JPH037747B2

JPH037747B2 -

Info

Publication number: JPH037747B2
Application number: JP57012361A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ibata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1991-02-04
Also published as: JPS58130263A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、永久磁石の製造法に関するものであ
る。さらに詳細には、多結晶マンガン−アルミニ
ウム−炭素系（Mn−Al−Ｃ系）合金磁石の製造
法に関し、特に外周又は内周着磁用Mn−Al−Ｃ
系合金磁石の製造法を提供するものである。

Mn−Al−Ｃ系磁石用合金は、68〜73重量％
（以下単に％で表す）のMnと（１／10Mn−6.6）
〜（１／3Mn−22.2）％のＣの残部のAlからな
り、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元系以上の多元系磁石用
合金が知られており、これらを総称するものであ
る。同様に、Mn−Al−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、L1₀型規則
格子）の組織に構成され、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。また、このMn−Al−Ｃ
系合金磁石の製造法としては、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
程を含むものが知られている。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方法として
知られている。

外周着磁用Mn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法と
しては、等方性磁石、圧縮加工によるもの以外
に、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−Al−Ｃ系合金磁石に
異方性方向への温間自由圧縮加工によるものが知
られている。

しかし前記の製造法では、自由圧縮加工工程を
有するため、被加工材を円柱と仮定した場合その
直径（D₀）と長さ（L₀）の比（L₀／D₀）をあま
り大きくすると座屈による破損という問題が生じ
る。このことから被加工材の加工後の直径（Ｄ）
と長さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）をあまり大きくでき
ないという制約が生じる。従つて、長さの長い
（Ｌ／Ｄの大きい）磁石を得ようとする場合、数
個積み重ねて用いる必要があつた。たとえば、前
述した様に、Mn−Al−Ｃ系合金磁石は、機械的
強度、機械加工性等が優れているため長さの長い
外周着磁用磁石として、磁石単体の一本の棒とし
て応用することができるが、これまでの製造法で
は長さの長い磁石を得ることができなかつたた
め、Mn−Al−Ｃ系合金磁石を円筒に加工して重
ね合わせて用いなければならなかつた。

本発明者は、マンガン−アルミニウム−炭素系
磁石用合金からなるビレツトに、ビレツト内の特
定方向に垂直な任意の断面を含む部分（１ないし
２以上の部分からなりしかも全体でビレツトに対
して一部分）に塑性加工を施し、さらにこのよう
な塑性加工をビレツト全体にわたつて施し、こう
した塑性加工によつて特定方向に対して圧縮ひず
みを施すことにより前記の問題点を解決し得るこ
とを見出した。

以下に、本発明を詳細に説明する。

説明を簡単にする為に、一例としてビレツトを
円柱とし、特定方向を円柱軸とする。公知の圧縮
加工では、ビレツト全体が同時に塑性変形され、
円柱の長さが長くなると座屈する。そこで円柱の
長さを長くした場合、円柱の一方の端面から座屈
しない長さだけを塑性変形し、これを他方の端面
に向かつて繰り返し行うと、結果的に円柱全体を
塑性変形することになる。すなわち、円柱の一方
の端面から適当に塑性変形する部分を考え、残り
の部分は、塑性変形しない部分で形状を拘束す
る。こうして所定部分に所定の塑性変形を施した
後、塑性変形しなかつた部分で先ほど塑性変形し
た部分に隣接する部分に、新たに塑性変形を施
し、その残りの部分と、先ほど塑性変形した部分
は、塑性変形しないように形状を拘束する。以上
のようにして部分的に塑性変形させる操作を他方
の端面まで繰り返し行うことによつて、ビレツト
全体に塑性変形を施す。

このように、本発明においては、塑性変形は常
にビレツトの一部分にのみ施すものであり、塑性
変形しない部分は当然のことながら外部より表面
を加工して塑性変形しないように拘束する。しか
し、外力によつて拘束しなくても、ビレツトを局
部的に加熱して、ビレツト内の変形抵抗の差によ
つて塑性変形する部分としない部分とを得る方法
でもよい。また、前記の一部分というのは、ビレ
ツト内のある一つの部分というのではない。ビレ
ツトを塑性加工中は常に塑性変形している部分と
塑性変形していない部分の二つに分かれているこ
とが必要である。

