JP3164811B2 - 等方性永久磁石の製造方法 - Google Patents
等方性永久磁石の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、モータに使用される希土類鉄系永久磁石に
関する。更に詳しくは、液体急冷法によって得られる希
土類鉄系薄片、または粉末を出発原料とし、結合剤を用
いずに集合体化した熱安定性のよい磁気的に等方性であ
る永久磁石およびその製造方法に関するものである。
関する。更に詳しくは、液体急冷法によって得られる希
土類鉄系薄片、または粉末を出発原料とし、結合剤を用
いずに集合体化した熱安定性のよい磁気的に等方性であ
る永久磁石およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 モータ用磁石は、使用されるモータによっては、単位
体積当たりの磁気特性の高いものが要求されたり、また
は、特性の低いものの方が適切であったり様々である。
この磁気特性は、体積当たりの磁性粉末の充填量、つま
り磁石の相対密度と見なせるので、同一磁性粉を用いた
広い範囲の相対密度の磁石の出現が望まれている。
体積当たりの磁気特性の高いものが要求されたり、また
は、特性の低いものの方が適切であったり様々である。
この磁気特性は、体積当たりの磁性粉末の充填量、つま
り磁石の相対密度と見なせるので、同一磁性粉を用いた
広い範囲の相対密度の磁石の出現が望まれている。
従来の希土類鉄系永久磁石の原料の一つとして特開昭
59−64739号に示されているものとしては、液体急冷法
による等方性磁性粉が開示されており、樹脂磁石として
広く実用化されている。この磁性粉は、結合剤である樹
脂とブレンドした後、射出成形法や圧縮成形法で、集合
体として具体的形状に成形される。これらの樹脂磁石
は、それぞれの成形法により、磁性粉と樹脂の配合割合
に限界があるため、その相対密度にも限界があり、例え
ば圧縮成形法では82％程度のものであった。さらにこの
磁石は、合金組成が酸化しやすいFeベースとなっている
ため、Sm−Co系の磁石に比較して錆びやすく、このため
その表面に各種の防錆処理が施されている。これらの防
錆法は、大別すると金属の薄膜で被覆する方法と、有機
質または非金属の無機質を被覆する方法がある。金属の
薄膜で被覆する方法は磁石との密着性において不安定さ
があり、一般には実用化されておらず、現在主として有
機質を被覆する方法、具体的には、エポキシ樹脂のスプ
レー塗装や電着塗装による防錆効果が採用されている。
59−64739号に示されているものとしては、液体急冷法
による等方性磁性粉が開示されており、樹脂磁石として
広く実用化されている。この磁性粉は、結合剤である樹
脂とブレンドした後、射出成形法や圧縮成形法で、集合
体として具体的形状に成形される。これらの樹脂磁石
は、それぞれの成形法により、磁性粉と樹脂の配合割合
に限界があるため、その相対密度にも限界があり、例え
ば圧縮成形法では82％程度のものであった。さらにこの
磁石は、合金組成が酸化しやすいFeベースとなっている
ため、Sm−Co系の磁石に比較して錆びやすく、このため
その表面に各種の防錆処理が施されている。これらの防
錆法は、大別すると金属の薄膜で被覆する方法と、有機
質または非金属の無機質を被覆する方法がある。金属の
薄膜で被覆する方法は磁石との密着性において不安定さ
があり、一般には実用化されておらず、現在主として有
機質を被覆する方法、具体的には、エポキシ樹脂のスプ
レー塗装や電着塗装による防錆効果が採用されている。
一方、上記磁性粉と同一磁性を使用して、結合剤を使
用せず、熱間で圧縮成形された、フル密度の等方性磁石
が特開昭60−100402号に開示されている。この磁石は、
相対密度が、95％を越えるものであり、その分前述の樹
脂磁石より高性能である。この等方性フル密度磁石で
は、結合剤を使用しないで、結合剤の耐熱性による使用
温度の限界はなく、磁石自身の熱減磁特性からのみ使用
温度は制限される。またこの磁石は、樹脂磁石と異な
り、集合体のすべてが磁性粉であり、樹脂磁石のよう
に、磁石の表面が樹脂と磁性粉、つまり金属と樹脂の混
在状態ではないので、密着性上樹脂磁石では採用出来な
