JPH0338724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石に関するものであり、さら
に詳細には、多結晶マンガン−アルミニウム−炭
素系（Mn−Al−Ｃ系）合金磁石の改良に関する
ものである。

Mn−Al−Ｃ系合金磁石は、主として強磁性相
である面心正方晶（τ相、L₁₀型規則格子）の組
織で構成され、Ｃを必須構成元素として含むもの
であり、不純物以外に添加元素を含まない３元系
及び少量の添加元素を含む４元系以上の多元系合
金磁石が知られている。また、このMn−Al−Ｃ
系合金磁石には、前記面心正方晶の〔001〕軸の
配列の状態によつて等方性磁石と特定の方向また
は特定の平面に磁化容易方向を有する異方性磁石
が知られている。

多極着磁の分野で用いられる異方性磁石として
は、特定の方向に磁化容易方向を有する径方向異
方性磁石と特定の平面に平行な任意の方向に磁化
容易方向を有する異方性磁石が知られている。前
者の径方向異方性磁石とは、例えば磁石の形状を
円筒とした場合、前記の面心正方晶の〔001〕軸
を径方向に径方向以外の方向、例えば弦方向、円
筒の軸方向に比して優先的に配列した構造を有す
る磁石である。

多極着磁の分野で用いられる磁石の形状は、一
般には、軸対象の形状であり、最も多く用いられ
る形状は円筒である。円筒の磁石の径方向に多極
着磁を施した場合の磁石内部での磁路の形成を模
式的に第１図に示す。第１図において破線が磁路
を示し、一つを径方向（γ方向）に対する弦方向
（θ方向）も示した。弦方向（θ方向）とは円筒
の軸方向と径方向（γ方向）のそれぞれに直交す
る方向である。同様に、円筒の磁石の内周に多極
着磁を施した場合の磁石内部での磁路の形成を模
式的に第２図に示す。第１図に示した様な着磁を
本明細書では径方向着磁と称し、第２図に示した
ものを内周着磁と称する。

径方向異方性磁石に、前記の径方向着磁を施し
た場合には、磁石の異方性構造に適する着磁であ
るため優れた磁気特性を示す。一方、前記の内周
着磁は磁石の異方性構造に必ずしも適した着磁と
はいえない。これは、第２図に示した様に磁路は
磁石の外周部で弦方向に沿つていて、径方向異方
性磁石は弦方向に比して径方向に高い磁気特性を
有するためである。磁石の応用を考えた場合に
は、径方向異方性磁石であつても前記の内周着磁
を施して用いる必要がある場合があり、その場合
でも十分優れた磁気特性を示す磁石というものが
望まれていた。内周着磁を例に示したが、外周に
多極着磁を施した場合の外周着磁でも同様であ
る。なお、磁石の形状を円筒とした場合、円筒の
外側の表面を外周といい、内側の表面を内周とい
う。また外周に近傍の部分を外周部といい、内周
に近傍の部分を内周部というが、円筒の厚みが大
きくなるとそれに対して変化させて用いる。例え
ば前述したように、第２図の磁路が弦方向に沿つ
ている部分を外周部とした。

本発明は、前述した背景のもとに、径方向異方
性磁石を改良した多極着磁に適した新規な異方性
構造をもつた永久磁石をMn−Al−Ｃ系合金磁石
の改良によつて提供するものである。

前述した様に、多極着磁の分野で最も多く用い
られている磁石の形状は円筒であるため、磁石の
形状を主に円筒として、本発明の永久磁石を説明
する。

径方向異方性磁石とは、前述した様に、前記の
面心正方晶の〔001〕軸を径方向に径方向以外の
方向に比して優先的に配列した構造を有する磁石
である。前記のことを一般的にいうと、磁石の形
状を軸対象とした場合、前記面心正方晶の〔001〕
軸が、前記軸（磁石の形状が円筒なら円筒の軸）
に垂直な平面（円筒なら径方向と弦方向を含む平
面では形状はリング状）に平行で、前記平面の図
心（円筒なら円の中心）を通る直線の方向（円筒
なら径方向）に、前記軸方向に比して優先的に配
列されており、しかも前記平面内では前記直線の
方向に優先的に配列した構造を有する磁石であ
る。径方向への優先的な配列の度合が大きいほど
径方向異方性磁石としての磁気特性が高くなる
が、反面前述したような内周着磁などを施した場
合には、必ずしも優れた磁気特性を示さない。

