(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石粉末を希土類系磁石粉末とし、結合剤システムを、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド粉末、または、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドイミド粉末、および、粉末状の潜在性エポキシ硬化剤、必要に応じて適宜加える添加剤を加えて構成したフレキシブルな熱硬化性樹脂組成物とし、上記組成物の成形加工方法を圧縮成形、熱硬化、圧延としたフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２】
希土類系磁石粉末と、結合剤システムを、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド粉末、または、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドイミド粉末、および粉末状の潜在性エポキシ硬化剤、必要に応じて適宜加える添加剤を加えて構成したフレキシブルな熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを当該樹脂組成物の融点以下に加熱した粉末成形型中で圧縮成形し、得られたグリーンシートの結合剤成分を熱硬化して、ボンド磁石を作製し、当該ボンド磁石を圧延するフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３】
結合剤システムは、少なくとも融点以下での熱圧着機能と熱硬化性官能基を有する粉末状樹脂成分を必須とする請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項４】
コンパウンドは、１種または、２種以上の粘着剤によって希土類系磁石粉末と他の結合剤成分を物理的に統合する結合剤システムで構成される請求項２記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項５】
希土類系磁石粉末は、予め室温で固体のエポキシオリゴマーで表面被覆されている請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項６】
室温で固体のエポキシオリゴマーの平均膜厚が０．１μｍ以下である請求項５記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項７】
室温で固体のエポキシオリゴマーを有機溶媒に溶解して希土類系磁石粉末と湿式混合し、溶媒を除去した当該塊状混合物を解砕し、予め希土類系磁石粉末表面に室温で固体のエポキシオリゴマーを被覆する請求項５または、請求項６記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項８】
室温で固体のエポキシオリゴマーが分子鎖内にエポキシ基を有するノボラック型エポキシである請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項９】
ポリアミドまたは、およびポリアミドイミド粉末の可塑剤としてグリシジ
ル化合物のカルボン酸付加物を用いる請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１０】
粉末状の潜在性エポキシ硬化剤がジヒドラジッド系化合物である請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１１】
必要に応じて適宜加える添加剤として成形型よりも高融点の高級脂肪酸または、高級脂肪酸アミドまたは、高級脂肪酸金属石鹸類から選ばれる１種または２種以上を０．２ｗｔ．％以下用いる請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１２】
希土類系磁石粉末の含有量が９２ｗｔ．％から９７ｗｔ．％の範囲である請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１３】
コンパウンドの圧縮成形圧力が３９０ＭＰａ以上である請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１４】
磁気的に異方性の希土類系磁石粉末を含む組成物を複数の非磁性成形型に充填し、アキシャル磁界中で同時に圧縮成形する請求項１または請求項２記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂組成物において、前記エポキシオリゴマーを加えることに替え、前記希土類系磁石粉末に、予め前記エポキシオリゴマーを表面被覆し、前記フレシキブルな熱硬化性樹脂組成物とし、当該熱硬化性樹脂組成物を圧縮成形することにより、グリーンシートを得、該グリーンシートの結合剤成分の熱処理が、前記エポキシオリゴマーの反応開始温度以上で行われる請求項1記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１６】
圧延率が２％以上、巻き付け限界径８ｍｍ以下とした請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１７】
圧延率が１０％以上、巻き付け限界径２ｍｍ以下とした請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１８】
エポキシオリゴマーで表面被覆された希土類系磁石粉末を含有するグリーンシートが不等幅であるフレキシブル請求項１５記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項１９】
エポキシオリゴマーで表面被覆された希土類系磁石粉末を含有するグリーンシートが不等肉厚である請求項１５記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２０】
希土類系磁石粉末がスビニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系球状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２１】
希土類系磁石粉末がメルトスピニングによって準備された磁気的に等方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２２】
希土類系磁石粉末がメルトスピニングによって準備された磁気的に等方性のαＦｅ／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレーク状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２３】
希土類系磁石粉末がメルトスピニングによって準備された磁気的に等方性のＦｅ3Ｂ／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレーク状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２４】
希土類系磁石粉末がメルトスピニングによって準備された磁気的に等方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系フレーク状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２５】
希土類系磁石粉末がメルトスピニングによって準備された磁気的に等方性のαＦｅ／Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系フレーク状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２６】
フレーク状粉末の厚さに対する粒子径の比を４以下とする請求項２１から請求項２５いずれか１項記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２７】
希土類系磁石粉末が熱間据込加工によって準備された磁気的に異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系塊状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２８】
希土類系磁石粉末が水素分解及び再結合処理によって準備された磁気的に異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系塊状粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項２９】
希土類系磁石粉末が水素分解及び再結合処理によって準備された磁気的に異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系塊状粉末の表面を予め不活性化処理した請求項２８記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３０】
希土類系磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力が１．１ＭＡ／ｍ以上である請求項２７または、請求項２８または、請求項２９記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３１】
希土類系磁石粉末がＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系微粉末を含む請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３２】
希土類系磁石粉末が酸化還元処理によって準備された磁気的に異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系微粉末の表面を予め不活性化処理した請求項３１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３３】
磁気異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力が０．６ＭＡ／ｍ以上である請求項２８または、請求項２９記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３４】
混合した全希土類磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力の平均値が０．６ＭＡ／ｍ以上である請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３５】
圧延後、表面に自己融着層を設ける請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３６】
