JPH061742B2 - 合金磁石の製造法 - Google Patents

合金磁石の製造法

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JPH061742B2
JPH061742B2 JP60025268A JP2526885A JPH061742B2 JP H061742 B2 JPH061742 B2 JP H061742B2 JP 60025268 A JP60025268 A JP 60025268A JP 2526885 A JP2526885 A JP 2526885A JP H061742 B2 JPH061742 B2 JP H061742B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets

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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係り、とくに多結晶マン
ガン-アルミニウム-炭素(Mn-Al-C)系合金を用いた高
性能な多極着磁用Mn-Al-C系合金磁石の製造法に関す
る。
(従来の技術) 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
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あり、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、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
(たとえば特開昭56-119762号公報)、及びあらかじめ
異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなる中空体
状のビレットの軸方向に、圧縮ひずみを与える各種の塑
性加工によるもの(たとえば特開昭58-182206ないし182
208号公報)が知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 多極着磁用磁石の形状は一般に円筒体であり、主な着磁
としては、第4図に示したような着磁がある。第4図は
円筒磁石の内周面に多極着磁した場合の磁石内部での磁
路の形成を模式的に示したもので磁路は点線のようにな
る。このような着磁をここでは内周面着磁と称する。
前述したあらかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金
磁石からなる中空体状のビレットの軸方向に、圧縮ひず
みを与える各種の塑性加工によって得られた磁石では、
前記の内周着磁を施した場合、局部的には磁路に沿った
方向に異方性化しているが、全体をみた場合には望まし
い方向に異方性化していない。また、前述した従来公知
の方法によって、円筒磁石の内周部が径方向に異方性化
し、外周部では周方向(弦方向、以下同じ)に異方性化
したものが得られるが、磁路が径方向から周方向に変化
する途中では、その方向に沿った異方性構造ではなく、
したがってさらに高温度での塑性加工を2回以上行なう
必要がある。
(問題点を解決するための手段) 以上述べたような問題点を解決するために本発明は、あ
らかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石からな
る中空体状のビレットを、その軸方向に圧縮加工し、こ
の圧縮加工によってビレットの中空内周面を凹凸上に形
成することにより解決する。
(作 用) 本発明は上記の方法、すなわち、圧縮加工によってビレ
ットの中空内周面を凹凸状に形成することにより、第4
図に示した内周着磁を施した場合の点線で示す磁路に沿
って、異方性化させることができ、そのため高い磁気特
性を示す異方性磁石を得ることができる。
(実施例) 本発明はあらかじめ異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金
磁石からなる中空体状のビレットをその軸方向に530な
いし830℃の温度で圧縮加工することによって、ビレッ
トの中空内周面を凹凸上に成形させるものである。
すなわち、従来のMn-Al-C系磁石用合金、例えば68ない
し73質量%のMnと(1/10Mn-6.6)ないし(1/3Mn-22.2)
質量%のCと残部がAlからなる合金に、530ないし830℃
の温度域で押出加工等の塑性加工を施すことによって、
異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石を得ることがで
き、代表的なものとしては、塑性加工を押出加工により
行なった場合に得られる、押出方向に磁化容易方向を有
する一軸異方性磁石と、その押出加工後、さらに押出方
向に自由圧縮加工を行なって得られる面異方性磁石など
がある。このように異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金
磁石からなる中空体状のビレットに、その中空内周面が
凹凸状になるようにビレットの軸方向に圧縮加工を施せ
ば、第2図に示した内周着磁において高い磁気特性を示
す磁石が得られる。
上記において、ビレットが中空体の軸方向に磁化容易方
