JP3128993B2 - 円弧形状磁石およびその製造方法 - Google Patents
円弧形状磁石およびその製造方法Info
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- H01F1/0576—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は希土類、遷移金属、ホウ
素から実質的になる永久磁石であって、温間加工によっ
て磁気異方性を付与する温間加工磁石の改良に関する。
素から実質的になる永久磁石であって、温間加工によっ
て磁気異方性を付与する温間加工磁石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類、遷移金属、ホウ素から実質的に
なるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は安価で高磁気特性を有するもの
として注目を集めている。然してこの磁石は特公昭６１
−３４２４２号公報記載の焼結磁石と特開昭６０−１０
０４０２号公報記載の超急冷磁石に大別される。いずれ
の製造方法を取る場合でも所要の形状に成形することが
必要でありこの成形過程で任意の磁気特性を意図的に制
御することは困難とされている。例えば焼結磁石におい
て磁気異方性を得ようとする場合は、磁場の中で成形す
るというような工程が必須であり成形方向および配向磁
場方向により形状に制約を受ける。配向磁場強度を制御
することによって磁石内での磁気特性も制御することは
可能であるが、技術的に困難であるうえ本系磁石のポテ
ンシャルを生かした方法ではない。したがって円弧形状
の磁石はストレ−ト配向を有するものが主流になってい
た。一方超急冷磁石の場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の溶湯を
超急冷法によって凝固し薄帯または薄片を得て粉砕しホ
ットプレスした後、温間で塑性加工して磁気異方性を付
与した永久磁石（以下『温間加工磁石』）であり、超急
冷法で得られた薄帯および薄片は更にその内部が無数の
微細結晶粒からなっている。したがって超急冷法によっ
て得られる薄帯または薄片は厚さ３０μｍ程度で一辺の
長さが５００μｍ以下の不定形をしているもののその内
部に含まれる結晶粒が焼結磁石の１〜９０μｍと比べて
０．０２〜１．０μｍと微細でありこの系の磁石の単磁
区の臨界寸法０．３μｍに近く本質的に優れた磁気特性
が得られる。温間加工磁石においては塑性流動とそれに
直角な方向の磁気的配列状態との密接な相関が重要であ
る。つまり所要の形状を有する温間加工磁石を作製する
場合、塑性流動を被加工物全体に効率よくしかも十分に
行わせることによって配向性が向上し、ひいては高い磁
気特性を有する磁石の製造が可能となる。
なるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は安価で高磁気特性を有するもの
として注目を集めている。然してこの磁石は特公昭６１
−３４２４２号公報記載の焼結磁石と特開昭６０−１０
０４０２号公報記載の超急冷磁石に大別される。いずれ
の製造方法を取る場合でも所要の形状に成形することが
必要でありこの成形過程で任意の磁気特性を意図的に制
御することは困難とされている。例えば焼結磁石におい
て磁気異方性を得ようとする場合は、磁場の中で成形す
るというような工程が必須であり成形方向および配向磁
場方向により形状に制約を受ける。配向磁場強度を制御
することによって磁石内での磁気特性も制御することは
可能であるが、技術的に困難であるうえ本系磁石のポテ
ンシャルを生かした方法ではない。したがって円弧形状
の磁石はストレ−ト配向を有するものが主流になってい
た。一方超急冷磁石の場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の溶湯を
超急冷法によって凝固し薄帯または薄片を得て粉砕しホ
ットプレスした後、温間で塑性加工して磁気異方性を付
与した永久磁石（以下『温間加工磁石』）であり、超急
冷法で得られた薄帯および薄片は更にその内部が無数の
微細結晶粒からなっている。したがって超急冷法によっ
て得られる薄帯または薄片は厚さ３０μｍ程度で一辺の
長さが５００μｍ以下の不定形をしているもののその内
部に含まれる結晶粒が焼結磁石の１〜９０μｍと比べて
０．０２〜１．０μｍと微細でありこの系の磁石の単磁
