JP3007491B2 - 側面配向型異方性磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、側面配向型異方性磁
石に関し、特に着磁後における作用面の表面磁界の向上
を図ったものである。この発明は、強い表面磁界や深い
磁力線到達長さが必要とされる用途に普遍的に適用する
ことができる。例えば種々の形状に応用することによっ
て、信号発生用磁石、アキシャルギャップモーター用磁
石、マグネトロン用磁石、測長機用磁石及び精密モータ
ー用磁石等の他、紙やシート等の固定表示用磁石、さら
には健康増進用器具の磁石として広く利用することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記目的に用いられる磁石として
は、希土類系又はフェライト系の焼結磁石や合成樹脂磁
石が使用されてきたが、いずれも磁粉の配向方向は、図
１（ａ）に示すように厚み方向であり、従って磁気特性
の善し悪しは使用する原料の種類及び磁粉の含有率によ
って決まっていた。この点を改良するものとして、磁粉
の配向方向に工夫を加えることによって磁気特性を向上
させた異方性永久磁石が、特公昭63-59243号公報におい
て提案された。この磁石は、図２（ａ）に示すように、
磁化容易軸の方向を、非作用面（作用面以外の全ての
面）から作用面に向けて集束配向させたもので、この磁
石によれば、単位面積当たりの磁束密度（または単位線
分当たりの磁束密度）を従来よりも大きくすることがで
きる。

【０００３】しかしながら、上記のように集束配向させ
た磁石であってもなお、例えばホール素子で感知する信
号発生用の中抜き円盤状磁石などのように、とりわけ高
い表面磁界ピーク値が必要とされる用途においては、十
分な特性が得られるとはいい難かった。また測長機や小
型精密モーターに用いられる場合も、その精度を向上す
るためには、より一層優れた表面磁界が必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、とくに高価な材料を用いる
ことなしに、大きな表面磁界ピーク値が得られる異方性
磁石を提案することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】まず、この発明の解明経
緯について説明する。さて発明者らは、図１（ａ）に示
した板厚方向に沿う磁粉配向（以下アキシャル配向とい
う）になる従来の磁石に対して、図２（ａ）に示した非
作用面から作用面に向けて集束させた（以下集束配向と
いう）磁石の方が磁気特性に優れる理由を解明すべく、
鋭意検討を重ねた結果、その理由は、磁石を吸着させた
とき、非作用面から無駄に放射される磁力線の数及びそ
の磁路長さにあるのではないかとの考えを持つに至っ
た。そこで、吸着時において無駄に放射される磁力線の
数及びその磁路長さを低減すべく、作用面の対向面から
の磁力線の放射をなくし、作用面以外の面からの磁束の
放射を側面だけに限定したところ、磁気特性の改善に関
し望外の成果が得られたのである。この発明は、上記の
知見に立脚するものである。

【０００６】すなわちこの発明の要旨構成は次のとおり
である。 １．作用面とこの作用面に隣接する側面をそなえる永久
磁石であって、磁石を構成する磁粉粒子の磁化容易軸
が、実質的に側面から作用面に向かう磁力線に沿って配
向してなる側面配向型異方性磁石。 ２．磁石形状が平板状である上記１記載の側面配向型異
方性磁石。 ３．磁石形状が中抜き円盤状である上記１記載の側面配
向型異方性磁石。 ４．磁石形状が円環状である上記１記載の側面配向型異
方性磁石。 ５．磁石形状が長尺棒状である上記１記載の側面配向型
異方性磁石。 ６．作用面を、対向する両面に有する上記２，３，４又
は５記載の側面配向型異方性磁石。 ７．作用面上に、断続した複数の作用域を有してなる上
記２，３，４，５又は６記載の側面配向型異方性磁石。

【０００７】以下、この発明を具体的に説明する。図３
（ａ）に、この発明に従う側面配向を平板状磁石のうち
特に円盤状磁石に適用し、この磁石を磁粉粒子の磁化容
易軸の配向方向に沿って着磁したのち、強磁性体に吸着
させたときの磁力線の放射状況を示す。同図より明らか
なように、作用面以外の面からの磁力線の放射は側面の
みで、従来のアキシャル配向型磁石及び集束配向型磁石
に比べると格段に低減されており、それ故磁束密度の大
幅な向上が実現されるのである。

【０００８】また図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図３
（ｂ）にそれぞれ、従来のアキシャル配向型磁石、集束
配向型磁石及びこの発明に従う側面配向型磁石の作用面
における表面磁界パターンを示したが、この発明磁石は
表面磁界パターンがきれいな山形を示しており、従っ
て、従来よりも高い表面磁界が得られると共に、深い磁
力線到達長さが得られるのである。

【０００９】以上、平板状磁石について主に説明した
が、この発明は、用途に応じ、他の種々の形状において
利用できる。以下、代表的形状の磁石について説明す
る。・中抜き円盤状磁石 中抜き円盤状磁石は、信号発生用磁石等の用途に用いら
れるもので、かかる用途では、必要作用面積又は必要作
用幅は受磁素子であるホール素子との間の信号の授受の
面から該素子の大きさと同程度に小さく、また有効作用
面における表面磁界ピーク値はできるだけ大きいことが
必要とされる。

