JPH04254303A - 永久磁石 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モ−タや音響機器に
用いられる永久磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化に対する要
求が著しく高まっており、これを構成する種々の部品に
対しては高性能化、小型化が常に要求されている。この
ような部品の中で永久磁石を用いた磁気回路は数多くの
モ−タやスピ−カ等に採用されている。このような磁気
回路はメンテナンスフリ−であるところから、最近では
ＡＣサ−ボモ−タ等従来コイル磁界を使用していた回路
にも適用され始めている。

【０００３】ところで、磁気回路は一般に磁石と軟鉄な
どからなるヨ−クから構成され、その重量・体積が大き
いため、上述のような小型軽量化の要求に反する。従っ
て、磁石特性の向上による磁石体積を小さくすること、
ひいては磁気回路そのものの小型化を目指した研究が各
所で精力的に行われている。その一方において、磁気回
路の小型化に伴って、耐割れ性などの材料としての機械
的強度、さらにはモ−タロ−タなどとの一体加工性など
も要求スペックとして挙げられるようになってきている
。

【０００４】このような永久磁石としては、従来、アル
ニコ等の合金系永久磁石、希土類コバルト系やネオジウ
ム鉄系等の金属間化合物系磁石、及びフェライト等の酸
化物系永久磁石等が知られている。これらのうち、金属
間化合物系のもの及び酸化物系のものは砕き易い性質を
有しており、その粉砕粉と誘起系の樹脂とを混練一体化
した所謂ボンド磁石が、その優れた機械強度、優れた所
望形状への成形性、及び低コストであることから生産量
が急速に伸びている。

【０００５】しかしながら、これら従来の永久磁石は、
以下のような欠点を有している。すなわち、アルニコ系
磁石は高い残留磁束密度を有しかつキュリ−温度が高い
ことから優れた温度特性を示すが、保磁力が小さくパ−
ミアンスが低い用途、例えば偏平コアレスモ−タ等には
使用することができない。また、金属間化合物系磁石は
高い磁気特性を示すが、コストが高くかつ脆い。さらに
、酸化物系磁石は低コストではあるが、磁気特性が低く
かつ脆い。さらにまた、ボンド磁石は機械強度に優れて
いるが、磁気特性が低くかつ小型化できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の永
久磁石は、上述のような磁気回路に適用するためには一
長一短があり、要求を満足するものが未だ得られていな
いのが現状である。

【０００７】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、磁気的、機械的性質に優れ、小型化可能で
あり、さらに低コストであるといった磁気回路用に適し
た永久磁石を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】この発明に係
る永久磁石はマルテンサイト変態相を構成相として含む
ことを特徴とする。この場合に、マルテンサイト変態相
を構成する結晶粒子が異方的に配列されていることが好
ましい。また、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｎのうち少なく
とも１種を構成元素とする合金で構成されていることが
好ましい。

【０００９】本願発明者等は、上述の課題を解決するた
めに、磁石の構成相としてマルテンサイト相に着目した
。ここでマルテンサイトとは、金属又は合金を変態点以
上から急冷したとき、ある温度以下で無拡散的な格子変
態によって生成される準安定針状組織をいう。例えば、
Ｆｅ系合金の場合は、高温の溶体化オ−ステナイト相か
ら焼入れすることにより生成される変態相のことを指す
。マルテンサイト相を構成元素として含むことにより、
保磁力を発生させることができ、永久磁石として用いる
ことができる。保磁力発生のメカニズムの詳細は明確で
はなく、マルテンサイト相自体が磁気的にハ−ドである
のか、マルテンサイト相と残存相との磁気的性質、特に
磁気異方性の差異から生ずる磁壁のピンニング効果（残
存相との磁気的相互作用）なのか、あるいはそれ以外の
未解明のメカニズムかは定かではない。本発明の永久磁
石合金は種々の製法が可能であり、例えば次のような方
法で製造される。

