JPH061740B2 - 合金磁石の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、永久磁石の製造法に係り、とくに多結晶マン
ガン-アルミニウム-炭素(Mn-Al-C)系合金磁石による高
性能な多極着磁用Mn-Al-C系合金磁石の製造法に関す
る。

（従来の技術） 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み、不純物以外に添加元素を含ま
ない３元素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おり、これらを総称するものであ
る。

その製造法としては、鋳造・熱処理によるもの以外に、
温間押出加工等の温間塑性加工工程を含むものがあり、
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。

また、Mn-Al-C系合金磁石を用いた多極着磁用磁石の製
造法としては、等方性磁石、圧縮加工によるもの、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
圧縮加工を行なうもの（たとえば特開昭56-119762号公
報）、あるいは、あらかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-
C系合金磁石からなる中空体状のビレットの軸方向に、
圧縮ひずみを与える各種の塑性加工によるもの（たとえ
ば特開昭58-182206，同58-182207，同58-182208号公
報）が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 多極着磁用磁石の形状は一般に円筒体であり、主な着磁
としては、第５図に示したような着磁がある。第５図は
円筒磁石の外周面に多極着磁した場合の磁石内部での磁
路の形成を模式的に示したもので、このような着磁をこ
こでは外周着磁と称する。

前述したあらかじめ異方性化した多懸賞Mn-Al-C系合金
磁石からなる中空体状のビレットの軸方向に、圧縮ひず
みを与える各種の塑性加工によって得られた磁石では、
上記の外周着磁を施した場合、極部的に磁路に沿った方
向に異方性化しているが、全体をみた場合には望ましい
方向に異方性化していない。また、前述した公知の方法
によれば、円筒磁石の外周部は径方向に異方性化し、内
周部では周方向（弦方向、以下同じ）に異方性化したも
のが得られるが、磁路が径方向から周方向に変化する途
中では、その方向に沿った異方性構造ではなく、さらに
高温度での塑性加工を２回以上行なう必要がある。

（問題点を解決するための手段） 以上のような従来の問題点を解決するための本発明は、
あらかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石から
なる軸対称形状のビレットを、その軸方向に圧縮加工し
てビレットの外周面を凹凸状に成形することにより第５
図に示した外周着磁を施した場合の磁路に沿って異方性
化させ、高い磁気特性を示す多極着磁に適した異方性磁
石を得るものである。

（実施例） 本発明はあらかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金
磁石からなる軸対称形状のビレットを、その軸方向に53
0ないし830℃の温度で、圧縮加工することによって、外
周面を凹凸上に成形するものである。

すなわち、公知のMn-Al-C系磁石用合金、例えば68ない
し73質量％のMnと、(1/10Mn-6.6)ないし(1/3Mn-22.2質
量％のＣと、残部がＡｌからなる合金を530ないし830℃
の温度域で押出加工等の塑性加工を施すことによって異
方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石が得られるが、代
表的なものとしては、前記の塑性加工を押出加工とした
場合に得られる、押出方向に磁化容易方向を有する一軸
異方性磁石と、その押出加工後、さらに押出方向に自由
圧縮加工して得られる面異方性磁石などがある。

このように異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石から
なる軸対称形状のビレットを、その外周面が凹凸状にな
るように軸方向に圧縮加工することによって、第５図に
示した外周着磁において高い磁気特性を示す磁石を得る
ものである。

前記のビレットが対称軸の方向に磁化容易方向を有す
る、すなわち、一軸異方性を有する多結晶Mn-Al-C系合
金磁石からなる場合には、圧縮加工における対称軸の方
向の圧縮ひずみは、対数ひずみの絶対値で0.05以上必要
である。これは圧縮加工前のビレットは圧縮ひずみを与
える方向に異方性化されたものであるため、外周着磁に
おいて高い磁気特性を示すような構造の変化に最低0.05
の圧縮ひずみが必要であるためである。

また、前記のビレットが対称軸に垂直な平面に平行に磁
化容易方向を有し、しかも前記平面内では磁気的に等方
性であり、かつ前記軸方向と前記平面に平行な直線を含
む平面内では異方性である、いわゆる面異方性を有する
多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなる場合には、圧縮加工
前のビレットはすでに、径方向と弦方向を含む平面内の
すべての方向に高い磁気特性を示しているが、さらに本
発明の圧縮加工を施すことによって、外周着磁において
高い磁気特性を示すようになる。

