特許 6879457 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6879457

(24)【登録日】2021年5月7日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/02 20060101AFI20210524BHJP

   H01F 1/08 20060101ALI20210524BHJP

   B22F 3/00 20210101ALI20210524BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20210524BHJP

   B22F 3/035 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/02 G

   H01F1/08 130

   B22F3/00 C

   B22F3/02 R

   B22F3/035 D

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-41979(P2017-41979)

(22)【出願日】2017年3月6日

(65)【公開番号】特開2018-148041(P2018-148041A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095223

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 章三

(74)【代理人】

【識別番号】100085040

【弁理士】

【氏名又は名称】小泉 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】坪井 義博

(72)【発明者】

【氏名】松田 秀樹

【審査官】 小池 秀介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−２１２４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０１Ｆ １／０８

Ｈ０１Ｆ ７／０２

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｂ２２Ｆ ３／０２

Ｂ２２Ｆ ３／０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、成形すべき異方性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配向用磁石と、を備え、
前記配向用磁石は、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極中心に対向して配置される強磁性材からなる配向磁性体と、
前記配向磁性体を挟んで対称的に配置される対構成の永久磁石と、を含み、
前記対構成の永久磁石は、前記各磁極中心を通る垂線からなる基準線に対して非直交状態の異なる磁場の配向方向を有し、前記各磁極の表面磁束密度波形が三角波に近似する波形になるように、前記配向磁性体を経由して前記各磁極に作用する配向磁場を形成することを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。

【請求項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、
前記各磁極の表面磁束密度波形としての三角波に近似する波形は、隣接するＮ極とＳ極との間の表面磁束密度の変化領域のうち予め決められたゼロクロス点を含む前後領域が正弦波曲線よりも直線に近い直線性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。

【請求項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、
前記対構成の永久磁石は、その磁場の配向方向を、成形すべき異方性ボンド磁石表面の前記各磁極中心を通る垂線からなる基準線に対して対称的に設定したことを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。

【請求項4】

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、
前記空洞部内の組成物と前記配向用磁石とを仕切る仕切り部材を備えることを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。

【請求項5】

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又は円弧状空洞部を区画し、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ことを特徴とする異方性ボンド磁石の成形用金型。

【請求項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。

【請求項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、
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。

【請求項8】

請求項５に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±１０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±０．５％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、
前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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。

【請求項9】

請求項５に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±３０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±３．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、
前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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。

【請求項10】

請求項５に記載の異方性ボンド磁石の成形用金型において、
成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±５０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±５．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、
前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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。

【請求項11】

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、
前記配向用磁石は保持部材に保持されて配向ホルダとして構成され、当該配向ホルダは前記金型枠材に着脱可能に装着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。

【請求項12】

請求項１乃至１１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配向・成形工程と、
前記配向・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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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、寸法精度が高い、後加工が必要ない、複雑な形状が簡単に得られる、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。近年は、車両の軽量化や電動化に伴いモータ、センサの車両搭載数は年々増加傾向にあり、磁力が強い希土類ボンド磁石の使用も増えている。

【0003】

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。 等方性ボンド磁石は、形状作成時に磁化方向を揃える必要がなく容易に形状を成形でき、表面磁束密度等の所望の磁束密度波形は形状や着磁ヨークの工夫で得られる。しかし、等方性ボンド磁石は異方性ボンド磁石に比べて磁力が低く、モータでは小型化、高トルク化、高効率化など、センサでは小型化、広ギャップ化、高精度化等の阻害要因となっていた。
前記阻害要因を解決する手段として、等方性ボンド磁石よりも磁力の強い異方性ボンド磁石の使用が検討される。しかし、異方性ボンド磁石は、形状成形時に磁化方向を揃える必要がある。

【0004】

異方性ボンド磁石の磁化方向を揃えるには、形状成形時に磁場を加える必要があり、特に希土類異方性ボンド磁石では強い配向磁場が要求される。強い配向磁場を実現する手段としては例えば特許文献１〜３に記載のものが既に知られている。
特許文献１には、成形する磁石の１極に対して磁化方向が対称の一対、すなわち２個の永久磁石からなる配向用磁石を環状に配置したプラスチック極配向磁石の成形用金型が開示されている。
特許文献２には、成形する希土類異方性ボンド磁石の１極に対して２個の配向用磁石とこれらの配向用磁石間に１個の磁性材からなる配向ヨークとを環状に配置した異方性ボンド磁石の成形用金型が開示されている。
特許文献３には、成形すべき極異方性円筒状磁石の材料を含むコンパウンドが充填される円筒状キャビティと、円筒状キャビティの内周側又は外周側に設けられ、磁石材料を磁気的に配向させる配向用磁界発生部と、円筒状キャビティの外周側又は内周側に設けられ、円筒状キャビティ内の磁束を調整する強磁性体より成る円筒状補助ヨークと、円筒状補助ヨークの円筒状キャビティ側の内周面又は外周面に設けられ、円筒状キャビティ内の磁束を調整する非磁性材料より成るスペーサと、を備えるモータ用極異方性円筒状磁石成形用金型が開示されている。

【0005】

この種の成形用金型では、成形すべき異方性ボンド磁石に対して強い配向磁場を与えることとその配向方向を制御することが要求される。
特に、センサでは更なる小型・高精度化に加えて、信頼性、耐久性を向上するために磁石とセンサの間に少々の異物があっても動作するように広ギャップ化が要求されている。
近年のセンサには、信号処理用のＩＣがセンサ信号の直線性補正、温度補完などを行いセンサ素子に要求される特性が緩和されているものもある。しかし、これらは高価なＩＣを用いるために一部用途に限られている。
安価にセンサの精度を上げるには、一般的に、入力に対する出力の関係を直線にすればよい。磁気センサでは、検出磁場に対する電気出力を直線にすることを指す。このためには、信号源となる磁石の表面磁束密度が、回転変位や直線変位に対して直線であればよく、すなわち、三角波に近づけることが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４０８７６０９号公報（発明の実施の形態，図２）

