(57)【要約】      （修正有）【課題】極配向を容易に実現でき、ロータに組み付けることでコギングトルクを低減できる異方性ボンド磁石の製造方法を提供する。【解決手段】希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂からなる複合グラニュールをＵ字型のキャビティを有したゴム型に充填し、平行磁界の磁場中で磁場配向成形をする第一の工程と、前記ゴム型を押し圧面に曲率がある金型で押圧し、キャビティ内の磁石成形体を弓型に変形させることにより前記磁石成形体の配向方向１１を極配向させる第二の工程を含む。好ましくは、前記複合グラニュールを熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱した状態で第二の工程を実施する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂からなる複合グラニュールを、磁場配向成形型に充填し、磁場中プレス成形機で磁場配向成形をする第一の工程と、その型を押し圧面に曲率がある金型で押圧しキャビティ内の磁石成形体を変形させる第二の工程とを含む希土類ボンド磁石の製造方法。
【請求項２】
成形に用いる型が樹脂で形成されていることを特徴とする、請求項１記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
【請求項３】
磁場配向成形型に充填した複合グラニュールを熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱した状態で第二の工程を実施することを特徴とする、請求項１記載の希土類ボンド磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装機や半導体製造装置の駆動部のような負荷機械を電動機によって駆動する電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異方性ボンド磁石の製造方法で、中空円筒状に形成したボンド磁石はモータ用の永久磁石として多用されており、このボンド磁石はモータ性能に応じて等方性、異方性で構成されている。特に、異方性ボンド磁石は外部からの配向磁界によって異方性磁石粉末を所望の方向に揃えることで等方性ボンド磁石より高い磁力を得ることができる。その配向方法として、例えば径方向に対して配向させる一軸配向、円筒中心から放射状へ配向させるラジアル配向、同一面内に同心円状にＮ極とＳ極を配した構成で永久磁石の内部に閉磁路を形成させる極配向などの技術があげられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述に示すような配向方法でモータ用磁石を構成するためには、それぞれの配向方法において次に示す課題がある。中空円筒状磁石を径方向に配向させる一軸配向においては、極数が２極の場合には表面磁束密度の変化が正弦波でありコギングトルクを小さく抑制できるが、多極の構成に不向きである。
【０００５】
次に、円筒中心から放射状へ配向させるラジアル配向においては、着磁ヨークの極数設計に応じて多極化は可能となるが、着磁後の表面磁束密度の変化がＮ極とＳ極の切り替わり部において急峻に変化する矩形波となりコギングトルクが大きくなる。
【０００６】
また、着磁ヨークによる正弦波着磁で表面磁束密度の変化を正弦波に制御した場合、各極の両側すなわち極間部において配向方向と着磁ヨークが発生する磁界方向が一致せず、不完全着磁の状態を呈しているために温度上昇により部分減磁が発生しモータ特性を低下させる課題がある。
【０００７】
次に、同一面内に同心円状にＮ極とＳ極を配した構成で永久磁石の内部に閉磁路を形成させる極配向においては、表面磁束密度の変化が正弦波であり、かつ着磁ヨークによる波形制御を施すことなく各極の両側すなわち極間部においても配向方向と着磁ヨークが発生する磁界方向が一致しており、完全着磁の状態を呈することから温度上昇による部分減磁も生じ難い。
【０００８】
しかし、当該配向方式は異方性磁石粉末を磁場中で配向させる際に、磁石粉末を配向するに十分は磁界を発生させることが必要である。磁界発生方法としては、希土類焼結磁石を用いた永久磁石による配向方式と、ヨーク材に巻線を施し電磁界配向させる方式がある。
【０００９】
希土類焼結磁石をも一板永久磁石による配向方式は射出成形で多用されている方式であり、フェライトを代表とする低い保磁力の材料においては有効となるが、８００ｋＡ／ｍを超える異方性磁石粉末を配向させるには、配向に十分な磁界が得がたい。
【００１０】
一方で、電磁石を用いた方式においては、異方性磁石粉末を配向させるに十分な発生磁界を得ることは可能となるが、巻線スペースを確保する必要があり、直径の小さな中空円筒状磁石で多極構成となると発生磁界が低くなり十分な配向がし難くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂からなる複合グラニュールを、磁場配向成形型に充填し、磁場中プレス成形機で磁場配向成形をする第一の工程と、その型を押し圧面に曲率がある金型で押圧しキャビティ内の磁石成形体を変形させる第二の工程とを含む希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の希土類ボンド磁石の製造方法において、成形に用いる型が樹脂で形成されている。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明の希土類ボンド磁石の製造方法において、磁場配向成形型に充填した複合グラニュールを熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱した状態で第二の工程を実施される希土類ボンド磁石の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