【００１０】しかしながら、従来の信号発生用中抜き円
盤状磁石は、その代表例を図４に示すとおり、磁粉粒子
の磁化容易軸を、円盤の厚み方向に単に配向させていた
にすぎないため、その表面磁界ピーク値は小さく、従っ
て信号精度を向上させるためには、感度のよい高価なホ
ール素子などの受磁素子を使用するか又は磁石作用面と
受磁素子との間のギャップを極めて小さくする必要があ
った。ここに磁石作用面と受磁素子間のギャップを小さ
くする場合、磁石の厚み公差をできるだけ小さくすると
共に、平滑度を極めて良好に設定する必要があるが、そ
の精密成形故に生産性の向上は望み得なかった。さらに
場合によっては作用面を切削又は／及び研磨して厚み公
差及び平滑度を管理する必要があり、作業性とコストの
両面で問題があった。そこで、かかる磁石の面積（幅）
を有効に活用し、実質的には狭くても差し支えない有効
作用面における表面磁界ピーク値を大幅に向上させたも
のが、この磁石である。

【００１１】すなわちこの磁石は、表裏面のいずれか一
方を作用面とする中抜き円盤状磁石において、該円盤状
磁石の磁粉粒子の磁化容易軸の配向方向を、内側面及び
外側面から作用面の中央環領域に集束させたものであ
る。このような側面集束配向とすることにより、図５
（ａ），（ｂ）に示すように必要作用面積又は必要作用
幅を小さくすることができる。また図４及び図５を対比
すれば明らかなように、実質的な作用面に対し、図４に
示された従来磁石では無駄な磁束が存在するけれども、
図５に示される発明磁石では全ての磁束が実質的作用面
に集束して配向しており、従ってより高い表面磁界ピー
ク値を得ることができるのである。

【００１２】・円環状磁石 ここに円環状磁石とは、主に円筒状又はリング状磁石を
意味する。さてこの円環状磁石も、信号発生用磁石等の
用途に用られるものであるが、従来は図６に示すとお
り、磁粉粒子の磁化容易軸を、円環の厚み方向すなわち
ラジアル方向に単に配向させていたにすぎないため、や
はり大きな表面磁界ピーク値は得られなかった。また精
密成形故に生産性の向上が望めず、さらに作用周回面を
切削又は／及び研磨して外径公差を管理する場合に、作
業性及びコストの両面で問題があったのは、上述した穴
抜き円盤状磁石の場合と同様である。

【００１３】そこでこの円環状磁石では、例えば円環の
内周面又は外周面を作用面とする場合には、図７
（ａ），（ｂ）に示すように、該円環状磁石の磁粉粒子
の磁化容易軸の配向方向を、円環両端面（上下面）から
作用面である内周回面又は外周回面の中央環帯領域に集
束させるのである。ここに図６及び図７を対比すれば明
らかなように、この発明に従う円環状磁石では、作用面
の必要面積（幅）を小さくすることができ、また全ての
磁束を実質的作用面に集束させることができるので、よ
り高い表面磁界ピーク値を得ることができるのである。

【００１４】・長尺棒状磁石 この長尺棒状磁石は、磁石作用面が細長く延びる長尺性
を要求される用途、例えば測長機用磁石や小型精密モー
ターのローター用磁石等の用途に用いてとりわけ好適な
ものである。この磁石も従来、図８（ａ）に示すよう
に、磁粉粒子の磁化容易軸を、厚み方向に単に配向させ
ていたにすぎないため、小さい表面磁界ピーク値しか得
られなかった。この点、この発明に従い、図９（ａ）に
示すとおり、長尺磁石の磁粉粒子の磁化容易軸を、両側
面から作用面（上面）に向かう磁力線に沿って配向させ
てやれば、図９（ｂ）に示すように、全ての磁束を実質
的作用面に集束させることができ、その結果図９（ｃ）
のように高い表面磁界ピーク値を得ることができるので
ある。

【００１５】またこの長尺棒状磁石では、図10（ａ）に
示すように、矩形断面の対向する両短辺を作用域とする
こともでき、この場合は、両長辺の端部領域が側面とな
って、この端部領域作用域（両短辺）に向かう磁力線に
沿って、磁粉粒子の磁化容易軸を配向させるのである。
すなわち、長手方向を横切る断面（以下単に横断面とい
う）における輪郭線の一又は複数領域に形成した作用域
を長手方向に連ねた長尺磁石において、該断面における
磁粉粒子の磁化容易軸を、該作用域の両側域から作用域
に向かう磁力線に沿って配向させることにより、所望の
効果が得られるのである。なお、かかる長尺棒状磁石で
は、磁石材料として、可撓性の合成樹脂材料を採用する
ことにより、用途の一層の拡大を図ることができる。

