JP2004040895A - 永久磁石、モータ用部品およびモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】モータを搭載する機器、特に、ハードディスクドライブ等の機器に悪影響を与えにくい永久磁石、モータ用部品およびモータを提供すること。
【解決手段】永久磁石1は、略円筒状の磁石本体11と、その表面の少なくとも一部に形成された下地層13と、最外表面を形成する被覆層12とを有している。被覆層12は、主としてポリパラキシリレン樹脂で構成されたものである。また、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さをDi[μm]、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足する。磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiは、2.0〜15.0μmである。磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoは、15.0〜35.0μmである。
【選択図】 図3
【解決手段】永久磁石1は、略円筒状の磁石本体11と、その表面の少なくとも一部に形成された下地層13と、最外表面を形成する被覆層12とを有している。被覆層12は、主としてポリパラキシリレン樹脂で構成されたものである。また、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さをDi[μm]、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足する。磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiは、2.0〜15.0μmである。磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoは、15.0〜35.0μmである。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石、モータ用部品およびモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータの周辺機器として、ハードディスクドライブが広く用いられている。ハードディスクドライブは、一般に、ディスクを回転させるためのモータを有している。
【0003】
モータを構成する永久磁石としては、例えば、鋳造磁石、焼結磁石、ボンド磁石等、いかなるものを用いてもよいが、ハードディスクドライブのように、小型化、精密化が求められる用途においては、成形性に優れるボンド磁石が広く用いられている。
【0004】
ボンド磁石は、磁石粉末を結合樹脂で結合してなるものであるため、上記のように成形性に優れるという特徴を有する一方で、特に高温下において、有機化合物、無機化合物、イオン等の各種物質を放出し易いという性質を有している。このようにして放出された物質は、磁気ヘッドやディスク表面等に堆積することが知られている。
【0005】
ところで、近年、ハードディスクドライブは、著しい勢いで高性能化、高密度化が進んでおり、今後もこのような高性能化、高密度化は、さらに進行するものと考えられる。そして、ハードディスクドライブの高性能化、高密度化がさらに進むと、前述したような物質の堆積等が、データの読み込みや書き込みに悪影響を及ぼす可能性がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、モータを搭載する機器、特に、ハードディスクドライブ等の機器に悪影響を与えにくい永久磁石、モータ用部品およびモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(23)の本発明により達成される。
【0008】
(1) 略円筒状の磁石本体と、その表面側に設けられた被覆層とを有する永久磁石であって、
前記被覆層は、主としてポリパラキシリレン樹脂で構成されたものであり、
前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さをDi[μm]、前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足することを特徴とする永久磁石。
【0009】
(2) 前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さDiが2.0〜15.0μmである上記(1)に記載の永久磁石。
【0010】
(3) 前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さDoが15.0〜35.0μmである上記(1)または(2)に記載の永久磁石。
【0011】
(4) 前記ポリパラキシリレン樹脂は、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリパラキシリレンのうち少なくとも1種を含むものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の永久磁石。
【0012】
(5) 前記被覆層は、化学蒸着法により形成されたものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の永久磁石。
【0013】
(6) 前記磁石本体と、前記被覆層との間に、下地層を有する上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の永久磁石。
【0014】
(7) 前記下地層は、主として有機高分子材料で構成されたものである上記(6)に記載の永久磁石。
【0015】
(8) 前記下地層の平均厚さは、10.0μm以下である上記(6)または(7)に記載の永久磁石。
【0016】
(9) 70℃において、16時間の発生ガス量が、表面積1m2あたり、50mg以下である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の永久磁石。
【0017】
(10) 80℃の純水に30分間浸漬したときに、抽出されるBr−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の量の総計が、表面積1m2あたり、150mg以下である上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の永久磁石。
【0018】
(11) 前記磁石本体の空孔率は、7.0vol%以下である上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の永久磁石。
【0019】
(12) 前記磁石本体は、磁石粉末を結合樹脂で結合してなるボンド磁石である上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の永久磁石。
【0020】
(13) 前記磁石粉末は、希土類元素と、遷移金属と、ボロンとを含む組成のものである上記(12)に記載の永久磁石。
【0021】
(14) 前記ボンド磁石における前記磁石粉末の含有率は、93.0〜99.0wt%である上記(12)または(13)に記載の永久磁石。
【0022】
(15) 前記磁石本体は、面取りされたものである上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の永久磁石。
【0023】
(16) 上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の永久磁石と、
前記永久磁石を支持する支持部材とを有することを特徴とするモータ用部品。
【0024】
(17) 前記永久磁石は、前記支持部材の内周側に支持固定されている上記(16)に記載のモータ用部品。
【0025】
(18) 前記永久磁石は、熱カシメまたは圧入により、前記支持部材の内周側に支持固定されている上記(16)または(17)に記載のモータ用部品。
【0026】
(19) モータ用部品は、ロータである上記(16)ないし(18)のいずれかに記載のモータ用部品。
【0027】
(20) 前記ロータの回転アンバランス量は、0.05g・cm以下である上記(19)に記載のモータ用部品。
【0028】
(21) 上記(16)ないし(20)のいずれかに記載のモータ用部品を備えたことを特徴とするモータ。
【0029】
(22) ハードディスクドライブに用いられる上記(21)に記載のモータ。
【0030】
(23) 最大回転数が3600rpm以上の領域で用いられるものである上記(21)または(22)に記載のモータ。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の永久磁石、モータ用部品およびモータの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【0032】
図1は、本発明の永久磁石の第1実施形態を示す断面斜視図である。
本発明の永久磁石1は、磁石本体11と、磁石本体11の表面側に形成された被覆層12とを有する。
【0033】
磁石本体11は、略円筒状の形状をなすものである。このような形状を有することにより、例えば、後述するモータの製造に好適に用いることができる。
【0034】
磁石本体11は、多極着磁されている。
磁石本体11としては、例えば、鋳造磁石、焼結磁石、ボンド磁石のほか、圧延、鍛造、熱間押出等の方法により得られる磁石等いかなるものを用いてもよい。この中でも、例えば、本発明の永久磁石1を後述するようなモータに用いる場合、比較的小型の磁石や肉厚の小さい磁石でも容易に製造できるという点で、ボンド磁石が有利である。
【0035】
ボンド磁石は、主として、磁石粉末と、結合樹脂(バインダー)とで構成される。
【0036】
ボンド磁石を構成する磁石粉末としては、例えば、希土類元素と遷移金属とを基本成分とする希土類磁石粉末が好適に使用される。
【0037】
希土類磁石粉末(以下単に、「磁石粉末」とも言う)としては、希土類元素と遷移金属と、ボロンとを含む合金よりなるものが好ましい。
【0038】
特に、R(ただし、Rは、Yを含む希土類元素のうちの少なくとも1種)と、Feを主とする遷移金属(TM)と、Bとを基本成分とするもの(以下、R−TM−B系合金と言う)を用いるのが好ましい。
【0039】
R−TM−B系合金の代表的なものとしては、Nd−Fe−B系合金、Pr−Fe−B系合金、Nd−Pr−Fe−B系合金、Nd−Dy−Fe−B系合金、Ce−Nd−Fe−B系合金、Ce−Pr−Nd−Fe−B系合金、これらにおけるFeの一部をCo、Ni等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
【0040】
前記希土類元素としては、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルが挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができる。また、前記遷移金属としては、Fe、Co、Ni等が挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができる。
【0041】
このようなR−TM−B系合金のうち少なくとも2種を混合して用いてもよい。これにより、混合する各磁石粉末の利点を併有することができ、所望する磁気特性を容易に得ることができる。
【0042】
また、前記R−TM−B系合金のうち、少なくとも1種とフェライト粉末(例えば、BaO・6Fe2O3等のBa−フェライト、SrO・6Fe2O3等のSr−フェライトや、これらの一部を他の遷移金属、希土類元素で置換したもの等)を混合して用いてもよい。これにより、混合する各磁石粉末の利点を併有することができ、所望する磁気特性を容易に得ることができる。
【0043】
また、保磁力、最大磁気エネルギー積等の磁気特性を向上させるため、あるいは、耐熱性、耐食性を向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、Al、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge、Cr、W等を含有することもできる。
また、磁石本体11における前記磁石粉末の含有率は、93.0〜99.0wt%であるのが好ましく、93.0〜98.5wt%であるのがより好ましく、94.0〜98.5wt%であるのがさらに好ましい。磁石粉末の含有率が前記下限値未満であると、永久磁石1の用途等によっては、十分な磁気特性が得られない可能性がある。一方、磁石粉末の含有率が前記上限値を超えると、磁石本体11の成形性が低下するとともに、磁石本体11中の空孔率が急激に高くなる傾向を示し、後述する被覆層12を形成しても、本発明の効果を十分に発揮するのが困難になる可能性がある。
【0044】
結合樹脂(バインダー)としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【0045】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66、9Tナイロン)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリアクリル等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0046】
このような熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の選択が可能となるという利点がある。
【0047】
一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0048】
なお、使用される熱硬化性樹脂(未硬化)は、室温で液状のものでも、固形(粉末状)のものでもよい。
【0049】
さらに、磁石本体11の構成材料中に、滑材、酸化防止材等の添加材を微量添加してもよい。
【0050】
ボンド磁石の成形方法は、プレス成形、射出成形、押し出し成形等、特に限定されない。
【0051】
プレス成形の場合には、例えば、成形圧力:2〜16トン/cm2、焼成温度:100〜200℃で加熱硬化するのが好ましい。
【0052】
射出成形の場合には、例えば、成形温度:200〜280℃、成形型閉め圧力:0.1〜3トン/cm2で成形するのが好ましい。
【0053】
押し出し成形の場合には、例えば、成形温度:150〜250℃、成形温度:2〜10mm/secで成形するのが好ましい。
【0054】
このようにして各種成形法により成形された磁石本体11は、必要に応じて所望の寸法・形状に2次加工される。
【0055】
磁石本体11の磁気特性は、特に限定されないが、磁気エネルギー積(BH)maxが32kJ/m3以上のものが好ましく、48kJ/m3以上のものがより好ましく、64kJ/m3以上のものがさらに好ましい。
【0056】
また、磁石本体11の空孔率は、7.0vol%以下であるのが好ましく、5.0vol%以下であるのがより好ましい。空孔率が前記上限値を超えると、後述する被覆層12を形成しても、本発明の効果が十分に発揮されない可能性がある。
【0057】
また、磁石本体11は、その端部の角(少なくとも先端部の外周側の角)に面取りを施したものであってもよい。これにより、永久磁石1は、カケ等の欠陥を、さらに生じにくいものとなる。また、例えば、本発明の永久磁石1をモータに用いる場合、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を圧入により行う際に、その操作を容易に行うことが可能になる。また、圧入の操作を行う際に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下が防止され、結果として、モータの長期安定性が向上する。
【0058】
本発明の永久磁石1は、磁石本体11の表面側に、被覆層12を有している。被覆層12を有することにより、磁石本体11は、外部から遮断された状態になっている。
【0059】
被覆層12は、主として、ポリパラキシリレン樹脂で構成されたものである。ポリパラキシリレン樹脂は、優れたガスバリア性を有している。このため、永久磁石1を、高温環境下等で使用した場合であっても、磁石本体11等から永久磁石1外への、有機有機化合物、無機化合物、イオン等の物質の放出(以下、単に「物質の放出」とも言う。)を効果的に防止することができる。また、ポリパラキシリレン樹脂は、それ自体からも、アウトガス等の物質の放出をほとんど生じない。したがって、このような被覆層12が形成された永久磁石1は、後述するようなハードディスクドライブ用のモータ等の機器に用いた場合であっても、当該機器に対して、悪影響を与えにくい。
【0060】
また、ポリパラキシリレン樹脂は、適度な柔軟性を有している。
これにより、永久磁石1の寸法精度を十分に維持しつつ、以下のような効果が得られる。
すなわち、例えば、永久磁石1をモータの製造に用い、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を熱カシメまたは圧入により行った場合に、モータの組み立て時等における永久磁石の欠損、破損等の発生を十分に防止しつつ、組み立て後のモータにおける永久磁石1とヨークとの接合強度を、特に優れたものにすることができる。
【0061】
また、ポリパラキシリレン樹脂は、適度な潤滑性を有し、耐擦傷性に優れている。
これにより、例えば、永久磁石1をモータに用いる場合に、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を圧入により行う際、その操作を容易に行うことができる。また、圧入時に、永久磁石1の表面に、傷が付くのを効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、永久磁石1を用いたモータの信頼性が向上する。このようなポリパラキシリレン樹脂の動摩擦係数(ASTM−D1894に準じて測定した場合)は、通常、動摩擦係数が、0.1〜0.5程度である。
【0062】
また、ポリパラキシリレン樹脂で構成された膜は、優れた強度を有している。これにより、永久磁石1全体としての機械的強度が向上するため、永久磁石1を、比較的大きな外力が加わるものや継続的に外力を加えた状態で用いるもの(特に、後述するようなモータ)に、好適に適用することができる。
【0063】
また、上述したように、ポリパラキシリレン樹脂は優れたガスバリア性を有している。このため、被覆層12が設けられることにより、磁石本体11の酸化等を効果的に防止することができ、永久磁石1の耐食性、長期安定性が向上する。
【0064】