向を有する多結晶Mn-Al-C系合金磁石、いわゆる一軸異
方性磁石からなる場合には、圧縮加工における対称軸の
方向の圧縮ひずみは、対数ひずみの絶対値で0.05以上必
要である。これは圧縮加工前のビレットが圧縮ひずみを
与える方向に異方性化されたものであるため、内周着磁
において高い磁気特性を示すように構造の変化に、最低
0.05の圧縮ひずみが必要であるからである。
また、前記のビレットが中空体の軸方向に垂直な平面に
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、かつ前記軸方向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多結晶Mn-Al-C系合
金磁石、いわゆる面異方性磁石からなる場合には、圧縮
加工前のビレットはすでに、径方向と弦方向を含む平面
内のすべての方向に高い磁気特性を示しているが、本発
明の圧縮加工を施すことによって、内周着磁において高
い磁気特性を示す磁石を得ることができる。
なお、上述の圧縮加工は、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、上記はビレットとして、一軸異方性磁石および面異
方性磁石の場合について示したが、放射状に磁化容易方
向を有する磁石、周方向に磁化容易方向を有する磁石な
どでもよく、必要なことはMn-Al-C系磁石用合金に所定
の温度域でなんらかの塑性加工が施されていることであ
る。
以下本発明の圧縮加工の一例をビレットの形状を円筒体
として第1図を用いて説明する。
第1図(a)は圧縮加工前の状態をビレットの軸方向から
見た断面図である。1は円筒体状のビレット、2は外型
で、圧縮加工時にビレット1の外周面を拘束するための
金型である。3はポンチで図に示すように断面は所定の
凹凸状である。同じく(b)図は加工後の状態を示し、円
筒体状のビレット1は圧縮加工の進行につれて内径が縮
まり、内周面の一部がポンチ3の凸部と接触、さらに圧
縮加工が進行することによって図のようにビレット1の
内周面はほぼポンチ3の外面形状になる。なお、圧縮は
(b)図に示した状態まで行なう必要はなく、ビレット1
の内周面の一部がポンチ3と接触した後は、適宜な時点
で圧縮加工を終了してもよい。言い換えれば、ビレット
1の内周面に凹凸が形成されればよい。また、前述した
例では圧縮加工前すでにビレット1の外周面と、外型2
の内面がほぼ接触状態であったが、接触していなくても
よい。つまり、ビレット1の外径が外型2の空洞部の径
よりかなり小さくてもよい。この場合は圧縮加工の進行
につれて、ビレット1の外径は大きくなり内径は小さく
なり、やがてビレット1の外周面が外型2の内面に接触
する。それ以降は前述した変化と同じである。一方、ビ
レット1の内径は、最小のときでポンチ3の凸部に接す
る大きさである。圧縮加工前にすでにビレット1と外型
2が接触した状態であれば、ビレット1の内周面の一部
が、つまりポンチ3の凸部と接触している部分が拘束さ
れた状態で圧縮加工が施される。
このように、圧縮加工ではポンチ3の表面に凹凸が設け
てあることによって、ビレット1には内周面に凹凸が形
成される。ビレットの圧縮加工過程において、最初に内
周面が拘束された部分、すなわち加工後のビレットの内
周面の凹部は周方向に磁化容易方向を有する部分とな
り、最後に内周面が拘束された部分又は最後まで内周面
が拘束されなかった部分、つまり加工後のビレットの内
周面の凹部は径方向に磁化容易方向を有する部分とな
る。その中間の部分の磁化容易方向は周方向から径方向
へ次第に変化していく部分である。言い換えると、第1
図においてポンチ3の凸部によって形成されるビレット
1の内周面の凹部の曲面に沿った方向に磁化容易方向
が、ビレット1の内周面から連続的に変化する。
そのため内周着磁においては何極着磁するかによって、
凹凸部の数を決定すればよい。第1図では加工後のビレ
ット1の内周面の凸部が6つあるため、6極着磁に適し
た異方性構造を有する磁石となり、加工後の凸部に当る
部分が、内周着磁における極の部分になる。
ビレットがその軸方向に磁化容易方向を有する多結晶Mn
-Al-C系合金磁石からなる場合は、前述したように圧縮
ひずみは対数ひずみの絶対値で0.05以上必要である。し
かし、実際の応用上磁石の一部分を一軸異方性のままで
磁化容易方向を保存させておきたい場合は、ビレットの
一部分の内周面を拘束することによって、局部的に圧縮
ひずみを与えない領域を作ってもよい。
以上述べたように本発明は、ビレットをその軸方向に圧
縮加工する際に、外面に凹凸のある金型等を用いてビレ
ツトの内周面を凹凸上に形成圧縮することによって、内
周着磁を施した場合に高い磁気特性を示す異方性構造を
有する磁石を得るものである。
なお、圧縮加工の可能な温度範囲については、530ない
し830℃の温度領域において加工が行なえたが、780℃を
超える温度領域では、磁気特性がかなり低下し、より好
ましい温度範囲としては560ないし760℃であった。
次に本発明を数値例により更に具体的に説明する。
具体例1 配合組成で69.5質量%(以下単に%で示す)のMn、29.3
%のAl、0.5%のCおよび0.7%のNiを溶解鋳造し、直径
70mm、長さ50mmの円柱ビレットを作製した。このビレッ
トを1100℃で2時間保持した後、室温まで放冷する熱処
理を行ない、次に潤滑剤を介して720℃の温度で直径45m