なお、前述した圧縮加工は必ずしも連続的な圧縮加工で
ある必要はなく、複数回に分けて行なっても良い。ま
た、前記のビレットとして、一軸異方性磁石および面異
方性磁石の場合について示したが、放射状に磁化容易方
向を有する磁石、周方向に磁化容易方向を有する磁石な
どでも本発明は実施でき、必要なことはMn-Al-C径磁石
用合金に所定の温度域でなんらかの塑性加工を施すとい
うことである。

以下に、本発明の圧縮加工の一例をビレットの形状を円
筒体として第１図用いて説明する。

第１図(a)は加工前の状態をビレットの対称軸方向から
見た断面を示し、１は円柱体状のビレット、２は外径
で、成形のための合金である。また第１図(b)は加工後
の状態を示す。(b)図に示したように、円柱体状のビレ
ット１は圧縮加工の進行に伴なって径が大きくなり、外
周面の一部が外型２と接触するようになり、さらに圧縮
加工を進行させることによりビレット１の外周面がほぼ
外型２の内面に接触する。なお、圧縮加工は(b)図に示
した状態まで行なう必要はなく、ビレット１の外周面の
一部が外型２の内面と接触した後は、適宜の時点で終了
してもよい。言い換えれば、ビレット１の外周面い凹凸
が形成されればよい。

この場合のビレット１の圧縮加工前の直径は、最大で外
型２の内面の凸部に接する大きさである。その場合は、
圧縮加工前にすでにビレット１の外周面の一部が、外型
２の内面によって拘束された状態で圧縮加工が施され
る。

本発明の圧縮加工の別の代表的な一例をビレットの形状
を円筒体として第２図を用いて説明する。

第２図は第１図と同様に外型の断面を示したもので、第
１図と大きく異なる点はコア３が中心に存在することで
ある。この例ではコア３は直径がビレット１の内径にほ
ぼ等しく圧縮加工中、常に中心部に存在するため、ビレ
ット１の内径はコア３の外型よりも小さくはならない。

なお、この例は圧縮加工前にすでに円筒ビレット１の外
周面の一部は外型２と接触しており、拘束状態にある。

このように、外型２の内面に凹凸が存在することによっ
てビレットには圧縮加工後、外周面に凹凸が形成され
る。

圧縮加工過程において、最初に外周面が拘束される部分
（加工後のビレットの外周面の凹部）は周方向に磁化容
易方向を有する部分となり、最後に外周面が拘束される
部分又は最後まで外周面が拘束されない部分（加工後の
ビレットの外周面の凸部）は径方向に磁化容易方向を有
する部分となる。その中間の部分の磁化容易方向は周方
向から径方向へ次第に変化している部分である。言い換
えると、第１図において外型２の内面の凸部によって形
成されるビレット外周面の凹部の出面に沿った方向に、
磁化容易方向がビレットの外周部から次第に連続的に変
化する。そのため外周着磁において何極着磁するかによ
って、この凹凸部の数を決定すればよい。第１図では加
工後のビレット１の外周面の凸部が６つあるため、６極
着磁に適した異方性構造を有する磁石となり、加工後の
凸部に当る部分が、外周着磁における極の部分になる。

円柱体のビレット１が、その軸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場合は、前述し
たように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。しかし、実際の応用上磁石の一部分を
一軸異方性のままで磁化容易方向を保存させておきたい
場合がある。その時はビレットの一部分の外周面を拘束
することによって、局部的に圧縮ひずみを与えない領域
を作ることで解決される。外周面が凹凸状になるように
形成させ、外周着磁を施した場合に高い磁気特性を示す
異方性構造を有する磁石を得るものである。

前述したような圧縮加工の可能な温度範囲としては、53
0ないし830℃の温度領域において、加工が行なえるが、
780℃を超える温度では、磁気特性がかなり低下する。
そのためより望ましい温度範囲としては560ないし760℃
である。

