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技術 ケース付き圧縮ボンド磁石

出願人 NTN株式会社
発明者 宮崎真二原野拓治中島達雄
出願日 2017年12月7日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2017-235321
公開日 2018年4月26日 (1年11ヶ月経過) 公開番号 2018-067728
状態 特許登録済
技術分野 粉末冶金 硬質磁性材料 永久磁石
主要キーワード 機械加工費 流路切り換えバルブ 回転角度センサー ケース付き 熱可塑性樹脂バインダ 平円板 切削加工品 熱硬化開始温度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月26日)のものです。
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図面 (4)

課題

低コストでありながら、高磁気特性高耐食性、高耐久強度を実現できるケース付き圧縮ボンド磁石を提供する。

解決手段

等方性Nd−Fe−B磁石粉末などの希土類磁石粉末熱硬化性樹脂樹脂バインダとを含む圧縮ボンド磁石2と、圧縮ボンド磁石2を挿入するケース3と、封止部材4とを備えてなるケース付き圧縮ボンド磁石1であり、圧縮ボンド磁石2は、希土類磁石粉末と樹脂バインダとを含む混合物圧縮成形して圧紛体とし、該圧紛体中の樹脂バインダを硬化させて形成され、希土類磁石粉末が該圧縮ボンド磁石全体に対して多く含まれ(例えば体積比率で85〜90%)、ケース3の挿入開口部3aに封止部材4が固定され、圧縮ボンド磁石2が封止部材4とケース3とで密封されている。

概要

背景

希土類合金などの磁石粉末樹脂バインダで結合して成形したボンド磁石は、樹脂バインダを含む分、バインダレス焼結磁石より磁気特性は劣るものの、任意の形状に加工が容易であり、その寸法精度にも優れることから、種々の用途に使用されている。例えば、非接触で角度を検出するセンサー用途として、自動車分野では、HEV車やEV車エンジンインバータバッテリーなどの冷却を効率よく行うためのウォーターポンプ流路切り換えバルブや、オイルポンプ燃料ポンプなどの開閉角度を検知するセンサーマグネットとして利用され、産業機械分野では、ロボットにおける絶対角度検出用のセンサーマグネットとして利用されている。

ボンド磁石としては、磁石粉末と熱硬化性エポキシ樹脂などの樹脂バインダとを含む混合物金型充填して圧縮成形したもの(圧縮ボンド磁石)と、磁石粉末と熱可塑性樹脂バインダとの混合物をペレット化し、これを用いて射出成形したものがある。圧縮ボンド磁石は、射出成形によるものと比較して、磁石粉末量を多くできるため、高い磁気特性を達成できる。

希土類磁石粉末をボンド磁石に用いる場合、鉄や希土類を含むため、錆が内部浸透する問題や、酸化腐食による磁気特性の劣化のおそれがある。特に、水などの流体と接触する腐食性環境下では顕著となる。このため、圧縮ボンド磁石では、磁石露出面に、例えば、電着塗装静電塗装スプレー塗装などにより樹脂塗膜を形成することで、上記問題に対処している。

従来、希土類磁石の表面に浸漬法により防錆熱硬化性被膜を形成した圧縮ボンド磁石の製造方法が提案されている(特許文献1参照)。この製造方法では、浸漬、乾燥・硬化を2〜6回繰り返して行ない、磁石内空隙に樹脂含浸させつつ磁石表面に0.005mm〜0.05mmの防錆熱硬化性被膜を形成している。

概要

低コストでありながら、高磁気特性高耐食性、高耐久強度を実現できるケース付き圧縮ボンド磁石を提供する。等方性Nd−Fe−B磁石粉末などの希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂の樹脂バインダとを含む圧縮ボンド磁石2と、圧縮ボンド磁石2を挿入するケース3と、封止部材4とを備えてなるケース付き圧縮ボンド磁石1であり、圧縮ボンド磁石2は、希土類磁石粉末と樹脂バインダとを含む混合物を圧縮成形して圧紛体とし、該圧紛体中の樹脂バインダを硬化させて形成され、希土類磁石粉末が該圧縮ボンド磁石全体に対して多く含まれ(例えば体積比率で85〜90%)、ケース3の挿入開口部3aに封止部材4が固定され、圧縮ボンド磁石2が封止部材4とケース3とで密封されている。

目的

特開2002−260943号公報






近年、水、オイル排ガスなどの流体と接触し、耐食性の要求される環境下で使用される小型センサーなどでは、優れた耐食性と成形性を確保した上での、磁気特性の更なる高性能化が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