自己融着層が溶融接着型である請求項３５記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３７】
自己融着層が安定化イソシアナートを混合したフィルム形成能を有するポリマーの１種または２種以上である請求項３５記載のフレキシブル磁石の製造方法。
【請求項３８】
円筒枠の内周面に、請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法により製造されたフレキシブル磁石をカーリング、固定、および多極着磁した環状磁石を永久磁石界磁とする永久磁石型ＤＣモ−タの製造方法。
【請求項３９】
円筒枠の内周面に、請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法により製造されたフレキシブル磁石をカーリング、固定、および多極着磁した環状磁石を備えた半径方向空隙型回転子とする永久磁石型モ−タの製造方法。
【請求項４０】
円柱枠の外周面に、請求項１記載のフレキシブル磁石の製造方法により製造されたフレキシブル磁石をカーリング、固定化、多極着磁した環状磁石で表面磁石型回転子を形成する永久磁石型モ−タの製造方法。
【請求項４１】
フレキシブル磁石の自己融着層で相手材と接合する請求項３８または、請求項３９または、請求項４０記載の永久磁石型モ−タの製造方法。
【請求項４２】
環状形状に巻きつけたフレキシブル磁石の両端を自己融着層で接合しリング磁石とした請求項３８または、請求項３９または、請求項４０記載の永久磁石型モ−タの製造方法。
【請求項４３】
飽和磁化１．３Ｔ以上のＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂの群から選ばれる１種または２種以上のソフト磁性粉末と、結合剤システムを、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド粉末、または、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドイミド粉末、および粉末状の潜在性エポキシ硬化剤、必要に応じて適宜加える添加剤を加えて構成したフレキシブルな熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを当該樹脂組成物の融点以下に加熱した粉末成形型中で圧縮成形し、得られたグリーンシートと、希土類系磁石粉末と、結合剤システムを、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド、またはポリアミドイミド粉末、および粉末状の潜在性エポキシ硬化剤を加えて構成したフレキシブルな熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを当該樹脂組成物の融点以下に加熱した粉末成形型中で圧縮成形し、得られたグリーンシートとを一体的に成形し、熱処理、圧延することにより得られる異種材料複合化フレキシブル磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は希土類系磁石粉末を使用したフレキシブル磁石、並びにそれらを利用した効率的な永久磁石型モ−タの製造方法に関する。例えば、１９９２年から２０００年までの小型モータ生産数の概算は２４億から４７億を既に超えた。ＤＣモ−タ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ、および無鉄心モータの４種類の生産数の増加は特に顕著である。すなわち、４種類のモータの生産数は１９９２年から２０００年まで２６億も増加した。その上、将来も年率平均で９％の成長を見積もることができる。しかしながら、小型誘導モ−タと小型同期モ−タの生産数は徐々に減少傾向にある。この傾向は、小型モ−タ産業における高性能磁石による効率的な小型モータの開発と、ＰＣおよびそれらの周辺機器やＩＴ関連機器など先端デバイス分野における需要が高度であることを示唆する。小型モータの生産数のおよそ７０％はＤＣモ−タである。なお、一般のＤＣモ−タではフェライトゴム磁石、高性能ＤＣモ−タではメルトスピニングによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類系磁石粉末をエポキシ樹脂のような堅い熱硬化性樹脂で圧縮成形した環状磁石が現在、主として利用されている。
【０００２】
一方、経済産業省、資源エネルギ−庁の統計では日本における電力総消費は２０００年で、およそ９５００億ｋＷｈであった。それらの資料から推計すると、モータによる消費電力は総内需の５０％を超えると推定される。モ−タの電力消費は大容量の動力用モ−タには限らない。例えば、２．５インチのＨＤＤスピンドルモータの消費電力はアイドルの状態におけるＰＣの消費電力の５０％を超える。（Ｊ．Ｇ．Ｗ．Ｗｅｓｔ，Ｐｏｗｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊ，Ａｐｒｉｌ  ７７，１９９４）。すなわち、小さなモータに関しては、それ自体の電力消費は高々数１０Ｗ以下が多数である。しかしながら、ＰＣおよびそれらの周辺機器やＩＴ関連機器など先端デバイス分野における需要が高度であることを勘案すれば、効率的である小型モータの広い利用と普及が環境保全や省資源の見地から強く必要である。本発明は、前記小さな効率的なモ−タを主体とした各種先端デバイスに利用される小型モ−タと、その重要部材である磁石の製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
各種先端デバイスに利用される小さなモ−タは、当該機器の小型軽量化に伴うモ−タ体格の減少とともに小型、高出力、或いは高効率化が求められている。モ−タは１９６０年代から永久磁石型モ−タが普及したのも、磁石の応用がモ−タの損失削減につながり、ひいては効率的な小型モ−タの作製に効果的であったからである。このような小型モ−タの発展は磁石粉末を結合剤で固めたボンド磁石の場合には磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法が３大要素技術として、それぞれ等しく重要である。
【０００４】
前記、小型モ−タに広く使われているボンド磁石に関して、広沢、富澤らの"Ｒｅｃｅｎｔ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｒｅｌａｔｅｄ  ｔｏ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｒａｒｅ−ＥｒａｔｈＰｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｓ"  日本応用磁気学会誌、  Ｖｏｌ．２１、  Ｎｏ．４−１、ｐｐ．１６１−１６７（１９９７）が端的に解説している。したがって、引用文献に基づく図１を用いてボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法の連携を説明する。図１はボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法の連携を示す。（図１  Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ａｍｏｎｇ  ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｏｎｄｅｄ  ｍａｇｎｅｔ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｎｅｗ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．）
以下図面を説明する。先ず、磁石粉末（ＭＡＧＮＥＴＩＣＰＯＷＤＥＲ）▲１▼としてはフェライト系（Ｈａｒｄｆｅｒｒｉｔｒｅ）▲１▼−ａ、アルニコ系（Ａｌｎｉｃｏ）▲１▼−ｂ、希土類系（Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ  ｍａｇｎｅｔｓ）▲１▼−ｃ、結合剤システム（ＢＩＮＤＥＲ）▲２▼としてはフレキシブル系（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｎｄｅｒ）（ゴム（Ｒｕｂｂｅｒ）、熱可塑性エラストマー（Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）▲２▼−ａ、堅い熱可塑性樹脂（Ｒｉｇｉｄ  ｂｉｎｄｅｒ  Ｔｈｅｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｒｅｓｉｎ）▲２▼−ｂ、堅い熱硬化性樹脂（Ｒｉｇｉｄ  ｂｉｎｄｅｒ  Ｔｈｅｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｒｅｓｉｎ）▲２▼−ｃ、加工方法（ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ）▲３▼としてはカレンダーリング（Ｃａｌｅｎｄｅｒｒｉｎｇ）▲３▼−ａ、押出成形（Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ）▲３▼−ｂ、射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）▲３▼−ｃ、圧縮成形（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）▲３▼−ｄがある。そして、それらの連携は図中の実線で示すように整理される。例えば、希土類系磁石粉末▲１▼−ｃは結合剤システム▲２▼としてフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）▲２▼−ａ、堅い熱可塑性樹脂▲２▼−ｂ、堅い熱硬化性樹脂▲２▼−ｃ、また、成形加工方法▲３▼としてカレンダーリング▲３▼−ａ、押出成形▲３▼−ｂ、射出成形▲３▼−ｃ、圧縮成形▲３▼−ｄというように▲２▼と▲３▼の全ての要素と連携している。しかし、圧縮成形▲３▼−ｄと希土類系磁石粉末▲１▼−ｃとの連携では、結合剤システム▲２▼の要素が、例えばエポキシ樹脂のような堅い熱硬化性樹脂▲２▼−ｄとの関係に限られているのが現状である。なお、図１の英語表現に対応する日本語表現を併記したが、以降日本語表現を行う。
【０００５】
