JPS61168903A - 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】 （産業上の利用分野） 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−Ａ
　Ｑ−Ｃ系）合金磁石の改良に関するものである。

（従来の技術） Ｍｎ−ＡΩ−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、　ＬＬ。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元系および少量の添加元素
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Ｋｎ−Ａ　Ｑ−Ｃ系合金磁石、主として強磁性
相である面心正方晶の組織で構成され、前記の面心正方
晶の（００１）軸（磁化容易軸）の統計的分布の相違に
よって等方性磁石と各種の異方性構造を有する異方性磁
石（たとえば、特定の方向または特定の平面に磁化容易
方向をもつ異方性磁石）が知られている。

磁石の形状を円筒体として、さらに公知の異方性Ｍｎ−
Ａ　Ｑ−Ｃ系合金磁石について説明すると、一つは円筒
の軸方向に磁化容易方向を有する一軸異方性磁石である
。二つ目は径方向が磁化容易方向である異方性磁石、つ
まり放射状に磁化容易方向を有する異方性磁石（特開昭
５８−２０６１０４号公報）である。三つ目は円筒の軸
方向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、かつ前記平面の
垂線（円筒の軸方向）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という構造を有する異方性磁石
Ｃ面異方性磁石、特開昭５６−１１１２０３号公報）で
ある。

四つ目は円筒の外周部と内周部で異方性構造が異なる複
合構造を有する異方性磁石（特開昭５８−１８９３５５
ないし１８９３５６号公報）である。

以上に示した大きく分けて四つのタイプの異方性Ｍｎ−
Ａ　Ｉｔ−Ｃ系合金磁石が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 多極着磁の分野で用いられる磁石の形状としては、一般
には軸対称の形状であり、−例として円筒体がある１円
筒体の磁石の外周に多極着磁（外周着磁）した場合の磁
石内部での磁路の形成を模式的に図に示した。図におい
て破線が磁路を示し、一つの径方向（ｒ方向）に対する
弦方向（周方向、θ方向）も示している。前述したよう
に円筒の径方向（ｒ方向）と円筒の軸方向にそれぞれ直
交する方向を弦方向（周方向、θ方向）とする。

図に示したように、磁路は、外周部ではほぼ径方向に沿
い、内周部ではほぼ弦方向に沿い、外周部と内周部の中
間部では径方向から弦方向に順次変化している。前述し
たように、磁石の形状を円筒体とした場合に外周部とい
うのは磁路がほぼ径方向に沿っている部分をさし、内周
部というのは磁路がほぼ弦方向に沿っている部分をさし
、さらに中間部というのは磁路が径方向から弦方向に順
次変化している部分をさす。

前述した複合構造の異方性磁石における一構成の異方性
構造である周方向（弦方向）に磁化容易方向を有する異
方性磁石を前述した外周着磁を施すと、内周部では望ま
しい異方性構造であるが、外周部および中間部では望ま
しくない異方性構造である。

（問題点を解決するための手段） 以上述べてきた問題点を解決するために本発明の永久磁
石は、磁石全体をみた場合は周方向（弦方向）に磁化容
易方向を有する異方性磁石（周方向異方性磁石）である
が、外周部、内周部および他の部分で周方向（弦方向）
への異方性化の度合いを順次変化させた新規な異方性構
造を有するものである。

（作　用） 前述したように、−磁石の各部で周方向（弦方向）への
異方性化の度合いが順次変化するため、図に示したよう
な外周着磁などを施した場合、優れた磁気特性を示す異
方性磁石となる。

（実施例） 本発明は、前述した背景のもとに、周方向（弦方向）に
磁化容易方向を有する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った永久磁石をＮｎ−Ａ　
（１−Ｃ系合金磁石の改良によって提供するものである
。

前述したように、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、磁石の形状を円筒と
して、本発明の永久磁石を説明する。

