JPS61187213A - 合金磁石の製造法 - 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−Ａ　Ｑ−Ｃ）系合金
磁石による高性能な多極着磁用Ｍｎ−Ａ　Ｑ−Ｃ系合金
磁石の製造法に関する。

（従来の技術） Ｍｎ−Ａ　Ｑ−Ｃ系合金磁石は、主として強磁性相であ
る面心正方品（τ相、Ｌｌｏ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−Ａ　Ｑ−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−Ａ　ｎ−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−Ａ　Ｑ−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５８−１８
２２０６．同５８−１８２２０７．同５８−１８２２０
８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結晶Ｍｎ−ＡΩ−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、局部的には磁路に
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本発明は、あ
らかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ−Ａ　Ｑ　−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＝４− 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−Ａ　ｆｌ
−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５３０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−ＡΩ−Ｃ系磁石用合金、例えば
６８ないし７３質量％のＭｎと、（１／１０Ｍｎ−６，
６）ないしく１／３Ｍｎ−２２，２）質量％のＣと、残
部がＡＱ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−Ａ　Ｑ−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−Ａ　Ｑ−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、−軸異方性を有する多結晶Ｍｎ−ＡΩ−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−Ａ　ｆｌ　−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−６＝ 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、−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−Ａ　ｎ−Ｃ
系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図を用いて説明する。

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は外型
で、成形のための金型である。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共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
に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の外径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曲面に沿った方向に、
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−Ａ　Ｑ−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、５
３０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Ａｆｌ、０．５％のＣおよび０．７％の
Ｎｉを溶解鋳造し、直径６０ｎｗｎ、長さ５０＋＋ｎ＋
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４０＋
ｎｍ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２４ｍｎ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１８薗、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図と同様の外型の断面図で、（外径２の内
径）ＤＫ＝３０＋ｍ＋、ｘＡ＝１５Ｗ＋１、（外径２の
凸部の曲率半径）Ｒ，＝３ｎｙｎ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がポンチで、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８．５ｎｗ＋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でパルス着磁した。

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８．５爬であった。

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倍やあった。

具体例２ 具体例１で得た直径２４ｍｍの押出棒を長さ２０＋ｎｍ
に切断した後、切削加工して、外径２４ｍｍ、内径１．
８ｍｍ、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２７ｍｎ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−Ａ　Ｑ　−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。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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. （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。