【特許文献2】特開２０１４−１９２９８０号公報（発明を実施するための形態，図５Ａ）

【特許文献3】特許第４５５６４３９号公報（実施例１，図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１，２に記載の成形用金型にあっては、強い配向磁場とその配向方向を緻密に制御することは難しい。
特許文献１は成形する磁石の１極に対して２個の配向用磁石を使用し、当該配向用磁石の磁化の方向が互いに向かい合う方向に傾くように設定することで極配向の理想的な磁束密度波形を得ることが示されている。
成形するボンド磁石の磁石粉がフェライト磁石粉の場合は、飽和磁化が０．２Ｔ程度と低く、金型内でボンド磁石の形状を形成する空間（キャビティ）に溶融したボンド磁石材料が充填されていてもキャビティの磁束密度分布は充填前と大差はない。
一方、成形するボンド磁石の磁石粉が希土類磁石粉の場合、飽和磁化は異方性Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ微粉末が０．７Ｔ以上、異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ微粉末が０．８Ｔ以上と高い。飽和磁化が高いとキャビティ内のボンド磁石材料に磁束が集中するためキャビティの磁束密度分布はボンド磁石材料を充填する前と異なってくる。したがって、特許文献１に記載の配向構成では、成形する異方性ボンド磁石に対し理想的な三角波状の磁束密度波形を得ることができない場合が生じる懸念がある。

【0008】

特許文献２は成形する磁石の１極に対して２個の対向する配向用磁石と、当該配向用磁石の間に磁性材（配向ヨーク）を配置した希土類異方性ボンド磁石の成形用金型が示されている。特許文献２の配向構成は、配向磁場を強くするためには有効である。しかし、特許文献２の図５Ｃと図６Ｃではキャビティの両端部で磁束の方向が異なり、キャビティ内の磁化の配向方向を制御できているとは言えない。

【0009】

これに対し、特許文献３に記載の成形用金型の配向構成は、強い配向磁場と配向を制御する上では有用で、特に磁力の強いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石材料やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ボンド磁石材料においては優れた配向構成である。前記Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石材料やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ボンド磁石材料はフェライト系材料に比べて高価で比重が大きいことから、できるだけ使用量を減らし重量とコストを削減する要求が高く、例えば環状磁石では薄肉化が求められる。磁石が薄肉になると、より磁化配向の制御が難しくなり、特許文献３の構成でも、成形する異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形として三角波状の要求波形を実現することが困難な場合が生じている。

【0010】

本発明が解決しようとする技術的課題は、異方性ボンド磁石に対して強い配向磁場で表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整可能な成形用金型を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者らは、前記技術的課題を解決すべく更に鋭意研究し、試行錯誤の結果、以下に示す構成にて強い配向磁場とその配向方向を制御するための磁化配向用を備えた成形用金型構成を見出し、高い磁化配向度と磁化方向が制御された異方性ボンド磁石の成形を実現した。
すなわち、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、成形すべき異方性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配向用磁石と、を備え、前記配向用磁石は、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極中心に対向して配置される強磁性材からなる配向磁性体と、前記配向磁性体を挟んで対称的に配置される対構成の永久磁石と、を含み、前記対構成の永久磁石は、前記各磁極中心を通る垂線からなる基準線に対して非直交状態の異なる磁場の配向方向を有し、前記各磁極の表面磁束密度波形が三角波に近似する波形になるように、前記配向磁性体を経由して前記各磁極に作用する配向磁場を形成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。

【0012】

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、前記各磁極の表面磁束密度波形としての三角波に近似する波形は、隣接するＮ極とＳ極との間の表面磁束密度の変化領域のうち予め決められたゼロクロス点を含む前後領域が正弦波曲線よりも直線に近い直線性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、前記対構成の永久磁石は、その磁場の配向方向を、成形すべき異方性ボンド磁石表面の前記各磁極中心を通る垂線からなる基準線に対して対称的に設定した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、前記空洞部内の組成物と前記配向用磁石とを仕切る仕切り部材を備え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又は円弧状空洞部を区画し、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、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８の技術的特徴は、第５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、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±１０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±０．５％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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９の技術的特徴は、第５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、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±３０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±３．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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１０の技術的特徴は、第５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、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極の着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±５０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±５．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、前記対構成の永久磁石の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と前記各磁極中心とを結ぶ基準線に対して±９０度の角度範囲内で交差し、前記配向磁性体がＮ極に磁化される場合には前記配向磁性体に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、前記配向磁性体がＳ極に磁化される場合には前記配向磁性体から離れる側に向かう周方向成分と、前記配向磁性体の前記磁極に面する側に向かう径方向成分と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１１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、前記配向用磁石は保持部材に保持されて配向ホルダとして構成され、当該配向ホルダは前記金型枠材に着脱可能に装着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。

【0013】

本発明の第１２の技術的特徴は、第１乃至第１１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と共に所定の形状に成形する配向・成形工程と、前記配向・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。

