JPH0479122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石の製造法に関するものであ
る。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）合金磁石の製造
法に関し、特に高性能な多極着磁用Mn−Al−Ｃ
系合金磁石の製造法を提供するものである。

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
金が知られており、これらを総称するものであ
る。また、このMn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法
としては、鋳造・熱処理によるもの以外に、押間
押出加工等の温間塑性加工工程を含むものが知ら
れている。特に後者は、高い磁気特性、機械的強
度、耐候性、機械加工性等の優れた性質を有する
異方性磁石の製造法として知られている。

多極着磁用Mn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法と
しては、等方性磁石、圧縮加工によるもの、及び
あらかじめ温間押出加工等の公知の方法で得た一
軸異方性の多結晶Mn−Al−Ｃ系合金磁石に異方
性方向への温間自由圧縮加工を施したもの（複合
加工法によるもの）が知られている。

圧縮加工によるものでは径方向に高い磁気特性
が得られているが、比較的大きい加工率が必要で
あること、不均一変形が起こる場合があること、
不変形帯の存在が避けられないことなどの問題点
がある。

複合加工法によるものでは、小さな圧縮ひずみ
で径方向、弦方向を含む平面内の全ての方向に高
い磁気特性が得られている。前述した様に複合加
工法では、一軸異方性の多結晶Mn−Al−Ｃ系合
金磁石全体に異方性方向へ温間自由圧縮加工を施
すもので、磁石全体が前述した多極着磁に適する
構造を有する。

多極着磁の分野で用いられる磁石の形状は一般
に軸対象であり、最も多く用いられている形状は
円筒である。円筒磁石に多極着磁を施した場合の
主なものを第１図と第２図に示する第１図は円筒
磁石の外周に多極着磁を施した場合の磁石内部で
の磁路（破線で示す）の形成を模範的に示したも
のであり、第２図は同様に内周に多極着磁を施し
た場合のものである。第１図に示した着磁を本明
細書では外周着磁と称し、第２図に示した着磁を
内周着磁と称する。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表現し、内側
の表面を内周と表現する。

第１図および第２図に示した様に、磁石に多極
着磁を施した場合まつたく磁路の通らない部分が
存在する。少なくとも磁路の通る部分が多極着磁
に適した構造であれば、多極着磁を施した場合に
優れた磁気特性を示すことになる。しかも、前記
の複合加工法では、自由圧縮加工前は、圧縮方向
に異方性化した磁石であり、自由圧縮加工を磁石
全体に施すことによつて、磁石全体が多極着磁に
適する構造に変化する。

第１図ないし第２図に示したような多極着磁を
施した場合に磁路の通る部分、外周部ないし内周
部は多極着磁を施した場合に優れた磁気特性を示
す異方性磁石とし、磁路の通らない部分を前記の
一軸異方性のままにしておくことによつて、その
端面部分に着磁し、回転の検出などに用いること
ができる。例えば、モータ用磁石とすれば、外周
部を多極着磁することによつてモータの駆動力を
発生し、内周部端面の着磁を利用することにより
回転検出を行なう、というように分離することが
できる。

しかしながら、小さい加工率の塑性加工によ
り、外周部のみ多極着磁する効果的な方法は知ら
れていない。

本発明者らは、特定の一方向に磁化容易方向を
有する多結晶マンガン−アルミニウム−炭素系合
金磁石からなるビレツトに、530〜830℃の温度
で、前記ビレツトの外周を自由にした状態でその
外周部に前記特定の方向に平行で、かつ全域にわ
たつて、対数ひずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひ
ずみを与える塑性加工を施すことによつて、前記
の問題点を解決し得ることを見出した。

すなわち、公知のMn−Al−Ｃ系磁石用合金、
例えば68〜73重量％（以下単に％で示す）のMn
と（1/10Mn−6.6）〜（1/3Mn−22.2）％のＣと
残部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、特定の一方向
に磁化容易方向を有する多結晶Mn−Al−Ｃ系合
金磁石を得ることができる。前記の磁石からなる
ビレツトの外周部に、ビレツトの磁化容易方向に
平行な方向で、かつ平行な方向に全域にわたつ
て、対数ひずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひずみ
を与える塑性加工を施すことによつて、多極着磁
において優れた磁気特性を示す磁石を得ることが
できる。前記のビレツトの外周部（圧縮ひずみを
与えた部分）が多極着磁に適した異方性構造を有
し、その他の部分は特定の一方向に磁化容易方向
をもつ、前記の塑性加工前の磁石の構造を保存し
ている。

前記の圧縮ひずみが対数ひずみの絶対値で0.05
以上必要であるのは、実施例で詳述するように塑
性加工前のビレツシは圧縮ひずみを与える方向に
異方性化したものであり、多極着磁を施すのに適
した異方性構造への変化に最低0.05の圧縮ひずみ
が必要であるからである。