【００１６】以上、長尺磁石につき、その横断面が矩形
の場合について主に説明したが、横断面形状はこの場合
だけに限るものではなく、図11（ａ）〜（ｉ）に示すよ
うな台形、三角形、多角形、円形、又は半円形等の様々
な断面形状であっても良く、要は、長尺磁石の横断面に
おける輪郭線の一又は複数領域に、磁粉粒子の配向方向
が集束する作用域を形成し、この作用域が長手方向に連
続又は断続して連なっていれば良いのである。

【００１７】また長尺棒状以外の形状の磁石について
も、用途に応じ、対向する両面を作用面とすることがで
きる。図12（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に、円盤状磁石の
上下面、中抜き円盤状磁石の上下面及び円環状磁石の内
外周面をそれぞれ作用面とした場合の磁粉粒子の配向状
態を示す。

【００１８】さらにこの発明では、作用域は必ずしも連
続している必要はなく、断続したものであっても良い。
たとえば、長尺磁石においては、作用面の長手方向に、
磁粉粒子の配向領域を区画した磁極部を断続して設け、
各配向領域における磁粉粒子の磁化容易軸を、磁極部の
側面領域から磁極部に向かって集束配向させるのであ
る。かかる磁石は、とくにその用途が限定されることは
ないけれども、信号発生用としての用途に用いてとりわ
け好適なものである。

【００１９】図13（ａ）に、かかる断続磁極部を長尺磁
石に適用した場合を斜視面で、また同図（ｂ），（ｃ）
にはそれぞれ、この長尺磁石の長手方向断面及び幅方向
断面における磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示す。
同図（ｂ）の長手方向断面では集束配向、一方同図
（ｃ）の幅方向断面では側面配向となっている。図13に
示したように、この磁石は、磁石の長手方向に磁粉の配
向領域を所定の間隔で区画し、各配向領域において、磁
粉粒子の磁化容易軸を、作用面側に設定した長手方向に
狭幅でかつ幅方向の中央部のみの磁極領域に対し、側面
領域のみから磁極部に向かって側面集束させたものであ
る。ここに作用面における集束磁極幅および長さは、目
的に応じ適宜に設定できるけれども、表面磁界のピーク
値を大きくするためには、上記磁極幅及び長さは狭い方
が望ましい。

【００２０】次に図14（ａ）に、上記の磁粉配向になる
磁石を着磁したときの表面磁界パターンを、また同図
（ｂ）には、従来の厚み方向に配向させた磁石を同様に
着磁したときの表面磁界パターンをそれぞれ示す。両図
を比較すれば明らかなように、この発明磁石は表面磁界
パターンがきれいな山形を呈するだけでなく、従来磁石
に比べて格段に大きい表面磁界ピーク値が得られてい
る。

【００２１】なおかかる磁石において、磁極領域は図示
したような矩形に限定されるものではなく、円形や楕円
形その他の形状であっても良く、また磁石形状も長尺磁
石に限られるものではなく、図15（ａ）〜（ｃ）に示す
ような、リングや円筒状であっても良い。さらに各磁石
の幅方向断面形状についても、矩形に限られるものでは
なく、円形、半円形など使用目的に応じて適宜選択する
ことができる。またさらに、図16（ａ），（ｂ）に示す
ように、対向する両面を作用面とする場合において、磁
極領域を断続させて形成することもできる。

【００２２】以上、磁石形状が平板状、中抜き円盤状、
円環状及び長尺棒状の場合について説明したが、磁石形
状はこの場合だけに限るものではなく、図17（ａ），
（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）に示すような直方体、三角錐
台や四角錐台のような多角錐台及び半球台であっても良
いし、また三角柱や楕円柱であっても良く、要は、図18
（ａ），（ｂ）に示すように、磁粉粒子の磁化容易軸が
磁石の側面から作用面の中央域に集束するように配向し
ていれば良いのである。

【００２３】

【作用】この発明は、合成樹脂磁石及び焼結磁石のいず
れにも適用できる。例えば合成樹脂磁石及び焼結磁石に
おける磁粉としては、フェライト系磁粉、アルニコ系磁
粉及びサマリウム−コバルト系磁粉やネオジム−鉄−ボ
ロン系磁石等の希土類系磁粉など、従来公知のものいず
れもが使用でき、その平均粒径についてはフェライト系
では 1.5μm 程度、その他のものでは５〜50μm 程度と
するのが好ましい。

【００２４】また合成樹脂についても、従来公知のもの
いずれもが使用でき、その代表例を示すと次のとおりで
ある。ポリアミド−６及びポリアミド−12などのポリア
ミド系合成樹脂。ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニ
ル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
ン、ポリエチレン及びポリプルピレンなどの単独又は共
重合したビニル系合成樹脂。ポリウレタン、シリコー
ン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ポリエーテル
エーテルケトン、ＰＰＳ、塩素化ポリエチレン及びハイ
パロンなどの合成樹脂。プロピレン、ネオプレン、スチ
レンブタジエン及びアクリロニトリルブタジエンなどの
ゴム。エポキシ系樹脂。フェノール系合成樹脂。さらに
磁粉とバインダーである合成樹脂との配合比率は、用途
にもよるけれども、一般的には磁粉を体積百分率で40〜
70 vol％程度とするのが望ましい。