【発明の効果】

【0014】

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、異方性ボンド磁石に対して強い配向磁場で表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整可能な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、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極の表面磁束密度分布波形につき、所望の評価し易い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、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極中心に対して対称的な配向磁場を作用させることができる。
本発明の第４の技術的特徴によれば、仕切り部材を用いない態様に比べて、成形された異方性ボンド磁石の外観を良好に保ち、かつ、成形品を金型から取り出しやすい。
本発明の第５の技術的特徴によれば、円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石を成形するに際し、異方性ボンド磁石に対して強い配向磁場で表面磁束密度波形を所望の形状に調整可能な成形用金型を提供することができる。
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、磁力、保磁力が高く、かつ複雑形状で寸法精度の良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８の技術的特徴によれば、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性を、隣接する磁極間の表面磁束密度の変化領域のうちゼロクロス点を含む±１０％以内の角度範囲内で評価し、かつ、複数の永久磁石の磁場の配向方向を工夫することで、表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整することができる。
本発明の第９の技術的特徴によれば、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性を、隣接する磁極間の表面磁束密度の変化領域のうちゼロクロス点を含む±３０％以内の角度範囲内で評価し、かつ、複数の永久磁石の磁場の配向方向を工夫することで、表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整することができる。
本発明の第１０の技術的特徴によれば、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性を、隣接する磁極間の表面磁束密度の変化領域のうちゼロクロス点を含む±５０％以内の角度範囲内で評価し、かつ、複数の永久磁石の磁場の配向方向を工夫することで、表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整することができる。
本発明の第１１の技術的特徴によれば、配向用磁石を簡単に組み込むことが可能な異方性ボンド磁石の成形用金型を提供することができる。
本発明の第１２の技術的特徴によれば、異方性ボンド磁石に対して強い配向磁場で表面磁束密度波形を所望の三角波状に調整可能な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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【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説明図、（ｂ）は（ａ）に示す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。

【図2】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。

【図3】（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。

【図4】（ａ）は実施の形態１に係る成形用金型により成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の一例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性の評価例を示す説明図である。

【図5】（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。

【図6】（ａ）は実施例１に係る成形用金型により成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性の評価結果を示す説明図である。

【図7】（ａ）は比較例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）は比較例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。

【図8】（ａ）は実施例２に係る成形用金型により成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示す成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性の評価結果を示す説明図である。

【図9】実施例３に係る成形用金型により成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形の直線性の評価結果を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

◎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、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配向用磁石４と、を備え、配向用磁石４は、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐ中心に対向して配置される強磁性材からなる配向磁性体５と、配向磁性体５を挟んで対称的に配置される対構成の永久磁石６と、を含み、対構成の永久磁石６（具体的には６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）は、各磁極Ｍｐ中心を通る垂線からなる基準線に対して非直交状態の異なる磁場の配向方向を有し、各磁極Ｍｐの表面磁束密度波形が三角波に近似する波形になるように、配向磁性体５を経由して各磁極Ｍｐに作用する配向磁場Ｈを形成するものである。

【0017】

このような技術的手段において、本発明の成形用金型１は各種形状の異方性ボンド磁石を成形するのに適用できるが、例えば成形された異方性ボンド磁石を用いたセンサは、小型・広ギャップ・高精度のセンサとして広い用途で使われる。
本例において、成形用金型１としては、金型枠材２と配向用磁石４とを少なくとも備えていればよい。
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た空洞部３を区画するものであればよく、空洞部３としては円環状、円柱状、平板状など適宜選定して差し支えない。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（例えば図１（ａ）中の保持部材９に相当）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。

【0018】

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ために、強磁性材からなる配向磁性体５と対構成の永久磁石６とを組み合わせた態様が用いられる。
本例では、対構成の永久磁石６は夫々単一のものを用いてもよいが、これに限られず、複数に分割したもの（例えば２個ずつ）を用いるようにしてもよい。
また、対構成の永久磁石６は配向磁性体５を経由して各磁極Ｍｐに作用させる配向磁場Ｈを与えるものであり、夫々の磁場の配向方向を異ならせ、成形すべき異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を三角波状、言い換えれば三角波に近似する波形に調整するものであればよい。ここで使用する永久磁石６としては磁場の配向方向を異ならせる必要があることから、異方性磁石であることが好ましい。
更に、本例では、磁極Ｍｐ中心に対向した部位には強磁性材からなる配向磁性体５が設置されており、この配向磁性体５は対構成の永久磁石６による配向磁場Ｈを集中させて各磁極Ｍｐに与えるものであるが、表面磁束密度波形を三角波状に調整する上で必須であり、配向磁性体５の代わりに永久磁石を設置した態様では、磁極Ｍｐ中心に対向する永久磁石による配向磁場の影響が強すぎ、表面磁束密度波形を三角波状に調整することが困難であることが確認されている。

【0019】

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。
先ず、三角波状に近似する波形の代表的態様としては、隣接するＮ極とＳ極との間の表面磁束密度の変化領域のうち予め決められたゼロクロス点を含む前後領域が正弦波曲線よりも直線に近い直線性を有する態様が挙げられる。本例は、三角波に近似する波形の定義として、予め決められたゼロクロス点（Ｎ，Ｓが入れ替わる点）を含む前後領域が直線性を有していればよい態様である。ここでいう直線性は、Ｎ極、Ｓ極の表面磁束密度波形の変曲点（最大点、最小点）近傍では評価し難いので、本例では、ゼロクロス点を含む前後領域（変曲点から離れた所定の中間領域）につき、少なくとも正弦波曲線に比べて直線に近ければ直線性を満たすこととした。
また、対構成の永久磁石６の好ましい態様としては、その磁場の配向方向を、成形すべき異方性ボンド磁石表面の各磁極Ｍｐ中心を通る垂線からなる基準線ｍに対して対称的に設定した態様が挙げられる。本例は、対構成の永久磁石６の磁場の配向方向を各磁極Ｍｐ中心の基準線ｍを挟んで対称配置することで、各磁極Ｍｐの配向磁場を磁極Ｍｐ中心に対して対称的な分布に作製する上で有効である。ここで、基準線ｍは異方性ボンド磁石表面の各磁極Ｍｐ中心を通る垂線であり、磁極Ｍｐ表面が曲面であれば法線に相当する。

