JPH01318216A - 磁気軸受用永久磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ｔｉ業上の利用分野］ 本発明は産業機器等において、回転もしくは直線運動の
支持を行なう磁気軸受に用いられる磁気軸受用永久磁石
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来磁気軸受にはフェライト、アルニコ、希土類焼結磁
石等が用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし従来の磁気軸受用永久磁石は次のような問題点を
有していた。

フェライト磁石を用いた場合、磁気的特性が希土類磁石
に比較してはるかに劣るため、磁気軸受の剛性が小さく
なってしまい、それを補うためには大量の磁石と大きな
磁気回路を構成して磁束を集束する必要があった。また
磁石自身が脆いため特に高速回転軸に用いられることが
多い磁気軸受には遠心力による破損という強度的な問題
もあった。

アルニコ磁石を用いた場合には、磁石の特徴として保磁
力がきわめて小さいことから機器組み込み後の着磁が必
要であること、使用中においても減磁界をほとんどかけ
られず、磁石の反発力を使い軸を安定させることがほと
んど不可能であること等の問題があった。

希土類焼結磁石の場合磁気的特性においては十分に満足
できるがフェライト磁石以上に機械的強度が劣るため遠
心力による破損、衝撃、振動によるワレやカケという問
題を有し、しかも原料コストが大きく磁石が非常に高価
になるという問題点を有していた。

また原料コストの安い希土類鉄ボロン系の焼結磁石にお
いても焼結法により製造する場合、合金を粉末にする工
程が必須であるが、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系合金は酸素に対し
て非常に活性であり、そのため粉末にする工程を経ると
表面積が増え、酸化が激しくなり焼結体中の酸素温度は
どうしても高くなってしまう、また、粉末を成形すると
きに、例えばステアリン酸亜鉛のような成形助材を使用
しなければならない、これは焼結工程以前に取り除かれ
るのではあるが、数刻は磁石の中に炭素の形で残ってし
まいＲ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系磁石の磁気性能を低下させてしま
うという問題がある。

成形助材を加えてプレス成形した後の成形体はグリーン
体と言われる。これは大変脆く、ハンドリングが難しい
、従って、焼結炉にきれいに並べて入れるのは相当の手
間がかかることも大きな欠点である。

また、異方性の磁石を得るためには磁場中でプレス成形
しなければならず、磁場電源、コイル等の大きな装置が
必要となる。

以上の欠点があるので、一般的に言って、Ｒ−ＴＭ−Ｂ
系の焼結磁石の製造には高価な設備が必要になるばかり
でなく、生産効率も悪くなり、磁石の製造コストが高く
なってしまう、従って、比較的原料の安いＲ−ＴＭ−Ｂ
系磁石の長所を生かすことができなかった。

さらに従来の全ての磁石が磁石のみを単体で製造し、そ
の後、Ｈ１鉄、構造部材等に接着等の固定を行なってい
たため、軸受の高速回転に伴う遠心力の影響で継鉄、構
造部材等からの磁石の剥離が起こるという重大な問題も
あった。

そこで本発明は、このような課題を解決するもので、そ
の目的とするところはＲ−ＴＭ−Ｂ系合金を溶解・鋳造
することを基本工程とし、熱間加工及び熱処理を併用し
、磁気特性に優へ　機械的強度も大きく、他の部材との
強力な接合が可能でしかも低コストの磁気軸受用永久磁
石を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明の磁気軸受用永久磁石
の製造方法は、Ｒ（ただしＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、遷移金属、およびボロンを基本成
分とする合金を溶解及び鋳造後、前記鋳造インゴットを
５００℃以上の温度で熱間加工することを特徴とする。

また磁石合金を溶解、鋳造する工程、ついで鋳造インゴ
ットを軟磁性体で覆い、５００℃以上で熱間加工を施し
、その後２５０℃以上の温度で熱処理を行い永久磁石と
軟磁性体の接合体を製造し、さらに前記接合体の軟磁性
体部分の１部を構造部材あるいは磁気回路として残すよ
うに切削等の後加工することを特徴とする。

あるいは磁石合金を溶解し、軟磁性体、または磁石と接
合して使う材料でできた鋳型に鋳造する工程、鋳造イン
ゴットを鋳型ごと５００℃以上で熱間加工を施し、その
後２５０°Ｃ以上の温度で熱処理を行い永久磁石と鋳型
材の接合体を製造し、さらに前記接合体の鋳型材部分の
１部を構造部材あるいは磁気回路として残すように切削
等の後加工することを特徴とする。

［実施例］ 第１図に本発明の製造方法による磁気軸受用永久磁石の
縦断面図を示す、１は希土類、遷移金属およびボロンを
主成分とする永久磁石、２は切削による後加工が施され
た外部鋳型、３は後加工として穴開けがなされた内部鋳
型、４は磁気軸受の主軸である。　　　　　　　　　　
　第１表第１表に本実施例の磁石合金の組成を示す、た
だし、磁石の組成としては表１に示した組成に限らず、
希土類金属としては、Ｙ、　　Ｌａ、　　Ｃｅ、　　Ｐ
ｒ、　　Ｎｄ、　　Ｓｍ、　　Ｅｕ、　　Ｇｄ、　　Ｔ
ｂ、　　Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが候補と
して挙げられ、これらの内１種類、あるいは２種類以上
を組み合わせて用いられる。最も高い磁気特性はＰｒで
得られる。従って実用的には、Ｐ　ｒ。

