(57)【要約】【課題】  回転軸の空回りを確実に防止する。【解決手段】  希土類磁石により形成されるとともに、径方向に磁気異方性を有するリング状マグネット１である。そして、外形形状と内形形状が異なり、外形形状が略真円形状であり、内形形状が楕円形状である。マグネットロータでは、リング状マグネット１の内形形状に沿って樹脂部３が配置されるとともに、樹脂部３とリング状マグネット１が一体となって回転する構造とされている。回転軸４は、樹脂部３に圧入、またはインサート成形することにより一体化される。あるいは、回転軸４は、樹脂部３と一体成形される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石により形成されるとともに、径方向に磁気異方性を有するリング状のマグネットであって、
外形形状と内形形状が異なり、前記外形形状が略真円形状であり、前記内形形状が楕円形状であることを特徴とするリング状マグネット。
【請求項２】
前記内形形状における楕円率が０．７８〜０．９３であることを特徴とする請求項１記載のリング状マグネット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のリング状マグネットを備え、当該リング状マグネットの内形形状に沿って樹脂部が配置されるとともに、樹脂部とリング状マグネットが一体となって回転する構造とされていることを特徴とするマグネットロータ。
【請求項４】
回転軸を有し、当該回転軸は前記樹脂部と一体化されていることを特徴とする請求項３記載のマグネットロータ。
【請求項５】
前記回転軸は、前記樹脂部を成形することにより形成されていることを特徴とする請求項４記載のマグネットロータ。
【請求項６】
前記回転軸は、前記樹脂部に圧入されていることを特徴とする請求項４記載のマグネットロータ。
【請求項７】
前記回転軸は、前記樹脂部に対してインサート成形されていることを特徴とする請求項４記載のマグネットロータ。
【請求項８】
前記樹脂部は、熱可塑性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項記載のマグネットロータ。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項８記載のマグネットロータ。
【請求項１０】
請求項３ないし９のいずれか１項記載のマグネットロータを備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
指示計用のアクチュエータであることを特徴とする請求項１０記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
希土類磁石原料粉をリング状に成形し、焼結するリング状マグネットの製造方法であって、
前記希土類磁石原料粉を、外形形状が楕円形状、内形形状が略真円形状となるように成形し、径方向に磁場配向した後、焼結を行い、
焼結時の縮率差を利用して外形形状を略真円形状、内形形状を楕円形状とすることを特徴とするリング状マグネットの製造方法。
【請求項１３】
前記成形の際の外形楕円形状における長軸方向と、前記磁場配向における配向方向を、互いに略直交方向とすることを特徴とする請求項１２記載のリング状マグネットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の方法により形成されたリング状マグネットに対して樹脂部及び回転軸を一体に形成することを特徴とするマグネットロータの製造方法。
【請求項１５】
前記リング状マグネットに対して射出成形により樹脂部及び回転軸を一体成形することを特徴とする請求項１４記載のマグネットロータの製造方法。
【請求項１６】
前記リング状マグネットに対して射出成形により樹脂部を形成し、成形された樹脂部に回転軸を圧入することを特徴とする請求項１４記載のマグネットロータの製造方法。
【請求項１７】