前述の説明は、塑性変形している部分がビレツ
ト内のある一つの部分あるが、この部分が二つ以
上に分かれていても、塑性変形していない部分が
ビレツトを塑性加工中、常にビレツト内に存在す
ればよい。塑性変形する部分を、時間に対してビ
レツト内を連続的に変化させる方法と変化させな
い方法とがあるが、前述の説明は、連続的に変化
させない方法である。

前記の塑性加工の一方法として、コンテナ部の
開口面積がベアリング部の開口面積より小さいダ
イスを用いる押出加工がある。この場合特定方向
が押出方向となる。押出加工によつてビレツトに
押出方向に圧縮ひずみを施す。ここでコンテナ部
の開口面積とは、ダイスをコンテナ部を通り押出
方向に対して垂直な面で切断したときのコンテナ
部の断面積であり、同様にベアリング部の開口面
積とは、ダイスをベアリング部を通り押出方向に
対して垂直な面で切断した時のベアリング部の断
面積である。またコンテナ部とは、塑性加工を施
そうとするビレツトを収容する部分で、ベアリン
グ部とは、所定の塑性加工を施したビレツトを収
容する部分である。例えば第３図に示したダイス
では、コンテナ部の開口面積とは直径Dcの円の
面積あり、ベアリング部の開口面積とは直径Db
の円の面積である。

本発明に従つて公知のMn−Al−Ｃ系磁石用合
金を530〜830℃の温度で、コンテナ部の開口面積
がベアリング部の開口面積よりも小さいダイスを
用いて押出加工する場合、押出加工によつて押出
方向に圧縮ひずみを施す必要がある。これによつ
て得られた磁石、押出方向に比して押出方向に垂
直な方向に高い磁気特性を有する。

コンテナ部の開口面積がベアリング部の開口面
積よりも小さいダイスを用いる押出加工によつ
て、ビレツトに押出方向に圧縮ひずみを施すため
には、後述するように、押出加工中は押出方向の
二つの向きからビレツトに加圧きるようにしなけ
ればならない。一方、一般の金属材料の押出加工
又は公知のMn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法で用
いられる押出加工では、コンテナ部の開口面積が
ベアリング部の開口面積より大きいダイスを用い
るため、押出方向に伸ばされる加工であり、押出
加工中は、少なくとも押出方向の一つの向きから
ビレツトに加圧できるようにしておけばよい。

ここでは両者を押出加工と称することにした。
例えばMn−Al−Ｃ系磁石用合金からなるビレツ
トを押出加工する場合、換言すればビレツトをコ
ンテナ部からベアリング部へ移動する場合、後者
の方法では少なくともコンテナ部の上方よりポン
チによつて押出方向に加圧すれば加工が行える
が、前者の方法では一例としてコンテナ部の上方
よりポンチ（第３図において５）によつて、しか
もベアリング部の下方よりポンチ（第３図におい
て６）によつて加圧することによつて、ビレツト
を上、下のポンチによつて加圧された状態にし、
これらのポンチがダイスに対して相対的にコンテ
ナ部からベアリング部へ向かう方向に移動させる
必要がある。換言すれば加圧されながらビレツト
はコンテナ部からベアリング部へ向かつて移動す
る。これによつて押出加工によつてビレツトに押
出方向に圧縮ひずが施される。

次に、本発明を押出加工法によつて実施する一
つの方法を第１図により説明する。

ａはダイス１内にビレツトが入つていない状態
である。ここで、２はコンテナ部、３はベアリン
グ部、４はコニカル部、５及び６はそれぞれコン
テナ部２及びベアリング部３に嵌合する大きさの
直径を有するポンチである。

まず、ｂに示すように、ベアリング部３に適当
な長さのビレツト７を収容する。ポンチ６によつ
てビレツトを加圧することにより、ｃに示す様な
状態になる。以上で準備工程が終了し、次に本発
明の押出加工に移ることができる。この準備工程
は一般の金属材料の押出加工又は公知のMn−Al
−Ｃ系合金磁石の製造法で用いられる押出加工と
同様で、本発明でいうベアリング部をコンテナ部
とし、コンテナ部をベアリング部とする押出加工
である。

