JPH06215967A - 移送一体成形磁気回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術のように、例えば結合剤を含む磁性
粉体をバルク状部材と一体化する部位に供給し、バルク
状部材と一体化する部位で直接磁性粉体を圧縮すると、
バルク状部材の変形による圧力損失、磁性粉体とバルク
状部材との摩擦抵抗による圧力損失などが原因となって
磁性粉体の高密度化が困難となり高磁気特性の一体成形
磁気回路が得られない。本発明は、結合剤を含む磁性粉
体を圧縮してバルク状部材と一体的に固めた一体成形磁
気回路において、磁性粉体の高密度化により高磁気特性
化を図ることを目的とする。 【構成】 結合剤を含む磁性粉体を圧縮した仮成形部材
の移送と再圧縮とにより磁性粉体の高密度仮成形部材と
バルク状磁性部材とで一体的磁気回路を形成し、然るの
ち結合剤成分を重合硬化することにより高密度成形体と
バルク状磁性部材との磁気回路を製造するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性粉体の成形部材と
バルク状磁性部材で構成される磁気回路において、磁性
粉体を圧縮した仮成形部材の移送と再圧縮により磁性粉
体の高密度成形体とバルク状磁性部材とで一体的な磁気
回路を形成する製造方法に関する。

【０００２】上記磁気回路の具体的構成部材とその利用
分野として、例えば磁性粉体の成形体として樹脂磁石、
バルク状磁性部材として積層電磁鋼板を用いた磁石回転
子を挙げることができる。この磁石回転子は、例えば交
流サーボモータなどに搭載され利用される。

【０００３】

【従来の技術】ところで交流サーボモータの出力、効率
などの性能は磁石特性と磁石回転子を構成する軟磁性部
材の磁気回路に負うところが大きい。

【０００４】例えば、磁石回転子の磁気回路構成部材の
一例として磁性粉体を何らかの方法で特定形状の成形体
とした磁石と、軟磁性部材としての積層電磁鋼板との組
合せで成るものがある。

【０００５】上記の磁石回転子に拘らず、磁石回転子の
磁石として求められる共通の性質は（１）始動電流に起
因した減磁界に対する減磁耐力に優れた高保磁力特性、
（２）出力向上や小型化に効果的な高残留磁化特性、
（３）固定子側からの高周波磁界に起因した渦電流に抗
する高電気抵抗特性、（４）積層電磁鋼板への組み込み
作業性や磁気回路の空隙減少のため高機械的特性と高寸
法精度特性などが高水準で整合していることである。

【０００６】磁石回転子の磁石材質は、一般にアルニコ
系鋳造磁石やフェライト系焼結磁石、希土類系焼結磁石
が知られているが、これらの磁石は磁石の求められる共
通の性質から見ると減磁耐力、出力向上、或いは渦電流
損、機械的強度、寸法精度の何れかに欠点がある。

【０００７】一方、保磁力、残留磁化、電気抵抗、機械
的強度、寸法精度の何れもが比較的高水準で整合した磁
石材質として米国特許第４，４９６，３９５号明細書に
開示されている急冷磁石粉末を結合剤で固めた樹脂磁石
が知られている。

【０００８】上記急冷磁石粉末は、J.F.Herbestらの"Ra
re earth-Iron-Boron Materials;ANew Era in Permanen
t Magnets" Ann.Rev.Sci. Vol.16,pp467〜485(1986)な
どによれば希土類元素Ｒと代表的遷移金属元素Ｆｅ／Ｃ
ｏとＢとを２：１４：１に近い割合で含む合金溶湯をメ
ルトスピニングすることで得られる。この急冷磁石粉末
は結晶化温度約５８０℃で、２０〜４００nmのＲ₂ＴＭ
₁₄Ｂ相（但しＲはＮｄ／Ｐｒ，ＴＭはＦｅ／Ｃｏ）が非
晶質Ｆｅ相に分散した微細構造を呈し、磁気的に等方性
である。そして８ｋＯｅを超える高保磁力と約８ｋＧの
高残留磁化を有する。また、急冷磁石粉末を樹脂で固め
た樹脂磁石は１０^-２Ωcm以上の高電気抵抗で、且つ機
械的強度や寸法精度も優れている。このため、例えば米
国特許第４，６８９，１６３号明細書に開示されている
ようにステップモータの磁石回転子などへ応用される。