さて、上述したように、ポリパラキシリレン樹脂は、優れたガスバリア性を有しているが、後述するモータ等のように、永久磁石1を圧着(例えば、熱カシメ、圧入等)させて用いる場合(図5参照)を考えると、被覆層12は、磁石本体1の外表面側において十分な厚さを有するものであることが求められる。すなわち、磁石本体1の外表面側における被覆層12の厚さが薄い場合には、ヨーク33との接合部位(永久磁石1の外周面)において柔軟性が低下し十分な接合強度(密着性)を得るのが困難となるとともに、被覆層12の潤滑性、耐擦傷性が十分に得られず、圧入の操作性が低下し、また、永久磁石1の表面に傷が付きやすくなる。
【0065】
以上のような理由から、被覆層12は、磁石本体1の外表面側における厚さが比較的厚いものであることが求められる。
【0066】
一方、磁石本体11の内周面側においては、被覆層12は十分なガスバリア性を発揮し得るだけの厚さを有していればよく、それほど厚くする必要はない。それどころか、永久磁石1の内周面側における被覆層12の厚さが厚すぎると、永久磁石1全体に占める被覆層12の割合が大きくなり(磁石本体11の割合が小さくなり)、永久磁石1全体としての磁気特性を十分に高めるのが困難となる。また、永久磁石1の全体において、被覆層12の厚さが厚い場合には、永久磁石1の寸法精度が低下し(寸法公差が大きくなり)、永久磁石1を有するモータは、振動による軸ぶれや騒音(異音)を発生し易いものとなる。その結果、後述するような高回転領域で用いられるようなモータに、永久磁石1を適用するのが困難となる。
【0067】
したがって、本発明では、磁石本体11の表面側に設けられた被覆層12が、以下のような関係を満足することとした。
すなわち、本発明は、磁石本体11の内周面側における平均厚さをDi[μm]、磁石本体11の外周面側における平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足する。
【0068】
なお、図中では、被覆層12の内周面側における厚さと、外周面側における厚さとの差を、誇張して示した。
【0069】
上述したように、本発明は、Di<Doの関係を満足する点に特徴を有するが、0<Di/Do<0.99の関係を満足するのが好ましく、0.05<Di/Do<0.74の関係を満足するのがより好ましく、0.05<Di/Do<0.5の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0070】
磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiは、特に限定されないが、2.0〜15.0μmであるのが好ましく、2.0〜13.0μmであるのがより好ましい。Diが前記下限値未満であると、被覆層12によるガスバリア性の効果が低下するとともに、磁石本体11の空孔率等によっては、ピンホール等の欠陥を生じやすくなる。このため、永久磁石1の使用環境等によっては、永久磁石1からの物質の放出を十分に防止することが困難となる可能性がある。一方、Diが前記上限値を超えると、永久磁石1全体としての寸法公差が大きくなる傾向を示す。
【0071】
また、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoは、特に限定されないが、15.0〜35.0μmであるのが好ましく、16.0〜30.0μmであるのがより好ましい。Doが前記下限値未満であると、永久磁石1の表面付近における柔軟性が低下するため、モータの組み立て時等における永久磁石1の欠損、破損等の発生を十分に防止しつつ、組み立て後のモータにおける永久磁石1とヨークとの接合強度を十分に高めるのが困難となる可能性がある。一方、Doが前記上限値を超えると、被覆層12においてクラック等の欠陥を生じる可能性があり、また、永久磁石1全体としての寸法公差が大きくなる傾向を示す。
【0072】
被覆層12を構成するポリパラキシリレン樹脂としては、ポリパラキシリレン(poly−para−xylylene)、ポリモノクロロパラキシリレン(poly−monochloro−para−xylylene)、ポリジクロロパラキシリレン(poly−dichloro−para−xylylene)、ポリモノフルオロパラキシリレン(poly−monofluoro−para−xylylene)、ポリモノエチルパラキシリレン(poly−monoethyl−para−xylylene)等が挙げられるが、この中でも特に、ポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレンのうち少なくとも1種を含むものであるのが好ましい。
この中でも、ポリパラキシリレンは、特に、磁石本体11との密着性に優れている。
また、ポリパラキシリレンは、特に優れた柔軟性を有している。このため、永久磁石1を、後述するモータの製造に用い、圧入、熱カシメで、支持部材に支持固定させたときに、永久磁石1と、支持部材との接合強度が特に優れたものとなる。
また、ポリモノクロロパラキシリレンは、特に優れたガスバリア性を有している。これにより、永久磁石1からの物質の放出を、さらに効果的に防止することができる。
【0073】
このような被覆層12は、通常、パラキシリレン樹脂に対応するダイマーを原料として用い、CVD(化学蒸着)法を行うことにより形成される。被覆層12の形成にCVD法を用いることにより、より緻密で、磁石本体11との密着性に優れた被覆層12を、安定的に形成することができる。また、被覆層12の形成にCVD法を用いることにより、磁石本体11の外周面側における被覆層12の厚さのばらつき、磁石本体11の内周面側における被覆層12の厚さのばらつきを十分に抑制しつつ、Di<Doの関係を満足するように被覆層12を容易に形成することができる。
【0074】
なお、上記のようなCVD法により被覆層12を形成する際には、例えば、磁石本体11を回転させてもよい。
【0075】
ところで、本発明の永久磁石1は、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiと、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoとが、前述したような関係を満足する点に特徴を有する。このような関係を満足するものであれば、被覆層12の形成条件は特に限定されないが、例えば、以下に示す[1]、[2]のような方法で被覆層12を形成することにより、前述したような関係を満足する被覆層12を容易かつ確実に形成することができる。
【0076】
[1]例えば、磁石本体11の内周面側にマスキングを施した状態で、ポリパラキシリレン樹脂(被覆層12)を形成する。これにより、マスキングが施された磁石本体11の内周面側では、被覆層12の形成が阻害されるため、被覆層12は前述した関係を満足するようなものとなる。
このような方法においては、マスキングとして、例えば、耐熱テ−プ、金属リング等を用いることができる。
また、上記のようなマスキングは、被覆層12の形成工程全体にわたって用いるものであってもよいし、被覆層12の形成工程の一部において用いるものであってもよい。例えば、磁石本体11の全表面に、比較的膜厚の小さいポリパラキシリレン樹脂を被覆した後、その内周面側にマスキングを施し、この状態で、再度ポリパラキシリレン樹脂を被覆することにより、前述したような関係を満足する被覆層12を形成してもよい。また、マスキングを施さない状態でのポリパラキシリレン樹脂の被覆と、マスキングを施した状態でのポリパラキシリレン樹脂の被覆とを繰り返し行うことにより、被覆層12を形成してもよい。これにより、Di、Doをより精確に制御することが可能となる。
【0077】
[2]また、例えば、図6に示すように、磁石本体11の中空部に、回転部材5を挿通しておき、この回転部材5を回転させながら、ポリパラキシリレン樹脂を被覆することによっても、上記のような関係を満足する被覆層12を形成することができる。すなわち、このような方法では、被覆層12の形成時において、磁石本体11の内周面側が回転部材5の表面と接触しているため、磁石本体11の内周面側には、外周面側に比べて、被覆層12の成膜速度が遅くなる。その結果、形成される被覆層12は、上記のような関係を満足するものとなる。なお、回転部材5の形状、大きさ、回転速度等を適宜選択してもよい。これにより、Di、Doをより精確に制御することが可能となる。
【0078】
また、被覆層12の形成に先立ち、磁石本体11の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、被覆層12を、より均一で緻密なものとして、安定的に形成することができる。
【0079】
なお、被覆層12の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、被覆層12は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。また、永久磁石1は、前述したような被覆層12を2層以上有していてもよい。
【0080】
上述したように、永久磁石1は、物質の放出量が極めて少ないことを特徴とする。
【0081】
具体的には、永久磁石1は、70℃において、16時間の発生ガス量が、永久磁石1の表面積1m2あたり、50mg以下であるのが好ましく、30mg以下であるのがより好ましく、20mg以下であるのがさらに好ましい。このような条件を満足することにより、永久磁石1は、ハードディスクドライブ等の機器に対して、極めて悪影響を与えにくいものとなる。
【0082】
また、永久磁石1は、80℃の純水に30分間浸漬したときに、抽出されるBr−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の量の総計が、永久磁石1の表面積1m2あたり、150mg以下であるのが好ましく、100mg以下であるのがより好ましく、50mg以下であるのがさらに好ましい。このような条件を満足することにより、永久磁石1は、ハードディスクドライブ等の機器に対して、極めて悪影響を与えにくいものとなる。
【0083】
次に、本発明の永久磁石の第2実施形態について説明する。以下、本実施形態の永久磁石について、前述した実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【0084】
図2は、本発明の永久磁石の第2実施形態を示す断面斜視図である。
図2に示すように、本実施形態の永久磁石1は、磁石本体11と被覆層12との間に、下地層13を有している。このように、被覆層12は、磁石本体11の表面に直接形成されたものでなくてもよい。
【0085】
このように、下地層13を有することにより、磁石本体11と被覆層12との密着性が向上し、被覆層12の剥離等の欠陥の発生等を効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1の信頼性は、特に優れたものとなる。
【0086】
下地層13の構成材料としては、例えば、Cu、Al、Pd、Au、Ag、Pb、Sn、Ni、Fe、Co、In、V、Cr、Be、Zn、Ti、Mn、Cd、Pt、Rh、から選択される1種または2種以上を含む無機材料や、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂等の有機高分子材料等が挙げられる。この中でも、下地層13は、主として、有機高分子材料で構成されたものであるのが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂のうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものであるのがより好ましい。下地層13がこのような材料で構成されることにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0087】
下地層13の平均厚さは、特に限定されないが、10.0μm以下であるのが好ましく、1.0〜8.0μmであるのがより好ましい。下地層13の平均厚さが前記下限値未満であると、下地層13の効果が十分に得られない可能性がある。一方、下地層13の平均厚さが前記上限値を超えると、被覆層12によるガスバリア性、表面清浄性向上の機能が低下する傾向を示す。
【0088】
下地層13の形成方法は、特に限定されず、例えば、ディッピング、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター等の各種塗布法、溶射法、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、真空蒸着、スパッタリング、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、イオンプレーティング等の乾式めっき法等が挙げられる。
【0089】
また、下地層13の形成に先立ち、磁石本体11の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、例えば、磁石本体11と下地層13との密着性が向上し、結果として、磁石本体11と被覆層12との密着性をさらに優れたものとすることができる。
【0090】
そして、このような下地層13の表面に、被覆層12を前記実施形態と同様にして形成することにより、永久磁石1を得ることができる。
【0091】
また、被覆層12の形成に先立ち、下地層13の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、例えば、下地層13と被覆層12の密着性が向上し、結果として、磁石本体11と被覆層12との密着性をさらに優れたものとすることができる。
【0092】
なお、図2に示す構成では、下地層13は、磁石本体11の全表面に形成されているが、磁石本体11の表面の少なくとも一部に形成されたものであってもよい。例えば、下地層13は、図3に示すように磁石本体11の外周面側のみに形成されたものであってもよいし、磁石本体11の内周面側を除く部位のみに形成されたものであってもよい。また、このような場合、磁石本体11の内周面側における被覆層12の成膜速度と、磁石本体11の外周面側における被覆層12の成膜速度との比率は、例えば、下地層13の構成材料や膜厚などを選択することにより、調整することができる。
【0093】
次に、前述した永久磁石を備えた本発明のモータ用部品およびモータの好適な実施形態について説明する。
【0094】
図4は、本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態を示す断面側面図、図5は、図4に示すモータ用部品を有するモータの好適な実施形態を示す断面側面図である。図4、図5中では、図1に示すような永久磁石1を有する構成について説明したが、永久磁石1は、図2、図3に示すような構成のものであってもよいことは言うまでもない。以下、図4中、下側を「基端」、上側を「先端」として説明する。
【0095】
まず、本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態について説明する。図4に示すように、ロータ(回転子)3は、ハブ31と、ハブ31の先端側の内表面に接合されたスリーブ32と、ハブ31の基端側の内表面に接合されたヨーク33と、ヨーク33(支持部材)の内表面側に接合、固定された永久磁石1とで構成されている。
【0096】
スリーブ32は、略円筒状をなし、その内表面側に溝(中逃げ部)323を有する。
【0097】
スリーブ32は、後述するようなモータ4の製造に用いた場合、軸受け(動圧流体軸受け)として機能する。すなわち、スリーブ32は、長手方向(図1中の上下方向)の異なる2箇所に、内側に突出する軸受け部321、322を有している。軸受けが、このような動圧流体軸受け(滑り軸受け)であると、後述するような高回転領域で用いられるモータに好適に適用することができる。
【0098】
スリーブ32の構成材料としては、例えば、銅もしくは真鍮などの銅合金、アルミニウム、鉄もしくはステンレスなどの鉄合金、またもしくはそれらを粉末原料とする金属焼結体、Al2O3(アルミナ)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)等を主成分とするセラミックス、合成樹脂等が挙げられる。
【0099】
ヨーク33は、略円筒状をなし、ハブ31の基端側の内表面に接合、固定されている。
【0100】
ヨーク33の構成材料は、特に限定されないが、通常、金属または合金材料で構成される。ヨーク33を構成する材料としては、Fe、Al、快削鋼、ステンレス鋼、真鍮、焼結合金やこれらのうち少なくとも1種を含む合金等が挙げられるが、少なくとも永久磁石1と接触する部位がFeまたはAlを主とする材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、ヨーク33は、十分な機械的強度を有し、かつ、永久磁石1の被覆層12との接合強度(密着性)が、特に優れたものとなる。
【0101】
また、ヨーク33の構成材料は、室温付近での熱膨張率(線膨張率)が、4〜30[×10−6K−1]であるのが好ましく、8〜25[×10−6K−1]であるのがより好ましい。ヨーク33の構成材料の熱膨張率(線膨張率)が前記下限値未満であると、例えば、永久磁石1とヨーク33との接合を熱カシメにより行う場合、その製造工程において、ヨーク33を比較的高温にしなければ、ヨーク33の中空部に永久磁石1を挿通するのが困難となる場合がある。一方、ヨーク33の構成材料の熱膨張率(線膨張率)が前記上限値を超えると、ロータ3が高温環境下に曝されたときに、永久磁石1とヨーク33との密着性が低下する可能性がある。
【0102】
また、ヨーク33は、その表面粗さRaが0.5〜10.0μmであるのが好ましく、1.0〜5.0μmであるのがより好ましい。ヨーク33の表面粗さRaが前記範囲内の値であると、例えば、永久磁石1とヨーク33との接合を圧入により行う場合、その操作を容易に行うことができる。また、圧入時に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上する。
【0103】
一方、ヨーク33の表面粗さRaが前記下限値未満であると、永久磁石1とヨーク33との密着性(接合強度)が低下する可能性がある。また、ヨーク33の表面粗さRaが前記上限値を超えると、上記の効果が十分得られない可能性がある。
【0104】
永久磁石1は、上述したように、円筒形状をなす磁石本体11と、磁石本体11の表面側に形成された被覆層12とを有する。
磁石本体11は、多極着磁されている。
【0105】
永久磁石1は、前述したような被覆層12を有することにより、永久磁石1からの物質の放出が防止され、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等も防止される。したがって、ロータ3は、磁石本体11の特性を長期間にわたって安定的に発揮することができ、当該ロータ3を有するモータの信頼性も向上する。