区の臨界寸法０．３μｍに近く本質的に優れた磁気特性
が得られる。温間加工磁石においては塑性流動とそれに
直角な方向の磁気的配列状態との密接な相関が重要であ
る。つまり所要の形状を有する温間加工磁石を作製する
場合、塑性流動を被加工物全体に効率よくしかも十分に
行わせることによって配向性が向上し、ひいては高い磁
気特性を有する磁石の製造が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】焼結磁石においては前
述したように異方性化の手段が磁場中成形であるため、
材料の持つ磁気特性のポテンシャルは超急冷磁石と同レ
ベルであるにもかかわらず、軸方向に長く厚み方向に薄
い磁石の製造は困難である。即ち、軸方向に長いことに
よって磁場中成形時の圧力伝達の不均一が生じ磁気特性
の不均一を引き起こす。厚み方向に薄い磁石の製造にお
いては、微粉の金型への振込が困難ありマスプロには不
向きであった。以上のような理由で焼結磁石において
は、肉厚を軸方向の長さで除した値が０．２以下である
円弧形状磁石の製造は困難であり、さらに４２ＭＧＯｅ
以上の磁気特性を有しかつラジアル異方性を有する円弧
形状磁石の製造は不可能であった。そのため焼結磁石で
はあらかじめ必要寸法形状よりも大きな磁石を成形し機
械加工により切り出していた。当然のことながらこの方
法では材料歩止まりが悪くコスト高を招く。一方、超急
冷磁石においては、上記の問題は解決されるが塑性加工
時のパンチとワークとの摩擦により材料の加工面、特に
外周端部の塑性流動が乱れ、そのため磁気特性の劣化を
余儀なくされる。パンチとワークの潤滑を改良すること
により、ある程度はこの問題を改善できるが、摩擦をな
くすることは不可能であるので充分な対策とはなってい
ない。また、超急冷法により作製した円弧形状磁石の端
部の磁気特性が劣化する要因としては、次のことが考え
られる。従来法によれば上下パンチの曲率は最終形状で
ある円弧形状磁石の厚さを考慮し、下パンチの曲率半径
にその値を加算するという単純な設計に基づいて定めら
れていた。しかし異方性化のために与える加圧力は上下
パンチ面に対して垂直および平行方向の分力となり、曲
率中心からの広がり角度の大きい円弧形状磁石ほどラジ
アル方向に対して垂直に作用する応力が増大し、磁気異
方性が付与されにくい。そこで温間加工磁石の特徴を生
かし、加工方法を改良することによってラジアル方向に
高い磁気特性を有し、かつ磁気特性が実質的に均一な円
弧形状磁石を得ることを目的とする。
述したように異方性化の手段が磁場中成形であるため、
材料の持つ磁気特性のポテンシャルは超急冷磁石と同レ
ベルであるにもかかわらず、軸方向に長く厚み方向に薄
い磁石の製造は困難である。即ち、軸方向に長いことに
よって磁場中成形時の圧力伝達の不均一が生じ磁気特性
の不均一を引き起こす。厚み方向に薄い磁石の製造にお
いては、微粉の金型への振込が困難ありマスプロには不
向きであった。以上のような理由で焼結磁石において
は、肉厚を軸方向の長さで除した値が０．２以下である
円弧形状磁石の製造は困難であり、さらに４２ＭＧＯｅ
以上の磁気特性を有しかつラジアル異方性を有する円弧
形状磁石の製造は不可能であった。そのため焼結磁石で
はあらかじめ必要寸法形状よりも大きな磁石を成形し機
械加工により切り出していた。当然のことながらこの方
法では材料歩止まりが悪くコスト高を招く。一方、超急
冷磁石においては、上記の問題は解決されるが塑性加工
時のパンチとワークとの摩擦により材料の加工面、特に
外周端部の塑性流動が乱れ、そのため磁気特性の劣化を
余儀なくされる。パンチとワークの潤滑を改良すること
により、ある程度はこの問題を改善できるが、摩擦をな
くすることは不可能であるので充分な対策とはなってい
ない。また、超急冷法により作製した円弧形状磁石の端
部の磁気特性が劣化する要因としては、次のことが考え
られる。従来法によれば上下パンチの曲率は最終形状で
ある円弧形状磁石の厚さを考慮し、下パンチの曲率半径
にその値を加算するという単純な設計に基づいて定めら
れていた。しかし異方性化のために与える加圧力は上下
パンチ面に対して垂直および平行方向の分力となり、曲
率中心からの広がり角度の大きい円弧形状磁石ほどラジ
アル方向に対して垂直に作用する応力が増大し、磁気異
方性が付与されにくい。そこで温間加工磁石の特徴を生
かし、加工方法を改良することによってラジアル方向に
高い磁気特性を有し、かつ磁気特性が実質的に均一な円
