专利名称：铁氧体烧结磁铁、电机和制造铁氧体烧结磁铁的方法
技术领域：
本发明涉及减少铁氧体烧结磁铁的发尘。或者，涉及减少电机的污垢。
背景技术：
铁氧体烧结磁铁被广泛地利用于以搭载在家电产品或汽车等中的电动机为代表的各种用途。在专利文献I中，记载了在铁氧体烧结磁铁的表面涂覆玻璃质的釉料并烧接的技术。[现有技术文献][专利文献][专利文献I]日本特开平10-125519号公报
发明内容
[发明要解决的技术问题]通过普通工序所制造的铁氧体烧结磁铁，存在由于在搬运时互相接触而摩擦从而产生磁尘并且铁氧体烧结磁铁的表面发生变色的情况。为了抑制这种尘的产生，并抑制铁氧体烧结磁铁的变色，在搬运时需要将铁氧体磁铁分别包装等的作业，同时提高了包装费。另外，将铁氧体烧结磁铁组装到各种机械中时，由于铁氧体烧结磁铁与固定夹具相接触，因而也会摩擦铁氧体烧结磁铁的表面，其结果也会产生尘。例如，将烧结磁铁插入电动机(电机)的外壳并进行安装时，外壳与铁氧体烧结磁铁摩擦而产生尘，在电动机中由于尘而产生污垢。专利文献I的技术的目的在于防止由于产生的磁性粉而引起的污垢。然而，若像专利文献I的技术那样，在普通的制造铁氧体烧结磁铁的工序后，进一步进行油料的涂覆工序和烧接工序，则在增加了工序数的同时也增加了材料费，所以制造成本上升。本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于简便地减少铁氧体烧结磁铁的发尘和变色，减少将铁氧体烧结磁铁装入设备时的设备的污垢。或者，目的在于获得污垢减少了的电机。本发明所涉及的铁氧体烧结磁铁，其特征在于，表面粗糙度Rz在3. 5 μ m以下。由此，可以简便地减少铁氧体烧结磁铁的发尘和变色，减少将铁氧体烧结磁铁装入设备时的设备的污垢。作为本发明的优选方式，优选所述表面粗糙度Rz小于2. Ομπι。由此，可以简便地明显减少铁氧体烧结磁铁的发尘和变色，明显减少将铁氧体烧结磁铁装入设备时的设备的污垢。另外，本发明所涉及的电机，其特征在于，使用上述铁氧体烧结磁铁。由此，可以减少电机的污垢。本发明所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法，其特征在于，包括将磁性粉末至少与粘合剂树脂混合而获得磁性粉末混合物的工序；在对所述磁性粉末混合物所接触的面的表面粗糙度在2. Ομ 以下的模具施加磁场的状态下，在所述模具的内部使所述磁性粉末混合物注塑成形而获得成形体的工序；以及对所述成形体进行烧成的工序。该铁氧体烧结磁铁的制造方法是，使用磁性粉末混合物接触的面的表面粗糙度在2.0μπι以下的模具，通过使磁性粉末混合物在所述模具的内部注塑成形而获得成形体。然后，通过烧结所得到的成形体来制造烧结磁铁。通过烧结从这样的模具所得到的成形体，可以简单地制造表面粗糙度在3. 5 μ m以下的铁氧体烧结磁铁。本发明可以简便地减少铁氧体烧结磁铁的发尘和变色，减少将铁氧体烧结磁铁装入设备时的设备的污垢。另外，本发明所涉及的电机减少了污垢。
图I是本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的立体图。
图2是示出本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。图3是示出本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法中所使用的注塑成形机的截面图。图4是说明铁氧体烧结磁铁的污垢减少效果的评价法的图。符号说明I铁氧体烧结磁铁2注塑成形机3磁场施加装置4 投入口5 螺杆(screw)6挤出机6C 壳体6H 注入口7 颗粒(pellet)8 模具9 模腔(cavity)100 样品101电机外壳
