場配向金型

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JPH04267308A
JPH04267308A JP3047472A JP4747291A JPH04267308A JP H04267308 A JPH04267308 A JP H04267308A JP 3047472 A JP3047472 A JP 3047472A JP 4747291 A JP4747291 A JP 4747291A JP H04267308 A JPH04267308 A JP H04267308A
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JP
Japan
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magnetic
magnet
mold
cavity
disc
Prior art date
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Pending
Application number
JP3047472A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Nakatsuka
哲 中塚
Akira Yasuda
晃 安田
Koichi Nushishiro
晃一 主代
Shinichi Kijima
来島 愼一
Itsuro Tanaka
逸郎 田中
Koichiro Sawa
沢 孝一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、偏平型モーター用の
永久磁石として用いて好適な集束配向型極異方円盤状磁
石およびその磁石の成形に用いて好適な磁場配向金型に
関し、とくに該円盤状磁石の作用面における表面磁界の
向上を図ろうとするものである。
【0002】
【従来の技術】従来、フロッピーディスクやハードディ
スクのスピンドルモーター又はVTR用のキャプスタン
モーターなどの偏平型モーターには、図9に示すとおり
、厚み方向にアキシャルに着磁された円盤状の永久磁石
101 が使用されている。しかしながら、かかる円盤
状磁石101 の面積に対しステーターコイル102 
の面積は小さい、すなわちステーターコイルに対する磁
石の有効作用面積は小さいので、着磁面を効果的に利用
しているとは言えなかった。そのため得られるトルクも
、使用した磁石の大きさの割りには十分とはいい難かっ
た。なお同図中、番号103 は上部ケース、104 
はバックヨーク、105 はブッシュ、106 はシャ
フト、107 は下部ケースである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、円盤状磁石の実質的な作用
面のみに磁束を効果的に集束させることによって作用面
における表面磁界を向上させ、ひいては偏平型モーター
として使用した場合におけるトルクの向上を実現できる
集束配向型の極異方円盤状磁石を、その製造に好適な磁
場配向金型と共に提案することを目的とする。
【0004】すなわちこの発明は、表裏面のいずれか一
方を作用面とする円盤状磁石において、該円盤状磁石の
中心軸を含む断面における磁粉粒子の配向方向が、該磁
石の作用面側トラックの中央環領域に集束し、かつ中央
環領域の中心円を含む断面における磁粉粒子の配向方向
が、極異方着磁をした場合の磁力線の方向に沿うもので
ある集束配向型極異方円盤状磁石(第1発明)である。
【0005】またこの発明は、円盤状キャビティを有し
、このキャビティ内に導入した磁石材料に磁場を印加し
て該材料中の磁粉を厚み方向に配向させる磁場配向金型
であって、該キャビティ上下面のいずれか一方の面につ
き、キャビティトラックの中央環を中心として該トラッ
ク幅よりも狭い環状領域を永久磁石で区画する一方、残
りの領域は非磁性材料で区画してなる磁場配向金型(第
2発明)である。
【0006】さらにこの発明は、円盤状キャビティを有
し、このキャビティ内に導入した磁石材料に磁場を印加
して該材料中の磁粉を厚み方向に配向させる磁場配向金
型であって、該キャビティ上下面の一方の面については
少なくともトラック全面を強磁性材料の主極で区画し、
また他面についてはキャビティトラックの中央環を中心
として該トラック幅よりも狭い環状領域を永久磁石で区
画する一方、残りの領域は非磁性材料で区画し、さらに
該永久磁石の背面には強磁性材料の補助極を配置し、か
つこの主極と補助極とを同じく強磁性材料で接合して閉
磁路を形成することからなる磁場配向金型(第3発明)
である。
【0007】
【作用】この発明では、成形金型の磁気回路に工夫を加
え、磁石材料中における磁粉の配向方向を効果的に制御