【０００９】一方、磁石回転子の磁石と積層電磁鋼板と
の磁気回路の工夫例としては、磁石を積層電磁鋼板に空
隙なく配置する磁気回路が開示されている。例えば、特
開昭６３−９８１０８号公報は積層電磁鋼板の磁石スロ
ット内面で結合剤を含む急冷磁石粉体を圧縮し、この樹
脂磁石を積層電磁鋼板と一体的に成形するものである。
また、米国特許第４，９８１，６３５号明細書は積層電
磁鋼板の外周面で結合剤を含む急冷磁石粉体を圧縮し、
この樹脂磁石を積層電磁鋼板と一体的に成形するもので
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結合剤
を含む急冷磁石粉体を圧縮成形した樹脂磁石の保磁力
は、もとの急冷磁石粉末の水準と基本的には変わりない
が、残留磁化は樹脂磁石の密度に依存する。

【００１１】従来技術では結合剤を含む急冷磁石粉体を
積層電磁鋼板と一体化する部位に供給し、この積層電磁
鋼板の一体化する部位にて急冷磁石粉体を圧縮成形す
る。これにより樹脂磁石は積層電磁鋼板の一体化する部
位にて空隙なく配置された磁気回路とすることができ
る。すなわち、従来技術では積層電磁鋼板を金型キャビ
ティの一部として配置し、そこで結合剤を含む急冷磁石
粉体を圧縮し、この樹脂磁石が積層電磁鋼板と一体的に
なるよう成形する。

【００１２】ところで、高残留磁化の樹脂磁石を得るに
は、この樹脂磁石を高密度に圧縮する必要があるが、そ
のためには一般に６〜８ton／cm²程度の圧縮圧力が必要
である。しかし、従来技術のように結合剤を含む急冷磁
石粉体を積層電磁鋼板と一体化する部位に供給し積層電
磁鋼板と一体化する部位にて直接、急冷磁石粉体を圧縮
すると積層電磁鋼板の変形による圧力損失、希土類磁石
粉体と積層電磁鋼板の積層面との摩擦抵抗による圧力損
失などが原因となって樹脂磁石の高密度化が困難とな
り、高残留磁化の樹脂磁石が得られない。

【００１３】本発明は上記欠点、すなわち結合剤を含む
急冷磁石粉体を圧縮して固めた樹脂磁石を積層電磁鋼板
に空隙なく配置する磁気回路において、樹脂磁石を高密
度化し、高残留磁化にすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の移送一体成形磁気回路の製造方法は、結合剤
を含む磁性粉体を圧縮した仮成形部材の移送と再圧縮と
により磁性粉体の高密度仮成形部材とバルク状磁性部材
とで一体的磁気回路を形成し、然るのち結合剤成分を重
合硬化することにより高密度成形体とバルク状磁性部材
との磁気回路を製造するものである。

【００１５】本発明の対象となる好ましい磁気回路を例
示すれば、先ず結合剤を含む磁性粉体がエポキシ樹脂組
成物とＲ−Ｆｅ−Ｂ系急冷磁石粉末および必要に応じて
適宜加える添加物からなり、バルク状磁性部材が積層電
磁鋼板である磁石回転子に使用されるような磁気回路を
挙げることができる。

【００１６】

【作用】以下、本発明を更に詳しく説明する。

【００１７】本発明で対象となる磁気回路とは、その用
途によって適宜材質選択される磁性粉体の成形体とバル
ク状磁性部材、および必要に応じて適宜使用される補助
部材から構成される。なお、本発明で対象となる磁気回
路において磁性粉体の成形体とバルク状磁性部材の磁気
的性質は硬軟何れであっても差し支えない。

