JPH04267309A - 集束配向型長尺磁石 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、端面の径に比較して
長手方向の長さが長い長尺磁石に関し、特に作用面にお
ける表面磁界の向上を図ったものである。この発明は、
磁石作用面が細長く延びる長尺性を要求される用途に適
合し、例えば測長機用磁石やアウターロータ型モータの
トルク用磁石等に用いてとりわけ有利に適合する。

【０００２】

【従来の技術】この種用途の磁石には、これまで希土類
系またはフェライト系の焼結磁石あるいは合成樹脂磁石
が主に使用されてきた。上記の磁石のうち、とくに表面
磁界が強くまた吸着力の優れたものは希土類系の焼結磁
石や合成樹脂磁石であり、これらに比べるとフェライト
系焼結磁石は性能が幾分、またフェライト系合成樹脂磁
石は性能がかなり劣り、それぞれ用途に応じて使用され
てきた。すなわちコストの高い希土類系磁石は高級用途
に、またコストの低いフェライト系磁石は低級用途に使
用されてきたが、いずれにせよ磁粉の配向方向は等方か
厚み方向であり、磁気特性は使用原料の善し悪しによっ
てのみ決まっていた。中でもフェライト系の合成樹脂磁
石は、複雑な形状のものでも容易に成形でき、また軽量
で一体成形も可能という利点はそなえるものの、磁石の
表面磁界が低いことから、その用途は自ずから限定され
ていた。

【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、たとえフェライト系磁粉を
用いた場合であっても、作用面において強い表面磁界が
得られる新規な磁粉粒子配向構造になる長尺磁石を提案
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、長
尺磁石の長手方向を横切る断面における輪郭線の部分に
、磁粉粒子の配向方向が集束する作用域を形成し、該作
用域を上記長手方向に連ねてなる集束配向型長尺磁石で
ある。また磁石を可撓性の合成樹脂材料で形成すること
によって、さらに用途を拡大でき有利である。

【０００５】この発明の長尺磁石としては、合成樹脂磁
石及び焼結磁石いずれもが利用できる。合成樹脂磁石及
び焼結磁石おける磁粉としては、フェライト系磁粉、ア
ルニコ系磁粉およびサマリウム−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。

【０００６】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ロピレンなどの単独ま
たは共重合した合成樹脂。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。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
合成樹脂などとの配合比率は、磁粉：６０〜７０ｖｏｌ
　％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く、特に可塑剤は
可撓性を付与する際には有効で、可塑剤としては例えば
ジオクチルフタレート（ＤＯＰ），ジブタジルチタレー
ト（ＤＢＰ）等のフタル酸エステル系可塑剤、ジオクチ
ルアジペイト（ＤＯＡ）等のアジピン酸系可塑剤或いは
ポリエステル系に代表される高分子系可塑剤などを使用
できる。

【０００７】

【作用】図１に、この発明に従って磁粉粒子を配向させ
た長尺磁石を示す。図中の矢印は磁粉粒子の配向方向で
あり、この長尺磁石１の長手方向と直交する断面におけ
る輪郭線の部分に、すなわち図示例では長方形における
一方の長辺の中央部に磁粉粒子の配向方向が集束する作
用域２を形成し、この作用域２を上記長手方向へ連ねて
なる。従って図２に示す従来の長尺磁石と比較すると、
この従来磁石では無駄な磁束が存在するのに対し、図１
に示したこの発明の長尺磁石では全ての磁束が作用域に
集束しているため、より高い表面磁界が得られる。

【０００８】ここに図１中に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。

【０００９】上記の例では、長尺磁石の端面形状が長方
形の場合について主に説明したが、磁石形状はこの場合
だけに限るものではなく、図３（ａ）　〜（ｅ）　に示
すような、台形、三角形、多角形、円形、又は半円形等
の様々な端面形状であっても、また同図（ｆ），　（ｇ
）に示すように作用域を複数形成しても良く、要は、長
尺磁石の長手方向を横切る断面における輪郭線の少なく
とも一部分に、磁粉粒子の配向方向が集束する作用域を
形成し、この作用域が上記長手方向に連続又は断続して
連なっていれば良いのである。

【００１０】さてこの発明は、長尺磁石中における磁粉
粒子の配向方向を制御することによって、磁石使用面で
の表面磁界の向上を図るものである。そこで図４に、こ
の発明に従う磁粉配向要領について図解する。図中番号
３は磁場配向成形金型に設けたキャビティ、４は磁極、
５は対向磁極、６は励磁用コイル、７は磁気回路のリタ
ーンヨークである。なお各磁極を永久磁石とすることに
よって、励磁用コイルを省略することも可能である。そ
してキャビティ３内に、磁粉と合成樹脂とを所定の割合
で配合した合成樹脂磁石を装入し、かつ合成樹脂磁石の
場合を図５に示すように押出しながら、磁場を印加する
と、図中に矢印で示した方向に磁力線５が発生し、この
磁力線５に沿って磁粉粒子が配向することになる。この
ように磁粉の配向方向を作用域に集束させることによっ
て、磁束を絞ることができ、その結果作用域での表面磁
界を著しく向上させることができるのである。

