JPH03105210A - 軟磁性層を有する永久磁石センサ素子を作る方法 - Google Patents

軟磁性層を有する永久磁石センサ素子を作る方法

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JPH03105210A JP2224561A JP22456190A JPH03105210A JP H03105210 A JPH03105210 A JP H03105210A JP 2224561 A JP2224561 A JP 2224561A JP 22456190 A JP22456190 A JP 22456190A JP H03105210 A JPH03105210 A JP H03105210A
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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】 [技術分野] 本発明は磁気センサを作る方法、具体的にはたとえばヨ
ーロッパ特許出願公開第357200号に開示されてい
るような軟磁性の一体的な薄層を有する永久磁石を作る
方法に関する. 感度のよい磁気位置センサがヨーロッパ特許出願公開第
357200号に提示されており,これは永久磁石,そ
の磁石上に設けられた磁束密度センサ、およびその磁束
センサに影響を与える磁束を変化させるために磁石を過
ぎて動くことが可能な歯状の励磁要素を組み合わせたも
のである.感度を上げるため、軟磁性をもつ強磁性材料
の薄い中間層(厚さ約0.1mm)が磁石と磁束センサ
の間にはさまれている.これにより、歯状要素が動く際
に、磁束はセンサーに対してより容易に動くことができ
るようになる.上記開示には、磁石にそのような材料の
箔を固定することによって、または粉末磁石材料に鉄粉
の層を加えた後に圧粉および/または焼結して両者を成
形することによって上記軟磁性層を設けることが提案さ
れている.さらに,永久磁石を高エネルギー積を有する
熱間加圧したNd−Fe−B合金であってゼネラルモー
ター社の商aia品である、MQ2磁性材料で作ること
が提案されている. 米国特許第4,792,367号(Lee)は,ホウ素
を含む熱間加圧希土類一鉄合金であるMQ2材料を開示
している.その材料から永久磁石を作る好ましい方法は
,メルトスビニングによって上記成分の溶融混合物を超
急冷して固有保磁力をほとんど有しないアモルファス材
料を得、次いで熱間加圧して結晶成長を促し所望の硬磁
性のために最適なサイズにすることから成る.(むらの
ない高エネルギー積磁石は,上記のようなアモルファス
材料を熱間加圧及び熱間加工して、主としてNd,Fe
,4B相と粒間相とからなる変形微粒構造を形成するこ
とによって作られる.)上記熱間加圧しただけの材料に
おいて、1 5 K O eを超える固有室温保磁力が
得られ、同時に非常に高い残留磁気と高いエネルギー積
とが得られる.超急冷されたアモルファスの状態で、上
記磁性材料は前記センサの中間層に必要とされる高い透
磁率を示す. 本発明の一つの目的は,永久磁石材料の薄い表面層を処
理してその層に軟磁性をもたらすことにより,磁気セン
サを作る方法を改良することにある. 別の目的は,上記層を所望の性質を持つアモルファス状
態に戻すような方法を提供することにある. さらに別の目的は、磁石表面を処理して表面層の構造ま
たは化学的性質を変化させ,その軟磁性を高めることに
より、軟磁性層を有する永久磁石を作る方法を提供する
ことにある. 本発明は,永久磁石、その磁石上の高透磁率層,その高
透磁率層上の磁気探知要素、およびその探知要素に対し
て動くべく設けられた励磁要素を組み合わせることから
なる位置センサを作る方法において、高保磁力を持つ鉄
系合金から成る永久磁石を形成し、高エネルギービーム
によってその表面層を迅速に溶融してから冷却すること
によってその保磁力を破壊し、かくして低保磁力で高透
磁率の薄い表面層を形戒することからなることを特徴と
する。
本発明は,表面層を軟磁性を有するアモルファス構造に
変えることを含む. 本発明はまた、高透磁率で低保磁力の表面層を有する永
久磁石を形成する方法において、高保磁力を生じる微細
結晶粒の微細構造を有するNd−Fe−B合金から成る
永久磁石を形成し、その磁石の薄い層を溶融させるため
に十分なビーム出力密度をもつエネルギービームによっ
てその磁石の表面層を溶融し,次いでゆっくり冷却して
その層を再固化し、相分離をひきおこして表面層の微細