【0020】

更に、成形用金型１の好ましい態様としては、空洞部３内の組成物Ｃｍと配向用磁石４とを仕切る仕切り部材８を備える態様が挙げられる。本例の仕切り部材８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８を用いると、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等の摩耗を防ぎ金型のメンテナンスを容易にする等の効果を奏する。また、仕切り部材８は磁性材、非磁性材のいずれでもよいが、配向用磁石４による配向磁場を不必要に弱めないように厚さの選定に留意する必要がある。特に磁性材を用いる場合には配向用磁石４による配向磁場に大きく影響するため、材質の選定に留意する必要がある。

【0021】

また、円環状の異方性ボンド磁石を成形する場合に用いられる成形用金型１の代表的態様としては、金型枠材２は円環状又は円弧状空洞部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を設置する態様が挙げられる。本例は、円環状又は円弧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Ｍｐ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、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である態様が挙げられる。本例は、異方性Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ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なる。希土類異方性磁石粉体は、磁石の保磁力及び磁力を高める上で有効であり、配向磁場を強くでき、しかも、その配向方向を制御することで所望のボンド磁石が得られる。
更に、本例の異方性ボンド磁石の成形用金型１は、成形する磁石粉体に流動性があればその成形方法を問わず適用可能な構成であるが、成形される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ことができる。

【0022】

また、成形する円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の着磁後の表面磁束密度波形は、例えば要求されるセンサ特性に対して適宜選定するようにすればよい。
このとき、円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の成形用金型１の好ましい態様としては、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極Ｍｐの着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±１０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±０．５％Ｆ．Ｓ．（Full Scaleの略）以下の直線性を有する三角波状であり、対構成の永久磁石６（６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と各磁極Ｍｐ中心とを結ぶ基準線ｍに対して±９０度の角度範囲内で交差し、配向磁性体５がＮ極に磁化される場合には配向磁性体５に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、配向磁性体５がＳ極に磁化される場合には配向磁性体５から離れる側に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側に向かう径方向成分とを有する態様が挙げられる。
異方性ボンド磁石をセンサ用途に使用する際には、センサ用途に使用可能な範囲を特定することが必要になり、代表的な特定条件としては、「角度範囲」と、「その角度範囲の直線性（リニア特性）」とが挙げられる。
本例は、三角波に近似する波形の直線性の評価範囲を、隣接する磁極Ｍｐ間の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±１０％以内の角度範囲内で行い、対構成の永久磁石６の磁場の配向方向を特定したものである。

【0023】

前述した例は、直線性の評価範囲としてゼロクロス点を含む前後領域±１０％以内の角度範囲内で行っているが、これに限られるものではなく、表面磁束密度の変曲点（最大点、最小点）での評価を除くように、ゼロクロス点を含む前後領域±θ％（例えば±３０％，±５０％）以内の角度範囲の領域を要求波形に応じて適宜選定して差し支えない。
例えばゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±３０％以内の角度範囲で直線性を評価する態様としては、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極Ｍｐの着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±３０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±３．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、対構成の永久磁石６（６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と各磁極Ｍｐ中心とを結ぶ基準線ｍに対して±９０度の角度範囲内で交差し、配向磁性体５がＮ極に磁化される場合には配向磁性体５に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、配向磁性体５がＳ極に磁化される場合には配向磁性体５から離れる側に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側に向かう径方向成分とを有する態様が挙げられる。本例は、三角波に近似する波形の直線性の評価範囲を、隣接する磁極Ｍｐ間の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±３０％以内の角度範囲内で行い、対構成の永久磁石６（６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）の磁場の配向方向を特定したものである。

【0024】

また、ゼロクロス点を含む前後領域±５０％以内の角度範囲で直線性を評価する態様としては、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石は、隣接する磁極Ｍｐの着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±９０度を１００％にした場合に±５０％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算したところ、表面磁束密度波形が±５．０％Ｆ．Ｓ．以下の直線性を有する三角波状であり、対構成の永久磁石６（６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）の磁化方向は、成形すべき円環状又は円弧状の異方性ボンド磁石の中心と各磁極Ｍｐ中心とを結ぶ基準線ｍに対して±９０度の角度範囲内で交差し、配向磁性体５がＮ極に磁化される場合には配向磁性体５に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側と反対側に向かう径方向成分とを有する一方、配向磁性体５がＳ極に磁化される場合には配向磁性体５から離れる側に向かう周方向成分と、配向磁性体５の磁極Ｍｐに面する側に向かう径方向成分とを有する態様が挙げられる。本例は、三角波に近似する波形の直線性の評価範囲を、隣接する磁極Ｍｐ間の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点を含む前後領域±５０％以内の角度範囲内で行い、対構成の永久磁石６（６ａ，６ｂ又は６ｃ，６ｄ）の磁場の配向方向を特定したものである。

【0025】

更に、異方性ボンド磁石の成形用金型１の好ましい態様としては、配向用磁石４は保持部材９（本例では仕切り部材８を含む）に保持されて配向ホルダ７として構成され、当該配向ホルダ７は金型枠材２（本例では円環状空洞部３の内側を区画する内枠材に相当）に着脱可能に装着される態様が挙げられる。本例は、保持部材９に配向用磁石４（配向磁性体５と対構成の永久磁石６との組合せ態様）が予め組み込まれた配向ホルダ７を、金型枠材２に着脱可能に装着する態様である。
ここで、保持部材９は配向用磁石４を保持するものを広く含むものであり、図１（ａ）に示す態様では、配向用磁石４の外周側を保持するものを指し示しているが、これだけではなく、配向用磁石４の内周側を保持する仕切り部材８も保持部材９として機能するものである。また、本例では、保持部材９は金型枠材２の外枠材としても機能するものであるが、保持部材９は金型枠材２の外枠材とは別部材のものであってもよい。