弧形状磁石を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は遷移金属Ｔを主
成分としイットリウムを含む希土類元素Ｒおよびホウ素
Ｂを含有し、平均粒径が０．０２〜１．０μｍの円弧形
状の磁気異方性を有する温間加工磁石であって、４２Ｍ
ＧＯｅ以上の最大エネルギ−積を有し肉厚を軸方向の長
さで除した値が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする
ラジアル異方性円弧形状磁石である。さらに、本発明は
円弧形状磁石にあって製品端部の最大エネルギ−積の劣
化が２０％以下であることを特徴とするラジアル異方性
円弧形状磁石である。また、上記磁石を製造することに
おいて、上下パンチにより塑性加工を施して磁気異方性
を付与する温間加工磁石の加工方法において、ち密化し
た成形体の外Ｒの曲率半径が最終製品形状を与えるパン
チの曲率半径よりも大きいことを特徴とする円弧形状磁
石の製造方法あるいは、ち密化した成形体の内Ｒの曲率
半径がパンチの曲率半径よりも小さいことを特徴とする
円弧形状磁石の製造方法である。従来法によれば緻密化
した試料の内外の曲率半径は上下パンチの曲率半径と一
致しており、さらに上下パンチの曲率半径は最終製品の
内外の曲率半径と設計していた。この方法により作製さ
れた円弧形状磁石は磁石の外周端部の磁気特性の劣化が
著しい。特に円周方向の端部においては中央部に比べて
磁気特性の劣化は２０％以上にも及ぶ。そのことについ
て調査を行った結果、円周方向端部においては容易磁化
方向がラジアル方向から中心部に約１５度ずれているこ
とがわかった。その結果、円周方向端部の磁気特性はこ
のズレ角度分の方向余弦となるため劣化していることが
判明した。すなわち、この現象は上パンチとワークとの
間の摩擦力により塑性流動が接線方向より中心へ傾いて
いることを示唆しており、実際に薄片の流動もそのよう
になっていることが確認された。そこで、予め外周端部
の塑性流動の理想的な方向からのズレを見込んでち密化
した試料の内外の曲率半径を請求項のように設計した。
この設計により磁石の外周端部の磁気特性の劣化を低減
することができた。また上記方法で温間加工を施す過程
で、外周部のクラック発生を抑制するために加工を複数
回に分け、さらに各加工率で外周を拘束する方法を取っ
てもよい。また温間加工時に発生するバルジ現象を抑制
するため圧密体を任意の形状に予備成形しておいてもよ
い。さらに保磁力等の磁気特性を低下させない程度に塑
性変形速度を遅くする方法をとってもよい。
成分としイットリウムを含む希土類元素Ｒおよびホウ素
Ｂを含有し、平均粒径が０．０２〜１．０μｍの円弧形
状の磁気異方性を有する温間加工磁石であって、４２Ｍ
ＧＯｅ以上の最大エネルギ−積を有し肉厚を軸方向の長
さで除した値が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする
ラジアル異方性円弧形状磁石である。さらに、本発明は
円弧形状磁石にあって製品端部の最大エネルギ−積の劣
化が２０％以下であることを特徴とするラジアル異方性
円弧形状磁石である。また、上記磁石を製造することに
おいて、上下パンチにより塑性加工を施して磁気異方性
を付与する温間加工磁石の加工方法において、ち密化し
た成形体の外Ｒの曲率半径が最終製品形状を与えるパン
チの曲率半径よりも大きいことを特徴とする円弧形状磁
石の製造方法あるいは、ち密化した成形体の内Ｒの曲率
半径がパンチの曲率半径よりも小さいことを特徴とする
円弧形状磁石の製造方法である。従来法によれば緻密化
した試料の内外の曲率半径は上下パンチの曲率半径と一
致しており、さらに上下パンチの曲率半径は最終製品の
内外の曲率半径と設計していた。この方法により作製さ
れた円弧形状磁石は磁石の外周端部の磁気特性の劣化が
著しい。特に円周方向の端部においては中央部に比べて
磁気特性の劣化は２０％以上にも及ぶ。そのことについ
て調査を行った結果、円周方向端部においては容易磁化
方向がラジアル方向から中心部に約１５度ずれているこ
とがわかった。その結果、円周方向端部の磁気特性はこ
のズレ角度分の方向余弦となるため劣化していることが
判明した。すなわち、この現象は上パンチとワークとの
間の摩擦力により塑性流動が接線方向より中心へ傾いて
いることを示唆しており、実際に薄片の流動もそのよう
になっていることが確認された。そこで、予め外周端部
