JP6878882B2 - 異方性ボンド磁石の成形用金型及びこれを用いた製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異方性ボンド磁石の成形用金型及びこれを用いた製造方法に関する。

一般に、ボンド磁石は、磁石粉末、有機樹脂等のバインダ成分、及び強化剤、可塑剤、滑剤等の添加剤等から成る複合ペレットを、射出成形、圧縮成形又は押出成形することにより製造される。特に、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂をバインダとし、さらに射出成形法を用いて製造される磁石は、寸法精度が高く後加工が必要ない、複雑な形状が簡単に形成できる、金属や樹脂等との一体成形により接着の必要がない、など焼結磁石にはない多くの利点があり、エアコン室外機ファンモータなどの動力用や車載バルブの回転角度検出センサなどのセンサ用など幅広い用途で使われている。

ボンド磁石には、粒子内で磁化方向がランダムな方向の等方性磁石粉を用いた等方性ボンド磁石と、粒子内で磁化方向が揃った異方性磁石粉を用いた異方性ボンド磁石がある。異方性ボンド磁石は等方性ボンド磁石と比較して高い残留磁束密度が得られやすいが、製造時に金型内に磁気回路を設置して、磁石粉末の磁化方向をそろえる必要がある。
ここで、異方性ボンド磁石の磁石粉末の磁化方向をそろえるためには、成形時に金型内に電磁石や永久磁石により磁場を発生させる必要がある。

そして、異方性ボンド磁石を多極着磁して使用する際に表面磁束密度波形の形状を考慮する場合には、金型内に永久磁石を配置して磁場を発生させる方が、波形の形状制御が容易であり好ましい。しかし、永久磁石とボンド磁石とが直接触れるような構造は、ボンド磁石が金型からの取り出しにくくなる、ボンド磁石にバリが多く発生する、永久磁石の摩耗が激しくなり金型の寿命が短くなるなどの問題が発生する。
この問題を回避する手段としては、例えば特許文献１に示すように、永久磁石とボンド磁石が直接触れないように、別の部材であるスリーブを用いて永久磁石とボンド磁石が成形される空間とを隔てる構造が挙げられる。

特許第４５５６４３９号公報（発明を実施するための最良の形態，図１）

しかし、配向用の永久磁石と成形すべきボンド磁石との距離が大きくなるとボンド磁石を配向するための磁場が低下する。したがって、スリーブの厚さはできるだけ薄くすることが求められる。
また、強磁性材料で作製されたスリーブは、スリーブ内で磁気回路を形成してボンド磁石の配向磁場を低下する懸念があるため、スリーブの材質については、非磁性であることが好ましい。
したがって、スリーブとしては、得られるボンド磁石の表面磁束密度波形の形状を制御するために、薄く、非磁性体であることが望ましい。ここで、非磁性体の鋼材はＳＵＳ３０４や日立金属株式会社製のＨＰＭ７５などがある。しかし、これらの材料は、ボンド磁石成形用金型の部品材料としては硬度、強度が低いため、摩耗や変形などの問題を発生して金型の寿命を短くする懸念がある。また、セラミックスや超硬合金の一部も同じく非磁性体であり、高い耐摩耗性と強度を有するが、これらは靱性が低いため、薄くすると容易に割れが発生する懸念がある。加えて、加工性が悪い、価格が高いなどにより、金型の作成費用を押し上げ、ボンド磁石の製造コストが増加する要因の一つとなっていた。

本発明が解決しようとする技術的課題は、異方性ボンド磁石を成形するに際し、異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成可能な耐久性に優れた成形用金型及びこれを用いた製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、仕切り部材の材質として、磁性材ではあるが、飽和磁束密度が低い鋼材に注目し、実験の結果、飽和磁束密度が１．３５（Ｔ）以下のマルテンサイト系ステンレスを使用することで、成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成することが可能であること、つまり、表面磁束密度波形が大きく変化しないことを確認した。更に、本発明者らは、これらのマルテンサイト系ステンレスのロックウェル硬さＨＲＣが５０以上であるため、成形時の仕切り部材の変形や摩耗が一般の磁性を有する金型材と同等であることと、仕切り部材が非磁性の超鋼合金を使用したときよりも安価に作製できることを確認した。
このように、本発明者らは、前述した知見に基づいて以下に示す本発明を案出するに至ったのである。

