(57)【要約】      （修正有）【課題】ボンド磁石を使用しつつも磁束密度を高めたボンド磁石を提供する。【解決手段】ボンド磁石は、第一非作用面１１と空間的に交差する第一作用面１２を備え、第一非作用面から第一作用面に向かうように内部で折曲された第一磁力線群２１が配向されてなる第一ボンド磁石片１０Ａと、第二非作用面１３と空間的に交差する第二作用面１４を備え、第二作用面から第二非作用面に向かうように内部でカーブされた第二磁力線群２２が配向されてなる第二ボンド磁石片１０Ｂとを有する。第一非作用面は、第一作用面よりも面積が広く、第一作用面の磁束密度が第一非作用面よりも高い。第二非作用面は、第二作用面よりも面積が広く、第二作用面の磁束密度が第二非作用面よりも高い。第一非作用面の磁極と第二非作用面の磁極とは異なる極性であり、第一非作用面と第二非作用面とが連結されて、第二磁力線群２２と第一磁力線群２１とが連続される。【選択図】図３
2019195070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面と、
前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、
前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面と
を備え、
前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、
前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群と
を有する第一ボンド磁石片と、
第三面と、
前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、
前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面と
を備え、
前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、
前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群と
を有する第二ボンド磁石片と
を有し、
前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、
前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、
前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、
前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、
前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されてなるボンド磁石。
【請求項２】
請求項１に記載のボンド磁石であって、
前記第一面の面積を、前記第二面の面積よりも広く、
前記第三面の面積を、前記第四面の面積よりも広くしてなるボンド磁石。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第五面の面積の和を、前記第二面の面積よりも広く、
前記第三面と第六面の面積の和を、前記第四面の面積よりも広くしてなるボンド磁石。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第二面とが交差する角度が９０°以下であるボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンド磁石、及びこれを構成するボンド磁石片、並びにボンド磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より永久磁石は、モータやスピーカ等、様々な用途で利用されている。例えば小型のモータでは、外型に界磁用コイルを配置し、内側にロータを配置すると共に、ロータの表面（ＳＰＭ）や内部（ＩＰＭ）に永久磁石を配置する。例えばＳＰＭ型の小型のモータにおいて、同一の磁極数、同一のサイズでより大きなトルクを得るには、ロータ表面の永久磁石の磁束密度を高める必要がある。このような永久磁石としては、例えばＮｄ2Ｆｅ14Ｂ等の希土類元素を用いた焼結磁石が従来より利用されてきた。
【０００３】
一方で従来より、磁石粉末をプラスチックに分散させて成形したボンド磁石が利用されている。このようなボンド磁石は、圧縮成形や射出成形など金型を用いて成形可能であることから、焼結磁石に比べて寸法精度を向上させやすく、また他部材との一体化も可能で、さらに軽量なことから、各分野で利用されている。しかしながらボンド磁石は、バインダとなる樹脂が必須である構成上、磁石粉末を混入する限度が体積比で最大７０％程度であり、計算上３０％の磁気特性の低下を逃れ得ず、焼結磁石に比して磁力が劣るという点があった。例えば焼結ＮｄＦｅＢ磁石に比べて、エネルギー積は１／３程度しか得られない。したがって従来より、トルクを重視するモータにはボンド磁石は一般に利用されていなかった。このため、モータ等にも利用可能な磁束密度の高いボンド磁石が求められていた。
【０００４】
また、特許文献１〜４には、磁束密度を高めるように工夫した各種の永久磁石が開示されている。しかしながらこれらの永久磁石では、成型時又は配向時に使用する磁気回路が単一の磁気回路であった。すなわち、閉じた磁気回路（閉回路）を形成して、その磁界内で磁束を曲げたり拡げたりしている。この方法によれば、配向のコントロールが困難であり、磁場の弱いところが一部でも存在すると、その部分の配向が完全でなくなり、例えば円筒状ボンド磁石をモータのロータ用として使用する際には表面磁束が焼結磁石に比べて極度に低くなってしまう。このため、ボンド磁石でもって焼結磁石を代替する用途に対応するために、さらなる改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−１０５６４４号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１２／０９０８４１号
【特許文献３】米国特許第５０１９７９６号明細書
【特許文献４】特開平１０−３０８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、ボンド磁石を使用しつつも磁束密度を高めたボンド磁石を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面に係るボンド磁石によれば、第一面と、前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面とを備え、前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群とを有する第一ボンド磁石片と、第三面と、前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面とを備え、前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群とを有する第二ボンド磁石片とを有し、前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されており、前記第一ボンド磁石片の扇形の、半径に相当する長さＡと、円弧に相当する部分のうち、磁化された部分の長さＢとの比率Ａ／Ｂが、ｎ＝磁極数とするとき、
１２極以下の場合（中心角θ0≧３０）、
０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）＜−０．０４ｎ3＋１．４７ｎ2−１４．０３ｎ＋４３
１２極より大きい場合（θ0＜３０）、
０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）
とすることができる。上記構成により、第一ボンド磁石片の第一面の磁束を第二面で収束させ、かつ第二ボンド磁石片の第三面の磁束を第四面で収束させて、作用面において高い磁束密度を実現できる。
【０００８】
また本発明の他の側面に係るボンド磁石によれば、第一面と、前記第一面と接合部分を介して接する第二面とを備え、前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群を有する第一ボンド磁石片と、第三面と、前記第三面と接合部分を介して接する第四面とを備え、前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群を有する第二ボンド磁石片とを有し、前記第一面の面積は、前記第二面の面積よりも広く、前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、前記第三面の面積は、前記第四面の面積よりも広く、前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極を外部に表出させてなり、前記第一ボンド磁石片は、外形を平板状とし、該平板状の主面を前記第一面とし、該平板状の厚さ方向の側面を前記第二面とし、前記第一ボンド磁石片の内部において、前記第一面から第二面側に向かって対称に磁力線が折曲されたものとすることができる。上記構成により、第一ボンド磁石片の第一非作用面の磁束を第一作用面で収束させ、かつ第二ボンド磁石片の第二非作用面の磁束を第二作用面で収束させて、作用面において高い磁束密度を実現できる。
【０００９】
さらにまた本発明の他の側面に係るボンド磁石の製造方法によれば、第一非作用面と、前記第一非作用面と接合部分を介して接する第一作用面と、前記第一作用面と接合部分を介して接すると共に、前記第一非作用面と接合部分を介して接する第三非作用面とを備え、前記第一非作用面と第三非作用面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一非作用面と第三非作用面と第一作用面で囲まれた断面視における外形を扇形とするボンド磁石の製造方法であって、磁性材料と樹脂を含むボンド磁石組成物を、成形用金型のキャビティに充填する工程と、前記キャビティに配向用磁場を印加してボンド磁石を成形する工程とを有し、前記配向用磁場は、永久磁石により形成されており、前記キャビティのうち、ボンド磁石の前記第一非作用面に対応する部位に第一非作用面配向用磁石、前記第三非作用面に対応する部位に第三非作用面配向用磁石、前記第一作用面に対応する部位に第一作用面配向用磁石、をそれぞれ対向して配置し、前記第一非作用面配向用磁石及び第三非作用面配向用磁石の、前記対応する部位は同じ磁極であり、前記第一作用面配向用磁石の、前記対応する部位は、前記第一非作用面配向用磁石及び第三非作用面配向用磁石と異なる磁極とできる。
【００１０】