することによって、円盤状磁石の実質的な作用面におけ
る表面磁界の向上を図る。具体的には、キャビティ上下
面のいずれか一方の面につき、キャビティトラックの中
央環を中心として該トラック幅よりも狭い環状領域につ
いては、極異方着磁によって円周方向に分極させた永久
磁石で区画する一方、残りの領域については非磁性材料
で区画することにより、キャビティ内の磁力線を、極異
方に分極させつつ、永久磁石側トラックの中央環領域に
集束させるのである。
【0008】かくしてキャビティ内に装入された磁石材
料について、その磁粉の配向方向を磁力線の方向に揃え
る、すなわち該磁石の中心軸を含む縦断面においては永
久磁石側トラックの中央環領域に集束させることができ
るので、着磁後における磁束をドーナツ状に絞ることが
でき、また中央環の中心円を含む断面においては極異方
着磁を行った場合の磁力線方向に沿わせることができる
ので、その結果、極異方であって磁石の実質的な作用面
における表面磁界を著しく向上させることができるので
ある。
【0009】ところでかかる円盤状磁石は、その使用に
際しバックヨークを装着して用いることがあるが、この
場合にはバックヨークとなる強磁性体をインサート成形
することが好ましい。従って上記のようにして使用され
る円盤状磁石を製造する場合は、前記した成形金型にお
いて、永久磁石の背面に強磁性材料の補助極を配置する
一方、対向面についても強磁性材料を用いて主極とし、
この主極と補助極とを同じく強磁性材料で接合して閉磁
路を形成する仕組みとすることが好ましい。
【0010】図1(a),(b)にそれぞれ、この発明
に従って磁粉粒子を配向させた円盤状磁石および従来法
に従う粒子配向になる円盤状磁石を比較して示す。同図
より明らかなように、図1(b)に示された従来磁石で
は無駄な磁束が存在するのに対し、図1(a)に示した
この発明磁石では全ての磁束が実質的な作用面に集束し
て有効に利用されており、従ってより高い表面磁界が得
られるのである。
【0011】ここに図1中、αで示す磁粉粒子の配向角
度は、10〜70°好ましくは20〜60°程度とする
のが望ましい。というのは配向角度αが10°より小さ
いと表面磁界の改善効果に乏しく、一方70°より大き
くなると表面磁界が発現する実質的な作用面が著しく狭
くなると共に、磁石の固有保磁力によっては減磁する場
合があるからである。
【0012】この発明の円盤状磁石としては、合成樹脂
磁石及び焼結磁石いずれもが利用できる。例えば合成樹
脂磁石および焼結磁石における磁粉としては、フェライ
ト系磁粉、アルニコ系磁粉及びサマリウム−コバルト系
磁粉やネオジム−鉄−ボロン系磁粉等の希土類系磁粉な
ど、従来公知のものいずれもが使用でき、その粒子形状
については平均粒径が 1.5μm 程度で、圧縮密度
:3.20以上のものが好ましい。
【0013】また合成樹脂についても、従来公知のもの
いずれもが使用でき、その代表例を示すと次のとおりで
ある。ポリアミド−6およびポリアミド−12などのポ
リアミド系合成樹脂。ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸
ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ポリエチレンおよびポリプルピレンなどの単独ま
たは共重合したビニル系合成樹脂。ポリウレタン、シリ
コーン、ポリカーボネート、PBT、PET、ポリエー
テルエーテルケトン、塩素化ポリエチレンおよびハイパ
ロンなどの合成樹脂。プロピレン、ネオプレン、スチレ
ンブタジエンおよびアクリロニトリルブタジエンなどの
ゴム。エポキシ系樹脂。フェノール系合成樹脂。さらに
磁粉とバインダーである合成樹脂との配合比率は、磁粉
:60〜70 vol%程度とするのが望ましい。なお
その他にも、従来から常用される可塑剤や坑酸化剤、表
面処理剤などを目的に応じて適量使用できるのはいうま
でもない。
【0014】次に、この発明に係る磁場配向金型につい
て説明する。図2に、この発明に従う射出成形用の磁場
配向金型の好適例を模式で示し、図中番号1はダイ2に
設けたキャビティ、3は主極、そして4が永久磁石であ
り、この永久磁石4の面積はキャビティ1の面積よりも
狭く、すなわちトラックの中央環つまりモーター実装上
の有効使用面積と等しい面積を持つ円盤形状になってい
る。またかかる永久磁石4としては、図3に示すように
円盤円周に沿って交互にN,S,N,S…と分極された
いわゆる極異方磁石を用いる。5は補助極であり、この
補助極5は永久磁石4の面積と同じにしてある。さらに
6は固定板、7は移動板、8はノズルタッチ、9はスプ
ール、10は突き出しピン、11は突き出し板、12は
キャビティー板である。
【0015】ここにダイ2とキャビティー板12のみな