具体实施例方式以下，参照附图详细地说明本发明。再有，本发明不限于以下的说明。以下的说明的构成要素中包含本领域技术人员容易想到的要素、实质相同的要素、等同范围的要素。另外，可以对以下公开的特征进行适当的组合。在本实施方式中，表面粗糙度Rz是十点平均粗糙度。十点平均粗糙度是指从粗糙度曲线中在其平均线的方向上仅仅选取基准长度，求出从该选取部分的平均线起在纵倍率的方向上测得的、从最高峰到第5高的峰为止的标高(Yp)的绝对值的平均值、与、从最低谷到第5低的谷为止的标高(Yv)的绝对值的平均值之和，并用μ m表示该值。图I是本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的立体图。铁氧体烧结磁铁I是例如在电机的定子(stator)中使用的永久磁铁。本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的适用对象不限于电机，也可以广泛地适用于发电机、扬声器或扩音器、磁控管、MRI (核磁共振成像)用磁场发生装置、ABS(防滑刹车系统)传感器、燃料 油位传感器、分配器(distributor)用传感器、磁性离合器等所使用的永久磁铁。铁氧体烧结磁铁I的形状不限于图I所示那样的截面C型的形状。本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁由于具有比较高的磁特性且廉价，因而被广泛地使用。铁氧体烧结磁铁的种类没有特别限定，可以是钡系铁氧体烧结磁铁、锶系铁氧体烧结磁铁、钙系铁氧体烧结磁铁等的任一种。以下，说明本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法。在本实施方式中，需要能够制造表面粗糙度Rz在3. 5 μ m以下的铁氧体烧结磁铁，只要能够制造这样的铁氧体烧结磁铁，制造方法不限于以下的方法。图2是示出本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法的工序的流程图。准备起始原料的粉末(原料粉末)并进行称量后，一边通过例如湿式研磨机(attritor)粉 碎原料粉末一边进行混合(步骤Sll)。原料粉末没有特别限定。边粉碎边混合的原料粉末干燥后进行造粒，接着进行预烧(步骤S12)。在预烧中，将原料粉末例如置于空气中，在1000°C至1350°C下烧成I小时至10小时。通过预烧原料粉末，获得颗粒状的预烧体。所得到的预烧体进行粗粉碎(步骤S13)，获得预烧粉末。在本实施方式中，预烧体例如使用振动磨机进行干式粗粉碎，但粉碎预烧体的手段不限于此。例如，作为上述手段，也可以使用干式研磨机(介质搅拌型磨机)、干式球磨机等。粗粉碎的时间可以根据粉碎手段来适当决定。干式粗粉碎也有在预烧体的颗粒中导入晶格畸变(crystal distortion)而使矫顽力HcJ变小的效果。由于矫顽力HcJ的减少而抑制颗粒的凝聚，从而提高了分散性。另外，也提高了取向度。导入至颗粒的晶格畸变由于后述的烧结而被释放，由此恢复到本来的硬磁性而成为永久磁铁。粗粉碎结束后，所得到的预烧粉末被微粉碎(步骤S14)。在本实施方式中进行微粉碎时，使预烧粉末与分散剂、水进行混合，制作粉碎用浆料(slurry)。然后，使用球磨机对粉碎用浆料进行湿式粉碎。微粉碎的手段不限于球磨机，例如可以使用研磨机、振动粉碎机等。微粉碎的时间可以根据粉碎手段来适当决定。在粉碎用浆料中可以添加表面活性剂(例如，通式Cn(0H)nHn+2所表示的多元醇)。多元醇的碳原子数η在4以上，优选为4至100，更优选为4至30，进一步优选为4至20，最优选为4至12。微粉碎结束后的粉碎用浆料被干燥(步骤S15)，获得磁性粉末。步骤S15的干燥温度优选为80°C至150°C，进一步优选为100°C至120°C。另外，步骤S15的干燥时间优选为60分钟至600分钟，进一步优选为300分钟至600分钟。所得到的磁性粉末与粘合剂树月旨、蜡类、润滑剂和增塑剂进行混合，使用混合机(kneader)在加热环境下(在本实施方式为150°C左右的温度)混练规定时间(2小时左右)(步骤S16)，由此获得混练物。再有，磁性粉末可以至少与粘合剂树脂进行混练。作为粘合剂树脂，可以使用热塑性树脂等的高分子化合物，作为热塑性树脂，可以使用例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、聚甲醛等。作为蜡类，例如可以使用棕榈蜡、褐煤蜡、蜂蜡等天然的腊，除此以外还可以使用石蜡、聚氨酯蜡、聚乙二醇等合成蜡。作为润滑剂，可以使用例如脂肪酸酯等；作为增塑剂，可以使用苯二酸酯。