本発明の第１の技術的特徴は、成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物が充填可能な空洞部を区画する金型枠材と、前記空洞部に充填された組成物に面した部位に設けられ、成形すべきボンド磁石の複数の各磁極に対向して配置され、前記空洞部内の組成物の磁石材料を磁気的に配向させる少なくとも永久磁石を含む配向用磁石と、前記空洞部内の組成物と前記配向用磁石との間を仕切る仕切り部材と、を備え、前記仕切り部材は、飽和磁束密度Ｊｓが１．３５（Ｔ）以下で、ロックウェル硬さＨＲＣが５０以上である磁性材であることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。

本発明の第２の技術的特徴は、第１の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、前記金型枠材は円環状空洞部を区画し、当該円環状空洞部の外周側又は内周側に前記配向用磁石を設置すると共に、当該配向用磁石の空洞部側に円環状の前記仕切り部材を設置することを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。
本発明の第３の技術的特徴は、第１又は第２の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、前記仕切り部材は２ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。
本発明の第４の技術的特徴は、第１又は第２の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、前記配向用磁石のうち前記仕切り部材が設置された側とは反対側に磁性材又は非磁性材からなる保持部材が設置され、前記配向用磁石が前記仕切り部材と前記保持部材との間に保持されていることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。
本発明の第５の技術的特徴は、第１又は第２の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、成形すべきボンド磁石は、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と樹脂との混合物からなるボンド磁石であることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。
本発明の第６の技術的特徴は、第１又は第２の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、成形すべきボンド磁石は、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と熱可塑性樹脂との混合物からなり、射出成形若しくは押出成形にて成形されることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。
本発明の第７の技術的特徴は、第１の技術的特徴を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型において、前記仕切り部材はマルテンサイト系ステンレスであることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型である。

本発明の第８の技術的特徴は、第１乃至第７の技術的特徴のいずれかを備えた異方性ボンド磁石の成形用金型を用いて異方性ボンド磁石を製造するに際し、前記成形用金型の空洞部に成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物を充填する充填工程と、前記充填工程後において前記成形用金型の配向用磁石にて前記空洞部に充填された組成物を磁気的に配向させるように成形する成形工程と、前記成形工程にて成形された異方性ボンド磁石を冷却して前記成形用金型から取り出す取出工程と、を含むことを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法である。

本発明の第１の技術的特徴によれば、異方性ボンド磁石を成形するに際し、異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成可能な耐久性に優れた成形用金型を提供することができる。
本発明の第２の技術的特徴によれば、円環状の異方性ボンド磁石を成形するに際し、当該ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成でき、耐久性に優れた成形用金型を提供することができる。
本発明の第３の技術的特徴によれば、本構成を有さない態様に比べて、配向用磁石からの磁場を空洞部内の組成物に作用させ易くすることができる。
本発明の第４の技術的特徴によれば、本構成を有さない態様に比べて、配向用磁石からの磁場を無駄なく空洞部内の組成物へ作用させることができる。
本発明の第５の技術的特徴によれば、磁力が高く、かつ保磁力の高い異方性ボンド磁石を成形することができる。
本発明の第６の技術的特徴によれば、磁力が高く、かつ保磁力の高い異方性ボンド磁石を成形することができる。
本発明の第７の技術的特徴によれば、異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成可能な耐久性に優れた成形用金型を、仕切り部材が非磁性の超硬合金を使用したときよりも安価に提供することができる。
本発明の第８の技術的特徴によれば、異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を安定的に形成可能な耐久性に優れた成形用金型を利用し、磁力が高い高品質の異方性ボンド磁石を容易に製造することができる。

