JPS63126686A - 複数の金属材料よりなる物品の製造方法 - 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、複数の金属材料よりなる物品、特に第二の金
属材料の離散的な領域を有する第一の金属材料の本体を
含む物品の製造方法に係る。

従来の技術 複数の金属材料よりなる物品、即ち第二の金属材料の離
散的な領域を有する第一の金属材料にて形成された物品
は、磁気クラッチ、ブレーキの如き装置に使用されてい
る。幾つかのかかる装置に於ては、多数の金属材料より
なる物品は電磁石の本体を構成し、銅の如き非磁性材の
領域を有する磁性材（磁化可能な材料）を含んでいる。

一般に電磁石の本体は実質的に平坦な環状に形成され、
電気コイルを受入れる環状溝を有している。電磁石の本
体をこれに隣接するクラッチ板やブレーキ板（アーマチ
ュア）に磁気的に連結するための最適の磁束が得られる
よう、電磁石よりの半径方向の磁束の漏洩を低減する手
段を与えるべく、非磁性材は複数個の円弧状のセグメン
トとして磁性体の実質的に全厚に亙り延在している。

周知の型式の多数の金属材料よりなる電磁石の本体は、
機械加工等により複数のセグメントに分割された溝が形
成された平坦な鋼板を含んでいる。

溝は後に説明する如く半径方向の磁束の漏洩を低減する
銅の如き鍛造可能な非磁性金属を打込みにより受入れる
ようになっている。かかる電磁石装置の当業者には、磁
性板に溝を機械加工し、かくして形成された溝内に銅を
打込むことを要する上述の如き構造体は、製造に時間を
要するだけでなく、製造コストが高価なものであること
が理解されよう。更に機械加工された溝は、たとえそれ
が銅にて実質的に充填された場合にも、強度低下を補償
するためには本体の全体としての大きさが増大されなけ
ればならない程本体の強度を低下させる。このことによ
り本体、従って本体か使用されている電磁石が過剰にか
さばったものになる。非磁性材を溝に充填することを省
略することにより体積の一部を低減することができるが
、かかる構造体に於ては半径方向の磁束の漏れを十分に
低減することができず、また本体の機械的強度か低下す
る。

従って電磁石の本体の如き複数の金属材料よりなる物品
を製造するための改善された方法が必要とされているこ
とは明らかである。

発明の開示 本発明によれば、第一の金属材料と第三の金属材料との
合金を含む第二の金属材料の離散的な領域を有する第一
の金属材料にて形成された本体を含む複数の金属材料よ
りなる物品が、エネルギビームよりの熱により上述の領
域の位置に於て第三の金属材料を第一の金属材料に合金
化することにより製造され、これにより物品は微細組織
の点で連続的であり、これにより強度及びコンパクトさ
が向上される。

第一の金属材料は、エネルギビームにて加熱されると離
散的な領域の位置に於て溶融し蒸発する磁性材を含んで
いてよい。第三の金属材料は溶融され蒸発される磁性材
に添加されるニクロムやモネルメタルの如き材料を含ん
でいてよい。かかるプロセスはニクロムやモネルメタル
を鋼に合金化し、これによりニクロムの場合には磁化し
ないステンレス鋼の離散的な領域を形成し、モネルメタ
ルの場合にはニッケルや銅の含有量の高い磁化しない鋼
の離散的な領域を形成する。

第三の金属材料はその場に於て第一の金属材料に合金化
されるので、第一の金属材料と第二の金属材料の領域と
の間には不連続性は存在しない。

換言すれば、物品全体が微細組織の点で連続的であり、
強度が向上され、従ってコンパクトさが向上される。エ
ネルギビームは第一の金属材料を実質的にその全厚に亙
り溶融する適宜な手段を与え、これにより本発明の方法
は経済的で時間的に効率的な自動化される方法である。

以下の添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態及び産業上の利用可能
性 第１図及び第２図に於て、従来の磁気ブレーキ又はクラ
ッチ５は電磁石１０を含んでおり、電磁石１０は電気コ
イル２０を受入れるリセスを有する磁性体１５を含んで
いる。磁性材のクラッチ板又はブレーキ板（アーマチュ
ア）２５がそれより垂直に延在する細長いシャフト２７
を有しており、該シャフトは磁性体１５及びコイル２０
に設けられた同軸の孔内に往復動可能に受入れられてい
る。