前記、ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ、結合剤システム▲２▼、成形加工方法▲３▼との連携とモ−タの高性能化の関係としては、例えば、Ｆ．  Ｙａｍａｓｈｉｔａ，  Ｙ．  Ｓａｓａｋｉ，  Ｈ．  Ｆｕｋｕｎａｇａ，  (Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ  Ｔｈｉｎ  Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ｆｏｒ  Ｓｍａｌｌ  ＤＣ  Ｍｏｔｏｒｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  Ｐｏｗｄｅｒ  ＣｏｍｐａｃｔｉｎｇＰｒｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｔａｌ  Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｐｕｎｃｈｅｓ)、  日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．４−２、ｐｐ．６８３−６８６（２００１）の記載のように、最大厚さ０．９ｍｍの薄肉円弧状磁石の作製において、希土類系磁石粉末▲３▼−ｄ／堅い熱可塑性樹脂▲２▼−ｂ／押出成形▲３▼−ｂとの連携から、希土類系磁石粉末▲３▼−ｄ／堅い熱硬化性樹脂▲２▼−ｃ／圧縮成形▲３▼−ｃへの連携に変更することで、出力２００ｍＷ級の永久磁石界磁型小型ＤＣモ−タの最大効率を８％改善している。このことは、希土類系磁石粉末が全く同であっても、他の連携要素の組換えにより効率的な小型モ−タが提供できることを示唆している。
【０００６】
ところで、本発明が対象とする主に機械出力数１０Ｗ以下の小型モ−タの磁石として従来検討されてきたフレキシブル磁石を図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、フェライト系磁石粉末▲１▼−ａまたは希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａ／カレンダーリング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携で表すことができる。この連携のもとで、従来多くの工夫が行われている。
【０００７】
例えば、希土類磁石系粉末▲１▼−ｃとフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａとで構成したシ−ト状のフレキシブル磁石を帯状に切断し、環状形状にカ−リングして枠の周壁内面に固着し、電機子鉄心の突極面と対向させた構成の永久磁石型モ−タの先行技術として、特許第２７６６７４６号公報では、▲１▼Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、（Ｃｅ、Ｌａ）−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石粉末、▲２▼天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢ビゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、▲３▼クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩化ポリエチレンの各▲１▼〜▲３▼の群の１種または２種以を選択し、▲１▼が９２〜９６ｗｔ．％、密度４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3としたシ−ト状フレキシブル磁石。また、特許第２５２８５７４号公報には、（ａ）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ／Ｐｒ）系希土類系磁石粉末とゴム、熱可塑性エラストマ−などの樹脂を混練する工程、（ｂ）前記混練物を粉砕した後、シ−ト状に圧延する工程、（ｃ）シ−ト状に圧延した磁石を１２５〜１８０℃で６０〜１８０ｍｕｎ熱処理する工程、とからなるフレキシブルなシ−ト状磁石の製造方法が開示されている。
【０００８】
しかし、▲１▼シ−ト状磁石の密度が４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3であることからの磁気性能の限界、▲２▼フレキシブルな熱可塑性エラストマ−やゴムと希土類系磁石粉末とは接着力に乏しく、励磁された電機子鉄心の磁気吸引力で希土類系磁石粉末が脱落飛散してモ−タ運転中に回転雑音や回転障害を引き起こすなどの信頼性への課題、▲３▼エポキシ樹脂皮膜処理、ゴムの加硫と切断面の再加熱など工程が瀕雑で、加硫による残存硫黄ガスによるブラシ−整流子など電気摺動接点の腐食や磨耗促進など信頼性にも課題がある。
【０００９】
なお、特開平５―２９９２２１号公報に、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ希土類系磁石粉末と酸変性したスチレン系エラストマーを混練／圧延し、更に切断した短冊をカ−リングすることにより小型モータに使用するような密度５．６Ｍｇ／ｍ3、最大エネルギ−積（ＢＨ）max３５ｋＪ／ｍ3の環状磁石が開示されている。しかし、磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ／Ｐｒ）希土類系磁石粉末と堅いエポキシ樹脂とを圧縮成形した（ＢＨ）max〜８０ｋＪ／ｍ3の磁石に比べると磁気性能で及ばず、電機子鉄心との空隙に強力な静磁界が得られない。また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石粉末は数μｍのＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3磁石相単相から成る微粉体のため化学的に活性で、切断面で希土類−鉄−窒素系磁石粉体が大気中に暴露され、酸化腐食による永久減磁に基づく不可逆磁束損失や熱可塑性エラストマーと磁石粉末との密着力低下による磁石の部分崩壊、ひいては磁石粉末が脱落飛散するという重大な課題もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａ／カレンダ−リング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで、従来多くの工夫が行われてきたにも拘らず、このような連携のもとで作製された磁石は課題が多く、永久磁石型モ−タには殆ど利用されなかった。そして、この連携のもとでは、フェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａ／カレンダ−リング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造されたフェライト磁石粉末を使用したフレキシブル磁石が最も普通の小型モ−タに適用されているのが現状である。しかし、このような磁石は（ＢＨ）ｍａｘが高々〜１２ｋＪ／ｍ３と低く、例えば、電機子鉄心と界磁との空隙に強力な静磁界を発生することができない。したがって、近年の先端デバイス機器にとっては、効率的でない小型モ−タといっても過言ではない。しからば、機械出力数１０Ｗ以下における効率的な小型モ−タにはどのような連携で作製した磁石が主流となっているのか、以下に説明する。
【００１１】
本発明者による、効率的な小型モ−タへの提案は、例えば特公平６―８７６３４号公報を引用することができる。すなわち、電機子鉄心と対向した空隙に強力な静磁界をつくるため、磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ／Ｐｒ）希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと堅いエポキシ樹脂▲２▼−ｃとを圧縮成形▲３▼−ｄした外径２５ｍｍ以下、密度５Ｍｇ／ｍ3以上の環状ボンド磁石を多極着磁した構成の永久磁石型モ−タである。磁気的に異方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃは小径化に伴っての配向度が低下するために、結合剤システムとして堅い熱可塑性樹脂▲２▼−ｂで射出成形▲３▼−ｃしたり、堅い熱硬化性樹脂▲２▼−ｃで圧縮成形▲３▼−ｄする連携方法に拘らず、ラジアル異方性磁石は小径化に伴って配向度が低下するため、半径方向の磁気特性が低下する。したがって、ラジアル異方性磁石を使ったモ−タは小径化に伴った磁石の半径方向の磁気特性低下に連動したモ−他の機械出力低下を免れなかった。すなわち、小型化に伴って次第に効率的でないモ−タとなってしまう欠点があった。しかしながら、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末であれば環状磁石の径に依存することなく、例えば磁気的に等方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類系磁石粉末を圧縮成形することで最大エネルギ−積（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3に達する。この値は、フェライト系フレキシブル磁石の（ＢＨ）max１２ｋＪ／ｍ3のおよそ６．７倍である．その結果、この種の磁石は小型モ−タの高出力化、低消費電流化に効果を奏し、先端デバイス機器分野を主体に、所謂効率的な小型モ−タとしての認知を獲得できた。例えば、フェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）▲２▼−ａ／カレンダーリング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造された厚さ１．５５ｍｍ、幅７．２ｍｍのシ−ト状のフレキシブル磁石を帯状に切断し、カーリングして内径２２．５ｍｍの回転子枠の周壁内面に固着した小型モ−タの起動トルク１．５ｍＮ−ｍに対し、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと堅いエポキシ樹脂▲２▼−ｃとを圧縮成形▲３▼−ｄした外径２２．５ｍｍ、厚さ１．１０ｍｍ、高さ９．４ｍｍ、密度５．８Ｍｇ／ｍ3の磁石を使った永久磁石型モ−タの起動トルクは１３倍の２０ｍＮ−ｍに達する。
【００１２】
以上、本発明で対象とする代表的な磁石はフェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａ／カレンダ−リング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造された磁石、および磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石の２つがある。そして、それらを利用した小型モ−タ生産数の７０％、年間約３０億台を占める小型ＤＣモ−タを主対象として、より効率的な次世代型モ−タと、それに伴う磁石の製造方法を提供することが本発明の目的である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図２のようにボンド磁石製造における３大要素技術の中のひとつである結合剤システム（ＢＩＮＤＥＲ）▲２▼において、フレキシブルな熱硬化性樹脂システム（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｂｉｎｄｅｒ  Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）▲２▼−ｄを登場させることにより、成形加工（ＰＲＯＳＥＳＳＥＳ）▲３▼の連携の要素を見直し、図中の太実線矢印で示すようなフレキシブルな熱硬化性樹脂結合剤システム▲２▼−ｄによって希土類磁石系粉末（Ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ  ｍａｇｎｅｔｓ）▲１▼−ｃと圧縮成形（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）▲３▼−ｄを連携させ、新形態のフレキシブル磁石、並びにそれを利用した新規な高性能永久小型磁石型モ−タ（Ｎｅｗｌｙ  ｓｍａｌｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍｏｔｏｒｓ）▲４▼の提供を目的とする。なお、図中の太実線の矢印が本発明に掛かる磁石製造要素の新規な連携を示す。図２の英語表現に対応する日本語表現を併記したが、以降日本語表現を行う。