の塑性流動の理想的な方向からのズレを見込んでち密化
した試料の内外の曲率半径を請求項のように設計した。
この設計により磁石の外周端部の磁気特性の劣化を低減
することができた。また上記方法で温間加工を施す過程
で、外周部のクラック発生を抑制するために加工を複数
回に分け、さらに各加工率で外周を拘束する方法を取っ
てもよい。また温間加工時に発生するバルジ現象を抑制
するため圧密体を任意の形状に予備成形しておいてもよ
い。さらに保磁力等の磁気特性を低下させない程度に塑
性変形速度を遅くする方法をとってもよい。
【０００５】
（実施例１）作製を試みた円弧状磁石は軸方向の長さ４
０ｍｍ、内Ｒ２７．３ｍｍ、外Ｒ３２．３ｍｍ、広がり
角９０度である。この形状の磁石を焼結法でニアネット
シェイプ成形を試みたが微粉の振込が困難なうえに軸方
向に磁気特性の勾配が生じ、その度合いは２０％以上に
も達した。Ｎｄ13.5ＦｅbalＣｏ7.5Ｂ6Ｇａ1.25なる組
成の合金をア−ク溶解にて作製した。本合金をＡｒ雰囲
気中で２０ｍ／秒で回転する単ロ−ル上に射出して不定
形のフレ−ク状薄片を作製した。得られた薄片を５００
μｍ以下に粗粉砕し圧粉体とした後、ホットプレスを行
ない内Ｒ２７．３ｍｍ、外Ｒ３２．３ｍｍおよび３６．
３ｍｍとなるようにち密化した。次いでこの圧密体を７
５０℃で最終製品形状の曲率を有する上下パンチ間で温
間塑性加工し円弧形状磁石とした。このようにして得ら
れた円弧形状磁石から中心を０度として円周方向端部に
１０度毎の磁気特性をＢＨトレーサーで測定した。どち
らの試料も中心角−３０〜＋３０度の範囲において最大
エネルギ−積は４３ＭＧＯｅ以上であった。測定結果か
ら圧密体の外Ｒを従来のように最終製品の外Ｒに一致さ
せると円周方向端部である中心角±４０度の位置の磁気
特性は中央部に比べて２３％の劣化があった。一方、圧
密体の外Ｒを３６．３ｍｍとした試料ではその円周方向
端部の劣化は１５％であった。これにより圧密体の外Ｒ
を最終製品の外Ｒよりも大きくすることにより磁気特性
の均一性が改善されることが判明した。 （実施例２）実施例１と同様にして外Ｒ３２．３ｍｍで
内Ｒを２７．３ｍｍおよび２４．３ｍｍの圧密体を作製
しさらに７５０度で最終製品形状の曲率半径を有する上
下パンチを用いて温間塑性加工し円弧形状磁石とした。
このようにして得られた円弧形状磁石から中心を０度と
して円周方向端部に１０度毎の磁気特性をＢＨトレーサ
ーで測定した。測定結果から圧密体の内Ｒを従来のよう
に最終製品の内Ｒに一致させると円周方向端部である中
心角±４０度の位置の磁気特性は中央部に比べて２５％
の劣化があった。一方、圧密体の内Ｒを２４．３ｍｍと
した試料ではその円周方向端部の劣化は１８％であっ
た。これにより圧密体の内Ｒを最終製品の内Ｒよりも大
きくすることにより磁気特性の均一性が改善されること
が判明した。
０ｍｍ、内Ｒ２７．３ｍｍ、外Ｒ３２．３ｍｍ、広がり
角９０度である。この形状の磁石を焼結法でニアネット
シェイプ成形を試みたが微粉の振込が困難なうえに軸方
向に磁気特性の勾配が生じ、その度合いは２０％以上に
も達した。Ｎｄ13.5ＦｅbalＣｏ7.5Ｂ6Ｇａ1.25なる組
成の合金をア−ク溶解にて作製した。本合金をＡｒ雰囲
気中で２０ｍ／秒で回転する単ロ−ル上に射出して不定
形のフレ−ク状薄片を作製した。得られた薄片を５００
μｍ以下に粗粉砕し圧粉体とした後、ホットプレスを行
ない内Ｒ２７．３ｍｍ、外Ｒ３２．３ｍｍおよび３６．
３ｍｍとなるようにち密化した。次いでこの圧密体を７
５０℃で最終製品形状の曲率を有する上下パンチ間で温
間塑性加工し円弧形状磁石とした。このようにして得ら
れた円弧形状磁石から中心を０度として円周方向端部に
１０度毎の磁気特性をＢＨトレーサーで測定した。どち
らの試料も中心角−３０〜＋３０度の範囲において最大
エネルギ−積は４３ＭＧＯｅ以上であった。測定結果か
ら圧密体の外Ｒを従来のように最終製品の外Ｒに一致さ
せると円周方向端部である中心角±４０度の位置の磁気
特性は中央部に比べて２３％の劣化があった。一方、圧
密体の外Ｒを３６．３ｍｍとした試料ではその円周方向
端部の劣化は１５％であった。これにより圧密体の外Ｒ
を最終製品の外Ｒよりも大きくすることにより磁気特性
の均一性が改善されることが判明した。 （実施例２）実施例１と同様にして外Ｒ３２．３ｍｍで
内Ｒを２７．３ｍｍおよび２４．３ｍｍの圧密体を作製
しさらに７５０度で最終製品形状の曲率半径を有する上
