JPS63105902A - 磁性粉体式動力伝達装置用磁性粉末 - 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、各種機器の原動機に発生する動力を伝達制御
する動力伝達装置において、動力伝達の媒体として使用
される磁性粉末に関する。

（従来の技術） 各種機器の原動機に発生する動力は、流体継手や電磁ク
ラッチ等の動力伝達装置を介して伝達制御されて利用さ
れている。

この種の動力伝達装置には、機能上伝達制御が容易にな
されるとともに伝達効率が良好であることが要求されト
ルク変動の少ない磁性粉体式動力伝達装置が使用されつ
つある。

自動車等においては燃焼効率の向上及びイージードライ
ブの観点から、動力伝達媒体として流体のみを使用する
流体式トルクコンバータが多用されているが、近年、磁
性粉末を動力側と負荷側との間に介在させ、これを磁化
させて動力（トルク）伝達の媒体とする磁粉式電磁クラ
ッチは、Ｈ理的には励磁電流の大きさに比例したトルク
伝達容量を得ることができ、無段階でのトルク伝達制御
を行うことができる利点を有している。

又、ファクシミリ等に代表される紙送り機構等を持つＯ
Ａ機器においても一定トルクの伝達のために磁性粉体式
動力伝達装置が多用されており、小型で高トルクを伝達
する特徴を有している。

従来、この種の磁性粉体式動力伝達装置は第４図に示す
ような電磁石型と第３図に示す永久磁石型がある。

磁粉式電磁クラッチを説明する第４図において、駆動軸
ｌＯの先端部には内周に駆動クラッチ体の円筒面１１を
有する円筒状の駆動クラッチ体１２が形成され、被駆動
軸１３の先端部には外周に被駆動クラッチ体の円筒面１
４を有する被駆動クラッチ体１５が形成されていて、駆
動クラッチ体の円筒面１１と被駆動クラッチ体の外周円
筒面１４とは円筒状間隙１６をもって対向している。駆
動クラッチ体１２の周囲には電磁石１７が配設されてい
て、該電磁石１７に通電することにより駆動クラッチ体
の円筒部、被駆動クラッチ体の円筒部及び間隙１６を通
して破線で示す経路に沿って磁束（磁界）１８が形成さ
れる０間隙１６内には磁性粉体が介在しており、該磁性
粉体は空隙中の磁界１８により磁化されて該間隙１８内
で固着され。

駆動クラッチ体１２と結合し駆動側の回転トルクを被駆
動側に伝達する。この種の磁粉式電磁クラッチでは、電
磁石１７に通電される電流を制御することができるので
、トルクの伝達制御が容易になされる特徴を有する。

又、第３図に示すような永久磁石タイプは第４図に示す
ような電磁石タイプと異なり駆動軸１にヨーク３を設置
し、そのヨーク３上に永久磁石２をＮ、Ｓ交互に配置し
、間隙９内に磁性粉末が介在し、被駆動円筒面６を通し
て磁束８が形成される。原理的には永久磁石が持つエネ
ルギーと磁性粉体の磁束密度の大きさに比例した動力伝
達容量を得ることができ両者の相互関係によって、高ト
ルクを伝達できるという利点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の磁粉式動力伝達装置において、駆動側と被駆動側
との間隙に介在し、これらを結合する連結用磁性粉は、
同一強度の磁界中において、より大きな磁気的結合力を
生ずるものであることが大きいトルクを効率良く伝達さ
せる上で望ましい。

それ故、磁性粉はより大きな磁束を通せること、即ち同
一磁界中で発生する磁束密度が大きいことが望ましい。

電磁石タイプの場合、電磁石への通電を止め外部磁界を
消した状態で磁性粉が磁化された状態にあるとトルク切
れが悪くなるので、可能な限り保磁力の小さい磁性材料
からなる粉末であることが望ましい。

又、永久磁石タイプは保磁力の小さい磁性粉末であれば
、同一トルクを得るためにはエネルギー積の小さな永久
磁石が使用できるし、同一磁石であれば大きなトルクが
出せるため、磁性粉体式動力伝達装置用磁性粉末は、可
能な限り保磁力の小さな磁性材料からなる粉末であるこ
とが望ましい。

