(57)【要約】【課題】ボンド磁石とフレームとを高い固定化力で固定することのできるフレーム一体型磁石の製造方法を提供するものである。【解決手段】ボンド磁石材料６を圧縮成形機１で円筒状に圧縮して樹脂磁石成形体７を成形する。その後、樹脂磁石成形体７を圧縮成形機１から排出すると同時にカップ状のフレーム８に挿入する。その後、樹脂磁石成形体７を加熱して樹脂磁石成形体７を熱硬化させる。これにより、フレーム一体型磁石を得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のボンド磁石材料を圧縮成形機で円筒状に圧縮して樹脂磁石成形体を成形する成形工程と、
前記樹脂磁石成形体を前記圧縮成形機から排出すると同時にフレームに挿入する挿入工程とを有するフレーム一体型磁石の製造方法。
【請求項２】
フレームに挿入した前記樹脂磁石成形体を加熱する加熱工程を有する請求項１記載のフレーム一体型磁石の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成形機は、ボンド磁石材料を円筒状に圧縮するダイとコアを備え、
前記ダイの内径をφＡ、前記フレームの内径をφＢとしたときに、
０．９９６４×φＢ＜φＡ＜φＢ
の関係を有している請求項１又は請求項２記載のフレーム一体型磁石の製造方法。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフレーム一体型磁石の製造方法で製造されたフレーム一体型磁石。
【請求項５】
請求項５記載のフレーム一体型磁石を備えたモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム一体型磁石の製造方法、フレーム一体型磁石及びそれを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のフレーム一体型磁石の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図１０（ａ）、（ｂ）は、従来のフレーム一体型磁石の製造方法を示したものである。
【０００３】
従来のフレーム一体型磁石の製造方法は、まず、熱硬化性樹脂や磁石粉末等のボンド磁石材料を圧縮し、円筒状の樹脂磁石成形体１０１を成形する。その後、図１０（ａ）に示すように、樹脂磁石成形体１０１を円筒状のフレーム１０２の内側に配置する。その後、樹脂磁石成形体１０１とフレーム１０２とを加熱する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、熱硬化した樹脂磁石成形体であるボンド磁石１０３がフレーム１０２に一体化され、フレーム一体型磁石を得ることができる。
【０００４】
このように、従来のフレーム一体型磁石の製造方法では、円筒状の樹脂磁石成形体１０１の熱硬化による膨張を利用し、硬化前の樹脂磁石成形体１０１の外径よりもやや大きく、かつ硬化後の樹脂磁石成形体１０１の外径よりもやや小さい内径を有する円筒状のフレーム１０２に、円筒状の樹脂磁石成形体１０１を組み込み、その後加熱処理を施すことにより、樹脂磁石成形体１０１を熱膨張および熱硬化させてボンド磁石１０３とし、円筒状フレーム１０２と一体化していた。従来のフレーム一体型磁石の製造方法によれば、ボンド磁石１０３とフレーム１０２を接着剤なしで固定することができ、製造コストの低減をはかることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２６０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のフレーム一体型磁石の製造方法では、樹脂磁石成形体１０１の熱硬化による微小な寸法変化等の理由により、ボンド磁石１０３がフレーム１０２に固定させるための固定化力が弱いという問題があった。
【０００７】
このため、従来の製造方法によって製造されたフレーム一体型磁石を備えたモータでは、モータの性能が低下するという問題や信頼性が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ボンド磁石とフレームとを高い固定化力で固定することのできるフレーム一体型磁石の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、所定のボンド磁石材料を圧縮成形機で円筒状に圧縮して樹脂磁石成形体を成形する成形工程と、前記樹脂磁石成形体を前記圧縮成形機から排出すると同時にフレームに挿入する挿入工程とを有するものである。
【００１０】
本発明は、圧縮成形機から樹脂磁石成形体を排出する際の樹脂磁石成形体の押圧力開放による膨張を利用するものであり、この樹脂磁石成形体の膨張により、接着剤を用いることなくフレームとボンド磁石とを高い固定化力（保持強度）で固定保持することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、フレームに挿入した前記樹脂磁石成形体を加熱する加熱工程を有するものである。