【００１４】
例えば、磁気的に異方性の希土類系磁石粉末を高充填したコンパウンドをアキシャル方向磁界中で高度に配向したグリーンシートとし、これを熱硬化、圧延したのち、環状とすれば、従来の磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石の最大エネルギ−積（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3に比べて、例えば、半径方向で（ＢＨ）max１４０ｋＪ／ｍ3に遥かに高性能な環状磁石が、その径に影響されることなく提供できる。また、製造プロセスからみて、高い生産性を有するので希土類系磁石粉末の種類を選ばす適用できる利点がある。したがって、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末から（ＢＨ）max４０ｋＪ／ｍ3程度の磁石を経済的整合性の基に作製することもでき、フェライトゴム磁石を使った効率的でない小型モータの効率改善にも効果を奏する。したがって、新規な形態から準備した磁石を利用した、より一層効率的な小型モータ▲４▼を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、図２の太実線矢印で示すようなフレキシブルな熱硬化性樹脂結合剤システム▲２▼−ｄの創製によって希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと圧縮成形▲３▼−ｄを連携させ、高度な性能と信頼性を兼備えた新形態のフレキシブル磁石、およびそれを用いた新規な高性能小型モ−タ▲４▼の製造方法の提供にある。
本発明は希土類系磁石粉末▲１▼−ｃとフレキシブル熱硬化性結合剤▲２▼−ｄとを主成分としたコンパウンドを結合剤の融点以下に加熱した成形型中で圧縮成形▲３▼−ｄしてグリーンシートとし、更に、該グリーンシートの結合剤成分を熱硬化し、然るのち圧延する熱硬化型フレキシブル磁石の製造方法が骨子となる。すなわち、従来のように、ゴムや熱可塑性エラストマ−による結合剤システム▲２▼−ａ、更にはカレンダ−リング▲３▼−ａや押出成形▲３▼−ｂなどの成型加工方法▲３▼をも異にする新規なフレキシブル磁石の創製に関する。更に、それをカール、固定、磁化して利用して先端デバイス機器のための効率的な小型モ−タ▲４▼とするものである。
【００１６】
図２の中、結合剤システム▲２▼−ｄに関し、更に詳しくは、結合剤システムとして、少なくとも熱圧着機能と熱硬化性官能基を有する粉末状樹脂成分を必須とすること。圧縮成形用コンパウンドは結合剤成分の粘着力によって希土類系磁石粉末を統合し、圧縮成形まえの結合剤と希土類系磁石粉末の機械的な分離を防ぐ役割を付与すること。そのための具体的手段として、結合剤は少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドまたは／およびポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成することが好ましい。
【００１７】
なお、本発明において、ポリアミドまたは／およびポリアミドイミド粉末の粘着性と熱圧着性とは、粘着付与剤などを添加して、先ず、圧縮成形するまえの、コンパウンド状態で希土類系磁石粉末と結合剤とを、その粘着力によって固定する。次に、コンパウンドを圧縮してグリ−ンシ−トを成形する際、ポリアミドまたは／およびポリアミドイミドの熱軟化による塑性変形の促進、接合面間の濡れ性を改善することによってポリアミドまたは／およびポリアミドイミド、或いはエポキシオリゴマ‐の熱圧着性を高めるものである。また、可塑剤のような他の成分は、適宜本結合剤システムの配合に使用される。可塑剤は、粘着剤を含むポリアミドまたは／およびポリアミドイミドの全粘度を減少させ、可撓性および湿りを促進する。使用される可塑剤は具体的にはジベンジルトルエン類、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル、ベンゼンスルホンアミド類など比較的ポリアミドまたは／およびポリアミドイミ／との相溶性の良好な化合物を挙げることができる。また、それらの可塑剤は相溶性が良好であるが、相溶性と可塑化効率、すなわち、均質な熱圧着性の観点からは、とくに下記構造のグリシジル化合物のカルボン酸付加物類を用いることが望ましい。
【００１８】
【化１】
0003956760.tif 000002
【００１９】
上式中、Ｒ1、Ｒ2は同一又は異なって、脂肪族、脂環族若しくは芳香族の炭化水素基を表す。但し、Ｒ1、Ｒ2の少なくとも何れかは芳香族炭化水素基を表す。本化合物は、少なくとも１個の芳香族基を有することをその特徴とし、具体的には、以下の３群に分類される。（Ａ）脂肪族グリシジルエーテル又は脂環族グリシジルエーテルの芳香族カルボン酸付加物、（Ｂ）芳香族グリシジルエーテルの脂肪族カルボン酸又は脂環族カルボン酸付加物、（Ｃ）芳香族グリシジルエーテルの芳香族カルボン酸付加物。前記各群に属する化合物は、例えば、夫々のグリシジルエーテルに対して所定のカルボン酸を第三級アミン、イミダゾール類、金属エステル系化合物、燐系化合物等から選ばれる反応触媒の存在下、６０〜１２０℃の加熱攪拌しながら、常圧から減圧下で付加することにより調製することができる。
【００２０】
また、希土類系磁石粉末は結合剤との結合力を強固にするため、予め室温で固体のエポキシオリゴマーで表面被覆することが望ましい。また、その平均膜厚は０．１μｍ以下とする。これは、異方性の希土類系磁石粉末同士の２次凝集による配向度の低下を防ぐために重要である。更に、希土類系磁石粉末へのエポキシオリゴマーの被覆方法としては、先ず、当該エポキシオリゴマーを有機溶媒に溶解し、その後、希土類系磁石粉末と湿式混合し、溶媒を除去した当該塊状混合物を解砕する。なお、エポキシオリゴマーの架橋密度を高めるためには分子鎖内にもエポキシ基を有するノボラック型エポキシが望ましい。また、前記エポキシオリゴマ‐と架橋する粉末エポキシ硬化剤とはジシアンジアミドおよびその誘導体、カルボン酸ジヒドラジド、ジアミノマレオニトリルおよびその誘導体のヒドラジドの群より選ばれた１種または２種以上などを挙げることができる。これ等は一般に有機溶媒に難溶の高融点化合物であるが、粒子径を数ないし数十μｍに調整したものが好ましい。なお、ジシアンジアミド誘導体としては、例えばｏ−トリルビグアニド、α−２・５−ジメチルビクアニド、α−ω−ジフェニルビグアニド、  ５−ヒドロキシブチル−１−ビグアニド、フェニルビグアニド、α−、ω−ジメチルビクアニドなどがある。更に、カルボン酸ジヒドラジドとしてはコハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、  ｐ−アキシ安息香酸ヒドラジドなどがある。これらの硬化剤はコンパウンドに乾式混合によって添加することが望ましい。なお、コンパウンドの成形型への移着を防ぐには、成形型の設定温度よりも高融点の高級脂肪酸、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属石鹸類から選ばれる１種または２種以上を０．２ｗｔ．％以下コンパウンドに乾式混合によって添加することが望ましい。
【００２１】
前記、コンパウンドの希土類系磁石粉末の含有量は９２ｗｔ．％から９７ｗｔ．％、圧縮成形圧力は４ｔｏｎ／ｃｍ2以上、グリーンシートの結合剤成分の熱処理が当該エポキシオリゴマーの反応開始温度以上とし、最終的な圧延では圧延率２％以上、巻き付け限界径８ｍｍ以下とするか、もしくは圧延率１０％以上、巻き付け限界径２ｍｍ以下とすると機械強度との整合性のよいフレキシブルボンド磁石が得られる。なお、最終的に用いる効率的な小型モ−タのコギングトルク低減のために、グリーンシートを不等幅としたり、不等肉厚とすることは当該モータの設計思想に委ねるところである。しかし、本発明は通常厚さが０．５〜２．０ｍｍ程度のグリーンシートを圧縮成形するものであるから、カレンダ−リングや押出成形の成型加工時では対応できないところも、柔軟に対応できる利点がある。
【００２２】
なお、本発明では、ソフト磁性粉末を含有したグリ−ンシ−トと希土類系磁石粉末を含有したグリ−ンシ−トを一体的に成形し、熱処理、圧延するソフト磁性複合フレキシブル磁石を作製することもできる。このような、ソフト磁性複合フレキシブル磁石は接着層なしでソフト磁性層が磁石と一体化するので効率のよい磁気回路を形成するのに有利である。
【００２３】
次に、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末としてはスピニングカップアトマイゼ−ションによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系球状粉末（Ｂ．  Ｈ．  Ｒａｂｉｎ，  Ｂ．  Ｍ．  Ｍａ，"Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎＮｄＦｅＢ  Ｐｏｗｄｅｒ"  １２０ｔｈ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  ２３，  ２００１）。
【００２４】
メルトスピニング（Ｊ．  Ｊ．  Ｃｒｏａｔ，  Ｊ．  Ｆ．  Ｈｅｒｂｓｔ，Ｒ．  Ｗ．  Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｅ．  Ｐｉｎｋｅｒｔｏｎ，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ５５、  ２０７８、  １９８４）によって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末（Ｒ．  Ｗ．  Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｊ．  Ｃｒｏａｔ、ＵＳ−Ｐａｔｅｎｔ４、９０２、３６１．１９９０）、αＦｅ／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末、Ｆｅ3Ｂ／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系フレ−ク状粉末、αＦｅ／Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系フレ−ク状粉末、などを挙げることができる。なお、それらのフレ−ク状粉末の厚さに対する粒子径の比は４以下とすることが望ましい。