【００２５】なおその他にも、従来から常用される可塑
剤や抗酸化剤、表面処理剤などを目的に応じて適量使用
できるのはいうまでもない。特に可塑剤は、可撓性を付
与する際には有効で、かかる可塑剤としては、例えばジ
オクチルプタレート(DOP）、ジブタジルプタレート(DB
P）等のフタル酸エステル系可塑剤、ジオクテルアジペ
イト(DOA）等のアジピン酸系可塑剤、あるいはポリエス
テル系に代表される高分子系可塑剤などが好適である。

【００２６】次に、この発明に従う磁粉配向を実現する
のに好適な磁気回路装置及びかかる磁気回路装置をそな
える成形金型について説明する。まず平板状磁石の円盤
状磁石を、この発明に従う磁粉配向とするのに好適な磁
気回路装置を、図19（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ模式で示
す。図中番号１は成形用金型内に設けられたキャビテ
ィ、２は主極、３は対極である。さてキャビティ１内
に、例えば磁粉と合成樹脂とを所定の割合で配合した合
成樹脂磁石を装入し、磁場を印加すると、図中に矢印で
示した方向に磁力線４が発生し、この磁力線４に沿って
磁粉粒子の磁化容易軸が配向することになる。ここに磁
力線の放射は、作用面及び側面のみで、作用面の対向面
からの放射はほとんどない。さらにこの発明では、図20
（ａ）に示すように、対極３の直径を小さくすることに
よって、磁粉の配向方向を作用面の中央域に集束させ、
効果的に磁束を絞ることができ、その結果作用面におけ
る単位面積当たりの表面磁界を一層向上させることがで
きる。また同図（ｂ）に示すように、主極形状も併せて
変形することにより、逆に磁束を広げることもできる。

【００２７】図21及び図22には、上記したような磁気回
路装置を組み込んだ成形金型を模式で示す。図21は対極
３として一般形状のものを、また図22は対極３として先
端が先細りになる逆円錐形のものを使用した例である。

【００２８】次に、中抜き円盤状磁石を、この発明に従
う磁粉配向とするのに好適な磁気回路装置を、図23
（ａ），（ｂ）に示す。図中番号５はダイ、６は閉磁路
を形成するヨーク、７は励磁コイルである。

【００２９】さて図23に示したところにおいて、たとえ
ば射出成形によって円盤状キャビティ１内に導入された
合成樹脂磁石材料が軟化状態にある内に、該磁石材料に
対して磁場を印加すると、磁力線は円盤状キャビティ１
内において内、外側面から、主極側トラックの中央環領
域に集束するように透過し、それ故磁石材料中の磁粉粒
子の磁化容易軸が、この磁力線の方向に沿って主極側ト
ラックの中央環領域に集束するように配向する結果、図
５（ａ），（ｂ）に示したような側面配向型の中抜き円
盤状磁石が得られるのである。ここに金型磁気回路の面
からは、図23（ｂ）に示すように、主磁極の直径を先細
り形状とすることによって、磁粉粒子の配向方向を作用
面のより狭い中央環領域に絞ることができ、その結果表
面磁界ピーク値を一層向上させることができる。

【００３０】次に、円環状磁石を、この発明に従う磁粉
配向とするのに好適な磁気回路装置を、図24（ａ），
（ｂ）に示し、図中番号８は励磁用永久磁石である。さ
て図24に示したところにおいて、たとえば射出成形によ
って円環状キャビティ１内に導入された合成樹脂磁石材
料が軟化状態にある内に、該磁石材料に対して磁場を印
加すると、磁力線は円環状キャビティ１内において両端
面から、主極側外周回面の中央環帯領域に集束するよう
に透過し、それ故磁石材料中の磁粉粒子の磁化容易軸
が、この磁力線の方向に沿って主極側外周回面の中央環
帯領域に集束するように配向する結果、図７（ａ），
（ｂ）に示したような側面配向型の円環状磁石が得られ
るのである。

【００３１】この場合にも、図24（ｂ）に示すように、
主磁極の直径を先細り形状とすることによって、磁粉粒
子の配向方向を作用周回面のより狭い中央環帯領域に絞
ることができ、その結果表面磁界ピーク値を一層向上さ
せることができる。また図24（ａ），（ｂ）では、円環
状磁石の外周回面を作用面とする場合について示した
が、円環状磁石の内周回面を作用面とすることもでき、
この場合の磁気回路装置の好適例を示すと、図24（ｃ）
に示すとおりである。

【００３２】次に、長尺棒状磁石を、この発明に従う磁
粉配向とするのに好適な磁気回路装置を、図25（ａ）に
示す。さてキャビティ１内に、例えば磁粉と合成樹脂と
を所定の割合で配合した合成樹脂磁石を装入し、かつ合
成樹脂磁石の場合を図25（ｂ）に示すように押出しなが
ら、磁場を印加すると、図中に矢印で示した方向に磁力
線が発生し、この磁力線に沿って磁粉粒子の磁化容易軸
が配向することになる。ここに磁力線の放射は、作用面
及び側面のみで、作用面の対向面からの放射はほとんど
ない。この場合にも、図26に示すように、対極３の先端
を小さくすることによって、磁粉の配向方向を作用面の
中央域に集束させて磁束を絞ることができ、その結果、
有効作用面における表面磁界ピークを一層向上させるこ
とができる。かかる磁石は信号発生用磁石としてとりわ
け有用である。

