(57)【要約】【課題】本発明は、高温での焼結、硬度の高い刃を用いた切削等のコストのかかる工法を用いず、かつ、微細な形状変更が可能な成型方法を用いた、磁性部材の製造方法を提供する。【解決手段】型またはケーシングに粉体状の磁性物質を充填し、前記型またはケーシングにバインダーを注入し、硬化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型またはケーシングに粉体状の磁性物質を充填する工程と、前記型またはケーシングにバインダーを注入する工程と、を備えたことを特徴とする磁性部材の製造方法。
【請求項２】
前記バインダーの粘度が２５０ｍＰａ以下である、請求項１記載の磁性部材の製造方法。
【請求項３】
前記型またはケーシング中の前記磁性物質の充填率が９０〜９８％である、請求項１記載の磁性部材の製造方法。
【請求項４】
前記粉体状の磁性物質の平均粒径が２００メッシュ以下である、請求項１記載の磁性部材の製造方法。
【請求項５】
前記型またはケーシングが、木材、樹脂、及び鉄チューブ、鉄板等の軟磁性材からなる群より選ばれた少なくとも１つの素材よりなる、請求項１記載の磁性部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁性部材の製造方法を用いて製造された、ことを特徴とする磁性部材。
【請求項７】
前記磁性部材が電磁石コイルのコア材である、請求項６記載の磁性部材。
【請求項８】
前記コア材が、ボビンレスコイル用コア材である、請求項７記載の磁性部材。
【請求項９】
前記磁性部材が永久磁石である、請求項６記載の磁性部材。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石や電磁石コイルのコア材等に使用される磁性を有する部材は、従来、金属性の金型にフェライト、パーマロイ、アモルファス等の磁性物質を入れて高温で焼結する方法（例えば、特許文献１）や、有機樹脂等に粉体状の磁性物質を混ぜ込んで固める方法や、珪素鋼板等の板状のものを切削する方法（例えば、特許文献２）等により、成型がなされてきた。
【０００３】
しかし、例えば、電磁石コイルのコア材は、その形状を微調整することにより、出力ガウスの調整をすることが可能であるが、形状の微調整に際して多くの試作品を作製する必要性が生じ得る。また、ボビンレスコイルを使用する際には、使用するコア材は、そのコイルの形状に合わせてコア材の形状を適宜変更する必要がある。その際に、焼結を行うには、多種類のコア材を製造するにあたり多くの金型を要することとなり、コスト面で問題がある。また、焼結を行う場合、容積が縮小するため、正確な型設計が困難である、という問題も有する。切削においても、硬度の高い珪素鋼板を切削するには、より硬度の高い刃を用いる必要があり、これにもコストがかかる。粉体状の磁性物質を混ぜ込んだ樹脂は、その磁束密度を高めるために磁性粒子の量を増やすとその粘度が非常に高くなるため、例えば、樹脂製の型に流し入れて成型する等の方法が取りにくく、微細な形状変更が困難であった。一方、成型性を高めるために使用する磁性粒子の量を減じれば、所望の磁束密度が得られない、という問題を生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８６４３０号公報
【特許文献２】特開平６−２４６３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高温での焼結、硬度の高い刃を用いた切削等のコストのかかる工法を用いず、かつ、微細な形状変更が可能な成型方法を用いた、磁性部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁性部材の製造方法は、型またはケーシングに粉体状の磁性物質を充填する工程と、前記型またはケーシングにバインダーを注入する工程と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、粘性を有しない、微細な磁性物質の粉体を型またはケーシングに充填することで、バインダーの粘度に関わらず、高い充填率で磁性物質を入れることが可能となり、十分な磁束密度を確保することが可能である。ここで、バインダーを粉体を充填させた型またはケーシングに注入することで、粉体間の結合を可能とすることができる。
【０００７】
前記バインダーの粘度は、２５０ｍＰａ以下とすることが好ましい。充分に低粘度のバインダーを粉体を充填させた型またはケーシングに注入することで、粉体の間隙に充分にバインダーをいきわたらせることができ、粉体間の結合をより確実とすることができる。
【０００８】
前記型またはケーシング中の前記磁性物質の充填率は９０〜９８％とすることが好ましい。磁性物質の充填率を９０％以上とすることで、磁性部材の高い磁性密度を確保することができ、また、充填率を９８％以下とすることで、バインダーによる粉体間の結合を確実とすることが可能となる。
【０００９】
前記粉体状の磁性物質の平均粒径が、２００メッシュ以下であることが好ましい。上記粒径とすることで、高い充填率を実現し、かつ、バインダーの充分な浸透を可能とすることができる。
【００１０】
前記型またはケーシングが、木、樹脂、鉄その他の軟磁性材からなる群より選ばれた少なくとも１つの素材よりなる、ことが好ましい。本発明の磁性部材の製造方法によれば、焼結等の高温処理を要することがない。そのため、金型より安価で加工が容易な木材、樹脂、鉄チューブ、鉄板等軟磁性材を型またはケーシングに使用することが可能であり、製造コストを大幅に減じることができる。