（ａ）は本発明が適用された異方性ボンド磁石の成形用金型の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の成形用金型を用いた異方性ボンド磁石の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る異方性ボンド磁石の製造装置を示す説明図である。 （ａ）は図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した異方性ボンド磁石の成形用金型の断面説明図、（ｂ）はその要部を示す説明図である。 （ａ）は変形の形態１に係る異方性ボンド磁石の成形用金型を示す説明図、（ｂ）は変形の形態２に係る異方性ボンド磁石の成形用金型を示す説明図である。 実施例１に係る成形用金型で成形した異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を示す説明図である。 比較例１に係る成形用金型で成形した異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を示す説明図である。 比較例２に係る成形用金型で成形した異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を示す説明図である。

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された異方性ボンド磁石の成形用金型の実施の形態の概要を示す。
同図において、異方性ボンド磁石の成形用金型１は、成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍが充填可能な空洞部３を区画する金型枠材２と、空洞部３に充填された組成物Ｃｍに面した部位に設けられ、成形すべきボンド磁石の複数の各磁極Ｍｐに対向して配置され、空洞部３内の組成物Ｃｍの磁石材料を磁気的に配向させる少なくとも永久磁石を含む配向用磁石４と、空洞部３内の組成物Ｃｍと配向用磁石４との間を仕切る仕切り部材５と、を備え、仕切り部材５は、飽和磁束密度Ｊｓが１．３５（Ｔ）以下で、ロックウェル硬さＨＲＣが５０以上である磁性材である。

このような技術的手段において、空洞部３としては円環状、円柱状、板状など適宜選定して差し支えなく、金型枠材２は、成形すべき異方性ボンド磁石の形状に対応して適宜選択される。ここで、金型枠材２としては、例えば異方性ボンド磁石が円環状である場合には、円環状の空洞部３を内側、外側から区画する内枠材と外枠材とが用いられ、また、異方性ボンド磁石の形状が円柱状の場合には、円柱状の空洞部３を外側から区画する外枠材が用いられ、内側から区画する内枠材は不要であり、また、金型内に別の部品を挿入して成形する、いわゆるインサート成形や一体成形と呼ばれる成形の場合も内枠材が不要となることがある。
また、配向用磁石４としては、成形すべき異方性ボンド磁石の複数の各磁極Ｍｐに対向して配置され、各磁極Ｍｐに対して磁場を作用させる一若しくは複数の永久磁石が代表的である。尚、配向用磁石４としては、少なくとも永久磁石を含んでいればよく、永久磁石以外の磁性材（例えば磁力増幅用のヨーク）等を組み合わせて使用しても差し支えない。
更に、仕切り部材５は空洞部３内の組成物Ｃｍと配向用磁石４とを仕切る機能部材である。このような仕切り部材５を用いると、配向磁場の大きさが下がるために本来は好ましくないが、配向用磁石４が組成物Ｃｍと直接触れないため、成形された磁石の外観が良くなるほか、成形された磁石が取り出しやすく、配向用磁石４等の摩耗を防ぐことができる。
尚、成形頻度が増すと、成形時に発生するバリなどにより、金型枠材２や仕切り部材５の表面に傷が付き、成形された磁石の外観に影響を及ぼすため、これらの部材は一般的には消耗品として定期的に交換される。
本例では、仕切り部材５は磁性材であるが、飽和磁束密度Ｊｓが１．３５（Ｔ）以下、ロックウェル硬さＨＲＣが５０以上であることを要する。ここで、Ｊｓが規定値を超える場合には、仕切り部材５が隣接する配向用磁石４との間の磁気回路として作用してしまい、空洞部３内の組成物Ｃｍの磁石材料に対して作用する磁場が弱くなってしまう。また、ＨＲＣが規定値未満である場合には、成形用金型１から異方性ボンド磁石を取り出す際に仕切り部材５が摩耗し易く、異方性ボンド磁石の表面性が損なわれ易い。