従来、永久磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置用磁性
粉末として１３重量％程度のｊＣｒを含有するＦｅ−Ｃ
ｒ系ステンレス合金でなる磁性粉末を使用されているが
、上記磁性粉末は、前記の磁束密度、保磁力等の磁気特
性が十分でないため伝達動力の変動が初期において大き
く、実際に各種機器の磁性粉体式動力伝達装置として使
用する際には、この伝達動力の変動を小さくするための
前処理を施している。この前処理の工数は粉末製造工数
の約１／２を占めるため難点として指摘されており、改
善が望まれている。

又、溶融金属を急冷凝固させて得られる非晶質合金は、
磁気的、化学的１機械的特性において特異な特性を示す
ことから各種の機能材料として注目されている。特に磁
気的特性に関しては、結晶異方性を示さないので軟質磁
性材料として注目され、特にＦｅ基非晶質合金は高磁束
密度、低保磁力、低鉄損等の特性を示し、又、Ｃｏ基非
晶質合金は高透磁率、低保磁力、低鉄損等の特性を示す
材料として電子材料として実用化が進められてぃる、上
記Ｆｅ基及びＣｏ基非晶質合金粉末は、すでに特願昭６
０−１５５３０　（硬度Ｈｖ７００以上、アスペクト比
１０以下、長径が２０〜３００μ■である鱗片状、板状
、略球状の非晶質合金粉末で、該非晶質合金粉末が磁歪
−１０Ｘ　１０　〜＋１０　ｘ　１０　　であるＣＯ基
非晶質合金粉末又は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＮｂ
の一種又は二種以上を２〜２０原子％含有する飽和磁束
密度１．３Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金粉末、）で述べら
れている通り、電磁クラッチ用粉末として要求される諸
特性を兼備していることが知られているが、非常に苛酷
な運転状況下、例えば永久磁石タイプの磁性粉体式動力
伝達装置のように、小型のシステムによって大きなトル
クを得るために磁性粉末充填量を大きくするような場合
。

又、駆動クラッチ体の円筒面もしくは駆動永久磁石円筒
面と被駆動クラッチ体の円筒面もしくは被駆動円筒体面
の周速差が大きいような場合等においては特に永久磁石
タイプの磁性粉体式動力伝達装置において動力変動を生
ずる。

本発明は、上記に鑑み、改良された磁性粉体式動力伝達
装置用磁性粉末を提供することを目的としてなされたも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、磁性粉体式動力伝達装置に使用する磁性粉
末として二種以上の非晶質合金粉末を用いることで、上
記の目的を達成する。

即ち、硬度Ｈｖ７００以上、アスペクト比１０以下、ト
比１０以下、長径２０〜３００μ−の鱗片状、板状、又
は略球状でＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＮｂの一種又は
二種以上を２（原子）％〜２０（Ｒ子）％含有する飽和
磁束密度０．８Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金粉末５〜９５
重量％との混合粉末である磁性粉体式動力伝達装置用磁
性粉末を提供するものである。

ここで、本発明で採用される非晶質合金粉末の組成とし
ては、 Ｃｏ、、Ｆａ、Ｓｉ、Ｂｉ。

Ｇ　ｏ、、＠　Ｆ　８４＠ｍ　Ｓ　ｉ　ｉｆ　Ｂｔ＊Ｃ
ｏ７６．３　Ｆ　ｅ４ａ７Ｓ　ｉｘｓ　ＢＬｕＣｏ、。

Ｓｉよ。Ｂ Ｃｏｓ、Ｆ　ｅ、Ｃｒ、Ｓ　１ｓＢｚｓＣＯｓｓｅｓＦ
　ｅ、、、Ｎｉ、、Ｎｂ、、、Ｓ　Ｉｔ。ＢＣｏ、。Ｚ
ｒ１゜（数字は原子％を示す、以下、同じ） 等に代表されるＣＯ基非晶質合金、あるいは。

Ｆ　８７４０　ｒａｃ、Ｐｓｉ ｐ’　６７、ＳｉＨＩＢｘｇ Ｆ　ｅｔｃ　ｏ＠Ｓ　１ｉｔｓ Ｆ　ｅ　７　＠　Ｃｒ　＠　Ｎ　ｂ　１Ｓ　１４　Ｂ　
ｔ　４Ｆ　Ｂ　７１　Ｍ　Ｏｓ　Ｓ　１４８　ｚ　４Ｆ
８ｔｓＳ”ｌＢ１３ Ｆ６．．５ｉ１６Ｂｚｚ Ｆ　ｅ　Ｂ１　Ｓ　ｌ　４　Ｂ　ｔｓ　ＣｚＦ　６４６
Ｎｉ４＠ＰｚｓＢｓ Ｆ　ｅｓｚＮ　ｉ、、ｓ　１ｓＢｔ。