Ｕ字型のキャビティを有したゴム型に希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂からなる複合グラニュールを充填し、平行磁界の磁場中で配向成形した後、自在に変形可能なゴム型の特徴と、熱可塑性樹脂を用いたことにより柔軟性を付与した磁石成形体の両方の特徴を活かし、弓型に機械的な変形を加えることによって磁石試片は極配向を呈し、試片をロータに組み付けることでコギングトルクを低減できる異方性ボンド磁石が得られる。
【００１５】
また、充填した複合グラニュールを熱可塑性樹脂の軟化温度以上に加熱した状態で本工程を実施することで、磁石の変形および磁粉の充填を過不足ない異方性ボンド磁石を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】異方性ボンド磁石の製造装置の模式図
【図２】Ｕ字型のゴム型の説明図
【図３】機械変形前のゴム型の説明図
【図４】機械変形後のゴム型の説明図
【図５】機械変形前のゴム型内の磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉配向状態の模式図
【図６】機械変形後のゴム型内の磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉配向状態の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態）
本発明の異方性ボンド磁石の製造方法に用いる原材料粉末は、粉末圧縮成形で用いられるコンパウンドと同様に、磁石粉末と熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂からなる複合グラニュールである。前述の複合グラニュールに用いる希土類磁石粉末として、ＮｄＦｅＢ系、ＳｍＦｅＮ系、ＳｍＣｏ系を用いることができる。
【００１９】
これら希土類磁石粉末を用い、まず磁石粉末の表面処理工程として熱硬化性樹脂を溶剤で溶解させた樹脂溶液を、双腕型混練機等を用いて磁石粉末表面を均一に被覆させた後、溶媒を蒸発させた第一の混練物を得る。
【００２０】
この第一の混練物作製工程において、熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが使用できる。また、磁石粉末への樹脂被覆性を良化、または磁石粉末の酸化防止の目的としてカップリング剤などの表面処理剤を必要に応じて添加しても良い。
【００２１】
次いで、前述の第一の混練物に熱可塑性樹脂を熱ロール機等で加熱混練をして第二の混練物を得る。この第二の混練物作製工程において、熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが使用できる。
【００２２】
このようにして得られた第二の混練物を粉末圧縮成形に適した粒度に造粒した後、熱硬化性樹脂の硬化剤を乾式混合して異方性ボンド磁石のコンパウンドを得る。なお、前述の製造工程を経て得られたコンパウンドに含まれる熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の総量は、コンパウンド全体の１から１０ｍａｓｓ％であることが好ましい。この混合比率が１ｍａｓｓ％未満となると磁石粉末に対する樹脂量が少なく磁石粉末間を結合させるに十分な樹脂が得られず、成形性が悪化するとともに、得られた成形体の機械的強度が著しく低下し、所望の成形体を得ることができない。
【００２３】
一方で、混合比率が１０ｍａｓｓ％を超えると、磁石粉末の含有比率が低下して、磁気特性を低下させる。コンパウンドとして好ましい混合比率は、２ｍａｓｓ％以上、３ｍａｓｓ％以下である。
【００２４】
次に、前述の材料で構成されるコンパウンドを用いた時の成形方法について説明を行う。図１は本発明にかかる異方性ボンド磁石の製造装置の模式図であり、磁場中プレス成形機２は、静磁場を発生させる磁界発生コイル１を一対有し、その磁界発生コイル１の間に、磁場中圧縮成形を行うプレス部７を配置し、そのプレス部７は上パンチ３、下パンチ４、ダイ５から構成され、ダイ５には熱可塑性樹脂を軟化温度以上に加熱するためのヒータ６が接続されている。
【００２５】
コンパウンド８は、上パンチ３、下パンチ４およびダイ５で囲まれたキャビティ９にて、磁界発生コイル１から発生する静磁場で磁界１０の方向に配向しながら圧縮成形される。なお、ダイ５の材質は、コンパウンド８を熱硬化性樹脂を軟化温度以上に加熱するヒータ６を接続することから、耐熱性を有するシリコーンを用いることが好ましい。
【００２６】
前述の成形方法を用いて異方性ボンド磁石を製造する場合、異方性の磁石粉末を静磁場で配向させるための配向磁場の強さは、好ましくは１０００ｋＡ／ｍ以上、より好ましくは１５００ｋＡ／ｍ以上である。
【００２７】
静磁場の配向磁場強度が１０００ｋＡ／ｍ未満の場合、異方性磁石粉末の配向度が低下し、得られる異方性ボンド磁石の磁気特性が低下する。
【００２８】
また、コンパウンドに含有される熱可塑性樹脂を軟化させる温間プレス成形を実施する場合、キャビティの加熱温度は熱可塑性樹脂の溶融温度以上とすることが好ましいが、当該コンパウンドは熱硬化性樹脂を含有していることから、熱硬化性樹脂の硬化温度以上に高く設定してはならない。
【００２９】
よって加熱温度は熱可塑性樹脂の溶融温度以上であり、その範囲は２０℃以上４０℃以下が好ましい。また、温間プレス成形を実施する場合の成形圧力は、熱可塑性樹脂が軟化しているために、異方性の磁石粉末間の摩擦抵抗が低下し常温プレス成形よりも低い圧力での成形が可能となる。
