JP2001185412A - 異方性ボンド磁石 - Google Patents

異方性ボンド磁石

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JP2001185412A
JP2001185412A JP36607399A JP36607399A JP2001185412A JP 2001185412 A JP2001185412 A JP 2001185412A JP 36607399 A JP36607399 A JP 36607399A JP 36607399 A JP36607399 A JP 36607399A JP 2001185412 A JP2001185412 A JP 2001185412A
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Japan
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permanent magnet
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anisotropic
anisotropic bonded
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Atsushi Kawamoto
淳 川本
Takashi Ishikawa
尚 石川
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性良く製造することができ、多極着磁し
ても磁束の低下が少なく、永久磁石型モータの一層の小
型化・高性能化・低コスト化への対応が可能な異方性ボ
ンド磁石を提供する。 【解決手段】 キャビティ内に収容された磁性材料に対
して、キャビティ外部から磁場を印加して磁場配向した
永久磁石であって、磁性材料が異方性希土類元素−鉄−
窒素系磁石粉末を樹脂結合剤で結合した異方性ボンド磁
石である。この異方性ボンド磁石は、密度が4.45〜
4.85g/cmであり、可動部又は固定部に永久磁
石を備えた永久磁石型モータ用の永久磁石として好適で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ関連
部品、プリンター、カメラ、時計等の制御用及び駆動用
として用いられる永久磁石型モータに好適な異方性ボン
ド磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】固定ディスクやフロッピーディスク、C
D−ROM、CDR−DVDドライブの駆動装置等のコ
ンピュータ関連装置をはじめ、プリンター等の周辺機
器、その他の各種機器に使用される制御用及び駆動用の
装置として、可動部もしくは固定部に異方性永久磁石を
備えた永久磁石型モータが幅広く利用されている。
【0003】従来から、小型で高性能が要求される永久
磁石型モータでは、その可動部もしくは固定部に用いら
れる異方性永久磁石として、ネオジム(Nd)−鉄(F
e)−ホウ素(B)系やサマリウム(Sm)−コバルト
(Co)系等の焼結磁石、あるいはNd−Fe−B系急
冷磁石粉末を樹脂結合剤で結合したボンド磁石が主に使
用されてきた。
【0004】しかしながら、Nd−Fe−B系やSm−
Co系の焼結磁石は、これらの磁石粉末にバインダーを
混合して成形し、高温で焼結することによって製造する
ため、焼結したままの状態では必要な寸法精度が得られ
ない。従って、永久磁石型モータ等の小型精密機器用途
に用いるためには、焼結後に十分な寸法精度が得られる
まで研削等の機械加工を施す必要があった。
【0005】一方、Nd−Fe−B系のボンド磁石は、
圧縮成型や射出成形により製造するため、十分な寸法精
度で大量生産できる利点がある。しかし、その原料とな
る従来のNd−Fe−B系急冷磁石粉末は磁気特性が低
く、且つその磁石粉末を樹脂結合剤を用いて結合するこ
とによって実効的な磁石割合が減少するため、磁力が弱
いという欠点を有していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、各種機器の小型
化に伴って、永久磁石型モータについても益々小型化、
高特性化、低価格化の要求が高まっている。そのため、
永久磁石型モータ等に用いる永久磁石においても、小型
で高特性であり、加工が容易で生産性が高く、且つ安価
な異方性永久磁石が求められている。しかし、このよう
な要求に伴う小型化により、焼結磁石は益々加工が困難
になり、ボンド磁石は小型化するほど高い特性を維持す
ることが難しくなっている。
【0007】また、従来のNd−Fe−B系急冷磁石粉
末を利用した異方性ボンド磁石では、多極着磁する際の
着磁工程でかなり大きな磁界を必要とする。ところが、
磁石が小型化するに伴い、多極着磁を行うために小さな
着磁ヨークを用いることになるので、一つの磁極の大き
さが数ミリメートル以下となるため着磁に十分な磁界を
発生させることができず、その結果十分に大きな磁界で
着磁した場合に比較して特性が低下せざるを得なかっ
た。
【0008】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
生産性良く製造することができるうえ、多極着磁しても
磁束の低下が少なく、永久磁石型モータの一層の小型化
・高性能化・低コスト化への対応が可能な異方性ボンド
磁石を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、可動部もしくは固定部に永久磁石を備え