【００１８】先ず、本発明で対象となる磁気回路構成部
材について説明する。磁性粉体は米国特許第４，４９
６，３９５号明細書に開示されているＲ−Ｆｅ−Ｂ系急
冷磁石粉末が好ましい。しかしながらＮｄ−Ｆｅ系、Ｓ
ｍ−Ｆｅ系、Ｓｍ−Ｃｏ系異方性希土類磁石粉末、Ｓｒ
−，Ｂａ系マグネトプランバイト構造フェライト磁石粉
末、或いはＭｎ−Ｚｎ，Ｎｉ−Ｚｎ系スピネル構造フェ
ライト粉末、更にはＦｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｍｏ
−Ｆｅ−Ｎｉ系など種々の軟磁性粉末を対象とすること
もできる。

【００１９】磁性粉体を固める樹脂は熱重合性樹脂組成
物、中でも磁性粉体やバルク状磁性部材などへの接着性
が良く、成形性（圧縮性）の経時変化が少ない潜在硬化
性のエポキシ樹脂組成物が好ましい。

【００２０】また、上記結合剤を含む磁性粉体に必要に
応じて適宜加える添加物とは、結合剤と磁性粉体の密着
性を高めるための各種カーボンファンクショナルシラン
化合物などのカップリング剤、圧縮時の圧力伝達を高め
るための各種高級脂肪酸およびその金属石鹸などの潤滑
剤を挙げることができる。

【００２１】上記、結合剤を含む磁性粉体の材料形態と
しては本発明の生産性を高めるために粉末成形性の高い
材料形態に調整することが望ましい。例えば、結合剤を
含む磁性粉体を粉末成形性の高い材料形態に調整する具
体的手段としては、室温で液体のエポキシ樹脂を内包し
た高分子マイクロカプセルと潜在硬化性を有するアミン
化合物の微粒子を乾式混合したものを例示することがで
きる。

【００２２】一方、バルク状磁性部材としては積層電磁
鋼板のような軟質磁性材料の他にも特定のバルク形状に
加工した各種硬軟磁性材料を対象とすることができる。

【００２３】次に、本発明の製造方法の核心となる移送
一体成形の製造プロセスを説明する。

【００２４】図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の移送一体成
形磁気回路の要部プロセスを示す。ただし図中１ａは結
合剤を含む磁性粉体、１ｂは磁性粉体１ａの仮成形部
材、１ｃは仮成形部材１ｂの再圧縮仮成形部材、２は仮
成形部材１ｂとともに磁気回路を構成するバルク状磁性
部材、３は磁性粉体１ａの充填フィーダ、４はモールド
ダイ、５は磁性粉体１ａの圧縮／移送／再圧縮に使用す
るパンチ、６はモールドストッパである。

【００２５】以下、図１（ａ）〜（ｅ）に従って要部プ
ロセスの動作について説明する。 （ａ）充填 充填フィーダ３の移動により結合剤を含む磁性粉体１ａ
をモールドダイ４とパンチ５で形成したキャビティに充
填する。

【００２６】（ｂ）圧縮 モールドストッパ６によりキャビティに充填した結合剤
を含む磁性粉体１ａを封じ込め、パンチ５で圧縮する。
これにより結合剤を含む磁性粉体１ａは仮成形部材１ｂ
となる。

【００２７】ところで、高残留磁化の樹脂磁石を得るに
は、この樹脂磁石を高密度に圧縮する必要があるが、そ
のためには一般に６〜８ton／cm²程度の圧縮圧力が必要
である。本発明では仮成形部材１ｂを圧縮する際、従来
技術のように結合剤を含む磁性粉体１ａをバルク状磁性
部材２と一体化する部位に供給し、その部位にて磁性粉
体１ａを圧縮するものではないから圧力損失が少なく６
〜８ton／cm²程度の圧縮圧力で高密度の仮成形部材１ｂ
が容易に得られる。

【００２８】なお、結合剤を含む磁性粉体に異方性磁石
粉末が含まれている際には磁性粉体１ａを磁界中で圧縮
することが好ましい。

【００２９】（ｃ）バルク状磁性部材の供給 磁気回路を構成するバルク状磁性部材２をモールドダイ
５の所定位置に載置しモールドストッパ６にて所定位置
に支持する。

【００３０】（ｄ）移送／再圧縮 仮成形部材１ｂの移送方向に垂直な面積Ｓａはバルク状
磁性部材２に設けた仮成形部材１ｂの導入方向に垂直な
面積Ｓｂよりも小さい。

【００３１】バルク状磁性部材２に設けた仮成形部材１
ｂの導入部位へ仮成形部材１ｂをパンチ５で移送し、更
に再圧縮することにより再圧縮仮成形部材１ｃをバルク
状磁性部材２に空隙なく配置させる。なお、仮成形部材
１ｂの移送は一般にその圧縮圧力よりも遥かに小さい圧
力でよい。また再圧縮は一般に１ton／cm²以下の圧力で
仮成形部材１ｂを圧縮破壊させ再圧縮仮成形部材１ｃと
することでバルク状磁性部材２との空隙を埋める。