由上述工序所得到的混练物通过造粒机(pelletizer)(例如，双单螺杆挤出机等)而成形。由此，获得磁性粉末分散在粘合剂树脂中的磁性粉末混合物(以下称“颗粒(pellet)”)。对所得到的颗粒进行注塑成形(步骤S17)，获得磁性粉末的成形体。以下，对注塑成形中使用的注塑成形机进行说明。图3是示出本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法中所使用的注塑成形机的截面图。该注塑成形机2是利用CIM(Ceramic Injection Molding,陶瓷注射成形)成形的注塑成形机，通过磁场施加装置3可以在磁场中注塑成形。注塑成形机2具有磁场施加装置3、投入口 4、螺杆5、挤出机6、以及模具8。磁性粉末的颗粒7被投入投入口 4。挤出机6具有筒状的壳体6C以及可旋转地配置在壳体6C的内部的螺杆5。投入口 4与壳体6C由颗粒7通过的通路连结，关于被投入至投入口 4的颗粒7，是将颗粒7导入壳体6C的内部。挤出机6对被导入壳体6C内部的颗粒7进行加热并使其熔融，同时通过螺杆5输送至注入口 6H。
注入口 6H与模具8的模腔9连通。挤出机6将熔融的颗粒7 (熔融体)从注入口6H注入到模具8内的模腔9。模具8具有的模腔9是转印铁氧体烧结磁铁的外形形状的形状。在模具8的周围配置有磁场施加装置3，从而能够在对模具8施加磁场的状态下注塑成形。在注塑成形中，在向模具8注入前关闭模具8，并且通过磁场施加装置3对模具8施加磁场。在注塑成形中，颗粒7在挤出机6的内部被加热至例如160°C至230°C的程度而熔融，通过螺杆5注入到模具8的模腔9内。模具8的温度例如在20°C至80°C的程度。向模具8施加的磁场例如为400kA/m至1200kA/m的程度。模腔9的表面是熔融的颗粒(磁性粉末混合物)7接触的面(颗粒接触面)。在使用注塑成形来制造铁氧体烧结磁铁的情况下，因为模腔9的表面的形状被转印到成形体的表面，所以有必要使模腔9的颗粒接触面的表面粗糙度Rz与所要制造的铁氧体烧结磁铁的表面粗糙度为相同程度。在本实施方式中，有必要使铁氧体烧结磁铁的表面在3. 5μπι以下，优选小于2.0μπι。铁氧体烧结磁铁通过烧结由步骤S17的注塑成形所得到的成形体而获得，但是由于烧结而导致烧结体的体积变得比成形体小。考虑因烧结引起的体积收缩，模腔9的颗粒接触面的表面粗糙度Rz (十点平均粗糙度)优选在2. O μ m以下。这样做的话，通过仅仅烧结由注塑成形得到的成形体，而不需要研磨，便可以获得表面粗糙度Rz在3. 5μπι以下的铁氧体烧结磁铁。由此，提高了铁氧体烧结磁铁的生产率。再有，模腔9的颗粒接触面的表面粗糙度Rz可以根据进行制造的铁氧体烧结磁铁的表面粗糙度Rz来进行适当变更。在本实施方式中，由于通过注塑成形获得磁性粉末的成形体，因此，也具有该成形体的形状的自由度提高这样的益处。因此，通过本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制造方法，也可以制造复杂的三维形状的铁氧体烧结磁铁。通过步骤S17的注塑成形获得成形体后，对该成形体进行脱粘合剂处理(步骤S18)。脱粘合剂处理是将所得到的成形体例如在大气中保持规定温度(例如，300°C至600°C的程度)和规定时间(例如，I小时至60小时的程度)的处理。脱粘合剂处理后的成形体，例如在大气中进行烧结(步骤S19)，获得烧结体。成形体的烧结温度例如为1100°C至1250°C，更优选为1160°C至1220°C。烧结时间例如是O. 2小时至3小时的程度。根据需要，对所得到的烧结体进行去毛刺(deburring)，或者进行加工或研磨，完成铁氧体烧结磁铁(步骤S20)。再有，其后对铁氧体烧结磁铁进行着磁。