さらにまた本発明の他の側面に係るボンド磁石の製造方法によれば、第一非作用面と、前記第一非作用面と接合部分を介して接する第一作用面とを備える平板状のボンド磁石の製造方法であって、磁性材料と樹脂を含むボンド磁石組成物が充填される成形金型のキャビティを用意する工程と、溶融されたボンド磁石組成物を前記キャビティに充填し、磁界を印加して前記磁性材料を配向させてボンド磁石を成形する工程とを含み、前記磁界は、同極同士が向かい合うように印加された、第１及び第２の磁界を有して構成されており、前記キャビティは前記磁界の向かい合う方向において、前記第１及び第２の磁界に挟まれるように、前記第１の磁界側に偏って配置されており、前記磁界の向かい合う方向における前記キャビティの長さと略同じ距離をあけて前記第２の磁界が形成されている状態とできる。
【００１１】
さらにまた本発明の他の側面に係るボンド磁石の製造方法によれば、第一非作用面と、前記第一非作用面と接合部分を介して接する第一作用面とを備える平板状のボンド磁石の製造方法であって、磁性材料と樹脂とを含むボンド磁石組成物が充填される成形金型のキャビティを用意する工程と、溶融されたボンド磁石組成物を前記キャビティに充填し、前記キャビティに面するように配置された、前記磁性材料を磁気的に配向させるための配向用磁石でもって磁界を印加して前記磁性材料を配向させてボンド磁石を成形する工程とを含み、前記配向用磁石は、同極同士が向かい合うように配置された第１及び第２の配向用磁石を有して構成されており、前記キャビティは前記配向用磁石の軸方向において、前記第１及び第２の配向用磁石の間に挟まれるように、前記第１の配向用磁石の側に偏って配置されており、前記配向用磁石の軸方向における前記キャビティの長さと略同じ距離をあけて前記第２の配向用磁石が配置されているものとできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図２】図１のボンド磁石の分解斜視図である。
【図３】図１のボンド磁石を構成するボンド磁石片の組を示す模式断面図である。
【図４】図３のボンド磁石片を成形するキャビティと配向用磁石を示す模式断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｆは、実施例に係るボンド磁石片製造時の永久磁石を用いた磁気回路装置を示す模式断面図である。
【図６】ボンド磁石片の各部分を示す断面図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｆは、図５Ａ〜図５Ｆの各配置例における磁束密度の分布を示すイメージ図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｆは、図７Ａ〜図７Ｆにおけるボンド磁石片の一部を拡大したイメージ図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｆは、図５Ａ〜図５Ｆの各配置例における磁路を示すイメージ図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｆは、図９Ａ〜図９Ｆにおけるボンド磁石片の一部を拡大したイメージ図である。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｆは、比較例に係るボンド磁石片製造時の電磁石を用いた磁気回路装置を示す模式断面図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｆは、図１１Ａ〜図１１Ｆの各配置例における磁束密度の分布を示すイメージ図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｆは、図１２Ａ〜図１２Ｆにおけるボンド磁石片の一部を拡大したイメージ図である。
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｆは、図１１Ａ〜図１１Ｆの各配置例における磁路を示すイメージ図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｆは、図９Ａ〜図９Ｆにおけるボンド磁石片の一部を拡大したイメージ図である。
【図１６】変形例に係るボンド磁石片製造時の永久磁石を用いた磁気回路装置を示す模式断面図である。
【図１７】ボンド磁石片と配向磁石の各部分を示す断面図である。
【図１８】図１８Ａは角度θ2＝３６°、図１８Ｂは３０°、図１８Ｃは２４°、図１８Ｄは１８°、図１８Ｅは１２°、図１８Ｆは６°で形成したボンド磁石片の、半径方向の位置毎に配向磁場を測定した結果を示すグラフである。
【図１９】図１９Ａは１２極の円筒ボンド磁石を示す平面図、図１９Ｂは１０極の円筒ボンド磁石を示す平面図、図１９Ｃは８極の円筒ボンド磁石を示す平面図、図１９Ｄは６極の円筒ボンド磁石を示す平面図である。
【図２０】図２０Ａは中心角３０°のボンド磁石片において面積比と表面磁束密度ピーク値の関係を示すグラフ、図２０Ｂは中心角３６°のボンド磁石片において面積比と表面磁束密度ピーク値の関係を示すグラフ、図２０Ｃは中心角４５°のボンド磁石片において面積比と表面磁束密度ピーク値の関係を示すグラフ、図２０Ｄは中心角６０°のボンド磁石片において面積比と表面磁束密度ピーク値の関係を示すグラフである。
【図２１】図２１Ａは中心角３０°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２１Ｂは中心角３６°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２１Ｃは中心角４５°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２１Ｄは中心角６０°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフである。
【図２２】図２２Ａは中心角６°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２２Ｂは中心角９°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２２Ｃは中心角１２°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２２Ｄは中心角１８°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２２Ｅは中心角２０°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフ、図２２Ｆは中心角２２．５°のボンド磁石片において面積比と磁束の関係を示すグラフである。
【図２３】図２１Ａ〜図２１Ｄにおいて高い磁束となる面積比の下限値における磁極数と面積比の関係を示すグラフである。
【図２４】図２１Ａ〜図２１Ｄにおいて高い磁束となる面積比の上限値における磁極数と面積比の関係を示すグラフである。
【図２５】図２２Ａ〜図２２Ｆにおいて高い磁束となる面積比の下限値における磁極数と面積比の関係を示すグラフである。
【図２６】永久磁石を用いた配向の状態を示す模式図である。
【図２７】永久磁石を用いた従来の極配向の状態を示す模式図である。
【図２８】中心角３０°のボンド磁石片を用いて構成した円柱状ボンド磁石の角度毎の表面磁束密度を示すグラフである。
【図２９】図２８のグラフの０°〜７２°の部分を拡大したグラフである
【図３０】実施例１、比較例１〜３の磁石の表面磁束密度を測定した結果を示す表である。
【図３１】実施の形態２に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３２】変形例に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３３】他の変形例に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３４】他の変形例に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３５】他の変形例に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３６】実施の形態３に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３７】実施の形態４に係るボンド磁石を示す模式断面図である。
【図３８】実施の形態５に係るボンド磁石片の組を示す模式断面図である。
【図３９】図３８のボンド磁石片の組を複数組み合わせたボンド磁石を示す模式断面図である。
【図４０】図３８のボンド磁石片を成形するキャビティと配向用磁石を示す模式断面図である。
【図４１】変形例に係るボンド磁石片の組を示す模式断面図である。
【図４２】実施の形態６に係るボンド磁石片の組の分解斜視図である。
【図４３】ボンド磁石片の組の斜視図である。
【図４４】図４３のＶＩＣ−ＶＩＣ線断面における磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示す断面図である。
【図４５】図４４の磁力線を示す断面図である。
【図４６】他のボンド磁石片の組の磁力線を示す断面図である。
【図４７】実施の形態６に係るボンド磁石片の製造時の磁気回路装置を示す図である。
【図４８】実施の形態６に係るボンド磁石片の製造時の磁気回路装置を示す図である。
【図４９】磁気配向としてラジアル配向させたボンド磁石を示す模式断面図である。
【図５０】収束配向させたボンド磁石を示す模式断面図である。
【図５１】図５０の収束配向させたボンド磁石を得るため配向用磁石を配置した状態を示す模式断面図である。
【図５２】極配向させたボンド磁石を示す模式断面図である。
【図５３】図５２の極配向させたボンド磁石を得るため配向用磁石を配置した状態を示す模式断面図である。
【図５４】極配向させるように配向用磁石で円弧状の磁場を形成する状態を示す模式断面図である。
【図５５】図５４からさらに磁路を延長させようとする状態を示す模式断面図である。
【図５６】ボンド磁石のＢＨ曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００１４】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一面の面積を、前記第二面の面積よりも広く、前記第三面の面積を、前記第四面の面積よりも広くすることができる。
【００１５】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一面と第五面の面積の和を、前記第二面の面積よりも広く、前記第三面と第六面の面積の和を、前記第四面の面積よりも広くすることができる。
【００１６】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一面と第二面とが交差する角度を９０°以下とできる。