【００３３】次に、長手方向に断続した磁極となる磁粉
配向とするのに好適な磁気回路装置につき、長尺磁石の
場合を例として、図27（ａ），（ｂ）に示す。さて図27
に示したところにおいて、たとえば射出成形によってキ
ャビティ１内に導入された合成樹脂磁石材料が軟化状態
にあるうちに、該磁石材料に対して磁場を印加すると、
磁力線はキャビティ１内において、両側面領域から作用
面側の各磁極部にそれぞれ集束するように透過し、それ
故磁石材料中の磁粉粒子の磁化容易軸が、この磁力線の
方向に沿って集束配向する結果、図12に示したような側
面集束配向になる長尺磁石が得られるのである。なお上
記の例では、起磁力発生装置として励磁コイルを用いる
場合について説明したが、強力であれば永久磁石であっ
てもかまわない。

【００３４】なお上記した各磁気回路装置において、主
極２，対極３，ヨーク６としては、S55C，S50C，S40C等
の炭素鋼、SKD11, SKD61等のダイス鋼及びパメンジュー
ル、純鉄等の強磁性体が、一方ダイ５としては、ステン
レス鋼、銅ベリリウム合金、ハイマンガン鋼、青銅、真
ちゅう及び非磁性超鋼Ｎ−７等の非磁性体が好適であ
る。

【００３５】

【実施例】

実施例１ 前掲図19，図20及び図28（ａ），（ｂ）に示した磁気回
路装置を組み込んだ成形金型を用いて、それぞれ直径：
30mm、高さ：10mmの寸法になる円盤状磁石を、以下の条
件で磁場配向射出成形法及び磁場配向圧縮成形法により
成形した。

【表１】原料 ・磁粉粒子 磁粉Ａ：フェライト磁粉（平均粒径 1.5μm のマグネト
プランバイト系ストロンチウム系フェライト 磁粉Ｂ：サマリウム−コバルト磁粉（Sm₂Co₁₇ 系：平均
粒径10μm ） ・合成樹脂：ポリアミド12 ・可塑剤：ＴＴＳ（イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート）

【００３６】

【表２】 配合 ・配合Ａ（プラマグ配合） 磁粉 ：64 vol％ ポリアミド12：35 vol％ ＴＴＳ ：１ vol％ ・配合Ｂ（焼結配合） 磁粉：50wt％ 水 ：50wt％

【００３７】

【表３】 成形条件 ・射出成形条件（コイル内蔵磁場配向射出成形機） 使用ペレット配合 ：配合Ａ 射出シリンダー温度：280 ℃ 金型温度 ：100 ℃ 射出圧力 ：1500 kg/cm² 励磁時間 ：20秒 冷却時間 ：25秒 射出サイクル ：40秒 ・圧縮成形条件 使用原料 ：配合Ｂ 成形方法 ：チャンバー方式 励磁方法 ：竪磁場成形 成形温度 ：25℃ 焼成温度 ：1250℃

【００３８】かくして得られた円盤状磁石の着磁後にお
ける作用面の表面磁束密度分布を、ホール素子として70
μm 角のガリウム−ひ素半導体を組み込んだガウスメー
ターを用いて測定した。またこれより、作用面における
表面磁束密度の積分値（以下、これを線磁束数という）
を求めた。ここに線磁束数とは、図29に図解したとお
り、磁束分布の総面積に相当するもので、次式

【数１】 で表される値である。調査結果を表４に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】同表より明らかなように、この発明に従っ
て得られた側面配向型異方性磁石はいずれも、従来法に
従い得られたアキシャル型磁石及び集束配向型磁石と比
較して作用面における表面磁界が著しく向上している。
従ってこの発明の側面配向型磁石は、従来磁石に比べ
て、作用面側の吸着が著しく向上するという利点があ
る。またこの発明に従い得られた円盤状磁石を回転対称
軸を含む面に沿って切断し、その断面における磁粉粒子
の配向を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した
ところ、磁粉粒子の大部分が、図１に示したように、側
面から作用面に向かう磁力線に沿って配向していること
が確かめられた。

【００４１】実施例２ 図23（ａ），（ｂ）及び図30に示す磁気回路装置を組み
込んだ磁場配向成形金型を用いて、外径：60mm, 内径：
48mm, 厚み：２mmの寸法になる中抜き円盤状磁石を、以
下の条件で製作した。原料、配合については、プラマグ
用可塑剤としてアミノシランＡ−1100を用いた以外は実
施例１と同様とした。