次に、本実施の形態に係る異方性ボンド磁石の成形用金型１の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
例えば、円環状の異方性ボンド磁石を成形する場合には、金型枠材２は円環状空洞部３を区画し、当該円環状空洞部３の外周側又は内周側に配向用磁石４を設置すると共に、当該配向用磁石４の空洞部３側に円環状の仕切り部材５を設置するようにすればよい。本例は、円環状の異方性ボンド磁石の外周面又は内周面に複数の磁極を具備するように当該ボンド磁石を成形する上で必要な金型構成を示す。

また、仕切り部材５の好ましい態様としては、２ｍｍ以下の厚さを有する態様が挙げられる。本例は、仕切り部材５の厚さが２ｍｍ以下の薄さであれば、配向用磁石４からの磁場が空洞部３内の組成物Ｃｍに作用し易い点で好ましい。また、仕切り部材５の剛性を確保するという観点からすれば、厚さが０．３ｍｍ以上であることが好ましく、さらには０．５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。
更に、成形用金型１の好ましい態様としては、配向用磁石４のうち仕切り部材５が設置された側とは反対側に保持部材６が設置され、配向用磁石４が仕切り部材５と保持部材６との間に保持されている態様が挙げられる。本例では、保持部材６は、仕切り部材５との間で配向用磁石４を保持する機能部材であり、保持部材６の材質（磁性材又は非磁性材）は形成する配向用磁石４の磁気回路により適時選択される。尚、保持部材６としては、金型枠材２の外枠材の一部を利用してもよいし、金型枠材２とは別部材を用いるようにしてもよい。

また、成形すべきボンド磁石の代表的態様としては、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と樹脂との混合物からなるボンド磁石が挙げられる。本例は、異方性サマリウム鉄窒素微粉末や異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ微粉末等の希土類異方性磁石粉体を１種類以上と樹脂との混合物から成る。希土類異方性磁石粉体は、磁石の磁力と保磁力を高める上で有効である反面、磁石を成形する際の配向磁場を強くする必要がある。
更に、成形すべきボンド磁石の好ましい態様としては、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と熱可塑性樹脂との混合物からなり、射出成形若しくは押出成形にて成形される態様が挙げられる。本例は、異方性ボンド磁石を製造する上で、成形精度の高い射出成形若しくは押出成形にて異方性ボンド磁石を成形するものであり、更には形状自由度が高い射出成形にて成形するものである。

また、異方性ボンド磁石の製造方法としては、図１（ａ）（ｂ）に示すように、前述した異方性ボンド磁石の成形用金型１を用いて異方性ボンド磁石を製造するに際し、成形用金型１の空洞部３に成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍを充填する充填工程と、充填工程において成形用金型１の配向用磁石４にて空洞部３に充填された組成物Ｃｍを磁気的に配向させると共に所定の形状に成形する成形工程と、成形工程にて成形された異方性ボンド磁石を冷却して成形用金型１から取り出す取出工程と、を含むものが挙げられる。本例は、成形材料の充填工程、成形工程及び取出工程を有するものであればよく、成形工程としては、射出成形、押出成形などが含まれる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
−異方性ボンド磁石の製造装置−
図２は実施の形態１に係る異方性ボンド磁石の製造装置の全体構成を示す。
同図において、異方性ボンド磁石の製造装置は、射出成形にて異方性ボンド磁石を製造する射出成形機であって、異方性ボンド磁石を成形する成形用金型（以下金型と略記する）３０と、異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍ（例えば異方性サマリウム鉄窒素微粉末や異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ微粉末等の希土類異方性磁石粉体を１種類以上と熱可塑性樹脂との混合物を使用）を金型３０内に射出注入する射出ユニット２０とを備えている。
＜射出ユニット＞
本例では、射出ユニット２０は、磁石材料を含む組成物Ｃｍをホッパ２２からシリンダ２１内に投入し、シリンダ２１内に投入された組成物Ｃｍをヒータ２３にて加熱溶融すると共に、シリンダ内２１で進退可能なスクリューロッド２４で溶融した組成物Ｃｍをシリンダ２１の射出口２５側に所定量貯めた後、金型３０内に射出するものである。