希土類磁石粉末熱硬化性樹脂樹脂バインダとを含む圧縮ボンド磁石と、該圧縮ボンド磁石を挿入するケースと、封止部材とを備えてなるケース付き圧縮ボンド磁石であって、前記圧縮ボンド磁石は、前記希土類磁石粉末と前記樹脂バインダとを含む混合物圧縮成形して圧紛体とし、該圧紛体中の前記樹脂バインダを硬化させて形成され、前記ケースの前記圧縮ボンド磁石の挿入開口部に前記封止部材が固定され、前記圧縮ボンド磁石が該封止部材と前記ケースとで密封されていることを特徴とするケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項2

前記希土類磁石粉末が前記圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85〜90%含まれていることを特徴とする請求項1記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項3

前記希土類磁石粉末が等方性Nd−Fe−B磁石粉末であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項4

前記ケースが非磁性材からなり、前記圧縮ボンド磁石が略円柱形状であり、該円柱径方向磁化されており、該円柱の外周面側および底面側を覆って前記ケースが配置され、該円柱の上面側に前記封止部材が配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項5

前記圧縮ボンド磁石の外周面の円柱上面側一部と前記ケースとの間に前記封止部材が介在することを特徴とする請求項4記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項6

前記封止部材が熱硬化性樹脂の硬化物からなり、前記圧紛体を前記ケースに挿入した状態で前記樹脂バインダと前記封止部材とが同一工程で硬化されてなることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

請求項7

腐食性環境下で使用される回転角度検出センサーを構成する磁石であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項記載のケース付き圧縮ボンド磁石。

技術分野

0001

本発明は、非接触で角度を検出するセンサーに使用されるケース付き圧縮ボンド磁石に関し、特に、水、オイル排ガスなどの流体と接触し、耐食性の要求される腐食性環境下で使用されるケース付き圧縮ボンド磁石に関する。

背景技術

0002

希土類合金などの磁石粉末樹脂バインダで結合して成形したボンド磁石は、樹脂バインダを含む分、バインダレス焼結磁石より磁気特性は劣るものの、任意の形状に加工が容易であり、その寸法精度にも優れることから、種々の用途に使用されている。例えば、非接触で角度を検出するセンサー用途として、自動車分野では、HEV車やEV車エンジンインバータバッテリーなどの冷却を効率よく行うためのウォーターポンプ流路切り換えバルブや、オイルポンプ燃料ポンプなどの開閉角度を検知するセンサーマグネットとして利用され、産業機械分野では、ロボットにおける絶対角度検出用のセンサーマグネットとして利用されている。

0003

ボンド磁石としては、磁石粉末と熱硬化性エポキシ樹脂などの樹脂バインダとを含む混合物金型充填して圧縮成形したもの(圧縮ボンド磁石)と、磁石粉末と熱可塑性樹脂バインダとの混合物をペレット化し、これを用いて射出成形したものがある。圧縮ボンド磁石は、射出成形によるものと比較して、磁石粉末量を多くできるため、高い磁気特性を達成できる。

0004

希土類磁石粉末をボンド磁石に用いる場合、鉄や希土類を含むため、錆が内部浸透する問題や、酸化腐食による磁気特性の劣化のおそれがある。特に、水などの流体と接触する腐食性環境下では顕著となる。このため、圧縮ボンド磁石では、磁石露出面に、例えば、電着塗装静電塗装スプレー塗装などにより樹脂塗膜を形成することで、上記問題に対処している。

0005

従来、希土類磁石の表面に浸漬法により防錆熱硬化性被膜を形成した圧縮ボンド磁石の製造方法が提案されている(特許文献1参照)。この製造方法では、浸漬、乾燥・硬化を2〜6回繰り返して行ない、磁石内空隙に樹脂含浸させつつ磁石表面に0.005mm〜0.05mmの防錆熱硬化性被膜を形成している。

先行技術

0006

特開2002−260943号公報

発明が解決しようとする課題

0007

近年、水、オイル、排ガスなどの流体と接触し、耐食性の要求される環境下で使用される小型センサーなどでは、優れた耐食性と成形性を確保した上での、磁気特性の更なる高性能化が望まれている。しかし、特許文献1を含め、従来の圧縮ボンド磁石は、射出成形によるものと比較すれば磁石粉末量を多くできるものの、磁石粉末量は磁石全体に対して体積比率で最大でも83%程度であり、この圧縮ボンド磁石の磁気特性では上記要求に対応することが困難な場合がある。単純に、磁気特性向上のために樹脂バインダ量を少なくし、磁石粉末量を通常の限界量(83%)よりも増加させると、使用時において、圧縮成形体である磁石自体耐久強度や、該磁石を保持するケースなどとの接着強度を維持できないおそれがある。