【0026】

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、充填工程後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配向・成形工程と、配向・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、配向・成形工程及び取出工程を有するものであればよく、配向・成形工程としては、射出成形、押出成形などが含まれる。

【0027】

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。
ここで、磁石の材料としては、フェライト系、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等及び／若しくはそれらの混合系から適宜選択することが可能であるが、各材料の飽和磁化に留意することが必要である。すなわち、例えばフェライト系材料で成形した磁石は所望の表面磁束密度波形が得られても、同じ金型で例えばＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料で成形した磁石は表面磁束密度波形が異なる場合がある。本例では、磁石の材料を含む組成物Ｃｍとして、例えば異方性Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ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したものとする。
＜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２１内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。

【0028】

＜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で射出成形機に取り付けられ、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の内側を区画する金型枠材としての内枠コア４０が設けられると共に、円柱状凹所３５ａの内枠コア４０の外側には環状の配向ホルダ５０が着脱可能に装着され、内枠コア４０と配向ホルダ５０との間に円環状空洞部４１が確保されるようになっている。

【0029】

−配向ホルダ−
本実施の形態において、配向ホルダ５０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、円環状空洞部４１の外周に沿って設置される複数の配向用磁石４２と、これら複数の配向用磁石４２の内周側を保持して円環状空洞部４１との間を仕切る仕切り部材としての円環状スリーブ４３と、円柱状凹所３５ａの周面に沿って設けられ、複数の配向用磁石４２の外周側を保持する円環状の保持外枠４４と、を備えている。
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間隔毎に複数（ｎ個：図３ではｎ＝１６）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Ｈを与えるように構成されている。

【0030】

＜配向用磁石＞
本例において、配向用磁石４２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、対応する磁極Ｍｐ中心に対向して配置される強磁性材からなる配向磁性体としての配向ヨーク４５と、当該配向ヨーク４５を挟んで対称的に配置される対構成の永久磁石４６（具体的には４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄ）と、を備えている。
特に、本例では、成形すべき異方性ボンド磁石が円環状であることから、円環状に配列される各配向用磁石４２は部分円環を構成することになる。そして、部分円環の内周長が外周長よりも短い寸法関係になることから、各配向用磁石４２を構成する各要素（配向ヨーク４５、対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄ））も夫々内周長が外周長よりも短い部分円環を構成することで相互に接触配置されている。このとき、配向ヨーク４５、永久磁石４６の周方向長さが略同等であると仮定すれば、各配向用磁石４２の設置角度は約３６０°／１６＝２２．５°であるから、配向ヨーク４５、対構成の永久磁石４６はスリーブ４３の外周面のうち略７．５°の角度範囲に対向して設置されている。

【0031】

本例において、対構成の永久磁石４６は、特に材質を問わないが、成形すべき異方性ボンド磁石の磁極数が多い場合には、例えばＳｍ−Ｃｏ焼結磁石に比べて強度が高く、ワイヤカット等で精度の良い加工が可能な例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石を用いることが好ましい。この種のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石は、短辺が１ｍｍ程度であれば加工、着磁後の組立が割れ・欠けなく行えることから、各磁極Ｍｐあたり多くの数に分割して配置することは磁石の表面磁束密度の波形を所望の波形にする上で有用である。よって、対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄ）は夫々単数で使用することが一般的であるが、全部若しくは一部を複数に分割して使用することも可能である。但し、各磁極Ｍｐあたりの磁石数が増加すると、その分、コストアップにつながるので、留意することが必要である。

【0032】

更に、本例では、例えば配向用磁石４２(1)は配向ヨーク４５をＮ極に磁化するものであり、対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ）は、図３（ｂ）に示すように、内枠コア４０の中心Ｏと成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐ中心とを結んだ基準線ｍに対して±９０度の角度範囲内の予め決められた角度α，βで交差する磁化方向の配向磁場Ｈａ，Ｈｂを有しており、夫々の配向磁場Ｈａ，Ｈｂは配向ヨーク４５に向かう周方向成分と、配向ヨーク４５の磁極Ｍｐに面する側と反対側に向かう径方向成分とを有している。但し、磁場の配向方向については、基準線ｍに対して時計回り方向の角度を＋、反時計回り方向の角度を−としており、本例では、−９０≦α＜０、０＜β≦９０である。
また、配向用磁石４２(2)は配向ヨーク４５をＳ極に磁化するものであり、対構成の永久磁石４６（４６ｃ，４６ｄ）は、図３（ｂ）に示すように、内枠コア４０の中心Ｏと成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐ中心とを結んだ基準線ｍに対して±９０度の角度範囲内の予め決められた角度γ，δで交差する磁化方向の配向磁場Ｈｃ，Ｈｄを有しており、夫々の配向磁場Ｈｃ，Ｈｄは配向ヨーク４５から離れる側に向かう周方向成分と、配向ヨーク４５の磁極Ｍｐに面する側に向かう径方向成分とを有している。但し、磁場の配向方向については、基準線ｍに対して時計回り方向の角度を＋、反時計回り方向の角度を−としており、本例では、−９０≦γ＜０、０＜δ≦９０である。