【００３２】（ｅ）離型 モールドストッパ６を解除し、充填フィーダ３の移動に
よりバルク状磁性部材２と一体化した再圧縮仮成形部材
１ｃを離型する。

【００３３】以上、明らかなように図１（ａ）〜（ｅ）
のプロセスは連続動作も可能である。最終的には再圧縮
仮成形部材１ｃの結合剤成分を硬化して本発明で言う移
送一体成形磁気回路が形成される。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１に準じて説明す
る。

【００３５】［実施例１］ （１）結合剤を含む磁性粉体の作成 合金組成Ｎｄ₁₂Ｆｅ₇₈Ｃｏ₄Ｂ₆、保磁力１０ｋＯｅのＲ
−Ｆｅ−Ｂ系急冷磁石粉末９７重量％にエポキシ価０．
００６eqiv.ratioのビスフェノール型エポキシ樹脂オリ
ゴマー７０重量％を内包した平均粒子径１５μｍの尿素
樹脂単核球状カプセル２．５５重量％、平均粒子径５μ
ｍの潜在硬化性アミン化合物：１，３−ビス（ヒドラジ
ドカルボエチル）−５−イソプロピルヒダントイン０．
４５重量％を加えてＶブレンダにて混合した。

【００３６】（２）バルク状磁性部材の作成 図２（ａ）は本実施例で使用するバルク状磁性部材２を
示す。

【００３７】図のようにバルク状磁性部材２は板厚０．
３５mmの電磁鋼板を１０mm厚、８分割積層した積層電磁
鋼板２１と、それらを連結する非磁性補助部材２２によ
り構成され、これにより磁石導入部位２３が設けられて
いる。

【００３８】（３）移送一体成形 図１（ａ）のように結合剤を含む急冷磁石粉体を超硬合
金製のダイ／パンチからなるキャビティに充填し、図１
（ｂ）のように８ton／cm²で圧縮して仮成形部材とし
た。次に図１（ｃ）のように積層電磁鋼板を所定位置に
載置・固定し、図１（ｄ）のように仮成形部材を積層電
磁鋼板の磁石導入部位に移送し再圧縮した。移送の際の
圧力は仮成形部材の移送開始時が最大でほぼ０．６ton
／cm²程度、その後はほとんど圧力を要しない。そして
積層電磁鋼板の磁石導入部位の所定位置に移送が完了す
ると同時に仮成形部材の再圧縮が始まる。仮成形部材の
再圧縮で圧縮圧力は再び上昇に転じるが積層電磁鋼板の
磁石導入部位の空隙を埋めるために必要な圧縮圧力は２
ton／cm²程度で十分であった。

【００３９】次に図１（ｅ）のように一体化した再圧縮
仮成形部材と積層電磁鋼板を離型し、１４０℃で１０分
加熱することにより結合剤成分を硬化し、図２（ｂ）に
示す本発明移送一体成形磁気回路を得た。ただし、１ｄ
は再圧縮仮成形部材１ｃの結合剤成分を硬化した樹脂磁
石である。この磁石部分の密度は６．２ｇ／cm³であり
積層電磁鋼板と空隙なしに磁気回路を形成していた。

【００４０】図３（１）は、本実施例で得た密度６．２
ｇ／cm³磁石の４πＩ−Ｈ曲線を示す。この磁石の残留
磁化は６．９０ｋＧ、最大エネルギー積は１０．０ＭＧ
Ｏｅであった。

