JPH0434805B2

JPH0434805B2 -

Info

Publication number: JPH0434805B2
Application number: JP58168636A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ibata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1992-06-09
Also published as: JPS6059055A

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（Mn−Al−Ｃ）系合金磁石の製造法
に関し、特に多極着磁用のMn−Al−Ｃ系合金磁
石の製造法に関する。

従来例の構成とその問題点 Mn−Al−Ｃ系磁石用合金は、68〜73重量％
（以下単に％で表す）のMnと（1/10Ｍ−6.6）〜
（1/3Mn−22.2）％のＣと残部の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
組織で構成され、Ｃを必須構成元素として含むも
のであり、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
合金磁石が知られており、これらを総称するもの
である。

Mn−Al−Ｃ系磁石合金とは、前記のMn−Al
−Ｃ系磁石用合金とMn−Al−Ｃ系合金磁石との
総称である。本発明では特に、実施例で詳述する
ように前者は溶解鋳造、熱処理を経たものをい
い、後者はその後さらになんらかの塑性加工を経
たものをいう。

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、押出加
工等の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
石の製造法として知られている。

多極着磁用の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、及
びあらかじめ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
方向への自由圧縮加工（複合加工法）によるもの
が知られている。

圧縮加工によるものでは、径方向に高い磁気特
性が得られているが、比較的大きい加工率が必要
であること、不均一変形が起こる場合があるこ
と、不変形帯の存在が避けられないことなどの問
題点がある。複合加工法によるものでは、小さな
圧縮ひずみで径方向、弦方向を含む平面内の全て
の方向に高い磁気特性が得られている。複合加工
法で得た磁石は、特定の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、かつ前記平面の垂線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という構造で
ある（以下このような磁石を面異方性磁石とい
う）。

一方、多極着磁の分野で用いられる磁石の形状
は、一般には軸対称の形状であり、一例として円
筒体がある。円筒体の磁石の内部の内周に多極着
磁した場合の磁石内部での磁路の形成の模式的に
第１図に示した。第１図において破線が磁路を示
し、一つの径方向（ｒ方向）に対する弦方向（θ
方向）をも示している。円筒の径方向（ｒ方向）
と円筒の軸方向とにそれぞれ直交する方向を弦方
向（θ方向）とする。

第１図に示した様に、磁路は内周部ではほぼ径
方向に沿い、それよりも外側の部分では弦方向に
沿い、さらに外側の部分では磁路が通つていな
い。磁石の形状を円筒体とした場合、前述した様
に磁石を三つの部分に分けて考えることができ、
第１は磁路が径方向に沿つている部分（Ａ部）、
第２は磁路が弦方向に沿つている部分（Ｂ部）、
第３は磁路が通つていない部分（Ｃ部）である。

前述した面異方性磁石は、径方向と弦方向を含
む平面に平行な任意の方向に磁化容易方向を有す
る磁石であるためこのような内周着磁を施した場
合には優れた磁気特性が得られるが、前述したよ
うに三つの部分に分けてみた場合、各々について
は望ましい異方性構造ではない。つまり、Ａ部で
は弦方向よりも径方向に高い磁気特性を有する方
が良く、Ｂ部では径方向よりも弦方向に高い磁気
特性を有する方が良い。一方、径異方性磁石（ま
たは、放射状に磁化容易方向を有する磁石、磁石
の形状を中空体状とすると中空体の軸方向に垂直
な平面上の任意の一点を通る直線に平行に磁化容
易方向を有する磁石をいい、第１図に示す円筒体
であればｒ方向（径方向）に磁化容易方向を有す
る磁石）では、Ａ部では望ましい異方性構造であ
るがＢ部では逆に望ましくない異方性構造であ
る。

発明の目的本発明は、高性能な多極着磁に適するMn−Al
−Ｃ系合金磁石の製造法を提供することを目的と
する。

発明の構成本発明は、金属材料からなる中空体状のビレツ
トの中空部分に、Mn−Al−Ｃ系磁石用合金から
なる中空体状のビレツトが存在する状態で、530
〜830℃の温度で、前記Mn−Al−Ｃ系磁石用合
金からなる中空体状のビレツトの軸方向に前記二
つのビレツトが接するまでもしくはそれ以上圧縮
加工して一体化することを特徴とする。