周知の如く、作動に於ては、コイル２０が励磁されるこ
とにより図に於て矢印３０により示されている如く磁性
体１５内及びその外部に磁場が創成される。かかる磁場
はアーマチュア２５を磁性体１５へ向けて引寄せ、その
場合シャフト２７は磁性体及びコイルに設けられた互い
に整合された中央孔内を摺動する。

電磁気の当業者には、磁場のうち電磁石１ｏとアーマチ
ュア２５との間の部分のみがクラッチ又はブレーキを引
寄せる（アーマチュアを電磁石へ向けて引寄せる）点に
於て有用であることが理解されよう。磁場のこの有用な
部分は図に於て矢印３０ａにより示されている。電磁ブ
レーキ又はクラッチの作動は、アーマチュアと電磁石と
の間の磁場の磁束密度を高くするよう磁場を調整するこ
とにより大きく改善されることがよく知られている。こ
のことは通常磁石の外部へ半径方向に漏洩する磁場の部
分をブロックする磁気絶縁材により達成される。

第３図は電磁石本体に互いに隔置された円弧状の溝３５
が機械加工され、これにより溝の位置に於ける本体の磁
気抵抗が増大され、これにより本体内に発生される半径
方向の磁場の磁束密度が低減されて本体より半径方向に
漏洩する磁束が低減されるよう構成された従来の電磁石
本体を示している。かかる電磁石構造によれば半径方向
に漏洩する磁束が低減されるが、溝を形成する際の材料
の除去により電磁石の強度及び構造的完全性に悪影響が
及ぶことは明らかである。電磁石がかなり高い機械的荷
重を担持する必要がある場合には、溝の部分の材料を除
去することに起因する本体の強度低下を補償するために
は、本体の大きさく重さ）を増大させる必要がある。し
かしこのことにより本体の全体としての体積が増大され
、従ってこのことは電磁石の大きさや重さに制限が課せ
られる状況に於ては許容されない。また機械加工の如き
従来の方法により溝を形成するには多大の時間を要し、
従って装置の製造コストがかなり増大される。

更に電磁石よりただ単に磁性材を除去することによって
も電磁石の材料が除去される部分（溝）を通る半径方向
の磁場が完全にブロックされるが、機械的完全性を確保
するために必要な溝間のウェブ部を半径方向の磁束が通
過する。かかるウェブ部を非磁性材に置換えて更に半径
方向の磁束の漏洩を低減する試みが従来より行われてい
る。例えば銅や他の鍛造可能な材料の如き非磁性材が冷
間状態にて環状の溝内に打込まれる。しかしかかる方法
に於ては構造体の強度が低下され、他の材料や製造時間
が必要であり、更には電磁石の製造コストが増大される
。

本発明によれば、本体の離散的な位置に於てその場に於
て非磁性材を本体の磁性材と合金化させることにより、
電磁石本体全体に亙る磁場の分布を調整するための非常
に高い磁気抵抗の領域が形成される。このことにより本
体内に非磁性材の領域が形成され、これらの領域は本体
の他の部分と微細組織の点で連続的であり、これにより
強度及び構造的完全性が向上される。

第４図及び第５図に於て、本発明によれば、矢印４７に
より示されている如く磁性体４０に対し周方向に本体に
沿って運動するレーザ光線や電子ビームの如きエネルギ
ビーム４５により磁性体４０が加熱される。或いは本体
が矢印４７の方向にエネルギビームに対し相対的に運動
されてよい。

何れの場合にも、エネルギビーム４５は本体の全厚に亙
り磁性材を溶融して蒸発させる。図に於て蒸発される材
料が符号５０にて示されており、蒸発される材料のコア
を囲繞する溶融された材料が符号５５にて示されている
。磁性材がエネルギビームにより溶融され蒸発せしめら
れる状態で、非磁性材６０（この場合棒状をなしている
）が本体の溶融され蒸発される部分に添加され、これに
より該部分と溶液を形成する。この溶液は冷却されると
磁性材と非磁性材とよりなる非磁性の合金６５を形成す
る。