た永久磁石型モータ用の異方性永久磁石を提供するもの
である。即ち、本発明が提供する異方性永久磁石は、キ
ャビティ内に収容された磁性材料に対して、キャビティ
外部から磁場を印加して磁場配向した永久磁石であっ
て、磁性材料が異方性希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末
を樹脂結合剤で結合した異方性ボンド磁石であることを
特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の異方性ボンド磁石は、異
方性の希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末を樹脂結合剤で
結合し、多極着磁したものである。希土類元素−鉄−窒
素系磁石粉末を用いたボンド磁石は、多極着磁しても各
磁極の磁束密度のバラツキが小さいという特徴を備え、
中でも希土類元素としてサマリウム(Sm)が最も好ま
しく、代表的な磁石粉末の組成としては24〜25重量
%Sm−3〜4重量%N−残部Feがある。また、鉄の
一部をコバルト(Co)で置換しても良い。
【0011】上記の希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末
は、例えば特開平2−57663号公報に記載の溶解鋳
造法、あるいは特許第1702544号公報や特開平9
−157803号公報に記載の還元拡散法により希土類
元素−鉄系合金粉末を製造し、その後これを窒化するこ
とによって得られる。この希土類元素−鉄−窒素系磁石
粉末は、微粉砕することにより、粒径10μm以下又は
平均粒径では4μm以下とする。
【0012】尚、希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末の粒
径が10μm以下とは、走査型電子顕微鏡(SEM)に
より磁石粉末を観察して、観察された粒子100個の最
大径を測定したとき、その最大径が10μm以下の粒子
が95個以上を占めることを意味する。また、平均粒径
とは、上記のごとく測定された各最大径を体積換算して
求めた体積基準の平均粒径である。
【0013】希土類元素−鉄−窒素系磁石粉末を結合す
るために用いる樹脂結合剤は、従来からボンド磁石の製
造に使用されているもので良く、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性
樹脂、あるいはポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポ
リステイレン樹脂、ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹
脂を使用することができる。一般的に、圧縮成型の場合
にはエポキシ樹脂が好ましく、射出成形の場合にはナイ
ロン12樹脂を使用し、及び押出成形を行う場合にはポ
リオレフィン樹脂を用いることが多いが、これらに限定
されるものではない。
【0014】本発明のボンド磁石は、上記の希土類元素
−鉄−窒素系磁石粉末を樹脂結合剤と混合し、通常のボ
ンド磁石と同様に、圧縮成型、射出成形、又は押出成形
することにより製造することができる。その際、成形金
型には配向磁界発生用の複数の磁石を組み込み、キャビ
ティ外部から磁石粉末に配向磁界を与えて磁場配向させ
る。得られたボンド磁石は、着磁ヨークを用いて異方性
に多極着磁させる。
【0015】ボンド磁石の形状及び多極着磁の状態は、
それを用いる装置に合わせて適宜選定する。例えば、永
久磁石型モータでは、駆動コイルの内側又は外側に可動
部である磁石ロータを配置するロータ形が一般的である
から、その場合には、説明のためにNS極を図示した図
1に示すように、リング状のボンド磁石の外周面又は内
周面に多極着磁させる。また、リニア形の永久磁石型モ
ータでは、例えば図2に示すように、可動部となる平板
状のボンド磁石の平面にNS極を縞状のパターンで多極
着磁させる。
【0016】このように多極着磁された異方性ボンド磁
石は、永久磁石型モータ用として好適である。尚、永久
磁石型モータは、その設計思想に基づき構成が決定され
るものであり、どのような構造でも差し支えない。例え
ば、代表的なインナーロータ形の永久磁石型モータで
は、本発明の多極着磁させたリング状の異方性ボンド磁
石を磁石ロータとし、その外側に複数の駆動コイルを備
えたステータヨークが配置される。
【0017】一般に多極着磁された各磁極の間の距離が
短くなる程、多極着磁が難しくなり且つ磁束密度が低下
するが、本発明で用いる希土類元素−鉄−窒素系磁石粉
末を含むボンド磁石では、磁石の小型化により一つの磁
極の大きさが小さくなっても、多極着磁させた各磁極に
十分大きな磁界を発生させることができる。
【0018】具体的には、本発明の異方性ボンド磁石
は、多極着磁された各磁極からの磁束密度の絶対値の最
大値を、Nd−Fe−B系急冷磁石粉末を用いて作製し
た同形状の等方性ボンド磁石に比較して、20%以上高
くすることができる。従って、本発明の異方性ボンド磁
石を用いることにより、永久磁石型モータをより一層小
型で、高性能なものとすることが可能となる。
【0019】また、本発明による異方性ボンド磁石の密
度は、4.45〜4.85g/cmの範囲が好ましい。
磁石の密度が4.45g/cm未満では十分な磁束密
度が得られず、4.85g/cmを超えると樹脂添加
量を減らさなければならず、成型が困難になる。尚、磁
石の密度は、磁石の単位体積当たりの重量をいい、磁石
粉末組成や、使用する樹脂結合剤の樹脂の種類、成型方
法などによって変わる。
【0020】