【0033】

ここで、対構成の永久磁石４６の配向磁場の大きさ及び配向方向は、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を三角波に近似する波形にするという観点から適宜選定されるものであればよく、｜α｜≠｜β｜、｜γ｜≠｜δ｜、｜Ｈａ｜≠｜Ｈｂ｜、｜Ｈｃ｜≠｜Ｈｄ｜でもよいが、本例では、基準線ｍを挟んで対称的な配向磁場を形成するという観点から、｜α｜＝｜β｜＝｜γ｜＝｜δ｜、｜Ｈａ｜＝｜Ｈｂ｜＝｜Ｈｃ｜＝｜Ｈｄ｜を満たすように選定されている。
本例において、三角波に近似する波形としては、図４（ａ）に示すように、成形すべき異方性ボンド磁石の隣接する磁極Ｍｐ（Ｎ極、Ｓ極）間の表面磁束密度の変化領域のうち、予め決められたゼロクロス点（Ｎ，Ｓが入れ替わる点）を含む前後領域が正弦波曲線よりも直線に近い直線性を有する態様が選定される。
本例において、直線性の評価基準としては適宜選定可能であるが、例えば以下のような評価基準が挙げられる。

【0034】

図４（ａ）に示すように、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形につき、隣接する磁極Ｍｐの着磁後の表面磁束密度の変化領域のうち、ゼロクロス点Ｃを含む前後領域±θ％以内の角度範囲内で、各位置の表面磁束密度と理想直線から算出される表面磁束密度との差を前記角度範囲内の最大、最小の表面磁束密度差｜ΔＢ｜（図４（ａ）中｜Ｂmax−Ｂmin｜に相当）で除算することで得られる直線性の指標を用いて演算し、図４（ｂ）に示すように、表面磁束密度波形が予め決められた閾値±ＴＨ以下の直線性を有する三角波状であるか否かを評価すればよい。
ここで、直線性の評価範囲としては「ゼロクロス点Ｃを含む±θ％以内の角度範囲内」であることを要する。これは、表面磁束密度の変曲点（最大点、最小点）付近では直線性を確保しにくく、変曲点から離れたゼロクロス点を含む前後領域で直線性を確保し易いことによる。
そして、θとしては適宜選定して差し支えなく、例えば「１０」、「３０」、「５０」が選定され、例えば下記（１）〜（３）に示すように、θの角度範囲の広さに応じて直線性を評価する閾値±ＴＨが選定されている。
（１）θが「±１０％以内の角度範囲内」の条件では、閾値ＴＨは「±０．５％Ｆ．Ｓ．以下」が選定される。
（２）θが「±３０％以内の角度範囲内」の条件では、閾値ＴＨは「±３．０％Ｆ．Ｓ．以下」が選定される。
（３）θが「±５０％以内の角度範囲内」の条件では、閾値ＴＨは「±５．０％Ｆ．Ｓ．以下」が選定される。

【0035】

次に、本実施の形態で用いられる配向用磁石４２による配向磁場について説明する。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極Ｍｐには、対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄ）からの配向磁場Ｈａ，Ｈｂ又はＨｃ，Ｈｄが配向ヨーク４５を経由して与えられる。このため、円環状空洞部４１に充填された組成物Ｃｍの各磁極Ｍｐには対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄ）からの配向磁場Ｈａ，Ｈｂ又はＨｃ，Ｈｄが配向ヨーク４５に集中した状態で作用すると共に、各配向磁場Ｈａ〜Ｈｄの強さ及びその配向方向により異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形が三角波状に調整される。このため、各磁極Ｍｐには強い配向磁場Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ又はＨｃ，Ｈｄの合成磁場）がその配向方向を制御した状態で与えられる。
尚、特許文献３には、成形すべき異方性ボンド磁石の各磁極に対向した配向用磁石の面が円環状空洞部とは同心でない曲面を有しており、円環状空洞部と配向用磁石との間の距離が変化することから、配向用磁石による配向磁場の配向を制御することは可能かも知れないが、スリーブの肉厚に加えて、スリーブと配向用磁石との間に隙間が形成されてしまう分、円環状空洞部への配向磁場の強度が低下してしまい、成形する異方性ボンド磁石の配向度の低下につながる懸念がある。配向度が低下した磁石では、材料の特性を十分に発揮することができず、特に、強い配向磁場が必要な希土類異方性ボンド磁石ではこの問題が顕著に現れる傾向が見られる。

【0036】

更に、本例では、円環状空洞部４１と配向用磁石４２との間にスリーブ４３が設置されている。仮に、スリーブ４３を設置しない場合には、円環状空洞部４１の外周面に沿って配向用磁石４２の面が配置されることから、配向用磁石４２の摩耗や成形するボンド磁石の寸法精度の低下を招く虞れがある。
この点、本例では、スリーブ４３の存在により円環状空洞部４１に充填される組成物Ｃｍが配向用磁石４２に直接接触する事態は防止される。
このとき、スリーブ４３の厚さや材質の選定は、円環状空洞部４１内に生ずる成形圧力条件や配向用磁石４２による配向磁場等を考慮して決めるようにすればよい。また、スリーブ４３としては、非磁性材若しくは磁性材のいずれをも使用することが可能であるが、スリーブ４３の厚さが厚くなると、配向用磁石４２と成形すべきボンド磁石との距離が大きくなり、その分、配向用磁石４２による配向磁場が低下する。
このため、本例では、スリーブ４３として、厚さが０．３〜１．５ｍｍ程度の薄い非磁性材若しくは磁性材で作製されたものが用いられる。スリーブ４３の厚さが１．５ｍｍ以下の薄さであれば、配向用磁石４２からの磁場が円環状空洞部４１内の組成物Ｃｍに作用し易く、スリーブ４３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い。
ここで、スリーブ４３の材質としては非磁性材で作製する態様では、硬度、強度、加工性を考慮して、例えば非磁性鋼材、セラミックス、超硬合金等の中から適宜選定するようにすればよく、また、磁性材で作製する態様では、配向用磁石４２による配向磁場が各磁極Ｍｐに作用する上で部材が持つ磁気特性は大きく影響を及ぼすため、スリーブ４３の材質の選定には十分に注意を払う必要があり、例えば飽和磁束密度が１．３５（Ｔ）以下で、ロックウェル硬さが５０以上である材料が好ましい。尚、飽和磁束密度の測定法としては、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）で測定する方法が挙げられる。