0008

一方で、ボンド磁石に替えて、より高磁気特性を有するバインダレス磁石(焼結磁石)を採用することが考えられるが、バインダレス磁石は、希土類合金などの磁石粉末を超高圧下で圧縮成形した後、真空炉高温(例えば500℃以上)で熱処理を行ない製造する工程が必要であり、圧縮ボンド磁石よりも製造コストが高くなる。また、高温熱処理によって、磁気特性が低下するおそれがある。さらに、耐食性環境下で使用するため、別途、この希土類磁石表面に上述の樹脂塗膜の形成や、電気めっきや金属蒸着による金属被膜の形成を行なう必要がある。

0009

また、希土類磁石粉末の種類として、異方性磁石を用いることで等方性磁石を用いる場合よりも高磁気特性とできるが、異方性磁石では磁場成形機による磁場配向成形が必要となり、製造コストが高くなる。

0010

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、低コストでありながら、高磁気特性、高耐食性、高耐久強度を実現できるケース付き圧縮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

0011

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石は、希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂の樹脂バインダとを含む圧縮ボンド磁石と、該圧縮ボンド磁石を挿入するケースと、封止部材とを備えてなるケース付き圧縮ボンド磁石であって、上記圧縮ボンド磁石は、上記希土類磁石粉末と上記樹脂バインダとを含む混合物を圧縮成形して圧紛体とし、該圧紛体中の上記樹脂バインダを硬化させて形成され、上記ケースの上記圧縮ボンド磁石の挿入開口部に上記封止部材が固定され、上記圧縮ボンド磁石が該封止部材と上記ケースとで密封されていることを特徴とする。また、上記希土類磁石粉末が上記圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85〜90%含まれていることを特徴とする。また、上記磁石粉末が等方性Nd−Fe−B磁石粉末であることを特徴とする。また、腐食性環境下で使用される回転角度検出センサーを構成する磁石であることを特徴とする。

0012

上記ケースが非磁性材からなり、上記圧縮ボンド磁石が略円柱形状であり、該円柱径方向磁化されており、該円柱の外周面側および底面側を覆って上記ケースが配置され、該円柱の上面側に上記封止部材が配置されることを特徴とする。また、上記圧縮ボンド磁石の外周面の円柱上面側一部と上記ケースとの間に上記封止部材が介在することを特徴とする。

0013

上記封止部材が熱硬化性樹脂の硬化物からなり、上記圧縮ボンド磁石を上記ケースに挿入した状態で上記圧縮ボンド磁石中の熱硬化性樹脂バインダと上記熱硬化性樹脂とが同一工程で硬化されてなることを特徴とする。

発明の効果

0014

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石は、希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂の樹脂バインダとを含む圧縮ボンド磁石と、該圧縮ボンド磁石を挿入するケースと、封止部材とを備えてなり、上記圧縮ボンド磁石は、希土類磁石粉末と樹脂バインダとを含む混合物を圧縮成形して圧紛体とし、該圧紛体中の樹脂バインダを硬化させて形成され、ケースの圧縮ボンド磁石の挿入開口部に封止部材が固定され、上記圧縮ボンド磁石が該封止部材とケースとで密封されているので、高温熱処理を必要とする焼結磁石などを用いる場合よりも低コストである。また、ケースの圧縮ボンド磁石の挿入開口部に接着や嵌合により固定した封止部材を有するので、圧縮ボンド磁石をケース内部に完全に密封封止でき、耐食性に優れ、直接に水、オイル、排ガスなどと接触する腐食性環境下であっても好適に利用できる。また、上記封止構造により、圧縮ボンド磁石自体には高い耐久強度が要求されないので、射出成形によるボンド磁石は勿論、通常の圧縮ボンド磁石よりも樹脂バインダ量を少なくして、希土類磁石粉末量を多くすることが可能となり、磁気特性の向上が図れる。さらに、樹脂バインダ量を少なくする場合、圧縮ボンド磁石自体の耐久強度は劣るが、上記封止構造を有するので磁石の破損などを防止でき、ケース付き圧縮ボンド磁石全体として耐久強度に優れる。

0015

上記希土類磁石粉末が圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85〜90%含まれているので、従来の圧縮ボンド磁石よりも高い磁気特性を有する。また、この希土類磁石粉末が等方性Nd−Fe−B磁石粉末であるので、資源的に豊富で安価な材料であり、かつ、高価な磁場成形機による磁場配向成形が不要であるため、製造コストの低減が図れる。また、上記封止構造により、圧縮ボンド磁石がケースと封止部材により完全に密封封止されているので、酸化されやすい鉄と希土類を含む等方性Nd−Fe−B磁石粉末を用いながら、腐食による磁気特性の劣化や錆の発生を防止できる。