【0106】
このような永久磁石1は、熱カシメまたは圧入により、ヨーク33(支持部材)に固定されている。これにより、永久磁石1は、十分な密着性(接合強度)でヨーク33に支持固定されたものとなる。このように、永久磁石1とヨーク33とが十分に高い強度で接合されたものであると、ロータ3を、モータ(特に、高回転領域で用いられるモータや、繰り返し使用されるモータ、長期間連続して使用されるモータ等)に適用した場合における、永久磁石1とヨーク33との接合不良の発生が、より効果的に防止される。その結果、モータの駆動時等における異音の発生、モータのトルク特性の低下等の問題の発生がより効果的に防止される。また、上記のような接合不良が効果的に防止されることにより、ヨーク33を有するモータ4は、故障、破損等を生じ難い、信頼性に優れたものとなる。
【0107】
また、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合されることにより、永久磁石1とヨーク33との接合部に、従来用いられてきたような有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られる。このように、有機接着剤を用いることなく、永久磁石1とヨーク33とを接合した場合、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、小さいものとすることができる。特に、永久磁石1は、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiと、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoとが、前述したような関係を満足することにより、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1全体としての寸法公差を十分に小さいものにすることができ、その結果、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、十分に小さいものとすることができる。したがって、ロータ3を適用したモータ4は、例えば、高回転領域で用いた場合でも、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を発生し難いものとなる。
【0108】
以上説明したようなロータ3のアンバランス量の測定は、一般的にロータ3の回転に伴う径方向への周期的な応力発生として捉えることができる。この応力を電気的に変換することで、アンバランス量として測定することができる。この回転アンバランス量は、0.05g・cm以下であるのが好ましく、0.04g・cm以下であるのがより好ましく、0.02g・cm以下であるのがさらに好ましい。
【0109】
ロータ3の回転アンバランス量が0.05g・cm以下であると、高回転領域で用いられるモータに適用した場合おいても、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を生じ難いものとなる。さらに、モ−タ組み立て工程の歩留まりが大幅に向上し生産性は格段に向上できる。
【0110】
以上説明したようなロータ(モータ用部品)3は、熱カシメまたは圧入により、永久磁石1をヨーク(支持部材)33に支持固定させることにより得られる。
【0111】
熱カシメにより、永久磁石1をヨーク33に支持固定させるには、熱カシメは、永久磁石1より高温の状態のヨーク33の中空部に、永久磁石1を挿通し、その後、ヨーク33を冷却することにより行う。なお、熱カシメは、例えば、永久磁石1より高温の状態のヨーク33の中空部に、冷却状態の永久磁石1を挿通し、その後、永久磁石1の温度を上昇させることにより行ってもよい。
【0112】
また、圧入により、永久磁石1をヨーク33に支持固定させる場合、軸方向(図中の上下方向)への、永久磁石1とヨーク33との相対的な移動速度(接近速度)は、0.2〜20cm/秒であるのが好ましく、0.5〜10cm/秒であるのがより好ましい。
【0113】
永久磁石1とヨーク33との相対的な移動速度が前記範囲内の値であると、永久磁石1の表面に傷が付くのを効果的に防止しつつ、効率良く永久磁石1を圧入することができる。このように、永久磁石1の表面に傷が付くのが防止されることにより、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上し、モータの長期安定性も向上する。
【0114】
また、永久磁石1とヨーク33との接合を圧入により行う場合、永久磁石1(磁石本体11)は、その端部の角(少なくとも先端部の外周側の角)に面取りを施したものであるのが好ましい。これにより、圧入の操作をさらに容易に行うことが可能になる。また、圧入の操作を行う際に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上し、モータの長期安定性も向上する。
【0115】
上述したような熱カシメ、圧入により接合される永久磁石1は、自然状態(ヨーク33と接合する前の状態)での外径が、ヨーク33の対応する部位の自然状態(永久磁石1と接合する前の状態)での内径より大きい。これにより、得られるロータ3における永久磁石1とヨーク33との接合強度は十分に大きいものとなる。
【0116】
以上、永久磁石1とヨーク33との接合方法について説明したが、このような接合方法は、例えば、ヨーク33とハブ31との接合、ハブ31とスリーブ32との接合にも適用することができる。これにより、ロータ3は、高回転領域で用いられるモータに適用した場合おいても、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を生じ難い、特に安定した特性を有するものとなる。
【0117】
次に、上述したモータ用部品(ロータ)を備えた、本発明のモータの好適な実施形態について説明する。
【0118】
図5に示すように、モータ(ハードディスクドライブ用モータ)4は、上述したロータ(回転子)3と、シャフト(軸)41と、ステータ(固定子)42と、基部(フレーム)43とを有している。
【0119】
シャフト41は、ロータ3を回転自在に支持している。
シャフト41は、通常、ステンレス鋼等の金属材料で構成される。ステンレス鋼としては、例えば、SUS304、SUS303、SUS316、SUS316L、SUS316J1、SUS316J1L等のFe−Cr−Ni系合金、SUS405、SUS420J2、SUS430、SUS434、SUS444、SUS429、SUS430F等のFe−Cr系合金等が挙げられる。
【0120】
ステータ42は、所定の間隔(ギャップ)を介して、永久磁石1の外周面に対面するように配置されている。
このステータ42は、所望の形状に打ち抜かれた珪素鋼板の積層体よりなるコア421と、該コア421に巻線を施してなるコイル(3相コイル)422とで構成されている。
【0121】
基部43は、中空部を有する形状を有しており、その内表面側にはシャフト41が、圧入等の方法により強固に固定されている。また、基部43の外表面側には、ステータ42が支持固定されている。
【0122】
また、スリーブ32の先端側には、スラスト受け板45がフランジ44とともに、固定されており、このスラスト受け板45は、シャフト41の先端部と接触している。
【0123】
このようなモータ4では、図示しない導線を介してステータ42のコイル422へ通電することにより、コア421が励磁され、ロータ3にトルクが発生する。この場合、コイル422への通電は、ロータ3の位置を検出するロータ位置センサによる検出信号に基づいて、好ましくは、インバータを備えたモータ駆動制御手段(いずれも図示せず)により制御される。
【0124】
上述したように、このモータ4では、熱カシメまたは圧入により、永久磁石1とヨーク33(支持部材)とが接合されているため、ロータ3にトルクが発生した場合においても、永久磁石1とヨーク33との接合不良が発生し難い。その結果、モータの駆動時等における異音の発生、モータのトルク特性の低下等の問題の発生がより効果的に防止される。また、上記のような接合不良が効果的に防止されることにより、ヨーク33を有するモータ4は、故障、破損等を生じ難い、信頼性に優れたものとなる。
【0125】
また、永久磁石1は、磁石本体11の表面側に、上述したような関係を満足する被覆層12が形成された構成となっているため、永久磁石1からの揮発物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、モータ4の長期安定性、信頼性が向上する。
【0126】
また、このモータ4では、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合されることにより、永久磁石1とヨーク33との接合部に、従来用いられてきたような有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られる。このように、有機接着剤を用いることなく、永久磁石1とヨーク33とを接合した場合、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、特に小さいものとすることができる。その結果、ロータ3を適用したモータ4は、例えば、高回転領域で用いた場合でも、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を発生し難いものとなる。
【0127】
ところで、上記のような有機接着剤を用いる従来の製造方法では、永久磁石とヨークとの間から、余剰の有機接着剤がロータ端面にはみ出すことがあった。このような余剰の有機接着剤は、通常その余剰接着剤は寸法的に許容されるモータ構造で設計される場合が多いが、端面の余剰接着剤はロータの回転による遠心力や振動、トルク変動による周方向の加速度を直接受けるため剥離、破断、脱落が生じる。このような脱落した接着剤の一部が、モータ内に残存し、モータに悪影響を及ぼすことがあった。
【0128】
これに対し、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合することで、有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られるため、このような問題の発生を回避できる。したがって、本発明の永久磁石1は、例えば、ハードディスクドライブ用モータのように、非常に微細な異物の排除が求められるようなものに対して、特に好適に適用することができる。
【0129】
モータ4は、最大回転数が3600rpm以上の領域で用いられるものであるのが好ましく、5000rpm以上の領域で用いられるものであるのがより好ましく、7000rpm以上の領域で用いられるものであるのがさらに好ましい。本発明の永久磁石1は、機械的強度に特に優れ、特に十分な耐錆性能を有しているので、モータ4が、このような最大回転数を有するモータであると、本発明の効果はより顕著なものとなる。
【0130】
従来のように、永久磁石と、その支持部材との接合強度が小さい場合には、信頼性等の問題から実現するのが困難であった高回転型のモータにも、本発明の永久磁石1を好適に用いることができる。
【0131】
また、高回転型のモータでは、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)の発生を防止、抑制するために、ロータの重心のアンバランス量の低減が一層求められるが、永久磁石1とヨーク33とを熱カシメまたは圧入で接合することで、有機接着剤を用いる必要がないため、ロータの重心のアンバランス量の低減を容易に達成することができる。
【0132】
なお、図示の構成では、モータ4は、ハードディスクドライブに用いられるモータ(ハードディスクドライブ用モータ)である。ハードディスクドライブ用モータは、一般に、高回転領域で用いられるとともに、磁気記録密度が非常に高いため、振動の低減は最も重要な課題のひとつであるが、永久磁石1とヨーク33とを熱カシメまたは圧入で接合することで、このような問題の発生を容易に回避することができる。
【0133】
以上、本発明の永久磁石、モータ用部品およびモータを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0134】
例えば、前述した実施形態では、被覆層をCVD法により形成する構成について説明したが、被覆層は、いかなる方法で形成されたものであってもよい。
【0135】
また、本発明の永久磁石は、前述したようなモータ、モータ用部品に適用されるものに限定されない。
【0136】
また、本発明のモータは、上述したようなアウターロータ型のものに限定されず、例えば、インナーロータ型、円盤型のもの等であってもよい。
【0137】
また、本発明のモータは、ハードディスクドライブ用モータに限定されず、いかなるタイプのものであってもよい。
【0138】
また、前述した実施形態では、支持部材がヨークである構成について説明したが、支持部材はこれに限定されず、例えば、シャフト(軸)、ハブ、ケーシング等であってもよい。
【0139】
また、前述した実施形態では、動圧流体軸受け構造を有するものについて説明したが、軸受け構造は、いかなるものであってもよい。例えば、自己潤滑性軸受けや、オリフィス軸受け、ポケット軸受け等の静圧流体軸受けであってもよい。また、上記のような滑り軸受けのほか、例えば、ころがり軸受け(玉軸受)、磁気軸受け等であってもよい。
【0140】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【0141】
なお、以下に示す例では、具体的な物質名、数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【0142】
(実施例1)
[永久磁石の製造]
以下のようにして、図1に示すような形状、構成を有する20種の永久磁石(サンプルNo.1〜No.20)を製造した。
【0143】
<サンプルNo.1>
まず、Nd−Fe−Co−B系超急冷法磁石粉末(粒度が150#以下の原料粉を使用。)と、結合樹脂としてのビスA型エポキシ樹脂とを混合し、これらを常温で30分間混練して、ボンド磁石用組成物(コンパウンド)を作製した。磁石粉末、ビスA型エポキシ樹脂の配合比率(重量比率)は、それぞれ97.9wt%、2.1wt%とした。
【0144】
次いで、このコンパウンドを秤量してプレス装置の金型内に充填し、無磁場中にて、常温にて、約100kg/mm2の圧力で圧縮成形してから、185℃×16分間の条件でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、円筒状のボンド磁石を得た。このボンド磁石に対して、その高さ方向の研磨処理を施した。
【0145】
その後、ボンド磁石を、バレル研磨法により各稜が0.15Rになるまで研磨(面取り)し、これを磁石本体とした。得られた磁石本体は、外径28.4mm×内径26.2mm×高さ4.6mmの円筒状(室温(20℃)、自然状態)をなすものであった。また、磁石本体の空孔率は、4.5vol%であった。
【0146】
次に、得られた磁石本体を洗浄した。磁石本体の洗浄としては、純水超音波洗浄を2分間行った。その後、85℃で20分間乾燥した。
【0147】
このようにして洗浄を行った磁石本体の表面に、ポリパラキシリレンからなる被覆層を形成した。
【0148】
被覆層の形成は、以下のようなCVD(化学蒸着)法により行った。
まず、原料のジパラキシリレン(di−para−xylylene:ポリパラキシリレンに対応するダイマー)を、温度:150〜175℃、圧力:100〜135Paで気化させた。
【0149】
次に、温度:600〜680℃、圧力:50〜67Paで、480分間保持し、原料を熱分解させた。
【0150】
さらに、温度:30〜35℃、圧力:10〜13Paで、480分間保持することにより、磁石本体の表面に、ポリパラキシリレンで構成された被覆層を形成し、その後、温度:−70℃、圧力:1.3Paで、460分間保持した。
【0151】
最後に、装置内の温度を室温、圧力を大気圧とし、被覆層が形成されたボンド磁石を装置内から取り出した。
【0152】
なお、被覆層の成膜は、チャンバー内に、図6に示すような回転部材を設置し、当該回転部材の回転速度を調整して、ワークである磁石本体の回転を制御しつつ、チャンバー内の気流を制御しながら行った。
【0153】
以上のようにして、被覆層が形成されたボンド磁石を、8極に多極着磁し、永久磁石(サンプルNo.1)とした。
【0154】
このようにして得られた永久磁石の最大磁気エネルギー積(BH)maxは、79.8kJ/m3であった。
【0155】
<サンプルNo.2>
被覆層の形成において、ジモノクロロパラキシリレン(di−monochloro−para−xylylene:ポリモノクロロパラキシリレンに対応するダイマー)を原料として用い、形成される被覆層をポリモノクロロパラキシリレンで構成されたものとした以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.2)を作製した。
【0156】
<サンプルNo.3〜No.5>
CVDの処理時間、回転部材の大きさ、回転速度を変更し、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.2の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.3〜No.5)を作製した。
【0157】
<サンプルNo.6>
図2に示すような構成となるように、被覆層の形成に先立ち、ボンド磁石の全表面に、ビスA型エポキシ樹脂で構成された下地層を形成した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.6)を作製した。
【0158】
下地層の形成は、未硬化のビスA型エポキシ樹脂を吹き付け塗装し、その後、150℃×20分間の条件で硬化させることにより行った。形成された下地層の平均厚さは、4.5μmであった。
【0159】
また、被覆層の形成に先立ち、下地層表面を洗浄した。下地層表面の洗浄としては、脱脂洗浄および純水洗浄を行った。脱脂洗浄は、エースクリーンA−220(奥野製薬市場品)を50g/Lの濃度で溶解させた洗浄液を用いて、50℃で10分間行った。この洗浄液のpHは11.4であった。また、純水洗浄は、常温で1分間行った。
【0160】
<サンプルNo.7〜No.9>
下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.6の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.7〜No.9)を作製した。