前記リング状マグネットに対して射出成形により樹脂部を形成し、当該射出成形の際に樹脂部に回転軸をインサート成形することを特徴とする請求項１４記載のマグネットロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状マグネット及びその製造方法に関するものであり、さらには、これを用いたマグネットロータ及びその製造方法、マグネットロータを備えたアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希土類焼結磁石、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるＮｄが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要は益々拡大する傾向にある。例えば、回転型アクチュエータにおけるマグネットロータ等も、その一つである（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。回転型アクチュエータのマグネットロータに高性能な希土類焼結磁石を用いることで、これを小型化した際にも十分な回転駆動力を得ることができ、機器の小型化を図る上で有効である。
【０００３】
回転型アクチュエータでは、径方向に着磁されたリング状マグネットが可動マグネット（マグネットロータ）として利用され、その中心部に回転軸及び指針を固定することで、例えば電流計、電圧計等、各種指示計として使用することができる。
【０００４】
一方、希土類焼結磁石の製造方法としては、粉末冶金法が知られており、低コストでの製造が可能なことから、広く用いられている。粉末冶金法では、先ず、原料合金インゴットを粗粉砕及び微粉砕し、粒径が数μｍ程度の原料合金微粉を得る。このようにして得られた原料合金微粉を静磁場中で磁場配向させ、磁場を印加した状態でプレス成形を行う。磁場中成形後、成形体を真空中、または不活性ガス雰囲気中で焼結を行う。
【０００５】
ここで、リング状マグネットを製造するに際しては、その形状の制御が重要であり、これまで如何にして真円形状に近いものを製造するかに力が注がれている（例えば、特許文献３等を参照）。特許文献３には、圧縮方向と直交するように磁界を径方向に印加し、圧縮成形する希土類・ボロン・鉄系の径２極異方性磁石の成形方法において、異方性方向に長い楕円状の成形空間を構成するダイス及びパンチからなる金型を用いることが開示されている。特許文献３記載の発明では、異方性方向と他の方向の収縮率の差を利用し、楕円状に成形することで、焼結後に外径が真円に近くなるようにしている。
【特許文献１】特開平７−１５９４４３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０８９５７号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これまでのリング状マグネットにおいては、外形についても内形についても真円（正円）であることが通常であり、それ以外の形状についてはほとんど考慮されていないのが実情である。
【０００７】
しかしながら、前記回転型アクチュエータにおけるマグネットロータ等を考えた場合、特に内形形状が真円であると、回転軸とリング状マグネットが空回りする可能性があり、その改善が課題となっている。前記リング状マグネットを前記回転型アクチュエータのロータとして使用する場合、内径にメタルブッシュにより回転軸を固定するとコスト増を招く結果となるので、樹脂を内径にアウトサート成形し、ここに回転軸を圧入することが行われているが、前記傾向は、特にこのように回転軸を樹脂により固定する場合に顕著である。
【０００８】
この問題を解決する手法としては、例えば特許文献２に開示されるように、軸孔（内径）の形状を方形にする方法等も考えられるが、全く異なる形状のパンチ等を用意する必要があり、コスト増の原因となるおそれがある。また、前記のように方形の軸孔を設けた場合、周方向においてリング状マグネットの重さのバランスが大きく崩れ、回転ムラ等が生ずる可能性もある。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、回転軸の空回りを確実に防止することができ、しかも製造に際して特別な金型等が不要なリング状マグネット及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、回転軸がリング状マグネットに対して空回りすることのない信頼性の高いマグネットロータ及びその製造方法を提供することを目的とし、高性能、高信頼性を有するアクチュエータを提供することを目的とする。さらに、本発明は、製造コストを削減しながら前記リング状マグネット、マグネットロータを製造し得るリング状マグネットの製造方法、マグネットロータ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】
【００１０】