【００１１】
本発明の磁性部材は、上記の磁性部材の製造方法のいずれかを用いて製造されたことを特徴とする。上記方法を用いることで、高温での焼結や硬度切削の工程を経ることなく、充分に高い磁束密度を有し、かつ微細な形状変更が可能な磁性部材を得ることが可能となる。
【００１２】
前記磁性部材は、電磁石コイルのコア材とすることが好ましい。電磁石コイルのコア材の形状の微細に変更することが可能となることで、電磁石の磁束密度の大きさ及び方向の微調整が可能となる。また、前記コア材は、ボビンレスコイル用コア材とすることが好ましい。本発明は、磁性部材の微細な形状変更を可能とするため、使用する多様なボビンレスコイルに適合するコア材を、適宜製造することが可能である。
【００１３】
前記磁性部材は、永久磁石とすることが好ましい。これにより、永久磁石の形状を微細に変更することが可能となり、永久磁石をより広い用途で使用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高温での焼結、硬度の高い刃を用いた切削等のコストのかかる工法を用いず、かつ、微細な形状変更が可能な成型方法を用いた、磁性部材の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ポット型の電磁石コイルのコア材の一例を示す上面図と、Ａ−Ａ断視図である。
【図２】本発明の磁性部材の製造工程の第１の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の磁性部材の製造方法を用いて製造された永久磁石の２つの製造例を示す上面図、Ｂ−Ｂ断視図、Ｃ−Ｃ断視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、型またはケーシングに粉体状の磁性物質を充填する工程と、前記型またはケーシングにバインダーを注入する工程と、を備えたことを特徴とする磁性部材の製造方法、及び該方法で製造されたことを特徴とする磁性部材を提供する。
【００１７】
＜電磁石コイルのコア材＞
本発明の磁性部材の製造方法を用いて製造される磁性部材は、電磁石コイルのコア材として使用可能である。電磁石の用途は広く、特に限定されるものではないが、以下、交流磁気治療器の電磁石に用いられるコア材について、例示するものとする。
【００１８】
一般的に交流磁気治療器は、一般家庭用の１００Ｖの交流電源を利用し、内蔵した複数個の電磁石によって電気的に磁気を発生させ、磁気で人体を刺激して、血行不良等に対する治療効果を与える治療器である。その周波数によって、１秒間に５０／６０回極性を変動しながら、大きな弧を描いて交互に飛び交う磁気（交番磁場）を応用したものである。交流磁気治療器の出力する磁束密度（ガウス）は、治療効果の指針となっている。すなわち、出力されるガウスが高いほど、一般的に治療効果は高いものとされる。しかしながら、日本国内において、家庭用交流磁気治療器は、厚生労働省が認証基準を設けており、出力レベルが３５〜１８０ｍＴの範囲内でないといけない、とされている。そのため、家庭用交流磁気治療器の効果を最大限に発揮させるためには、１８０ｍＴを超えないように、しかし、１８０ｍＴに可能な限り近づける必要がある。
【００１９】
電磁石の出力ガウスの調整は、コイル及びコア材の素材、コイルの太さ、巻き数等を変更することによってなされてもよいが、コア材の形状を変更することでも可能である。ここで、例えば、図１に示すように、電磁石のコア材１１をいわゆるポット型といわれる形状として、より一定方向の出力ガウスを高めることも可能である。このように、コア材の形態を適宜変更することで、出力ガウス、磁束の方向等を調整することが可能である。
【００２０】
電磁石コイルとしては、その用途に合わせて、ボビンレスコイルが広く使用される。一般にコイルとコア材の間の距離が短いほど出力が高くなるため、コイルに適合した形にコアの形を適宜変更することで、より高出力の電磁石を形成することが可能である。
【００２１】
＜コア材の製造方法＞
以下、本発明の磁性物質の製造方法について、コア材の成型方法を例示することで概説する。
【００２２】
(1.ケーシング）
コア材の製造にあたっては、型またはケーシングを使用する。以下、ケーシングを使用した一実施形態について、図を用いて説明する。
ケーシングの素材としては、磁性に直接影響を与えず、後述するバインダーにより相互に変質しにくく、加工が容易なものであれば特に限定されないが、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエステル、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ナイロン、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、テフロン（登録商標）等の樹脂を好適に使用できる。また、鉄チューブ、鉄板等の軟磁性材を使用してもよい。ケーシングの厚みは、０．５〜２．０ｍｍ、特に０．５〜１．０ｍｍとすることが好ましい。厚みを０．５〜２．０ｍｍとすることで、磁性に影響を与えにくく、かつ、充分な強度を有することができる。
なお、型を用いる場合においても、同様の素材を好適に使用できるが、その厚みには特に制限を要しない。また、型を用いる場合は、加工が容易で安価な木材を素材として使用することも可能である。
【００２３】
(2.磁性物質）