【0037】

また、保持外枠４４の材質は配向用磁石４２の外周側を保持するものであれば、スリーブ４３ほど硬度を必要としないので、金型枠材として一般的に使用される材料が選定されている。このとき、保持外枠４４として、非磁性材若しくは磁性材のいずれを用いてもよく、磁性材を用いる場合には、配向用磁石４２の外周側からの磁場漏れを有効に防止することができ、保持外枠４４において磁気回路が形成されることから、配向用磁石４２をより有効に機能させることが可能である。

【0038】

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。
尚、成形頻度が増すと、成形時に発生するバリ等により、内枠コア４０やスリーブ４３の表面に傷が付き、成形されたボンド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。
また、フェライト系異方性ボンド磁石では金型３０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。

【0039】

前述した実施の形態１では、円環状の異方性ボンド磁石の外周面に複数の磁極Ｍｐ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、以下の変形の形態１，２に示すような金型３０を構築するようにしてもよい。
◎変形の形態１
本例に係る金型３０は、実施の形態１と異なり、円環状の異方性ボンド磁石の内周面に複数の磁極Ｍｐ（本例ではｎ＝８）を配列する態様に適用されるものであり、図５（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が充填される円環状空洞部４１を有し、円環状空洞部４１の外周面に沿って外枠４９を設けると共に、円環状空洞部４１の内周面に沿って複数の配向用磁石４２を配設し、円環状空洞部４１と配向用磁石４２との間にはスリーブ４３を設置し、更に、配向用磁石４２としては、実施の形態１と同様な構成（配向ヨーク４５及び対構成の永久磁石４６（４６ａ，４６ｂ又は４６ｃ，４６ｄとの組み合わせ態様）を採用し、更に、配向用磁石４２の内側にはバックヨークとしての円柱状のコア４８を設置したものである。

【0040】

◎変形の形態２
本例に係る金型３０は、板状の異方性ボンド磁石に複数の磁極Ｍｐを配列する態様に適用されるものであり、図５（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を配設し、この空洞部５１と配向用磁石５２（例えば５２(1)〜５２(3)）との間には仕切り部材としての仕切りプレート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非磁性材からなる対向部材５４を設置したものである。
ここで、配向用磁石５２としては、成形すべき平板状の異方性ボンド磁石の磁極Ｍｐに対向して強磁性材からなる配向磁性体としての配向ヨーク５５を配置し、この配向ヨーク５５を挟んで対構成の永久磁石５６（５６ａ，５６ｂ又は５６ｃ，５６ｄ）を配置し、例えば実施の形態１と同様に、対構成の永久磁石５６（５６ａ，５６ｂ又は５６ｃ，５６ｄ）の配向磁場を適宜選定するようにすればよい。

【実施例】

【0041】

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係る成形用金型３０（図３（ａ）（ｂ））を用いて円環状の異方性ボンド磁石を製造したものである。
本例は、成形すべき円環状の異方性ボンド磁石の外周面に１６極の磁極Ｍｐを具備させるための成形用金型であって、成形する異方性ボンド磁石はセンサ用で、要求される表面磁束密度波形は三角波状で、ゼロクロス点を含む回転角度±３°において±３．０％Ｆ．Ｓ．の直線性を有するものである。
本例において、対構成の永久磁石４６の材質は室温での保磁力が２Ｔ以上がよく、本実施例では日立金属株式会社製ＮＥＯＭＡＸ（登録商標）−４５ＳＨを用いた。対構成の永久磁石４６のうち一方の永久磁石４６ａ（又は４６ｃ）の磁場Ｈａ（又はＨｃ）の配向角度は−４５°、他方の永久磁石４６ｂ（又は４６ｄ）の磁場Ｈｂ（又はＨｄ）の配向角度は＋４５°である。また、配向ヨーク４５及び内枠コア４０は磁性を持つ一般鋼材のＳ４５Ｃ、スリーブ４３はボーラー・ウッデホルム株式会社製ＥＬＭＡＸ（登録商標）を肉厚１．０ｍｍとして用いた。保持外枠４４は磁力、硬度、価格、入手性等を考慮して非磁性鋼の日立金属株式会社製ＨＰＭ７５とした。また、スリーブ４３の材質を変更した場合は得られる成形した異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形が変わり、対構成の永久磁石４６の配向角度や形状を再設計する必要が生じる場合がある。
更に、成形する異方性ボンド磁石は、射出成形法による成形とし、材料に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（商品名：Ｗｅｌｌｍａｘ（登録商標）−Ｓ３Ａ１２Ｍ）を選択した。射出成形法の条件を、シリンダ温度が２１０〜２６０℃、金型温度が６０〜８０℃とし、外径４０ｍｍ、内径３１ｍｍ、高さ５ｍｍで外周１６極の異方性ボンド磁石を作製した。得られた異方性ボンド磁石を着磁後、磁石の高さ方向中央部の外周面の磁束密度をガウスメータのプローブを磁石外周面に接触し、磁石を回転して測定した。尚、ガウスメータのプローブの磁力感磁部は０．２ｍｍの樹脂モールドが施されている。
成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度は、図６（ａ）に示すように、三角波状波形で、この波形の−３°から＋３°の直線性は図６（ｂ）に示すような±０．７４％Ｆ．Ｓ．であった。尚、図６（ｂ）中の二点鎖線で囲む領域は直線性を評価するゼロクロス点を含む角度範囲と閾値とを示す。