本発明者は、上述の目的を達成するために、長期に亘り種々の検討を重ねてきた。その結果、縮率差を利用して内径楕円とすることで、空回りの問題を解消することができ、製造に際して特別な金型等も不要であるとの知見を得るに至った。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明のリング状マグネットは、希土類磁石により形成されるとともに、径方向に磁気異方性を有するリング状のマグネットであって、外形形状と内形形状が異なり、前記外形形状が略真円形状であり、前記内形形状が楕円形状であることを特徴とする。また、本発明のマグネットロータは、前記リング状マグネットを備え、当該リング状マグネットの内形形状に沿って樹脂部が配置されるとともに、樹脂部とリング状マグネットが一体となって回転する構造とされていることを特徴とする。さらに、本発明のアクチュエータは、このような構造のマグネットロータを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明では、軸孔に相当する内形形状が楕円形状とされているので、回転軸を固定する樹脂のリング状マグネットからの脱離が抑制され、回転軸の空回りが解消される。また、仮に前記樹脂がリング状マグネットから剥離したとしても、内形形状が方向性を有するので、この形状に倣った樹脂が軸孔内で不用意に回転することはなく、この場合にも回転軸の空回りが解消される。さらに、本発明のリング状マグネットでは、外形形状が真円形、内形形状が楕円形であるので、外形形状、内形形状ともに真円形とした場合と大きな相違はなく、例えば内形形状を方形等とした場合のように重量のバランスが損なわれることはない。したがって、回転ムラ等のない均一な回転駆動が実現される。
【００１３】
一方、本発明のリング状マグネットの製造方法は、希土類磁石原料粉をリング状に成形し、焼結するリング状マグネットの製造方法であって、前記希土類磁石原料粉を、外形形状が楕円形状、内形形状が略真円形状となるように成形し、径方向に磁場配向した後、焼結を行い、焼結時の縮率差を利用して外形形状を略真円形状、内形形状を楕円形状とすることを特徴とする。また、マグネットロータの製造方法は、前記製造方法により形成されたリング状マグネットに対して樹脂部及び回転軸を一体に形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の製造方法では、配向方向による焼結時の縮率差を利用して外形形状、内形形状が制御されている。したがって、特別な金型等は不要であり、製造コストが削減される。また、焼結後の成形体加工も不要であり、この点においてもコスト削減が実現される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリング状マグネット、マグネットロータにおいては、高価なメタルブッシュを用いることなく、樹脂部により回転軸を固定する構造としている。したがって、この点において製造コスト削減という利点を有する。また、本発明のリング状マグネット、マグネットロータによれば、外形形状を真円形状、内形形状を楕円形状としているので、例えば樹脂部を介して回転軸を固定した際に、回転軸の空回りを確実に防止することができる。さらに、本発明のリング状マグネット、マグネットロータにおいては、内形形状に起因して重さのバランスを損なうこともない。したがって、回転軸がリング状マグネットに対して空回りすることのない、高性能、高信頼性を有するマグネットロータ、アクチュエータを安価に提供することが可能である。
【００１６】
一方、本発明の製造方法によれば、配向方向による焼結時の縮率差を利用して外形形状や内形形状を制御しているので、金型や製造プロセスをほとんど変更することなくリング状マグネット、マグネットロータを製造することが可能である。したがって、本発明によれば、リング状マグネットやマグネットロータを安価に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用したリング状マグネット、マグネットロータ、及びその製造方法について、図面を参照して説明する。
【００１８】
先ず、本発明のリング状マグネット１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、外形形状が円形で、その中心部に軸孔となる中央孔２を有するものである。通常のリング状マグネットでは、外形形状、内形形状（中央孔２の形状）のいずれもが真円形状とされるが、本例の場合には、外形形状は従来のものと同様、ほぼ真円形状であるのに対して、内形形状は楕円形状とされている。
