(57)【要約】【課題】本発明は、機械的強度および磁気特性を向上させるボンド磁石を提供することを目的とする。【解決手段】密度については、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％以下の場合ではほぼ変化が生じていないが、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％を超えた辺りから、急激に低下している。一方、機械的強度（圧環強度）については、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％付近で著しく強度が上昇し、カーボンナノチューブの含有量が０．１ｗｔ．％付近で、カーボンナノチューブの含有量が０の場合と、略同一の強度にまで低下している。以上から、カーボンナノチューブを０．１ｗｔ．％以下の割合で含有すると、機械的強度を向上させることができることがわかる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石粉末と、樹脂バインダーと、カーボンナノチューブと、を混合して成形されたボンド磁石。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブは、０．１ｗｔ％以下の割合で混合される請求項１に記載のボンド磁石。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のボンド磁石を用いたモータ。
【請求項４】
４００００（ｒ／ｍｉｎ）以上の回転数で回転する請求項３に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
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などの磁性粉と、樹脂とを含むボンド磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような技術分野において、特に高強度を有するボンド磁石に関して特許文献１に記載の発明が知られている。この特許文献１には、希土類磁性粉末と、樹脂と、炭素繊維等の繊維とを含むボンド磁石が記載されている。特許文献１に記載の発明は、このように所定の長さおよび直径を有する炭素繊維等の繊維を含むことから、ボンド磁石の機械的強度を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００５−２６００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、繊維の含有により、磁気特性が低下するという問題が生じていた。
【０００４】
このため、本発明は、以上のような問題を解決するものであり、機械的強度および磁気特性を向上させるボンド磁石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】
【０００５】
本発明は、磁石粉末と、樹脂バインダーと、カーボンナノチューブと、を混合して成形される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、カーボンナノチューブを混合して成形されることから、機械的強度および磁気特性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本発明に係るボンド磁石を用いたモータの側断面を示す図である。また、図２は、本発明に係るボンド磁石５を示す斜視図である。
【０００９】
図１において、１は電子機器（例えばレーザプリンター）の配線基板で、本体ケース（図示せず）内において垂直方向に配置されている。また、この配線基板１上にはモータ２が実装されている。
【００１０】
モータ２は、図１および図２に示すように、板状体を積層して形成したステータ３と、このステータ３の外周に回転自在に配置した、下面が開放した円筒状のロータ４とを備える。そして、このロータ４の内周には、所定間隔ごとにＮ極とＳ極に交互（隣接極が異極）に着磁された円筒形状の磁石５が固定されている。また、ステータ３の外周部には、図１および図２に示すように、電磁石用のコイル６が巻回されている。
【００１１】
すなわち、コイル６に交流電力を加えることにより各磁極３ａを交互に、Ｎ極とＳ極に着磁し、その外周に存在する円筒形状のボンド磁石５との間で吸引力と反発力とを発生
させ、ロータ４の回転駆動力としている。
【００１２】
ステータ３は、保持部３ｃを介して配線基板１に固定されている。そして、このステータ３の内周に複数のベアリング７が設けられている。
【００１３】
そして、このベアリング７群部分を上下方向に貫通した駆動軸８が設けられている。なお、この駆動軸８の上端はロータ４の天面４ａに固定されている。
【００１４】
したがって、コイル６の交流電力を加え、各磁極３ａを交互に、Ｎ極とＳ極とに着磁し、ボンド磁石５との間で、吸引力と反発力とを発生させれば、ロータ４がこの駆動軸８を中心に回転し、またその回転力は駆動軸８を介して紙送り用ローラに伝達されるようになっている。
【００１５】
具体的には、本実施形態では、駆動軸８の下端は配線基板１の貫通孔１ａを貫通して配線基板１の下に伸ばされ、この駆動軸８の下部に歯車（図示しない）が装着され、この歯車にギヤボックス（図示しない）が連結され、それによってレーザプリンタにおける複数の紙送り用ローラ（図示しない）が回動し、これにより紙送りが行われる。
【００１６】
また、配線基板１上のボンド磁石５の下端対応部分の表面上（下面側でもよい）には、磁気検出素子としてホールＩＣ９が実装される。そして、周知のとおりに、このホールＩＣ９により、ロータ４の回転スピードや回動量（位置）を検出し、回転数制御を行うようになっている。
【００１７】
なお、ボンド磁石５は、磁石粉末と、樹脂バインダーと、カーボンナノチューブと、を混合して成形される。このボンド磁石５は、カーボンナノチューブを混合しているため、高機械的強度であり、かつ、高磁気特性を有している。
【００１８】
以下、本発明に係るボンド磁石５の製造工程について説明する。図３は、ボンド磁石５の製造工程を示すフロー図である。
【００１９】
まず、固形の樹脂とカーボンナノチューブとを有機溶剤で溶かし樹脂溶液を製作する（ステップＳ１）。ここで、カーボンナノチューブとしては、平均繊維径を５乃至１０ｎｍ、長さを１００μｍであるものを使用することが好ましく、固形の樹脂としては、エポキシ樹脂を使用することが好ましい。次に、ステップＳ１で製作された樹脂溶液と磁石粉末とを湿式混練する（ステップＳ２）。ここで、磁石粉末としては、ＮｄＦｅＢの磁石粉末を使用することが好ましい。ステップＳ２で湿式混練された材料を乾燥し、平均粒子径１００乃至２００μｍ程度に粉砕する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３で粉砕されて粉末となった材料に対して滑剤を添加および混合し、磁石コンパウンドを完成させる（ステップＳ４）。その後、ステップＳ４で完成された磁石コンパウンドを、圧縮成形機内に入れ、図２に示すような円筒形状に成形して硬化する（ステップＳ５）。
【００２０】
次に、ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量と、ボンド磁石５の機械的強度および密度との関係について説明する。
【００２１】