【0161】
<サンプルNo.10>
下地層の構成材料をアクリル樹脂とし、被覆層をポリモノクロロパラキシリレンで構成されたものとした以外は、サンプルNo.6の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.10)を作製した。
【0162】
<サンプルNo.11〜No.13>
下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.10の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.11〜No.13)を作製した。
【0163】
<サンプルNo.14〜No.16>
図3に示すような構成となるように、下地層をボンド磁石の外周面側のみに形成し、下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.10の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.14〜No.16)を作製した。
【0164】
<サンプルNo.17>
被覆層を形成しないで、ボンド磁石をそのまま永久磁石とした以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして、永久磁石(サンプルNo.17)を作製した。
【0165】
<サンプルNo.18>
ボンド磁石の表面に、ビスA型エポキシ樹脂で構成された被覆層を形成した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.18)を作製した。
【0166】
被覆層の形成は、未硬化のビスA型エポキシ樹脂を吹き付け塗装し、その後、150℃×20分間の条件で硬化させることにより行った。形成された下地層の平均厚さは、14.5μmであった。
【0167】
<サンプルNo.19、No.20>
ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして、2種の永久磁石(サンプルNo.19、No.20)を作製した。
【0168】
サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、被覆層および下地層の構成を表1に示す。
【0169】
【表1】
【0170】
[永久磁石の評価]
<発生ガス量の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、以下のような条件で、発生ガス量の測定を行った。
【0171】
まず、サンプルNo.1〜No.20のそれぞれについて、各々5個ずつの永久磁石を用意した。これらの永久磁石に対して、純水超音波洗浄を行った。この純水超音波洗浄は、26℃×3分間という条件で行った。その後、85℃で25分間乾燥した。
【0172】
次に、各サンプルの磁石(各々5個ずつ)を、それぞれ、容量100mLのヘッドスペース瓶に入れ、70℃で16時間加熱した。次に、Heガスをキャリアーガスとして1mL/分の流速で30分間流し、流出してきたガスを捕集した。その後、捕集したガスを、GC−MS(ヒューレットパッカード社製:商品名「5890−5971A」)で分析した。そして、得られた測定結果から、永久磁石の表面積1m2あたりの発生ガス量を求めた(測定限界20μg/m2)。
【0173】
<イオン量の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、以下のような条件で、抽出イオン量の測定を行った。
【0174】
まず、サンプルNo.1〜No.20のそれぞれについて、各々5個ずつの永久磁石を用意した。これらの永久磁石に対して、純水超音波洗浄を行った。この純水超音波洗浄は、25℃×3分間という条件で行った。その後、85℃で30分間乾燥した。
【0175】
次に、80℃、50mLの純水を用いて、各サンプルの永久磁石(各々5個ずつ)に対して、30分間抽出操作を行った。次に、この水に対して、イオンクロマトアナライザー(横河電機社製:商品名「IC500」)を用いて、Br−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の各濃度を、分析、測定した。そして、得られた測定結果から、永久磁石の表面積1m2あたりのイオン抽出量の総量を求めた(測定限界5μg/m2)。
【0176】
<圧環強度の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、圧環強度を測定した。圧環強度の測定は、JIS Z 2507に準じて行った。
【0177】
<塩水噴霧試験>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0178】
その後、8倍顕微鏡下で、磁石表面の異なる10箇所を観察し、視野内に変色が見られなかった場合には◎として評価した。また、一部変色が1〜2点確認された場合には○として評価した。また、変色が3点以上確認された場合には△として評価した。また、赤錆が1点以上確認された場合には×として評価した。
これらの結果を表2に示す。
【0179】
【表2】
【0180】
表2から明らかなように、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、発生ガス量が極めて少なく、いずれも測定限界以下であった。また、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、抽出イオン量が極めて少なく、45mg/m2以下であった。これに対し、サンプルNo.17〜No.19の永久磁石(いずれも比較例)は、発生ガス量、抽出イオン量が多かった。
【0181】
また、圧環強度の測定では、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)が優れた機械的強度を有するものであることが確認された。これに対し、サンプルNo.17、No.18の永久磁石(いずれも比較例)は、機械的強度に劣っていた。
【0182】
また、塩水噴霧試験においては、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、変色がほとんど見られず、良好な耐錆性を有していることが確認された。これに対し、サンプルNo.17、No.18の永久磁石(いずれも比較例)では、変色や錆びがはっきりと認められた。
【0183】
また、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)について、外周面の12箇所(永久磁石の外周面において、円筒の軸を中心に周方向に30°ずつ分割した箇所)について、被覆層の厚さを測定した。その結果、膜厚のばらつきは、きわめて小さく、いずれも、±1.1%以下であった。
【0184】
(実施例2)
[ロータ(モータ用部品)の製造]
前記実施例1で製造したサンプルNo.1〜No.20の各永久磁石を用いて、以下のようにして、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を製造した。
【0185】
まず、快削鋼材(SUM21)で構成された略円筒状部材を用意し、これに切削加工を施すことにより、ヨークを得た。このようにして得られたヨークの表面粗さRa(内表面)は、1.9μmであった。また、ヨークの20℃における熱膨張率(線膨張率)は、11.7[×10−6K−1]であった。
次に、得られたヨークと永久磁石とを熱カシメにより接合した。
【0186】
熱カシメによる接合は、以下のようにして行った。
まず、加熱台上で、ヨークの温度が200℃になるように加熱した。このような状態で、高さ方向の位置が決まる治具を用いて、ヨークの基端側から、その中空部に永久磁石を挿通した。なお、このときの永久磁石の温度は20℃であった。
【0187】
その後、加熱台から冷却台に移動させ、永久磁石が挿通された状態のヨークを冷却し、その温度を20℃にした。
【0188】
その結果、サンプルNo.1〜No.16、No.20の永久磁石を用いたものでは、ヨークと永久磁石とが、強固に接合した接合体が得られた。また、サンプルNo.17〜No.19の永久磁石を用いたものでは、冷却に伴うヨークの収縮により、永久磁石に微小なひび割れを生じた。
【0189】
以上のようにして得られた永久磁石とヨークとの接合体を用いて、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を得た。なお、ヨーク、ハブ、スリーブの構成材料としては、それぞれ、快削鋼(SUM21)、アルミニウム、真鍮を用い、ヨークとハブとの接合、ハブとスリーブとの接合は、いずれも、圧入により行った。
【0190】
各ロータについて、製造に用いたボンド磁石の寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、ヨークの寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、およびヨークの加熱状態での内径を表3に示す。
【0191】
【表3】
【0192】
[ロータの評価およびモータの製造]
上記のようにして製造された各ロータについて、島津製作所社製動釣合試験機(VC 003T形)を用いて回転アンバランス量の測定を実施した。そのときの回転数は3600rpmとした。
回転アンバランス量の測定結果を表4に示す。
【0193】
【表4】
【0194】
表4から、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、回転アンバランス量が極めて小さいことがわかる。これに対し、サンプルNo.17〜No.20によるロータ(いずれも比較例)では、回転アンバランス量が大きい。中でも、サンプルNo.20によるロータは、回転アンバランス量が極めて大きかった。
【0195】
次に、サンプルNo.1〜No.20によるロータを用いて、図5に示すようなモータを製造した。
【0196】
このようにして得られた各モータについて、ステータのコイルへの通電操作(通電時間:30秒間、最大回転数:7200rpm)を繰り返し行った。
【0197】
サンプルNo.1〜No.16によるモータ(いずれも本発明)では、駆動時の振動、騒音が比較的小さいものであったのに対し、サンプルNo.17〜No.20によるモータ(いずれも比較例)では、駆動時の振動、騒音が大きかった。比較例のモータで、駆動時の振動、騒音が大きかったのは、被覆層の厚さが大きいためにロータのアンバランス量が大きくなっていたこと、熱カシメ時に永久磁石が欠損、破損したためにロータのアンバランス量が大きくなっていたことによるものであると考えられる。
【0198】
また、サンプルNo.17〜No.20によるモータ(いずれも比較例)では、上記の通電操作の回数が約30000回目に達する頃から振動、騒音(異音)がさらに激しいものとなった。
【0199】
上記の通電操作を50000回行った後、各モータを分解した。分解した各モータからロータを取り出し、これらの各ロータについて、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0200】
その結果、サンプルNo.17〜No.19によるロータ(いずれも比較例)では、永久磁石周辺に、赤錆等による変色がはっきりと認められた。これに対し、サンプルNo.1〜No.16、No.20によるロータでは、永久磁石の周辺には錆等による変色が認められなかった。
【0201】
(実施例3)
[ロータ(モータ用部品)の製造]
前記実施例1で製造したサンプルNo.1〜No.20の各永久磁石を用いて、以下のようにして、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を製造した。
【0202】
まず、快削鋼材(SUM21)で構成された略円筒状部材を用意し、これに切削加工を施すことにより、ヨークを得た。このようにして得られたヨークの表面粗さRa(内表面)は、1.9μmであった。また、ヨークの20℃における熱膨張率(線膨張率)は、11.7[×10−6K−1]であった。
【0203】
次に、得られたヨークの中空部に、永久磁石を圧入した。永久磁石の圧入は、永久磁石がヨークに対して傾かないような位置出し治具を用いて、油圧プレスにより行った。このときの永久磁石とヨークとの相対的な移動速度(接近速度)は、5cm/秒であった。
【0204】
サンプルNo.1〜No.16の永久磁石を用いたものでは、圧入の操作を円滑に行うことができ、また、圧入により得られた永久磁石とヨークとの接合体は、永久磁石とヨークとが極めて強固に接合したものであった。また、サンプルNo.17の永久磁石を用いたものでは、圧入により接合しようと試みたところ、ボンド磁石の一部が削り取られた。また、サンプルNo.18、No.19の永久磁石を用いたものでは、圧入により接合しようと試みたところ、被膜の一部が削り取られ、磁石本体の一部が露出した状態になった。
【0205】
以上のようにして得られた永久磁石とヨークとの接合体を用いて、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を得た。なお、ヨーク、ハブ、スリーブの構成材料としては、それぞれ、快削鋼(SUM21)、アルミニウム、真鍮を用い、ヨークとハブとの接合、ハブとスリーブとの接合は、いずれも、前記と同様の熱カシメにより行った。
【0206】
各ロータについて、製造に用いたボンド磁石の寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、ヨークの寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、およびヨークの加熱状態での内径を表5に示す。
【0207】
【表5】
【0208】
[ロータの評価およびモータの製造]
上記のようにして製造された各ロータについて、島津製作所社製動釣合試験機(VC 003T形)を用いて回転アンバランス量の測定を実施した。そのときの回転数は3600rpmとした。
回転アンバランス量の測定結果を表6に示す。
【0209】
【表6】
【0210】
表6から、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、回転アンバランス量が極めて小さいことがわかる。これに対し、サンプルNo.17〜No.20によるロータ(いずれも比較例)では、回転アンバランス量が大きい。
【0211】
次に、サンプルNo.1〜No.20によるロータを用いて、図5に示すようなモータを製造した。
【0212】
このようにして得られた各モータについて、ステータのコイルへの通電操作(通電時間:30秒間、最大回転数:7200rpm)を繰り返し行った。
【0213】
サンプルNo.1〜No.16によるモータ(いずれも本発明)では、駆動時の振動、騒音が比較的小さいものであったのに対し、サンプルNo.18、No.20によるモータ(いずれも比較例)では、駆動時の振動、騒音が大きかった。
【0214】
また、サンプルNo.18、No.20によるモータ(いずれも比較例)では、上記の通電操作の回数が約30000回目に達する頃から振動、騒音(異音)がさらに激しいものとなった。
【0215】
上記の通電操作を50000回行った後、各モータを分解した。分解した各モータからロータを取り出し、これらの各ロータについて、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0216】
その結果、サンプルNo.17〜No.19によるロータ(いずれも比較例)では、永久磁石周辺に、赤錆等による変色がはっきりと認められた。これに対し、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、永久磁石の周辺には錆等による変色が認められなかった。
【0217】
また、被覆層の形成を前記[1]で示すような方法に変更した以外は、前記と同様に永久磁石を製造し、前記実施例1〜実施例3と同様の評価を行った。その結果、いずれも、前記と同様な結果が得られた。
【0218】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ハードディスクドライブ等の機器に悪影響を与えにくい永久磁石、モータ用部品およびモータを提供することができる。
【0219】
特に、磁石本体の内周面側における被覆層の厚さDiと、磁石本体の外周面側における被覆層の厚さDoとの間で、Di<Doの関係を満足することにより、永久磁石からの物質の放出を効果的に防止しつつ、軸ぶれによる、モータ駆動時における振動や騒音(異音)の発生等を効果的に防止できる。また、モータ組み立て時等における永久磁石の欠損、破損等の発生を防止することができる。したがって、高回転型のモータ等に、好適に適用することができ、例えば、ハードディスクドライブ等の機器のさらなる高性能化、高密度化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の永久磁石の第1実施形態を示す断面斜視図である。
【図2】本発明の永久磁石の第2実施形態を示す断面斜視図である。
【図3】本発明の永久磁石の他の実施形態を示す断面斜視図である。
【図4】本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態を示す断面側面図である。
【図5】図4に示すモータ用部品を有するモータの好適な実施形態を示す断面側面図である。
【図6】被覆層の形成時に用いる装置の構成の一例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
1……永久磁石 11……磁石本体 12……被覆層 13……下地層 3……ロータ 31……ハブ 32……スリーブ 321……軸受け部 322……軸受け部 323……溝 33……ヨーク 4……モータ 41……シャフト 42……ステータ 421……コア 422……コイル 43……基部 44……フランジ 45……スラスト受け板 5……回転部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石、モータ用部品およびモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータの周辺機器として、ハードディスクドライブが広く用いられている。ハードディスクドライブは、一般に、ディスクを回転させるためのモータを有している。
【0003】
モータを構成する永久磁石としては、例えば、鋳造磁石、焼結磁石、ボンド磁石等、いかなるものを用いてもよいが、ハードディスクドライブのように、小型化、精密化が求められる用途においては、成形性に優れるボンド磁石が広く用いられている。
【0004】