Ｐｒ−Ｎｄ、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ合金等が用いられる。

遷移金属としてはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ％　Ｃｕ、等が候補
として挙げられ、これらの内１種類、あるいは２種類以
上を組み合わせて用いられる。また、小皿の添加元素、
例えば重希土類のＤｙ、’ｒｂ等や、Ａ１、Ｓｉ、Ｍｏ
、Ｇａ等は保磁力の向上に有効である。

Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系永久磁石の主相はＲａ　Ｔ　Ｍ　＋　
４Ｂ化合物相である。従ってＲが８ｊＩ子％未満ではも
はや上記化合物を形成せず、高い磁気性能は得られない
、一方、Ｒが３０原子％を越えると非磁性のＲリッチ相
が多くなり磁気特性は著しく低下する。

従ってＲの範囲は８〜３０原子％が適当である。

しかし、鋳造磁石とするため、好ましくは８〜２５原子
％が適当である。

ＢはＲ２Ｔ　Ｍ　Ｉａ　Ｂ化合物相を形成するための必
須元素であり、２原子％以下では菱面体のＲ−ＴＭ系に
なるために高い保磁力は望めない、また、２８原子％を
越えるとＢを含む非磁性相が多くなり、残留磁束密度は
著しく低下してくる。しかし、鋳造磁石としては好まし
くはＢは８原子％以下がよく、それ以上では特殊な冷却
を施さない限り微細なＲ２Ｔ　Ｍ　１４Ｂ化合物相を得
ることが出来ず、適切な保磁力が得られない。

ＡＩ、Ｇａ等は保磁力増大の効果を示す、しかしながら
、ＡＩやＧａは非磁性元素であるため、その添加量を増
すと残留磁束密度が低下し、Ａ１では１５原子％を越え
ると、Ｇａでは６原子％を越えるとハードフェライト以
下の残留磁束密度になってしまうので希土類磁石として
の目的を果たし得ない、よってＡ１の添加量は１５原子
％以下、Ｇａは６原子％以下がよい。

第１表の組成の合金を溶解し、鉄製の鋳型に鍔込み、冷
却後上部に蓋を溶接し、９５０℃に加熱し、静水圧押出
を行なった。ついで熱処理をおこない第２図に示す永久
磁石１、外部鋳型２、内部鋳型３及び鋳型蓋５の接合体
を得た。この永久磁石１の磁気特性を第２表に示す。

第２表 第２図の接合体は鋳型蓋５を切断した後、内部鋳型３に
穴あけを施し、さらに外部鋳型２に切削加工をおこない
主軸４を圧入して第１図に示すような磁気軸受用永久磁
石を製造した。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の磁気軸受用永久磁石の製造
方法は、鋳造インゴットを粉砕・焼結という工程を経る
ことなく熱間加工と熱処理を施すだけで十分な保磁力が
得られ、永久磁石の生産工程を大幅に削減することがで
きる。

さらに、磁気特性としても最大エネルギー積が実施例１
では、１６〜１７　（ＭＧＯｅ）と従来のフェライト磁
石に比べ約７倍の磁気特性を持つため小型で剛性の高い
磁気軸受を構成することが可能となっている。

また磁石自体の強度が焼結晶と比較して非常に大きく、
さらに磁石と他の構造材あるいは磁気回路との接合が固
相接合で行なわれるため高速度で回転する磁気軸受にお
いても破損や剥離等の問題なく使用できる磁気軸受用永
久磁石の製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法による磁気軸受用永久磁石の
縦断面図、第２図は本発明の製造方法過程における接合
体の縦断面図である。 １・・・永久磁石 ２・・・外部鰻型 ３・・・内部鋳型 ４・・・主軸 ５・・・鋳型蓋 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転もしくは直線運動の支持力を永久磁石の磁気
   力によって得る磁気軸受に用いられる磁気軸受用永久磁
   石の製造方法において、Ｒ（ただしＲはＹを含む希土類
   元素のうち少なくとも１種）、遷移金属、およびボロン
   を基本成分とする合金を溶解及び鋳造後、前記鋳造イン
   ゴットを５００℃以上の温度で熱間加工することを特徴
   とした磁気軸受用磁石の製造方法。
2. （２）磁石合金を溶解、鋳造する工程、ついで鋳造イン
   ゴットを軟磁性体で覆い、５００℃以上で熱間加工を施
   し、その後２５０℃以上の温度で熱処理を行い永久磁石
   と軟磁性体の接合体を製造し、さらに前記接合体の軟磁
   性体部分の１部を構造部材あるいは磁気回路として残す
   ように切削等の後加工を施すことを特徴とする請求項１
   に記載の磁気軸受用永久磁石の製造方法。
3. （３）磁石合金を溶解し、軟磁性体、または磁石と接合
   して使う材料でできた鋳型に鋳造する工程、鋳造インゴ
   ットを鋳型ごと５００℃以上で熱間加工を施し、その後
   ２５０℃以上の温度で熱処理を行い永久磁石と鋳型材の
   接合体を製造し、さらに前記接合体の鋳型材部分の１部
   を構造部材あるいは磁気回路として残すように切削等の
   後加工を施すことを特徴とする請求項１に記載の磁気軸
   受用永久磁石の製造方法。