0016

上記ケースが非磁性材からなり、圧縮ボンド磁石が略円柱形状であり、該円柱の径方向に磁化されており、該円柱の外周面側および底面側を覆ってケースが配置され、該円柱の上面側に封止部材が配置されるので、ケースが磁気特性に悪影響を与えない。また、封止部材を通常の塗膜よりも厚い成形体としながら、センサー感度などに悪影響を与えない。

0017

上記圧縮ボンド磁石の外周面の円柱上面側一部と上記ケースとの間に封止部材が介在するので、ケースと封止部材との接着強度に優れ、剥がれなどを防止できる。また、腐食性流体バリア性に優れる。

0018

上記封止部材が熱硬化性樹脂の硬化物からなり、圧縮ボンド磁石をケースに挿入した状態で熱硬化性樹脂バインダと熱硬化性樹脂とが同一工程で硬化されてなるので、圧縮ボンド磁石の単独での硬化工程と、従来の耐食性向上のための塗装処理とを削除でき、これらを行なう場合と比較して、製造工程と処理費用を大幅に削減できる。

図面の簡単な説明

0019

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石の一例を示す平面図および断面図である。
図1のケース付き圧縮ボンド磁石の磁力線の向きの模式図である。
本発明のケース付き圧縮ボンド磁石の製造工程の一例を示す図である。

実施例

0020

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石を図1に基づいて説明する。図1は、ケース付き圧縮ボンド磁石の平面図(図1(a))および断面図(図1(b))である。図1に示すように、ケース付き圧縮ボンド磁石1は、希土類磁石粉末と樹脂バインダとを含む混合物を圧縮成形してなる圧縮ボンド磁石2と、圧縮ボンド磁石2を挿入するケース3とを備えてなる。また、ケース3の圧縮ボンド磁石の挿入開口部3aに封止部材4が固定され、圧縮ボンド磁石2が封止部材4とケース3とで封止されている。ケース3は、一端面が開口(挿入開口部3a)した外径肉厚が一定の略円筒形状である。

0021

圧縮ボンド磁石2は、軸に垂直な断面形状が略円形である略円柱形状であり、ケース3に挿入(圧入)されており、ケース3の内壁面と密に接した状態となっている。圧縮ボンド磁石2は、径方向に磁化されている。すなわち、円柱の半径方向中央からみて一方側がN極に着磁され、他方側がS極に着磁されている。ここで、着磁状態における磁場の様子について図2に磁力線の向きを模試的に示す。図2に示すように、磁場は、軸に垂直な面上(図2(a))、および、軸を通る垂直面上(図2(b))において円弧上に形成されている。ケース付き圧縮ボンド磁石1は、被回転検出物の一部に固定され、該被回転検出物と共に回転する。ケース付き圧縮ボンド磁石1の上方に、MRセンサーなどの検知センサー5が配置されており、ケース付き圧縮ボンド磁石1が回転すると、その回転角度に応じて検知センサー5で検知する磁界の強さが変わり、この変化量に基づいて回転角度を検出する。検知センサー5とケース付き圧縮ボンド磁石1とで回転角度センサーの検知部が構成される。

0022

本発明では、圧縮ボンド磁石として、希土類磁石粉末が圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85〜90%含まれる磁石を用いることが好ましい。また、この場合、樹脂バインダは体積比率で3〜10%程度であり、空隙率は5〜10%程度である。これらの体積比率は、希土類磁石粉末と樹脂バインダとの圧縮成形および熱処理による樹脂バインダの硬化を経て得られた最終的な圧縮ボンド磁石における体積比率であり、各材料の比重圧縮成形時成形圧力、空隙率などを考慮しつつ、各材料の配合重量を調整することで設定する。なお、従来の圧縮ボンド磁石の磁石粉末の体積比率は、上述のとおり、最大でも83%程度であり、通常は磁石粉末が75〜80%、空隙率が10%〜15%程度である。

0023

希土類磁石粉末と樹脂バインダとの配合重量割合は、これらの合計量に対して、例えば、エポキシ樹脂硬化剤含む)が0.5質量%以上2質量%未満であり、残部が希土類磁石粉末である。この範囲とすることで、上記体積比率を達成し得る。なお、通常の圧縮ボンド磁石では、樹脂バインダは、希土類磁石粉末と樹脂バインダとの合計量に対して2〜3質量%配合している。また、本発明における圧縮ボンド磁石には、樹脂バインダと希土類磁石粉末以外に、磁気特性に影響を与えない範囲で、圧縮成形性改善などの目的でステアリン酸カルシウム窒化硼素などの他の配合剤を微量含んでいてもよい。