一方、本発明の永久磁石は、異方性磁石の分類
上は前記の径方向異方性磁石に属するが、前述し
たような内周着磁などを施した場合でも優れた磁
気特性を示す磁石である。

本発明の永久磁石は、磁石の形状を軸対象とし
た場合、前記面心正方晶の〔001〕軸が、前記軸
に垂直な平面に平行で、前記平面と対称軸の交点
を通る直線の方向に、前記軸方向に比して優先的
に配列されており、しかも前記平面内では前記直
線の方向に優先的に配列されていて、さらに前記
平面内では前記直線上で優先的な配列が変化して
いる構造を有する磁石である。別の表現をする
と、本発明の永久磁石は、径方向異方性磁石であ
り、しかも径方向に平行な任意の直線上で優先的
な配列が変化している構造を有する磁石である、
径方向で優先的な配列が変化しているというの
は、換言すると、磁石内の一径方向上では位置に
よつて優先的な配列が変化しているといえる。例
えば磁石内の一つの径方向上の外周部と内周部の
優先的な配列が異なる。磁気特性的にみれば外周
部と内周部の径方向の磁気特性が異なり、しかも
径方向以外の方向と比較すると、径方向に異方性
化した磁石である。

本発明の永久磁石は前述した様な異方性構造を
有するため、内周着磁などを施した場合でも優れ
た磁気特性を示す磁石である。

一般に、多結晶体における結晶方向の優先配向
の状態を極密度Ｐで表現する。τ相は正方晶系で
あるから、〔001〕軸の配向は（001）極密度分布
として捉えることができる。多結晶体のある方位
での（001）極密度は、その方位にＸ線回折法線
を置いた時の（00n）面回折積分強度の等方性材
料の場合に対する比として測定される。等方性磁
石では全ての立体方位に対して極密度は１であ
る。本発明の永久磁石は換言すれば、磁石内の特
定の平面（対象軸に垂直な平面）に平行な特定の
方向（前記の図心を通る直線に平行な方向）でＰ
＞１であり、しかもその平面の垂線方向（対象軸
の方向）でＰ＜１であり、さらに前記特定の方向
で位置によつてＰの値が変化するものである。磁
石の形状を円筒とすると前記の特定の方向とは径
方向であり、前記の平面とは径・弦方向を含む平
面であり、さらに位置によつてＰの値が変化する
とは例えば半径の違いによつてＰの値が変化する
ということであり、一例としては外周部と内周部
でのＰの値が異なるということである。

発明者らが試作した本発明の永久磁石について
は前記の両方向（特定の方向と垂線方向）間の
（001）極密度の相違は全ての試料について３倍以
上であつた。また、前記平面に平行な方向での
（001）極密度は特定の方向（円筒磁石とすれば径
方向）とそれに直角な方向（円筒磁石とすれば弦
方向）との比で1.1以上であり、Ｘ線回折強度測
定における一般的精度以上の差であつた。

本発明の永久磁石は前述した様に、磁気特性的
にみれば、径方向異方性磁石であり、径方向以外
の方向（例えば軸方向や弦方向）では径方向に比
して磁気特性が低い。発明者らが試作した本発明
の永久磁石については、例えば前記の一例として
は径方向と弦方向の残留磁束密度の比が1.1以上
であつた。また、前記の径方向で位置によつてＰ
の値が変化するというのは、磁気特性的にみれ
ば、例えば外周部と内周部の径方向の残留磁束密
度の値が異なるということになり、別の例として
は、径方向と弦方向の残留磁束密度の比が外周部
で1.1程度であれば、内周部で1.5程度であるとい
うことになる。

前記の例で述べた様な、径方向と弦方向の残留
磁束密度の比が外周部で1.1程度であり、内周部
で1.5程度の本発明の永久磁石では、内周着磁な
どを施した場合でも優れた磁気特性を示す。内周
着磁においては、第２図に示す様に、内周部では
磁路はほぼ径方向に沿い、外周部では磁路がほぼ
弦方向に沿つているためである。このように径方
向異方性磁石が一つの径方向の位置によつて優先
的な配列の度合に変化（磁気特性的には位置によ
つて特性が異なる）をもつため、内周着磁などの
多極着磁を施しても優れた磁気特性を示す径方向
異方性磁石となる。

前述した様にMn−Al−Ｃ系合金磁石は、主と
して強磁性相である面心正方晶の組織で構成さ
れ、前記面心正方晶の〔001〕軸（磁化容易軸）
の統計的分布の相違によつて各種の異方性構造を
もたせている。

本発明の永久磁石は、磁石の形状を円筒とする
と、その一例としては、軸方向の（001）極密度
は位置によつて大きな差はなく、その値はＰ＜１
であり、径方向の（001）極密度はＰ＞１であり、
しかも位置によつて径方向のＰの値は変化し、Ｐ
の値が小さい位置ではその分だけ径方向以外の方
向に〔001〕軸が分布していることになる。例え
ば弦方向のＰの値が大きくなる。逆に径方向のＰ
の値が大きい所では、弦方向のＰの値が小さくな
るということになる。以上の例で述べたことを、
換言すれば径・弦方向を含む平面に平行な方向へ
の〔001〕軸の配列が位置によつて大きな変化は
ないが、前記平面内での〔001〕軸の分布が位置
によつて異なり、例えば外周部では、径方向と弦
方向のＰの値の差が小さく、内周部ではその差が
大きいということになる。