【００１２】
これにより、さらに樹脂磁石成形体を膨張することができ、フレームとボンド磁石の固定化力をさらに高めることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、前記圧縮成形機は、ボンド磁石材料を円筒状に圧縮するダイとコアを備え、前記ダイの内径をφＡ、前記フレームの内径をφＢとしたときに、０．９９６４×φＢ＜φＡ＜φＢの関係を有しているものである。
【００１４】
これにより、圧縮成形機からボンド磁石を破壊することなく排出することができるとともに、フレームとボンド磁石との固定化力を高めることができる。また、高温環境下でも安定した保持強度である、信頼性に優れたフレーム一体型磁石使及びこれを備えたモータを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のフレーム一体型磁石の製造方法によれば、ボンド磁石としての樹脂磁石成形体とフレームとを高い固定化力で保持固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】樹脂磁石成形体を成形する圧縮成形機の要部概観斜視図
【図２】樹脂磁石成形体の成形工程時における圧縮成形機の要部斜視断面図
【図３】上パンチ排出工程時における圧縮成形機の要部斜視断面図
【図４】フレーム配置工程時における圧縮成形機の要部斜視断面図
【図５】樹脂磁石成形体フレーム挿入工程時における圧縮成形機の要部斜視断面図
【図６】樹脂磁石成形体の外径寸法とその変化を示す図
【図７】フレーム一体型磁石における磁石の抜け荷重の測定方法を示す図
【図８】本発明に係るフレーム一体型磁石と従来例に係るフレーム一体型磁石との抜け荷重の測定結果を示す図
【図９】測定温度が１５０℃における重なり寸法の抜け荷重の測定結果を示す図
【図１０】従来のフレーム一体型磁石の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るフレーム一体型磁石の製造方法及びそれを備えたモータについて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１〜図５は、本発明の実施の形態に係るフレーム一体型磁石の製造方法を説明する図である。図１は、ボンド磁石材料を圧縮して樹脂磁石成形体を成形する圧縮成形機の要部概観斜視図である。図２〜図５は、その圧縮成形機の要部斜視断面図である。
【００１９】
図１に示すように、圧縮成形機１は、圧縮成形金型として、円筒状のダイ２と、ダイ２の内側に配置された円柱状のコア３と、ダイ２とコア３の間を摺動する円筒状の上パンチ４及び下パンチ５とを有するものである。
【００２０】
以下、この圧縮成形機１を用いてフレーム一体型磁石を製造する方法について説明する。
【００２１】
（樹脂磁石成形体の成形工程）
図２に示すように、まず、円筒状のダイ２の内面と円柱状のコア３の外面と円柱状の上パンチ４と下パンチ５とで構成される円筒状の隙間に所定のボンド磁石材料６を配置し、そのボンド磁石材料６を上パンチ４及び下パンチ５により圧縮し、薄肉円筒状（薄肉環状）の樹脂磁石成形体７を成形する。
【００２２】
（上パンチ排出工程）
次に、図３に示すように、ダイ２とコア３の間から上パンチ４を排出する。
【００２３】
（フレーム配置工程）
その後、図４に示すように、ダイ２の内径よりも大きな内径を有するカップ型のフレーム８を、その開口部が下に向くように樹脂磁石成形体７の排出位置であるダイ２の上面に配置する。なお、本実施形態では、カップ型のフレームを用いたが円筒状のフレームであっても構わない。
【００２４】
（樹脂磁石成形体フレーム挿入工程）
次に、下パンチ５を上方に駆動させて、樹脂磁石成形体７を圧縮成形機１から排出すると同時にフレーム８に樹脂磁石成形体７を挿入する。このように樹脂磁石成形体７が圧縮機成形機１から排出される際、圧縮成形機１内で加えられていた樹脂磁石成形体７への圧縮力が開放され、樹脂磁石成形体７は膨張することになる。この樹脂磁石成形体７の排出時の膨張は大きなものであるので、樹脂磁石成形体７がフレーム８に挿入された際、その膨張力はフレーム８の内面を押す応力となり、フレーム８と樹脂磁石成形体７とを高い固定化力で保持固定することとなる。これにより、保持強度の高いフレーム一体型磁石９を得ることができる。
【００２５】
なお、この工程では、下パンチ５を上方に押し出すことにより樹脂磁石成形体７の排出とフレーム８への挿入とを同時に行うようにしたが、ダイ２とフレーム３とを移動させることにより樹脂磁石成形体７の排出とフレーム８への挿入を同時に行うような構成であっても構わない。
【００２６】
本実施形態に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、このように圧縮成形機１から樹脂磁石成形体７を排出する際の樹脂磁石成形体７の膨張を利用するものであり、これにより、接着剤なしでもフレーム８と樹脂磁石成形体７とを高い固定化力で保持固定することができる。