在本实施方式中，由于通过注塑成形制作烧结前的成形体，因此，原则上仅通过烧结成形体，便完成铁氧体烧结磁铁。由此，可以省略烧结体的研磨或加工，因此提高了生产率。另外，通过利用注塑成形制作烧结前的成形体，即使在制作复杂的三维形状的铁氧体烧结磁铁的情况下也不需要复杂的加工，因此，极大地提高了生产率。在上述说明中，使用CIM制作了成形体，但利用本实施方式所涉及的铁氧体烧结磁铁的制作方法制作成形体的手法不限于此。例如，也可以利用以下的工序来制作铁氧体烧结磁铁。首先，在步骤S14的微粉碎中，对粉碎用浆料进行湿式粉碎后，使所得到的粉碎用浆料成形而制作成形体。烧结所得到的成形体而获得烧结体后，通过研磨该烧结体的表面，从而制作表面粗糙度在3. 5 μ m以下的铁氧体烧结磁铁。在制造铁氧体烧结磁铁时，在工序的过程中有时添加Si等作为助剂，但这些元素烧结时基本上聚集在铁氧体烧结磁铁的晶粒边界，表面上几乎不出现。另外，铁氧体烧结磁铁在烧结后不实施通常的热处理。因此，在铁氧体烧结磁铁中，不会在铁氧体烧结磁铁的表 面出现含有Si等的玻璃状态的异相而减少表面粗糙度Rz。因此，有必要减少铁氧体烧结磁铁自身的表面粗糙度Rz。关于注塑成形，通过调整模具具有的模腔的颗粒接触面的表面粗糙度Rz，可以容易且大量地制作表面粗糙度Rz小的成形体。因此，注塑成形通过仅烧结所制作的成形体，无需研磨所得到的铁氧体烧结磁铁的表面，便可以容易且大量地制造表面粗糙度Rz小的铁氧体烧结磁铁。[评价]制造表面粗糙度不同的铁氧体烧结磁铁，评价由摩擦引起的发尘和变色的程度。铁氧体烧结磁铁通过注塑成形来制造。以下的比较例不是指现有例。首先，说明铁氧体烧结磁铁的制造方法。准备Fe2O3粉末、SrCO3粉末、La (OH) 3粉末、CaCO3粉末、以及Co3O4粉末作为起始原料。对这些物质称量规定量，与添加物一起用湿式研磨机粉碎后，进行干燥并整粒。其后，置于空气中，在1230°C下烧成3小时，获得颗粒状的预烧体。通过振动磨机对所得到的预烧体进行干式粗粉碎，获得预烧粉末。接着，使用山梨糖醇(sorbitol)作为分散剂,相对于预烧粉末100质量份，以O. 5质量份的比例添加山梨糖醇、O. 6质量份的比例添加SiO2U. 4质量份的比例添加CaCO3，然后与水混合并制作粉碎用浆料。使用球磨机湿式粉碎该粉碎用浆料。湿式粉碎的时间取为40小时。对湿式粉碎后的粉碎用浆料在100°C下干燥10小时，获得磁性粉末。所得到的磁性粉末的平均粒径为O. 3 μ m0利用混合机在150°C、2小时的条件下将所得到的磁性粉末与粘合剂树脂(聚醛树脂)、蜡类(石蜡)、润滑剂(脂肪酸酯)以及增塑剂(苯二酸酯)一起进行混练，获得混练物。此时，相对于磁性粉末100质量份，配合7. 5质量份的粘合剂树脂、7. 5质量份的蜡类、
O.5质量份的润滑剂。另外，相对于粘合剂树脂100质量份，配合I质量份的增塑剂。利用造粒机使所得到的混练物成形，从而制成磁性粉末分散在粘合剂树脂中的颗粒(磁性粉末混合物)。接着，使所得到的颗粒注塑成形而制作成形体。成形体是截面为圆弧状(C型形状)的成形体。模具使用具有这样的形状的模腔的模具。所得到的颗粒从注塑成形机的投Λ 口投入后，导入被加热至160°C的挤出机内。该颗粒在注塑成形机的挤出机的内部被加热并熔融，通过螺杆注入至被施加了磁场的模具的模腔内。由此获得C型形状的成形体。该成形体置于大气中，实施在500°C下保持48小时的脱粘合剂处理。对脱粘合剂处理后的成形体置于大气中，在1200°C下烧成I小时。由此，获得具有La0 4Ca0.2Sr0 4Co0.3Fen. 3019的组成的铁氧体烧结磁铁。通过用改变了粒度的磨石研磨所得到的铁氧体烧结磁铁，获得表面粗糙度不同的铁氧体烧结磁铁的样品。若用#80/100的磨石研磨，则获得表面粗糙度Rz在5. 70 μ m 6. 50 μ m的样品。若用#100/120的磨石研磨，则获得表面粗糙度Rz在4. 50 μ m 5. 70 μ m的样品。若用#140/170的磨石研磨，则获得表面粗糙度Rz在2. 50 μ m 3. 50 μ m的样品。另外，即使通过使用模腔具有的颗粒接触面的表面粗糙度Rz被调整了的模具进行注塑成型，也可以获得表面粗糙度不同的铁氧体烧结磁铁的样品。表面粗糙度Rz小于2. 00 μ m的样品是通过使用表面粗糙度Rz被调整了的模具的注塑成型所得到的样品。所得到的样品的表面粗糙度按以下方式测量。表面粗糙度Rz使用测量表面的凸凹的大小的触针式表面粗糙度计来测量。此时的基准长度取为O. 7mm，切断值(cutoffvalue)取为O. 8mm，触针的扫描速度取为O. 3mm/