【００２５】
なお、図３は前記スピニングカップアトマイゼ−ション（図３左）とメルトスピニング（図３右）の製造概念図を示す。図３においては、ｍｅｌｔとは溶けた磁性材料、ｃｕｐはカップ状の容器で回転させながら使用する。ｗｈｅｅｌとは回転体である。
【００２６】
次に、磁気的に異方性の希土類系磁石粉末としては熱間据込加工（Ｄｉｅ−Ｕｐ−Ｓｅｔｔｉｎｇ）によって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系塊状粉末（例えば、Ｍ．Ｄｏｓｅｒ、  Ｖ．Ｐａｎｃｈａｎａｔｈａｎ；"Ｐｕｌｖｅｒｉｚｉｎｇａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｒａｐｉｄｌｙ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｂｏｎｄｅｄ  ｍａｇｎｅｔ"；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７０（１０）、１５、１９９３）．ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系塊状粉末、すなわち、Ｎｄ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｂ系合金のＮｄ2（Ｆｅ、Ｃｏ）14Ｂ相の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ、Ｎｄ2［Ｆｅ、Ｃｏ］14ＢＨｘ）、６５０〜１０００℃での相分解（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＮｄＨ2＋Ｆｅ＋Ｆｅ2Ｂ）、脱水素（Ｄｅｓｏｒｐｓｉｏｎ）、再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）するＨＤＤＲ処理（Ｔ．  Ｔａｋｅｓｈｉｔａ  ａｎｄ  Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ：Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  １０th  ＲＥ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ａｎｄ  ＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、  Ｋｙｏｔｏ、  Ｖｏｌ．１、  ５５１  １９８９）で作製した磁気的に異方性の希土類系磁石粉末である。前記粉末の表面を予め光分解したＺｎなど不活性化処理した粉末など（例えば、Ｋ．  Ｍａｃｈｉｄａ，  Ｋ．  Ｎｏｇｕｃｈｉ，  Ｍ．  Ｎｕｓｈｉｍｕｒａ，  Ｙ．  Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｇ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｐｒｏｃ．  ９ｔｈ  Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ａｎｄＴｔｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｓｅｎｄａｉ，  Ｊａｐａｎ、II，  ８４５  ２０００、或いは、Ｋ．  Ｍａｃｈｉｄａ，  Ｙ．  Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｋ．  Ｎｏｇｕｃｈｉ，  Ｇ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｄｉｇｅｓｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ２５th  Ａｎｎｕａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｃｓ  ｉｎ  Ｊａｐａｎ，  ２８ａＣ−６  ２００１）を挙げることができる。なお、それらの磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は１．１ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。
【００２７】
一方、磁気的に異方性の希土類系磁石粉末としてはＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系微粉末、前記粉末の表面を予め不活性化処理した粉末を挙げることもでき、前記粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は０．６ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。
【００２８】
前記希土類系磁石粉末は単独でも、或いは２種以上の混合系であっても差し支えない。ただし、混合した全希土類系磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力の平均値が０．６ＭＡ／ｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
なお、最終的な圧延後、表面に溶融接着（ホットメルト接着）型自己融着層を設けることや安定化イソシアナ−トを混合したフィルム形成能を有するポリマ−の１種または２種以上から形成した自己融着層を設けることにより、永久磁石型モ−タへの実装性を高めることも有効である。
【００３０】
前記のようなフレキシブル磁石を円筒枠の内周面にカーリング、固定、および多極着磁した環状の磁石を永久磁石界磁とする永久磁石型ＤＣモータ。円筒枠の内周面に環状の磁石を備え、半径方向空隙型回転子とする永久磁石型モータ。円柱枠の外周面に環状の磁石を備えた表面磁石型回転子を搭載する永久磁石型モータ。それらを自己融着層で相手材と接合する永久磁石型モータなど、モ−タ設計思想によって多様な永久磁石型モ−タを製造することができる。とくに、４ＭＡ／ｍパルス着磁後の室温における最大エネルギー積（ＢＨ）maxが１４０ｋＪ／ｍ3以上のフレキシブル磁石を搭載した永久磁石型モ−タはメルトスピニングによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末−堅い熱硬化性樹脂−圧縮成形から作成した永久磁石型モ−タの次世代型として有望であり、４ＭＡ／ｍパルス着磁後の室温における最大エネルギ−積（ＢＨ）maxが４０ｋＪ／ｍ3以上のフレキシブル磁石を搭載した永久磁石型モ−タはフェライトゴム磁石を使った永久磁石型モ−タの次世代型として有望である。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【００３２】
材料
本実施例では、３種類の形態の異なる希土類系磁石粉末を使用した。すなわち、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ−Ｆｅ系塊状粉末（Ｎｄ12.3Ｄｙ0.3Ｆｅ64.7Ｃｏ12.3Ｂ6.0Ｇａ0.6Ｚｒ0.1）ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、スピニングカップアトマイゼ−ションによって準備されたＮｄ−Ｆｅ系球状粉末（Ｎｄ13.3Ｆｅ62.5Ｂ6.8Ｇａ0.3Ｚｒ0.1）ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ、およびメルトスピニングによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系フレ−ク状粉末（Ｎｄ12Ｆｅ77Ｃｏ5Ｂ6）ｐｏｗｄｅｒ−Ｃである。また、結合剤システムの構成成分としては室温で固体のノボラック型エポキシオリゴマー、粒子径１５μｍ以下の粉末状潜在性エポキシ硬化剤、粘着剤を含み予め１００μｍ以下に冷凍粉砕したポリアミド粉末、並びに粒子径１０μｍ以下の滑剤が、この実施例で使用された．なお、ノボラック型エポキシオリゴマー（化２）、粉末状潜在性エポキシ硬化剤（化３）の化学構造は以下の通りであった。
【００３３】
【化２】
0003956760.tif 000003
【００３４】
【化３】
0003956760.tif 000004
【００３５】
なお、固体のエポキシオリゴマ−はｐｏｗｄｅｒ−Ａの配向度向上のため２次凝集するような顆粒状にならないように調整した．なお、調整はオリゴマ−の密度、磁石粉末の平均的な比表面積から平均膜を求めると０．１μｍ以下に調整されるべきであった．また、硬化後の強度は平均膜厚を０．２μｍまで増加しても、殆ど変化することはなかった。
【００３６】
２．環状希土類ボンド磁石の準備
本発明は、圧粉成形によってｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃのような希土類系磁石粉末のフレキシブル磁石を合理的に作製するためになされた。ｐｏｗｄｅｒ−Ａのようなアキシャル磁界配向した異方性を含む本発明に掛かるフレキシブル磁石を環状に巻きつけた磁石は、磁化の前後に磁石を巻きつけることによって得られた。その結果、ラジアル磁界配向の小径に伴う配向度の低下、すなわち磁気特性低下という困難を克服する。
【００３７】
図４はｐｏｗｄｅｒ−Ａ（磁性材料Ａ）、ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（磁性材料Ｂ）、ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ（磁性材料Ｃ）、固体のエポキシオリゴマー、そして、粉末状潜在性エポキシ硬化剤（Ｃｕｒｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、および粘着剤を含むポリアミド粉体（Ｐｏｗｄｅｒｙ  Ｐｏｌｙ  ａｍｉｄｅ）からフレキシブルなボンド磁石を準備するための工程を示すブロック図である。さらに、主な工程における磁石材料の中間体を示す写真は図に追加された。先ず、磁石作製の最初にｐｏｗｄｅｒ−Ａへの室温で固体のエポキシオリゴマーをコーティングした。実際には当該エポキシオリゴマーを有機溶媒（アセトン）に溶解し（Ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）その後、ｐｏｗｄｅｒ−ＡとΣ−ブレイド型ミキサ−を用いて湿式混合（Ｗｅｔ  ｍｉｘｉｎｇ）し、湿った混合物を６０−８０℃に加熱して溶媒を除去し（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）、さらに乾いた塊状混合物を解砕した（Ｄｒｙｌｅｎｄｉｎｇ）．ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃの表面被覆膜厚がおよそ０．１μｍ以下のとき、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃの被覆前後の粉末粒子径分布は殆ど変化しなかった。