Ｆｅ雪ｏ　Ｚ　ｒ、。

等に代表されるＦａ基非晶質合金等の磁性合金を使用す
ることができる。これらのＣｏ基及びＦｅ基非晶質合金
において、ＣＯ基非晶質合金の場合には、その磁歪−１
０Ｘ　１０　〜＋１０　Ｘ　１０　　好ましくは一５×
１０〜＋５Ｘ１０　　であるＣｏ基非晶質合金を粉末と
したちのかす高透磁率、低鉄損を示し。

且つ騒音発生がない等の特徴を有するために特に好適で
あり、又、Ｆｅ基非晶質合金にあっては、Ｃ０１Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｍｏ及びＮｂの一種及び二種以上を５〜２０（原
子）％含有させ耐蝕性を特に向上させた飽和磁束密度０
．８Ｔ以上のものを採用することが望ましい。

本発明において、非晶質合金粉末の形状及び粒径は粉末
の流動性に影響するので特性状重要である。非晶質合金
粉末の粒径が２０μｍ以下あるいは３００μｍ以上であ
ると該粉末の流動特性が悪くなり、所望の特性が得られ
なくなるので、非晶質合金粉末の平均粒径を２０μｉｉ
〜３００μｍの範囲、より好ましくは４０μｍ〜２００
μ躊とすることが望ましい。

又、非晶質合金粉末の形状が鱗片状あるいは板状である
場合、そのアスペクト比が過度に大きいときにも粉末の
流動特性が悪くなる。従って１本発明では粉末形状のア
スペクト比を１０以下、好ましくは６以下とすることに
より磁性粉体式動力伝達装置用磁性粉末として要求され
る磁気特性と流動特性の両特性を満足する粉末とするこ
とができる。

硬度は、使用中できるだけ摩耗しないようにＨｖ７００
以上が望ましい。

混合粉末の各非晶質合金粉末が５重量％未満の場合は伝
達動力の初期における変動が大きくなる。

（作用） 第２図（ａ）には組成Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ−Ｐからなる飽和
磁束密度０．８Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金粉末を第３図
に示す永久磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置に投入
し、動力測定機により駆動永久磁石円筒面周速０．１２
ｍ／ｓａｃで連続３００時間以上の動力伝達特性を測定
し、得られた特性曲線を示す。

第１図（ａ）より、一般的に組成Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ−Ｐ等
からなるＦｅ基非晶質合金粉末は伝達動力が数分の初期
から５０〜６０時間にわたり増加し、その後一定となる
傾向を持つ、これは一般的にこの種の組成Ｆｅ−Ｐ−Ｃ
−Ｃｒ等からなるＦｅ基非晶質合金粉末が非常に苛酷な
状況下における非晶質合金粉末の表面層での結晶化から
酸化にいたる過程において磁束密度が上昇する傾向を持
つことによる。

第２図（ｂ）には組成Ｃｏ−Ｆｅ−５ｉ−Ｂからなる磁
歪−１０ＸＩＯ〜＋１０　Ｘ　１０　　のＣＯ基非晶質
合金粉末を第３図に示す永久磁石タイプの磁性粉体式動
力伝達装置に投入し動力測定機により駆動永久磁石円筒
面周速０．１２ｍ／ｓｅｃで連続３００時間以上の動力
伝達特性を測定し、得られた特性曲線を示す。　第２図
（ｂ）より、一般的に組成Ｃｏ−Ｆｅ−５ｉ−Ｂからな
るＣＯ基非晶質合金粉末は、伝達動力が数分の初期から
５０〜６０時間にわたり減少し、その後一定となる傾向
を持つにれは、一般的にこの種の組成Ｇｏ−Ｆｅ−５ｉ
−Ｂ等からなるＣＯ基非晶質合金粉末が非常に苛酷な状
況化における非晶質合金粉末の表面層での結晶化から酸
化にいたる過程において磁束密゛度が低下する傾向を持
つことによる。