かった無機質系の防錆処理、例えば、水ガラスなどが防
錆処理として採用されている。
用せず、熱間で圧縮成形された、フル密度の等方性磁石
が特開昭60−100402号に開示されている。この磁石は、
相対密度が、95％を越えるものであり、その分前述の樹
脂磁石より高性能である。この等方性フル密度磁石で
は、結合剤を使用しないで、結合剤の耐熱性による使用
温度の限界はなく、磁石自身の熱減磁特性からのみ使用
温度は制限される。またこの磁石は、樹脂磁石と異な
り、集合体のすべてが磁性粉であり、樹脂磁石のよう
に、磁石の表面が樹脂と磁性粉、つまり金属と樹脂の混
在状態ではないので、密着性上樹脂磁石では採用出来な
かった無機質系の防錆処理、例えば、水ガラスなどが防
錆処理として採用されている。
発明が解決しようとする課題 上記従来の製造方法によりえられる樹脂磁石は相対密
度が82％以下となり等方性フル密度磁石では、95％以上
の相対密度のものしか製造できないので、磁石が使用さ
れるモータの特性にあった両者間のもの、つまり、相対
密度が82％を越え、95％以下の磁石を得ることが不可能
であった。
度が82％以下となり等方性フル密度磁石では、95％以上
の相対密度のものしか製造できないので、磁石が使用さ
れるモータの特性にあった両者間のもの、つまり、相対
密度が82％を越え、95％以下の磁石を得ることが不可能
であった。
また、樹脂磁石で、結合剤として使用する樹脂の耐熱
性により、磁石の使用温度が制限されるため、この点か
らも採用できない場合があった。
性により、磁石の使用温度が制限されるため、この点か
らも採用できない場合があった。
さらに、エポキシ樹脂のスプレー塗装は、低コストで
あるが、塗膜の信頼性を確保するためには、25ミクロン
以上の膜厚が必要であり、かつ、円筒系の磁石では、そ
の内径側の塗膜の信頼性を保証することが困難である。
他方、電着塗装は、10ミクロンで塗膜の信頼性を保証す
ることができ、かつ形状の自由度もあるが、処理コスト
が高価であるという欠点がある。
あるが、塗膜の信頼性を確保するためには、25ミクロン
以上の膜厚が必要であり、かつ、円筒系の磁石では、そ
の内径側の塗膜の信頼性を保証することが困難である。
他方、電着塗装は、10ミクロンで塗膜の信頼性を保証す
ることができ、かつ形状の自由度もあるが、処理コスト
が高価であるという欠点がある。
本発明は上記課題に鑑み、使用されるモータに適切な
磁気特性を有する磁石を選択するために樹脂磁石や等方
性フル密度磁石の製造方法では得られない任意な相対密
度を有し、結合剤の耐熱性に左右される事なく使用で
き、更に、低コストの水ガラス系防錆処理が可能な等方
性永久磁石およびその製造方法を提供することを目的と
するものである。
磁気特性を有する磁石を選択するために樹脂磁石や等方
性フル密度磁石の製造方法では得られない任意な相対密
度を有し、結合剤の耐熱性に左右される事なく使用で
き、更に、低コストの水ガラス系防錆処理が可能な等方
性永久磁石およびその製造方法を提供することを目的と
するものである。
課題を解決するための手段 上記従来の課題を解決するために本発明は、液体急冷
法で得られた磁性粉を熱間で圧縮成形する方法により、
70％以上の任意の密度の磁石を提供するものである。
法で得られた磁性粉を熱間で圧縮成形する方法により、
70％以上の任意の密度の磁石を提供するものである。
更に詳しくは、Ｒ−Fe−Co−Ｂを基本組成とする。合
金を、メルトスピニング法により、微細結晶構造を有す
る磁気的に等方性である薄片状粉末を得、この粉末を成
形キャビティーに納め、10-1トール以上の真空中で放電
を起こさせ、更に直接電流を加え、同時に所定の寸法に
圧縮するものである。
金を、メルトスピニング法により、微細結晶構造を有す
る磁気的に等方性である薄片状粉末を得、この粉末を成
形キャビティーに納め、10-1トール以上の真空中で放電
を起こさせ、更に直接電流を加え、同時に所定の寸法に
圧縮するものである。
作用 薄片状粉末は、放電により発生するプラズマにより、
その表面に付着している酸化物やガスが取り除かれ、活
性化される。更に、直接通電により、ジュール熱で発熱
し、所定の温度まで昇温すると同時に、軟化し、付加さ