【００３８】
次に、前記エポキシオリゴマ−を表面被覆したｐｏｗｄｅｒ−Ａに対して３〜７ｗｔ．％の粘着剤２０％含有ポリアミド粒子（Ｐｏｗｄｅｒｙ  Ｐｏｌｙ  ａｍｉｄｅ）、粉末状潜在性エポキシ硬化剤（Ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）、および潤滑剤（Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）（粒子径１０μｍ以下のステアリン酸カルシウム）は、室温下、乳鉢で混合されて、粉末状のコンパウンドにされた。粉末状のコンパウンドは潤滑剤によって粉末成形機に供することが可能な粉末流動性を持っていた。
【００３９】
次に、粉末圧縮成形機のフィーダーカップに粉末状のコンパウンドを移し、成形型キャビティへの粉末状のコンパウンドを充填した。ただし、成形型の上下パンチとキャビティ周辺のみ７０〜８０℃に加熱されている。キャビティに充填した粉末状のコンパウンドは１．４ＭＡ／ｍのアキシャル磁界の中で上下パンチによって圧縮（Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ  ｐｒｅｓｓ）され、脱磁され、ニアネットシェイプされた圧粉体（フレキシブルなグリーンシート）を得た。このグリーンシートは柔軟ではあるが、十分なハンドリング性を備えていた。
【００４０】
次に、標準的にはフレキシブルなグリーンシートは１８０℃で２０分間の加熱によって熱硬化（Ｃｕｒｉｎｇ）したボンド磁石とした。最終的にはシート状ボンド磁石は６０−８０℃で回転している圧延ロールによって圧延率２〜２０％圧延（Ｒｏｌｌｉｎｇ）され本発明に掛かるフレキシブル磁石が準備された。
【００４１】
前記と同様な本発明に掛かるフレキシブル磁石は、またｐｏｗｄｅｒ−Ｂ、−Ｃからも準備された。ただし、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ、−Ｃから準備された粉末状コンパウンドは圧縮成形の際に磁界を印加していない。
【００４２】
一方、本発明で比較対象となる小型モ−タに広く使用されている代表的な磁石であるフェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）▲２▼−ａ／カレンダーリング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造された磁石、および磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石の２つを比較のために用意した。
【００４３】
以上のように、準備された磁石は張力と伸張などの力学的性質と減磁曲線から求められる磁気特性や不可逆磁束損失について調べられた。その上、準備された本発明に掛かるフレキシブル磁石のマンドレルへの巻きつけ性の評価から小型ＤＣモータへの実装性を評価し、併せてモータ特性の基本がトルク定数で評価された。
【００４４】
３．調製条件の最適化
図５はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの３種類の本発明に掛かるフレキシブル磁石のもとになる粉末状のコンパウンドを示す外観図である。なお、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃの平均粒子径は、それぞれ５５．８０、および８０μｍであった。図で観察されるようにｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃはそれぞれの希土類系磁石粉末表面に予めコーティングしたエポキシオリゴマーを介してポリアミド粒子に含まれていた粘着剤によって付着して一体的になった構成をとっている。このような本発明に掛かる粉末状のコンパウンドは室温で長期間にわたる良い保存安定性を持っている。
【００４５】
図６はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの成形圧力（Ｐｅｒｓｓｕｒｅ）に関する関数としてのグリーンシートの密度（Ｄｅｎｓｉｔｙ）を示す特性図である。ただし、図の中の記号はｐｏｗｄｅｒ−Ａ（■：９３ｗｔ．％、□：９７ｗｔ．％）、ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（●：９３ｗｔ．％、○：９７ｗｔ．％）、ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ（◆：９３ｗｔ．％）、また、グリーンシートの寸法は６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、肉厚で１．１ｍｍ、成形型温度は７０〜８０℃である。図から明らかなように十分で、高い密度は図で示されるようにおよそ４００ＭＰａの圧力レベルによって得られる。磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄする従来の磁石では充分な高い密度を得るために、およそ９８０ＭＰａの圧力が必要であることを考慮すると、本発明の磁石はより高い密度が比較的低い圧力によって得られる。その理由はポリアミド粒子が６０〜８０℃で熱によって柔らかくされて、コンパウンドの圧縮成形段階で充分な塑性変形が引き起こされているということである。
【００４６】
その結果、圧縮による希土類系磁石粉末が圧縮成形時に破損することによる新生面の出現で、当該磁石粉末の磁気特性が劣化する程度を減少させる効果を期待することができる。その上、磁石の密度はポリアミド粒子濃度が３ｗｔ．％であったとき図でしめされるように５．８Ｍｇ／ｍ3を超える．この密度の値は、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石と同等である。
【００４７】
図７はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの重量比率の関数（Ｗｅｉｇｈｕｎｃｔｉｏｎｏｆ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｗｄｅｒ）として本発明に掛かるフレキシブル磁石の密度（Ｄｅｎｓｉｔｙ）を示す特性図である。ただし、図中の記号、■はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、●はｐｏｗｄｅｒ−Ｂ、◆はｐｏｗｄｅｒ−Ｃから準備された磁石を示す。また、各磁石の寸法は６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、および１．１ｍｍ厚で、６０〜８０℃における圧縮成形圧力は４９０ＭＰａ、１８０℃で２０分間の硬化条件である。図３、４に示したように球状に近いフォームのｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂはフレーク状の−Ｃのものより、粉末状コンパウンドの状態を含めて、このフレキシブル磁石の作製過程に適しているかも知れない。しかし、どんな形態の希土類系磁石粉末でも、この作製過程に適用することが可能であり、そのうえ、これまで知られているどんなゴム磁石よりも高い密度のフレキシブルなボンド磁石が得られる可能性を示唆する。
【００４８】
図８（ａ）はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃから造られたグリーンシートの加熱温度（Ｃｕｒｉｎｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の関数として、図８（ｂ）はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃから造られたグリーンシートの加熱時間（Ｃｕｒｉｎｇ  ｔｉｍｅ）の関数としてフレキシブルなボンド磁石の張力（Ｔｅｎｓｉｔｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の変化を示す特性図である。ただし、図中の記号、■はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、●はｐｏｗｄｅｒ−Ｂ、および◆はｐｏｗｄｅｒ−Ｃから造られた磁石で、磁石の寸法は６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、および１．１ｍｍ厚で、６０〜８０℃における圧縮成形圧力は４９０ＭＰａである。また、ここでは粉末状潜在性エポキシ硬化剤を使用しない場合の実験結果を示している。この実施例での最適な硬化温度は図８（ａ）に示されるように、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃに拘らず、およそ１８０℃であった。そして、本発明に掛かるフレキシブル磁石の張力はグリーンシートの２．５〜４倍に増加した。張力増加は１２０℃以上の加熱で観測され、粉末状のコンパウンドに含まれるエポキシオリゴマ−のエポキシ基とポリアミド粉体のアミノ基（−ＮＨ−ＣＯ−）の間の硬化反応であることが了解される。さらに、磁石の張力は粉末状潜在性エポキシ硬化剤が使用されると２〜４倍までさらに増える。なお、図８（ｂ）の加熱時間を考慮すると、この実施例における最適な硬化条件は、１８０℃で１０〜３０分間と示唆される。
【００４９】
４．圧延による磁石のフレキシビリティの制御
本発明に掛かる磁石は、一般に小型モータに実装する際、準備された磁石を巻きつけながら取り付けるので、本発明に掛かるフレキシビリティの制御は重要案件である。準備された磁石のフレキシビリティを制御する有効な手段は図９の外観図で示されるような圧延の利用であった。ただし、図中の付番１、２、および３は圧延ロ−ル、圧延されている磁石、圧延後の巻きつけた磁石である。また、上下の圧延ロールの直径は９０ｍｍ、温度は７０℃である．フレキシビリティの制御に関する実施例では、準備された磁石を巻くことができたマンドレルの限界直径の計測からのフレキシビリティが評価された。また、圧延によるフレキシブル磁石の寸法変化が同時に評価された。
【００５０】