次に本発明の更に具体的な例について説明する。

具体例１ 配合組成で69.5質量％（以下単に％で示す）のMn、29.3
％のAl、0.5％のＣおよび0.7％のNiを溶解鋳造し、直径
60mm、長さ50mmの円柱ビレットを作製した。このビレッ
トを1100℃で２時間保持した後、室温まで放冷する熱処
理を行なった。次に潤滑剤を介して、720℃の温度で直
径40mmまでの押出加工を行なった。さらに潤滑剤を介し
て680℃の温度で直径24mmまでの押出加工を行なった。
この押出された押出棒を長さ20mmに切断し、切削加工し
て、直径18mm、長さ20mmの円筒ビレットを作製した。こ
のビレットを第３図および第４図に示した外型２を用い
て圧縮加工を行なった。第３図は第１図と同様に外型ど
断面図で、（外径２の内径）D_K＝30mm、X_A＝15mm、（外
径２の凸部の曲率半径）R_s＝3mmであり、外型（金型）
２の内面の凸部は８個ある。第４図は第３図と直交する
方向からの断面を示す。４および５がポチで、外型２の
凹凸面と互いに嵌合する外周面を有し、図の上下方向に
移動することができる。このような外型２を用いて、高
さ8.5mmまで上記ビレットに圧縮加工を行なった。

圧縮加工後のビレットを直径27mmまで切削加工し、８極
の外周着磁を施した。着磁は2000μFのオイルコンデン
サを用い1500Ｖパルス着磁した。外周面の表面磁束密度
をホール素子で測定した。比較のために、同じ寸法の円
柱ビレットを680℃の温度で円柱軸方向に自由圧縮加工
した。なお、圧縮加工後のビレットの高さは8.5mmであ
った。加工後のビレットは面異方性磁石であり、前記と
同様に切削加工し、着磁し、表面磁束密度を測定した。

上記両者の表面磁束密度の値を比較すると、本発明の方
法で得た磁石の値は、比較例の面異方性磁石のそれの約
1.6倍であった。

具体例２ 具体例１で得た直径24mmの押出棒を長さ20mmに切断した
後、切削加工して、外径24mm、内径18mm、長さ20mmの円
筒ビレットを作製した。このビレットを用いて、第２図
に示す外型２を用いて圧縮加工を行なった。外型２の各
部の寸法は第３図に示したものと同じで、コア３の直径
は18mmである。このような外型２を用いて、上記ビレッ
トを高さ11.5mmまで圧縮加工を行なった。

圧縮加工後のビレットを外径27mmまで切削加工し、具体
例１と同様に外周着磁をし、表面磁束密度を測定したと
ころ、具体例１で得た磁石とほぼ同様の表面磁束密度の
値を示した。

具体例１および２で得た本発明の方法による磁石は、磁
気トルク測定の結果、前述したように磁化容易方向は凹
部の表面に沿って径方向から周方向に連続的に変化して
いることが確認された。

（発明の効果） 以上詳細に説明して明らかなように、本発明は、あらか
じめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなるビ
レットを、その軸方向に圧縮加工することにより、外周
面に凹凸状部を形成して、外周着磁を行なった場合に高
い磁気特性を示す磁石の製造法であり、本発明の方法に
よる磁石を従来の方法による磁石と比較すると、外周着
磁を施した場合従来の方法による磁石より優れた磁気特
性を示し、さらに磁石の外周部が径方向に磁化容易方向
を有し、それよりも内周部で周方向に磁化容易方向を有
する構造を得るには従来の方法では少なくとも２回以上
の塑性加工を必要としたが、本発明の方法では１回です
み、一層望ましい異方性構造を有する磁石を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例に用いる外型の断
面図、第５図は円筒状磁石における外周面多極着磁によ
る磁路を模式的に示す図である。 １…ビレット、２…外型、３…コア、４，５…ポンチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ異方性化した多結晶マンガン-
   アルミニウム-炭素系合金磁石からなる軸対称形状のビ
   レットを、その軸方向に530ないし830℃の温度で圧縮加
   工することによりビレットの外周面を凹凸状に形成する
   ことを特徴とする合金磁石の製造法。
2. 【請求項２】ビレットが、対称軸の方向に磁化容易方向
   を有し、圧縮加工時の圧縮ひずみが対数ひずみの絶対値
   で0.05以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
   (1)項記載の合金磁石の製造法。
3. 【請求項３】ビレットが、対称軸に垂直な平面に平行に
   磁化容易方向を有し、しかも前記平面内では磁気的に等
   方性であり、かつ前記対称軸方向と前記平面に平行な直
   線を含む平面内では異方性を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第(1)項記載の合金磁石の製造法。
4. 【請求項４】圧縮加工をビレットの外周面の一部分を拘
   束した状態で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   (1)項記載の合金磁石の製造法。