ボンド磁石は、磁石粉末を結合樹脂で結合してなるものであるため、上記のように成形性に優れるという特徴を有する一方で、特に高温下において、有機化合物、無機化合物、イオン等の各種物質を放出し易いという性質を有している。このようにして放出された物質は、磁気ヘッドやディスク表面等に堆積することが知られている。
【0005】
ところで、近年、ハードディスクドライブは、著しい勢いで高性能化、高密度化が進んでおり、今後もこのような高性能化、高密度化は、さらに進行するものと考えられる。そして、ハードディスクドライブの高性能化、高密度化がさらに進むと、前述したような物質の堆積等が、データの読み込みや書き込みに悪影響を及ぼす可能性がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、モータを搭載する機器、特に、ハードディスクドライブ等の機器に悪影響を与えにくい永久磁石、モータ用部品およびモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(23)の本発明により達成される。
【0008】
(1) 略円筒状の磁石本体と、その表面側に設けられた被覆層とを有する永久磁石であって、
前記被覆層は、主としてポリパラキシリレン樹脂で構成されたものであり、
前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さをDi[μm]、前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足することを特徴とする永久磁石。
【0009】
(2) 前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さDiが2.0〜15.0μmである上記(1)に記載の永久磁石。
【0010】
(3) 前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さDoが15.0〜35.0μmである上記(1)または(2)に記載の永久磁石。
【0011】
(4) 前記ポリパラキシリレン樹脂は、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリパラキシリレンのうち少なくとも1種を含むものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の永久磁石。
【0012】
(5) 前記被覆層は、化学蒸着法により形成されたものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の永久磁石。
【0013】
(6) 前記磁石本体と、前記被覆層との間に、下地層を有する上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の永久磁石。
【0014】
(7) 前記下地層は、主として有機高分子材料で構成されたものである上記(6)に記載の永久磁石。
【0015】
(8) 前記下地層の平均厚さは、10.0μm以下である上記(6)または(7)に記載の永久磁石。
【0016】
(9) 70℃において、16時間の発生ガス量が、表面積1m2あたり、50mg以下である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の永久磁石。
【0017】
(10) 80℃の純水に30分間浸漬したときに、抽出されるBr−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の量の総計が、表面積1m2あたり、150mg以下である上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の永久磁石。
【0018】
(11) 前記磁石本体の空孔率は、7.0vol%以下である上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の永久磁石。
【0019】
(12) 前記磁石本体は、磁石粉末を結合樹脂で結合してなるボンド磁石である上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の永久磁石。
【0020】
(13) 前記磁石粉末は、希土類元素と、遷移金属と、ボロンとを含む組成のものである上記(12)に記載の永久磁石。
【0021】
(14) 前記ボンド磁石における前記磁石粉末の含有率は、93.0〜99.0wt%である上記(12)または(13)に記載の永久磁石。
【0022】
(15) 前記磁石本体は、面取りされたものである上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の永久磁石。
【0023】
(16) 上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の永久磁石と、
前記永久磁石を支持する支持部材とを有することを特徴とするモータ用部品。
【0024】
(17) 前記永久磁石は、前記支持部材の内周側に支持固定されている上記(16)に記載のモータ用部品。
【0025】
(18) 前記永久磁石は、熱カシメまたは圧入により、前記支持部材の内周側に支持固定されている上記(16)または(17)に記載のモータ用部品。
【0026】
(19) モータ用部品は、ロータである上記(16)ないし(18)のいずれかに記載のモータ用部品。
【0027】
(20) 前記ロータの回転アンバランス量は、0.05g・cm以下である上記(19)に記載のモータ用部品。
【0028】
(21) 上記(16)ないし(20)のいずれかに記載のモータ用部品を備えたことを特徴とするモータ。
【0029】
(22) ハードディスクドライブに用いられる上記(21)に記載のモータ。
【0030】
(23) 最大回転数が3600rpm以上の領域で用いられるものである上記(21)または(22)に記載のモータ。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の永久磁石、モータ用部品およびモータの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【0032】
図1は、本発明の永久磁石の第1実施形態を示す断面斜視図である。
本発明の永久磁石1は、磁石本体11と、磁石本体11の表面側に形成された被覆層12とを有する。
【0033】
磁石本体11は、略円筒状の形状をなすものである。このような形状を有することにより、例えば、後述するモータの製造に好適に用いることができる。
【0034】
磁石本体11は、多極着磁されている。
磁石本体11としては、例えば、鋳造磁石、焼結磁石、ボンド磁石のほか、圧延、鍛造、熱間押出等の方法により得られる磁石等いかなるものを用いてもよい。この中でも、例えば、本発明の永久磁石1を後述するようなモータに用いる場合、比較的小型の磁石や肉厚の小さい磁石でも容易に製造できるという点で、ボンド磁石が有利である。
【0035】
ボンド磁石は、主として、磁石粉末と、結合樹脂(バインダー)とで構成される。
【0036】
ボンド磁石を構成する磁石粉末としては、例えば、希土類元素と遷移金属とを基本成分とする希土類磁石粉末が好適に使用される。
【0037】
希土類磁石粉末(以下単に、「磁石粉末」とも言う)としては、希土類元素と遷移金属と、ボロンとを含む合金よりなるものが好ましい。
【0038】
特に、R(ただし、Rは、Yを含む希土類元素のうちの少なくとも1種)と、Feを主とする遷移金属(TM)と、Bとを基本成分とするもの(以下、R−TM−B系合金と言う)を用いるのが好ましい。
【0039】
R−TM−B系合金の代表的なものとしては、Nd−Fe−B系合金、Pr−Fe−B系合金、Nd−Pr−Fe−B系合金、Nd−Dy−Fe−B系合金、Ce−Nd−Fe−B系合金、Ce−Pr−Nd−Fe−B系合金、これらにおけるFeの一部をCo、Ni等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
【0040】
前記希土類元素としては、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルが挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができる。また、前記遷移金属としては、Fe、Co、Ni等が挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができる。
【0041】
このようなR−TM−B系合金のうち少なくとも2種を混合して用いてもよい。これにより、混合する各磁石粉末の利点を併有することができ、所望する磁気特性を容易に得ることができる。
【0042】
また、前記R−TM−B系合金のうち、少なくとも1種とフェライト粉末(例えば、BaO・6Fe2O3等のBa−フェライト、SrO・6Fe2O3等のSr−フェライトや、これらの一部を他の遷移金属、希土類元素で置換したもの等)を混合して用いてもよい。これにより、混合する各磁石粉末の利点を併有することができ、所望する磁気特性を容易に得ることができる。
【0043】
また、保磁力、最大磁気エネルギー積等の磁気特性を向上させるため、あるいは、耐熱性、耐食性を向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、Al、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge、Cr、W等を含有することもできる。
また、磁石本体11における前記磁石粉末の含有率は、93.0〜99.0wt%であるのが好ましく、93.0〜98.5wt%であるのがより好ましく、94.0〜98.5wt%であるのがさらに好ましい。磁石粉末の含有率が前記下限値未満であると、永久磁石1の用途等によっては、十分な磁気特性が得られない可能性がある。一方、磁石粉末の含有率が前記上限値を超えると、磁石本体11の成形性が低下するとともに、磁石本体11中の空孔率が急激に高くなる傾向を示し、後述する被覆層12を形成しても、本発明の効果を十分に発揮するのが困難になる可能性がある。
【0044】
結合樹脂(バインダー)としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【0045】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66、9Tナイロン)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリアクリル等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0046】
このような熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の選択が可能となるという利点がある。
【0047】
一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0048】
なお、使用される熱硬化性樹脂(未硬化)は、室温で液状のものでも、固形(粉末状)のものでもよい。
【0049】
さらに、磁石本体11の構成材料中に、滑材、酸化防止材等の添加材を微量添加してもよい。
【0050】
ボンド磁石の成形方法は、プレス成形、射出成形、押し出し成形等、特に限定されない。
【0051】
プレス成形の場合には、例えば、成形圧力:2〜16トン/cm2、焼成温度:100〜200℃で加熱硬化するのが好ましい。
【0052】
射出成形の場合には、例えば、成形温度:200〜280℃、成形型閉め圧力:0.1〜3トン/cm2で成形するのが好ましい。
【0053】
押し出し成形の場合には、例えば、成形温度:150〜250℃、成形温度:2〜10mm/secで成形するのが好ましい。
【0054】
このようにして各種成形法により成形された磁石本体11は、必要に応じて所望の寸法・形状に2次加工される。
【0055】
磁石本体11の磁気特性は、特に限定されないが、磁気エネルギー積(BH)maxが32kJ/m3以上のものが好ましく、48kJ/m3以上のものがより好ましく、64kJ/m3以上のものがさらに好ましい。
【0056】
また、磁石本体11の空孔率は、7.0vol%以下であるのが好ましく、5.0vol%以下であるのがより好ましい。空孔率が前記上限値を超えると、後述する被覆層12を形成しても、本発明の効果が十分に発揮されない可能性がある。
【0057】
また、磁石本体11は、その端部の角(少なくとも先端部の外周側の角)に面取りを施したものであってもよい。これにより、永久磁石1は、カケ等の欠陥を、さらに生じにくいものとなる。また、例えば、本発明の永久磁石1をモータに用いる場合、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を圧入により行う際に、その操作を容易に行うことが可能になる。また、圧入の操作を行う際に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下が防止され、結果として、モータの長期安定性が向上する。
【0058】
本発明の永久磁石1は、磁石本体11の表面側に、被覆層12を有している。被覆層12を有することにより、磁石本体11は、外部から遮断された状態になっている。
【0059】
被覆層12は、主として、ポリパラキシリレン樹脂で構成されたものである。ポリパラキシリレン樹脂は、優れたガスバリア性を有している。このため、永久磁石1を、高温環境下等で使用した場合であっても、磁石本体11等から永久磁石1外への、有機有機化合物、無機化合物、イオン等の物質の放出(以下、単に「物質の放出」とも言う。)を効果的に防止することができる。また、ポリパラキシリレン樹脂は、それ自体からも、アウトガス等の物質の放出をほとんど生じない。したがって、このような被覆層12が形成された永久磁石1は、後述するようなハードディスクドライブ用のモータ等の機器に用いた場合であっても、当該機器に対して、悪影響を与えにくい。
【0060】
また、ポリパラキシリレン樹脂は、適度な柔軟性を有している。
これにより、永久磁石1の寸法精度を十分に維持しつつ、以下のような効果が得られる。
すなわち、例えば、永久磁石1をモータの製造に用い、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を熱カシメまたは圧入により行った場合に、モータの組み立て時等における永久磁石の欠損、破損等の発生を十分に防止しつつ、組み立て後のモータにおける永久磁石1とヨークとの接合強度を、特に優れたものにすることができる。
【0061】
また、ポリパラキシリレン樹脂は、適度な潤滑性を有し、耐擦傷性に優れている。
これにより、例えば、永久磁石1をモータに用いる場合に、永久磁石1とヨーク(支持部材)との接合を圧入により行う際、その操作を容易に行うことができる。また、圧入時に、永久磁石1の表面に、傷が付くのを効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、永久磁石1を用いたモータの信頼性が向上する。このようなポリパラキシリレン樹脂の動摩擦係数(ASTM−D1894に準じて測定した場合)は、通常、動摩擦係数が、0.1〜0.5程度である。
【0062】
また、ポリパラキシリレン樹脂で構成された膜は、優れた強度を有している。これにより、永久磁石1全体としての機械的強度が向上するため、永久磁石1を、比較的大きな外力が加わるものや継続的に外力を加えた状態で用いるもの(特に、後述するようなモータ)に、好適に適用することができる。
【0063】
また、上述したように、ポリパラキシリレン樹脂は優れたガスバリア性を有している。このため、被覆層12が設けられることにより、磁石本体11の酸化等を効果的に防止することができ、永久磁石1の耐食性、長期安定性が向上する。
【0064】
さて、上述したように、ポリパラキシリレン樹脂は、優れたガスバリア性を有しているが、後述するモータ等のように、永久磁石1を圧着(例えば、熱カシメ、圧入等)させて用いる場合(図5参照)を考えると、被覆層12は、磁石本体1の外表面側において十分な厚さを有するものであることが求められる。すなわち、磁石本体1の外表面側における被覆層12の厚さが薄い場合には、ヨーク33との接合部位(永久磁石1の外周面)において柔軟性が低下し十分な接合強度(密着性)を得るのが困難となるとともに、被覆層12の潤滑性、耐擦傷性が十分に得られず、圧入の操作性が低下し、また、永久磁石1の表面に傷が付きやすくなる。
【0065】
以上のような理由から、被覆層12は、磁石本体1の外表面側における厚さが比較的厚いものであることが求められる。
【0066】
一方、磁石本体11の内周面側においては、被覆層12は十分なガスバリア性を発揮し得るだけの厚さを有していればよく、それほど厚くする必要はない。それどころか、永久磁石1の内周面側における被覆層12の厚さが厚すぎると、永久磁石1全体に占める被覆層12の割合が大きくなり(磁石本体11の割合が小さくなり)、永久磁石1全体としての磁気特性を十分に高めるのが困難となる。また、永久磁石1の全体において、被覆層12の厚さが厚い場合には、永久磁石1の寸法精度が低下し(寸法公差が大きくなり)、永久磁石1を有するモータは、振動による軸ぶれや騒音(異音)を発生し易いものとなる。その結果、後述するような高回転領域で用いられるようなモータに、永久磁石1を適用するのが困難となる。
【0067】
したがって、本発明では、磁石本体11の表面側に設けられた被覆層12が、以下のような関係を満足することとした。
すなわち、本発明は、磁石本体11の内周面側における平均厚さをDi[μm]、磁石本体11の外周面側における平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足する。
【0068】
なお、図中では、被覆層12の内周面側における厚さと、外周面側における厚さとの差を、誇張して示した。
【0069】
上述したように、本発明は、Di<Doの関係を満足する点に特徴を有するが、0<Di/Do<0.99の関係を満足するのが好ましく、0.05<Di/Do<0.74の関係を満足するのがより好ましく、0.05<Di/Do<0.5の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0070】
磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiは、特に限定されないが、2.0〜15.0μmであるのが好ましく、2.0〜13.0μmであるのがより好ましい。Diが前記下限値未満であると、被覆層12によるガスバリア性の効果が低下するとともに、磁石本体11の空孔率等によっては、ピンホール等の欠陥を生じやすくなる。このため、永久磁石1の使用環境等によっては、永久磁石1からの物質の放出を十分に防止することが困難となる可能性がある。一方、Diが前記上限値を超えると、永久磁石1全体としての寸法公差が大きくなる傾向を示す。