【００４２】

【表５】 ・成形方法Ａ：プラマグ射出成形条件 使用ペレット配合 ：配合Ａ 成形機 ：コイル内蔵式磁場配向射出成形機 射出シリンダー温度：300 ℃ 金型温度 ：100 ℃ 射出圧力 ：1800kg／cm² 励磁時間 ：15秒 冷却時間 ：20秒 射出サイクル ：40秒 ・成形方法Ｂ：焼結磁石作成条件 使用スラリー ：配合Ｂ 成形機 ：コイル搭載式磁場配向圧縮成形機 成形方法 ：インジェクション方式 励磁方向 ：竪磁場 成形温度 ：20℃ 焼成温度 ：1250℃

【００４３】かくして得られた中抜き円盤状磁石を脱磁
後、あらためて48極に再着磁したときの有効作用面にお
ける表面磁束密度のピーク値を、前記のガウスメーター
を用いて測定した結果を、表６に比較して示す。

【００４４】

【表６】

【００４５】同表より明らかなように、この発明に従う
磁場配向成形金型の磁気回路装置を用いて、中抜き円盤
状磁石中の磁粉粒子を作用面側トラックの中央環領域に
密に集束させることにより、有効作用面における表面磁
束密度のピーク値を大幅に向上させることができる。ま
たこの発明に従い得られた中抜き円盤状磁石を回転対称
軸を含む面に沿って切断し、その断面における磁粉粒子
の配向をＳＥＭによって観察したところ、磁粉粒子の大
部分が、図５（ａ），（ｂ）に示したように、側面から
作用面に向かう磁力線に沿って配向していることが確か
められた。

【００４６】実施例３ 図24（ａ），（ｂ）及び図31に示す磁気回路装置を組み
込んだ磁場配向成形金型を用いて、外径：60mm, 内径：
56mm, 厚み：６mmの寸法になる円環状磁石を製作した。
原料、配合及び成形方法は、実施例２の場合と同様であ
る。

【００４７】かくして得られた円環状磁石を脱磁後、あ
らためて48極に再着磁したときの有効作用面における表
面磁束密度のピーク値を、前記のガウスメーターを用い
て測定した結果を、表７に比較して示す。

【００４８】

【表７】

【００４９】同表より明らかなように、この発明に従う
磁場配向成形金型の磁気回路装置を用いて、円環状磁石
中の磁粉粒子を作用外周面の中央環帯領域に密に集束さ
せることにより、有効作用面における表面磁束密度のピ
ーク値を大幅に向上させることができる。またこの発明
に従い得られた円環状磁石を回転対称軸を含む面に沿っ
て切断し、その断面における磁粉粒子の配向をＳＥＭに
よって観察したところ、磁粉粒子の大部分が、図７
（ａ），（ｂ）に示したように、側面から作用面に向か
う磁力線に沿って配向していることが確かめられた。

【００５０】実施例４ 図25，図26に示した磁気回路装置を組み込んだ磁場配向
成形金型及び図示は省略したが従来の集束配向になる磁
気回路装置を組み込んだ磁場配向成形金型を用い、寸法
が幅：12mm, 厚さ：４mm及び長さ：125 mmで、かつ作用
域の幅が６mmになる長尺磁石を、以下の条件で成形し
た。なお以下に示す磁粉Ｂを使用した実験では、予めパ
ルス状の巨大磁場を印加し、磁粉の磁気モーメントを揃
えて磁場配向成形を実施した。

【００５１】

【表８】原料 ・磁粉粒子 磁粉Ａ：フェライト磁粉（平均粒径 1.5μm のマグネト
プランバイト系ストロンチウム系フェライト） 磁粉Ｂ：サマリウム−コバルト磁粉（２−17系；平均粒
径 15μm ） ・合成樹脂：塩素化ポリエチレン ・可塑剤 ：ＤＯＰ（ディオクチルフタレート） ・その他 ：ポリエチレン系ワックス ＴＴＳ（イソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト）

【００５２】

【表９】配合 ・配合Ａ（プラマグ配合） 磁粉Ａ ：61.5 vol％ 塩素化ポリエチレン ：16 vol％ ＤＯＰ ：21.5 vol％ ポリエチレン系ワックス：0.5 vol％ ＴＴＳ ：0.5 vol％ ・配合Ｂ（焼結配合） 磁粉：50 wt％ 水 ：50 wt％

【００５３】

【表１０】成形条件 ・押出し成形条件 使用ペレット配合 ：配合Ａ 押出しシリンダー温度：160 ℃ 吐出口付近の温度：160 ℃ 吐出速度：２ m/min 押出し機：フルフライト型 シリンダー長 70 mm （シリンダー長）／（内径）＝ 22 圧縮比３ 励磁コイル起磁力：10000 Ａ/m ランド部磁場印加幅：70 mm ・圧縮成形条件 使用原料 ：配合Ｂ 成形方法 ：インジェクション方式 励磁方向 ：圧縮方向 励磁コイル起磁力：10000 Ａ/m 成形温度 ：20℃ 焼成温度 ：1250℃

【００５４】かくして得られた長尺磁石の着磁後におけ
る表面磁界、および特に合成樹脂磁石については起動ト
ルク（モーター特性）について調べた結果を表11に示
す。なおモーター特性の評価は、図32に示す偏平型モー
タにおける、ステータ９に対向させて配置するロータ10
として、上記に従って得られた可撓性の長尺磁石を着磁
後に、ロータヨーク11の内側に巻込んで配設し、起動ト
ルクを測定することにより行った。なお同図中、符号12
は上部ケース、13はシャフト、14はステータヨーク、15
は下部ケースである。