下パンチを用いて温間塑性加工し円弧形状磁石とした。
このようにして得られた円弧形状磁石から中心を０度と
して円周方向端部に１０度毎の磁気特性をＢＨトレーサ
ーで測定した。測定結果から圧密体の内Ｒを従来のよう
に最終製品の内Ｒに一致させると円周方向端部である中
心角±４０度の位置の磁気特性は中央部に比べて２５％
の劣化があった。一方、圧密体の内Ｒを２４．３ｍｍと
した試料ではその円周方向端部の劣化は１８％であっ
た。これにより圧密体の内Ｒを最終製品の内Ｒよりも大
きくすることにより磁気特性の均一性が改善されること
が判明した。
【０００６】
【発明の効果】本発明によればラジアル方向に中央部か
ら端部にかけて磁気特性の均一性に優れた円弧形状磁石
が安定して製造可能である。
ら端部にかけて磁気特性の均一性に優れた円弧形状磁石
が安定して製造可能である。
Claims (4)
- 【請求項１】 遷移金属Ｔを主成分としイットリウムを
含む希土類元素Ｒの一種以上およびホウ素Ｂを含有し、
平均粒径が０．０２〜１．０μｍの円弧形状の磁気異方
性を有する温間加工磁石であって、４２ＭＧＯｅ以上の
最大エネルギ−積を有し肉厚を軸方向の長さで除した値
が０．２以下であることを特徴とする円弧形状磁石。 - 【請求項２】 請求項１に記載の円弧形状磁石にあって
製品端部の最大エネルギ−積の劣化が２０％以下である
ことを特徴とするラジアル異方性円弧形状磁石。 - 【請求項３】 遷移金属Ｔを主成分としイットリウムを
含む希土類元素Ｒおよびホウ素Ｂを含有するＲ−Ｔ−Ｂ
系合金の溶湯を急冷凝固して得られるＲ−Ｔ−Ｂ系急冷
薄片を原料とし、本原料を５００℃から９００℃の温度
で加圧してち密化した後、上下パンチにより塑性加工を
施して磁気異方性を付与する温間加工磁石の加工方法に
おいて、ち密化した成形体の外Ｒの曲率半径が最終製品
形状を与えるパンチの曲率半径よりも大きいことを特徴
とする円弧形状磁石の製造方法。 - 【請求項４】 遷移金属Ｔを主成分としイットリウムを
含む希土類元素Ｒおよびホウ素Ｂを含有するＲ−Ｔ−Ｂ
系合金の溶湯を急冷凝固して得られるＲ−Ｔ−Ｂ系急冷
薄片を原料とし、本原料を５００℃から９００℃の温度
で加圧してち密化した後、上下パンチにより塑性加工を
施して磁気異方性を付与する温間加工磁石の加工方法に
おいて、ち密化した成形体の内Ｒの曲率半径がパンチの
曲率半径よりも小さいことを特徴とする円弧形状磁石の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04274111A JP3128993B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 円弧形状磁石およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04274111A JP3128993B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 円弧形状磁石およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124829A JPH06124829A (ja) | 1994-05-06 |
| JP3128993B2 true JP3128993B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=17537167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04274111A Expired - Lifetime JP3128993B2 (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 円弧形状磁石およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128993B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-13 JP JP04274111A patent/JP3128993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06124829A (ja) | 1994-05-06 |
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