次に第１図ｄに示す様にコンテナ部２に新たに
ビレツト８を収容し、ポンチ５とポンチ６を用い
て、このビレツト８を加圧しながらポンチ５をダ
イスに対して相対的にコンテナ部からベアリング
部へ向かう向き（第１図ｄにおいて矢印の向き）
に移動させることによつてｅに示す様な状態にす
る。次にベアリング部に収容されたビレツト７を
取り除き、新たにコンテナ部にビレツト９を収容
するｆ。この状態は第１図ｄに示した状態と同じ
であり、以下前述した方法を繰り返すことによつ
て、押出方向に圧縮ひずみを施されたビレツトを
得ることがきる。

次に、別法の一つの例を説明する。この方法は
前記の準備工程を必要としない方法である。まず
第２図ａに示す様に、コンテナ部からベアリング
部にまたがつて、コンテナ部に嵌合する大きさの
径のビレツト１０を収容し、ポンチ５がダイスに
対して相対的に移動しない様に固定しながら、ポ
ンチ６によつてビレツト１０を加圧することによ
り、ｂに示す様な状態にする。次にポンチ６が小
さい力（ビレツトが塑性加工しない力）で押出方
向に動く状態にして、ポンチ５をポンチ６へ向け
て押出方向にダイスに対して相対的に任意の距
離、例えば10mm程度移動させる。この結果ｃに示
す様な状態になる。次にポンチ５をダイスに対し
て相対的に移動しないように固定しながら、ポン
チ６を用いてビレツトを加圧し、ダイスとポンチ
５およびポンチ６によつて囲まれた空間内が主と
してビレツトによつて十分満たされた状態、すな
わちｄに示す様な状態にする。以下、第２図ｃ，
ｄと同様な状態の繰り返しによつて押出加工を行
うことができる。

ここで前者の本発明の押出加工の方法が前述の
塑性変形する部分を時間に対して連続的に変化さ
せる方法に対応し、後者の方法が連続的に変化さ
せない方法に対応する。また、前者の一連の流れ
は準備工程と本発明の一つの押出加工方法に分け
ることができ、後者の一連の流れは本発明の一つ
の押出加工方法だけで構成されている。ここでは
塑性変形する部分を時間に対して連続的に変化さ
せる方法と変化させない方法を完全に分離して説
明したが、一つのビレツトを塑性加工する場合、
これら両者を組み合わせてもよく、必要なことは
ビレツトが押出加工後押出方向に圧縮ひずみを受
けることである。

この押出加工の可能な温度範囲については、
530〜830℃の温度領域において加工が行えたが、
780℃を越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600〜760℃で
あつた。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１配合組成で70％のMn、29.5％のAl、及び0.5％
のＣを溶解鋳造し、直径18mm、長さ120mmの円柱
ビレツトを作製した。このビレツトを1100℃で２
時間保持した後600℃まで風冷し、600℃で30分間
保持する熱処理を行つた。次に潤滑剤を介して
720℃の温度で第１図に示す方法に従つて押出加
工を施した。ここに用いたダイスは、第３図にお
けるダイス半角αが15゜，Dc＝18mm、Db＝30mmの
ものである。

加工後の試料の直径は30mm、長さは43mmであ
る。加工後の試料を外径28mm、内径10mm、長さ40
mmとして、外周に20極着磁を施した。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。外周部の表面磁束密度をホール素
子で測定したところ、各磁極でのピーク値は2.0
〜2.1KGであつた。

比較の為に、前述した熱処理を施した円柱ビレ
ツト（直径18mm、長さ120mm）を長さ20mmに切断
して、潤滑剤を介して720℃の温度で自由圧縮加
工を施した。圧縮ひずみは実施例１と同一に設定
した。圧縮加工後の試料を外径28mm、内径10mm、
長さ７mmとして、実施例１と同様の着磁および測
定を行なつた。各磁極でのピーク値は2.0〜
2.1KGであり、実施例１で得られた磁石と磁気特
性での差は認められなかつた。