コア材に使用する磁性物質としては、具体的には軟磁性物質が適しており、特に鉄、パーマロイ、ソフトフェライト、センダスト、パーメンジュール、アモルファス、珪素鋼等を好適に使用できる。これらの磁性物質は単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。磁性物質は、平均粒径が２００メッシュ以下、特に１７０〜２００メッシュの粉体状として使用することが好ましい。平均粒径を２００メッシュ以下とすることで、ケーシングへの充填率を高めることができる、より微細な成形が可能となる、という利点がある。一方で平均粒径を０．０２５μｍ未満とすることは、粉体自体の製造を困難となる、という問題を生じ得る。なお、磁性物質の粉体の粒径は均一である必要はなく、大小の粒径を適宜組み合わせることで、後述の充填率をより高めることが可能である。
【００２４】
(3.バインダー）
磁性物質の粉体間を結合するバインダーは、磁性物質と一定以上の親和性を有していれば、その素材は特に制限されるものではなく、有機系バインダー（エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、酢酸ビニル系、セルロース系等）及び無機系バインダー（アルカリ金属ケイ酸塩系、リン酸塩系、シリカゾル系、セラミック系等）の市販のものをいずれも使用可能であるが、高温処理を行うことなく粉体を結合することができるものを使用することを要する。これらのバインダーは、単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。また、シンナー等の溶剤を添加して粘度等を調整して使用してもよい。バインダーとしては、粘度２５０ｍＰａ以下、特に１５０〜２５０ｍＰａのものを使用することが、後述の粉体の充填率を高めることができるため、好ましい。
【００２５】
(4.その他の材料）
粉体状の磁性物質と共に、シリカ等の充填剤を添加してもよい。また、バインダーと共に補強材、硬化剤、紫外線吸収剤、加須剤、酸化防止剤、老化防止剤等の成分を適宜配合してもよい。
【００２６】
(5.コア材の製造工程）
コア材の製造工程の第１の実施形態を図２を用いて説明する。まず、コア材の所望の形態に合わせて、ケーシング２１を製造し準備する（図２（ａ））。ケーシング２１は、使用する素材に合わせた既知の方法で製造することが可能である。例えば、樹脂を素材として使用する場合は、射出成型や、切削を用いて製造することが可能である。
【００２７】
ケーシング３１に、粉体状の磁性物質２２を封入する（図２（ｂ））。その際、磁性物質の充填率は、９０〜９８％、特に９５〜９８％となるようにすることが好ましい。充填率を９０％以上とすることで、高ガウスの電磁石の製造が可能となり、また、充填率を９８％以下とすることで、バインダーの浸透と粉体間の結合がより確実となる。
【００２８】
磁性物質２２を封入したケーシング２１に、バインダーを磁性物質の粉体中に浸透するように低速で注入し、ケーシング２１中にバインダーと磁性物質の混合体２３を形成する（図２（ｃ））。なお、図示しないが、ケーシング２１は上部に予め空気穴を形成し、バインダーをケーシングの底部付近から注入することで、粉体中の気泡がバインダーの注入とともに上部に抜ける構造とすることが好ましい。さらに、空気穴にコンプレッサー等を接続し、空気が上部から抜けやすい構造としてもよい。
【００２９】
注入したバインダーを硬化させることで、コア材が形成される。ここで、ケーシングでなく、型を用いる場合においては、バインダー硬化後に型を外す必要がある。この場合、必要に応じて、型から外したコア材の表面に硬化処理を施し、さらに、絶縁処理を施すことが好ましい。
【００３０】
＜永久磁石部材の製造方法＞
本発明の磁性部材の製造方法は、電磁石のコア材のみならず、永久磁石部材の製造にも用いることができる。永久磁石としては、プラスチック磁石、ゴム磁石等の樹脂、ゴム材に磁性物質粒子を混合したものが既に広く知られており、これらは、柔軟性を有する、成型が容易である、軽量である等の利点を有する。しかし、一般に磁性物質の存在率が低いため、高ガウスの磁石とすることが困難であった。本発明によれば、高ガウスで、且つ、微細な形状変更が可能な永久磁石の製造が可能である。
【００３１】
永久磁石部材の製造においては、磁性物質としては、フェライト、アルニコ、ネオジウム等の硬磁性材料を好適に使用できる。
使用する型またはケーシング、バインダー、その他の材料、及び製造方法は、上記のコア材の製造方法と同様である。
【００３２】
図３（ａ）（ｂ）は、型を用いた、本発明の磁性部材の製造方法による永久磁石の２つの製造例の上面図、Ｂ−Ｂ断視図、Ｃ−Ｃ断視図を示したものである。このような微細な構造を有する強力な永久磁石３１を、型、磁性物質粉体、バインダーを用いることで、高温の焼結、硬度の高い刃を用いた切削等を行わずに製造可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の磁性部材の製造方法は、磁性と微細な形状の両方を備えた部材を要するあらゆる産業分野で利用可能であり、例えば、日用品、工業用機械、医療用具等の部材の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１１…コア材、２１…ケーシング、２２…磁性粉体、２３…磁性粉体と無機バインダーの混合物、３１…永久磁石。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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