【００２７】
（加熱工程）
さらに、図示しないが、樹脂磁石成形体７をフレーム８に挿入する挿入工程の後に、樹脂磁石成形体７を加熱して樹脂磁石成形体７を熱硬化させる加熱工程を有する。これにより、樹脂磁石成形体７を熱硬化させてボンド磁石とし、フレーム一体型磁石を構成することができる。
【００２８】
加熱方法としては、例えば、上記のようにして製造したフレーム一体型磁石をトレイに複数個配置し、樹脂が硬化開始する温度以上の温度へ放置することにより行われる。あるいは、恒温槽にコンベアが設けられた連続炉を用いた加熱処理を行ってもよい。
【００２９】
この加熱工程における樹脂磁石成形体７の熱硬化による膨張によっても、フレーム８とボンド磁石との固定化力をさらに高めることができる。なお、樹脂磁石成形体７が圧縮成形機１から排出する際の樹脂磁石成形体７の膨張は、樹脂磁石成形体７の熱硬化による膨張よりも大きい。このように、圧縮成形機１から樹脂磁石成形体７を排出する際の樹脂磁石成形体７の膨張は大きいものであるので、フレーム８とボンド磁石とを接着剤なしでも高い保持強度で固定することができる。
【実施例】
【００３０】
次に本発明の実施例について説明する。
【００３１】
まず、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石粉末９８％と溶剤で溶かした分子量１５００程度のビスフェノールＡ系のエポキシ樹脂２％を混練機で湿式混合した後、溶剤を蒸発乾燥させ、粉砕機で整粒し、ステアリン酸系の滑剤、イミダゾール系の硬化剤を添加混合してボンド磁石用樹脂組成物（ボンド磁石材料）とした。
【００３２】
これを図１に示す圧縮成形機１により圧縮し、薄肉円柱状の樹脂磁石成形体７を成形した。主要な寸法は、圧縮成形機１のダイ２の内径をφ２２．７７３ｍｍとし、コア３の外径をφ２０．８３２ｍｍとした。また、圧縮成形機１内における樹脂磁石成形体７の高さ寸法は５ｍｍとした。なお、圧縮成形機１内における樹脂磁石成形体７の肉厚は、ダイ２の内径とコア３の外径の差となり、１．９４１ｍｍとなる。
【００３３】
次に、樹脂磁石成形体７を単体における外径寸法変化について、図６を用いて説明する。図６は、圧縮成形機１内、圧縮成形機１から排出した後（熱硬化前）及び圧縮成形機１から排出し熱硬化した後のそれぞれにおける樹脂磁石成形体７の外径寸法とその変化を示した図である。
【００３４】
図６に示すように、樹脂磁石成形体７が圧縮成形機１内にある場合、樹脂磁石成形体７の外径は、ダイ２やコア３の金型寸法と同じくφ２２．７７３ｍｍである。樹脂磁石成形体７を圧縮成形機１から排出することで樹脂磁石成形体７は膨張して、その外径はφ２２．８６４ｍｍとなる。さらにそれを加熱硬化することでボンド磁石としての樹脂磁石成形体の外径はφ２２．８７８ｍｍとなる。
【００３５】
図６に示すように、樹脂磁石成形体７が圧縮成形機１から排出する際の樹脂磁石成形体７の膨張は樹脂磁石成形体７の熱硬化による膨張よりも大きいことが分かる。このように、圧縮成形機１から樹脂磁石成形体７を排出する際の樹脂磁石成形体７の膨張は大きいので、フレーム８と樹脂磁石成形体７とを接着剤なしでも高い固定化力で安定して保持固定することができる。
【００３６】
次に、本実施形態に係る製造方法で製造されたフレーム一体型磁石（本発明）と上記従来の製造方法で製造されたフレーム一体型磁石（従来例）の特性について比較して説明する。なお、この比較においては、本発明も従来例もカップ型のフレームではなく、円筒状のフレームを用いてフレーム一体型磁石を作製した。
【００３７】
まず、従来例に係るフレーム一体型磁石について説明する。従来例に係るフレーム一体型磁石は、圧縮成形機１から排出した外径がφ２２．８６４ｍｍの熱硬化前の樹脂磁石成形体７を、内径がφ２２．８７２ｍｍの円筒状のフレーム８に挿入し、１７５℃で３０分間加熱して樹脂磁石成形体７を熱硬化してフレーム８に固定したものである。
【００３８】
次に、本発明に係るフレーム一体型磁石について説明する。本発明に係るフレーム一体型磁石は、ボンド磁石材料を圧縮成形した後、圧縮成形機１から樹脂磁石成形体７を排出する前に、内径がφ２２．８２０ｍｍの円筒状のフレーム８を樹脂磁石成形体７の排出位置に配置し、下パンチ５を上方に押し出すことで樹脂磁石成形体７の排出とフレーム８への挿入を同時に行い、さらに、１７５℃で３０分間加熱して樹脂磁石成形体７を熱硬化させたものである。
【００３９】
このように製造した本発明と従来例に係るフレーム一体型磁石について、固定化力の測定を行った。固定化力の測定は、抜け荷重を測定することにより行った。なお、抜け荷重は、図７に示すような方法で行った。
【００４０】
図７に示すように、フレーム一体型磁石の円筒状のフレーム８を保持台１１の上に配置し、円筒状のボンド磁石１０に対して抜出用冶具１２によって上方からり荷重を加えることによりボンド磁石１０を下側に排出した。このときの最大荷重を抜け荷重とした。抜け荷重の測定温度は、２０℃、１００℃、１５０℃と変化させて行い、そのときの本発明と従来例の抜け荷重の測定結果を図８に示す。
