JP6258689B2 - ケース付き圧縮ボンド磁石 - Google Patents

Description

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。

希土類合金などの磁石粉末を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、バインダレスの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車のエンジン、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の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を金型に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、磁石の露出面に、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、磁石内空隙に樹脂を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。

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。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の耐久強度や、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。

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、真空炉で高温（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、腐食性流体のバリア性に優れる。

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。

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。

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。

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。

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、圧縮成形時の成形圧力、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。

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や窒化硼素などの他の配合剤を微量含んでいてもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

樹脂バインダとして用いるエポキシ樹脂の樹脂成分としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。

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。

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。

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。

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、真空雰囲気か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、例えばニーダーに投入して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。

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。

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。

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と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。

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。

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。

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。

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。

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。

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や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。

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。

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。

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、ポリフタールアミド樹脂、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。

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。

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。

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。

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

Claims (7)

1. 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、
   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を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なり、
   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ケース付き圧縮ボンド磁石。
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。
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。
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。
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。
6. 前記封止部材が、厚み０．１ｍｍ以上の略平円板形状であることを特徴とする請求項４または請求項５記載のケース付き圧縮ボンド磁石。
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。

Images