【００５５】

【表１１】

【００５６】なお評価条件は次のとおりである。

【表１２】 ・マグネット 外径：40mm 内径：34mm 厚み：９mm 集束率：45％ ・ステータ 幅：５mm ・駆動法 ３相 電圧：12Ｖ 電流：200 mA／相 ８極 ・ホール素子 70μm 角のガリウム−ひ素半導体

【００５７】表11より明らかなように、この発明に従っ
て得られた長尺磁石はいずれも、従来法に従い得られた
ものと比較して作用面における表面磁界が著しく向上
し、ま適用したモータのトルク特性及び鉄板に対する吸
着力も向上し得ることが確かめられた。またこの発明に
従い得られた長尺磁石を長手方向に垂直に切断し、その
断面における磁粉粒子の配向をＳＥＭによって観察した
ところ、磁粉粒子の大部分が、図９に示したように、側
面から作用面に向かう磁力線に沿って配向していること
が確かめられた。

【００５８】実施例５ 図27に示したような磁気回路をそなえる金型を用いて、
図33に示す形状・寸法になる長尺状磁石を、以下の条件
で作製した。なお比較のため、従来の金型（図示省略）
を用いて同寸法の磁石についても製作した。

【００５９】

【表１３】 磁気回路装置 ・起磁力発生部 磁粉がフェライト系の場合は希土
類系（Sm−Co）永久磁石を使用。磁粉が希土類系の場合
は電磁石方式を採用。磁極形状は、主極については４mm
×８mmで所定ピッチで配置し、一方対極については８mm
幅の連続極とした。 ・強磁性体 ＳＫＤ11を使用。 ・その他金型部材 SUS 304 。

【００６０】

【表１４】 原料 ・磁粉粒子 磁粉Ａ：フェライト磁粉（平均粒径 1.5μm のマグネト
プランバイト系ストロンチウム系フェライト 磁粉Ｂ：サマリウム−コバルト磁粉（Sm₂Co₁₇ 系：平均
粒径20μm ） ・合成樹脂：ポリアミド12 ・可塑剤：ＴＴＳ（イソプロピルトリイソステアロイル
チタネート）

【００６１】

【表１５】 配合 ・配合Ａ（プラマグ配合） 磁粉 ：66 vol％ ポリアミド12：33 vol％ ＴＴＳ ：１ vol％ ・配合Ｂ（焼結配合） 磁粉：40wt％ 水 ：60wt％

【００６２】

【表１６】 成形条件 ・Ａ：射出成形条件 射出シリンダー温度：300 ℃ 金型温度 ：100 ℃ 射出圧力 ：1800 kg/cm² 冷却時間 ：15秒 射出サイクル ：30秒 ・Ｂ：圧縮成形条件 水抜き方法：インジェクション方式 成形温度 ：20℃ 焼成温度 ：1250℃

【００６３】かくして得られた長尺磁石を脱磁後、あら
ためて図34に示すように着磁を施した後の表面磁界（ピ
ーク値）について調べた結果を、表17に示す。なお着磁
条件は、1200Ｖ，1500μＦで、着磁ヨークは集束ピッチ
に併せたピッチとした。

【００６４】

【表１７】

【００６５】表17より明らかなように、この発明に従う
磁粉配向になる長尺磁石はいずれも、従来法に従い得ら
れた磁石と比較して、表面磁界ピーク値が格段に向上し
ている。

【００６６】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、磁石の作用
面における表面磁界及び磁力線到達長さを格段に向上さ
せることができ、たとえフェライト系合成樹脂磁石であ
っても従来のフェライト系焼結磁石を凌ぐ表面磁界を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、従来のアキシャル型円盤状磁石の磁
力線図である。（ｂ）は、該磁石の作用面における表面
磁界パターンを示した図である。

【図２】（ａ）は、従来の集束配向型円盤状磁石の磁力
線分布を示した図である。（ｂ）は、該磁石の作用面に
おける表面磁界パターンを示した図である。

【図３】（ａ）は、この発明に従う側面配向型円盤状磁
石の磁力線分布を示した図である。（ｂ）は、該磁石の
作用面における表面磁界パターンを示した図である。

【図４】従来の中抜き円盤状磁石中の磁粉粒子の磁化容
易軸の配向状態を示した図である。

【図５】この発明に従う中抜き円盤状磁石中の磁粉粒子
の磁化容易軸の配向状態を示した図である。

【図６】従来の円環状磁石中の磁粉粒子の磁化容易軸の
配向状態を示した図である。

【図７】この発明に従う円環状磁石中の磁粉粒子の磁化
容易軸の配向状態を示した図である。

【図８】（ａ）は、従来のアキシャル型長尺磁石中の磁
粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示した図である。
（ｂ）は、該磁石の磁力線分布を示した図である。
（ｃ）は、該磁石の作用面における表面磁界パターンを
示した図である。