【００３０】
その圧力は、８０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下がより好ましい。８０ＭＰａ未満では異方性ボンド磁石の成形体密度が低下し磁気特性が低下する。また１００ＭＰａを越える圧力では異方性ボンド磁石の成形体密度は向上するが、異方性の磁石粉末の配向度が悪化し磁気特性が低下する。
【実施例１】
【００３１】
次に本発明の実施例について説明する。第一の混練物として、熱間鍛造法により作製した磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉（平均粒子径１７０μｍ）と、常温で固形のノボラック系固形エポキシ樹脂（融点７５℃）を溶剤で溶解した樹脂溶液と湿式混練を双腕型混練機で１０分間行い、その後約８０℃の雰囲気で６０分脱媒処理を行った。
【００３２】
なお、エポキシ樹脂量は磁粉重量に対して１％とした。脱媒を行った第一の混練物を５００μｍ以下に粗粉砕を実施し、粉末状のポリアミド樹脂と混合後、１４０℃に加熱した熱ロール機を用い加熱混練を１０分間行い第二の混練物を得る。なお、ポリアミド樹脂量は第一の混練物の重量に対して１．５％とした。
【００３３】
このようにして得られた第二の混練物を粉砕機で２５０μｍ以下の粒度に造粒後、イミダゾール系の硬化剤と粉末状潤滑剤を乾式混合し、異方性ボンド磁石用のコンパウンドを得る。なお、硬化剤量は第二の混練物を２５０μｍ以下の粒度に造粒した材料の重量に対して０．３％、粉末潤滑剤も同様に０．３％とした。
【００３４】
この様にして作製したコンパウンド材料を、第一の工程として磁場中プレス成形機を用いて磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂを一軸方向に発生させた磁界によって、一軸配向成形体を作製する。
【００３５】
なお、発生磁界の強度に関しては、磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂを配向させるに足る強度として、静磁場１５００ｋＡ／ｍを連続的に印加することが好ましい。この時使用する磁場中プレス機は一軸方向に磁界を発生させることができれば、横型、縦型を限定するものではない。
【００３６】
この第一の工程で作製する一軸配向成形体は、図２に示すようなキャビティ形状がＵ字型をしたシリコーンゴムで構成した変形自在なゴム型を用いる。このゴム型は熱可塑性樹脂が溶融するに足る１７０℃に加熱されており、その中にコンパウンド材料を投入する。
【００３７】
投入されたコンパウンドは印加される磁界によって磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉が磁束線の向きに揃いやすくするために、パンチからの圧力が伝搬しないように十分な成形空間を確保する。その空間は、当該コンパウンドの見かけ密度に対して２から３倍を確保することが好ましい。
【００３８】
このように磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉を一軸方向に配向させた状態で上下のパンチによる圧力をコンパウンドに印加して、一軸配向成形体を得る。
【００３９】
この様に第一の工程で作製した一軸配向成形体は磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉が一軸方向に並んだ成形体であり、この形状ではロータを構成できない。そこで、第二の工程としてＵ型のキャビティを有するゴム型を、ロータを構成できる弓型の成形体に変形させる。図３と図４に変形の模式図をしめす。
【００４０】
Ｕ型のゴム型を図３に示すように、図中上部に凸型のパンチを配し、図中下部に凹型のパンチを配す。それぞれのパンチでゴム型と接触する部分は、ロータ構成に必要な曲率をもったパンチを用いる。
【００４１】
例えば、ロータ外径５０．３ｍｍ、磁石肉厚１．２５ｍｍを構成する際は、凸型のパンチに設ける曲率は半径２３．９ｍｍ、凹型のパンチに設ける曲率は半径２５．１５ｍｍで構成すると良い。
【００４２】
これら押し面にそれぞれ所定の曲率を有したパンチでゴム型に押し圧を加えると図４に示す形状に変形され、弓型の成形体を得る。このように図３の一軸配向成形体を図４の弓型に変形させることによって、一軸配向していた磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉は、図５の平行配向状態から図６の極集中配向状態へと機械的に配向方向を変化させることができる。
【００４３】
このようにして作製した磁石成形体の表面磁束波形は、極の両端が中央に配向した状態で、極中央部がラジアル方向に配向した成形体となるため正弦波となり、この弓型磁石成形体で構成したロータは極集中配向となるためコギングを低減することが可能となる。なお、図における配向方向１１は、矢印の向きに磁界の配向方向を示すものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る異方性ボンド磁石は、径の小さいロータであっても極集中配向の異方化が容易に実現でき、それを搭載したモータはコギングトルクの低減が可能となり、騒音および振動の低減を可能とする。
【符号の説明】
【００４５】
２  磁場中プレス成形機
３  上パンチ
４  下パンチ
５  ダイ
６  ヒータ
７  プレス部
８  コンパウンド
９  キャビティ
１０  磁界
１１  配向方向
【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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