周方向異方性磁石とは、前述したように、前記の面心正
方晶の［００１）軸を周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、磁石の形状を軸対称とし
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）を中心とする円
の接線に平行な方向（円筒なら周方向）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
は前記接線に平行な方向に優先的に配列した構造を有す
る磁石である。周方向への優先的な配列の度合いが大き
くなるほど周方向異方性磁石としての磁気特性が高くな
るが１反面前述したような外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
の周方向異方性磁石に属するが、前述したような外周着
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前述した周方向異方性磁石において
、さらに前記平面内では前記円の大きさによって優先的
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、周方向異方性磁石で
あり、しかも磁石の中心からの距離によって優先的な配
列が変化している構造を有する磁石である。つまり、磁
石の外周部、内周部などで優先的な配列が異なり、磁気
特性的にみれば外周部、内周部などで周方向の磁気特性
が異なり、しかも周方向以外の方向と比較すると、周方
向に異方性化した磁石である。

一般に、多結晶体における結晶方位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、（０
０１）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（ｏｏｉ）極密度
は、その方位にＸ線回折法線を置いたときの（ＯＯｎ）
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０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
の特定の平面に平行な特定の方向′（周方向）でＰ＞１
であり。

しかもその平面の垂線方向（軸方向）でＰ＜１である。

さらに前記特定の平面に平行な特定の方向に直交する方
向の位置によって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周方向（弦
方向）であり、前記の平面とは径方向・弦方向を含む平
面であり、さらに位置によってＰの値が変化することは
たとえば半径の大きさの違いによってＰの値が変化する
ということであり、−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。

発明者が試作した本発明の永久磁石について、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倍以上であった。

また、前記平面に平行な方向での（００１）極密度は特
定の方向と直角な方向との比で、１．１倍以上であるが
、その比を大きくする方が磁気特性的には特定方向が高
くなる。

本発明の永久磁石は前述したように、磁気特性的にみれ
ば、周方向異方性磁石であり１周方向以外の方向（たと
えば軸方向や径方向）では周方向に比して磁気特性が低
い。発明者が試作した本発明の永久磁石については、た
と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倍以上であった。また、前記の位置によ
ってＰの値が変化するというのは、磁気特性的にみれば
、たとえば外周部と内周部の弦方向の残留磁束密度の値
が異なるということになり、別な例としては。

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。

前記の例で述べたような、径方向と弦方向との残留磁束
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、外周着磁などを施した場
合でも優れた磁気特性を示す。

外周着磁においては５図に示すように、外周部では磁路
はほぼ径方向に沿い、内周部では磁路がほぼ弦方向に沿
っているためである。このように周方向異方性磁石が一
つの径方向の位置によって優先的り配列の度合いに変化
（磁気特性的には位置によって特性が異なる）をもつた
め、外周着磁などの多極着磁を施しても優れた磁気特性
を示す周方向異方性磁石となる。

前述したようにＭｎ−Ａ　Ｑ−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
相違によっ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
−例としては、軸方向の（００１）極密度は位置によっ
て大きな差はなく、その値はＰ＜１であり１周方向の（
００１）極密度はＰ＞１であり、しかも位置によって周
方向のＰの値は変化し、Ｐの値が小さい位置ではその分
だけ周方向以外の方向に［００１］軸が分布しているこ
とになる。たとえば径方向のＰの値が大きくなる。逆に
周方向のＰの値が大きい所では、径方向のＰの値が小さ
くなるということになる０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（００
１）軸の配列が位置によっ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って異なり、
たとえば外周部では、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、たとえば一つの製造方法としては
、公知のＭｎ−ＡΩ−Ｃ系磁石用合金、たとえば６８な
いし７３質量％（以下単に％で示す）のＭｎと（１／１
０Ｍｎ−６，６）ないしく１／３Ｍｎ−２２，２）％の
Ｃと残部のＡρを５３０ないし８３０℃の温度で押出加
工等の塑性加工をした後、ビレットの形状を円筒体（円
筒の軸方向と押出加工方向を平行にして）として、コン
テナ部の空洞部分の断面形状が中空であり、コンテナ部
の開口面積がベアリング部の開口面積より小さいダイス
を用いて、円筒体の軸方向と神品方向を平行にして押出
加工を施す、しかも前記押出加工によって円筒ビレット
の軸方向に圧縮ひずみを与える方法がある。