0024

希土類磁石粉末を圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85体積%以上とすることで高い磁気特性を得ることができる。高い磁気特性とは、具体的には、最大エネルギー積残留磁束密度保磁力などに優れることである。希土類磁石粉末が圧縮ボンド磁石全体に対して85体積%未満であると、所望の磁気特性が得られないおそれがある。一方、90体積%をこえると、相対的に樹脂バインダの量が少なくなりすぎ、圧縮ボンド磁石をケースに圧入する際に破損するなどのおそれがある。また、希土類磁石粉末は、圧縮ボンド磁石全体に対して体積比率で85〜88%含まれることがより好ましい。この好適範囲とすることで、磁気特性と材料強度について両立した特性が得られ、圧縮ボンド磁石のケース圧入における自動化対応が可能になるなどの効果がある。

0025

圧縮ボンド磁石2を形成する希土類磁石粉末としては、希土類永久磁石を製造するために採用することができる磁石粉末であれば使用でき、例えば、Nd−Fe−B系、Sm−Co系などの磁石粉末が挙げられる。また、等方性、異方性のいずれであっても使用できる。上記の中でも、資源的に豊富で安価な材料からなり、かつ、高い磁気特性を有することから、Nd−Fe−B磁石粉末を用いることが好ましい。また、磁場成形機による磁場配向成形が不要であり、生産性の向上や製造コストの低減が図れることから、等方性のNd−Fe−B磁石粉末を用いることが特に好ましい。ここで、本発明に用いる等方性Nd−Fe−B磁石粉末における各成分の含有量は、Ndが27〜40重量%、Feが60〜70重量%、Bが1〜2重量%であり、磁気特性向上のため、Dy、Tb、Co、Cu、Al、Si、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、Ti、W、Ag、Bi、Zn、Mgなどの他元素を少量含んでいてもよい。

0026

希土類磁石粉末(特に、Nd−Fe−B磁石粉末)からなる圧縮ボンド磁石は、酸化されやすい鉄と希土類を含むため、その表面が露出した状態で腐食環境下で使用されると、酸化腐食による磁気特性の劣化や錆の発生のおそれがある。本発明では、圧縮ボンド磁石がケースと封止部材により完全に密封封止された状態で使用されるので、この腐食の問題を回避できる。

0027

希土類磁石粉末の平均粒子径レーザー解析法による測定値)は、300μm以下であることが好ましい。より好ましくは30〜250μmである。また、圧縮成形後における粒子間の空隙部を少なくするためには、粒度分布が2つのピークを有することが好ましい。

0028

圧縮ボンド磁石を形成する樹脂バインダとしては、熱硬化性樹脂を用いる。例えば、圧縮ボンド磁石用の公知の樹脂バインダである、エポキシ樹脂、フェノール樹脂尿素樹脂不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの中でもエポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、後述する封止部材との関係で同様の硬化温度を有するものが好ましい。なお、熱硬化性樹脂のタイプに応じて、希土類磁石粉末と樹脂バインダとの混合は、乾式法または湿式法を適宜選択できる。

0029

樹脂バインダとして用いるエポキシ樹脂は、接着用のエポキシ樹脂として使用できる樹脂であればよく、軟化温度が100〜120℃の樹脂が好ましい。例えば、室温では固体粉末)であるが、50〜60℃でペースト状になり、130〜140℃で流動性になり、さらに加熱を続けると硬化反応が始まるエポキシ樹脂が好ましい。この硬化反応は120℃付近でも始まるが、実用的な硬化時間、例えば2時間以内で硬化反応が終了する温度としては170〜190℃であることが好ましい。この温度範囲であると、硬化時間は45〜80分である。このようなエポキシ樹脂(潜在性エポキシ硬化剤を含む)と、希土類磁石粉末とを該エポキシ樹脂の軟化温度以上、熱硬化開始温度未満の温度で乾式混合することで、圧縮成形前に希土類磁石粉末に未硬化のエポキシ樹脂を均一にコーティングした状態とできる。

0031

樹脂バインダとして用いるエポキシ樹脂の硬化剤成分は、潜在性エポキシ硬化剤であることが好ましい。潜在性エポキシ硬化剤としては、ジシアンジアミド三フッ化ホウ素アミン錯体有機酸ヒドラジドなどが挙げられる。また、潜在性エポキシ硬化剤と共に、三級アミンイミダゾール芳香族アミンなどの硬化促進剤を含むことができる。潜在性エポキシ硬化剤を用いることにより、軟化温度を100〜120℃に、また硬化温度を170〜190℃に設定することができ、希土類磁石粉末にエポキシ樹脂をコーティングした状態とし、その後に圧縮成形および熱硬化を行なうことができる。これにより、樹脂バインダ量を通常よりも少なくする場合であっても、希土類磁石粉末と樹脂バインダ粉末とを単純混合する場合と比較して、比重の異なる磁石粉末と樹脂バインダ粉末の偏析を低減でき、圧縮成形時の圧縮性や磁石自体の耐久性を向上させ得る。