【００１０】先ず、構成成分の各金属を秤量した後、高
周波溶解又はア−ク溶解することで合金化する方法、及
び電気化学的手法によって溶液から合金化する方法等種
々の方法で合金インゴットを製造する。次に、得られた
インゴットを合金組成によって定められる一定温度範囲
に保持することにより溶体化を行う。その温度範囲は合
金組成にもよるが概ね８００〜１２００℃である。その
後、水又はオイル等の適当な液体中に焼き入れマルテン
サイト変態を生じさせる。これらの工程により、構成相
としてマルテンサイト変態相を含む合金で構成された永
久磁石が得られる。その際に、焼入れ温度や冷却速度を
コントロ−ルすることにより、マルテンサイト相の量あ
るいは大きさを制御することができる。さらに必要に応
じて、溶体化温度以下例えば４００〜９００℃の適当な
温度で焼きなましを行っても良い。この場合に、焼きな
まし時間は種々設定可能であるが、一般的には３０分間
乃至２４時間である。

【００１１】また、溶体化処理の前又は後に圧延等の機
械加工を施すこともできる。このような操作により、合
金組織において結晶粒子が配向する可能性がある。この
ように焼き入れ前の結晶粒子が配向している場合には、
溶体化結晶面に対して一定の面方位で発生する焼入れ後
のマルテンサイト相にも結晶配向性が存在し、磁気特性
を異方性を有するものとすることができる。これにより
、磁気特性を格段に向上させることができる。そして、
焼入れ前の加工率を種々制御することにより焼入れ後の
マルテンサイト相の配向度及びサイズ等を所望の値に制
御することができる。

【００１２】この発明に係る永久磁石を構成する合金の
組成としては、Ｆｅを主成分とするもの、Ｃｏを主成分
とするもの、若しくはＮｉやＭｎを主成分とするもの、
又はこれらのうち２種類以上を主成分として含むもの等
、用途に応じて種々選択することができる。また、添加
元素としては、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃ
ａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、
Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ
、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｌａ等
の希土類元素、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｐｂ、及びＢｉのうち１種又は２種以上を用
いることができる。

【００１３】この発明に係る永久磁石は、基本的に金属
合金系磁石であるから機械的性質は極めて優れており、
かつマルテンサイト変態相を構成相として含むことによ
り優れた磁気特性を有している。また、合金であるから
小型化が可能である。さらに、基本的に安価な金属元素
を主体として構成することが可能であるから低コストで
ある。

【００１４】そして、上述したような焼入れ後の熱処理
を施すことにより、加工性に富んだものとすることがで
きる。また、合金組成、マルテンサイト相の量、その結
晶粒の大きさ、及び配向性を制御することにより最大エ
ネルギ積を３ＭＧＯｅから６０ＭＧＯｅまで任意に変更
することができる。材料として、キュリ−温度が高いＦ
ｅ系又はＣｏ系合金を採用した場合には、上記した特性
に加えて、温度特性をも優れたものとすることができる
。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 実施例−１

【００１６】合金組成として、原子％でＦｅが９５％、
Ｃｏが４．６％、Ｃが０．４％のインゴットをア−ク溶
解にて作製した。これを１２００℃にて２０時間保持後
、２０℃のオイルバス中に焼き入れた。このように処理
した合金の磁気特性を測定したところ、残留磁束密度が
２４ｋＧ、保磁力が３ｋＯｅ、最大エネルギ−積が８Ｍ
ＧＯｅの磁石となっていることが確認された。この磁石
の組織をＸ線及び金属顕微鏡で調べたところ、マルテン
サイト相が生成しており、その量が体積比で４５％であ
ることが確認された。 比較例−１

【００１７】１２００℃の溶体化温度から１℃／分の冷
却速度で徐冷したことを除いては、実施例１と同様の磁
石を作製した。その磁気特性は、残留磁束密度が４ｋＧ
、保磁力が２ｋＯｅ、最大エネルギ−積が０．０１ＭＧ
Ｏｅであった。そして、その組織中にはマルテンサイト
相は存在しなかった。 実施例−２

【００１８】表１に示した各組成（試料番号１〜１０）
を有する合金を、夫々表１に示す熱処理を加えた。その
結果、いずれの組成のものもマルテンサイト相を含有し
ており、磁気特性については永久磁石として十分なもの
であった。また、加工率についても十分なものであった
。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、磁気的、機械的性質
に優れ、小型化可能であり、さらに低コストであるとい
った磁気回路用に適した永久磁石を提供することができ
、その社会的貢献度は極めて大きい。

【００２０】

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　マルテンサイト変態相を構成相として
   含む合金で構成されていることを特徴とする永久磁石。