【００１９】
また、前記リング状マグネット１においては、前記楕円形状を有する中央孔２の短軸方向がリング状マグネット１の配向方向とほぼ一致しており、長軸方向がこれと直交する方向となっている。このような方位の設定は、縮率差を利用して外形形状及び内形形状を制御していることに起因するものであるが、これについては後に詳述する。
【００２０】
リング状マグネット１の中央孔２の形状は、前記の通り楕円形状であり、その楕円率は任意であるが、縮率差を利用して楕円形状を制御することを考慮すると、前記楕円率は０．７８〜０．９３の範囲内となる。なお、楕円率は、（楕円短軸長）／（楕円長軸長）にて定義される値である。前記楕円率は、希土類焼結磁石における配向方向とこれとは直交する方向の縮率差に基づくものであり、例えば配向度を低下させることで楕円率を前記範囲外に設定することも可能であるが、配向度を低下させることはすなわち磁気特性を低下させることであるため、好ましくはない。一方、リング状マグネット１の外形形状は、真円形状であるが、必ずしも正確に真円形状である必要はなく、真円からの若干のずれは許容される。
【００２１】
本発明のリング状マグネット１は、磁気特性の観点等から、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを主成分とする希土類磁石とする。特に、縮率差を利用して外形形状や内形形状を制御することを考慮して、希土類合金粉を成形し焼結した希土類焼結磁石とする。希土類焼結磁石は磁気特性に優れ、後述のマグネットロータ等に適用した場合、その小型化、高性能化を実現することができる。
【００２２】
前記希土類磁石の磁石組成は特に限定されず、用途等に応じて任意に選択すればよい。例えば、希土類元素Ｒとは、具体的にはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ又はＬｕのことをいい、これらから１種又は２種以上を用いることができる。中でも、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素Ｒとしての主成分をＮｄとすることが好ましい。また、遷移金属元素Ｔは、従来から用いられている遷移金属元素をいずれも用いることができ、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等から１種又は２種以上を用いることができる。これらの中では、焼結性の点からＦｅ、Ｃｏが好ましく、特に磁気特性の点からＦｅを主体とすることが好ましい。また、本発明のリング状マグネット１は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びＢのほか、保磁力等の特性改善を目的として、例えばＡｌ等の元素を添加してもよい。また、本発明のリング状マグネット１には、これらの元素の他、不可避的不純物又は微量添加物として、例えば炭素や酸素等が含有されていてもよい。
【００２３】
前述のリング状マグネット１は、回転軸を取り付けることにより、例えば回転型アクチュエータのマグネットロータとして利用することができる。以下、本発明のリング状マグネット１を用いたマグネットロータについて説明する。
【００２４】
図２は、前記リング状マグネット１を用いたマグネットロータの一例を示すものである。このマグネットロータは、前記リング状マグネット１の中央孔２に樹脂部３を形成し、その中心部に回転軸４を固定することにより構成される。樹脂部３は、例えば前記リング状マグネット１に対して射出成形（ここではアウトサート成形）を行うことにより形成され、中央孔２の両側では中央孔２よりも若干大きく形成されている。このため、この部分がリング状マグネット１の表裏両面に接し、いわゆるカシメ状態となって、樹脂部３の中央孔２からの脱落が防止される。
【００２５】
回転軸４は、例えば金属製のピンを前記樹脂部３に圧入することにより固定してもよいし、前記樹脂部３に対してインサート成形することにより一体に成形し固定するようにしてもよい。あるいは、図３に示すように、樹脂部３の成形の際に樹脂材料により軸部３ａを一体成形し、これを回転軸として利用してもよい。なお、マグネットロータの回転軸４は、樹脂部３を貫通していても良いが、片端が樹脂部３に埋め込まれていても良い。