特定の一方向に磁化容易方向を有する多結晶
Mn−Al−Ｃ系合金磁石からなるビレツトの外周
部に、特定の方向に平行な方向に圧縮ひずみを与
える塑性加工の具体例をいくつか説明すると、第
１の例として、前記ビレツトの形状を円柱とした
場合の塑性加工の一例を第３図に示す。第３図は
塑性加工時の状態を示したもので、ａは加工前、
ｂは加工後を示す。

第３図において、１がビレツト、２は可動ポン
チでＺ方向に移動することができる。３は固定用
ポンチで、ポンチ２と同様にＺ方向に移動するこ
とができる。４は固定された下型である。

下型４の上にビレツト１をのせた後、ポンチ２
と３をＺ方向（図において下向き）に移動させて
ビレツト１に接近させた状態が図ａであり、ポン
チ２を図において下向きに移動させることによつ
て加工する。加工中はポンチ３は下型４に対し
て、相対的に移動しないように固定する。こうし
てビレツト１をポンチ３と下型４によつて固定お
よび拘束し、ポンチ２によつてビレツトの外周部
のみを圧縮加工することによりｂに示した状態に
なる。

前述した例では、円柱ビレツトの外周部のみに
圧縮加工を施したため、外周部のみが多極着磁に
適した異方性構造を有し、第１図に示した外周着
磁を施すのに適した磁石である。

前記の圧縮加工には連続的に圧縮加工を行う方
法と複数回に分割して行う方法などがある。

公知技術として、一軸性の角柱状磁石の軸方向
へ温間圧縮加工を施した例があるが、その目的は
一軸異方性からそれに垂直な一軸への磁化容易方
向の転換で、加工後も一軸異方性の角柱状磁石で
ある。前記公知技術による磁化容易方向の一方向
への転換には、約60〜70％以上の加工を要し、こ
れは対数ひずみの絶対値として約0.9〜1.2以上と
いう大きな値である。

前述したような塑性加工の可能な温度範囲につ
いては、530〜830℃の温度領域において、加工が
行えたが、780℃を越える温度では、磁気特性が
かなり低下した。より望ましい温度範囲としては
560〜760℃であつた。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。配合組成で69.5％のMn、29.3％のAl、0.5％
のＣ、及び0.7％Niを溶解鋳造し、直径70mm、長
さ50mm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、温室まで放冷する
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
た後、切削加工して直径31mm、長さ20mmの円柱ビ
レツトを数個作製した。このビレツトに第３図に
示す金型を用いて、680℃の温度で外周部のみに
圧縮ひずみを加えた圧縮加工を施した。第３図に
おいてポンチ２の内径は14mmである。加工後のビ
レツトの圧縮加工を施した部分から一辺約５mmの
立方体試料を切り出し、磁気特性を測定した。な
お、立方体の各辺は軸方向、径方向および弦方向
に平行になるようにした。圧縮ひずみ（εz）に対
する残留磁束密度（Br）の変化を第４図に示す。
第４図に示す様にεzが0.05で径方向のBrは軸方向
のBrに比して大きくなり、εzがさらに大きくな
るとさらに径方向のはBrは増加する。この図か
らわかるように、軸方向から径方向への磁化容易
方向の転換がεz＝0.5までの範囲で著しく進行す
る。第４図に示す様に、公知の圧縮加工によるも
のに比較すると、非常に小さな圧縮ひずみで高い
磁気特性を示している。

本発明は実施例によつて述べた様に、特定の一
方向に磁化容易方向を有する多結晶Mn−Al−Ｃ
系合金磁石からなるビレツトに、ビレツトの外周
を自由にした状態でその外周部に前記特定の方向
に平行で、かつ平行な方向に全域にわたつて、対
数ひずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひずみを与え
る塑性加工を施すことによつて、外周部は多極着
磁に適した構造を有する磁石となり、塑性加工を
施さなかつた部分は特定の一方向に磁化容易方向
を保存した部分となるため、前述した様にその端
面部分に着磁して回転の検出などに用いることが
できる。

本発明によつて得られる永久磁石は、高性能な
多極着磁に適する部分と特定の一方向に磁化容易
方向を有する複合異方性磁石であり、モータ、ジ
エネレータ、メータ類など多方面への応用が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒磁石の外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、
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、第
３図は本発明の塑性加工の一例を示す金型の一部
分の断面図、第４図は実施例での圧縮ひずみに対
する残留磁束密度Brの変化を示す図である。 １，１′……ビレツト、２……可動ポンチ、３
……固定用ポンチ、４……下型、５……外型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 特定の一方向に磁化容易方向を有する多結晶
   マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石からな
   るビレツトに、530〜830℃の温度で、前記ビレツ
   トの外周を自由にした状態でその外周部に前記特
   定の方向に平行で、かつ全域にわたつて、対数ひ
   ずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひずみを与える塑
   性加工を施すことを特徴とするマンガン−アルミ
   ニウム−炭素系合金磁石の製造法。