0032

希土類磁石粉末と樹脂バインダとを混合し混合物とし、これを圧縮成形して圧紛体を形成する。圧縮成形は、上記混合物を金型内に充填し、所定の成形圧力でプレス成形する方法を採用できる。圧縮成形工程において使用される金型は、490〜980MPaの成形圧力を印加できる金型であればよい。その後、熱処理により圧紛体中の樹脂バインダを硬化させて、該樹脂バインダにより希土類磁石粉末を結着させる。熱処理は、樹脂バインダの熱硬化開始温度以上(例えば170〜190℃であり200℃以下)で十分に硬化が進行する時間(例えば45〜80分)行なう。また、ケースへの挿入前に圧縮ボンド磁石を完成させておく場合は、圧縮成形の金型温度を上記範囲に調整して樹脂バインダを硬化させてもよい。

0033

熱処理による加熱硬化後、必要に応じて、切削加工バレル加工などの機械加工を施すことができるが、焼結磁石と比較して熱処理による収縮が少ないため、該機械加工費用を削減できる。また、本発明の磁石では、焼結などの高温熱処置(例えば500℃以上)を行なっていないことから、製造工程中における磁気特性の劣化がなく高い磁気特性を維持でき、また製造コストも削減できる。

0034

樹脂バインダと封止部材とを同一工程で硬化させる場合は、上記圧縮成形工程は、樹脂バインダの熱硬化開始温度未満で行なう。また、この場合は、圧縮ボンド磁石の圧紛体が封止部材(硬化前)とケースとで封止された状態にあるので、硬化のための熱処理を空気中で行なうことができる。なお、ケースへの挿入前に圧縮ボンド磁石を完成させておく場合は、圧紛体中の希土類磁石粉末の酸化劣化などを防止するため、真空雰囲気窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で熱処理を行なう。また、上記したように圧縮成形前に希土類磁石粉末に樹脂バインダであるエポキシ樹脂(未硬化)をコーティングした状態とする場合、希土類磁石粉末とエポキシ樹脂粉末とを、例えばニーダー投入して100〜120℃の温度で乾式混合(混練)する。混合後、得られた凝集ケーキを冷却し、粉砕した後、これを金型内に充填して上記のとおり圧縮成形および熱処理する。

0035

得られた圧縮ボンド磁石の圧粉体(樹脂バインダ硬化前)や完成品をケースに挿入する。ケースへの挿入は、該ケースと圧縮ボンド磁石を密接できるよう圧入することが好ましい。また、任意の接着剤をケースと圧縮ボンド磁石との間に塗布してもよい。

0036

ケース3の材質としては、特に限定されないが、磁気特性に悪影響を与えないことから非磁性材とすることが好ましい。この形態では、圧縮ボンド磁石2が略円柱形状であり、該円柱の径方向に磁化されており、該円柱の外周面側および底面側を覆ってケース3が配置されているので、磁力線が図2に示す形状となる。ここで、圧縮ボンド磁石の外周面側を覆うケース3を非磁性材とすることで、圧縮ボンド磁石からの磁力線が遮断されず、磁気特性の低下を防止できる。

0037

ケースを形成する非磁性材としては、樹脂材ゴム材オーステナイト系などのステンレス非磁性材などが挙げられる。ステンレス非磁性材としては焼結部品切削加工品とがあり、焼結部品は耐熱性、寸法精度、量産性、コスト面で有利であり、切削加工品は耐熱性、寸法精度、強度の面で有利である。ステンレス切削加工品などを用いる場合は、熱硬化性樹脂接着剤や樹脂の射出成形体からなる封止部材との密着性を向上させるため、該封止部材との接触表面に、ショットサンドなどのブラスト処理、機械加工(表面荒し)、酸などの薬液処理を施してもよい。また、ゴム材や樹脂材を採用した場合、形状の設計自由度が高くなり、例えば、ケース側に樹脂硬化後に抜け止めとなる嵌合構造などを容易に形成できる。なお、ステンレス非磁性材などのケースは、一般には高価でかつ切削性に劣るので、ケース部分は、簡易な形状で、圧縮ボンド磁石を保持できる最小限サイズとし、これを一般の磁性材シャフトなどの先端に連結することが好ましい。