らず、主極3および補助極5も非磁性体で構成すれば、
第2発明に係る成形金型が、一方主極3および補助極5
は強磁性体で構成し、ダイ2とキャビティー板12を非
磁性体で構成すれば、容易に閉磁路が形成され第3発明
に係る成形金型となる。なおこの場合において突き出し
ピン10は強磁性体であることが望ましい。
【0016】ここに強磁性体としては、S55C,S5
0C,S40C等の炭素鋼、SKD11,SKD61等
のダイス鋼、その他パメンジュール、純鉄等が使用でき
るが、耐摩耗性向上のため表面硬化処理を施すことは一
層有利である。一方非磁性体としては、ステンレス鋼、
銅ベリリウム合金、ハイマンガン鋼、青銅、真ちゅう及
び非磁性超鋼N−7等が有利に適合し、これらにも必要
に応じ耐摩耗性向上のため表面硬化処理を施すことは有
利である。
【0017】さて図2に示した金型内に、射出成形によ
って円盤状キャビティ1内に合成樹脂磁石材料を導入す
ると、閉磁路の形成如何にかかわらず、円盤状キャビテ
ィ1内の磁力線は、該キャビティ1の中心軸を含む縦断
面においてはキャビティトラックの中央環領域に集束す
るように、また中央環の中心円を含む断面においては極
異方着磁を行った場合の磁力線方向に沿って透過するの
で、磁石材料中の磁粉もまたこの磁力線の方向に沿って
配向し、かくして図4に示すような極異方集束タイプの
円盤状磁石が得られるのである。
【0018】ここに金型磁気回路の面からは、磁束を絞
るべき永久磁石側では、該側トラックの中央環を中心と
して、磁石幅をキャビティ幅よりも狭くする一方、反対
の広面積の主極側では、磁極の幅をキャビティ幅と同等
もしくは広くとることが肝要である。
【0019】また円盤状磁石は、その後にモーターに組
み込む場合を考慮すれば、中抜きのいわゆるドーナツ形
状が好ましいが、この発明において、かかる中抜きは必
ずしも必須要件というわけではない。
【0020】以上、成形金型として主に射出成形用金型
を用いる場合について説明したが、磁気回路金型の必要
な部分を他の成形用に変更すれば、圧縮成形用金型を利
用することもできる。図5に、圧縮成形用金型の好適例
を模式で示す。同図に示したところにおいて、番号13
は上パンチ、14は下パンチ、15はダイ(非磁性材)
、16はコア(非磁性材)、そして17が成形体である
。ここに上記上パンチ13は、図6に示すように、上パ
ンチ座部18の下に非磁性材料で覆われた永久磁石19
が配置された構造になっている。そして上パンチ座部1
8、下パンチ14を非磁性材で構成すれば、第2発明に
係る成形金型となり、一方上パンチ座部18、下パンチ
14とも強磁性材で構成すれば、第3発明に係る成形金
型となる。
【0021】上記の金型を用いることにより、図7に示
すような磁粉配向になる極異方永久磁石が得られるので
ある。
【0022】
【実施例】図2に示した、閉磁路形成方式の射出成形用
金型(金型A)および図5に示した、閉磁路不形成方式
の圧縮成形用金型(金型B)をそなえる磁場配向成形機
を用い、図8に示す寸法になる円盤状の磁石を、以下の
条件で成形した。 原料 ・磁粉粒子 フェライト磁粉(平均粒径 1.5μm のマグネトプ
ランバイト系ストロンチウム系フェライト) ・合成樹脂:ポリアミド12 ・可塑剤:TTS(イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート)
【0023】配合 ・配合A(プラマグ配合) 磁粉        :66 vol%ポリアミド12
:33 vol% TTS      :1 vol% ・配合B(焼結配合) 磁粉:40  wt% 水  :60  wt%
【0024】成形条件 ・射出成形条件 使用ペレット配合  :配合A 射出シリンダー温度:300 ℃ 金型温度          :100 ℃射出圧力 
         :1800 kg/cm2 励磁時
間          :常時 冷却時間          :15秒射出サイクル 
     :30秒 ・圧縮成形条件 使用原料  :配合B 水抜き方法:インジェクション方式 励磁方法  :竪磁場成形 成形温度  :20℃ 焼成温度  :1250℃
【0025】かくして得られた円盤状磁石の着磁後にお
ける表面磁界および起動トルク(モーター特性)につい
て調べた結果を、表1に示す。
【0026】なおモーター特性の評価条件は次のとおり
である。 ・マグネット 外径:60mm 内径:20mm 厚み:4mm 着磁:8極 ・コイル 相  :3相6コイル 巻数:140 ターン/コイル 抵抗:15オーム/コイル ・駆動法    3相バイポーラ 電圧:12V 電流:400 mA(200 mA/相)
【0027】
【表1】
【0028】同表より明らかなように、この発明に従う
磁場配向成形機を用いて、円盤状磁石中の磁粉を作用面