好ましい実施例に於ては、磁性材は約０．０６〜０．１
０ｖｔ％の炭素を含有する低ヒステリシスの鋼を含んで
いる。また非磁性材６０はクロム−ニッケル合金にクロ
ム）や銅−ニッケル合金（モネルメタル）の如き金属を
含んでいる。非磁性材６０が約７９％のクロム及び２０
％のニッケルを含有し２５％の希釈率にて上述の低ヒス
テリシスの炭素鋼と合金化されるクロム−ニッケル合金
を含む場合には、形成される非磁性合金６５は実質的に
１８−８オーステナイト系ステンレス鋼（１８％Ｃｒ、
８％ＮＩ　）（３０４）を含み、電磁石本体内の半径方
向の磁力線に対し有効な障壁を形成する。ニッケルーク
ロム合金を低ヒステリシスの炭素鋼と合金化させるのに
必要な加熱を行なうに当っては、本願出願人であるユナ
イテッド・チクノロシーズ・コーポレイションにより製
造され販売されている型式の高エネルギ炭酸ガスレーザ
が使用されてよい。

本発明に従って製造される電磁石本体は磁性領域と非磁
性領域との間の境界に於て微細組織の点で連続的であり
、これにより磁束に対する障壁が材料の除去により形成
される従来の電磁石本体に比して優れた強度を示す。か
かる微細組織の連続性により電磁石本体の構造的完全性
を犠牲にすることなく非磁性領域を閉ループの環状に形
成することができる。従って非磁性領域を相互に隔置す
ることは不要であり、これにより磁束の半径方向の漏洩
を一層良好にブロックすることができる。

更に機械加工が含まれていないので、電磁石本体を経済
的に製造することができ、溶融及び合金化プロセスによ
り本発明の方法を自動化された製造プロセスにすること
ができる。

以上に於ては電磁石本体について本発明を説明したが、
本発明は複数の金属材料よりなり微細組織の点で連続的
な物品を製造するためにエネルギビームによりその場に
於て第一の材料を第二の材料と合金化させることが必要
である任意の用途に同様に使用されてよいものである。

また以上に於ては特定の材料が使用される場合について
本発明を説明したが、その場に於ける加熱によって他の
材料と合金化される任意の材料が使用されてよい。

同様に上述の実施例のプロセスに於ては材料を溶融して
合金化させるためにレーザ光線を使用することについて
説明したが、他の等価なエネルギビーム装置が使用され
てもよい。例えばその場に於ける合金化を行なうための
所要の熱を与えるために前述の電子ビームが真空チャン
バ内にて使用されてもよい。更に本発明は上述の実施例
に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種
々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁クラッチ又はブレーキの分解斜視図
である。 第２図は第１図に示された従来の電磁クラッチ又はブレ
ーキの一部破断された側面図である。 第３図は第１図及び第２図に示された型式の電磁クラッ
チ又はブレーキに採用されてよい従来の電磁石本体を示
す斜視図である。 第４図は第二の材料の領域が第一の材料の本体内に形成
されるよう本発明に従って製造された複数の金属材料よ
りなる物品を示す斜視図である。 第５図は第４図の線５−５に沿う拡大部分断面図である
。 ５・・・ブレーキ又はクラッチ、１０・・・電磁石、１
５・・・磁性体、２０・・・電気コイル、２５・・・ク
ラッチ板又はブレーキ板（アーマチュア）、２７・・・
シャフト、３５・・・溝、４０・・・磁性体、４５・・
・エネルギビーム、５０・・・蒸発される材料、５５・
・・溶融された材料、６０・・・非磁性材、６５・・・
非磁性合金特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシー
ズ・コーポレイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅ｍｍｒの１Ｉｆｆｉ書（内容に変更なし）Ｆ
／Ｇ、２ （方式・自発） 手続補正書 昭和６２年１２月　８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第二の金属材料の明確に郭定された領域を含む第一の金
   属材料を含む複数の金属材料よりなる物品であって、前
   記領域は前記物品の実質的に全厚に亙り延在する物品を
   製造する方法にして、エネルギビームにより前記第一の
   金属材料の素材を前記領域に対応する位置に於て実質的
   にその全厚に亙り加熱し、これにより前記位置に於て前
   記素材の一部を溶融し蒸発させる工程と、 前記素材の前記溶融され蒸発された部分内に第三の金属
   材料を配置し、これにより前記第三の金属材料を溶融さ
   せてこれと前記第一の金属材料との溶液を形成する工程
   と、 前記溶融され蒸発された部分を冷却し、これにより前記
   第三の金属材料をその場に於て前記第一の金属材料と合
   金化させ、これにより前記領域内に前記第二の金属材料
   を形成し、これにより前記物品に微細組織の連続性を与
   える工程と、 を含む方法。