【実施例】実施例1 組成がSm:24重量%、Fe:72.5重量%、N:
3.5重量%であり、粒径が10μm、平均粒径が4μ
mの微細なSm−Fe−N系磁石粉末にエポキシ樹脂5
重量%を添加混合した後、成形金型のキャビティに入れ
て圧縮成型し、外径4.3mm、内径2mm、高さ5m
mのリング状のボンド磁石を製造した。その際、成形金
型に配向磁界発生用の磁石を組み込み、キャビティ外側
から配向磁界を与えて磁石粉末が磁気配向するように構
成した。
【0021】得られたボンド磁石の密度を水置換法によ
り測定したところ、4.82g/cmであった。この
リング状のボンド磁石を、着磁ヨークを用いて、図1に
示すように外周面に沿い周方向に8極に多極着磁した。
また、この多極着磁された異方性ボンド磁石の各磁極の
中心における磁束密度は、最大で1.5kGであった。
【0022】次に、この多極着磁させたリング状の異方
性ボンド磁石を磁石ロータとし、その外側に複数の駆動
コイルを備えたステータヨークを配置して、永久磁石型
モータを作製した。このモータのトルクを測定したとこ
ろ、トルクは12g・cmであった。
【0023】比較例1 組成がNd:13重量%、Fe:81重量%、B:6重
量%からなり、粒径が200μm以下30μm以上であ
るNd−Fe−B系急冷磁石粉末(マグネクエンチイン
ターナショナル製、MQP−B)を用い、実施例1と同
様にして、外径4.3mm、内径2mm、高さ5mmの
リング状のボンド磁石を製造した。得られたボンド磁石
の密度を実施例1と同様に測定したところ、5.88/
cmであった。
【0024】このリング状のボンド磁石を着磁ヨークを
用いて実施例1と同様に8極に多極着磁したところ、得
られた等方性ボンド磁石の磁束密度は最大で1.2kG
であった。また、この永久磁石を用いて実施例1と同様
に永久磁石型モータを作製したところ、そのトルクは1
0.3g・cmであった。
【0025】実施例2 実施例1と同一のSm−Fe−N系磁石粉末にナイロン
12樹脂9重量%と混合し、配向磁界発生用の磁石を組
み込んだ成形金型を用いて押出成型し、外径28mm、
内径24mm、高さ5mmのリング状のボンド磁石を製
造した。得られたボンド磁石の密度を実施例1と同様に
測定したところ、4.48g/cmであった。
【0026】このリング状のボンド磁石を、実施例1と
同様に着磁ヨークを用いて周方向に8極に多極着磁し
た。多極着磁された異方性ボンド磁石の各磁極の中心に
おける磁束密度は、最大で2.9kGであった。また、
この永久磁石を用いて実施例1と同様に永久磁石型モー
タを作製したところ、そのトルクは91g・cmであっ
た。
【0027】比較例2 比較例1と同一のNd−Fe−B系急冷磁石粉末を用
い、実施例2と同様にして、外径28mm、内径24m
m、高さ5mmのリング状のボンド磁石を製造した。得
られたボンド磁石の密度を実施例1と同様に測定したと
ころ、5.91g/cmであった。
【0028】このボンド磁石を実施例2と同様に着磁ヨ
ークを用いて8極に多極着磁したところ、得られた永久
磁石は磁束密度が最大で2.4kGであった。また,こ
の永久磁石を用いて実施例1と同様に永久磁石型モータ
を作製したところ、そのトルクは85g・cmであっ
た。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、希土類元素−鉄−窒素
系磁石粉末を用いることにより、生産性に優れ、強い磁
力を有する異方性ボンド磁石を安価に提供することがで
きる。従って、この異方性ボンド磁石を用いることによ
り、従来よりも一層の小型化で且つ高性能化な永久磁石
型モータを低コストで作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】多極着磁したリング状の異方性ボンド磁石のN
S極を模式的に示す平面図である。
【図2】多極着磁した平板状の異方性ボンド磁石のNS
極を模式的に示す平面図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティ内に収容された磁性材料に対
    して、キャビティ外部から磁場を印加して磁場配向した
    永久磁石であって、磁性材料が異方性希土類元素−鉄−
    窒素系磁石粉末を樹脂結合剤で結合したボンド磁石であ
    ることを特徴とする異方性ボンド磁石。
  2. 【請求項2】 磁石の密度が4.45〜4.85g/cm
    であることを特徴とする、請求項1に記載の異方性ボ
    ンド磁石。
  3. 【請求項3】 磁石形状がリング状であることを特徴と
    する、請求項1又は2に記載の異方性ボンド磁石。
  4. 【請求項4】 前記磁石粉末が、サマリウム−鉄−窒素
    系磁石粉末であることを特徴とする、請求項1〜3のい
    ずれかに記載の異方性ボンド磁石。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018046624A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 日立アプライアンス株式会社 制振装置及び洗濯機
JP2018153053A (ja) * 2017-03-15 2018-09-27 日立アプライアンス株式会社 振動制御装置及び洗濯機
JP7298804B1 (ja) * 2022-12-26 2023-06-27 株式会社レゾナック 磁性成形体の製造方法、及び異方性ボンド磁石の製造方法

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