Mn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状の
ビレツトの外側に金属材料からなる中空体状のビ
レツトが存在する状態で二つのビレツトが接する
までもしくはそれ以上圧縮加工を行うことによつ
て、放射状に磁化容易方向を有するMn−Al−Ｃ
系合金磁石を得ることができ、金属材料からなる
中空体状のビレツトと共に圧縮加工することによ
つて、圧縮加工が効果的（組織の微細化、異方性
化、磁気特性の向上など）にMn−Al−Ｃ系磁石
用合金に与えられる。

さらに、前記金属材料からなる中空体状のビレ
ツトが、少なくとも内周部が磁性体からなる中空
体状のビレツトであれば、前述した内周着磁に適
する二つの構造を有する磁石を得ることができ
る。

Mn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状の
ビレツトが圧縮加工後、Ａ部に適する構造を有す
る磁石となり、磁性体の部分が圧縮加工後、Ｂ部
に適する構造を有する部分となる。しかも、前記
の二つのビレツトを同時に圧縮加工し、両者を接
触させるため圧縮加工後は二種類以上の構造を有
する磁石を得ることができる。

実施例の説明金属材料からなる中空体状のビレツトの中空部
分に、Mn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる中空体
状のビレツトが存在する状態で、前記Mn−Al−
Ｃ系磁石用合金からなる中空体状のビレツトの軸
方向に前記二つのビレツトが接するまでもしくは
それ以上圧縮加工を行うことによつて、放射状に
磁化容易方向を有するMn−Al−Ｃ系合金磁石を
得ることができ、金属材料からなる中空体状のビ
レツトと共に圧縮加工を行うため、圧縮加工の効
果（組織の微細化、異方性化、磁気特性の向上な
ど）が効率的にMn−Al−Ｃ系磁石用合金に与え
られる。

前記の金属材料とは、Mn−Al−Ｃ系磁石用合
金と530〜830℃の温度域で共に圧縮加工できる材
料であればよい。一般にいう金属材料にこだわる
必要はない。換言すると、ある材料からなるビレ
ツトであればよい。しかし、一般には例えば、
鋼、黄銅、銅などがあり、場合によつてはバルク
材に限らず粉末であつてもよい。

また、さらに前記の金属材料からなる中空体状
のビレツトが、少なくとも内周部が磁性体からな
るものであれば、圧縮加工後のビレツトの内周部
（圧縮加工前はMn−Al−Ｃ系磁石用合金からな
る中空体状のビレツトにあたる部分）は径方向に
高い磁気特性を有する部分となり、それよりも外
側の部分（磁性体にあたる部分）は内周着磁を施
した場合に磁路が弦方向に沿うのに適した部分と
なる。これによつて、前述した内周着磁を施した
場合の三つに分けたＡ部とＢ部が形成され、内周
着磁において優れた磁気特性を示す磁石が得られ
る。

前記の磁性体とは、前述した圧縮加工後に弦方
向が磁化困難方向にならない磁性体であればどの
ようなものでも良い。ここで、磁化困難方向とは
外周着磁において問題となる磁化困難方向を意味
し、例えば単結晶のFeの〔111〕方向のようにＨ
＝500Oeでは磁化容易軸の〔100〕方向の磁化の
強さと大差がなくなる場合には、外周着磁におけ
る磁化の困難な方向とはいえない。前記の磁性体
としては、Mn−Al−Ｃ系磁石合金、等方性Mn
−Al−Ｃ系合金磁石、純鉄、電磁軟鉄、Fe−Co
合金などの高透磁率材料などがある。

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。また、前記の圧縮加工を施したビレツトをさ
らにビレツトの一部分（例えば内周部）に軸方向
に圧縮加工を施してもよい。

前述した圧縮加工の一例を二つの中空体状のビ
レツトの形状を共に円筒体とし、金属材料からな
る円筒体状のビレツトをビレツトＡ１、Mn−Al
−Ｃ系磁石用合金からなる円筒体状のビレツトを
ビレツトＢ２として第２図から第６図に示す。各
図共(a)が圧縮加工前の状態を示し、(b)が圧縮加工
後の状態を模式的に示す。第２図から第６図にお
いて、１がビレツトＡであり、２がビレツトＢで
ある。３はビレツトＡ以外の金属材料からなるビ
レツト（ビレツトＣ）である。４，５はポンチで
あり、軸方向に自由に移動することができ、しか
もある位置で固定することもできる。６が外型で
ある。