【0071】
また、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoは、特に限定されないが、15.0〜35.0μmであるのが好ましく、16.0〜30.0μmであるのがより好ましい。Doが前記下限値未満であると、永久磁石1の表面付近における柔軟性が低下するため、モータの組み立て時等における永久磁石1の欠損、破損等の発生を十分に防止しつつ、組み立て後のモータにおける永久磁石1とヨークとの接合強度を十分に高めるのが困難となる可能性がある。一方、Doが前記上限値を超えると、被覆層12においてクラック等の欠陥を生じる可能性があり、また、永久磁石1全体としての寸法公差が大きくなる傾向を示す。
【0072】
被覆層12を構成するポリパラキシリレン樹脂としては、ポリパラキシリレン(poly−para−xylylene)、ポリモノクロロパラキシリレン(poly−monochloro−para−xylylene)、ポリジクロロパラキシリレン(poly−dichloro−para−xylylene)、ポリモノフルオロパラキシリレン(poly−monofluoro−para−xylylene)、ポリモノエチルパラキシリレン(poly−monoethyl−para−xylylene)等が挙げられるが、この中でも特に、ポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレンのうち少なくとも1種を含むものであるのが好ましい。
この中でも、ポリパラキシリレンは、特に、磁石本体11との密着性に優れている。
また、ポリパラキシリレンは、特に優れた柔軟性を有している。このため、永久磁石1を、後述するモータの製造に用い、圧入、熱カシメで、支持部材に支持固定させたときに、永久磁石1と、支持部材との接合強度が特に優れたものとなる。
また、ポリモノクロロパラキシリレンは、特に優れたガスバリア性を有している。これにより、永久磁石1からの物質の放出を、さらに効果的に防止することができる。
【0073】
このような被覆層12は、通常、パラキシリレン樹脂に対応するダイマーを原料として用い、CVD(化学蒸着)法を行うことにより形成される。被覆層12の形成にCVD法を用いることにより、より緻密で、磁石本体11との密着性に優れた被覆層12を、安定的に形成することができる。また、被覆層12の形成にCVD法を用いることにより、磁石本体11の外周面側における被覆層12の厚さのばらつき、磁石本体11の内周面側における被覆層12の厚さのばらつきを十分に抑制しつつ、Di<Doの関係を満足するように被覆層12を容易に形成することができる。
【0074】
なお、上記のようなCVD法により被覆層12を形成する際には、例えば、磁石本体11を回転させてもよい。
【0075】
ところで、本発明の永久磁石1は、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiと、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoとが、前述したような関係を満足する点に特徴を有する。このような関係を満足するものであれば、被覆層12の形成条件は特に限定されないが、例えば、以下に示す[1]、[2]のような方法で被覆層12を形成することにより、前述したような関係を満足する被覆層12を容易かつ確実に形成することができる。
【0076】
[1]例えば、磁石本体11の内周面側にマスキングを施した状態で、ポリパラキシリレン樹脂(被覆層12)を形成する。これにより、マスキングが施された磁石本体11の内周面側では、被覆層12の形成が阻害されるため、被覆層12は前述した関係を満足するようなものとなる。
このような方法においては、マスキングとして、例えば、耐熱テ−プ、金属リング等を用いることができる。
また、上記のようなマスキングは、被覆層12の形成工程全体にわたって用いるものであってもよいし、被覆層12の形成工程の一部において用いるものであってもよい。例えば、磁石本体11の全表面に、比較的膜厚の小さいポリパラキシリレン樹脂を被覆した後、その内周面側にマスキングを施し、この状態で、再度ポリパラキシリレン樹脂を被覆することにより、前述したような関係を満足する被覆層12を形成してもよい。また、マスキングを施さない状態でのポリパラキシリレン樹脂の被覆と、マスキングを施した状態でのポリパラキシリレン樹脂の被覆とを繰り返し行うことにより、被覆層12を形成してもよい。これにより、Di、Doをより精確に制御することが可能となる。
【0077】
[2]また、例えば、図6に示すように、磁石本体11の中空部に、回転部材5を挿通しておき、この回転部材5を回転させながら、ポリパラキシリレン樹脂を被覆することによっても、上記のような関係を満足する被覆層12を形成することができる。すなわち、このような方法では、被覆層12の形成時において、磁石本体11の内周面側が回転部材5の表面と接触しているため、磁石本体11の内周面側には、外周面側に比べて、被覆層12の成膜速度が遅くなる。その結果、形成される被覆層12は、上記のような関係を満足するものとなる。なお、回転部材5の形状、大きさ、回転速度等を適宜選択してもよい。これにより、Di、Doをより精確に制御することが可能となる。
【0078】
また、被覆層12の形成に先立ち、磁石本体11の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、被覆層12を、より均一で緻密なものとして、安定的に形成することができる。
【0079】
なお、被覆層12の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、被覆層12は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。また、永久磁石1は、前述したような被覆層12を2層以上有していてもよい。
【0080】
上述したように、永久磁石1は、物質の放出量が極めて少ないことを特徴とする。
【0081】
具体的には、永久磁石1は、70℃において、16時間の発生ガス量が、永久磁石1の表面積1m2あたり、50mg以下であるのが好ましく、30mg以下であるのがより好ましく、20mg以下であるのがさらに好ましい。このような条件を満足することにより、永久磁石1は、ハードディスクドライブ等の機器に対して、極めて悪影響を与えにくいものとなる。
【0082】
また、永久磁石1は、80℃の純水に30分間浸漬したときに、抽出されるBr−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の量の総計が、永久磁石1の表面積1m2あたり、150mg以下であるのが好ましく、100mg以下であるのがより好ましく、50mg以下であるのがさらに好ましい。このような条件を満足することにより、永久磁石1は、ハードディスクドライブ等の機器に対して、極めて悪影響を与えにくいものとなる。
【0083】
次に、本発明の永久磁石の第2実施形態について説明する。以下、本実施形態の永久磁石について、前述した実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【0084】
図2は、本発明の永久磁石の第2実施形態を示す断面斜視図である。
図2に示すように、本実施形態の永久磁石1は、磁石本体11と被覆層12との間に、下地層13を有している。このように、被覆層12は、磁石本体11の表面に直接形成されたものでなくてもよい。
【0085】
このように、下地層13を有することにより、磁石本体11と被覆層12との密着性が向上し、被覆層12の剥離等の欠陥の発生等を効果的に防止することができる。その結果、永久磁石1の信頼性は、特に優れたものとなる。
【0086】
下地層13の構成材料としては、例えば、Cu、Al、Pd、Au、Ag、Pb、Sn、Ni、Fe、Co、In、V、Cr、Be、Zn、Ti、Mn、Cd、Pt、Rh、から選択される1種または2種以上を含む無機材料や、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂等の有機高分子材料等が挙げられる。この中でも、下地層13は、主として、有機高分子材料で構成されたものであるのが好ましく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂のうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものであるのがより好ましい。下地層13がこのような材料で構成されることにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
【0087】
下地層13の平均厚さは、特に限定されないが、10.0μm以下であるのが好ましく、1.0〜8.0μmであるのがより好ましい。下地層13の平均厚さが前記下限値未満であると、下地層13の効果が十分に得られない可能性がある。一方、下地層13の平均厚さが前記上限値を超えると、被覆層12によるガスバリア性、表面清浄性向上の機能が低下する傾向を示す。
【0088】
下地層13の形成方法は、特に限定されず、例えば、ディッピング、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター等の各種塗布法、溶射法、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、真空蒸着、スパッタリング、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、イオンプレーティング等の乾式めっき法等が挙げられる。
【0089】
また、下地層13の形成に先立ち、磁石本体11の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、例えば、磁石本体11と下地層13との密着性が向上し、結果として、磁石本体11と被覆層12との密着性をさらに優れたものとすることができる。
【0090】
そして、このような下地層13の表面に、被覆層12を前記実施形態と同様にして形成することにより、永久磁石1を得ることができる。
【0091】
また、被覆層12の形成に先立ち、下地層13の表面に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄(アルカリ脱脂処理)、酸洗浄、水洗(純水洗浄を含む)、有機溶剤洗浄、超音波洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング等が挙げられる。このような前処理を施すことにより、例えば、下地層13と被覆層12の密着性が向上し、結果として、磁石本体11と被覆層12との密着性をさらに優れたものとすることができる。
【0092】
なお、図2に示す構成では、下地層13は、磁石本体11の全表面に形成されているが、磁石本体11の表面の少なくとも一部に形成されたものであってもよい。例えば、下地層13は、図3に示すように磁石本体11の外周面側のみに形成されたものであってもよいし、磁石本体11の内周面側を除く部位のみに形成されたものであってもよい。また、このような場合、磁石本体11の内周面側における被覆層12の成膜速度と、磁石本体11の外周面側における被覆層12の成膜速度との比率は、例えば、下地層13の構成材料や膜厚などを選択することにより、調整することができる。
【0093】
次に、前述した永久磁石を備えた本発明のモータ用部品およびモータの好適な実施形態について説明する。
【0094】
図4は、本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態を示す断面側面図、図5は、図4に示すモータ用部品を有するモータの好適な実施形態を示す断面側面図である。図4、図5中では、図1に示すような永久磁石1を有する構成について説明したが、永久磁石1は、図2、図3に示すような構成のものであってもよいことは言うまでもない。以下、図4中、下側を「基端」、上側を「先端」として説明する。
【0095】
まず、本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態について説明する。図4に示すように、ロータ(回転子)3は、ハブ31と、ハブ31の先端側の内表面に接合されたスリーブ32と、ハブ31の基端側の内表面に接合されたヨーク33と、ヨーク33(支持部材)の内表面側に接合、固定された永久磁石1とで構成されている。
【0096】
スリーブ32は、略円筒状をなし、その内表面側に溝(中逃げ部)323を有する。
【0097】
スリーブ32は、後述するようなモータ4の製造に用いた場合、軸受け(動圧流体軸受け)として機能する。すなわち、スリーブ32は、長手方向(図1中の上下方向)の異なる2箇所に、内側に突出する軸受け部321、322を有している。軸受けが、このような動圧流体軸受け(滑り軸受け)であると、後述するような高回転領域で用いられるモータに好適に適用することができる。
【0098】
スリーブ32の構成材料としては、例えば、銅もしくは真鍮などの銅合金、アルミニウム、鉄もしくはステンレスなどの鉄合金、またもしくはそれらを粉末原料とする金属焼結体、Al2O3(アルミナ)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)等を主成分とするセラミックス、合成樹脂等が挙げられる。
【0099】
ヨーク33は、略円筒状をなし、ハブ31の基端側の内表面に接合、固定されている。
【0100】
ヨーク33の構成材料は、特に限定されないが、通常、金属または合金材料で構成される。ヨーク33を構成する材料としては、Fe、Al、快削鋼、ステンレス鋼、真鍮、焼結合金やこれらのうち少なくとも1種を含む合金等が挙げられるが、少なくとも永久磁石1と接触する部位がFeまたはAlを主とする材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、ヨーク33は、十分な機械的強度を有し、かつ、永久磁石1の被覆層12との接合強度(密着性)が、特に優れたものとなる。
【0101】
また、ヨーク33の構成材料は、室温付近での熱膨張率(線膨張率)が、4〜30[×10−6K−1]であるのが好ましく、8〜25[×10−6K−1]であるのがより好ましい。ヨーク33の構成材料の熱膨張率(線膨張率)が前記下限値未満であると、例えば、永久磁石1とヨーク33との接合を熱カシメにより行う場合、その製造工程において、ヨーク33を比較的高温にしなければ、ヨーク33の中空部に永久磁石1を挿通するのが困難となる場合がある。一方、ヨーク33の構成材料の熱膨張率(線膨張率)が前記上限値を超えると、ロータ3が高温環境下に曝されたときに、永久磁石1とヨーク33との密着性が低下する可能性がある。
【0102】
また、ヨーク33は、その表面粗さRaが0.5〜10.0μmであるのが好ましく、1.0〜5.0μmであるのがより好ましい。ヨーク33の表面粗さRaが前記範囲内の値であると、例えば、永久磁石1とヨーク33との接合を圧入により行う場合、その操作を容易に行うことができる。また、圧入時に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上する。
【0103】
一方、ヨーク33の表面粗さRaが前記下限値未満であると、永久磁石1とヨーク33との密着性(接合強度)が低下する可能性がある。また、ヨーク33の表面粗さRaが前記上限値を超えると、上記の効果が十分得られない可能性がある。
【0104】
永久磁石1は、上述したように、円筒形状をなす磁石本体11と、磁石本体11の表面側に形成された被覆層12とを有する。
磁石本体11は、多極着磁されている。
【0105】
永久磁石1は、前述したような被覆層12を有することにより、永久磁石1からの物質の放出が防止され、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等も防止される。したがって、ロータ3は、磁石本体11の特性を長期間にわたって安定的に発揮することができ、当該ロータ3を有するモータの信頼性も向上する。
【0106】
このような永久磁石1は、熱カシメまたは圧入により、ヨーク33(支持部材)に固定されている。これにより、永久磁石1は、十分な密着性(接合強度)でヨーク33に支持固定されたものとなる。このように、永久磁石1とヨーク33とが十分に高い強度で接合されたものであると、ロータ3を、モータ(特に、高回転領域で用いられるモータや、繰り返し使用されるモータ、長期間連続して使用されるモータ等)に適用した場合における、永久磁石1とヨーク33との接合不良の発生が、より効果的に防止される。その結果、モータの駆動時等における異音の発生、モータのトルク特性の低下等の問題の発生がより効果的に防止される。また、上記のような接合不良が効果的に防止されることにより、ヨーク33を有するモータ4は、故障、破損等を生じ難い、信頼性に優れたものとなる。
【0107】
また、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合されることにより、永久磁石1とヨーク33との接合部に、従来用いられてきたような有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られる。このように、有機接着剤を用いることなく、永久磁石1とヨーク33とを接合した場合、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、小さいものとすることができる。特に、永久磁石1は、磁石本体11の内周面側における被覆層12の平均厚さDiと、磁石本体11の外周面側における被覆層12の平均厚さDoとが、前述したような関係を満足することにより、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1全体としての寸法公差を十分に小さいものにすることができ、その結果、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、十分に小さいものとすることができる。したがって、ロータ3を適用したモータ4は、例えば、高回転領域で用いた場合でも、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を発生し難いものとなる。
【0108】
以上説明したようなロータ3のアンバランス量の測定は、一般的にロータ3の回転に伴う径方向への周期的な応力発生として捉えることができる。この応力を電気的に変換することで、アンバランス量として測定することができる。この回転アンバランス量は、0.05g・cm以下であるのが好ましく、0.04g・cm以下であるのがより好ましく、0.02g・cm以下であるのがさらに好ましい。