【００１７】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第二ボンド磁石片は、外形を平板状とし、該平板状の主面を前記第三面とし、該平板状の厚さ方向の側面を前記第四面とし、前記第二ボンド磁石片の内部において、前記第四面から第三面側に向かって対称に磁力線を折曲させることができる。
【００１８】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一ボンド磁石片と前記第二ボンド磁石片のそれぞれの内部における磁力線の分布を略対称とできる。上記構成により、各ボンド磁石片の扇形状の半径部分に相当する面に磁極面を表出させることで、この磁極面同士を、互いに異極同士となるように接合することで、円形状のボンド磁石を構成できる。
【００１９】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一ボンド磁石片と前記第二ボンド磁石片の接合面を接着することができる。
【００２０】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第二面を作用面とし、該第二面と反対側の前記第一ボンド磁石片の表面からは磁束を外部に表出させない構成とできる。上記構成により、磁力線は片面からのみ出力させて、ボンド磁石片同士の接合を容易にしている。
【００２１】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一面と第二面との接合部分、前記第一面と第五面との接合部分、前記第三面と第四面との接合部分、又は前記第三面と第六面との接合部分の少なくともいずれかを、直線状とできる。
【００２２】
本発明の他の実施の形態に係るボンド磁石によれば、前記第一面と第二面との接合部分、前記第一面と第五面との接合部分、前記第三面と第四面との接合部分、又は前記第三面と第六面との接合部分の少なくともいずれかを、凹状に形成することができる。
【００２３】
昨今、資源問題を背景にした焼結磁石の高騰や、このような焼結磁石を使用する際の組み立て工法の困難さを避けるため、高トルクモータのロータに用いる永久磁石として、焼結磁石からボンド磁石への置き換えることが考えられる。この場合において、ボンド磁石に混入する磁石粉末として用いる異方性材料、例えばＳｍＦｅＮ粒子の磁気配向を最適化して、表面磁束密度を高めることが考えられる。
【００２４】
ボンド磁石内における磁気配向としては、従来、図４９に示すようなラジアル配向が知られているが、この配向では磁路が短いため、磁束密度が弱くなる。そこで、磁束密度を向上させる方法として、磁路を長くするように磁気配向させる極配向や、磁束を収束させて磁束密度を向上させる収束配向が考えられる。
（収束配向）
【００２５】
収束配向は、図５０に示すように、磁束を収束させることで、一方の磁極（図５０において上面側）の磁束密度を高めるものである。収束配向を行うには、図５１の断面図に示すように、配向磁場を形成する際の配向用磁石を、Ｎ極とＳ極とで大きさを異ならせることで、これを転写させたボンド磁石成形体の一方の作用面の磁束密度を高める。しかしながらこの方法では、磁束密度の高い領域を強制的に生成するという性質上、磁束密度の分布がアンバランスとなることを避けられず、例えばモータ用のロータ表面において磁束密度の高い領域を得るといった用途には適しない。
（極配向）
【００２６】
一方、極配向は、図５２に示すように配向磁場のＮ極からＳ極に向かう磁力線を略円弧状にして、得られたボンド磁石の減磁曲線状の動作点を上げるものである。例えば、モータのロータに使用する円柱状のボンド磁石に極配向を行う製造工程を考える。ここでは図５３に示すように、成形用金型のキャビティである円筒空洞部の周囲に、配向用の磁石を配置する。これによって図５４の平面図に示すように、円筒内部に円弧状の磁場を形成し、この磁場に沿って、磁石粒子を配向させる。
【００２７】
この方法では、円柱状のボンド磁石の表面に相当する、円筒空洞部の外側に配向用磁石を配置して、外部から磁場を作用させる。この結果、図５４に示すように円筒空洞部から配向磁場を与えても、円筒空洞部内部にできる磁場は円弧状となる。得られるボンド磁石の内部においては、円弧状の磁路が、ボンド磁石の作用面の近傍に形成されることになる。この方法では、磁力線が円弧状に形成されるため、大きく折曲させることができず、配向の大幅な制御ができないという問題があった。いいかえると、図５５に示すようにボンド磁石の内面深くにまで磁路を侵入させようとすれば、円弧状でなく、内部を抉るようにＵ字状に大きく折曲させた磁路とする必要があるところ、このような磁路をキャビティの表面から配向磁石で形成することは物理的に困難であった。すなわち、図５６に示すように、ＢＨ曲線上の動作点を上げるという目標を達成させるには、図５５に示すように円柱状ボンド磁石の中心部に向かって磁力線を入り込ませるように配向させる必要があるところ、キャビティの外側から配向用の磁場を作用させる構成では配向用磁石の磁力の限界があり、例えば円柱状ボンド磁石の直径が大きくなった場合に、内部まで磁路を侵入させることができず、結果として強い磁力を生じさせることができないという問題があった。
（実施の形態１）
【００２８】
そこで本発明の実施形態１に係るボンド磁石においては、ボンド磁石を分割して、ボンド磁石片を個別に成形した上で、得られたボンド磁石片を連結してボンド磁石を構成する手法を採用した。例えばモータのロータ用に使用する、底面を略円形とする円柱状のボンド磁石を構成する場合、図１の断面図に示すように、磁粉粒子の磁化容易軸を極配向として磁路を形成し、さらに中心軸を通る切断面（接合面）で切断した断面視扇形のボンド磁石片１０に分割する。図１に示すボンド磁石１００の例では、図２の分解斜視図に示すように外形をほぼ等しくし、底面の扇形の中心角を４５°とした柱状のボンド磁石片１０を８つ組み合わせて、円柱状のボンド磁石を得ている。さらに各ボンド磁石片１０の磁力線は図１に示される磁路に沿って発生し、図３の断面図に示すように、隣接するボンド磁石片１０同士を連結する連結面を、断面扇形の半径部分とし、さらにこの連結面を非作用面として、なおかつ磁力線が連続するように、隣接するボンド磁石片１０の連結面で磁極が異極同士となるように構成している。
【００２９】
図１の例では、ボンド磁石片１０を８つ組み合わせて、円柱状のボンド磁石１００を構成する例を説明した。この場合、ボンド磁石１００の円周状側面には、Ｓ極、Ｎ極の磁極が８極表れる。また各ボンド磁石片１０の中心角θ0は、それぞれ３６０°÷８＝４５°となる。ただ、本発明はこの構成に限られず、磁極が円周状側面に６極あるいは１０極表れるように構成してもよい。この場合の各ボンド磁石片１０の中心角θ0は、それぞれ６０°、３６°となる。また、任意の数の磁極やボンド磁石片の数を採用することもできる。
【００３０】
図１の例では、Ｓ極及びＮ極の作用面からボンド磁石内部に連なる磁路群が、ボンド磁石の内部に向かって放物線状に突出するよう折曲された極配向としている。このように磁路が円弧状でなく、放物線状あるいは二次曲線状に折曲されたことで、放物線状の磁路群を、円柱状ボンド磁石の側面から、円柱の中心軸に向かって突出させて、磁路をより長くすることができる。また、この放物線状の磁路群の対称面を接合面として分割されたボンド磁石片同士を、この接合面で接合して構成している。さらにまたボンド磁石片同士の接合面は非作用面とし、作用面における磁化容易軸の密度を、非作用面における磁化容易軸の密度よりも高くしている。これにより、作用面における表面磁束密度を高めたボンド磁石が実現される。
【００３１】
なお本明細書中において放物線状とは、厳密な放物線を意味するのでなく、一方向に山形に延長された楕円状の曲線を意味する。この楕円状は、その長辺が扇形の中心に向かう形状としている。また、「ボンド磁石の内部に向かって突出する」とは、図３に示すように、放物線状に形成された複数の磁路の内、最も長い磁路の頂部ＡＰが、扇形の半径の１／２の位置ＨＰよりも中心側に位置された状態を意味する。
【００３２】
図３に示すボンド磁石は、第一ボンド磁石片１０Ａと、第二ボンド磁石片１０Ｂとで構成される。第一ボンド磁石片１０Ａは、第一面１１と、この第一面１１と接合部分を介して接する第二面１２と、この第二面１２と接合部分を介して接すると共に、第一面１１とと接合部分を介して接する第五面１５ととを備える。この第一ボンド磁石片１０Ａは、第一面１１と第五面１５とが一定の中心角θoでもって傾斜され、この第一面１１と第五面１５と第二面１２で囲まれた断面視における外形を扇形としている。また第一ボンド磁石片１０Ａの内部において、第一面１１から第二面１２に向かうように第一磁力線群２１が内部でカーブされている。同様に、第五面１５から第二面１２に向かうように第三磁力線群２３が内部でカーブされている。第五面１５は、図示しない他のボンド磁石片、具体的には第二ボンド磁石片１０Ｂと同様の配向を有する他のボンド磁石片と接合する際の接合面となる。この際、第五面１５は第三非作用面となる。
【００３３】
ここで、第一ボンド磁石片１０Ａの第一面１１と第五面１５の物理的な面積の和を、第二面１２の物理的な面積よりも広く形成している。いいかえると、断面視扇形の第一ボンド磁石片１０Ａの高さが一定の場合、図３において第一面１１と対応する線分ＯＡ3と第二面１２と対応する線分ＯＡ1との和を、円弧Ａ1Ａ3よりも長くしている。これにより、第一面１１や第五面１５に表れる表面磁束密度よりも、第二面１２の表面磁束密度を高くすることができる。好ましくは、第一面１１を、第二面１２より広くする。いいかえると、図３において第一面１１と対応する線分ＯＡ3を、円弧Ａ1Ａ3よりも長くする。これにより、第二面１２の表面磁束密度を一層高くすることができる。
【００３４】
また好ましくは、第一磁力線２１と第三磁力線２３とは、断面視扇形の第一ボンド磁石片１０Ａの傾斜角θ0を二分する線（図３において線ＯＡ2）に対して略対称に分布させる。なお第一面１１は、第二ボンド磁石片１０Ｂと接合するための接合面を構成し、このため外部に表出しない第一非作用面となる。一方、第二面１２は外部に表出する磁極として作用し、第一作用面となる。
【００３５】
一方第二ボンド磁石片１０Ｂは、第三面１３と、この第三面１３と接合部分を介して接する第四面１４と、この第四面１４と接合部分を介して接すると共に、第三面１３と接合部分を介して接する第六面１６とを備える。この第二ボンド磁石片１０Ｂは、第三面１３と第六面１６とが一定の中心角θ0でもって傾斜され、この第三面１３と第六面１６と第四面１４で囲まれた断面視における外形を扇形としている。また第二ボンド磁石片１０Ｂの内部において、第四面１４から第三面１３に向かうように第二磁力線群２２が内部でカーブされている。同様に、第四面１４から第六面１６に向かうように第四磁力線群２４が内部でカーブされている。第六面１６は、図示しない他のボンド磁石片、具体的には第一ボンド磁石片１０Ａと同様の配向を有する他のボンド磁石片と接合する際の接合面となる。この際、第六面１６は第四非作用面となる。