＜金型＞
本例では、金型３０は、図２及び図３（ａ）に示すように、固定金型３１と可動金型３２とを有し、両者間に成形すべき異方性ボンド磁石の形状に対応した空洞部（本例では円環状空洞部）４１を確保するようにしたものである。
ここで、固定金型３１は所定箇所に固定側取付板３３で射出成型機に取り付けられ、射出ユニット２０の射出口２５に連通し且つ空洞部４１に通じる供給経路２６を有している。
また、可動金型３２は図示外の型締めユニットにて矢印方向に進退可能な可動側取付板３４に取り付けられており、型締めユニットの進退で固定金型３１と可動金型３２とは図示外の位置合わせ機構により、位置合わせされるようになっている。尚、本例では、固定金型３１と可動金型３２との境界面が金型分割面ＰＬとして機能するようになっている。
そして、可動金型３２は、可動側取付板３４に固定された可動側型板３５の円柱状凹所３５ａ内に各種金型部品を組み込んで構成されている。本例では、円柱状凹所３５ａの中央には円環状空洞部４１の内側を区画する非磁性材からなる金型枠材としての円柱状の内枠コア４０が設けられると共に、円柱状凹所３５ａの周面には金型枠材としての円筒状の外枠４４が設けられている。

更に、可動金型３２には円環状空洞部４１の外周に沿って複数の配向用磁石４２が設置されている。本例では、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石は外周部に予め決められた角度間隔毎に複数（ｎ個：図３ではｎ＝１２）の磁極Ｍｐを具備するものであり、配向用磁石４２は、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石のｎ個の各磁極Ｍｐに対向してｎ個（具体的には４２（１）〜４２（ｎ））設置されている。ここで、配向用磁石４２は、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐに所定の表面磁束密度波形を形成するための磁場を与えるように一若しくは複数の永久磁石を用いて構成されている。配向用磁石４２の構成例としては、例えば複数（本例では３個）の永久磁石４５〜４７を用い、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石の磁極Ｍｐの径方向に一致する磁場方向（図中白抜きの矢印で示す）の永久磁石４５を対応する磁極Ｍｐに対向配置し、これを挟むように磁場補強用の永久磁石４６，４７（本例では永久磁石４５の磁場方向に対して所定角度（図３では４５°）傾斜した磁場方向を具備）を配置したものが挙げられる。

また、本実施の形態では、空洞部４１内の組成物Ｃｍと配向用磁石４２との間には仕切り部材としての円環状スリーブ４３が設置されており、配向用磁石４２はスリーブ４３と円筒状の外枠４４との間に挟まれた状態で保持されている。
特に、本例では、スリーブ４３は磁性材で構成されているが、磁性材としては、飽和磁束密度Ｊｓが１．３５（Ｔ）以下で、ロックウェル硬さＨＲＣが５０以上（例えば５０〜６０）である材料が選定されている。
ここで、飽和磁束密度Ｊｓの測定法としては、例えば東栄工業株式会社製のＢ−Ｈ（Ｊ−Ｈ）カーブトレーサや振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で測定される方法が採用される。
更に、スリーブ４３の厚さｔは０．３〜２．０ｍｍまでの薄いものが選定されている。このように、薄いスリーブ４３を用いることで、図３（ｂ）にＡ_１で示すように、配向用磁石４２からの磁場が空洞部４１内の磁石材料である組成物４１に対して効率的に作用し、図３（ｂ）にＡ_２で示すように、配向磁場以外に作用する磁場を低減することが可能である。
更にまた、本例では、配向用磁石４２の配向磁場をより空洞部４１内の組成物Ｃｍに作用させる上で、配向用磁石４２の空洞部４１とは反対側の背面に位置する外枠４４を磁気回路として使用できるように、可動金型３２のうち外枠４４部分を磁性材で構成することが好ましい。