【0109】
ロータ3の回転アンバランス量が0.05g・cm以下であると、高回転領域で用いられるモータに適用した場合おいても、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を生じ難いものとなる。さらに、モ−タ組み立て工程の歩留まりが大幅に向上し生産性は格段に向上できる。
【0110】
以上説明したようなロータ(モータ用部品)3は、熱カシメまたは圧入により、永久磁石1をヨーク(支持部材)33に支持固定させることにより得られる。
【0111】
熱カシメにより、永久磁石1をヨーク33に支持固定させるには、熱カシメは、永久磁石1より高温の状態のヨーク33の中空部に、永久磁石1を挿通し、その後、ヨーク33を冷却することにより行う。なお、熱カシメは、例えば、永久磁石1より高温の状態のヨーク33の中空部に、冷却状態の永久磁石1を挿通し、その後、永久磁石1の温度を上昇させることにより行ってもよい。
【0112】
また、圧入により、永久磁石1をヨーク33に支持固定させる場合、軸方向(図中の上下方向)への、永久磁石1とヨーク33との相対的な移動速度(接近速度)は、0.2〜20cm/秒であるのが好ましく、0.5〜10cm/秒であるのがより好ましい。
【0113】
永久磁石1とヨーク33との相対的な移動速度が前記範囲内の値であると、永久磁石1の表面に傷が付くのを効果的に防止しつつ、効率良く永久磁石1を圧入することができる。このように、永久磁石1の表面に傷が付くのが防止されることにより、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上し、モータの長期安定性も向上する。
【0114】
また、永久磁石1とヨーク33との接合を圧入により行う場合、永久磁石1(磁石本体11)は、その端部の角(少なくとも先端部の外周側の角)に面取りを施したものであるのが好ましい。これにより、圧入の操作をさらに容易に行うことが可能になる。また、圧入の操作を行う際に、永久磁石1の表面に、傷が付くのをより効果的に防止することができる。その結果、組み立てられたロータ3において、永久磁石1からの物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、ロータ(モータ用部品)3の信頼性が向上し、モータの長期安定性も向上する。
【0115】
上述したような熱カシメ、圧入により接合される永久磁石1は、自然状態(ヨーク33と接合する前の状態)での外径が、ヨーク33の対応する部位の自然状態(永久磁石1と接合する前の状態)での内径より大きい。これにより、得られるロータ3における永久磁石1とヨーク33との接合強度は十分に大きいものとなる。
【0116】
以上、永久磁石1とヨーク33との接合方法について説明したが、このような接合方法は、例えば、ヨーク33とハブ31との接合、ハブ31とスリーブ32との接合にも適用することができる。これにより、ロータ3は、高回転領域で用いられるモータに適用した場合おいても、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を生じ難い、特に安定した特性を有するものとなる。
【0117】
次に、上述したモータ用部品(ロータ)を備えた、本発明のモータの好適な実施形態について説明する。
【0118】
図5に示すように、モータ(ハードディスクドライブ用モータ)4は、上述したロータ(回転子)3と、シャフト(軸)41と、ステータ(固定子)42と、基部(フレーム)43とを有している。
【0119】
シャフト41は、ロータ3を回転自在に支持している。
シャフト41は、通常、ステンレス鋼等の金属材料で構成される。ステンレス鋼としては、例えば、SUS304、SUS303、SUS316、SUS316L、SUS316J1、SUS316J1L等のFe−Cr−Ni系合金、SUS405、SUS420J2、SUS430、SUS434、SUS444、SUS429、SUS430F等のFe−Cr系合金等が挙げられる。
【0120】
ステータ42は、所定の間隔(ギャップ)を介して、永久磁石1の外周面に対面するように配置されている。
このステータ42は、所望の形状に打ち抜かれた珪素鋼板の積層体よりなるコア421と、該コア421に巻線を施してなるコイル(3相コイル)422とで構成されている。
【0121】
基部43は、中空部を有する形状を有しており、その内表面側にはシャフト41が、圧入等の方法により強固に固定されている。また、基部43の外表面側には、ステータ42が支持固定されている。
【0122】
また、スリーブ32の先端側には、スラスト受け板45がフランジ44とともに、固定されており、このスラスト受け板45は、シャフト41の先端部と接触している。
【0123】
このようなモータ4では、図示しない導線を介してステータ42のコイル422へ通電することにより、コア421が励磁され、ロータ3にトルクが発生する。この場合、コイル422への通電は、ロータ3の位置を検出するロータ位置センサによる検出信号に基づいて、好ましくは、インバータを備えたモータ駆動制御手段(いずれも図示せず)により制御される。
【0124】
上述したように、このモータ4では、熱カシメまたは圧入により、永久磁石1とヨーク33(支持部材)とが接合されているため、ロータ3にトルクが発生した場合においても、永久磁石1とヨーク33との接合不良が発生し難い。その結果、モータの駆動時等における異音の発生、モータのトルク特性の低下等の問題の発生がより効果的に防止される。また、上記のような接合不良が効果的に防止されることにより、ヨーク33を有するモータ4は、故障、破損等を生じ難い、信頼性に優れたものとなる。
【0125】
また、永久磁石1は、磁石本体11の表面側に、上述したような関係を満足する被覆層12が形成された構成となっているため、永久磁石1からの揮発物質の放出を十分効果的に防止しつつ、永久磁石1の腐食、機械的強度の低下等を防止することができる。したがって、モータ4の長期安定性、信頼性が向上する。
【0126】
また、このモータ4では、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合されることにより、永久磁石1とヨーク33との接合部に、従来用いられてきたような有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られる。このように、有機接着剤を用いることなく、永久磁石1とヨーク33とを接合した場合、ロータ3の重心のアンバランス量(回転アンバランス量)を、特に小さいものとすることができる。その結果、ロータ3を適用したモータ4は、例えば、高回転領域で用いた場合でも、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)を発生し難いものとなる。
【0127】
ところで、上記のような有機接着剤を用いる従来の製造方法では、永久磁石とヨークとの間から、余剰の有機接着剤がロータ端面にはみ出すことがあった。このような余剰の有機接着剤は、通常その余剰接着剤は寸法的に許容されるモータ構造で設計される場合が多いが、端面の余剰接着剤はロータの回転による遠心力や振動、トルク変動による周方向の加速度を直接受けるため剥離、破断、脱落が生じる。このような脱落した接着剤の一部が、モータ内に残存し、モータに悪影響を及ぼすことがあった。
【0128】
これに対し、永久磁石1とヨーク33とが、熱カシメまたは圧入で接合することで、有機接着剤を用いなくても十分な接合強度が得られるため、このような問題の発生を回避できる。したがって、本発明の永久磁石1は、例えば、ハードディスクドライブ用モータのように、非常に微細な異物の排除が求められるようなものに対して、特に好適に適用することができる。
【0129】
モータ4は、最大回転数が3600rpm以上の領域で用いられるものであるのが好ましく、5000rpm以上の領域で用いられるものであるのがより好ましく、7000rpm以上の領域で用いられるものであるのがさらに好ましい。本発明の永久磁石1は、機械的強度に特に優れ、特に十分な耐錆性能を有しているので、モータ4が、このような最大回転数を有するモータであると、本発明の効果はより顕著なものとなる。
【0130】
従来のように、永久磁石と、その支持部材との接合強度が小さい場合には、信頼性等の問題から実現するのが困難であった高回転型のモータにも、本発明の永久磁石1を好適に用いることができる。
【0131】
また、高回転型のモータでは、軸ぶれによる振動や、騒音(異音)の発生を防止、抑制するために、ロータの重心のアンバランス量の低減が一層求められるが、永久磁石1とヨーク33とを熱カシメまたは圧入で接合することで、有機接着剤を用いる必要がないため、ロータの重心のアンバランス量の低減を容易に達成することができる。
【0132】
なお、図示の構成では、モータ4は、ハードディスクドライブに用いられるモータ(ハードディスクドライブ用モータ)である。ハードディスクドライブ用モータは、一般に、高回転領域で用いられるとともに、磁気記録密度が非常に高いため、振動の低減は最も重要な課題のひとつであるが、永久磁石1とヨーク33とを熱カシメまたは圧入で接合することで、このような問題の発生を容易に回避することができる。
【0133】
以上、本発明の永久磁石、モータ用部品およびモータを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0134】
例えば、前述した実施形態では、被覆層をCVD法により形成する構成について説明したが、被覆層は、いかなる方法で形成されたものであってもよい。
【0135】
また、本発明の永久磁石は、前述したようなモータ、モータ用部品に適用されるものに限定されない。
【0136】
また、本発明のモータは、上述したようなアウターロータ型のものに限定されず、例えば、インナーロータ型、円盤型のもの等であってもよい。
【0137】
また、本発明のモータは、ハードディスクドライブ用モータに限定されず、いかなるタイプのものであってもよい。
【0138】
また、前述した実施形態では、支持部材がヨークである構成について説明したが、支持部材はこれに限定されず、例えば、シャフト(軸)、ハブ、ケーシング等であってもよい。
【0139】
また、前述した実施形態では、動圧流体軸受け構造を有するものについて説明したが、軸受け構造は、いかなるものであってもよい。例えば、自己潤滑性軸受けや、オリフィス軸受け、ポケット軸受け等の静圧流体軸受けであってもよい。また、上記のような滑り軸受けのほか、例えば、ころがり軸受け(玉軸受)、磁気軸受け等であってもよい。
【0140】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【0141】
なお、以下に示す例では、具体的な物質名、数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【0142】
(実施例1)
[永久磁石の製造]
以下のようにして、図1に示すような形状、構成を有する20種の永久磁石(サンプルNo.1〜No.20)を製造した。
【0143】
<サンプルNo.1>
まず、Nd−Fe−Co−B系超急冷法磁石粉末(粒度が150#以下の原料粉を使用。)と、結合樹脂としてのビスA型エポキシ樹脂とを混合し、これらを常温で30分間混練して、ボンド磁石用組成物(コンパウンド)を作製した。磁石粉末、ビスA型エポキシ樹脂の配合比率(重量比率)は、それぞれ97.9wt%、2.1wt%とした。
【0144】
次いで、このコンパウンドを秤量してプレス装置の金型内に充填し、無磁場中にて、常温にて、約100kg/mm2の圧力で圧縮成形してから、185℃×16分間の条件でエポキシ樹脂を加熱硬化させ、円筒状のボンド磁石を得た。このボンド磁石に対して、その高さ方向の研磨処理を施した。
【0145】
その後、ボンド磁石を、バレル研磨法により各稜が0.15Rになるまで研磨(面取り)し、これを磁石本体とした。得られた磁石本体は、外径28.4mm×内径26.2mm×高さ4.6mmの円筒状(室温(20℃)、自然状態)をなすものであった。また、磁石本体の空孔率は、4.5vol%であった。
【0146】
次に、得られた磁石本体を洗浄した。磁石本体の洗浄としては、純水超音波洗浄を2分間行った。その後、85℃で20分間乾燥した。
【0147】
このようにして洗浄を行った磁石本体の表面に、ポリパラキシリレンからなる被覆層を形成した。
【0148】
被覆層の形成は、以下のようなCVD(化学蒸着)法により行った。
まず、原料のジパラキシリレン(di−para−xylylene:ポリパラキシリレンに対応するダイマー)を、温度:150〜175℃、圧力:100〜135Paで気化させた。
【0149】
次に、温度:600〜680℃、圧力:50〜67Paで、480分間保持し、原料を熱分解させた。
【0150】
さらに、温度:30〜35℃、圧力:10〜13Paで、480分間保持することにより、磁石本体の表面に、ポリパラキシリレンで構成された被覆層を形成し、その後、温度:−70℃、圧力:1.3Paで、460分間保持した。
【0151】
最後に、装置内の温度を室温、圧力を大気圧とし、被覆層が形成されたボンド磁石を装置内から取り出した。
【0152】
なお、被覆層の成膜は、チャンバー内に、図6に示すような回転部材を設置し、当該回転部材の回転速度を調整して、ワークである磁石本体の回転を制御しつつ、チャンバー内の気流を制御しながら行った。
【0153】
以上のようにして、被覆層が形成されたボンド磁石を、8極に多極着磁し、永久磁石(サンプルNo.1)とした。
【0154】
このようにして得られた永久磁石の最大磁気エネルギー積(BH)maxは、79.8kJ/m3であった。
【0155】
<サンプルNo.2>
被覆層の形成において、ジモノクロロパラキシリレン(di−monochloro−para−xylylene:ポリモノクロロパラキシリレンに対応するダイマー)を原料として用い、形成される被覆層をポリモノクロロパラキシリレンで構成されたものとした以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.2)を作製した。
【0156】
<サンプルNo.3〜No.5>
CVDの処理時間、回転部材の大きさ、回転速度を変更し、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.2の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.3〜No.5)を作製した。
【0157】
<サンプルNo.6>
図2に示すような構成となるように、被覆層の形成に先立ち、ボンド磁石の全表面に、ビスA型エポキシ樹脂で構成された下地層を形成した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.6)を作製した。
【0158】
下地層の形成は、未硬化のビスA型エポキシ樹脂を吹き付け塗装し、その後、150℃×20分間の条件で硬化させることにより行った。形成された下地層の平均厚さは、4.5μmであった。
【0159】
また、被覆層の形成に先立ち、下地層表面を洗浄した。下地層表面の洗浄としては、脱脂洗浄および純水洗浄を行った。脱脂洗浄は、エースクリーンA−220(奥野製薬市場品)を50g/Lの濃度で溶解させた洗浄液を用いて、50℃で10分間行った。この洗浄液のpHは11.4であった。また、純水洗浄は、常温で1分間行った。
【0160】
<サンプルNo.7〜No.9>
下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.6の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.7〜No.9)を作製した。
【0161】
<サンプルNo.10>
下地層の構成材料をアクリル樹脂とし、被覆層をポリモノクロロパラキシリレンで構成されたものとした以外は、サンプルNo.6の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.10)を作製した。
【0162】
<サンプルNo.11〜No.13>
下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.10の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.11〜No.13)を作製した。
【0163】
<サンプルNo.14〜No.16>
図3に示すような構成となるように、下地層をボンド磁石の外周面側のみに形成し、下地層の平均厚さ、ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.10の永久磁石と同様にして、3種の永久磁石(サンプルNo.14〜No.16)を作製した。
【0164】
<サンプルNo.17>
被覆層を形成しないで、ボンド磁石をそのまま永久磁石とした以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして、永久磁石(サンプルNo.17)を作製した。
【0165】
<サンプルNo.18>
ボンド磁石の表面に、ビスA型エポキシ樹脂で構成された被覆層を形成した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして永久磁石(サンプルNo.18)を作製した。
【0166】
被覆層の形成は、未硬化のビスA型エポキシ樹脂を吹き付け塗装し、その後、150℃×20分間の条件で硬化させることにより行った。形成された下地層の平均厚さは、14.5μmであった。
【0167】
<サンプルNo.19、No.20>
ボンド磁石の内周面側における被覆層の平均厚さDi、ボンド磁石の外周面側における被覆層の平均厚さDoを、表1に示すように変更した以外は、サンプルNo.1の永久磁石と同様にして、2種の永久磁石(サンプルNo.19、No.20)を作製した。
【0168】
サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、被覆層および下地層の構成を表1に示す。
【0169】
【表1】
【0170】
[永久磁石の評価]
<発生ガス量の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、以下のような条件で、発生ガス量の測定を行った。
【0171】
まず、サンプルNo.1〜No.20のそれぞれについて、各々5個ずつの永久磁石を用意した。これらの永久磁石に対して、純水超音波洗浄を行った。この純水超音波洗浄は、26℃×3分間という条件で行った。その後、85℃で25分間乾燥した。
【0172】