【００１１】ちなみに上記磁場配向成形金型の磁極４、
対向磁極５及びリターンヨークに用いる強磁性体として
は、Ｓ５５Ｃ，Ｓ５０Ｃ，Ｓ４０Ｃ等の炭素鋼、ＳＫＤ
１１，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。また磁極まわりを埋
める非磁性体としては、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。

【００１２】

【実施例】図４に示した磁場配向成形金型を用い、図１
に示した形状でその寸法が幅：１４ｍｍ，　厚さ：３ｍ
ｍ及び長さ：１２５ｍｍ　になり、また作用域の幅が８
ｍｍである長尺磁石を、以下の条件で成形した。 原料 ・磁粉粒子 磁粉Ａ：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）磁
粉Ｂ：サマリウム−コバルト磁粉（Ｓｍ２Ｃｏ１７　系
；平均粒径　　１０μｍ　） ・合成樹脂：塩素化ポリエチレン ・可塑剤：ＤＯＰ（ディオクチルフタレート）・その他
：ポリエチレン系ワックス ＴＴＳ（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート
）

【００１３】配合 ・配合Ａ（プラマグ配合） 磁粉Ａ：６１．５　ｖｏｌ％ 塩素化ポリエチレン：２５．５　ｖｏｌ％ＤＯＰ：１２
　ｖｏｌ％ ポリエチレン系ワックス：０．５　ｖｏｌ％ＴＴＳ：０
．５　ｖｏｌ％ ・配合Ｂ（焼結配合） 磁粉：４０　　ｗｔ％ 水　　：６０　　ｗｔ％

【００１４】成形条件 ・押出し成形条件 使用ペレット配合　　：配合Ａ 加熱筒温度：１６０　℃ 吐出速度：２ｍ／ｍｉｎ　 押出し機：フルフライト型 （シリンダー長）／（内径）＝２２ 圧縮比３ 励磁コイル起磁力：１００００　Ａ＊ターンランド部磁
場印加幅：７０ｍｍ ・圧縮成形条件　　　　使用原料　　：配合Ｂ成形方法
　　：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℃

【００１５】かくして得られた長尺磁石の着磁後におけ
る表面磁界、さらに合成樹脂磁石は起動トルク（モータ
ー特性）について調べた。

【００１６】なおモーター特性の評価は、図６に示す偏
平型モータにおける、ステータ８に対向させて配置する
ロータ９として、上記に従って得られた可撓性の長尺磁
石を着磁後に、ロータヨーク１０の内側に巻込んで配設
し、起動トルクの測定に供した。なお同図中、符号１１
は上部ケース、１２はバックヨーク、１３はシャフト、
１４はステータヨーク、１５は下部ケースである。

【００１７】また評価条件は次のとおりである。 ・マグネット　　　　外径：４０ｍｍ 内径：３４ｍｍ 厚み：３ｍｍ 着磁：８極 ・駆動法　　　　　　　　３相 電圧：１２Ｖ 電流：２００ｍＡ　／相 ８極

【００１８】また比較として、同様の外形寸法になるが
、磁粉粒子を集束配向した作用域のない厚み方向配向の
長尺磁石を製造し、同様の評価を行った。以上の各評価
結果を、表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１より明らかなように、この発明に従っ
て得られた長尺磁石はいずれも、従来法に従い得られた
ものと比較して作用面における表面磁界が著しく向上し
、ま適用したモータのトルク特性も向上し得ることが確
かめられた。

【００２１】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、表面磁界の
格段に高い作用域を有する長尺磁石を提供でき、この種
磁石の適用範囲の拡大に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う長尺磁石の模式図である。

【図２】従来の長尺磁石の模式図である。

【図３】長尺磁石の端面を示す模式図である。

【図４】磁場配向成形金型の模式図である。

【図５】押出し成形の要領を示す模式図である。

【図６】モータの模式図である。

【符号の説明】

１　　長尺磁石 ２　　作用域 ３　　キャビティ ４　　磁極 ５　　対向磁極 ６　　励磁コイル ７　　リターンヨーク ８　　ステータ ９　　ロータ １０　　ロータヨーク １１　　上部ケース １２　　バックヨーク １３　　シャフト １４　　ステータヨーク １５　　下部ケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　長尺磁石の長手方向を横切る断面にお
   ける輪郭線の部分に、磁粉粒子の配向方向が集束する作
   用域を形成し、該作用域を上記長手方向に連ねてなる集
   束配向型長尺磁石。
2. 【請求項２】　　可撓性の合成樹脂材料からなる、請求
   項１に記載の集束配向型長尺磁石。