0038

封止部材4は、図1に示すようにケース3とは別体であり、ケース3に圧縮ボンド磁石2を挿入した後に該ケース3に固定される。封止部材4は、ケース3の挿入開口部3aに沿った略平円板形状であり、その厚み(X)が0.1mm以上であり、従来の塗装による防錆塗膜とは異なる。封止部材の材質は、圧縮ボンド磁石をケース内部に封止できるものであれば特に限定されず、樹脂製、金属製など任意の材料を採用できる。封止部材4のケース3への固定手段は、封止部材4の材質や構造に依存し、接着固定圧入固定、引っ掛け構造による形状的な嵌合固定などが採用できる。

0039

上述のように、この形態では、圧縮ボンド磁石2が略円柱形状であり、該円柱の径方向に磁化されており、該円柱の外周面側および底面側を覆ってケース3が配置され、該円柱の上面側に封止部材4が配置されている。この構造により、磁力線が図2に示す形状となり、検出センサー5が圧縮ボンド磁石の上方に配置される。この磁力線形状により、検出センサー5は磁石表面に極近接させるのではなく、ギャップを設けて設置する。封止部材4は、通常の塗膜よりも厚い成形体であるが、このギャップ範囲内に配置できるので、センサー感度などに悪影響を与えることがない。安定した接着性、高い耐腐食性を達成するためには、封止部材4の厚み(X)は、0.3mm〜1.0mmであることが好ましい。

0040

封止部材4は樹脂製(樹脂成形体)とすることが好ましい。樹脂成形体としては、熱硬化性樹脂接着剤を厚膜に塗布し、硬化させたものが好ましい。封止部材をケースに固定するための別途の接着剤が不要であり、該封止部材を直接に自身の接着力で固定することができる。また、圧縮ボンド磁石との接着性にも優れる。さらに、熱硬化温度範囲を、圧縮ボンド磁石の樹脂バインダ(熱硬化性樹脂)の温度範囲に合わせることで、圧縮ボンド磁石の樹脂バインダ硬化と、封止部材の硬化とを同一工程の一処理で同時にできる。これにより製造工程の簡略化が図れ、製造コストを低減できる。その他、必要に応じて、樹脂製の封止部材を塗布形成・硬化後にその表面を機械加工処理してもよい。

0041

圧縮ボンド磁石2の外周面の円柱上面側一部とケース3との間に封止部材4が介在する構造とすることが好ましい。これにより、挿入開口部3aの縁においてケース3と封止部材4との接合面積が大きくなり、接着強度と腐食性流体のバリア性に優れる。図1(b)に示す構造において、圧縮ボンド磁石2の円柱高さを、挿入開口部3aの高さよりも小さくし(この差が厚み(X)となる)、さらに、圧縮成形時に圧縮ボンド磁石2の外周面の円柱上面側一部に内径側への段差部2aを予め設けておく(この段差部2aの軸方向長さが厚み(Z)となり、径方向長さが厚み(Y)となる)。この形状の圧縮ボンド磁石2をケース3に圧入し、挿入開口部3aの縁まで熱硬化性樹脂接着剤を塗布し、熱硬化処理させることで、上記厚み(X)(Y)(Z)の構造を有する鍔部付き略平円板形状の封止部材4が得られる。圧縮ボンド磁石2の段差部2aは、樹脂成形体の封止部材を形成する際の樹脂溜りとなる。

0042

封止部材4の鍔部の厚み(Y)は、本体部の厚み(X)と同程度の厚み、例えば±20%程度とすることが好ましい。また、封止部材4の鍔部の厚み(Z)は、本体部の厚み(X)の2倍〜挿入開口部3aの高さとすることが好ましい。より好ましくは、本体部の厚み(X)の2倍〜4倍である。

0043

封止部材に用いる熱硬化性樹脂接着剤としては、耐熱性や耐食性に優れる、エポキシ樹脂接着剤フェノール樹脂接着剤アクリル系樹脂接着剤などが挙げられる。エポキシ樹脂としては、上記樹脂バインダで列挙したものと同様の樹脂成分を有し、溶剤希釈可能な一液型または二液型のエポキシ樹脂接着剤などを使用できる。また、このエポキシ樹脂接着剤における硬化剤としては、上記潜在性エポキシ硬化剤以外に、アミン系硬化剤ポリアミド系硬化剤酸無水物系硬化剤なども適宜使用できる。また、硬化温度範囲や硬化時間は上記樹脂バインダと同様とすることが好ましい。フェノール樹脂接着剤としては、例えば、樹脂成分としてノボラック型フェノール樹脂レゾール型フェノール樹脂を、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンなどを用い、これをメチルエチルケトンなどの溶剤に溶解させたものなどを使用できる。