【００３６】
ここで第二ボンド磁石片１０Ｂの第三面１３と第六面１６の物理的な面積の和を、第四面１４の物理的な面積よりも広く形成している。いいかえると、断面視扇形の第二ボンド磁石片１０Ｂの高さが一定の場合、図３において第三面１３と対応する線分ＯＡ3と第六面１６と対応する線分ＯＡ5との和を、円弧Ａ3Ａ5よりも長くしている。これにより、第三面１３や第六面１６に表れる表面磁束密度よりも、第四面１４の表面磁束密度を高くすることができる。好ましくは、第三面１３を、第四面１４より広くする。いいかえると、図３において第三面１３と対応する線分ＯＡ3を、円弧Ａ3Ａ5よりも長くする。これにより、第四面１４の表面磁束密度を一層高くすることができる。
【００３７】
また好ましくは、第二磁力線２２と第四磁力線２４とは、断面視扇形の第二ボンド磁石片１０Ｂの傾斜角θ0を二分する線（図３において線ＯＡ4）に対して略対称に分布させる。なお第三面１３は、第一ボンド磁石片１０Ａと接合するための接合面を構成し、このため外部に表出しない第二非作用面となる。一方、第四面１４は外部に表出する磁極として作用し、第二作用面となる。
【００３８】
第一ボンド磁石片１０Ａの第一面１１の磁極と、第二ボンド磁石片１０Ｂの第三面１３の磁極とは異なる極性である。この例では、第一面１１をＳ極とし、第三面１３をＮ極とすることで、接合面同士を接合できる。また、接合面を接着してもよい。そして第一ボンド磁石片１０Ａの第一面１１と、第二ボンド磁石片１０Ｂの第三面１３とが連結されて、第二磁力線群２２と第一磁力線群２１とが連続されるように構成される。
【００３９】
このようにして第一ボンド磁石片１０Ａと第二ボンド磁石片１０Ｂとを組み合わせて、得られたボンド磁石片の組、すなわちボンド磁石は、側面が作用面となる。作用面においては、第一ボンド磁石片１０Ａの第二面１２と、第二ボンド磁石片１０Ｂの第四面１４とで異なる磁極が外部に表出される。図３の例では、第二面１２がＮ極となり、第四面１４がＳ極となる。これにより、内部で磁路を折曲させた極配向を実現しつつ、さらに第一ボンド磁石片１０Ａの第一面１１の磁束と第五面１５の磁束とを第二面１２で収束させ、かつ第二ボンド磁石片１０Ｂの第三面１３の磁束と第六面１６の磁束とを第四面１４で収束させて、作用面において高い磁束密度を実現できる。
【００４０】
このようにして、各ボンド磁石片の扇形状の半径部分に相当する面に磁極面を表出させることで、この磁極面同士を、互いに異極同士となるように接合することで、円形状のボンド磁石を構成できる。
【００４１】
なお図３の例では、第一ボンド磁石片１０Ａと第二ボンド磁石片１０Ｂの形状を同じとしている。ただ、本発明はこの構成に限らず、第一ボンド磁石片と第二ボンド磁石片の形状を異ならせてもよい。
【００４２】
このようにボンド磁石を分割して成形させることで、図４に示すようにボンド磁石片の成形時において、円柱状ボンド磁石の構成時に中心側となる部位、すなわち非作用面の中心側にも、配向用磁石を配置することが可能となり、結果的に円柱状ボンド磁石の中心近傍に磁力線を入り込ませるように配向させることが可能となる。これにより、図１の断面図に示したように、円柱状ボンド磁石１００に組み上げた際、従来は困難であった、中心近傍の方向にまで磁路を延伸させた配向を実現することが可能となり、磁路を延長したことで作用面における表面磁束密度を向上できる。このように磁路を延長したことによる極配向での表面磁束密度向上の効果に加えて、上記構成によれば作用面を断面視扇形の円弧状部分として、図３等に示すように、非作用面よりも作用面の面積を小さく絞って、ここに磁束を集中させることで磁束密度を高めることができるので、極配向に加えて収束配向も実現され、一層高い磁束密度が得られる。
【００４３】
いいかえると、磁束をボンド磁石内でＵ字状に折曲させた極配向とすることに加え、非作用面の磁極を作用面の磁極よりも広く採ることで、広い磁極面から狭い磁極面に磁束が狭窄される状態を作り出し、作用面において表面磁束密度を高めた収束配向が実現される。
（ボンド磁石の製造方法）
【００４４】
次に、ボンド磁石１００の製造装置及び製造方法について、図４を参照しながら説明する。なお図４の例では、第一ボンド磁石片１０Ａの製造方法について示しているが、配向用磁石の磁極を入れ替えることで、第二ボンド磁石片１０Ｂを形成できる。
【００４５】
ここでは、ボンド磁石片に対して収束配向を行い、広い磁極面を非作用面とし、狭い磁極面を作用面とすることで、作用面における磁束密度を高めている。これを実現するため、成形用金型のキャビティの内、作用面と非作用面に対応する部位にそれぞれ、配向用磁石を配置する。図４の例では、第一ボンド磁石を得るために、第一作用面１２に第一作用面配向用磁石６２を配置し、第一非作用面１１に第一非作用面配向用磁石６１を配置する。ここで、非作用面の面積を作用面の面積よりも大きくすることで、収束配向を実現できる。さらに第三非作用面１５に、第三非作用面配向用磁石６５を配置する。第一非作用面配向用磁石６１及び第三非作用面配向用磁石６５は、同じ磁極（図４の例ではＮ極）とすることで、キャビティ内において磁界を反発させて、磁力線が第一作用面配向用磁石６２（図４の例ではＳ極）に向かうように配向させることができ、より強い収束配向を実現できる。
【００４６】
さらに非作用面と作用面の、磁化された面積の面積比を調整することで、収束配向の度合いも調整できる。具体的には、第一作用面に配置する第一作用面配向用磁石６２の面積と、第一非作用面に配置する第一非作用面配向用磁石６１の面積を、要求される仕様に応じて設計する。例えば、モータ用のロータなどに求められる仕様として、最大表面磁束密度や磁束密度の分布等に応じて、面積比を調整し最適な仕様のボンド磁石を得ることができる。また面積比は、ボンド磁石片の平面視扇形の、半径に相当する長さＡの領域の面積と、円弧に相当する部分のうち、磁化された部分Ｂの領域の面積との比率Ａ／Ｂであり、このボンド磁石片の円柱高さを一定とする場合、面積比Ａ／Ｂは、長さＡ／Ｂの比率としても表現できる。
（配向用磁石）
【００４７】
図４に示すボンド磁石片の成形時に用いる配向用磁石には、永久磁石が使用される。このような永久磁石の材料は、Ｂｒが１Ｔ以上のものが好ましく、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石を用いることができる。磁力の大きい磁石を使うと、配向磁場が強くなり、ボンド磁石の表面磁束密度も高くできる。
【００４８】
成形用金型には、ボンド磁石を構成するボンド磁石組成物が充填される。成形には、射出成形や圧縮成形が利用できる。またボンド磁石組成物は、少なくとも磁性材料と樹脂とを含む。
（磁性材料）
【００４９】
磁性材料には、異方性材料を採用する。異方性の磁性材料としては、フェライト系、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系などが挙げられる。異方化により所定の磁気性能が得られる素材であり、等方性材料と比べてＢＨｍａｘが大きく、界磁ユニットとして使用した際でも、その空隙に有効な磁束密度を提供することができる。
【００５０】
フェライト系は、歴史が古く安価であることから最も普及しているが、希土類系よりも磁力が弱く、成形品が小さくなると磁力が不足するため、磁力の強いボンド磁石を作製する必要がある場合には、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の希土類系磁性粉末を用いることが好ましい。上記の磁性材料は１種類単独でも、２種類以上を混合物としても使用可能である。また必要に応じて、耐酸化処理やカップリング処理を施しても良い。
（樹脂）
【００５１】
本実施形態で用いられる樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂や、エステル系、ポリアミド系、などの熱可塑性エラストマー、又はエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、アリル樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００５２】
図４に示された第一作用面配向用磁石６２、第一非作用面配向用磁石６１及び第三非作用面配向用磁石６５によって、第一磁力線群２１及び第三磁力線群２３と略同じ磁力線群が生じている。樹脂硬化前の磁粉粒子の磁化容易軸は、配向用磁石によって生じた該磁力線群によって配向され、その後樹脂が硬化されることにより、それぞれの磁力線群に略対応する経路を有する二つの磁路群が形成されるボンド磁石１０Ａが作成される。また、配向用磁石の極性をそれぞれ反転して、同様に第二磁力線群２２及び第４磁力線群２４に略対応する経路を有する二つの磁路群が生成されるボンド磁石１０Ｂが作成される。
【００５３】
ボンド磁石片１０Ａとボンド磁石片１０Ｂを交互に円弧側をそろえるように非作用面を接して配置することで、図１に示されるボンド磁石１００が作成される。ボンド磁石１００には、図１に示されるように、各ボンド磁石片の内部で非作用面から伸びた磁路が、放物線状に折曲されて作用面に集束する。隣り合うそれぞれのボンド磁石片１０Ａと１０Ｂが接する非作用面で、該非作用面から延びる磁路が連なり、作用面から内部方向に突出する放物線状の磁路群が形成される。図１を、図３に示す２つのボンド磁石片の集合体で捉え直し、第一ボンド磁石片１０Ａの一つの磁路群と連なる第二ボンド磁石片１０Ｂの磁路群を合わせて第一磁路群とし、第一ボンド磁石片１０Ａ及び第二ボンド磁石片１０Ｂに分割する分割面あるいは接合面は、第一磁路群の対称面である第一接合面とする。また、第一ボンド磁石片１０Ａの別の磁路群と連なる第二ボンド磁石片１０Ｂの磁路群を合わせて第二磁路群とし、第二磁路群の対称面である第二接合面となる。このように各ボンド磁石片は、第一接合面や第二接合面で分割されている。また第一接合面と第二接合面とは、円柱状の中心軸で交差されている。
（比較試験１）
【００５４】
ここで、ボンド磁石又はボンド磁石片の製造に用いる製造装置の一として、永久磁石と電磁石をそれぞれ使用した配向用磁気回路装置を用いた場合の、各ボンド磁石で得られる磁束密度のシミュレーション結果を図５Ａ〜図５Ｆに示す。これらの図において、図５Ａのような第一非作用面配向用磁石６１、第一作用面配向用磁石６２、第三非作用面配向用磁石６５と、これらを磁気的に接続して磁気回路を構成するヨーク６６とを配置し、ボンド磁石を構成するボンド磁石組成物を充填するための成形金型のキャビティを形成した。ここで、第一非作用面配向用磁石６１の第一非作用面１１の面積（円柱状の半径）と、扇形の中心角θ0を固定し、第一作用面配向用磁石６２の幅ＷＤを変化させた。ここで第一作用面配向用磁石６２の幅ＷＤは、図６に示すように、第一作用面配向用磁石６２の端面がボンド磁石片の第一作用面１２と接する円弧の長さに相当する角度θ2で表している。この例では、円柱状の半径Ａ＝２０ｍｍ、扇形の中心角θ0＝３６°とし、第一作用面配向用磁石６２の角度θ2を、６°刻みで３６°、３０°、２４°、１８°、１２°、６°に変化させた。各配向用磁石の配置例を、図５Ａ〜図５Ｆに示す。さらに各配置例における磁束密度の分布を、図７Ａ〜図７Ｆにそれぞれ示す。また各図におけるボンド磁石片の部分（下半分）を拡大した図を、図８Ａ〜図８Ｆに、それぞれ示す。さらに、磁路を示した結果を図９Ａ〜図９Ｆに、各図におけるボンド磁石片の部分（下半分）を拡大した図を図１０Ａ〜図１０Ｆに、それぞれ示す。