図４は、ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量と、ボンド磁石５の機械的強度および密度との関係を示す図である。なお、ここで、機械的強度を以下の式（１）の圧環強度で求め、密度をアルキメデス法で求めている。
【００２２】
Ｋ＝Ｆ×（Ｄ−ｅ）／Ｌ×ｅ２・・・式（１）
（Ｋ：圧環強度（Ｎ／ｍｍ２）、Ｆ：破壊したときの最大荷重（Ｎ）、Ｌ：中空円筒の
長さ（ｍｍ）、Ｄ：中空円筒の外径（ｍｍ）、ｅ：中空円筒の壁厚（ｍｍ））
図４に示すように、密度については、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％以下の場合ではほぼ変化が生じていない。しかしながら、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％を超えた辺りから、急激に低下している。
【００２３】
一方、機械的強度（圧環強度）については、カーボンナノチューブの含有量が０．０５ｗｔ．％付近で著しく強度が上昇している。そして、カーボンナノチューブの含有量が０．１ｗｔ．％付近で、カーボンナノチューブの含有量が０の場合と、略同一の強度にまで低下している。
【００２４】
以上から、カーボンナノチューブを０．１ｗｔ．％以下の割合で含有すると、カーボンナノチューブを含有しない場合と比較して、機械的強度を向上させることができ、特に、カーボンナノチューブを０．０５ｗｔ．％以下の割合で含有すると、さらに機械的強度を向上させることができることがわかる。なお、一般的には、圧縮成形の場合には、磁石の密度と強度との間は比例関係にあるとされており、強度の低下は、密度の低下によるところが大きいと考えられている。
【００２５】
また、図５は、本発明に係るボンド磁石を用いたモータを回転させた場合の回転数と磁石の割れ数とを、カーボンナノチューブの含有量毎に示す図である。なお、図５においては、温度８０℃の条件下で、カーボンナノチューブの含有量毎にそれぞれ所定の回転数で１０回の実験を行っている。
【００２６】
図５に示すように、カーボンナノチューブを含有していない場合には、４００００（ｒ／ｍｉｎ）以上において、割れ数が徐々に増加している。また、カーボンナノチューブを０．１ｗｔ．％の割合で含有した場合には、４２５００（ｒ／ｍｉｎ）以上において、割れ数が徐々に増加している。これに対し、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％の割合で含有した場合、および、０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合には、いずれの回転数においても割れ数が０の状態を維持している。
【００２７】
以上から、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％乃至０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合には、特に機械的強度を向上させることができることがわかる。また、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％乃至０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合には、特にモータの回転数を４００００（ｒ／ｍｉｎ）以上とするときに、好ましいことがわかる。
【００２８】
次に、ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量と、ボンド磁石５の磁気特性との関係について説明する。
【００２９】
図６は、ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量とボンド磁石５の磁気特性との関係を示す図である。なお、ここで、残留磁束密度は、磁石の吸引力に影響するものであり、残留磁束密度が高いと磁石の吸引力も強くなる。従って、モータの回転力も強くなる。また、保磁力は、外部磁界を取り去った時の磁束量を示し、保磁力が大きければ熱や逆磁界に対して強い磁石であることが言える。また、最大エネルギー積は、単位体積当たりの磁石が外部に作る静磁エネルギーの最大値であり、この最大エネルギー積が大きければ、モータの動作点での磁力が高くなる。
【００３０】
残留磁束密度Ｂｒについては、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％および０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合は、カーボンナノチューブを含有しない場合と、同程度となっている。次に、保磁力Ｈｃｊについては、カーボンナノチューブを０．０５ｗｔ．％および０．１ｗｔ．％の割合で含有した場合は、カーボンナノチューブを含有しない
場合よりも大きくなっている。そして、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘについては、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％および０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合は、カーボンナノチューブを含有しない場合よりも大きくなっている。
【００３１】
以上を総合して考えると、カーボンナノチューブを０．１ｗｔ．％以下の割合で含有した場合には、磁気特性を向上させることができることがわかる。特に、カーボンナノチューブを０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合には、さらに磁気特性を向上させることができることがわかる。
【００３２】
これらの結果からわかるように、カーボンナノチューブを０．１ｗｔ．％以下の割合で含有した場合に、機械的強度および磁気特性を向上させることができ、また、カーボンナノチューブを０．０１ｗｔ．％乃至０．０５ｗｔ．％の割合で含有した場合には、機械的強度および磁気特性をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係るボンド磁石は、機械的強度および磁気特性をさらに向上させることができ、特に高速回転で用いられるモータに搭載されるボンド磁石等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るボンド磁石を用いたモータの側断面を示す図
【図２】本発明に係るボンド磁石５を示す斜視図
【図３】ボンド磁石５の製造工程を示すフロー図
【図４】ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量と、ボンド磁石５の機械的強度および密度との関係を示す図
【図５】本発明に係るボンド磁石を用いたモータを回転させた場合の回転数と磁石の割れ数とを、カーボンナノチューブの含有量毎に示す図
【図６】ボンド磁石５に対するカーボンナノチューブの含有量とボンド磁石５の磁気特性との関係を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１  配線基板
２  モータ
３  ステータ
３ａ  磁極
３ｃ  保持部
４  ロータ
５  磁石
６  コイル
７  ベアリング
８  駆同軸
９  ホールＩＣ
【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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