本発明の永久磁石の製造法の例のいくつかを示
すと、第１の例は公知のMn−Al−Ｃ系磁石用合
金、例えば68〜73重量％（以下単に％）のMnと
（1/10Mn−6.6）〜（1/3Mn−22.2）％のＣと残
部のAlからなる合金を、530〜830℃の温度域で
押出加工等の公知の方法によつて一軸性の均質微
細な〔001〕繊維組織とした後、ビレツトの形状
を円筒（円筒の軸方向と前記の軸方向を平行とす
る）として、円筒の軸方向に自由圧縮加工を施す
方法である。第２の例は、第１の例で得た本発明
の永久磁石の一部分にさらに、円筒の軸方向に圧
縮加工を施す方法である。第３の例は、第１の例
と同様に作製した円筒のビレツトを、円筒の軸方
向に自由圧縮加工を施した後、さらに円筒の外周
を拘束した状態で、しかも内周を自由にした状態
で円筒の軸方向に圧縮加工を施す方法がある。以
上には、本発明の永久磁石を得る方法の例をいく
つか示した。

次に実施例を説明する。

配合組成で69.5％のMn、29.3％のAl、0.5％の
Ｃ、及び0.7％のNiを溶解鋳造し、直径70mm、長
さ60mmの円柱ビレツトを作製した。このビレツト
を1100℃で２時間保持した後、室温まで放冷する
熱処理を行つた。次に潤滑剤を介して720℃の温
度で直径45mmまでの押出加工を行つた。さらに潤
滑剤を介して680℃の温度で直径31mmまでの押出
加工を行つた。この押出棒を長さ20mmに切断し、
切削加工して、外径30mm、内径20mm、長さ20mmの
円筒ビレツトを作製した。

次に、円筒ビレツトに潤滑剤を介して680℃の
温度で円筒の軸方向に自由圧縮加工を施した。加
工後のビレツトの長さは10mmであつた。加工後の
ビレツトの外周部から径方向に３mm、弦方向に６
mm、軸方向に６mmの直方体を２個切り出し、内周
部からも同様に直方体を２個切り出した。外周部
から切り出した２個の直方体を重ね合わせて、径
方向に６mm、弦方向に６mm、軸方向に６mmになる
ような立方体を作製し、内周部から切ら出した２
個の直方体も同様に立方体にした。それぞれの試
料（前記の立方体）の磁気特性を測定した。内周
部の径方向では、Br＝5.6kG、Hc＝2.9kOe、
（BH）max＝5.7MG・Oe、弦方向ではBr＝
3.6kG、Hc＝2.3kOe、（BH）max＝3.5MG・
Oe、軸方向ではBr＝2.6kG、Hc＝1.9kOe、
（BH）max＝1.4MG・Oeであり、外周部の径方
向では、Br＝5.0kG、Hc＝2.7kOe、（BH）max
＝4.7MG・Oe、弦方向ではBr＝4.2kG、Hc＝
2.6kOe、（BH）max＝3.2MG・Oe、軸方向では
Br＝2.6kG、Hc＝1.9kOe、（BH）max＝
1.4MG・Oeであつた。

前記の直方体を切り出した残りの試料から前記
と同様に直方体を切り出し、磁気特性を測定した
が、前記の値と大きな差はなかつた。

以上に示した様に、前記の磁石は外周部及び内
周部のそれぞれで径方向の磁気特性がもつとも大
きく、径方向異方性磁石である。また内周部の径
方向と弦方向のBrの比は1.6であり、外周部のそ
の比は1.2であり、磁気特性的に明らかに外周部
と内周部では大きな差がある。内周部では径方向
の磁気特性と弦方向の磁気特性の差が大きく、外
周部ではその差は小さくなつている。

前記と同様に自由圧縮加工を施した円筒ビレツ
トを外径36mm、内径25mm、長さ10mmに切削加工し
て、円筒磁石を作製した。第２図に示した様な内
周着磁を施した。なお極数は18極で、着磁は
2000μFのオイルコンデンサーを用いて、1500V
でパルス着磁した、内周の表面磁束密度をホール
素子で測定した。各磁極でのピーク値は3.2〜
3.3kGであつた。

以上の様に本発明の永久磁石は、径方向異方性
磁石であるが、内周着磁などの多極着磁を施して
も優れた磁気特性を示す磁石である。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒磁石の径方向に多極着磁を施した
場合の磁石内部での磁路の形成を模式的に示す
図、第２図は円筒磁石の内周に多極着磁を施した
場合の磁石内部での磁路の形成を模式的に示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主として面心正方晶の組織で構成される多結
   晶マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石であ
   つて、磁石の形状が軸対象であり、面心正方晶の
   〔001〕軸が軸に垂直な平面に平行で、平面と対称
   軸との交点を通る直線の方向に軸方向に比して優
   先的に配列されており、しかも平面内では直線の
   方向に優先的に配列されていて、さらに平面内の
   直線上で優先的な配列が変化していることを特徴
   とする永久磁石。