ボンド磁石を使用したIPMモータの試作提案

当社は各種機能性樹脂複合材料の研究開発・製造を行う専業メーカーである。主力製品はフェライト磁性粉をフィラーに使用したフェライト系射出成型用ボンド磁石材料で、国内市場で60%以上のシェアを持つ。従来、IPMモータは磁石形状の最適化で性能向上が見込まれることが知られていたが、形状が複雑になりコストが大きく上昇するため実現が困難だった。

市場に出ているエアコンからIPMモータを取り出し、ターゲット磁石としてその磁力波形を測定した。その情報をもとに、社内で有限要素法による磁場シミュレーションを行い、提案するIPMモータ用ロータの磁石厚さ、角度、位置などの磁石形状を最適化するとともに、試作用金型の磁気回路を設計した。金型は磁場発生用の永久磁石と磁性鋼材・非磁性鋼材を最適に配置する必要があるため、切削加工など特殊な加工技術を持つ金型メーカーを選定して製作した。従来はスプルーやランナーで無駄になっていた材料を減らすため、ホットランナーシステムと一体となった成型金型を採用し、冷却工程中も一部を溶融状態に保てるようにした。このボンド磁石射出成型金型で試作ロータを作成し、性能評価をメーカーに実施した。

射出成型により磁石形状の自由度が高まり、磁石形状を最適化できることが確認できた。焼結磁石の組み付けが不要になり、ロータコアへの直接成型により工数が削減される見込みである。ホットランナーシステムの採用により、射出成型時に廃棄されるスプルーやランナーの発生を軽減できた。作成したサンプルをお客様に提供し、好評を得ている。

今後改良を重ね、より良い希土類系射出成型用ボンド磁石材料の市場拡大を目指し、取り組みを継続する。