【００５５】
一方比較例として、配向用磁石に永久磁石に代えて電磁石を用いた例を、図１１Ａ〜図１１Ｆに示す。ここでも上述した図５Ａ〜図５Ｆと同様、第一非作用面配向用電磁石６１’、第一作用面配向用電磁石６２’、第三非作用面配向用電磁石６５’と、これらを磁気的に接続して磁気回路を構成するヨーク６６’とを配置し、ボンド磁石を構成するボンド磁石組成物を充填するための成形金型のキャビティを形成した。また、第一非作用面配向用電磁石６１’の第一非作用面１１の面積と、扇形の中心角θ0を固定し、第一作用面配向用電磁石６２’の幅ＷＤを、角度θ2を変化させることで図１１Ａ〜図１１Ｆに示すように変更した。これによって得られた磁束密度の分布を、図１２Ａ〜図１２Ｆにそれぞれ示す。また各図におけるボンド磁石片の部分（下半分）を拡大した図を、同様に図１３Ａ〜図１３Ｆに、それぞれ示す。さらに磁路を示した結果を図１４Ａ〜図１４Ｆに、各図におけるボンド磁石片の部分（下半分）を拡大した図を図１５Ａ〜図１５Ｆに、それぞれ示す。
【００５６】
なお、図５Ａ〜図５Ｆ及び図１１Ａ〜図１１Ｆの例では、金型に第一ボンド磁石片及び第二ボンド磁石片の２つを形成できるキャビティを形成しつつ、第一ボンド磁石片のみを形成するよう、第二ボンド磁石片が占める空間には、非磁性鋼（例えばステンレス等）を充填している。このことを示すため、第一ボンド磁石片の外形に相当するキャビティを各図において示している。ただ、この構成に限らず、第一ボンド磁石片及び第二ボンド磁石片の２つを同時に形成することもできる。このような例を図１６に示す。
【００５７】
以上のようにして永久磁石、電磁石を配向用磁石として用い、それぞれ得られたボンド磁石片の各面積比における、半径方向の位置毎（図１７のＡ＝２０ｍｍの内、中心側から０ｍｍ〜２０ｍｍの各位置）に配向磁場［Ｔ］を測定した結果を、図１８Ａ〜図１８Ｆにそれぞれ示す。ここで面積比は、図１７に示すように、ボンド磁石片の円柱状の半径Ａの部分がなす面積と、円弧の部分の内、上端から磁化された領域までの長さＢとの比率Ａ／Ｂである。なお、Ａ／Ｂの比率は、ボンド磁石片の円柱状高さが同じ場合は、面積比と等しくなるので、以下ではＡ／Ｂを面積比と呼ぶことがある。
【００５８】
図１７においては、平面視扇形のボンド磁石片においてほぼ線対称（図１７において中心を通る水平線の上下）に、第一面から第二面に向かうように内部でカーブされた第一磁力線群と、第五面から第二面に向かうように内部でカーブされた第三磁力線群が配向されている。よって第二面の磁化された領域の内、第一磁力線群と対応する領域Ｂと、第三磁力線群と対応する領域Ｂ’とは、ほぼ等しいと見なせるので、ここでは一方（第一磁力線群）の磁力線群と対応する領域Ｂでもって、磁化された領域の集束の度合いを判定する。この面積比Ａ／Ｂの値が大きいほど磁束を集束させていることになる。各図において、図１８Ａは角度θ2＝３６°に相当し、面積比は３．１８である。図１８Ｂは角度θ2＝３０°に相当し、面積比は３．８２である。図１８Ｃは角度θ2＝２４°に相当し、面積比は４．７７である。図１８Ｄは角度θ2＝１８°に相当し、面積比は６．３７である。図１８Ｅは角度θ2＝１２°に相当し、面積比は９．５５である。図１８Ｆは角度θ2＝６°に相当し、面積比は１９．１０である。これらの図から明らかなとおり、電磁石は円弧に近い側でのみ高い配向磁場を示すが、これはヨークからヨークに磁束がショートカットするためである。言い換えると、作用面近傍でしか配向できておらず、円柱状の中心に向かうほど磁束が弱くなる、すなわち中心に向かって磁路を放物線状に延長できていない、曲率半径に近い磁路のパターンをなすことを示している。この様子は、図１５Ａ〜図１５Ｆからも確認できる。
【００５９】
一方の永久磁石を用いたボンド磁石片の場合は、キャビティの全体に配向し易いため、リニアリティよく作用面に向かう程配向磁場が強くなる傾向を示すと共に、円柱状の中心近傍でも一定量の配向磁場を示していること、いいかえると円柱状の中心部分にまで磁路が達していることを示している。この様子は、配向磁場を示す図１０Ａ〜図１０Ｆからも確認できる。したがって、配向用磁石には、電磁石よりも永久磁石の方が優れていることが確認できる。
【００６０】
特に永久磁石を用いた配向方法では、Ｓｍのような希土類を用いたボンド磁石の配向に際して、好適となる。例えば特許文献４に示すような、フェライトを用いたボンド磁石では、弱い配向磁場でも配向の制御が可能であるが、希土類ボンド磁石の場合は、強い配向磁場が求められ、特許文献４のような方法では円柱状の内部まで配向させることは困難となり、図１５Ａ〜図１５Ｆで示したような、作用面の表面近傍でのみ曲率半径に沿った配向が得られるに過ぎない。これに対して上述した実施例に係る永久磁石を用いて、ボンド磁石を個片化したボンド磁石片毎に成型する方法であれば、円柱状の奥の領域まで配向させた配向パターンの制御が実現できる。
（磁極数の変更）
【００６１】
次に、配向磁石の幅、すなわちボンド磁石片における磁化された領域の面積について検討する。上述した例では、ボンド磁石片の扇形の中心角を３６°とし、同形のボンド磁石片を複数組み合わせて円柱状のボンド磁石を構成する場合、図１９Ｂの平面図に示すように１０個のボンド磁石片でもって磁極数を円周に沿って１０個設ける構成について説明した。ここでは、中心角を３６°のみならず、３０°〜６０°まで変化させたボンド磁石片のそれぞれについて、磁化された領域の面積比Ａ／Ｂを変化させた場合の、表面磁束密度のピーク値［Ｔ］を、図２０Ａ〜図２０Ｄに、それぞれ示す。また、平均磁束密度に面積を乗算して磁束［Ｗｂ］を求めたグラフを、図２１Ａ〜図２１Ｄに、それぞれ示す。各図において、図２０Ａ、図２１Ａはボンド磁石片の中心角θ0を３０°（π／６［ｒａｄ］）として、図１９Ａに示すような磁極数１２となる円柱状ボンド磁石を構成可能としたボンド磁石片の、面積比Ａ／Ｂを変化させた場合の表面磁束密度及び磁束を示している。また同様に、図２０Ｂ、図２１Ｂは中心角θ0を３６°（π／５［ｒａｄ］、図１９Ｂに示すように磁極数１０）、図２０Ｃ、図２１Ｃは中心角θ0を４５°（π／４［ｒａｄ］、図１９Ｃに示すように磁極数８）に、図２０Ｄ、図２１Ｄは中心角θ0を６０°（π／３［ｒａｄ］、図１９Ｄに示すように磁極数６）に、それぞれ設定した場合の表面磁束密度及び磁束を、それぞれ示している。さらに、以上は中心角θ0を３０°〜６０°まで変化させたボンド磁石片の面積比Ａ／Ｂと磁束の関係を示したが、中心角θ0をさらに小さくして、磁極数を増やすこともできる。ここで、磁極数を１６極〜６０極まで変化させた場合の、各ボンド磁石片の面積比Ａ／Ｂと磁束の関係を図２２Ａ〜図２２Ｆのグラフに示す。これらの図において、図２２Ａは中心角θ0を６°（磁極数６０）、図２２Ｂは中心角θ0を９°（磁極数４０）、図２２Ｃは中心角θ0を１２°（磁極数３０）、図２２Ｄは中心角θ0を１８°（磁極数２０）、図２２Ｅは中心角θ0を２０°（磁極数１８）、図２２Ｆは中心角θ0を２２．５°（磁極数１６）としている。
【００６２】
これらの図に示すように、面積比Ａ／Ｂが大きくなるほど、すなわち第一作用面配向用磁石６２の幅ＷＤを狭くするほど、いずれも表面磁束密度が上昇する傾向を示した。一方磁束については、面積比Ａ／Ｂの低い領域でピーク値を示し、例えば中心角が３０°の場合は面積比Ａ／Ｂが５〜８、３６°の場合は４〜７、４５°の場合は３〜４、６０°の場合は２〜３の範囲で、高い値を示した。以上の結果から、中心角θ0が３０°〜６０°の範囲では面積比Ａ／Ｂは２．０〜８．０の範囲が好ましいといえる。
【００６３】
このように、扇形の中心角が大きくなるほど、面積比Ａ／Ｂが小さい範囲で磁束が高くなることが確認された。ここで、好ましい面積比Ａ／Ｂの範囲を検討する。まず、磁極数ｎが１２以下の場合における面積比Ａ／Ｂの下限値を確認するため、図２１Ａ〜図２１Ｄにおいて、面積比Ａ／Ｂの下限となる最小値を、磁極数毎にプロットし、直線で近似したグラフを図２３に示す。また、面積比Ａ／Ｂの上限値を確認するため、図２１Ａ〜図２１Ｄにおいて、面積比Ａ／Ｂの下限値における磁束を達成する限界値を磁極数毎にプロットし、二次曲線で近似したグラフを図２４に示す。同様に、磁極数ｎが１２より大きい場合における面積比Ａ／Ｂの下限値を確認するため、図２２Ａ〜図２２Ｄにおいて、面積比Ａ／Ｂの下限となる最小値を磁極数毎にプロットし、直線で近似したグラフを図２５に示す。この結果、磁極数ｎが１２以下の場合（θ0≧３０）、面積比Ａ／Ｂは０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）＜−０．０４ｎ3＋１．４７ｎ2−１４．０３ｎ＋４３の範囲とすることが好ましい。また磁極数ｎが１２より大きい場合（θ0＜３０）の面積比Ａ／Ｂは、０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）の範囲とすることが好ましい。
（配向率）
【００６４】
本発明の実施の形態に係る永久磁石を用いた配向と、図５４に示す永久磁石を用いた従来の極配向とでそれぞれ測定した配向率を、図２６及び図２７に示す。ここで配向率の測定には、まずサンプルを１ｍｍ〜２ｍｍ厚にスライスし、さらに１ｍｍ角の切断片に切断し、重量を測定する。次に、ＶＳＭにて切断片毎に配向方向を測定する。各切断片で得られた配向方向を、図２６、図２７に示している。さらに、得られた配向方向に着磁し、着磁後のサンプルに対してさらにＶＳＭで磁化を測定する。そしてサンプルに用いた磁粉の磁化を１００％として、各サンプルの配向率を計算する。
【００６５】
従来の極配向では、図２７に示すように中心部分が配向しておらず、平均配向率６２．５％であった。これに対し、永久磁石を用いた配向では、図２６に示すように、中心部分まで配向され、平均配向率８５％を達成している。この様子は、上述した各面積比について半径方向の位置毎に配向磁場を測定した図１８Ａ〜図１８Ｆのグラフからも確認できる。なお、中心部分（図１８Ａ〜図１８Ｆのグラフにおいて半径０〜４又は０〜５の領域）では逆向きの配向を示している。これは、配向磁場の強度を絶対値で測定しているためであり、配向用磁石へショートカットが生じて逆向きの配向が形成されている。例えばモータ等に使用する際は、この部分を削除して使用する。特にモータの中心部分は回転軸を挿入するため、中心部分を削除することは差し支えなく、寧ろ好適である。
（表面磁束）
【００６６】