次に、本実施の形態に係る異方性ボンド磁石の製造方法について説明する。
先ず、図示外の型締めユニットにより金型３０を締めた状態にセットし、この後、射出ユニット２０により異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍを金型３０の空洞部４１に射出注入して保圧する。この状態で、金型３０の空洞部４１に充填された組成物Ｃｍには配向用磁石４２による配向磁場が作用し、空洞部４１内では異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐの配向が揃えられ、異方性ボンド磁石が成形される。この後、異方性ボンド磁石を冷却、固化させた後、図示外の型締めユニットにて金型３０を開き、金型３０から異方性ボンド磁石の成形品を取り出すようにすればよい。
このような製造過程で得られた異方性ボンド磁石の成形品については、後述する実施例で示すように、表面磁束密度波形を安定的に形成でき、かつ、金型３０から異方性ボンド磁石を取り出す際に成形品の表面性は良好に保たれると共に、スリーブ４３面の損傷度合は長期に亘ってほとんどないことが確認された。
また、フェライト系異方性ボンド磁石では金型から取り出した成形品を別途着磁することなく、そのまま使用されることがあるが、希土類異方性磁石粉体を用いたボンド磁石（希土類異方性ボンド磁石）では、取り出し後の成形品を着磁装置にて別途着磁した方がばらつきが少ない、強い磁力の磁石を得ることができる。

本実施の形態では、円環状の異方性ボンド磁石の外周面に多数の磁極を配列したものを例に挙げているが、これに限られるものではなく、例えば円環状の異方性ボンド磁石の内周面に多数の磁極を配列する態様や、板状の異方性ボンド磁石に多数の磁極を配列する態様については、例えば以下の変形の形態１，２に示すような金型３０を構築するようにすればよい。
◎変形の形態１
本例に係る金型３０は、円環状の異方性ボンド磁石の内周面に多数の磁極を配列する態様に適用されるものであり、図４（ａ）に示すように、異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍが充填される空洞部４１を有し、空洞部４１の外周面に沿って金型枠材としての円筒状の外枠４９を設けると共に、空洞部４１の内周面に沿って複数の配向用磁石４２（例えば永久磁石４５〜４７で構成：本例では磁場補強用の永久磁石４６，４７の磁場方向は永久磁石４５の磁場方向と略直交する磁場方向のものを採用）を配設し、空洞部４１と配向用磁石４２との間には、実施の形態１と同様な飽和磁束密度Ｊｓ及びロックウェル硬さＨＲＣの磁性材からなる仕切り部材としてのスリーブ４３を設置し、更に、配向用磁石４２の内側には非磁性材からなる金型枠材としての円柱状の内枠コア４８を設置したものである。尚、本例では、外枠４９は磁性材で構成してもよく、目的とする表面磁束密度波形の形状や成形する磁石の形状等により適宜選択される。

◎変形の形態２
本例に係る金型は、板状の異方性ボンド磁石に多数の磁極を配列する態様に適用されるものであり、図４（ｂ）に示すように、異方性ボンド磁石の材料を含む組成物Ｃｍが充填される直線状の空洞部５１を有し、空洞部５１の長手方向に沿う一側には複数の配向用磁石５２（例えば永久磁石５５〜５７で構成：本例では磁場補強用の永久磁石５６，５７の磁場方向は永久磁石５５の磁場方向と略直交する磁場方向のものを採用）を配設し、この空洞部５１と配向用磁石５２（例えば５２ａ〜５２ｃ）との間には実施の形態１と同様な飽和磁束密度Ｊｓ及びロックウェル硬さＨＲＣの磁性材からなる仕切り部材としての板状の仕切りプレート５３を設置し、更に、空洞部５１の長手方向に沿う他側には例えば磁性材からなる金型枠材としての対向部材５４を設置したものである。