【００２６】
前記リング状マグネット１を径方向に２極着磁し、前記回転軸４（あるいは軸部３ａ）に指針５を取り付け、例えば指示計のマグネットロータとして組み込む。指示計の構成としては、例えば特許文献１や特許文献２等に開示されるような公知のものがいずれも採用可能であり、ここではその説明は省略する。
【００２７】
以上のような構成を有するマグネットロータにおいて、樹脂部３の材料としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂は、バリが発生する可能性が高く、硬くて脆いという欠点がある。これに対して、熱可塑性樹脂は、機械的強度や耐薬品性に優れるという利点を有する。熱可塑性樹脂としては、任意の樹脂材料を用いることができるが、特にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が好適である。これらの樹脂は、マグネットロータの使用中にトルクが加わったり、回転軸４を圧入する際に応力が加わったときの耐性に優れ、クラックが入り難いという特徴を有する。また、強度改善の観点から、これらの樹脂にガラスフィラーを加えることも有効である。前記樹脂にガラスフィラーを混入することで、さらに強度を増すことができる。この場合、ガラスフィラーの添加量は、必要な強度に応じて任意に設定すればよい。
【００２８】
前記マグネットロータにおいては、回転軸４を固定するために高価なメタルブッシュを用いておらず、したがってコストを削減することができる。また、樹脂部３に熱可塑性樹脂を用いることで、樹脂部３がリング状マグネット１に対して密着し、剥離による空転が防止されるが、さらに中央孔２の形状が楕円形状であるので、仮に樹脂部３がリング状マグネット１から剥離したとしても、樹脂部３に固定される回転軸４や軸部３ａが空回りすることはない。
【００２９】
次に、前記リング状マグネット１及びマグネットロータの製造方法について説明する。リング状マグネット１を構成する希土類磁石（希土類焼結磁石）は、粉末冶金法により製造されるが、先ず、その製造方法について説明する。
【００３０】
希土類焼結磁石を作製するには、先ず、原料となる原料合金粉末を製造する必要がある。原料合金粉末の製造方法は特に限定されないが、例えば、原料を合金化し、これを粉砕する方法、還元拡散法によって得られた合金粉末を粉砕する方法等により製造することができる。なお、以下では、原料を合金化し、これを粉砕する方法を例に挙げて説明する。原料合金の酸化防止のため、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中、Ａｒガス雰囲気中等）で行うことが好ましい。
【００３１】
原料を合金化する合金化工程では、原料となる金属、あるいは合金を磁石組成に応じて配合し、不活性ガス、例えばＡｒ雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法（連続鋳造法）等が挙げられる。
【００３２】
次に、合金化した原料を粗粉砕する。この粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板、又は母合金インゴット等を、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させて脆化させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。
【００３３】
次いで、粗粉砕した原料に対し、さらに微粉砕処理を行ない、原料合金粉末を得る。微粉砕は、例えば気流式粉砕機等を使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉末を平均粒径が１〜１０μｍ程度、例えば３〜６μｍとなるまで微粉砕する。気流式粉砕機としては、ジェットミル等が好適である。ジェットミルは、高圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突や、衝突板あるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。ジェットミルは、一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミル等に分類される。
【００３４】