なお、得られたボンド磁石から磁束の集束の程度を確認するには、表面磁束を測定する。例えば、図５Ｂに示す３０°ピッチで作成したボンド磁石片を用いて構成した円柱状のボンド磁石と、図５Ｆに示す６°ピッチで作成したボンド磁石片を用いて構成して円柱状ボンド磁石とで、それぞれ円周方向（０°〜３６０°）に沿って表面磁束密度［Ｔ］を、図２８に示す。この一部を拡大した図２９に示すように、配向用磁石の幅ＷＤを狭くすると、磁束がより集中して表面磁束密度も高くなり、シャープなプロファイルを示すことが判る。一方、相対的に配向用磁石の幅ＷＤを広くすると、表面磁束密度のピーク値は低下するが、なだらかな上昇と下降のプロファイルを示す。このように、表面磁束密度のプロファイル波形から、ボンド磁石片のピッチを推定できる。
（比較試験２）
【００６７】
次に比較試験２として、モータのロータ等に使用する丸棒状（円柱状又は円筒状）の永久磁石に適用する場合の、各種態様のボンド磁石と焼結磁石の表面密度を演算したシミュレーション試験結果を、図３０に示す。ここでは、比較例１として従来の焼結磁石（サンプル１）、比較例２としてラジアル配向のボンド磁石（サンプル２）、比較例３として極配向のボンド磁石（サンプル３）、及び実施例１として上記実施の形態１に係る円柱状ボンド磁石（サンプル４）で試作した場合の表面磁束密度を演算した。ここでは、磁性体としてＮｄＦｅＢを焼結磁石やボンド磁石の磁性粉末として用いる。この図に示すように、サンプル１〜４の表面磁束密度は、それぞれ４０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇとなった。このように本実施の形態１によれば、従来より最も強力とされた焼結磁石と同等の表面磁束密度を、ボンド磁石にて実現しており、ボンド磁石を用いつつも、焼結磁石と同レベルの極めて高い磁束密度を達成できることが確認された。また、従来磁性材料として最も強力とされてきたネオジムを使用せずとも、サマリウムを用いた磁性材料でも十分な磁束密度を発揮でき、限られた天然資源の有効利用及びカントリーリスクの低減といった面でも、極めて実用性の高い技術となる。
【００６８】
また、このようにモータのロータに使用する場合は、従来のＳＰＭのようにロータの表面に永久磁石を貼付したりせずとも、円柱状ボンド磁石として一体化した状態で利用できる。
（実施の形態２）
【００６９】
以上の例では円柱状のボンド磁石を構成する例について説明したが、本発明は円柱状に限らず、他の形態のボンド磁石にも適用できる。例えば、図３１の断面図に示す実施の形態２に係る円筒状のボンド磁石２００とすることもできる。この場合でも、実施の形態１と同様の製造方法で各ボンド磁石片を製造できる。特に円柱状の中心部分まで磁路を延長させなくとも、十分な磁束密度を得られる場合は、この構成によって必要な磁性材料や樹脂等のボンド磁石組成物の使用量を低減でき、また重量の軽量化にも資する。
【００７０】
また図１等の例では、第一面１１と第二面１２との接合部分、第一面１１と第五面１５との接合部分、第三面１３と第四面１４との接合部分、第三面１３と第六面１６との接合部分を、いずれも直線状としている。一方、図３１の円筒状のボンド磁石２００の例では、第一面１１と第二面１２との接合部分、第二面１２と第五面１５との接合部分、第三面１３と第四面１４との接合部分、第四面１４と第六面１６との接合部分をいずれも直線状とする一方、第一面１１と第五面１５との接合部分、及び第三面１３と第六面１６との接合部分を、凹状の湾曲面としている。
（変形例）
【００７１】
また以上の例では、円柱状のボンド磁石の中心軸を円筒状にくり抜いた構成を示したが、中心軸をくり抜く断面形状は、円形に限らず、任意の形状が利用できる。例えば図３２の断面図に示すように断面を星形にしてもよい。星形を形成する突起部分は、各磁路群の放物線同士の間に入り込むようにすることで、磁路への影響を低減しつつ、ボンド磁石の容積や重量、ボンド磁石組成物の使用量を軽減できる。この場合、第一面１１と第二面１２との接合部分、第二面１２と第五面１５との接合部分、第三面１３と第四面１４との接合部分、第四面１４と第六面１６との接合部分をいずれも直線状とする一方、第一面１１と第五面１５との接合部分、及び第三面１３と第六面１６との接合部分を、断面視Ｖ字状に傾斜させた２つの平面としている。
【００７２】
また図３３の断面図に示すように、円形にさらに一定間隔で半径の小さい半円又は楕円、あるいはトラック形状を突出させたような断面形状としたり、あるいは図３４の断面図に示すように、磁路の放物線状の曲線に沿うようにテーパー状に突出させた断面形状としたり、あるいはまた図３５の断面図に示すように、花丸状の断面形状としてもよい。このように、磁路を極力妨げない任意の断面形状を適宜採用できる。いずれの場合も、第一面１１と第二面１２との接合部分、第二面１２と第五面１５との接合部分、第三面１３と第四面１４との接合部分、第四面１４と第六面１６との接合部分を直線状とする一方、第一面１１と第五面１５との接合部分、及び第三面１３と第六面１６との接合部分を、それぞれ傾斜させた面同士を直線状に接合させた三角柱状から部分的に該当領域を切除した面としている。
（実施の形態３）
【００７３】
さらに、上述した実施の形態２では、隣接するボンド磁石片同士を接合させる界面となる非作用面の内、円柱の中心軸側で切除する構成を説明したが、本発明はこの構成に限らず、逆に作用面側、すなわち円柱の円弧側で切除する構成とすることもできる。このような例を実施の形態３として、図３６に示す。この図に示すボンド磁石３００は円柱状の側面の内、ボンド磁石片同士の接合界面を凹状に窪ませている。この例では、円柱状の高さ方向あるいは長手方向に沿って、スリット状に窪みを一定間隔、すなわち各ボンド磁石片の円弧の長さに対応する間隔で形成している。特に円柱状ボンド磁石をモータのロータに使用する場合は、永久磁石を円周状に渡って全周に配置するのでなく、一定間隔に配置する構成が採られるため、実施の形態３のようなボンド磁石３００はこのような構成に適合する。また、ボンド磁石の体積削減による原材料コストの削減や軽量化にも資する。
この場合、第一面１１と第五面１５との接合部分、及び第三面１３と第六面１６との接合部分を、いずれも直線状とする一方で、第一面１１と第二面１２との接合部分、第二面１２と第五面１５との接合部分、第三面１３と第四面１４との接合部分、第四面１４と第六面１６との接合部分を、凹状の湾曲面としている。
（実施の形態４）
【００７４】
加えて、以上の実施の形態２、３では隣接するボンド磁石片同士を接合させる界面となる非作用面のいずれか一方の隅部を削除する例を説明したが、本発明はこの構成に限らず、両方を削除してもよい。このような例を実施の形態４に係るボンド磁石４００として図３７の断面図に示す。この構成でも、上述した作用面における磁束密度の向上や軽量化、低コスト化といった効果が得られる。
【００７５】
以上のように、非作用面の一部を切削する構成を適宜利用できる。また非作用面は平面状とする構成に限らず、例えば緩やかな曲面としたり、凹凸を部分的に設けるなどの構成も適宜採用できる。特に凹状や凸状を接合させる構成は、ボンド磁石片同士の係合に際して位置決めの役目も果たし、組み立て時の作業性の向上にも繋がる。
（実施の形態５）
【００７６】
さらにまた、以上の例では各ボンド磁石片の端面を扇形とした例を説明したが、本発明はボンド磁石片の端面形状を扇形に限定せず、他の形状とすることもできる。例えば実施の形態５として図３８に示すボンド磁石片の組では、第一ボンド磁石片５１０Ａが、断面図において第一面５１１と第二面５１２とを連結する、第七面５１７及び第八面５１８を有する。この第一ボンド磁石片５１０Ａは、断面における形状を、第一面５１１、第七面５１７、第二面５１２及び第八面５１８でもって囲まれた末広がりとなるテーパ状としている。同様に第二ボンド磁石片５１０Ｂは、断面図において第三面５１３と第四面５１４とを連結する、第九面５１９及び第十面５２０を有する。この第二ボンド磁石片５１０Ｂも、断面における形状を第三面５１３、第九面５１９、第四面５１４及び第十面５２０でもって囲まれた、外形を平面視において末広がりとなるテーパ状としている。さらに第一ボンド磁石片５１０Ａと第二ボンド磁石片５１０Ｂを接合した状態で、第二面５１２及び第四面５１４を同じ側に向けたＵ字状に形成している。このような構成により、各ボンド磁石片の扇形状の半径部分に相当する面に磁極面を表出させることで、この磁極面同士を、互いに異極同士となるように接合することで、円形状のボンド磁石を構成できる。
【００７７】
例えば、図３９に示すように複数のボンド磁石片５１０の組を同心円状に配置したボンド磁石５００とすることで、モータのロータ用にも利用できる。この図に示すボンド磁石５００は、隣接するボンド磁石片５１０の組同士の間を埋めるための、透磁率の高い材質で構成された構造体を備えている。この構造体に、複数のボンド磁石片５１０の組を埋め込んで、外形を円柱状としたボンド磁石５００を構成している。
【００７８】
また各ボンド磁石片は、図４０に示すように配向用磁石６３、６４を配置することで形成できる。
【００７９】
さらに変形例として、ボンド磁石片６１０Ａ、６１０Ｂを図４１に示すようなＵ字状あるいはトラック形状に構成してもよい。
（実施の形態６）
【００８０】
さらに、一のボンド磁石片内において、磁束群を一つとした上記実施の形態５や、二つの磁束群を共通の作用面上に厚さ方向に並べて配置する実施の形態１等の構成に限られず、他の構成、例えば断面視において磁路群を水平方向に並べて配置することもできる。このような例を実施の形態６として、図４２〜図４６に示す。このボンド磁石片の組は、図４２、図４３に示すように、２つのボンド磁石片７１０Ａ、７１０Ｂを組み合わせてボンド磁石７００を構成している。ボンド磁石片７１０Ｂの上面とボンド磁石片７１０Ａの下面とを連結することで、図４４、図４５に示すように、その側面に２極の異なる磁極を有するボンド磁石となる。組み合わせるボンド磁石は、互いに配向が逆になるように形成されている。つまり、図４５に示すように、一方の磁石（第一ボンド磁石７１０Ａ）は下面１２にＳ極、側面１３にＮ極が出るように内部の第一磁力線群２１を形成した場合、他方の磁石（第二ボンド磁石７１０Ｂ）は上面１１にＮ極、側面１３にＳ極が出るように内部の第二磁力線群２２を形成する。そして、第一ボンド磁石７１０Ａの下面のＳ極と、第二ボンド磁石７１０Ｂの上面のＮ極を吸引力によって連結させる。これによって、第一磁力線群２１と第二磁力線群２２とが結合されて、互いの磁路が連続し、結果としてボンド磁石７００の内部の磁路を延長させて磁束を向上できる。
【００８１】
それぞれのボンド磁石７１０Ａ、７１０Ｂは、個別に形成することができる。第一ボンド磁石７１０Ａは、図４７、図４８に示す磁気回路装置１２０、１３０を用いて製造できる。一方、各磁気回路装置において配向用磁石の極性を逆にすることで、配向を逆にすることができる。つまり、配向用磁石のＮ極同士が向かい合うようにして形成したものと、Ｓ極同士が向かい合うようにして形成したものを用いれば、第２のボンド磁石７１０Ｂを製造できる。