mまでの押出加工を行なった。さらに潤滑剤を介して680
℃の温度で直径31mmまでの押出加工を行なって得た押出
棒を長さ20mmに切断し、切削して、外径30mm、内径24m
m、長さ20mmの円筒ビレットを作製した。このビレット
を第2図および第3図に示した金型を用いて高さ12mmま
で圧縮加工を行なった。なお、第2図は第1図と同様の
金型の断面図である。図においてDK外径2の内径=30m
m、XA=8mm、ポンチ3の凸部の曲率半径RS=2.5mm、ポ
ンチ3の径DP=16mmでポンチ3の凸部は8個である。ま
た第3図は第2図の中心、断面図を示し、3および4が
ポンチで、それらは凹凸部が嵌合する表面を有し、図の
上下方向に移動することができる。
上記高さ12mmに圧縮加工後のビレットを内径20mmまで、
切削加工し、8曲の内周着磁を施した。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。内
周面の表面磁束密度をホール素子で測定した。比較のた
めに、直径18mm、長さ20mmの円柱ビレットを680℃の温
度で円柱軸方向に自由圧縮加工して高さ12mmの面異方性
磁石を作り、前記具体例と同様に切削加工し、着磁し、
表面束密度を測定した。
上記両測定値を比較すると、本発明の方法で得た磁石の
表面磁束密度の値は、比較例の面異方性磁石のそれの約
1.6倍であった。
具体例2 具体例1で得た直径31mmの押出棒をさらに潤滑剤を介し
て680℃の温度で押出加工を行ない直径22mmの押出棒を
つくり、これを長さ40mmに切断したビレットを680℃の
温度で円柱の軸方向に高さが20mmになるまで自由圧縮加
工を行なった。加工後のビレットは面異方性磁石であ
る。このビレットを切削加工して、外径30mm、内径24m
m、高さ24mmの円筒ビレットを作製した。このビレット
を用いて、具体例1と同様の圧縮加工を行ない、加工後
のビレットを内径20mmまで切削加工した。さらに、具体
例1と同様の内周着磁を行ない、表面磁束密度を測定し
たところ、その値は、具体例1で得た本発明の方法によ
って得た磁石のそれと大差はなかった。
具体例1および2で得た本発明の方法による磁石は、磁
気トルク測定の結果、前述したように磁化容易方向は内
周面の凹部を表面に沿って径方向から周方向に連続的に
次第に変化していることが確認された。
(発明の効果) 以上詳細に説明して明らかなように、本発明はあらかじ
め異方性化した多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなる中空
体状のビレットをその軸方向に圧縮加工することによっ
てビレットの内周面を凹凸状に形成することにより、内
周着磁を施した場合に高い磁気特性を示す磁石を得るも
のである。
従来の方法によって得られる磁石と比較すると、本発明
の方法によって得られる磁石は内周着磁を施した場合、
従来の方法による磁石より優れた磁気特性を示し、さら
に磁石の内周面が径方向に磁化容易方向を有し、それよ
りも外周部で周方向に磁化容易方向を有する磁石を得る
には、従来方法では少なくとも2回以上の塑性加工を必
要としたが、本発明では1回ですみ、かつ、従来よりも
望ましい異方性構造を有する磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の圧縮加工に用いる金型の断
面図、第2図ないし第3図は本発明に用いる金型例の断
面図、第4図は円筒状磁石の内周面に多極着磁した場合
の磁路を摸式的に示す図である。 1…ビレット、2…外型、3,4…ポンチ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】あらかじめ異方性化した多結晶マンガン-
    アルミニウム-炭素系合金磁石からなる中空体状のビレ
    ットを、その軸方向に530ないし830℃の温度で圧縮加工
    することによって上記ビレットの内周面を凹凸状に形成
    することを特徴とする合金磁石の製造法。
  2. 【請求項2】ビレットが、中空体の軸方向に磁化容易方
    向を有し、かつ、圧縮加工による圧縮ひずみが対数ひず
    みの絶対値で0.05以上であることを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の合金磁石の製造法。
  3. 【請求項3】ビレットが、中空体の軸方向に垂直な平面
    に平行に磁化容易方向を有し、しかも上記平面内では磁
    気的に等方性であり、かつ上記軸方向及び平面に平行な
    直線を含む平面内では異方性であることを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項記載の合金磁石の製造法。
  4. 【請求項4】圧縮加工をビレットの内周面の一部分を拘
    束した状態で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項記載の合金磁石の製造法。
  5. 【請求項5】圧縮加工をビレットの外周面を拘束した状
    態で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
    載の合金磁石の製造法。
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