【図９】（ａ）は、この発明に従う側面配向型長尺磁石
中の磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示した図であ
る。（ｂ）は、該磁石の磁力線分布を示した図である。
（ｃ）は、該磁石の作用面における表面磁界パターンを
示した図である。

【図１０】対向する両短辺を作用面とする側面配向型長
尺磁石の模式図である。

【図１１】長尺磁石の好適横断面形状を示す模式図であ
る。

【図１２】対向する両面を作用面とする円盤状磁石、中
抜き円盤状磁石及び円環状磁石の磁粉粒子の磁化容易軸
の配向状態を示した図である。

【図１３】（ａ）は、磁極部を断続して有する側面配向
型長尺磁石の斜視図である。（ｂ）は、該磁石の長手方
向断面における磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示し
た図である。（ｃ）は、該磁石の幅方向断面における磁
粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示した図である。

【図１４】（ａ）は、この発明に従う磁粉配向になる長
尺磁石を着磁したときの表面磁界パターンを示した図で
ある。（ｂ）は、従来の厚み方向配向になる磁石を着磁
したときの表面磁界パターンを示した図である。

【図１５】磁極部を断続して有する側面配向型円環状磁
石を示した図である。

【図１６】対向する両面を作用面とし、この作用面に断
続して磁極部を設けた中抜き円盤状磁石及び円環状磁石
の磁粉粒子の磁化容易軸の配向状態を示した図である。

【図１７】この発明に従う側面配向型磁石の他の好適形
状を示した図である。

【図１８】この発明に従う側面配向型平板状磁石の磁粉
粒子の磁化容易軸の配向状態を示した図である。

【図１９】この発明の側面配向型円盤状磁石の製造に用
いて好適な磁気回路装置の模式図である。

【図２０】この発明の側面配向型円盤状磁石の製造に用
いて好適な別の磁気回路装置の模式図である。

【図２１】側面配向型円盤状磁石製造用の磁気回路装置
を組み込んだ磁場配向射出成形機の模式図である。

【図２２】側面配向型円盤状磁石製造用の磁気回路装置
を組み込んだ別の磁場配向射出成形機の模式図である。

【図２３】この発明の側面配向型中抜き円盤状磁石の製
造に用いて好適な磁気回路装置の模式図である。

【図２４】この発明の側面配向型円環状磁石の製造に用
いて好適な磁気回路装置の模式図である。

【図２５】（ａ）は、この発明の側面配向型長尺磁石の
製造に用いて好適な磁気回路装置の模式図である。
（ｂ）は、該装置における押出し成形要領を示す模式図
である。

【図２６】この発明の側面配向型長尺磁石の製造に用い
て好適な別の磁気回路装置の模式図である。

【図２７】磁極部を断続して有する側面配向型長尺磁石
の製造に用いて好適な磁気回路装置の模式図である。

【図２８】（ａ）は、従来のアキシャル型円盤状磁石の
磁気回路装置の模式図である。（ｂ）は、従来の集束配
向型円盤状磁石の磁気回路装置の模式図である。

【図２９】線磁束数の算出要領説明図である。

【図３０】従来のアキシャル型中抜き円盤状磁石製造用
の磁気回路装置の模式図である。

【図３１】従来のアキシャル型円環状磁石製造用の磁気
回路装置の模式図である。

【図３２】モータの模式図である。

【図３３】実施例５で製造した長尺磁石の形状・寸法を
示した図である。

【図３４】上記長尺磁石の着磁要領を示した図である。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 主極 ３ 対極 ４ 磁力線 ５ ダイ ６ ヨーク ７ 励磁コイル ８ 励磁用永久磁石 ９ ステータ １０ ロータ １１ ロータヨーク １２ 上部ケース １３ シャフト １４ ステータヨーク １５ 下部ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−306314 (32)優先日 平成３年11月21日(1991．11．21) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−38014 (32)優先日 平成４年２月25日(1992．2．25) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−150724 (32)優先日 平成４年６月10日(1992．6．10) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 主代 晃一 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 技術研究本部内 (72)発明者 菊地 孝宏 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 技術研究本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 7/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作用面とこの作用面に隣接する側面をそ
   なえる永久磁石であって、磁石を構成する磁粉粒子の磁
   化容易軸が、実質的に側面から作用面に向かう磁力線に
   沿って配向していることを特徴とする側面配向型異方性
   磁石。
2. 【請求項２】 磁石形状が平板状である請求項１記載の
   側面配向型異方性磁石。
3. 【請求項３】 磁石形状が中抜き円盤状である請求項１
   記載の側面配向型異方性磁石。
4. 【請求項４】 磁石形状が円環状である請求項１記載の
   側面配向型異方性磁石。
5. 【請求項５】 磁石形状が長尺棒状である請求項１記載
   の側面配向型異方性磁石。
6. 【請求項６】 作用面を、対向する両面に有する請求項
   ２，３，４又は５記載の側面配向型異方性磁石。
7. 【請求項７】 作用面上に、断続した複数の作用域を有
   してなる請求項２，３，４，５又は６記載の側面配向型
   異方性磁石。