JPS63130927A - 福数の金属材料よりなる物品 - 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、非磁柱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。かが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（低下させる。このことによ
り本体、従って本体が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
、かが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が低下す
る。

従って電磁クラッチ、ブレーキ、及びこれらと同様の他
の装置に於ては、強度、コンパクトさ、及び製造性に優
れた複数の金属材料よりなる物品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、複数の金属材料よりなる物品は第一の
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
た本体を含んでいる。第二の金属材料は上述の領域の位
置に於てその場に於て第一の金属材料に合金化され、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、これ
により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ｒる適宜な手段を与え、従って本発明の物品を製
造するための方法は経、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１０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
レーキ又はりラッチの作動は、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
０ｗｔ％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％Ｃ「、
８％Ｎｌ　）（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−ザ
が使用されてよい。

本発明によ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物品を製造する方法を自
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
された本発明による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　　毅図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧｔ’ 防式・自発） 手続補正書 昭和６２年１２月　８日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第二の金属材料の離散的な領域を含む第一の金属
   材料にて形成された本体を含み、前記領域は前記本体の
   実質的に全厚に亙り延在する物品にして、前記第二の金
   属材料は前記第一の金属材料と第三の材料との合金であ
   り、前記領域の位置に於てその場に於て形成され、これ
   により前記本体は微細組織の点で連続的である物品。
2. （２）電気コイル及び磁性材の本体を含む電磁石と、前
   記磁性材の本体と実質的に整合され前記本体により係合
   可能アーマチュアとを含み、前記磁性材の本体はそれよ
   り漏洩する磁束の量を低減する非磁性材よりなる離散的
   な領域を含む磁気連結装置にして、前記非磁性材の領域
   は各々前記領域の位置に於てその場に於て形成された鉄
   合金を含み、これにより前記磁性材の本体は微細組織の
   点で連続的であり、経済性、機械的強度、及びコンパク
   トさが向上された磁気連結装置。