なお、前述の粗粉砕工程の終了後、あるいは微粉砕工程の終了後、原料合金粉末に粉砕助剤を添加してもよい。粉砕助剤としては、例えば脂肪酸系化合物等の潤滑剤を使用することができるが、特に、脂肪酸アミドを粉砕助剤として用いることで、良好な磁気特性、特に高配向度で高い磁化を有する磁石を得ることができる。
【００３５】
次に、得られた原料合金粉末を用い、磁場中成形する。成形工程では、乾式成形法、湿式成形法のいずれを用いてもよいが、希土類磁石を含む合金粉末に対しては、通常、乾式成形法を用いる。乾式成形法では、例えば、原料合金粉末を成形用金型内に充填し、磁界を印加することによって、着磁すべき方向（径方向）に配向させるとともに、所望の形状に圧縮成形することにより成形体を得る。
【００３６】
この成形工程では、原料合金粉末をリング状、あるいは円筒状に成形し、後の焼結工程に供するが、本発明では、焼結後の外形形状及び内形形状をそれぞれ真円形状、楕円形状とするために、図４（ａ）に示すように、成形体１１の外形形状を楕円形状、内形形状（中央孔１２の形状）を真円形状とする。
【００３７】
一般に、原料合金粉末を磁場配向して成形した成形体１１においては、配向方向と平行な方向での縮率の方が、これとは直交する方向（垂直な方向）での縮率よりも大きい。例えば前記平行方向での縮率が２３％〜２９％程度であるのに対して、垂直方向での縮率は９％〜１７％程度である。なお、ここで縮率とは、縮率（％）＝{（成形寸法−焼結後寸法）／成形寸法}×１００である。
【００３８】
そこで、この配向方向と平行な方向が長軸、垂直な方向が短軸と一致するように、成形体１１の外形形状を楕円形状に成形する。このとき、前記楕円形状における楕円率は、前記縮率差を考慮して、焼結後にほぼ真円形状になるように設定する。
【００３９】
次に、得られた成形体を真空中、又は窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整すればよい。また、焼結後、焼結体を急冷することが好ましい。さらに、焼結体に時効処理を施すことが好ましい。
【００４０】
前記焼結により、図４（ｂ）に示すように、焼結体２１の外形形状は楕円形状から真円形状へと変化する。これは、焼結による縮率が、成形体１１の長軸方向において大きく、短軸方向において小さいことから、長軸、短軸における長さの差が打ち消され、これら各方向での寸法がほぼ同じになることによる。一方、内形形状においても、やはり配向方向における寸法の縮率が大きく、これとは垂直な方向の縮率が小さい。その結果、焼結後の内形形状(中央孔２２の形状)は、配向方向が短軸、垂直方向が長軸の楕円形状となる。なお、このときの内径楕円の楕円率は、やはり前記縮率差によって決まる。
【００４１】
焼結後、必要に応じて焼結体を機械的に加工する。焼結体の機械的な加工は、例えばリング状の焼結体の外周面、表裏両面の研削等が挙げられる。また、円筒形状の焼結体とした場合は、焼結体を所定の厚さに切断する。
【００４２】
機械加工後、例えば焼結体に対しめっき処理を施しても良い。リング状の希土類焼結磁石のめっき処理に際しては、通常、砥粒等の研磨剤を含む液体中で研磨して焼結体の外周端縁を面取りするバレル研磨処理工程、焼結体表面を洗浄又は活性化するエッチング処理工程等を経た後、焼結体表面に例えばニッケル被膜等を形成するめっき処理工程を実施する。
【００４３】
次に、得られた焼結体に着磁用磁界を印加し、着磁を行なう。着磁用磁界の方向は、リング状マグネットの径方向であり、いわゆる径方向２極着磁とする。このようにして作製されたリング状マグネットは、前述のように回転型アクチュエータ等のマグネットロータとして使用される。この場合、リング状マグネットに回転軸を固定する必要がある。以下、前記リング状マグネットをマグネットロータとして使用する際の、前記回転軸の固定方法について説明する。
【００４４】
リング状マグネットへの回転軸の固定方法としては、例えばメタルブッシュを用いる方法等もあるが、メタルブッシュはコスト増の原因となるので、本発明では樹脂部による固定方法を採用することとする。この場合、回転軸の固定方法としては、いくつかの方法を挙げることができ、固定軸となる金属ピンを圧入する方法もその一つである。金属ピンを圧入する場合には、リング状マグネットの中心孔に樹脂部をアウトサート成形により形成し、その中心位置に金属ピンを機械的に圧入して回転軸とする。樹脂部をポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂により形成すれば、圧入の際に樹脂部にクラックが入ったり剥離が生ずることもない。