まず第２図の例では、ビレツトＡの外周を拘束
した状態で(a)に示すようにビレツトＢをビレツト
Ａに接するように配置させて圧縮加工を行う。圧
縮加工をビレツトＡとＢの両方に施すことによつ
てビレツトＢは圧縮加工後、外径および内径が共
に加工前に比べて小さくなる。第２図に示す例の
ように、１，２が共にMn−Al−Ｃ系磁石用合金
からなる一つの円筒ビレツトである場合に比べ
て、前述したビレツトＢの外側にビレツトＡが存
在する状態で両者を圧縮加工すると、前述したよ
うに圧縮加工が効果的にMn−Al−Ｃ系磁石用合
金に施される。

第３図の例では、第２図の場合と異なり、ビレ
ツトＡとビレツトＢの間にかなりのすき間がある
場合である。圧縮加工後は(b)に示すようにほぼ第
２図の場合と同様である。

第４図の例では、第２図の場合とビレツトＡの
外周が外型６と接していない点が異なる。つま
り、圧縮加工前にはビレツトＡの外周は拘束され
ていない。圧縮加工の進行にともなつて両ビレツ
トの系は大きくなつてやがてはビレツトＡの外周
が外型と接触するようになり、その後は第２図と
同様の変形が行われる。

第５図の例では、第２図の場合でさらに中央に
ビレツトＣ３が存在する場合である。圧縮加工は
金型内の空間（ポンチ４，５と外型６でかこまれ
た空間）をほぼビレツトで満たされた状態まで行
うことができる。圧縮加工前、図に示した領域内
（特にビレツトの存在する空間とその近傍）がほ
ぼ同一温度であれば、実際にはビレツトの内周面
は曲面となつて中央部（高さ方向、軸方向につい
ての中央部）の内径が最も小さくなるが、ビレツ
トＣを入れて共に圧縮加工することによつて曲面
のまがり（内径の変化）を小さくすることができ
る。第５図に例示したビレツトＣを用いずに、内
周面を成形する目的でマンドレル等を用いる方法
でもよい。また第５図に限らず第２図から第６図
のすべての例においても、内周面を成形する目的
でマンドレル等を用いてもよい。

第６図の例では、第５図の場合のピレツトＣが
円筒形状になつた場合である。

以上の例において、第２図のビレツトＢの外周
はビレツトＡを介して外型６によつて拘束されて
いるが、内周は自由な状態であるとみなせる。一
方、第４図のビレツトＢの外周はビレツトＡと接
しているが、ビレツトＡの外周は外型６と接触し
ていないため自由な状態であるとみなせる。

圧縮加工は530〜830℃の温度域で行うため、ビ
レツトＡ，ＢまたはおよびＣの材質が異なる場
合、加工後室温まで冷却すると、熱膨張率の差に
よつて焼ばね状態になつたり、逆にビレツト間に
すきまが生じたりする。Mn−Al−Ｃ系磁石合金
以外の材料を用いる場合には、Mn−Al−Ｃ系磁
石合金の熱膨張率との大小関係を考慮する必要が
ある。

第２図から第６図の例では、圧縮加工工程の内
で少なくともピレツトＢの外周を拘束した状態で
圧縮加工を行う部分が存在している。しかし、必
ずしもこのようなビレツトＢの外周を拘束した状
態で圧縮加工を行う部分を有する必要なない。例
えば第４図に示した加工において、外型６が存在
しない場合でもよい。この場合でもMn−Al−Ｃ
系磁石用合金からなるビレツトの外側を金属材料
からなるビレツトでおおつた状態で加工すること
によつて、前述した圧縮加工の効果が効率的に
Mn−Al−Ｃ系磁石用合金に与えられる。しか
し、前述したビレツトＢの外周を拘束した状態で
圧縮加工を行う部分を有する方が、しかもその部
分が多いほどその効果が大きい。

また、以上の例ではビレツトＡ，Ｂを一つのも
のからなる円筒体としたが、必ずしもその必要は
ない。例えば第２図においてビレツトＡまたはビ
レツトＢが二つ以上のものから円筒体を形成する
ものからなつていてもよい。極端な場合には、第
２図のビレツトＡの占めている部分が粉末であつ
ても良い。