第２図（ａ）及び＜　ｂ　）を比較すると、両特性曲線
はＦｅ基非晶質合金粉末のトルクは上昇して一定になる
傾向に対して、ＣＯ基非晶質合金粉末のトルクは低下し
て一定になる傾向という相反する傾向を持つことが判る
。そこで発明者等はこの両磁性粉末を混合することによ
り両磁性粉末の相反する特性が相殺され、動力変動の小
さい動力伝達特性を得られるであろうという予測のもと
にこの種の非晶質合金を粉末とした二種以上の非晶質合
金粉末を第３図に示す永久磁石タイプの磁性粉体式動力
伝達装置に投入し、動力測定機により駆動永久磁石円筒
面周束０．１２ｍ／ｓｅｃで連続３００時間以上動力伝
達特性を測定した。　結果は第１図（ａ）に示す通り動
力変動の小さい、良好な動力伝達特性を示した。ここに
おいて発明者等は、伝達動力の初期における変動を小さ
くするための前処理を必要とせず、初期から良好な動力
伝達特性を示す磁性粉体式動力伝達装置用磁性粉末を発
明した。つまりこの種の非晶質合金を粉末とした二種以
上の非晶質合金複合粉末が、磁性粉体式動力伝達装置用
磁性粉末に要求される諸特性を兼備し、特に第３図に示
す永久磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置に採用する
ことが有効であることを見出した。　詳細は以下の実施
例で説明する。

（実施例−１） Ｇｏ７５（原子）％、Ｆｅ５（原子）％、５ｉ５（原子
）％、Ｂ１５（原子）％を組成とするＣＯ基非晶質合金
粉末、及びＦｅ７４（原子）％、Ｃｒ６（ｙＸ子）％、
Ｃ７（原子）％、ＰＩ３（原子）％を組成とするＦｅ基
非晶質合金粉末で粒径４４μｍ〜１０５μｍでアスペク
ト比５以下の鱗片状の非晶質合金粉末を従来公知のキャ
ビテーション法により製造した。

得られたＣＯ基非晶質合金粉末とＦｅ基非晶質合金粉末
を重量比で５０　：　５０に混合して得られた非晶質合
金混合粉末の特性は次の通りであった。

（１）磁気的特性 非晶質合金混合粉末試料０．２６８２８　ｇを試料とし
試料振動型磁力計により最大測定磁場１０　ＫＯｅで、
直流磁化特性を測定した。得られた特性曲線を第５図に
示す、この非晶質合金複合粉末は、飽和磁束密度１．１
Ｔ、保磁カフＡ／ｍ以下の値を示した。

（２）動力伝達特性 前記非晶質合金混合粉末試料４．７ｇを試料とし、第３
図に示す永久磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置に投
入し、動力測定機により駆動永久磁石円筒面周速０．１
２ｍ／ｓｅｅで連続３００時間以上動力伝達特性を測定
した。得られた特性曲線を第１図（ａ）に示す。又、従
来磁性粉体式動力伝達装置用磁性粉末として使用されて
いる５ＵＳ４１０粉末についても５．５ｇを試料とし、
上記と同様に第３図に示す永久磁石タイプの磁性粉体式
動力伝達装置に投入し、動力測定機により駆動永久磁石
円筒面周速０．１２ｍ／ｓｅｃで連続３００時間以上動
力伝達特性を測定した。得られた特性曲線を第１図（ｄ
）に示す。

励記非晶質複合粉末は、動力変動幅Ａが５０時間以内の
初期において±８％以下、５０時間以上では±６％以下
という値を示した。又、５ＵＳ４１０粉末は動力変動幅
Ａが５０時間以内の初期において±３０％以下、５０時
間以上では±６％以下という値を示した。

（実施例−２） 実施例−１で用いたＣｏ基非晶質合金粉末とＦｅ基非晶
質合金粉末を重量比で５：９５に混合して得られた非晶
質合金混合粉末４．７ｇを試料とし、第３図に示す永久
磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置に投入し、動力測
定機により駆動永久磁石円筒面周速０．１２ｍ／ｓｅｅ
で連続３００時間以上動力伝達特性を測定した。得られ
た特性曲線を第１図（ｂ）に示す。動力変動幅Ａは５０
時間以内の初期において±１０％以下、５０時間以上で
は±６％以下という値を示した。