構造中にNd−Fe−B相とともにα一鉄結晶粒を生成
させ,それによってその層の軟磁性を高めることからな
ることを特徴とする. 本発明の上記および別の利点は,添付の図面を参照した
次の記述から一層明白になるであろう. 第1図に示す磁気位置センサ10は永久磁石14とその
磁石14の一表面上の軟磁性材料Jf116を合わせた
モノリシック体12からなる。層16上に設けられた磁
束密度センサ18は、図示しない導線によって外部開路
に接続され,磁束変化を示す出力信号を与える.センサ
18及び層16から離して配置された磁性材料から或る
励磁要素20は層16にほぼ平行な経路に沿って移動で
き、それが動くにつれて磁石からの磁束の通路に影響を
与える一連の歯22を有する。励磁要素の歯の動きは全
体の磁束密度にはほとんど影響しないが、磁石14の幅
に沿う磁束密度の空間的な分布を変化させ、センサ18
によって探知できる局部的磁束密度の鋭い変動を生じさ
せる。軟磁性材料層16の効果は装置の感度を大きく増
大させることである。層厚は0.03〜0.05mmで
十分であると考えられる。この装置はヨーロッパ特許出
願公開第357200号に詳細に記述されており、これ
を本明細書に援用する。
米国特許第4,792,367号(Lee)は、前記好
ましい磁性材料の製造を記述しており、これを本明細書
に援用する,Nd2Fe,,B主相を生じるための正し
い割合のネオジウム(Nd)、鉄(Fe)およびホウ素
(B)の溶融混合物、すなわち前駆体をメルトスピニン
グで急冷して低保磁力と高透磁率を有するアモルファス
材料を形成する.この材料が非常に高い保磁力と低い透
磁率を持つ永久磁石に変換される.これらの材料の性質
は第2図で対比され、永久磁石材料24およびアモルフ
ァスすなわち軟磁石材料26に対する減磁曲線が示され
る。
永久磁石材料の薄い層を第2図で特徴づけられたアモル
ファス材料と同じか又は同じでない軟磁性に変換するた
めに,その層の微細構造の変更および/または化学的性
質の変更を行なうことができる.十分な出力密度のレー
ザービームまたは電子ビームによる表面加熱は材料の薄
い層を溶解することができる。続いて,層の冷却速度を
制御することによって材料を再固化させ、冷却速度に依
存した微細構造を形成する.溶融の深さと冷却速度の両
方がビームの出力密度によって制御される。たとえば、
厚さ8mmの磁石を処理するとき、CO2レーザーによ
る1.26X10’W/am”のビーム出力密度は表面
溶融を生じるのに十分であり,厚さ0.3mmの層を生
じた.より大きな出力密度は厚さを増大させ,その結果
冷却が遅くなる. 溶融工程は磁石表面の所望の場所を漸次溶融するパター
ンでレーザービームによって表面を走査することを含む
ことができる.表面j!!I16はその軟磁性を漸次増
大するために繰返して溶融しそして再固化することがで
きる. 表面層の透磁率は再固化された微細構造中のフエライト
の生成を促進することによって増大する.平衡に近い状
態のもとでの合金の溶融と再固化は表面層の微細構造中
にかなりの体積分率の比較的大きなα一鉄結晶粒を生じ
る相分離を可能にする.これを達成するためには、10
4℃/secの冷却速度が適切である。これは溶融物か
らアモルファス材料を形成する場合より100倍ゆっく
りした冷却速度である.溶融層が厚ければ厚いほど冷却
速度は遅くなる。もし生威するα一鉄層が最終製品に望
まれるよりも厚いならば、表面研磨を行なってより薄い
層とすればよく、またそれにより平滑な仕上りとなる。
本発明の方法の一実施態様は、薄い層16を溶融するた
めに十分なビーム出力密度をもつエネルギービームによ
って処理する際に,表面層16と結合する戒分の存在下
に磁石14を配置することにより、磁石14の表面層1
6を化学的に変えるという工程を含む.これを行なう一
つの方法は、表面層16に鉄粉を加え、次いで添加した
鉄が溶融した表面層の材料と合金を作るようにレーザー
ビームで表面層16を溶融することである。
再固化の間に形成されるα一鉄の体積分率を増大し、硬
磁性Nd.Fe,.B相の量を減少させるために,酸化
性雰囲気中での溶融は高度に反応性のNdを選択的に酸
化し、それによってNd,Fe..B相の形成を制限し
、再固化した相の透磁率を増大する傾向がある.多重通
過、すなわち同じ場所を繰返して走査して溶融すること
は意図した効果を最大にするために効果的である. 磁気位置センサを作るためには,永久磁石14,好まし
くはNd−Fe−B合金を、上記の方法の一つにより高
エネルギービームで表面処理して軟磁性材料からなる薄
い層16を形成し、その層上に磁気抵抗器のような磁気