第２図から第６図の例では、ビレツトＡおよび
Ｂ（もしくはさらにビレツトＣ）の圧縮加工前の
高さはほぼ等しいが、各ビレツトの高さが異なつ
ていても良い。例えば第３図において、ビレツト
Ａの高さの方がビレツトＢより高くても良い。

また以上の例では、ビレツトＢ（Mn−Al−Ｃ
系磁石用合金磁石からなる中空体状のビレツト）
の全体に圧縮加工を施す例を示したが、局部的に
圧縮加工を施さない領域をもうけて加工前の構造
を保存しても良い。例えば第２図において、ポン
チ５の端面を平面ではなくビレツトＢ２の内径の
大きさに合つた段付きの形状にして、局部的に内
周の一部を拘束して圧縮加工を施さない領域をも
うける方法などである。

また、前述したように圧縮加工後もほぼ円筒形
状のビレツトを得たい場合は、内周面を成形する
目的でマンドレル等を用いてもよい。

さらに、前記の金属材料からなる円筒体状のビ
レツト（ビレツトＡ１）が、少なくとも内周部が
磁性体からなるビレツトであれば、ビレツトＢが
圧縮加工をうけることによつて放射状に磁化容易
方向を受ける磁石となり、前述した内周着磁にお
けるＡ部に適する部分となる。磁性体の部分がＢ
部に適する部分となつて、２種類以上の構造を有
する磁石を得ることができる。例えば第２図にお
いてビレツトＡ１が高透磁率材料からなり、ビレ
ツトＢ２がMn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる場
合である。

前述した様な圧縮加工の可能な温度範囲につい
ては、530〜830℃の温度領域について行えたが、
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560〜760℃で
あつた。

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69.4％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、外径
35.mm、内径29.1mm、長さ20mmの円筒ビレツト
（ビレツトＢ）と外径40mm、内径29.1mm、長さ20
mmの円筒ビレツト（ビレツトＤ）とを作製した。
これらのビレツトを1100℃で２時間保持した後、
600℃まで風冷し、600℃で30分間保持したのち、
室温まで放冷する熱処理を行つた。

次に黄銅の棒材を切削加工して外径40mm、内径
35.3mm、長さ20mmの円筒ビレツト（ビレツトＡ）
を作製した。以上の工程を経てMn−Al−Ｃ系磁
石用合金となる。

ビレツトＡの中空部分にビレツトＢを入れて第
２図に示したような状態にセツトして、第２図に
示したような金型を用いて潤滑剤を介して680℃
の温度で長さ10mmまでの圧縮加工を行つた。なお
用いた金型の外型６の40mmである。

加工後のビレツトの内周部（加工前、ビレツト
Ｂにあたる部分）から各辺が径方向、弦方向及び
軸方向に沿うようにして一辺が約４mmの立法体試
料を切り出し、磁気特性を測定した。

磁気特性は、径方向ではBr＝5.2kG、Hc＝
2.9k0e、（BH）_nax＝4.7MG・0e、弦方向ではBr＝
3.0kG、Hc＝2.1k0e、（BH）_nax＝1.6MG・0e、軸
方向ではBr＝3.3kG、Hc＝2.3k0e、（BH）_nax＝
2.0MG・0eであつた。

さらに詳細に調べたところ、内周部は磁気特性
的に均一性が高く、さらに金属組織的にも均一な
ものであつた。

比較のために、ビレツトＤに前記と同様に圧縮
加工を施した。加工後のビレツトの外周部から前
記と同様に一辺４mmの立方体試料を切り出し、磁
気特性を測定した。磁気特性は、径方向ではBr
＝5.0kG、Hc＝2.4k0e、（BH）_nax＝3.5MG・0e、
弦方向ではBr＝3.1kG、Hc＝1.7k0e、（BH）_nax＝
1.5MG・0e、軸方向ではBr＝2.8kG、Hc＝
1.8k0e、（BH）_nax＝1.4MG・0eであつた。さらに
前記と同様に詳細に調べたところ、磁気特性的な
均一性は本発明の方法によつて得られたものに比
べて悪く、さらに金属組織的にも不均一なもので
あつた。

前述したように、本発明による方法の方が径方
向の磁気特性が高いものを得ることができ、しか
も磁気特性的にも金属組織的にも均一性の高いも
のを得ることができる。

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、外径
35mm、内径29mm、長さ20mmの円筒ビレツト（ビレ
ツトＢ）を数個作製した。これらのビレツトに実
施例１と同じ熱処理を施した。