◎実施例１
本実施例は実施の形態１に係る金型３０を具現化したものである。
本実施例における金型は、外径２４ｍｍ内径２１ｍｍ長さ１０ｍｍ外周着磁１２極のボンド磁石を製造するためのものある。コアには非磁性材を用いて、配向用磁石４２として、焼結磁石Ｒ２５×Ｒ１３×Ｌ１２×１０°（日立金属株式会社製ＮＥＯＭＡＸ（登録商標）−Ｓ４５ＳＨ）を１磁極あたり３個（永久磁石４５〜４７に相当）使用した。焼結磁石の磁場配向の向きは、永久磁石４５がボンド磁石の径方向と一致するようにし、永久磁石４６，４７は永久磁石４５の磁場配向の向きに対して４５°の傾きを持つようにした。成形に使用した材料は住友金属鉱山株式会社製Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系ボンド磁石成形用ペレット（Ｗｅｌｌｍａｘ（登録商標）−Ｓ３Ａ１２Ｍ）を使用した。

そして、キャビティ（空洞部４１）と配向用磁石４２とを隔てるスリーブ４３として、ボーラー・ウッデホルム株式会社製ＥＬＭＡＸ（登録商標）の磁性材を使用し、スリーブ４３の厚さｔを０．７ｍｍとした。本例で使用したスリーブ４３の材料特性は、飽和磁束密度Ｊｓが１．３２Ｔであり、ロックウェル硬さＨＲＣが６０である。
本実施例において、得られたボンド磁石の表面磁束密度波形を図５に示す。尚、表面磁束密度測定用のテスラメータープローブ表面には０．２ｍｍの樹脂層がモールドされており、比較の波形として０．２７３Ｔの波高値を持つ正弦波を併記した。以下の比較例１，２においても同様である。
本実施例に係る金型３０によれば、スリーブ４３は磁性材であるが、飽和磁束密度Ｊｓが１．３２Ｔであり、通常の鋼材と比較すると磁場を通さないため、表面磁束密度波形が非磁性材と大きく変わらず、表面磁束密度波形をフーリエ変換した際に１次成分の波形の割合は９８．５％であり、正弦波とほぼ一致していると言える。
更に、本実施例で使用したスリーブ４３では、金型使用回数５００００ショットを超えても、表面性は変化せず、寸法変化も確認できなかった。

◎比較例１
比較例１は、仕切り部材のスリーブとして、実施例１のスリーブ４３に代えて、非磁性材の日立金属株式会社製ＨＰＭ７５（ロックウェル硬さＨＲＣ３５〜４５の材質）を使用したものである。
本比較例において、得られたボンド磁石の表面磁束密度波形を図６に示す。
同図によれば、表面磁束密度波形をフーリエ変換した際に１次成分の波形の割合は９６．６％であり、正弦波とほぼ一致していると言える。
しかしながら、本比較例で使用したスリーブでは、金型使用回数８０００ショットを超えたあたりから、成形されたボンド磁石の表面に縦方向のキズが目立ち、スリーブを交換する必要があった。
◎比較例２
比較例２は、仕切り部材のスリーブとして、実施例１のスリーブ４３に代えて、磁性材の日立金属株式会社製ＹＸＲ３３（ロックウェル硬さＨＲＣ５６の材質）を使用したものである。
本比較例において、得られたボンド磁石の表面磁束密度波形を図７に示す。
同図によれば、飽和磁束密度Ｊｓは１．８５Ｔであり、磁場をよく通すため、表面磁束密度波形のピーク付近が大きく乱れている。そして、表面磁束密度波形をフーリエ変換した際に１次成分の波形の割合は７７．８％であり、正弦波から大きくずれていると言える。