探知要素18を設け、その探知要素の前を過ぎて動くこ
とができるように励磁要素を設ける.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法によって作られたる位置センサの
概略図であり、 第2図は永久磁石材料および軟磁性を有するアモルファ
スの同じ材料の減磁曲線のグラフである. [主要部分の符号の説明]

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.永久磁石(14)、該永久磁石(14)上の高透磁
    率層(16)、該透磁率層(16)上の磁気探知要素(
    18)、および該磁気探知要素(18)に対して動くべ
    く設けられた励磁要素(20)を組み合わせることから
    なる位置センサ(10)の製造方法におい て、高保磁力を有する鉄系合金から永久磁石(14)を
    形成し、高エネルギービームで その表面を迅速に溶融した後に冷却することによりその
    保磁力を低下させてその位置に低保磁力で高透磁率の薄
    い層(16)を形成する工程を含むことを特徴とする方
    法。
  2. 2.前記永久磁石(14)が高保磁力を 生じる微細結晶粒の微細構造を有するNd−Fe−B合
    金から形成され、前記高透磁率で低保磁力の層(16)
    が、この薄い層(16)を溶融させるために十分なビー
    ム出力密度をもつエネルギービームによって磁石の表面
    層を迅速に溶融した後に急冷して再固化し、かくして低
    保磁力と高透磁率とをもつ実質的にアモルフアスの微細
    構造とすることにより形成される請求項1記載の方法。
  3. 3.前記溶融工程が磁石の表面の所望の 場所を漸次溶融するためにパターンでレーザービームに
    よって表面を走査することを含む請求項1または2記載
    の方法。
  4. 4.表面層(16)をくり返し溶融およ び再固化してその層(16)の軟磁性を次第に増大させ
    る請求項1または2記載の方法。
  5. 5.前記永久磁石(14)が高保磁力を 生じる微細結晶粒の微細構造を有するNd−Fe−B合
    金から形成され、前記高透磁率で低保磁力の層(16)
    が、この薄い層(16)を溶融させるために十分なビー
    ム出力密度をもつエネルギーのビームによって磁石の表
    面層を迅速に溶融し、続いてゆっくり冷却してこの層(
    16)を再固化させ、そしてこの表面層の微細構造中に
    Nd−Fe−B相とともに相分離およびα−鉄結晶粒の
    形成をひき起こし、かくして層(16)の軟磁性を高め
    ることにより形成される請求項1記載の方法。
  6. 6.前記溶融工程が磁石の表面の所望の 場所を漸次溶融するパターンでレーザービームによって
    表面を走査することを含む請求項5記載の方法。
  7. 7.表面層(16)をくり返し溶融およ び再固化してその層(16)の軟磁性を次第に増大させ
    る請求項5記載の方法。
  8. 8.前記永久磁石(14)が高保磁力を 生じる微細結晶粒の微細構造を有するNd−Fe−B合
    金から形成され、また表面層(16)をそれを溶融させ
    るために十分なビーム出力密度をもつ前記エネルギービ
    ームによって処理する際にその表面層(16)と結合す
    る成分の存在下に磁石(14)を配置することによって
    磁石(14)の前記表面層(16)を化学的に変え、続
    いて溶融した層(16)を冷却および再固化して表面層
    の微細構造中に鉄結晶粒の生成をひき起こし、それによ
    って層(16)の軟磁性を高めることを含む請求項1記
    載の方法。
  9. 9.前記溶融および冷却工程をNdを酸 化させる反応性雰囲気中で遂行し、かくして再固化させ
    た層(16)のα−鉄含量を増大させてNd−Fe−B
    相の量を低下させる請求項8記載の方法。
  10. 10.前記表面層(16)を化学的に変え る工程がレーザービームによるその表面の表面合金化か
    らなり、また表面層に鉄粉を添加して加えた鉄を表面層
    (16)の溶融された物質と合金化させる工程を含む請
    求項8記載の方法。
JP2224561A 1989-08-28 1990-08-28 軟磁性層を有する永久磁石センサ素子を作る方法 Expired - Lifetime JPH0693411B2 (ja)

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