SGC. ο[发尘性的程度的评价法]发尘性的程度按以下方式评价。将利用相同粒度的磨石在相同条件下研磨的样品2片、或未研磨的样品2片相互摩擦100次。其后，在样品的表面贴附透明胶带并剥离，再贴附到白色的纸片上。通过目视分3个级别判别附着于胶带的尘量，令得到尘附着量多的胶带的样品的评价为X (没有发尘减少效果)，得到尘附着少的胶带的样品的评价为〇(有发尘减少效果)，得到几乎没有尘附着的胶带的样品的评价为 (有显著的发尘减少效果)。若对发尘性的程度进行补充，则X是无论谁看见了都可以清楚地确认在磁铁表面上附着多量的微粉，当用手触摸磁铁表面时多量的微粉会附着在手上的程度。〇是若仔细看则可以确认在磁铁的表面上附着少量的微粉，并且当用手触摸磁铁表面时少量的微粉会附着在手上的程度。◎是在磁铁表面上不附着磁粉，即使用手触摸磁铁表面微粉也不会附着在手上的程度。[变色的程度的评价法]变色的程度通过用目视判别在发尘性的程度的评价中所得到的胶带的茶色的浓度来进行评价。令得到茶色的胶带的样品的评价为X (没有变色减少效果)，得到浅茶色的胶带的样品的评价为〇(有变色减少效果)，得到几乎不能确认变色的样品的评价为◎(有显著的变色减少效果)。[污垢的程度的评价法]将样品组装到设备时的污垢的程度按以下方式评价。图4是说明铁氧体烧结磁铁引起的污垢的减少效果的评价法的图。在将样品100插入直流有刷电机的电机外壳101后，对由此产生的电机外壳101内面的尘的存在和污垢，通过目视分3个级别判别，由此评价污垢减少效果。以样品100的外周面102接触电机外壳101的内侧的方式，从电机外壳101的开口部插入样品100。将通过相同粒度的磨石在相同条件下所研磨的样品或未研磨的样品100个，与相同条件的样品相互摩擦100次后，分别插入到相同尺寸的电机外壳，进行评价。令在电机外壳内面附着尘并看到了污垢产生的样品的评价为X (没有降污效果)，在电机外壳内面附着很少尘且污垢产生很少的样品的评价为〇(有降污效果)，电机外壳内面没有附着尘且几乎没有发生污垢的样品的评价为◎(有显著的降污效果)。在表I示出发尘性的程度、变色的程度和污垢的程度的评价结果。[表 I]
权利要求
1.ー种铁氧体烧结磁铁，其特征在干， 表面粗糙度Rz为3. 5 μ m以下。
2.根据权利要求I所述的铁氧体烧结磁铁，其特征在干， 所述表面粗糙度Rz小于2. O μ m。
3.ー种电机，其特征在干， 使用了权利要求I或权利要求2所述的铁氧体烧结磁鉄。
4.一种铁氧体烧结磁铁的制造方法，其特征在干， 包括 将磁性粉末与至少粘合剂树脂混合从而得到磁性粉末混合物的エ序； 在对所述磁性粉末混合物所接触的面的表面粗糙度为2. O μ m以下的模具施加磁场的状态下，在所述模具的内部使所述磁性粉末混合物注塑成形而获得成形体的エ序；以及对所述成形体进行烧结的エ序。
全文摘要
本发明涉及铁氧体烧结磁铁、电机和制造铁氧体烧结磁铁的方法。本发明解决的技术问题在于，降低铁氧体烧结磁铁的发尘性和变色，减少将铁氧体烧结磁铁装入设备时的污垢。铁氧体烧结磁铁(1)例如通过如下方法制造将混合磁性粉末与粘合剂树脂而得到的磁性粉末混合物，在施加了磁场的模具的内部注塑成形从而制作成形体，并通过烧成该成形体来进行制造。烧结磁铁(1)的表面粗糙度Rz在3.5μm以下。表面粗糙度Rz是十点平均粗糙度。
文档编号H01F1/11GK102737807SQ20121009336
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者梅泽英之, 沟之上长典, 皆地良彦 申请人:Tdk株式会社