図１０は圧延した本発明に掛かるフレキシブル磁石のマンドレルへの巻きつけ性と圧延による寸法変化を圧延率（Ｒｏｌｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）の関数として示す特性図である。横軸に圧延率（Ｒｏｌｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）、左縦軸に巻きつけ可能限界径（Ｌｉｍｉｔ  ｏｆ  ｏｕｔｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ｗｉｎｄｉｎｇ）、および幅（Ｗｉｄｔｈ）、右縦軸に磁石長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）を示す。ただし、図中の記号●：は巻きつけ性（Ｗｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ）、□と○は、それぞれ磁石の長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）と幅（Ｗｉｄｔｈ）を示す。また、この実験ではｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（９５ｗｔ．％）から準備された磁石を使用した。圧延温度は７０℃、圧延率は圧延前後の磁石の肉厚比率から計算された。さらに、磁石の寸法は、６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、１．１ｍｍ厚である。この磁石のマンドレルへの巻きつけ性は、図で示されるように圧延率２−１０％で圧延することで、急速に改良された。その上、また、圧延率２〜１０％の範囲で磁石の寸法変化は極めて少なかった。例えば、厚さ１．２ｍｍの磁石を直径の８ｍｍ以下のマンドレルにさえ曲げることができた。他方では、圧延率が１０％を超えると磁石の圧延方向の寸法は大いに増加した。結果として、１．１ｍｍ厚の磁石を直径２ｍｍのマンドレルで曲げると直径４ｍｍ以下の環状磁石を準備することができる。
【００５１】
図１１は、圧延率の関数としての本発明に掛かるフレキシブル磁石の力学的性質における変化を示す特性図である。ただし、図中の記号●は伸長（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）、？は張力（Ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示す。また、この実験ではｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（９５ｗｔ．％）から準備した磁石を使用した。圧延温度は７０℃、圧延率（Ｒｏｌｌｉｎｇ  ｒａｔｅ）は圧延前後の磁石の肉厚比率から算出された。さらに、磁石の寸法は、６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、１．１ｍｍ厚である。図のように、磁石の圧延方向の伸張は圧延率にほぼ比例して増加する。そして、磁石の張力は図で示されるように圧延率とほぼ比例して減少する。準備された磁石のフレキシビリティは改良され、圧延率およそ５〜１０％で圧延することによって、環状に形成したこれらの磁石をモータの磁石として実際に適用することができる。
【００５２】
図１２は本発明に掛かるフレキシブル磁石の希土類系磁石粉末の重量割合（Ｗｅｉｇｈｔ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｗｄｅｒ）に対する圧延前後の伸張の変化を示す特性図である。ただし、図中の記号□は圧延率１０％で圧延したのち（Ａｆｔｅｒ  ｒｏｌｌｉｎｇ）の伸長、■は圧延まえ（Ｂｅｆｏｒｅ  ｒｏｌｌｉｎｇ）の伸長を示す。また、この実験ではｐｏｗｄｅｒ−Ａ（９３〜９５ｗｔ．％）から準備したフレキシブル磁石の結果を示した。
【００５３】
また、圧延温度は７０℃、圧延率は圧延前後の磁石の肉厚比率から計算された。
【００５４】
さらに、磁石の寸法は、６．１ｍｍ幅、６５ｍｍ長、１．１ｍｍ厚である。図のように、希土類系磁石粉末の割合が９７ｗｔ．％を超えて希土類系磁石粉末の充填量が増加すると、当然ながら磁石の伸張は減少する。しかしながら、例えば、厚さ１．１ｍｍの磁石を直径１０ｍｍのマンドレルに巻きつけることができるように、圧延によってフレキシビリティを得ることができる。周知のように、９７ｗｔ．％の希土類系磁石粉末の充填量は、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石と同等で、同じくらい高い密度が、より低い圧縮成形圧力によって得られるという特徴も本発明は兼備えている。そのうえ、本発明に掛かるフレキシブル磁石の室温での伸張と張力は従来、一般の小型モ−タに利用されているフェライトゴム磁石と殆ど同じ水準であった。
５フレキシブル磁石の磁気特性
図１３と１４はｐｏｗｄｅｒ−Ａと−Ｂから準備される本発明に掛かる典型的なフレキシブル磁石の減磁曲線、およびＢ−Ｈ曲線を、本発明で比較対象とする代表的な磁石であるフェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）▲２▼−ａ／カレンダーリング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造された磁石、および磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石と比較して示す特性図である。ただし、試験片はそれぞれ１．１ｍｍ厚、７．５ｍｍ幅、７．５ｍｍ長である。図中の付番１、２はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂから準備された本発明に掛かるフレキシブル磁石、３および４は、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石とフェライトゴム磁石である。すべての測定は４ＭＡ／ｍのパルス磁場の下での磁化の後に実行された。なお、比較された磁石は小型ＤＣモータや小型ブラシレスモータに一般的に適用されている磁石である。図から明らかなように、従来の典型的な磁石の特性３、４の領域に比べて、本発明に掛かる典型的な磁石１、２の特性領域は、明らかにモ−タの電機子鉄心との空隙への静磁界を高められることが了解される。具体的に図１４のように本発明に掛かるｐｏｗｄｅｒ−Ａ（密度５．８４Ｍｇ／ｍ3）から準備されたフレキシブル磁石の最大エネルギ−積（ＢＨ）maxは１４０ｋＪ／ｍ3に達し、磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石の（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3と比較して１．７５倍高い。また本発明に掛かるｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（５．４５Ｍｇ／ｍ3）から準備される典型的な本発明に掛かる磁石の（ＢＨ）maxも４０ｋＪ／ｍ3が得られ、従来のフェライトゴム磁石と比較して３倍以上高い。
【００５５】
したがって、直径１０ｍｍ以下のリングの形成磁石など効率的である小型モータへの貢献を期待することができる。
【００５６】
図１５はｐｏｗｄｅｒ−Ｃから準備される本発明に掛かる典型的なフレキシブル磁石の減磁曲線を示す特性図である。ただし、図中の付番１、２はフレキシブル磁石の密度５．４Ｍｇ／ｍ3、５．９６Ｍｇ／ｍ3である。したがって、保磁力は約６９０ｋＡ／ｍで差はないが、密度に依存する（ＢＨ）maxは、それぞれ６６ｋＪ／ｍ3と約８０ｋＪ／ｍ3であった。この値は磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石の典型的な（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3と同等である。したがって、本発明に掛かるフレキシブル磁石であっても、図６、７で示した高い密度とすることができ、成形加工設備も何ら代えことはない。しかし、本発明に掛かるフレキシブル磁石を図１２のように曲げたり、薄く圧延したりすることが可能で、小さい効率的なモ−タへの実装性の幅が広がるとともに、堅い磁石につきまとう割れ欠けなど課題を克服することもできる。それらは、小さい効率的なモ−タへの信頼性を高める効果を奏する。
【００５７】
図１６は本発明に掛かるフレキシブル磁石の初期不可逆磁束損失（Ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  ｆｌｕｘｌｏｓｓ）の温度（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）依存性を示す特性図である。図中の付番１、２、３は、それぞれ、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および？Ｃから準備された磁石である。なお、本発明で対象とする殆どの先端デバイス機器に搭載されたときのモ−タ運転中の磁石温度は１００℃以下である。したがって図で示されるように、本発明に掛かるフレキシブル磁石は、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および？Ｃに拘らず、一般に小さいＤＣモータの運転温度領域における初期不可逆磁束損失が少ないなどの磁気安定性を持っている。ただし、このような磁気安定性を確保するには、希土類系磁石粉末の室温で４ＭＡ／ｍのパルス着磁後の保磁力が６００ｋＡ／ｍ以上であることが望ましい．なお、ｐｏｗｄｅｒ−Ａから準備される異方性のフレキシブル磁石の場合は保磁力の温度係数が−０．５％／℃程度と、一般の希土類系磁石粉末−０．４％／℃よりも大きく、その分ｐｏｗｄｅｒ−Ａのような異方性の希土類系磁石粉末の場合は、室温で４ＭＡ／ｍのパルス着磁後の保磁力が６００ｋＡ／ｍ以上であること１．１ＭＡ／ｍ以上であることが望ましい。なお、ｐｏｗｄｅｒ−Ａのような異方性の希土類系磁石粉末から準備される本発明に掛かるフレキシブル磁石は異方性の堅いエポキシボンド磁石のように長期の磁束損失が問題になるかも知れない。ところが、最近、その困難がｐｏｗｄｅｒ−Ａのような異方性の希土類系磁石粉末への表面処理で克服できると報告される。例えば、Ｋ．  Ｍａｃｈｉｄａ，  Ｋ．  Ｎｏｇｕｃｈｉ，  Ｍ．  Ｎｕｓｈｉｍｕｒａ，  Ｙ．  Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｇ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｐｒｏｃ．  ９ｔｈ  Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ａｎｄＴｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｓｅｎｄａｉ，  Ｊａｐａｎ，  （II）,  ８４５  （２０００）。或いは、Ｋ．  Ｍａｃｈｉｄａ，  Ｙ．  Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｋ．  Ｎｏｇｕｃｈｉ，  Ｇ．  Ａｄａｃｈｉ，  Ｄｉｇｅｓｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２５th  Ａｎｎｕａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｃｓｉｎ  Ｊａｐａｎ，  ２８ａＣ−６  （２００１）などの引用文献によれば、ｐｏｗｄｅｒ−Ａのような磁気的に異方性の希土類系磁石粉末を堅いエポキシボンド磁石で９８０ＭＰａ程度の高い圧縮圧力で成形した磁石である。引用文献と比べると、本発明は、それらの４０％程度という低い圧縮圧力でｐｏｗｄｅｒ−Ａから準備されるフレキシブルなボンド磁石を作ることができるので、ｐｏｗｄｅｒ−Ａの破壊、また、それに伴って発生する新生面は減少する。したがって、１００℃以下の運転温度領域でｐｏｗｄｅｒ−Ａから準備されるフレキシブルなボンド磁石の長期磁束損失の一層の減少は期待される。