れた一軸の圧力により、所定の寸法に圧縮され、粉末間
に原子の拡散が起こり、前記粉末は原子的結合が成され
る。これによって所定の形状の磁気的に等方性である集
合体が得られる。
その表面に付着している酸化物やガスが取り除かれ、活
性化される。更に、直接通電により、ジュール熱で発熱
し、所定の温度まで昇温すると同時に、軟化し、付加さ
れた一軸の圧力により、所定の寸法に圧縮され、粉末間
に原子の拡散が起こり、前記粉末は原子的結合が成され
る。これによって所定の形状の磁気的に等方性である集
合体が得られる。
本発明の磁石では、熱間圧縮以前に、プラズマにより
粉末を活性化させてあるため、従来不可能であった95％
以下の低密度でも粉末間で原子の拡散が起こり、十分な
結合強度が発現されるので、特別の結合手段、例えば接
着剤、などが不要である。しかしながら、磁石の相対密
度が70％以下では、結合強度が不十分であり着磁行為に
より破損する場合もあり、実用的磁石とならない。ま
た、基本組成は、磁石の磁気特性を決定すると同時に、
特にCoは、合金のキューリー温度を上昇させ、残留磁束
密度の温度特性を改善するものであり、熱安定性の良い
磁石を提供する本発明の目的を達成するための重要要素
である。さらに、本発明の磁石では、粉末を集合固化せ
しめる工程において、直接通電法を加熱手段とするの
で、短時間にて処理できるので、磁性粉の微細結晶粒の
粗大化が阻止できるので、磁石の保磁力の温度特性の低
下が起こらない。
粉末を活性化させてあるため、従来不可能であった95％
以下の低密度でも粉末間で原子の拡散が起こり、十分な
結合強度が発現されるので、特別の結合手段、例えば接
着剤、などが不要である。しかしながら、磁石の相対密
度が70％以下では、結合強度が不十分であり着磁行為に
より破損する場合もあり、実用的磁石とならない。ま
た、基本組成は、磁石の磁気特性を決定すると同時に、
特にCoは、合金のキューリー温度を上昇させ、残留磁束
密度の温度特性を改善するものであり、熱安定性の良い
磁石を提供する本発明の目的を達成するための重要要素
である。さらに、本発明の磁石では、粉末を集合固化せ
しめる工程において、直接通電法を加熱手段とするの
で、短時間にて処理できるので、磁性粉の微細結晶粒の
粗大化が阻止できるので、磁石の保磁力の温度特性の低
下が起こらない。
実施例 以下に、本発明の詳細を一実施例を基に説明する。
第１図は本発明の製造方法に係わるキャビティーと電
極ポンチの構成を示す図である。Ndまたは／およびPrが
13原子％、Coが15:原子％、Ｂが６原子％,Fe残部からな
る合金を、メルトスピニング法により急冷固化せしめ、
厚さ20〜30ミクロンの薄片状粉末とした。この粉末を、
第１図に示す内径20mmの非導電性セラミックス性キャビ
ティー１と一対の導電性セラミックス性電極ポンチ２で
構成された空間３に納め、一対の電極ポンチに250kgf/c
m2の圧力を加え、更に10-1〜10-2トールの真空雰囲気と
し、パルス幅40msecで20Vの直流電圧を60sec印加し、し
かるのち、1.5kAの直流電流を直接一対の電極間に40〜6
0sec流し、一対の電極ポンチをあらかじめ設定した所定
の位置まで加圧移動させた。最終的に、キャビティー内
粉末の温度は700〜750℃に達した。これを冷却して、外
径20mmパーミアンス１で、相対密度の異なる種々の磁石
を得た。第２図に相対密度85％の磁石の室温における磁
気特性を示す。曲線10が本発明の実施例の磁石の圧縮方
向を、曲線12は圧縮方向に直角方向に推定した値であ
り、曲線14は使用した磁性粉の特性である。曲線10の残
留磁束密度Ｊは、曲線14のＪの相対密度（85％）を若干
上回る。また、曲線10と12では若干の差異があり、これ
はわずかながら磁石が異方化していることを示している
が、このぐらいの差異では、本質的には等方性の磁石と
すべきである。一方保磁力においては、本発明の磁石の
ほうが原料である粉末より約2kOe高い。これは、本発明
の磁石の特性であり、プラズマによる活性化により、粉
末がクリーニングされるため保磁力Hcjが上昇したもの
である。第３図に相対密度の異なる各磁石に磁気特性を
示す。各磁石は相対密度に比例した残留磁束密度を有