0044

熱硬化性樹脂接着剤は、圧粉体の封孔処理目的ではなく、厚膜の封止部材として用いるため、その粘度は封孔処理用のものよりも高い粘度を有することが好ましい。具体的には、25℃における粘度(mPa・s)として、100〜20000mPa・sが好ましく、500〜10000mPa・sがさらに好ましい。この範囲とすることで、ケースおよび磁石との密着性に優れる。また、圧粉体である磁石の空隙内に浸透する接着剤量を抑制し、磁石表面に所望膜厚の封止部材を容易に形成できる。また、熱硬化性樹脂接着剤を磁石表面に塗布する方法は、スプレーコーティングディスペンサーコーティングなどの公知の方法を採用できる。粘度の高い接着剤を用いることができ、厚膜化が容易であり、塗料の無駄を省くことができるため、ディスペンサーコーティングを採用することが好ましい。

0045

未硬化の熱硬化性樹脂接着剤が塗布された状態の部材に熱処理を施して該接着剤を硬化させる。熱処理は、乾燥機などに入れ熱硬化性樹脂接着剤の熱硬化開始温度以上(例えば170〜190℃であり200℃以下)で十分に硬化が進行する時間(例えば1時間)行なう。製造工程の簡略化などの観点から、硬化温度範囲や硬化時間については、上記樹脂バインダに合わせて、圧縮ボンド磁石の樹脂バインダ硬化と、封止部材の硬化とをこの工程で同時に処理することが好ましい。

0046

また、圧縮ボンド磁石が挿入されたケースを金型内に配置し、これに封止部材を樹脂組成物の射出成形(インサート成形)で設ける態様としてもよい。樹脂としては、射出成形が可能な熱可塑性樹脂などを使用できる。このような熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、液晶ポリマーポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリイミド樹脂ポリエーテルイミド樹脂ポリアセタール樹脂ポリエーテルサルホン樹脂ポリカーボネート樹脂ポリエチレンテレフタレート樹脂ポリブチレンテレフタレート樹脂ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、または、これらの混合物が挙げられる。これらの中でも、耐食性や耐熱性に優れるPPS樹脂またはPEEK樹脂が好ましい。また、この樹脂組成物には、封止部材としての機能を損なわない範囲で任意の配合剤を含んでいてもよい。射出成形方法射出成形条件射出成形金型については、樹脂の種類に応じて公知の方法・条件などを採用できる。

0047

その他、樹脂成形体からなる封止部材を設ける場合、ケース側に樹脂硬化後に抜け止めとなる構造を設けることが好ましい。

0048

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石の製造工程の一例を図3に基づいて説明する。まず、希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂の樹脂バインダとの混合物をダイス6内に入れ、これを上パンチ7と下パンチ8とで圧縮して圧粉体2’(硬化前)を形成する(図3(a))。圧粉体2’には接着剤溜りとなる段差部2aが設けられている。なお、材料組成や圧縮成形条件については上述のとおりである。次に、得られた圧粉体を非磁性材からなるケース3に圧入または挿入する(図3(b))。圧入または挿入後、ケース3の挿入開口部側からディスペンサー9を用いて熱硬化性樹脂接着剤を塗布し、未硬化の封止部材4’がケース3と圧粉体2’に塗布された状態の部材を得る(図3(c))。最後にこれを乾燥機10の中に入れて、熱処理を樹脂バインダおよび熱硬化性樹脂剤の熱硬化開始温度以上で十分に硬化が進行する時間行なうことで、圧縮ボンド磁石2とケース3と封止部材4とが一体になったケース付き圧縮ボンド磁石が得られる(図3(d))。また、圧縮ボンド磁石2は径方向に着磁される。なお、熱処理条件については上述のとおりである。

0049

本発明のケース付き圧縮ボンド磁石は、低コストでありながら、高磁気特性、高耐食性、高耐久強度を実現できるので、自動車分野や産業機械分野などの種々の分野において使用される角度検出用センサーのセンサーマグネットとして利用できる。特に、冷却水の流路切り換えバルブの回転角度検出センサー、オイルポンプ開閉角度検出センサー、燃料ポンプ用開閉角度検出センサーのように、水、オイル、排ガスなどの流体と接触して耐食性の要求される腐食性環境下で使用されるセンサー用のセンサーマグネットとして好適に利用できる。

0050

1ケース付き圧縮ボンド磁石
2 圧縮ボンド磁石
3ケース
4封止部材
5検出センサー
6ダイス
7 上パンチ
8 下パンチ
9ディスペンサー
10 乾燥機

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