【0042】

また、実施例１の性能を評価する上で、以下の比較例１，２について実施例１と同様に成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形を調べたところ、比較例１，２に係る成形用金型では、実施例１に係る成形用金型で成形された異方性ボンド磁石の表面磁束密度波形として三角波状のものを得ることが困難であることが確認された。
◎比較例１
比較例１は、図７（ａ）に示すように、実施例１と異なる配向用磁石４２’を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型３０’を示す。
同図において、配向用磁石４２’は、実施例１の配向ヨーク４５を永久磁石５７（Ｎ極又はＳ極）に置き換え、これを挟むように対構成の永久磁石５８（５８ａ，５８ｂ又は５８ｃ，５８ｄ）を設置したものである。但し、対構成の永久磁石５８の磁場の配向方向は実施の形態１とは異なり、永久磁石５７の磁場方向に対し略直交するようになっている。尚、図７（ａ）中、実施の形態１と同様の構成要素については実施の形態１と同様な符号を付し、ここではその説明を省略する。
そして、比較例１に係る異方性ボンド磁石の成形用金型３０’を用い、実施例１と同じ条件で外周１０極の異方性ボンド磁石を作製した。得られた異方性ボンド磁石を着磁後、磁石の高さ方向中央部の外周面の磁束密度をガウスメータのプローブを磁石外周面に接触し、磁石を回転して測定した。

【0043】

◎比較例２
比較例２は、図７（ｂ）に示すように、実施例１と異なる配向用磁石４２”を備えた異方性ボンド磁石の成形用金型３０”を示す。
同図において、配向用磁石４２”は、実施例１と略同様な配向ヨーク４５を備えているが、この配向ヨーク４５を挟むように、比較例１と同様な対構成の永久磁石５８（５８ａ，５８ｂ又は５８ｃ，５８ｄ）を設置したものである。尚、図７（ｂ）中、実施の形態１と同様の構成要素については実施の形態１と同様な符号を付し、ここではその説明を省略する。
そして、比較例２に係る異方性ボンド磁石の成形用金型３０”を用い、実施例１と同じ条件で外周１０極の異方性ボンド磁石を作製した。得られた異方性ボンド磁石を着磁後、磁石の高さ方向中央部の外周面の磁束密度をガウスメータのプローブを磁石外周面に接触し、磁石を回転して測定した。

【0044】

◎実施例２
実施例２は、実施例１と略同様の成形用金型３０で外周面に１６極の磁極Ｍｐを有する円環状の異方性ボンド磁石を作製した。本例では、要求される表面磁束密度波形は三角波状で、ゼロクロス点を含む回転角度±１°において±０．２％Ｆ．Ｓ．である。
本例は、実施例１と異なり、対構成の永久磁石４６のうち一方の永久磁石４６ａ（又は４６ｃ）の磁場Ｈａ（又はＨｃ）の配向角度は−６０°、他方の永久磁石４６ｂ（又は４６ｄ）の磁場Ｈｂ（又はＨｄ）の配向角度は＋６０°である。
実施例１と同様の方法にて成形した磁石の表面磁束密度を測定したところ、図８（ａ）に示す三角波状波形で、この波形の−１°から＋１°の直線性は図８（ｂ）に示すように±０．１３％Ｆ．Ｓ．であった。

【0045】

◎実施例３
実施例３は、実施例１と同様の成形用金型３０で外周面に１６極の磁極Ｍｐを有する円環状の異方性ボンド磁石を作製した。本例では、要求される表面磁束密度波形は三角波状で、ゼロクロス点を含む回転角度±５°において±１．０％Ｆ．Ｓ．である。
本例では、実施例１と同様に、対構成の永久磁石４６のうち一方の永久磁石４６ａ（又は４６ｃ）の磁場Ｈａ（又はＨｃ）の配向角度は−４５°、他方の永久磁石４６ｂ（又は４６ｄ）の磁場Ｈｂ（又はＨｄ）の配向角度は＋４５°である。
実施例１と同様の方法にて成形した磁石の表面磁束密度を測定したところ、成形した磁石の表面磁束密度は図６（ａ）に示す三角波状波形で、この波形の−５°から＋５°の直線性は図９に示すような±０．８１％Ｆ．Ｓ．であった。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明の異方性ボンド磁石の成形用金型は、高い磁力を有するＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ボンド磁石材料や異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料を用いて成形するボンド磁石においても表面磁束密度を所望の波形形状に調整することができる。当該ボンド磁石を用いたセンサは従前のボンド磁石を用いたセンサに比べて広いギャップで、かつ精度の高いセンサの製造に有用である。このセンサを、例えば各種機器の制御用途に用いることで機器の高精度化、高機能化にもつながる。

【符号の説明】

【0047】

１ 成形用金型
２ 金型枠材
３ 空洞部
４ 配向用磁石
５ 配向磁性体
６（６ａ〜６ｄ） 永久磁石
７ 配向ホルダ
８ 仕切り部材
９ 保持部材
Ｃｍ 組成物
Ｍｐ 磁極
ｍ 基準線
Ｈ 配向磁場
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
３０，３０’，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)），４２’，４２” 配向用磁石
４３ スリーブ
４４ 保持外枠
４５ 配向ヨーク
４６（４６ａ〜４６ｄ） 永久磁石
４８ コア
４９ 外枠
５０ 配向ホルダ
５１ 空洞部
５２（５２(1)〜５２(3)） 配向用磁石
５３ 仕切りプレート
５４ 対向部材
５５ 配向ヨーク
５６（５６ａ〜５６ｄ） 永久磁石
５７ 永久磁石
５８（５８ａ〜５８ｄ） 永久磁石
Ｈａ〜Ｈｄ 配向磁場

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】