次に、各サンプルの磁石(各々5個ずつ)を、それぞれ、容量100mLのヘッドスペース瓶に入れ、70℃で16時間加熱した。次に、Heガスをキャリアーガスとして1mL/分の流速で30分間流し、流出してきたガスを捕集した。その後、捕集したガスを、GC−MS(ヒューレットパッカード社製:商品名「5890−5971A」)で分析した。そして、得られた測定結果から、永久磁石の表面積1m2あたりの発生ガス量を求めた(測定限界20μg/m2)。
【0173】
<イオン量の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、以下のような条件で、抽出イオン量の測定を行った。
【0174】
まず、サンプルNo.1〜No.20のそれぞれについて、各々5個ずつの永久磁石を用意した。これらの永久磁石に対して、純水超音波洗浄を行った。この純水超音波洗浄は、25℃×3分間という条件で行った。その後、85℃で30分間乾燥した。
【0175】
次に、80℃、50mLの純水を用いて、各サンプルの永久磁石(各々5個ずつ)に対して、30分間抽出操作を行った。次に、この水に対して、イオンクロマトアナライザー(横河電機社製:商品名「IC500」)を用いて、Br−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の各濃度を、分析、測定した。そして、得られた測定結果から、永久磁石の表面積1m2あたりのイオン抽出量の総量を求めた(測定限界5μg/m2)。
【0176】
<圧環強度の測定>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、圧環強度を測定した。圧環強度の測定は、JIS Z 2507に準じて行った。
【0177】
<塩水噴霧試験>
また、サンプルNo.1〜No.20の各永久磁石について、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0178】
その後、8倍顕微鏡下で、磁石表面の異なる10箇所を観察し、視野内に変色が見られなかった場合には◎として評価した。また、一部変色が1〜2点確認された場合には○として評価した。また、変色が3点以上確認された場合には△として評価した。また、赤錆が1点以上確認された場合には×として評価した。
これらの結果を表2に示す。
【0179】
【表2】
【0180】
表2から明らかなように、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、発生ガス量が極めて少なく、いずれも測定限界以下であった。また、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、抽出イオン量が極めて少なく、45mg/m2以下であった。これに対し、サンプルNo.17〜No.19の永久磁石(いずれも比較例)は、発生ガス量、抽出イオン量が多かった。
【0181】
また、圧環強度の測定では、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)が優れた機械的強度を有するものであることが確認された。これに対し、サンプルNo.17、No.18の永久磁石(いずれも比較例)は、機械的強度に劣っていた。
【0182】
また、塩水噴霧試験においては、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)では、変色がほとんど見られず、良好な耐錆性を有していることが確認された。これに対し、サンプルNo.17、No.18の永久磁石(いずれも比較例)では、変色や錆びがはっきりと認められた。
【0183】
また、サンプルNo.1〜No.16の永久磁石(いずれも本発明)について、外周面の12箇所(永久磁石の外周面において、円筒の軸を中心に周方向に30°ずつ分割した箇所)について、被覆層の厚さを測定した。その結果、膜厚のばらつきは、きわめて小さく、いずれも、±1.1%以下であった。
【0184】
(実施例2)
[ロータ(モータ用部品)の製造]
前記実施例1で製造したサンプルNo.1〜No.20の各永久磁石を用いて、以下のようにして、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を製造した。
【0185】
まず、快削鋼材(SUM21)で構成された略円筒状部材を用意し、これに切削加工を施すことにより、ヨークを得た。このようにして得られたヨークの表面粗さRa(内表面)は、1.9μmであった。また、ヨークの20℃における熱膨張率(線膨張率)は、11.7[×10−6K−1]であった。
次に、得られたヨークと永久磁石とを熱カシメにより接合した。
【0186】
熱カシメによる接合は、以下のようにして行った。
まず、加熱台上で、ヨークの温度が200℃になるように加熱した。このような状態で、高さ方向の位置が決まる治具を用いて、ヨークの基端側から、その中空部に永久磁石を挿通した。なお、このときの永久磁石の温度は20℃であった。
【0187】
その後、加熱台から冷却台に移動させ、永久磁石が挿通された状態のヨークを冷却し、その温度を20℃にした。
【0188】
その結果、サンプルNo.1〜No.16、No.20の永久磁石を用いたものでは、ヨークと永久磁石とが、強固に接合した接合体が得られた。また、サンプルNo.17〜No.19の永久磁石を用いたものでは、冷却に伴うヨークの収縮により、永久磁石に微小なひび割れを生じた。
【0189】
以上のようにして得られた永久磁石とヨークとの接合体を用いて、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を得た。なお、ヨーク、ハブ、スリーブの構成材料としては、それぞれ、快削鋼(SUM21)、アルミニウム、真鍮を用い、ヨークとハブとの接合、ハブとスリーブとの接合は、いずれも、圧入により行った。
【0190】
各ロータについて、製造に用いたボンド磁石の寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、ヨークの寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、およびヨークの加熱状態での内径を表3に示す。
【0191】
【表3】
【0192】
[ロータの評価およびモータの製造]
上記のようにして製造された各ロータについて、島津製作所社製動釣合試験機(VC 003T形)を用いて回転アンバランス量の測定を実施した。そのときの回転数は3600rpmとした。
回転アンバランス量の測定結果を表4に示す。
【0193】
【表4】
【0194】
表4から、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、回転アンバランス量が極めて小さいことがわかる。これに対し、サンプルNo.17〜No.20によるロータ(いずれも比較例)では、回転アンバランス量が大きい。中でも、サンプルNo.20によるロータは、回転アンバランス量が極めて大きかった。
【0195】
次に、サンプルNo.1〜No.20によるロータを用いて、図5に示すようなモータを製造した。
【0196】
このようにして得られた各モータについて、ステータのコイルへの通電操作(通電時間:30秒間、最大回転数:7200rpm)を繰り返し行った。
【0197】
サンプルNo.1〜No.16によるモータ(いずれも本発明)では、駆動時の振動、騒音が比較的小さいものであったのに対し、サンプルNo.17〜No.20によるモータ(いずれも比較例)では、駆動時の振動、騒音が大きかった。比較例のモータで、駆動時の振動、騒音が大きかったのは、被覆層の厚さが大きいためにロータのアンバランス量が大きくなっていたこと、熱カシメ時に永久磁石が欠損、破損したためにロータのアンバランス量が大きくなっていたことによるものであると考えられる。
【0198】
また、サンプルNo.17〜No.20によるモータ(いずれも比較例)では、上記の通電操作の回数が約30000回目に達する頃から振動、騒音(異音)がさらに激しいものとなった。
【0199】
上記の通電操作を50000回行った後、各モータを分解した。分解した各モータからロータを取り出し、これらの各ロータについて、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0200】
その結果、サンプルNo.17〜No.19によるロータ(いずれも比較例)では、永久磁石周辺に、赤錆等による変色がはっきりと認められた。これに対し、サンプルNo.1〜No.16、No.20によるロータでは、永久磁石の周辺には錆等による変色が認められなかった。
【0201】
(実施例3)
[ロータ(モータ用部品)の製造]
前記実施例1で製造したサンプルNo.1〜No.20の各永久磁石を用いて、以下のようにして、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を製造した。
【0202】
まず、快削鋼材(SUM21)で構成された略円筒状部材を用意し、これに切削加工を施すことにより、ヨークを得た。このようにして得られたヨークの表面粗さRa(内表面)は、1.9μmであった。また、ヨークの20℃における熱膨張率(線膨張率)は、11.7[×10−6K−1]であった。
【0203】
次に、得られたヨークの中空部に、永久磁石を圧入した。永久磁石の圧入は、永久磁石がヨークに対して傾かないような位置出し治具を用いて、油圧プレスにより行った。このときの永久磁石とヨークとの相対的な移動速度(接近速度)は、5cm/秒であった。
【0204】
サンプルNo.1〜No.16の永久磁石を用いたものでは、圧入の操作を円滑に行うことができ、また、圧入により得られた永久磁石とヨークとの接合体は、永久磁石とヨークとが極めて強固に接合したものであった。また、サンプルNo.17の永久磁石を用いたものでは、圧入により接合しようと試みたところ、ボンド磁石の一部が削り取られた。また、サンプルNo.18、No.19の永久磁石を用いたものでは、圧入により接合しようと試みたところ、被膜の一部が削り取られ、磁石本体の一部が露出した状態になった。
【0205】
以上のようにして得られた永久磁石とヨークとの接合体を用いて、図4に示すようなロータ(モータ用部品)を得た。なお、ヨーク、ハブ、スリーブの構成材料としては、それぞれ、快削鋼(SUM21)、アルミニウム、真鍮を用い、ヨークとハブとの接合、ハブとスリーブとの接合は、いずれも、前記と同様の熱カシメにより行った。
【0206】
各ロータについて、製造に用いたボンド磁石の寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、ヨークの寸法(室温(20℃)における自然状態での寸法:外径×内径(先端部付近を除く)×高さ)、およびヨークの加熱状態での内径を表5に示す。
【0207】
【表5】
【0208】
[ロータの評価およびモータの製造]
上記のようにして製造された各ロータについて、島津製作所社製動釣合試験機(VC 003T形)を用いて回転アンバランス量の測定を実施した。そのときの回転数は3600rpmとした。
回転アンバランス量の測定結果を表6に示す。
【0209】
【表6】
【0210】
表6から、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、回転アンバランス量が極めて小さいことがわかる。これに対し、サンプルNo.17〜No.20によるロータ(いずれも比較例)では、回転アンバランス量が大きい。
【0211】
次に、サンプルNo.1〜No.20によるロータを用いて、図5に示すようなモータを製造した。
【0212】
このようにして得られた各モータについて、ステータのコイルへの通電操作(通電時間:30秒間、最大回転数:7200rpm)を繰り返し行った。
【0213】
サンプルNo.1〜No.16によるモータ(いずれも本発明)では、駆動時の振動、騒音が比較的小さいものであったのに対し、サンプルNo.18、No.20によるモータ(いずれも比較例)では、駆動時の振動、騒音が大きかった。
【0214】
また、サンプルNo.18、No.20によるモータ(いずれも比較例)では、上記の通電操作の回数が約30000回目に達する頃から振動、騒音(異音)がさらに激しいものとなった。
【0215】
上記の通電操作を50000回行った後、各モータを分解した。分解した各モータからロータを取り出し、これらの各ロータについて、JIS K 5401に記載の方法に準拠して、24時間暴露試験を実施した。
【0216】
その結果、サンプルNo.17〜No.19によるロータ(いずれも比較例)では、永久磁石周辺に、赤錆等による変色がはっきりと認められた。これに対し、サンプルNo.1〜No.16によるロータ(いずれも本発明)では、永久磁石の周辺には錆等による変色が認められなかった。
【0217】
また、被覆層の形成を前記[1]で示すような方法に変更した以外は、前記と同様に永久磁石を製造し、前記実施例1〜実施例3と同様の評価を行った。その結果、いずれも、前記と同様な結果が得られた。
【0218】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ハードディスクドライブ等の機器に悪影響を与えにくい永久磁石、モータ用部品およびモータを提供することができる。
【0219】
特に、磁石本体の内周面側における被覆層の厚さDiと、磁石本体の外周面側における被覆層の厚さDoとの間で、Di<Doの関係を満足することにより、永久磁石からの物質の放出を効果的に防止しつつ、軸ぶれによる、モータ駆動時における振動や騒音(異音)の発生等を効果的に防止できる。また、モータ組み立て時等における永久磁石の欠損、破損等の発生を防止することができる。したがって、高回転型のモータ等に、好適に適用することができ、例えば、ハードディスクドライブ等の機器のさらなる高性能化、高密度化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の永久磁石の第1実施形態を示す断面斜視図である。
【図2】本発明の永久磁石の第2実施形態を示す断面斜視図である。
【図3】本発明の永久磁石の他の実施形態を示す断面斜視図である。
【図4】本発明のモータ用部品(ロータ)の好適な実施形態を示す断面側面図である。
【図5】図4に示すモータ用部品を有するモータの好適な実施形態を示す断面側面図である。
【図6】被覆層の形成時に用いる装置の構成の一例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
1……永久磁石 11……磁石本体 12……被覆層 13……下地層 3……ロータ 31……ハブ 32……スリーブ 321……軸受け部 322……軸受け部 323……溝 33……ヨーク 4……モータ 41……シャフト 42……ステータ 421……コア 422……コイル 43……基部 44……フランジ 45……スラスト受け板 5……回転部材
Claims (23)
- 略円筒状の磁石本体と、その表面側に設けられた被覆層とを有する永久磁石であって、
前記被覆層は、主としてポリパラキシリレン樹脂で構成されたものであり、
前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さをDi[μm]、前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さをDo[μm]としたとき、Di<Doの関係を満足することを特徴とする永久磁石。 - 前記磁石本体の内周面側における前記被覆層の平均厚さDiが2.0〜15.0μmである請求項1に記載の永久磁石。
- 前記磁石本体の外周面側における前記被覆層の平均厚さDoが15.0〜35.0μmである請求項1または2に記載の永久磁石。
- 前記ポリパラキシリレン樹脂は、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリパラキシリレンのうち少なくとも1種を含むものである請求項1ないし3のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記被覆層は、化学蒸着法により形成されたものである請求項1ないし4のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記磁石本体と、前記被覆層との間に、下地層を有する請求項1ないし5のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記下地層は、主として有機高分子材料で構成されたものである請求項6に記載の永久磁石。
- 前記下地層の平均厚さは、10.0μm以下である請求項6または7に記載の永久磁石。
- 70℃において、16時間の発生ガス量が、表面積1m2あたり、50mg以下である請求項1ないし8のいずれかに記載の永久磁石。
- 80℃の純水に30分間浸漬したときに、抽出されるBr−、NOX −、Cl−、PO4 3−、F−、SO4 2−、NH4 +の量の総計が、表面積1m2あたり、150mg以下である請求項1ないし9のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記磁石本体の空孔率は、7.0vol%以下である請求項1ないし10のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記磁石本体は、磁石粉末を結合樹脂で結合してなるボンド磁石である請求項1ないし11のいずれかに記載の永久磁石。
- 前記磁石粉末は、希土類元素と、遷移金属と、ボロンとを含む組成のものである請求項12に記載の永久磁石。
- 前記ボンド磁石における前記磁石粉末の含有率は、93.0〜99.0wt%である請求項12または13に記載の永久磁石。
- 前記磁石本体は、面取りされたものである請求項1ないし14のいずれかに記載の永久磁石。
- 請求項1ないし15のいずれかに記載の永久磁石と、
前記永久磁石を支持する支持部材とを有することを特徴とするモータ用部品。 - 前記永久磁石は、前記支持部材の内周側に支持固定されている請求項16に記載のモータ用部品。
- 前記永久磁石は、熱カシメまたは圧入により、前記支持部材の内周側に支持固定されている請求項16または17に記載のモータ用部品。
- モータ用部品は、ロータである請求項16ないし18のいずれかに記載のモータ用部品。
- 前記ロータの回転アンバランス量は、0.05g・cm以下である請求項19に記載のモータ用部品。
- 請求項16ないし20のいずれかに記載のモータ用部品を備えたことを特徴とするモータ。
- ハードディスクドライブに用いられる請求項21に記載のモータ。
- 最大回転数が3600rpm以上の領域で用いられるものである請求項21または22に記載のモータ。
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