【００４５】
また、回転軸となる金属ピンは、樹脂部を射出成形する際に、いわゆるインサート成形することによって樹脂部と一体化し、固定するようにしてもよい。この場合には、圧入工程が不要となり、工数を削減することができる。また、前記インサート成形によれば、インサート成形後の冷却過程において樹脂は収縮し、強く金属ピンに密着するため回転軸の固定強度がさらに増加するという効果も得ることができる。さらに、例えば使用する金属ピンにローレットを切れば、より一層の固定強度の向上が期待でき、より好ましい形態と言える。
【００４６】
さらには、回転軸を別途形成し樹脂部に取り付け固定するのではなく、樹脂部の成形の際に、その形状を改良することにより、回転軸として機能する軸部を一体成形することも可能である。この場合には、金属ピン等を用意する必要がなく、また、回転軸をインサート成形する場合に比べて射出成形機の金型構造の簡略化することができ、回転軸を圧入する場合に比べて工数を削減することができる。
【００４７】
また、指示計用のマグネットロータとする場合、前記回転軸に指針を取り付ける。この時、内形形状が楕円であり、且つその短軸方向が配向方向と平行であるので、前記配向方向を一目で把握することができ、指針の取り付け方向がリング状マグネットの配向方向に対して適正なものとなるように容易に決定することができる。したがって、指針取り付け作業の作業性改善に有効であり、生産性を向上することができる。なお、指針５は回転軸や樹脂部に接着剤等にて固定しても良いが、回転軸に対して一体成形にて作製しても良い。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【００４９】
リング状マグネットの作製
先ず、原料合金配合→水素粉砕→前添加→微粉砕→後添加→磁性粉なる手順により、原料合金粉末を作製した。この原料合金粉末の組成は、Ｎｄ３０重量％、Ｄｙ３重量％、Ｂ１重量％、Ａｌ０．５重量％、Ｃｏ０．５重量％、残部Ｆｅとした。そして、この原料合金粉末を、外形楕円{１６．８ｍｍ（長軸）及び１４．１ｍｍ（短軸）}、内径４．０ｍｍφ、高さ２５ｍｍの金型中において、外径長軸と略平行になるように１０００ｋＡ／ｍの磁界を印加し、磁気配向させながら成形した。
【００５０】
これを焼結した後、外形加工（センタレス）を行い、所定の厚さに切断（内周スライサ）して、外径１２ｍｍφ、内形楕円（３．５ｍｍ長軸、２．９ｍｍ短軸）、厚さ１．５ｍｍの焼結体を作製した。さらに、バレル面取り処理、及び電気めっき処理（Ｃｕ−Ｎｉ２層めっき）を行った。内径楕円の短軸方向に略一致させた方向に１６００ｋＡ／ｍのパルス磁界をかけ着磁したところ、表面磁束４１０ｍＴのリング状マグネットを得た。
【００５１】
実施例１：回転軸圧入
前項で作製したリング状マグネット（着磁前）を準備し、金型内に前記リング状マグネットを設置した。そして、ガラスフィラー１５重量％を含有した熱可塑性樹脂ＰＰＳを射出成形し、樹脂部をリング状マグネットに対して一体に成形した。樹脂部形成の後、回転部中心にステンレス（ＳＵＳ３０４）なる材質からなり直径１ｍｍφ、長さ３０ｍｍのピンを圧入した。このとき樹脂部分を目視により観察したが、クラックは認められなかった。次いで、内径楕円の短軸方向に略一致させた方向に１６００ｋＡ／ｍのパルス磁界をかけ着磁した。
【００５２】
前記ピンを回転軸として、空回りトルクを測定した。先ず、回転軸にトルクゲージを設置し、次いでトルクゲージを回転方向に応力を加える。樹脂が回転軸あるいはリング磁石から脱離し、空転をはじめるときの応力を測定し、評価した。結果を表１に示す。その結果、マグネットロータをアクチュエータ等に使用する場合の規格値２００ｇｆ・ｃｍに対して十分な空回りトルクが得られていた。なお、表１において、空回りトルクは試験数５個の値の平均値である。また、前記測定の後、空転状況を観察したところ、回転軸と樹脂の間で滑りが生じ、空回りが起きていた。一方、樹脂と磁石の境界面でも剥離は起きていたが、形状が楕円のため空回りに対しては全く問題が無かった。
【００５３】
【表１】
2006073674.tif 000003
【００５４】
実施例２
樹脂をガラスフィラー７．５重量％を含有したＰＢＴ樹脂に変えた以外は実施例１と同様にしてマグネットロータを作製し、評価した。空回りトルクは表１に示すように、充分な値を得た。また空転状況も実施例１と同様であった。
【００５５】
実施例３：回転軸インサート成形