し、一方保磁力はおおむね一定である。
極ポンチの構成を示す図である。Ndまたは／およびPrが
13原子％、Coが15:原子％、Ｂが６原子％,Fe残部からな
る合金を、メルトスピニング法により急冷固化せしめ、
厚さ20〜30ミクロンの薄片状粉末とした。この粉末を、
第１図に示す内径20mmの非導電性セラミックス性キャビ
ティー１と一対の導電性セラミックス性電極ポンチ２で
構成された空間３に納め、一対の電極ポンチに250kgf/c
m2の圧力を加え、更に10-1〜10-2トールの真空雰囲気と
し、パルス幅40msecで20Vの直流電圧を60sec印加し、し
かるのち、1.5kAの直流電流を直接一対の電極間に40〜6
0sec流し、一対の電極ポンチをあらかじめ設定した所定
の位置まで加圧移動させた。最終的に、キャビティー内
粉末の温度は700〜750℃に達した。これを冷却して、外
径20mmパーミアンス１で、相対密度の異なる種々の磁石
を得た。第２図に相対密度85％の磁石の室温における磁
気特性を示す。曲線10が本発明の実施例の磁石の圧縮方
向を、曲線12は圧縮方向に直角方向に推定した値であ
り、曲線14は使用した磁性粉の特性である。曲線10の残
留磁束密度Ｊは、曲線14のＪの相対密度（85％）を若干
上回る。また、曲線10と12では若干の差異があり、これ
はわずかながら磁石が異方化していることを示している
が、このぐらいの差異では、本質的には等方性の磁石と
すべきである。一方保磁力においては、本発明の磁石の
ほうが原料である粉末より約2kOe高い。これは、本発明
の磁石の特性であり、プラズマによる活性化により、粉
末がクリーニングされるため保磁力Hcjが上昇したもの
である。第３図に相対密度の異なる各磁石に磁気特性を
示す。各磁石は相対密度に比例した残留磁束密度を有
し、一方保磁力はおおむね一定である。
上記本発明の磁石およびそれと同一磁性粉にて圧縮成
形法で製造された樹脂磁石とをそれぞれ電着塗装および
水ガラスによるコーティングを施し、60℃,90RH％の環
境下で防錆力の評価を実施した。その結果を第１表に示
す。
形法で製造された樹脂磁石とをそれぞれ電着塗装および
水ガラスによるコーティングを施し、60℃,90RH％の環
境下で防錆力の評価を実施した。その結果を第１表に示
す。
電着塗装の場合は、いずれの磁石でも十分な防錆力を
発揮するが、低コストである水ガラスでは、樹脂磁石は
100時間以内で皮膜が浮いてしまうが、本発明の磁石で
は、その表面がすべて金属であるため密着性が良く十分
な防錆力を有している。尚、水ガラスのコーティング厚
さは２〜３ミクロンであり、電着塗装の1/2以下の厚み
で同様の防錆力を発揮している。
発揮するが、低コストである水ガラスでは、樹脂磁石は
100時間以内で皮膜が浮いてしまうが、本発明の磁石で
は、その表面がすべて金属であるため密着性が良く十分
な防錆力を有している。尚、水ガラスのコーティング厚
さは２〜３ミクロンであり、電着塗装の1/2以下の厚み
で同様の防錆力を発揮している。
発明の効果 以上述べた如く、本発明の磁石は、特別の結合剤を使
用しないで、熱間で圧縮成形することによる原子的結合
のみにより実用的で、かつ相対密度70％以上の任意の密
度の磁石を提供することができる。これにより、結合剤
の耐熱性が理由による使用温度の限界が取り除かれる。
さらに本発明の磁石は、樹脂等の結合剤を使用しないの
で、樹脂磁石では、密着性が悪く実用不可能であった水
ガラス系の防錆処理の採用が可能であり、この防錆処理
法では、コーティング厚さが２〜３ミクロンと、有機質
のコーティングの1/2以下で十分な性能を発揮するの
で、磁石を電気機器に組み込んだとき、その磁気回路中
に発生する磁気的空間の発生を減少せしめるもので、磁
石のバーミアンスを高くすることが可能となり、電気機
器の小型化に有効である。さらに、この防錆処理は、無
機質であるので使用温度の限界が十分高く、磁石の使用
範囲に限界を発生させないなどのすぐれた高価を恭する
ものである。
用しないで、熱間で圧縮成形することによる原子的結合
のみにより実用的で、かつ相対密度70％以上の任意の密
度の磁石を提供することができる。これにより、結合剤
