JPS62247054A - マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法 - 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−λｅ−ｃ）系合金磁
石による高性能な多極着磁用Ｍｎ−ムｌ　−Ｃ系合金磁
石の製造法に関する。

従来の技術 Ｍｎ−ムｌ−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、ＩＪ１０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、不鈍物以外に添加
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押
出加工等の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−ムｌ−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
、押出加工等の公知の方法で得た一軸異方性の多結晶Ｍ
ｎ−ムｌ−Ｇ系合金磁石に異方性方向への自由圧縮加工
によるもの（例えば特開昭５６−１１９７６２号公報）
、あらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ−ムｌ−１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（例えば特開昭５８
−１８２２０５、同５Ｂ−１８２２０７、同５８−１８
２２０８号公報）、及びあらかじめ異方性化した多結晶
Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石からなる中空体状のビレット
と、金属材料からなるビレットを同時に圧縮加工するも
の（例えば特開昭６０−５９７２０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６図に示したような着磁がある。第５図は
円筒磁石の内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
こでは内周着磁と称する。

前述したあらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ−ムｅ−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、内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、前述した方法によ
れば、円筒磁石の内周部は径方向に異方性化し、外周部
ではる途中では、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−ムｌ−Ｃ系合金磁石
からなる中空体状のビレットに、外周部の圧縮ひずみが
内周部の圧縮ひずみより小さくなるように圧縮加工し、
さらに圧縮加工によってビレットの内周面を凹凸状に成
型するものである。

作用 前述した方法によって、つまシ外周部の圧縮ひずみが内
周部の圧縮ひずみより小さくなるように圧縮加工し、さ
らに圧縮加工によってビレットの内周面を凹凸状に成型
することによって、第６図に示した内周着磁を施した場
合の磁路に沿って異方性化させることができ、高い磁気
特性を示す異方性磁石を得ることができる。

実施例 本発明は、あらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ−ムｌ−
Ｃ系合金磁石からなる中空体状のビレットに、５３０な
いし８３０℃の温度で、外周部の圧縮ひずみが内周部の
圧縮ひずみより小さくなるように圧縮加工し、さらに圧
縮加工によってビレットの内周面を凹凸状に成型するも
のである。

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、複数回に分割して与えても良い。

前記の公知技術と同様に前記のビレットが中空体の軸方
向に磁化容易方向を有する多結晶Ｍｎ　−ムｌ−Ｃ系合
金磁石（−軸異方性磁石）からなる場合には、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したものであり、多極着磁にお
いて高い磁気特性を示すような構造の変化に最低０．０
５の圧縮ひずみが必要であるためである。

次に、具体的な圧縮加工の例をビレットの内周面を凹凸
状に成型する方法と外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮
ひずみより小さくなるように圧縮加工する方法に分けて
説明する。

まず、圧縮加工によってビレットの内周面を凹凸状に成
型する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は圧縮加工前の状態をビレット
の軸方向から見た断面を示し、１はあらかじめ異方性化
した多結晶Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石からなる円筒体状
のビレット、２はポンチで、ビレット１の内周面を成型
するために凹凸状であり、４は外型で、ビレット１の外
周面を拘束するだめの金型である。第１図すは圧縮加工
後の状態を示す。ｂに示したように、円筒体状のビレッ
ト１は圧縮加工の進行に共なって径が小さくなり、内周
面の一部がポンチ２の表面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ｂに示したようにビ
レット１の内周面がほぼポンチ２０表面に接触し、一方
、外周面は外型４の表面に接触したままである。第１図
すに示した状態まで圧縮加工を行う必要はなく、ビレッ
ト１の内周面の一部がポンチ２の表面と接触した後は、
適宜の時点で圧縮加工を終了してもよい。