【００５８】
６．小さなＤＣモ−タへの適用
上で示されるように、本発明に掛かる磁石には環状磁石を形成するための良い巻きつけ性と磁気特性がある。次に、これらの本発明に掛かる磁石は、鉄のフレームに巻きつけられて、図１７に示されるように永久磁石界磁で小さなＤＣモータに適用された。図のように、従来のフェライトゴム磁石と同様に本発明に掛かるフレキシブル磁石（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｂｏｎｄｅｄ  ｍａｇｎｅｔｓ）をリング形状に変換（Ｃｕｒｌｉｎｇ）して、着磁（Ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ）し、永久磁石界磁にすることができた。次に電機子を挿入（Ａｒｍａｔｕｒｅ  ｉｎｓｅｔ）し、完成（Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ）させる。なお、この小さなＤＣモータの直径は２４ｍｍ、高さは１２．５ｍｍである。
【００５９】
表１は前記、ｐｏｗｄｅｒ−Ａ（密度５．８４Ｍｇ／ｍ3、（ＢＨ）max１４０ｋＪ／ｍ3）、ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ（５．４５Ｍｇ／ｍ3、４０ｋＪ／ｍ3）から準備された典型的な本発明に掛かる磁石と磁気的に等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石、並びにフェライト系磁石粉末▲１▼−ａ／フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマ−）▲２▼−ａ／カレンダ−リング▲３▼−ａ、または押出成形▲３▼−ｂという連携のもとで製造された磁石を実装した小型ＤＣモータの機械出力の基本となるトルク定数をフェライト系磁石界磁のＤＣモータを基準として規格化して示す特性表である。ｐｏｗｄｅｒ−Ａから準備した磁石を界磁とすると比較における従来の等方性の希土類系磁石粉末▲１▼−ｃ（ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）と堅いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂▲２▼−ｃとともに圧縮成形▲３▼−ｄした磁石モータよりもトルク定数は１．７５倍高く、フェライト系磁石を界磁としたモータの３．１２倍となった。また、ｐｏｗｄｅｒ−Ｂから準備した磁石を界磁とすると比較におけるフェライト系磁石を界磁としたモータの２．０９倍という値が得られた。なお、表１中注記１は通常のＮｄ−Ｆｅ−Ｂのボンド磁石であり、注記２は従来のフェライト系ゴム磁石の意味である。
【００６０】
なお、本発明に掛かるＤＣモ−タのように電機子鉄心と界磁磁石との空隙磁束密度を増加させると一般的にコギングトルクの増大を招くことがある。ここで言うコギングトルクとは界磁と対向する電機子の外周表面に電機子鉄心ティ−スとスロットが存在するため、電機子の回転に伴ってパ−ミアンス係数Ｐｃが変化することによるトルク脈動である。本発明に掛かる磁石のように高い（ＢＨ）maxの磁石を実装したモ−タではコギングトルクが増大するため、モ−タの振動や騒音の増加要因となったり、位置制御の精度に障害が発生する原因となることがある。コギングトルクについては、当該モ−タの設計思想に委ねるところである。しかし、本発明に掛かるフレキシブル磁石は最終的に用いる効率的なモータのコギングトルク低減のために、予めグリーンシートを不等幅としたり、不等肉厚とすることで、電機子鉄心と界磁との空隙をより正弦波状に近づけ、コギングトルクの増加を抑制する手段を容易に採用することができる。これは、カレンダ−リングや押出成形など、従来のフレキシブルなシート磁石の成型加工では合理的な対応ができない。しかし、本発明は粉末状のコンパウンドを通常では、厚さ０．５〜２．０ｍｍ程度のグリーンシートに圧縮成形するものであるから、モ−タの設計思想に従って柔軟な形状対応を採ることもできる。
【００６１】
なお、本発明に掛かる粉末状のコンパウンドにおいて、希土類系磁石粉末に代えて飽和磁化１．３Ｔ以上のＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂの群から選ばれる１種または２種以上のソフト磁性粉末のコンパウンドを調整し、グリーンシートとしたものを成形型キャビティに装填し、然る後、本発明に掛かる粉末状のコンパウンドをキャビティに充填して圧縮成形する。或いは、結合剤成分の一部のみを先に圧縮し、然る後、本発明に掛かる粉末状のコンパウンドをキャビティに充填して圧縮成形する。すると、異種機能をもったグリーンシートの複合体が得られる。この複合体を熱処理、圧延するとバックヨーク付きフレキシブル磁石や熱溶着性をもったフレキシブル磁石が得られる。さらに、安定化イソシアナートを混合した、例えば下記構造（化４）のようなフィルム形成能を有するポリマーの１種または２種以上の自己融着層をフレキシブル磁石表面に予め形成し、磁石端部や他の部材との接合に利用することもできる。
【００６２】
【化４】
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【００６３】
【表１】
0003956760.tif 000006
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は新規な概念の導入により鋭意研究した結果、高い生産性で磁石粉末の種類を選ばずフレキシブルなシート磁石の製造方法を提供できる。とくに、本発明のフレキシブル磁石は、従来の成形加工方法（カレンダーリング、押出成形）などのように２００℃を越える成形加工温度が不要であり、不可逆磁束損失などの熱安定性を兼備えた希土類系磁石粉末本来の高い磁気性能をモータ性能に反映させることができる。したがって、フェライト磁石や磁気的に等方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類ボンド磁石を搭載した従来の小型モ−タを上回る効率的な小型モ−タを高い競争力で提供することができる。よって、先端デバイス機器への寄与ばかりか、幅広い普及によって電力消費削減や省資源化に効果を奏することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法の連携を示す概念図
【図２】図１のボンド磁石作製における３大要素技術の連携を示す概念図に本発明に掛かるフレキシブルな熱硬化性樹脂結合剤システム▲２▼−ｄによって希土類系磁石粉末▲１▼−ｃと圧縮成形▲３▼−ｄを連携させ、新規な高性能小型モ−タ▲４▼を創製する概念図
【図３】スピニングカップアトマイゼ−ション（左）とメルトスピニング（右）の製造概念図
【図４】ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、固体のエポキシオリゴマ−、そして、粉末状潜在性エポキシ硬化剤、および粘着剤を含むポリアミド粉体からフレキシブルなボンド磁石を準備するための工程図
【図５】ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの３種類のフレキシブル磁石のもとになる粉末状のコンパウンドの走査型電子顕微鏡による外観図
【図６】ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの成形圧力に関する関数としてのグリ−ンシ−トの密度を示す特性図
【図７】ｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、−Ｃの重量比率の関数としてフレキシブルなボンド磁石の密度を示す特性図
【図８】（ａ）はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃから造られたグリ−ンシ−トの加熱温度の関数として、（ｂ）はｐｏｗｄｅｒ−Ａ、−Ｂ、および−Ｃから造られたグリ−ンシ−トの加熱時間の関数としてフレキシブルなボンド磁石の張力の変化を示す特性図
【図９】磁石の圧延を示す外観図
【図１０】圧延した磁石のマンドレルへの巻きつけ性と圧延による寸法変化を圧延率の関数として示す特性図
【図１１】圧延率の関数としてのフレキシブルなボンド磁石の力学的性質における変化を示す特性図
【図１２】フレキシブルなボンド磁石の磁石粉末の割合に対する圧延前後の伸張の変化を示す特性図
【図１３】ｐｏｗｄｅｒ−Ａと−Ｂから準備される典型的なフレキシブルなボンド磁石の減磁曲線を示す特性図
【図１４】ｐｏｗｄｅｒ−Ａと−Ｂから準備される典型的なフレキシブルなボンド磁石のＢ−Ｈ曲線を示す特性図
【図１５】ｐｏｗｄｅｒ−Ｃから準備される本発明に掛かる典型的なフレキシブル磁石の減磁曲線を示す特性図
【図１６】フレキシブルなボンド磁石の初期不可逆磁束損失の温度依存性を示す特性図
【図１７】フレキシブルなボンド磁石をリング形状に変換して永久磁石界磁、小型で効率的なＤＣモ−タとした外観図
【符号の説明】
磁石粉末（ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）
▲１▼−ａ  フェライト系磁石粉末
▲１▼−ｂ  アルニコ系磁石粉末
▲１▼−ｃ  希土類系磁石粉末（本発明に掛かる）
結合剤システム（ＢＩＮＤＥＲ）
▲２▼−ａ  フレキシブルな結合剤（ゴム、熱可塑性エラストマー）
▲２▼−ｂ  堅い熱可塑性樹脂結合剤
▲２▼−ｃ  堅い熱硬化性樹脂結合剤
▲２▼−ｄ  本発明に掛かるフレキシブルな熱硬化性結合剤
成形加工方法（ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ）
▲３▼−ａ  カレンダーリング
▲３▼−ｂ  押出成形
▲３▼−ｃ  射出成形
▲３▼−ｃ  圧縮成形
▲４▼  創製された効率的な小型モ−タ
【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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