側トラックの中央環領域に集束させることにより、作用
面における表面磁界を大幅に向上させることができ、ま
た優れたトルク特性が得られている。
【0029】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、円盤状磁石
材料中の磁粉を作用面側トラックの中央環領域に効果的
に配向させることができ、ひいては着磁後の永久磁石の
作用面における表面磁界を従来よりも格段に向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明および従来法に従って製造した円盤状
磁石の磁粉粒子配向を比較して示した図である。
【図2】この発明に従う射出成形用の磁場配向金型の模
式図である。
【図3】永久磁石の分極状態を示した図である。
【図4】この発明に従い得られた極異方集束タイプの円
盤状磁石の着磁後における磁粉粒子の磁力線方向を示し
た図である。
【図5】この発明に従う圧縮成形用の磁場配向金型の模
式図である。
【図6】圧縮成形用金型の上パンチの構造を示した図で
ある。
【図7】成形体の磁粉粒子配向状態を示した図である。
【図8】実施例で作製した円盤状磁石の寸法、形状を示
した図である。
【図9】偏平型モーターの分解図である。
【符号の説明】
1  キャビティ 2  ダイ 3  主極 4  永久磁石 5  補助極 6  固定板 7  移動板 8  ノズルタッチ 9  スプール 10  突き出しピン 11  突き出し板 12  キャビティー板 13  上パンチ 14  下パンチ 15  ダイ 16  コア 17  成形体 18  上パンチ座部 19  永久磁石 101   永久磁石 102   ステーターコイル 103   上部ケース 104   バックヨーク 105   ブッシュ 106   シャフト 106   下部ケース

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  表裏面のいずれか一方を作用面とする
    円盤状磁石において、該円盤状磁石の中心軸を含む断面
    における磁粉粒子の配向方向が、該磁石の作用面側トラ
    ックの中央環領域に集束し、かつ中央環領域の中心円を
    含む断面における磁粉粒子の配向方向が、極異方着磁を
    した場合の磁力線の方向に沿うものである集束配向型極
    異方円盤状磁石。
  2. 【請求項2】  円盤状キャビティを有し、このキャビ
    ティ内に導入した磁石材料に磁場を印加して該材料中の
    磁粉を厚み方向に配向させる磁場配向金型であって、該
    キャビティ上下面のいずれか一方の面につき、キャビテ
    ィトラックの中央環を中心として該トラック幅よりも狭
    い環状領域を永久磁石で区画する一方、残りの領域は非
    磁性材料で区画することを特徴とする磁場配向金型。
  3. 【請求項3】  円盤状キャビティを有し、このキャビ
    ティ内に導入した磁石材料に磁場を印加して該材料中の
    磁粉を厚み方向に配向させる磁場配向金型であって、該
    キャビティ上下面の一方の面については少なくともトラ
    ック全面を強磁性材料の主極で区画し、また他面につい
    てはキャビティトラックの中央環を中心として該トラッ
    ク幅よりも狭い環状領域を永久磁石で区画する一方、残
    りの領域は非磁性材料で区画し、さらに該永久磁石の背
    面には強磁性材料の補助極を配置し、かつこの主極と補
    助極とを同じく強磁性材料で接合して閉磁路を形成する
    ことを特徴とする磁場配向金型。
JP3047472A 1991-02-21 1991-02-21 集束配向型極異方円盤状磁石および磁場配向金型 Pending JPH04267308A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105321651A (zh) * 2015-10-16 2016-02-10 宁波鑫丰磁业有限公司 一种一次成型的halbach阵列永磁轴向环
JP2016032023A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 日東電工株式会社 永久磁石、永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法
CN109616277A (zh) * 2018-12-28 2019-04-12 上海三环磁性材料有限公司 一种端面多极永磁体正弦波充磁夹具
CN113077983A (zh) * 2021-04-09 2021-07-06 杭州千石科技有限公司 一种用于无线充电的注塑c型磁环的制备方法

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