次に本発明の更に具体的な実施例について説明する。

配合組成で６９．５％のＭｎ、２９．３％のＡＱ、０．
５％のＣおよび０．７％のＮｉを大気中で溶解鋳造し、
直径８０ｍ、長さ６０ｍｍの円柱ビレットを作製した。

このビレットを１１００℃で２時間保持したのち、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７
２０℃の温度で直径４５＋ｍ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３１ｍｍ
までの押出加工を行なった。この押出棒を長さ２０＋ｍ
に切断し、切削加工して、外径３０ｎｍ、内径１Ｏｆｆ
ＩＩ、長さ２０ｔｔｔａの円筒ビレットを作製した。次
に円筒ビレットを潤滑剤を介してコンテナ部の空洞部分
の断面形状が円筒であり、コンテナ部の開口面積がベア
リング部の開口面積より／ＪＸさいダイスを用いて、６
８０℃の温度で押出加工した。用いたダイスのコンテナ
部の開口部分の外径は３０ｍｍ、内径は１０＋ｍであり
、ベアリング部の開口部分の外径は４８ｍ、内径は２６
．５ｍｍであり、コニカル部の長さは４０＋ｍであった
。加工後のビレット（本実施例の永久磁石）は、外径４
８ｍｍ、内径２６．５ｍ、長さＩＯ＋＋ｎ＋であった。

加工後のビレットの外周部と内周部から各辺が軸方向、
径方向及び弦方向に平行になるように立方体試料（−辺
の長さ４鷹）をそれぞれ切り出し、磁気特性を測定した
。

磁気特性は内周系の弦方向では、Ｂｒ＝５．９ｋＧ、Ｈ
ｃ＝２．７ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝６．２ＮＧ・ｏｅ
であり、径方向では、Ｂｒ＝３．１ｋＧ、　Ｈｃ＝２．
３ｋＯａ、　（ＢＨ）ｍａｘ＝２．ＯＮＧ・Ｏｅ。

軸方向ではＢｒ＝２．６ｋＧ、　Ｈｃ＝１．９ｋＯｅ、
（ＢＨ）ｍａｘ＝１．４ＮＧ・Ｏｅであり、外周部の弦
方向では、Ｂｒ＝５．０ｋＧ、　Ｈｃ＝２　、７ｋＯｅ
、（ＢＨ）＋ｍａｘ＝４．７ＭＧ・Ｏｅ、径方向ではＢ
ｒ＝４　、２ｋＧ、Ｈｃ＝２．６ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａ
ｘ＝３．２ＮＧ・Ｏｅ、軸方向ではＢｒ＝２．６ｋＧ、
　Ｈｃ＝１．９ｋＯｅ、　（Ｂ）ｌ）ｍａｘ＝１．４Ｎ
Ｇ・Ｏｅであった。

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
大きな差はなかった。

以上に示したように、前記の磁石は外周部および内周部
のそれぞれで弦方向（周方向）の磁気特性がもっとも大
きく、周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っている。

前記と同様に、押出加工を施した円筒ビレットを外径４
６ｍ、内径２８ｍ、長さ１０ｎｎに切削加工して、円筒
磁石を作製した６図に示したような外周着磁を施した。

なお極数は２４極で、着磁は２０００μＦのオイルコン
デンサーを用いて、１５００Ｖでパルス着磁した外周の
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ないし３．３ｋＧであった。

（Ｒ明の効果） 本発明によれば１周方向異方性磁石であるが、外周着磁
などの多極着磁を施しても優れた磁気特性を示す永久磁
石をうろことができる。

【図面の簡単な説明】

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である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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−炭素系合金磁石において、形状が軸対
   称であり、前記面心正方晶の〔００１〕軸が、対称軸に
   垂直な平面に平行で、前記対称軸と前記平面との交点を
   中心とする円の接線に平行な方向に、前記対称軸方向に
   比して優先的に配列されており、しかも前記平面内では
   前記接線に平行な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交点を通る直線の方向で優先的な
   配列が変化していることを特徴とする永久磁石。