【００４１】［比較例１］実施例１と同じ結合剤を含む
磁性粉体を図１（ａ）のように充填し、図１（ｃ）のよ
うに積層電磁鋼板を載置し、図１（ｄ）のように結合剤
を含む磁性粉体を積層電磁鋼板の磁石導入部位に移送
し、積層電磁鋼板の磁石導入部位にて結合剤を含む磁性
粉体を直接圧縮した。ただし圧縮圧力は積層電磁鋼板に
大きな歪みが生じない２ton／cm²程度とした。次に図１
（ｅ）のように離型し、１４０℃で１０分加熱すること
により結合剤成分を硬化し、図２（ｂ）と同様の外観の
一体成形磁気回路を得た。この磁石部分の密度は５．４
ｇ／cm³であり積層電磁鋼板と空隙なしに磁気回路を形
成していた。

【００４２】図３（２）は、比較例１で得た密度５．４
ｇ／cm³磁石の４πＩ−Ｈ曲線を示す。この磁石の残留
磁化は５．４０ｋＧ、最大エネルギー積は６．４０ＭＧ
Ｏｅであった。実施例１の（１）と比較すれば保持力水
準は同じである。しかし残留磁化は実施例１の方が
（２）の比較例１よりも１．２７倍も勝っていた。

【００４３】［実施例２］合金組成Ｎｄ₁₄Ｆｅ₈₀Ｂ₆の
異方性を有するリング焼結磁石（外径３２mm、内径２８
mm、高さ２０mm）の内部に、予め８ton／cm²で圧縮した
実施例１と同じ結合剤３重量％を含むＦｅ粉体の中空仮
成形部材を移送し２ton／cm²で再圧縮したのち離型し
た。続いて、１４０℃で１０分加熱することにより結合
剤成分を硬化し本発明移送一体成形磁気回路を得た。ダ
ストコアの密度は６．５ｇ／cm³であり焼結磁石と空隙
なしに磁気回路を形成していた。

【００４４】［比較例２］焼結磁石の中に実施例２と同
じ結合剤３重量％を含むＦｅ粉体を充填し、この粉体を
直接、比較例１の様に圧縮した。ただし、圧縮圧力は焼
結磁石が破損しない１ton／cm²程度とした。続いて１４
０℃で１０分加熱して結合剤成分を硬化し実施例２と同
様の一体成形磁気回路を得た。この磁石部分の密度は
４．０ｇ／cm ³であり焼結磁石と空隙なしに磁気回路を
形成していた。

【００４５】

【発明の効果】本発明で対象となる磁気回路とは、その
用途によって適宜材質選択される磁性粉体の成形体とバ
ルク状磁性部材、および必要に応じて適宜使用される補
助部材から構成される。

【００４６】本発明は磁性粉体の成形部材とバルク状磁
性部材で構成される磁気回路において磁性粉体を圧縮し
た仮成形部材の移送と再圧縮により一体的な磁気回路を
形成するものであるから磁性粉体を高密度の成形部材と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】移送一体成形磁気回路のプロセス動作図

【図２】（ａ）バルク状磁性部材の一例を示す斜視外観
図 （ｂ）移送一体成形磁気回路の一例を示す斜視外観図

【図３】一体成形磁気回路の磁石部分の４πＩ−Ｈ特性
図

【符号の説明】

１ａ 磁性粉体 １ｂ 仮成形部材 １ｃ 再圧縮仮成形部材 １ｄ 樹脂磁石 ２ バルク状磁性部材 ３ 充填フィーダ ４ モールドダイ ５ パンチ ６ モールドストッパ ２１ 積層電磁鋼板 ２２ 非磁性補助部材 ２３ 磁石導入部位

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結合剤を含む磁性粉体を圧縮した仮成形部
   材の移送と再圧縮とにより磁性粉体の高密度成形体とバ
   ルク状磁性部材とで一体的な磁気回路を形成し、然るの
   ち結合剤成分を重合硬化する移送一体成形磁気回路の製
   造方法。
2. 【請求項２】結合剤を含む磁性粉体がエポキシ樹脂組成
   物とＲ−Ｆｅ−Ｂ（Ｒ＝Ｎｄ／Ｐｒ）系急冷磁石粉末お
   よび必要に応じて適宜加える添加剤からなり、バルク状
   磁性部材が積層電磁鋼板である請求項１記載の移送一体
   成形磁気回路の製造方法。