【００４１】
図８に示すように、測定温度が２０℃と１００℃の場合は、本発明に係るフレーム一体型磁石は従来例に係るフレーム一体型磁石に対して抜け荷重が約５００Ｎ程度大きくなっており、本発明に係るフレーム一体型磁石の固定化力が高いことが分かる。
【００４２】
また、図８に示すように、従来例に係るフレーム一体型磁石は、１００℃を超える温度ではほぼ固定化力を失い、１５０℃の温度では測定前にフレームからボンド磁石が外れていた。これに対し、本発明に係るフレーム一体型磁石は、１５０℃でも、２００Ｎ程度の抜け荷重を有し、高温領域でも強い固定化力を有していることが分かった。すなわち、本実施形態に係る製造方法で製造されたフレーム一体型磁石を備えたモータは高温環境下でも信頼性が高い。
【００４３】
次に、上記と同じように製造した本発明に係るフレーム一体型磁石について、重なり寸法を変化させた時の抜け荷重を測定した。なお、重なり寸法とは、樹脂磁石成形体を単体で加熱硬化してボンド磁石とした時の外径寸法から、円筒状フレームの内径寸法を減算した値のことである。また、重なり寸法は、フレーム寸法を変化させることで変化させた。
【００４４】
図９は、測定温度が１５０℃における重なり寸法が、２３μｍ、４８μｍ、６７μｍ及び９８μｍのそれぞれの場合における抜け荷重の値を示したものである。なお、重なり寸法は、２０℃におけるものである。
【００４５】
図９に示すように、重なり寸法が２３μｍ、４８μｍ、６７μｍ及び９８μｍの抜け荷重は、それぞれ１５Ｎ、１４２Ｎ、２７２Ｎ、４８０Ｎであった。いずれの場合も、必要とされる０．３４Ｎ以上の抜け荷重を保っていることが分かる。少なくとも、重なり寸法が２３μｍあれば十分な抜け荷重を得ることができる。
【００４６】
従って、１５０℃の高温環境下で使用する場合には、加熱硬化後のボンド磁石の外径寸法をφ２２．８７８ｍｍとしたとき、フレームの内径はそれから２３μｍを減じたφ２２．８５５ｍｍ以下に設定する必要がある。
【００４７】
ところで、外径寸法がφ２２．８７８ｍｍのボンド磁石を作成するには、ボンド磁石排出時の膨張を考慮すると、内径がφ２２．７７３ｍｍのダイ２が必要となる。
【００４８】
これをフレーム８の内径とダイ２の内径との関係で一般化すると、次のようになる。
【００４９】
ダイ２の内径をφＡとし、フレーム８の内径をφＢとすると、上記のとおり、ダイ２の内径φＡ＝２２．７７３ｍｍに対して、フレーム８の内径φＢは２２．８５５ｍｍ以下とする必要があるため、０．９９６４×φＢ＜φＡの関係とする必要がある。
【００５０】
また、ダイ２の内径φＡがフレーム８の内径φＢよりも大きいと、円筒状の樹脂磁石成形体７を圧縮成形機１から排出する際に樹脂磁石成形体１がフレーム８に当たって樹脂磁石成形体７が破損してしまう可能性があるため、φＡ＜φＢの関係とすることが好ましい。
【００５１】
以上のとおり、特に、１５０℃のような高温環境下で使用するような場合は、０．９９６４×φＢ＜φＡ＜φＢの関係とすることが好ましい。
【００５２】
以上、本発明に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、フレーム一体型磁石における磁石とフレームとを高い固定化力で保持固定することができるという効果を奏する。これにより、本発明に係るフレーム一体型磁石によって製造されたフレーム一体型磁石は、磁石とフレームとの固定化力が優れたものであり、信頼性の高いモータを提供することができる。また、高温環境下での使用が可能であるという効果をも有する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係るフレーム一体型磁石の製造方法は、フレーム一体型磁石における磁石とフレームとの固定化力を高めることができるという効果を奏し、モータやそのモータを備えた電気機器に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１    圧縮成形機
２    ダイ
３    コア
４    上パンチ
５    下パンチ
６    ボンド磁石材料
７、１０１    樹脂磁石成形体
８、１０２    フレーム
９    フレーム一体型磁石
１０、１０３    ボンド磁石
１１    保持台
１２    抜出用冶具
１０１    円筒状ボンド磁石
１０２    円筒状フレーム
１０３    熱硬化後の円筒状ボンド磁石
【図１】
2011091219.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011091219.tif 000009
【図８】
2011091219.tif 000010
【図９】
2011091219.tif 000011
【図１０】
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