言い換えれば、ビレット１の内周面に凹凸が形成されれ
ばよい。

この場合のビレット１の圧縮加工前の内径の最小はポン
チ２０表面の凸部に接する大きさである。

この場合は、圧縮加工前にすでにビレット１の内周面の
一部がポンチ２の表面によって拘束された状態で圧縮加
工が施される。

このように、ポンチ２の表面に凹凸が存在することによ
ってビレット１は圧縮加工後、内周面に凹凸が形成され
る。圧縮加工過程において、最も早く内周面が拘束され
る部分（加工後のビレット１の内周面の凹部）は周方向
に磁化容易方向を有する部分となり、最後に内周面が拘
束される部分又は最後まで内周面が拘束されない部分（
加工後のビレット１の内周面の凸部、中心に最も近い部
分）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順
次変化している部分である。言い換えると、第１図にお
いてポンチ２の表面の凸部によって形成されるビレット
の内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１の内周部から次第に連続的に変化する。そのた
め内周着磁において同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の内周面の凸部が６つあるため、ｅ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、内周着磁における極の部分になる。

前記の一例で述べたように、本発明はビレット１の軸方
向に圧縮加工する際に、ポンチ２，３、外型４よりなる
金型等を用いてビレット１の内周面が凹凸状になるよう
に成形圧縮加工することによって、内周着磁を施した場
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。

次に、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小
さくなるように圧縮加工するだめの具体的な例をビレッ
ト１の形状を円筒体として第３図を用いて説明する。第
３図は第１図に垂直な方向からみた加工前の状態の断面
を示す。１はビレッ示すように、ポンチ２およびポンチ
３のビレットと接触する面（ポンチ端面）が平面ではな
く傾斜面である。このポンチ２およびポンチ３を用いて
、ビレット１の軸方向に加圧することによって、ビレッ
ト１は軸方向て圧縮加工される。圧縮加工後のビレット
１の外周部の高さは内周部の高さよシ大きい。つまり、
ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみ
より小さくなるようにビレット１の軸方向に圧縮加工を
施したことになる。

圧縮ひずみとは、ビレット１の軸方向のひずみをいう。

次に、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小
さくなるように圧縮加工するための別の具体的な例をビ
レットの断面形状をリング状として第４図を用いて説明
する。第４図は第３図と同様に加工前の状態の断面を示
す。第４図に示すように第３図と異なる点は、ポンチ２
およびポンチ３のポンチ端面は平面であり、圧縮加工前
のビレット１の外周部の高さが内周部の高さより小さい
ことである。加工後のビレット１はほぼ円筒体状となり
、ビレット１の外周部の高さと内周部の高さはほぼ一致
する。この場合も同様に、ビレット１の外周部の圧縮ひ
ずみが内周部の圧縮ひずみより小さくなるようにビレッ
ト１の軸方向に圧縮加工を施したことになる。

以上述べてきた様に、ビレット１端面を傾斜面あるいは
ポンチ２，３端面を傾斜面にすることによって、この特
定の圧縮加工において、ビレット１の外周部の圧縮ひず
みが内周部の圧縮ひずみより小さくなるようにビレット
１の軸方向に圧縮加工を施すことができる。

前記の二つの例の組み合わせでも、ビレット１の外周部
の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小さくなるよう
にビレット１の軸方向に圧縮加工を施すことができる。

つまり、第３図に示した金型を用いて、第４図に示した
ビレット１を圧縮加工する方法である。

前述した例では、ポンチ２，３端面あるいはビレット１
端面が傾斜面であったが、他に階段状面（段付き形状）
、平面＋傾斜面あるいは以上の組み合わせなどあり、さ
らに凹凸状にするポンチあるいはビレット端面は両面で
も片面でも良い。必要なことはビレット１の外周部の圧
縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きくなるようにビ
レットの軸方向に圧縮加工を施すことである。

前述したような圧縮加工の可能な温度範囲についてＩｔ
ｉ、ｔｓｓｏないし８３０℃の温度領域において、加工
が行えたが、７８０°Ｃを超える温度では、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
ないし７６０°Ｃであった。