次に純鉄の棒材を切削加工して外径40mm、内径
35mm、長さ20mmの円筒ビレツト（ビレツトＡ）を
数個作製した。

ビレツトＡの中空部分にビレツトＢを入れて実
施例１と同じ金型を用いて第２図に示したような
状態にセツトして、潤滑剤を介して680℃の温度
で長さ10mmまでの圧縮加工を行つた。

加工後のビレツトを外径39mm、内径22mmに切削
加工した。磁石の内周に12極の多極着磁を施し
た。着磁は2000μFのオイルコンデンサーを用い
て、2000Vでパルス着磁した。内周の表面磁束密
度をホール素子で測定した。表面磁束密度は
2.9kGであつた。

このように、ビレツトＡに純鉄（磁性体）を用
いることによつて圧縮加工後の磁石は、きわめて
高性能な内周着磁に適するものである。

実施例３配合組成で71.4％のMn、26.8％のAl、１％の
Ｃ、0.7％のNi及び0.1％のTiを溶解鋳造し、外径
34mm、内径28mm、長さ20mmの円筒ビレツト（ビレ
ツトＡ）を作製した。このビレツトを1150℃で２
時間保持した後、700℃まで平均冷却速度20℃／
分で冷却し700℃で30分間保持する熱処理を行つ
た。

配合組成で69.4％のMn、29.3％のAl、0.4％の
Ｃ、0.7％のNi、0.1％のTi及び0.1％のｐを溶解
鋳造し、外径28mm、内径19.6mm、長さ20mmの円筒
ビレツト（ビレツトＢ）を作製した。このビレツ
トに実施例１と同じ熱処理を施した。

ビレツトＡの中空部分にビレツトＢを入れて、
実施例１と同じ金型を用いて第４図に示したよう
な状態にセツトして長さ10mmまで圧縮加工を行つ
た。

加工後のビレツトを外径39mm、内径22mmに切削
加工して、実施例２と同様に８極の内周着磁を行
つた。表面磁束密度は2.7kGであつた。きわめて
高性能な内周着磁に適する磁石であつた。

以上の実施例は第２図から第６図に示した例の
内の代表的な具体例であるが、ビレツトＡ１とビ
レツトＢ２の圧縮加工前の長さは異なつていても
よい。また、ビレツト全体を圧縮加工するのでは
なく、ビレツトの一部分を変形させずに加工前の
構造を保存す方法でもよい。また場合によつては
ビレツトが二つ以上のものから中空形状を形成す
るものでもよい。さらに、内周面を成形する目的
でマンドレル等を用いてもよい。

発明の効果以上のように、本発明によれば、多極着磁にお
いて優れた磁気特性を示す磁石を得ることができ
る。また、本発明の方法では、金属材料からなる
ビレツトと共にMn−Al−Ｃ系磁石用合金を圧縮
加工するため、圧縮加工が効果的にMn−Al−Ｃ
系磁石用合金に施される。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒状磁石の内周に多極着磁を施した
場合の磁石内部での磁路の形成を模式的に示す
図、第２図、第３図、第４図、第５図及び第６図
は本発明の圧縮加工の一例を模式的に示す金型の
一部の断面図である。１……ビレツトＡ、２……ビレツトＢ、３……
ビレツトＣ、４，５……ポンチ、６……外型。

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
からなる中空体状のビレツトを前記磁石用合金と
は材料が異なる金属材料からなる中空体状のビレ
ツトの中空部分に挿入し、この二つのビレツトを
530〜830℃の温度で、前記磁石用合金からなる中
空体状のビレツトの軸方向に前記二つのビレツト
が互いに接するまでまたはそれ以上圧縮加工して
一体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金属材料からなる中空体状のビレツトが、少
なくとも内周部が磁性体からなつている特許請求
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中空体状が、円筒体状である特許請求の範囲
第１項または第２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圧縮加工が、磁石用合金からなる中空体状の
ビレツトの外周を拘束した状態で、しかも少なく
とも内周の一部分を自由にした状態で行う加工で
ある特許請求の範囲第１項または第２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圧縮加工が、磁石用合金からなる中空体状の
ビレツトの外周および内周の少なくとも一部分を
自由にした状態で行つた後、さらに前記ビレツト
の外周を拘束した状態で、しかも少なくとも内周
の一部分を自由にした状態で行う加工である特許
請求の範囲第１項または第２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。