本発明は、異方性ボンド磁石の製造において用いられる成形用金型の加工性、耐久性を向上させ、この金型を用いて製造される異方性ボンド磁石の表面磁束密度分布に対して要求される特性を実現する。特に、磁力が強い希土類ボンド磁石で有効に作用し、本発明の金型を用いて製造される異方性ボンド磁石は、モータ等の小型・軽量・効率などに貢献し、それを低価格で供給することを実現できる。

１ 成形用金型
２ 金型枠材
３ 空洞部
４ 配向用磁石
５ 仕切り部材
６ 保持部材
Ｃｍ 組成物
Ｍｐ 磁極
Ｊｓ 飽和磁束密度
ＨＲＣ ロックウェル硬さ
２０ 射出ユニット
２１ シリンダ
２２ ホッパ
２３ ヒータ
２４ スクリューロッド
２５ 射出口
２６ 供給経路
３０ 金型
３１ 固定金型
３２ 可動金型
３３ 固定側取付板
３４ 可動側取付板
３５ 可動側型板
３５ａ 円柱状凹所
４０ 内枠コア
４１ 空洞部
４２（４２（１）〜４２（ｎ）） 配向用磁石
４３ スリーブ
４４ 外枠
４５ 永久磁石
４６ 永久磁石
４７ 永久磁石
４８ 内枠コア
４９ 外枠
５１ 空洞部
５２（５２ａ〜５２ｃ） 配向用磁石
５３ 仕切りプレート
５４ 対向部材
５５ 永久磁石
５６ 永久磁石
５７ 永久磁石

Claims (8)

1. 成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物が充填可能な空洞部を区画する金型枠材と、
   前記空洞部に充填された組成物に面した部位に設けられ、成形すべきボンド磁石の複数の各磁極に対向して配置され、前記空洞部内の組成物の磁石材料を磁気的に配向させる少なくとも永久磁石を含む配向用磁石と、
   前記空洞部内の組成物と前記配向用磁石との間を仕切る仕切り部材と、を備え、
   前記仕切り部材は、飽和磁束密度Ｊｓが１．３５(Ｔ)以下で、ロックウェル硬さＨＲＣが５０以上である磁性材であることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
2. 請求項１に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   前記金型枠材は円環状空洞部を区画し、当該円環状空洞部の外周側又は内周側に前記配向用磁石を設置すると共に、当該配向用磁石の空洞部側に円環状の前記仕切り部材を設置することを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
3. 請求項１又は２に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   前記仕切り部材は２ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
4. 請求項１又は２に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   前記配向用磁石のうち前記仕切り部材が設置された側とは反対側に保持部材が設置され、前記配向用磁石が前記仕切り部材と前記保持部材との間に保持されていることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
5. 請求項１又は２に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   成形すべきボンド磁石は、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と樹脂との混合物からなるボンド磁石であることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
6. 請求項１又は２に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   成形すべきボンド磁石は、１種類以上の希土類異方性磁石粉体と熱可塑性樹脂との混合物からなり、射出成形若しくは押出成形にて成形されることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
7. 請求項１に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
   前記仕切り部材はマルテンサイト系ステンレスであることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の異方性ボンド磁石の成形用金型を用いて異方性ボンド磁石を製造するに際し、
   前記成形用金型の空洞部に成形すべき異方性ボンド磁石の材料を含む組成物を充填する充填工程と、
   前記充填工程後において前記成形用金型の配向用磁石にて前記空洞部に充填された組成物を磁気的に配向させると共に所定の形状に成形する成形工程と、
   前記成形工程にて成形された異方性ボンド磁石を冷却して前記成形用金型から取り出す取出工程と、を含むことを特徴とする異方性ボンド磁石の製造方法。

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