【００８２】
図４７は、ボンド磁石を製造するための製造装置を構成する磁気回路装置１２０である。磁気回路装置１２０は、磁性材料と樹脂とを含むボンド磁石組成物が充填されるキャビティ１２２０を備えており、キャビティ１２２０を上下方向に挟むように配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂが配置されている。配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂは磁性材料を磁気的に配向させるために、ボンド磁石の成形中にキャビティ１２２０に磁場を印加するものである。配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂは、成形品のボンド磁石の非作用面に対して垂直に磁力が出る向きに配向された永久磁石である。また配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂは、同極同士（ここではＮ極同士）が向かい合うように配置された第１の配向用磁石１２１４ａ及び第２の配向用磁石１２１４ｂを有して構成されており、これにより、同極同士が向かい合うように印加された、第１及び第２の磁界を有して構成されている。ここで、配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂの軸方向をＺ方向としたとき、キャビティ１２２０はＺ方向において、第１及び第２の配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂの間に挟まれるように、第１の配向用磁石１２１４ａの側に偏って配置されている。
【００８３】
ここで第１の配向用磁石１２１４ａは、非磁性鋼材の隔壁を挟んでキャビティ１２２０であって成形品の非作用面と対向するように配置されている。一方第２の配向用磁石１２１４ｂは、ｚ方向においてキャビティ１２２０の長さ（Ｔ2）と略同じ距離（Ｔ1）をあけて配置されている。このキャビティが存在しない領域には、非磁性鋼１２１８が配置されている。またキャビティ１２２０の内、成形品の作用面となる側面と対向する面側には、比透磁率が１００〜１００００００のヨーク１２１６を設置する。このように配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂを配置することで、キャビティ１２２０内部には、図中の曲線で示すように、Ｎ−Ｓの磁力線が形成される。また、キャビティ１２２０の内、成形品の作用面となる側面と対向する面側に、さらに配向用磁石を追加して配置することも好ましい。このように配置されたキャビティ１２２０に、溶融した磁性材料と樹脂とからなるボンド磁石組成物を充填する。ボンド磁石組成物が流動状態にある内に、印加した磁場配向により配向させ、配向後は直ちに空冷若しくは水冷により冷却固化することにより磁性粉末の配向状態を保つことが好ましい。
【００８４】
本実施形態においては、２つの配向用磁石１２１４ａ、１２１４ｂを反発させて放射状の強力な磁場を取り出している。第２の配向用磁石１２１４ｂをキャビティ１２２０から離して形成しているため、ボンド磁石片の上面側には磁力線が出ないように、下面から側面に向かって磁力線を形成することができる。上面に磁力線が出にくくなるため、作用面である側面に磁力線が集束し、単位面積当たりの磁束線が増える。
【００８５】
またボンド磁石片又はボンド磁石の製造装置として、図４７の磁気回路装置１２０に代えて、図４８に示す磁気回路装置１３０を用いることもできる。この図に示す配向用磁石１３１５ａ、１３１５ｂは、円柱状に形成されており、径方向に４５度ずつ８等分に分割され、円柱状の下面の一点に向かって磁力が出るように配向されている。つまり、配向用磁石１３１５ａ、１３１５ｂの磁化方向は、配向用磁石の軸方向に対して内側方向に傾斜されている。このとき、各磁石の軸方向に対する配向方向θは配向用磁石の軸に対して３４度とされている。このように形成された配向用磁石１３１５ａ、１３１５ｂを、キャビティ１３２０の方向に向かって磁力が集中するように、同極が向かい合せになるように鏡面状に配置する。また図４７の例と同様に、第２の配向用磁石１３１５ｂは、ｚ方向においてキャビティ２０の長さ（Ｔ2）と略同じ距離（Ｔ1）をあけて配置されている。このように配向用磁石１３１５ａ、１３１５ｂを配置することで、キャビティ１３２０内部には、図中の曲線に示すように、Ｎ−Ｓの磁力線が形成される。なお磁気回路装置１３０において、ヨーク１３１６や非磁性鋼１３１８の構成、及び側面と対向する面側に配向用磁石を追加する構成等は、図４７と同様の構成が利用できるので、その詳細説明を省略する。
【００８６】
ここで、図４２等に示した円板状のボンド磁石７００のＶＩＣ−ＶＩＣ線断面における磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を図４４に示す。側面の作用面（Ｓａ）に隣接する面（上面及び下面：Ｓｂ）を組み合わせることにより、作用面（Ｓａ）に２極の磁極を持つ磁石が得られる。また、Ｓｂ面においては磁極の異なる成形品同士を組み合わせるだけなので容易に組み合わせることができる。このように組み合わせることにより、２つの磁石の間で磁路が伸び、表面磁束密度が大幅に向上することに加え、作用面以外からの漏れ磁束密度も小さくすることができる。
【００８７】
さらに、図４６に示すように、２つのボンド磁石片７１０Ａ、７１０Ｂを結合させたボンド磁石７００’の磁束線の方向を、図４５とは逆向きに構成することもできる。この例では、図４５のボンド磁石７００の上下を反転させて、上側に第二ボンド磁石片７１０Ｂを、下側に第一ボンド磁石片７１０Ａを配置し、第二ボンド磁石片７１０Ｂの結合面であるＮ極面と、第一ボンド磁石７１０Ａの結合面であるＳ極面とが向かい合うように配置することで、結合面において互いの磁路を結合して延長し、その結果側面側に表出された磁極の表面磁束密度を向上できる。さらにこのような円板状の第一ボンド磁石７１０Ａと第二ボンド磁石７００Ｂ磁石の組を交互に積層することで円柱状の側面に磁極を交互に表出させたボンド磁石を得ることができる。この際、ボンド磁石片同士の各接合面は、互いに平行となる。
【００８８】
特に、以上のような結合面を平板状とし、側面を磁極面とする構成では、面積の相対的に大きい平面状の結合面の磁束を、面積の相対的に小さい側面側の磁極に集中させることで、磁束を収束させた収束配向を実現し、磁極の磁束密度を効果的に向上できる。すなわち図４５に示すように、作用面における磁力線同士の間隔ａ’を、非作用面における同じ磁力線同士の間隔ｂ’よりも狭くすることで、収束配向が実現される。ここでａ’＜ｂ’は、磁束密度の大小にも繋がり、磁路を直線状から折曲させることで長くして磁力を向上させる放物線状の配向を採用したことと相俟って、高い表面磁束密度を実現できる。
【００８９】
以上のように、本発明の実施の形態に係るボンド磁石によれば、極配向を実現しつつも、その磁路が、ボンド磁石の円柱状の中心に向かって深く抉れた配向がなされている。また、ボンド磁石表面（作用面）から深い部分では、磁路同士の間隔を広く配向された状態となった磁極（非作用面）が形成され、かつ隣接するボンド磁石片の非作用面同士で異なる磁極となるように接合することで、この接合界面で磁路が連続され、磁路を長くしている。このように、円柱状ボンド磁石の表面から内部に向かって磁路が深く抉れるように配向させたことで、図５６に示したＢＨ曲線の動作点を上げることが可能となる。さらに、非作用面の磁極を広くして、作用面の磁極を狭くすることで、広い磁極から狭い磁極に収束配向ことが同時に実現され、このような極配向と収束配向を同時に実現したことで、極めて高い表面磁束密度を実現し、ボンド磁石でありながら焼結磁石と同程度の磁束を発揮させることが可能となる。
【００９０】
また、以上のようにして作製されたボンド磁石を、透磁率の高い物質、例えば珪素鋼などに埋設することもできる。例えば図３９の例では、図３８のボンド磁石片の組を、回転軸を中心に周囲に並べ、その隙間に高透磁率物質を配置することで、ボンド磁石成形品を構成できる。
【００９１】
また以上の構成によれば、作用面以外からの漏れ磁束の少ない側面配向型ボンド磁石や、これを用いた界磁ユニットを実現できる。またボンド磁石の薄型化に対応し、十分な配向磁場が得られるボンド磁石の製造方法を実現できる。
【００９２】
また以上の構成によれば、ボンド磁石の作用面以外からの漏れ磁束を少なくできる。この結果、扁平状の側面配向型ボンド磁石やこれを用いた界磁ユニットが実現される。
【００９３】
また以上の例では、ボンド磁石に用いる磁石粉末にはサマリウム鉄窒素磁石を用いたが、本発明はこれに限らず、例えばサマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、プラセオジム磁石等の希土類磁石を利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のボンド磁石は、永久磁石を使用する小型モータで使用される焼結磁石の代替として好適に利用できる。また、表面磁束密度及び界磁磁場が必要とされる用途に適用できる。例えば、種々の形状に応用することによって、精密モータ用セグメント磁石、ＨＤＤ用ＶＣＭ磁石、紙幣センサー用など磁気信号を利用する各種センサー用磁石、健康器具用磁石、異物除去用装置やリニアモータ用磁石、とりわけ薄型ＴＶなどに使用するスピーカー用磁石に代表される薄型アクチュエータ用の磁石として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１００、２００、３００、４００、５００、７００、７００’…ボンド磁石
１０、５１０、６１０Ａ、６１０Ｂ、７１０Ａ、７１０Ｂ…ボンド磁石片
１０Ａ、５１０Ａ…第一ボンド磁石片
１０Ｂ、５１０Ｂ…第二ボンド磁石片
１１、５１１…第一面（第一非作用面）
１２、５１２…第二面（第一作用面）
１３、５１３…第三面（第二非作用面）
１４、５１４…第四面（第二作用面）
１５…第五面（第三非作用面）
１６…第六面（第四非作用面）
５１７…第七面
５１８…第八面
５１９…第九面
５２０…第十面
２１…第一磁力線群
２２…第二磁力線群
２３…第三磁力線群
２４…第四磁力線群
５３０…構造体
６１…第一非作用面配向用磁石
６２…第一作用面配向用磁石
６３…配向用磁石
６４…配向用磁石
６６…ヨーク
６５…第三非作用面配向用磁石
６１’…第一非作用面配向用電磁石
６２’…第一作用面配向用電磁石
６５’…第三非作用面配向用電磁石
６６’…ヨーク
１２０、１３０…磁気回路装置
１２１４ａ、１２１４ｂ、１３１５ａ、１３１５ｂ…配向用磁石
１２１６、１３１６…ヨーク
１２１８、１３１８…非磁性鋼
１２２０、１３２０…キャビティ