実施例２配合組成で69.4％のMn、29.3％のAl、0.5％の
Ｃ、0.7％のNi及び0.1％のTiを溶解鋳造し、直径
15mm、長さ150mmの円柱ビレツトを作製した。こ
のビレツトを1100℃で２時間保持した後、600℃
まで風冷し、600℃で30分間保持する熱処理を行
つた。次に潤滑剤を介して720℃の温度で第２図
に示す方法に従つて押出加工を施した。ここに用
いたダイスは、α＝20゜、Dc＝15mm、Db＝28mmの
ものである。加工後の試料は直径28mm、長さ43mm
である。加工後の試料を外径26mm、内径10mm、長
さ40mmとして外周に20極着磁を施した。各磁極で
のビーク値は2.2〜2.3KGであつた。着磁、測定
方法は実施例１と同様ある。

実施例３配合組成で69.5％のMn，29.3％のAl、0.5％の
Ｃ及び0.7％のNiを溶解鋳造し、直径18mm、長さ
100mmの円柱ビレツトを作製した。このビレツト
を1100℃で２時間保持した後、600℃まで風冷し、
600℃で30分間保持する熱処理を行つた。ビレツ
トの両端を工具で挾みビレツトの軸方向に圧縮で
きるように保持した。次にビレツトを長さ方向に
約20mm局部的に加熱して720℃にした。圧縮荷重
をビレツトに作用させたまま、ビレツトの長さ方
向の全長にわたつて加熱部を移動させることによ
つて、ビレツト全体を圧縮加工し、加工後のビレ
ツトの長さを50mm、直径を23〜27mmにした。加工
後の試料を外径22mm、内径８mm、長さ45mmとして
外周に18極着磁を施した。各磁極のピーク値は
2.3〜2.4KGであつた。着磁、測定方法は実施例
１と同様である。

本発明は実施例によつて述べた様に、マンガン
−アルミニウム−炭素系磁石用合金からなるビレ
ツトに、ビレツト内の特定方向に垂直な任意の断
面を含む部分（１ないし２以上の部分からなりし
かも全体でビレツトに対して一部分）に塑性加工
を施し、さらに、このような塑性加工をビレツト
全体にわたつて施し、塑性加工によつて特定方向
に対してビレツトに圧縮ひずみを施すことによつ
て、長さの長い（Ｌ／Ｄの大きい）外周（又は内
周）着磁用、特に外周（又は内周）多極着磁用磁
石を得るものである。本発明によつて得られる磁
石は、モータ、ジエネレータ、メータ類など多方
面への応用が可能である。特に磁石形状の長さの
長い方面への応用では、これまで複数個重ね合わ
せて用いらなければならない場合でも、本発明に
よれば、重ね合わせる必要がなく、しかも加工
後、たとえば円柱に仕上加工する場合でも、長さ
の長い磁石を外周仕上げすることになり、長さの
短い磁石を外周仕上げするより容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における押出方法を示
す工程図、第２図は他の実施例の押出方法を示す
工程図、第３図はダイスの要部の縦断面図であ
る。１……ダイス、２……コンテナ部、３……ベア
リング部、４……コニカル部、５，６……ポン
チ。

Claims

【特許請求の範囲】１マンガン−アルミニウム−炭素系磁石用合金
からなるビレツトに、530〜830℃の温度におい
て、ビレツト内の特定方向に垂直な任意の断面を
含む部分であつて１ないし２以上の部分からなり
しかも全体でビレツトに対して一部分に塑性加工
を施すことにより、このような塑性加工をビレツ
ト全体にわたつて施し、この塑性加工によつて特
定方向に対してビレツトに圧縮ひずみを施すこと
により前記特定方向に垂直な方向に異方性化する
ことを特徴とするマンガン−アルミニウム−炭素
系合金磁石の製造法。２前記塑性加工が、コンテナ部の開口面積がベ
アリング部の開口面積より小さいダイスを用いる
押出加工であり、しかも前記特定方向が押出方向
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。