次に本発明の更に具体的な実施例について説明する。

実施例１ 配合組成で６９．５％のＭｎ、２９．３％Ｏｉ。

０．５％のＣ及び０．了チのＮ１を溶解鋳造し、直径５
０ｆｌ、長さ４００の円柱ビレットを作製した。

このビレットに１１ｏｏ″Ｃで２時間保持した後、ｅｏ
ｏ″Ｃまで風冷し、６００℃で３０分間保持した後、室
温まで放冷する熱処理を施した。

次に、潤滑剤を介して、７２０°Ｃの温度で、押出加工
を行った。押出加工後のビレットは直径３２羽、長さ９
８６であった。押出棒を切断および切削加工して、外径
３ｏ１ｎ１１内径２４１ｎ１１１外周部の長さが２０ｆ
ｆ、内周部の長さが２５Ｊｆｆの端面が傾斜面のビレッ
ト１を作製した。このビレット１に第２図および第４図
に示した金型を用いて、潤滑剤を介して、６８０°Ｃの
温度で、金型内の空洞がほぼなくなるまでの圧縮加工を
施した。第２図は第１図と同様の外型の断面図であり、
（外型４の内径）Ｄｋ＝３ｏ１１ｒＩＩ、ｘム＝８ｊｒ
Ｊ＋１（ポンチ２の凸部の半径）　Ｒ３＝２．５ｆｆ、
ポンチ径Ｄｐ＝１６ｆｆｌであり、ポンチ２の表面の凸
部は８個ある。２および３はポンチで凹凸面が互いに嵌
合する段付き部ないし穴を有し、図の上下方向に移動す
ることができる。

加工後のビレット１を内径２０ｆｆｌｊで切削加工した
後、８極の内周着磁をした。着磁は２０００μＦのオイ
ルコンデンサーを用い、１５ｏｏｖでパルス着磁した。

内周表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、前述した押出棒を切断・切削加工し、直
径２４ｆｌ、長さ２０ｍｌ１の円柱ビレットを作製した
。このビレットを６８０℃の温度で円柱の軸方向に長さ
が１０１１までの自由圧縮加工した。

加工後のビレットを前記と同様に切削加工した後、着磁
し、表面磁束密度を測定した。

以上の両者の表面磁束密度の値を比較すると、本実施例
の方法で得た磁石の値は、比較のために作製した磁石の
それの約１，７倍であった。

実施例２ 配合組成で６９．４％のＭｎ１２９．３％の人１１ｏ、
ｓ％のｃ、０．７％のＮｉ及び０．１％ノＴｉを溶解鋳
造し、直径５０ｆｆ、長さ４０１ｎｌの円柱ビレットを
作製した。このビレットに実施例１と同じ熱処理を施し
た。次に、潤滑剤を介して、７２０°Ｃの温度で、押出
加工を行った。押出加工後のビレットは直径３２ｎ１長
さｇＢｔｎであった。この押出棒を切断および切削加工
して、外径３０１＋ｆｆ、内径２４１ｆ１１長さ２０ｆ
ｌのビレットを作製した。

このビレットを用いて、第２図および第３図に示した金
型を用いて、潤滑剤を介して、６８０℃の温度で、金型
内の空洞がほぼなくなるまでの圧縮加工を行った。なお
、第２図に示した各部の寸法は実施例１と同じで、傾斜
角αは２０°である。

実施例１と同様に加工後のビレット１を内径２゜顛まで
切削加工した後、８極の内周着磁をし、表面磁束密度を
測定した。

比較のために、前述した押出棒を切断・切削加工して、
直径２４Ｈ１長さ２０ｆｆの円柱ビレット１を作製した
。このビレット１を６８０″Ｃの温度で円柱の軸方向に
長さが１０Ｍまでの自由圧縮加工した。加工後のビレッ
ト１を前記と同様に切削加工した後、着磁し、表面磁束
密度を測定した。