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2019195070.tif 000029
【図２８】
2019195070.tif 000030
【図２９】
2019195070.tif 000031
【図３０】
2019195070.tif 000032
【図３１】
2019195070.tif 000033
【図３２】
2019195070.tif 000034
【図３３】
2019195070.tif 000035
【図３４】
2019195070.tif 000036
【図３５】
2019195070.tif 000037
【図３６】
2019195070.tif 000038
【図３７】
2019195070.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
2019195070.tif 000043
【図４２】
2019195070.tif 000044
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月5日(2019.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面と、
前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、
前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面と
を備え、
前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、
前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群と
を有する第一ボンド磁石片と、
第三面と、
前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、
前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面と
を備え、
前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、
前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群と
を有する第二ボンド磁石片と
を有し、
前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、
前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、
前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、
前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、
前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されてなり、
前記磁力線群に含まれる磁力線は放物線状であり、前記第一ボンド磁石片に含まれる最も長い磁力線は、前記第一面の半径方向における中点より前記第一面と第五面の接合部分に近い位置まで達しているボンド磁石。
【請求項２】
第一面と、
前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、
前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面と
を備え、
前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、
前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群と
を有する第一ボンド磁石片と、
第三面と、
前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、
前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面と
を備え、
前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、
前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、
前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群と
を有する第二ボンド磁石片と
を有し、
前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、
前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、
前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、
前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、
前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されてなり、
前記磁力線群に含まれる磁力線が放物線状であり、前記第一ボンド磁石片の第一面における配向磁場について、半径方向における中点での配向磁場が、円弧部分での配向磁場に比べて０．１倍以上１．０倍未満であるボンド磁石。
【請求項３】
請求項２に記載のボンド磁石であって、
前記第一ボンド磁石片の第一面における配向磁場について、半径方向における中点での配向磁場が、円弧部分での配向磁場に比べて０．３倍以上であるボンド磁石。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面の面積を、前記第二面の面積よりも広く、
前記第三面の面積を、前記第四面の面積よりも広くしてなるボンド磁石。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第五面の面積の和を、前記第二面の面積よりも広く、
前記第三面と第六面の面積の和を、前記第四面の面積よりも広くしてなるボンド磁石。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第二面とが交差する角度が９０°以下であるボンド磁石。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第二面との接合部分、前記第一面と第五面との接合部分、前記第三面と第四面との接合部分、又は前記第三面と第六面との接合部分の少なくともいずれかが、直線状であるボンド磁石。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一面と第二面との接合部分、前記第一面と第五面との接合部分、前記第三面と第四面との接合部分、又は前記第三面と第六面との接合部分の少なくともいずれかが、凹状に形成されてなるボンド磁石。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のボンド磁石であって、
前記第一ボンド磁石片の扇形の、
半径に相当する長さＡと、
円弧に相当する部分のうち、磁化された部分の長さＢとの比率Ａ／Ｂが、ｎ＝磁極数とするとき、
１２極以下の場合（中心角θ0≧３０）、
０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）＜−０．０４ｎ3＋１．４７ｎ2−１４．０３ｎ＋４３
１２極より大きい場合（θ0＜３０）、
０．３１８４ｎ≦（Ａ／Ｂ）
であるボンド磁石。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ボンド磁石に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一側面に係るボンド磁石によれば、第一面と、前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面とを備え、前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群とを有する第一ボンド磁石片と、第三面と、前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面とを備え、前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群とを有する第二ボンド磁石片とを有し、前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されており、前記磁力線群に含まれる磁力線は放物線状であり、前記第一ボンド磁石片に含まれる最も長い磁力線は、前記第一面の半径方向における中点より前記第一面と第五面の接合部分に近い位置まで達している。上記構成により、第一ボンド磁石片の第一面の磁束を第二面で収束させ、かつ第二ボンド磁石片の第三面の磁束を第四面で収束させて、作用面において高い磁束密度を実現できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また本発明の他の側面に係るボンド磁石によれば、第一面と、前記第一面と接合部分を介して接する第二面と、前記第二面と接合部分を介して接すると共に、前記第一面と接合部分を介して接する第五面とを備え、前記第一面と第五面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第一面と第五面と第二面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第一面から第二面に向かう第一磁力線群と、前記第五面から第二面に向かう第三磁力線群と
を有する第一ボンド磁石片と、第三面と、前記第三面と接合部分を介して接する第四面と、前記第四面と接合部分を介して接すると共に、前記第三面と接合部分を介して接する第六面とを備え、前記第三面と第六面とが一定の中心角でもって傾斜され、該第三面と第六面と第四面で囲まれた断面視における外形を扇形とし、前記第四面から第三面に向かう第二磁力線群と、前記第四面から第六面に向かう第四磁力線群とを有する第二ボンド磁石片とを有し、前記第二面の磁束密度が前記第一面の磁束密度よりも高く、前記第四面の磁束密度が第三面の磁束密度よりも高く、前記第一面の磁極と、前記第三面の磁極とが異なる極性であり、前記第一面と、前記第三面とが連結されて、第二磁力線群と第一磁力線群とが連続されるように構成され、前記第二面と、前記第四面とで異なる磁極が外部に表出されてなり、前記磁力線群に含まれる磁力線が放物線状であり、前記第一ボンド磁石片の第一面における配向磁場について、半径方向における中点での配向磁場が、円弧部分での配向磁場に比べて０．１倍以上１．０倍未満である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】