（実施例−３） 実施例−１で用いたＣｏ基非晶質合金粉末とＦｅ基非晶
質合金粉末を重量比で９５：５に混合して得られた非晶
質合金混合粉末４．７ｇを試料とし、第３図に示す永久
磁石タイプの磁性粉体式動力伝達装置に投入し、動力測
定機により駆動永久磁石円筒面周速０．１２ｍ／ｓｅｅ
で連続３００時間以上動力伝達特性を測定した。得られ
た特性曲線を第１図（ｃ）に示す。動力変動幅Ａは５０
時間以内の初期において±１０％以下、５０時間以上で
は±６％以下という値を示した。

第１図（ａ）　、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）より明らか
な如く１本発明の非晶質合金混合粉末の伝達動力の初期
変動幅は従来の５ＵＳ４１０粉末に比べ１／３以下と小
さく、従って伝達動力の初期における変動を小さくする
ための前処理を必要とせず、初期から良好な動力伝達特
性を得ることができる。

（発明の効果） 本発明の非晶質合金混合粉末を磁性粉体式伝達動力装置
に用いることにより、伝達動力の初期における変動を小
さくするための前処理を必要とせず、初期から良好な動
力伝達特性を示すことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の非晶質合金混合粉末（Ｃ。 基悲品質合金粉末とＦｅ基非晶質合金粉末を重量比で５
０：５０に混合した混合粉末）の永久磁石式磁性粉体式
動力伝達装置における動力伝達特性を示す図、　第１図
（ｂ）は本発明の非晶質合金混合粉末（Ｃｏ基非晶質合
金粉末とＦｓ基非晶質合金粉末を重量比で５：９５に混
合した混合粉末）の永久磁石式磁性粉体式動力伝達装置
における動力伝達特性を示す図、　第１図（ｃ）は本発
明の非晶質合金混合粉末（Ｃｏ基非晶質合金粉末とＦａ
基非晶質合金粉末を重量比で９５：５に混合した混合粉
末）の永久磁石型磁性粉体式動力伝達装置における動力
伝達特性を示す図、　第１図（ｄ）は従来のＳ　Ｕ　Ｓ
　４１０磁性粉末の永久磁石型磁性粉体式動力伝達装置
における動力伝達特性を示す図。 第２図（ａ）は組成Ｃｏ−Ｆｅ−８ｉ−ＢからなるＣｏ
基非晶質合金粉末の永久磁石型磁性粉体式動力伝達装置
における動力伝達特性を示す図、　第２図（ｂ）は組成
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ−ＰからなるＦｅ基非晶質合金粉末の永
久磁石型磁性粉体式動力伝達装置における動力伝達特性
を示す図。 第３図は永久磁石型磁性粉体式動力伝達装置を示す部分
断面図。 第４図は電磁石型磁性粉体式動力伝達装置を示す部分断
面図。 第５図は直流磁化曲線を示す図。 図中：１．１０・・・駆動軸、２・・・永久磁石、３・
・・ヨーク、４・・・軸受、５・・・被駆動円筒体、６
・・・被駆動円筒体面、７・・・駆動永久磁石円筒面、
８．１８・・・磁束、９．１６・・・円筒状間隙、１１
・・・駆動クラッチ体の円筒面、１２・・・駆動クラッ
チ体、１３・・・被駆動軸、１４・・・被駆動クラッチ
体の円筒面１５・・・被駆動クラッチ体、１７・・・電
磁石Ａ・・・動力変動幅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　磁性粉体式動力伝達装置に使用される軟磁性金属粉
   末であって、該軟磁性金属粉末が、硬度Ｈｖ７００以上
   、アスペクト比１０以下、長径２０〜３００μｍの鱗片
   状、板状、又は略球状で磁歪−１０×１０＾−＾６〜＋
   １０×１０＾−＾６のＣｏ基非晶質合金粉末５〜９５重
   量％と、硬度Ｈｖ７００以上、アスペクト比１０以下、
   長径２０〜３００μｍの鱗片状、板状又は略球状でＣｏ
   、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＮｂの一種又は二種以上を２（
   原子）％〜２０（原子）％含有する飽和磁束密度０．８
   Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金粉末５〜９５重量％との混合
   粉末であることを特徴とする磁性粉体式動力伝達装置用
   磁性粉末。