実施例１と同様、着磁前のリング状マグネットを準備し、金型にこのリング状マグネット、及びステンレス（ＳＵＳ３０４）なる材質からなり直径１ｍｍφ、長さ３０ｍｍでローレットの切ってあるピンを設置した。そして、ガラスフィラー１５重量％を含有した熱可塑性樹脂ＰＰＳを射出成形し、樹脂部、ピン及びリング状マグネットを一体に成形した。この時、樹脂部はリング状マグネットに対してアウトサート成形された形になり、ピンは樹脂部にインサート成形された形になる。次いで、実施例１と同様にして着磁した。
【００５６】
この実施例３についても、実施例１と同様に評価した。空回りトルクは表１に示すように、アクチュエータ用のマグネットロータとして使用する上で充分な値を示していた。また、試験後には回転軸が樹脂部から脱離していた。
【００５７】
実施例４
樹脂をガラスフィラー３０重量％を含有したＰＢＴ樹脂に変えた以外は実施例３と同様にしてマグネットロータを作製した。空回りトルクは表１に示すように、充分な値を得た。また試験後の脱離状況も実施例３と同様であった。
【００５８】
実施例５：回転軸一体成形
実施例１と同様、着磁前のリング状マグネットを準備し、金型内に前記リング状マグネットを設置した。そして、ガラスフィラー１５重量％を含有した熱可塑性樹脂ＰＰＳを射出成形し、樹脂部をリング状マグネットに対して一体に成形した。また、樹脂部成形の際に、回転部中心に直径１．５ｍｍφ、長さ２０ｍｍの樹脂突起部を一体成形し、これを回転軸とした。このとき樹脂部分を目視により観察したが、クラックは認められなかった。次いで、実施例１と同様にして着磁した。
【００５９】
前記樹脂突起部を回転軸として、実施例１と同様に評価した。空回りトルクは表１に示すように、アクチュエータ用のマグネットロータとして使用する上で充分な値を示していた。また、試験後、全ての試料で回転軸そのものが破壊されていた。
【００６０】
比較例１：内形真円の場合
原料合金粉末を、外形楕円{（長軸）及び１４．１ｍｍ（短軸）}、内形楕円{４．４ｍｍ（長軸）及び３．７ｍｍ（短軸）}、高さ２５ｍｍの金型内において、外形長軸と略平行になるように１０００ｋＡ／ｍの磁界を印加し、磁気配向させ、成形した。焼結後、外周加工、及び内周加工を行い、外径１２ｍｍφ、内径３ｍｍφ、厚さ１．５ｍｍの外形形状、内形形状共に真円形状のリング状マグネットを得た。なお、めっきは同一条件で行った。
【００６１】
得られたリング状マグネットを用い、樹脂をガラスフィラー７．５重量％を含有したＰＢＴ樹脂に変えた以外は先の実施例１と同様に樹脂部の成形及び回転軸の圧入を行い、マグネットロータを作製した。このマグネットロータについて、実施例１と同様の試験を行ったところ、樹脂部とリング状マグネットの界面にて一部剥離が認められた。さらに、実施例１と同様な方法にて空回りトルクを測定したところ、表１に示すように充分なトルクを得ることができなかった。空転状況を観察したところ、樹脂と磁石の間で滑りが生じ、空回りを起こしていることが判明した。
【００６２】
比較例２：熱硬化性樹脂の場合
樹脂材を熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂にした以外は実施例１と同様にしてマグネットロータを作製した。回転軸圧入後の樹脂部分を目視観察したところ、クラックが発生していた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明を適用したリング状マグネットの一例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】マグネットロータにおける回転軸の取り付け構造の一例を示す断面図である。
【図３】マグネットロータにおける回転軸の取り付け構造の他の例を示す断面図である。
【図４】縮率差を利用した形状制御を説明する図であり、（ａ）は成形体の平面図、（ｂ）は焼結体の平面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  リング状マグネット、２  中央孔（軸孔）、３  樹脂部、３ａ  軸部、４  回転軸、５  指針、１１  成形体、１２  中央孔、２１  焼結体、２２  中央孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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