の耐熱性が理由による使用温度の限界が取り除かれる。
さらに本発明の磁石は、樹脂等の結合剤を使用しないの
で、樹脂磁石では、密着性が悪く実用不可能であった水
ガラス系の防錆処理の採用が可能であり、この防錆処理
法では、コーティング厚さが２〜３ミクロンと、有機質
のコーティングの1/2以下で十分な性能を発揮するの
で、磁石を電気機器に組み込んだとき、その磁気回路中
に発生する磁気的空間の発生を減少せしめるもので、磁
石のバーミアンスを高くすることが可能となり、電気機
器の小型化に有効である。さらに、この防錆処理は、無
機質であるので使用温度の限界が十分高く、磁石の使用
範囲に限界を発生させないなどのすぐれた高価を恭する
ものである。
第１図は本発明の製造方法係わる一実施例のキャビティ
ーと電極ポンチの構成を示す図、第２図は本発明の磁石
の実施例で、相対密度が85％の磁石の磁気特性を示すグ
ラフ、第３図は本発明の相対密度の異なる磁石の磁気特
性を示す図である。
ーと電極ポンチの構成を示す図、第２図は本発明の磁石
の実施例で、相対密度が85％の磁石の磁気特性を示すグ
ラフ、第３図は本発明の相対密度の異なる磁石の磁気特
性を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｒ−Fe−Co−Ｂを基本成分とする合金（R:
Ndを含む一種または二種以上の希土類）を急冷固化させ
て得られた薄片状または粉末を成形キャビティに納め、 10-1トール以上の真空中で放電を起こさせ、さらに、直
流電流を加え、加熱すると同時に圧縮した相対密度70％
〜95％の等方性永久磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333190A JP3164811B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 等方性永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333190A JP3164811B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 等方性永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410602A JPH0410602A (ja) | 1992-01-14 |
| JP3164811B2 true JP3164811B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=14609533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11333190A Expired - Fee Related JP3164811B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 等方性永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164811B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0993996A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Yoshiaki Takahashi | 発電電動機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2899290B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1999-06-02 | 松下電器産業株式会社 | Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP11333190A patent/JP3164811B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410602A (ja) | 1992-01-14 |
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