以上の両者の表面磁束密度の値を比較すると、本実施例
の方法で得た磁石の値は、比較のために作製した磁石の
それの約１．７倍であった。

実施例３ 実施例１で得た押出棒を切断・切削加工して外径３０Ｈ
１内径２４ｆｆ、長さ２０１１＋の円筒ビレッさらに、
同じ押出棒を切断・切削加工して、直径３０ｍ、長さ３
５ｆｌの円柱ビレットを作製し、潤滑剤を介して、６８
０℃の温度で、自由圧縮加工した。加工後のビレットの
長さは２０朋であった。加工後のビレット（面異方性磁
石）を切削加工して、外径３０１１Ｍ、内径２４ｆｌ、
長さ２０＋１１１１（Ｄ円筒ビレット（ビレットＹ）を
作製した。

ビレッ）Ｘ、Ｙにそれぞれ実施例２と同じ第２図および
第３図に示した金型を用いて、潤滑剤を介して、６８０
℃の温度で、金型内の空洞がほぼなくなるまでの圧縮加
工を施した。

実施例１と同様に加工後のビレットをそれぞれ内径２０
１＋１まで切削加工した後、８極の内周着磁をし、表面
磁束密度を測定した。

比較のために、前述した押出棒を切断・切削加工して、
直径２４１１ｒＩ１１長さ２０１１ｒｍｌの円柱ビレッ
トを作製した。このビレットを６８０℃の温度で円柱の
軸方向に長さが１０ｆｆまでの自由圧縮加工し以上の表
面磁束密度の値を比較すると、実施例３で得た磁石の値
は、ビレッ）！およびビレットＹでほとんど差はなく、
実施例３で比較のために作製した磁石のそれの約１．８
倍であった。

実施例１．２および３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。

以上、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石の組成については、Ｎ
ｉ添加の４元系とＮｉ　、　Ｔｉ添加の６元系のものに
ついてのみ示したが、Ｍｎ−五ｌ−Ｃ系合金磁石の基本
組成である３元系あるいは前記以外の添加元素を含んだ
公知の多元系についても塑性加工後の磁石の磁気特性に
若干の差は認められたが、従来の技術による方法より前
述したような磁気特性の向上が認められた。

あらかじめ異方性化したＭｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石とし
て一軸異方性磁石、面異方性磁石を用いた例を示したが
、径異方性磁石、周異方性磁石などを用いても同様であ
った。

さらに、ビレット１およびポンチ２，３端面の形状につ
いては傾斜面の例を示したが階段状の段付き形状、平面
士傾斜面あるいは以上の組み合わせなどでも同様であっ
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−ムｅ−Ｃ系合金磁石から
なる中空体状のビレットに、６３０ないし８３０℃の温
度で、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小
さくなるように圧縮加工し、さらに圧縮加工によってビ
レットの内周面ば凹凸状部を形成して、内周着磁を行っ
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、内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、さらに磁石の内周部が径方向に
磁化容易方向を有し、それよりも外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内周多極着磁による
磁路を模式的に示す図である。 １・・・・・・ビレット、２．３・・・・・・ポンチ、
４・・・・・・外型、α・・・・・・傾斜角。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （ＯＬ） （ｂ） 第２図 第３図

Claims (5)

【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中空体状のビレットに
   、５３０ないし８３０℃の温度で、外周部の圧縮ひずみ
   が内周部の圧縮ひずみより小さくなるように圧縮加工し
   、さらに圧縮加工によってビレットの内周面を凹凸状に
   成型するマンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製
   造法。
2. （２）ビレットが、中空体の軸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以上である特許請求の範囲第１項記載のマンガン
   −アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
3. （３）ビレットが、中空体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特許請求の範囲第１項記
   載のマンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法
   。
4. （４）圧縮加工が、前記ビレットの外周を拘束した状態
   で行なう特許請求の範囲第１項記載のマンガン−アルミ
   ニウム−炭素系合金磁石の製造法。
5. （５）圧縮加工が、前記ビレットの内周の一部分を拘束
   した状態で行なう特許請求の範囲第１項記載のマンガン
   −アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。