JPH0663063B2 - マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法 - Google Patents

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−炭素系
（Mn−Al−Ｃ系）合金磁石の製造法に関し、特に多極着
磁用Mn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法に関するものであ
る。

従来の技術 Mn−Al−Ｃ系磁石用合金は、68〜73質量％（以下単に％
で現わす）のMnと（１／10Mn−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、L1_０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元系及び小量の添加元素を
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（例えば特開昭56−119762号公報）、及びMn−Al−Ｃ
系磁石用合金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（例えば特
開昭58−192303〜６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状であり、主な着磁
としては、第３図に示したような着磁がある。第３図は
円筒磁石の外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ある。このような着磁
をここでは外周着磁と称する。

前途したMn−Al−Ｃ系磁石用合金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
よって得られ磁石では、前記外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、前述した公知の方法で、円筒磁石の外周部は径方向
に異方性化し、内周部では周方向（弦方向）に異方性化
したものが得られているが、磁路が径方向から周方向
（弦方向）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、さらに高温度での塑性加工を２回以上行
う必要がある。

問題点を解決するための手段 以上述べてきた問題点を解決するために本発明は、Mn−
Al−Ｃ系磁石用合金からなる軸対称形状のビレットに、
530〜830℃の温度で、ビレット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外周面の断面形状を
（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）状に成形するものであ
る。

作用 この方法によって、つまりこの圧縮加工によってビレッ
トの外周面の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3
…）状に成形することにより、第３図に示した外周着磁
を施した場合の磁路に沿って異方性化させることがで
き、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 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本発
明はMn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる軸対称形状のビレ
ットに、530〜830℃の温度で、前記ビレットの軸方向に
圧縮加工をし、前記ビレットの外周面の断面形状を（2n
＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）状に成形するものである。

このように、Mn−Al−Ｃ系磁石用合金からなる軸対称の
形状のビレットに、530〜830℃の温度で、ビレットの外
周面の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）状に
なるようにビレットの軸方向に圧縮加工を施すことによ
って、第３図に示した外周着磁において高い磁気特性を
示しす磁石を得ることができる。

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。

前述した本発明の圧縮加工の一例をビレットの形状を円
柱体状とし、圧縮加工後のビレットの断面形状を正方形
（ｎ＝１の場合）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みた断
面図である。１は円柱体状のビレット、２は外型で、こ
の外型２はビレットの外周面（この場合ビレットは中実
体であるため側面）を圧縮加工によって正方形状に成形
するための金型である。第１図ｂは圧縮加工後の状態を
示した断面図である。第１図ｂに示したように、円柱体
状のビレットは圧縮加工の進行に伴なって径が大きくな
り、外周面（側面）の一部が外型２の内面と接触するよ
うになる。さらに圧縮加工を施すことによって第１図ｂ
に示したようにビレット１の外周面（側面）がほぼ外型
２の内面に接触するまで圧縮加工を行うことができる。

また、第１図ｂに示した状態まで圧縮加工を行う必要は
なく、ビレット１の外周面（側面）の一部が外型２の内
面と接触した後は、任意の時点で圧縮加工を終了しても
よい。

本発明のビレットの圧縮加工前の直径の最大は、外型２
の内面と接する（内接する）大きさである。その場合
は、圧縮加工前にすでにビレット１の外周面（側面）の
一部が外型２の内面によって拘束された状態で圧縮加工
が施される。

本発明の圧縮加工の別の代表的な一例をビレットの形状
を円筒体状として第２図を用いて説明する。第２図は第
１図と同様にａは圧縮加工前を示し、ｂは圧縮加工後を
示す。第１図と大きく異なる点はビレット11が円筒体で
あり、中空部にポンチ13が存在する点である。この例で
はビレット11の内径にほぼ等しい直径を有するポンチ13
を用いる例を示している。ポンチ13は圧縮加工中、常に
中心部に存在し、圧縮加工を施すことによってビレット
11の内径がポンチ13の直径より小さくなるのを防ぐ。ま
た、第２図の例は圧縮加工前にすでに円筒ビレットの外
周面の一部が外型12と接触しており、拘束状態にある。

前述した二例では、ビレットの外周面（もしくは側面）
の断面形状の変化は円形からほぼ正方形（各角が多少の
面取りをしたようなＲが存在してもよい）であり、この
ような変化によって外周着磁に適した異方性構造を有す
るようになる。圧縮加工過程において、最も早く外周面
が拘束された部分は弦方向に磁化容易方向を有する部分
となり、最後に外周面（ないし側面）が拘束された部分
又は最後まで外周面が拘束されなかった部分（加工後の
ビレットの角柱の角にあたる部分）は径方向に磁化容易
方向を有するようになる。それらの間の部分は磁化容易
方向が径方向から弦方向へ順次変化する部分である。こ
のように外周着磁において何極着磁するかによって、圧
縮加工後のビレットの形状を決定すればよい。つまり、
前述した例では圧縮加工後のビレットの外周面（もしく
は側面）の断面形状がほぼ正方形であったため、４極着
磁に適した異方性構造を有する。圧縮加工後のビレット
の外周面の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）
状としているのは、前述したように、外周着磁は偶数極
であり、偶数の多角形状の断面形状である必要がある。
ｎ＝１のとき４極用、ｎ＝２の時６極用というようにな
る。ｎが小さいほど、前述した位置による異方性構造が
明確であるが、大きくなるにつれて次第に不明確にな
る。

本発明でいう（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）状という
のは、幾何学的な正確な（2n＋２）角形である必要はな
く、多少の面取り等があっても問題はない。

前記の一例で述べたように、本発明はビレットの軸方向
に圧縮加工する際に、金型等を用いてビレットの外周面
の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3…）状になる
ように成形圧縮加工することによって、外周着磁を施し
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。

前述したよう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560〜760℃であった。

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、直径22mm、長さ20mm
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、600℃まで風冷し、600℃で30分間保持
した後、室温まで放冷する熱処理を行った。このビレッ
トを用いて、第１図に示した金型を用いて圧縮加工を行
った。第１図において外型２の内部の正方形の一辺の長
さは28mmである。この金型を用いて、高さ9.7mmまで圧
縮加工を行った。

圧縮加工後のビレットをその四隅で直径30mmまで切削加
工し、４極の外周着磁を施した。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。外周面の
表面磁束密度をホール素子で測定した。各磁極でのピー
ク値は2.3〜2.4KGであった。

実施例 ２ 実施例１と同じ配合組成を溶解鋳造し、外径22mm、内径
14mm、長さ20mmの円筒ビレットを作製した。このビレッ
トに実施例１と同じ条件の熱処理を施した。このビレッ
トを用いて、第２図に示す金型を用いて圧縮加工を行っ
た。外型２の各部の寸法は第１図に示したものと同じで
ある。ポンチ13は直径は14mmである。このような金型を
用いて、高さ7.2mmまで圧縮加工を行った。

圧縮加工後のビレットを実施例１と同様にその四隅で外
径30mmまで切削加工し、外周着磁し、表面磁束密度を測
定した。各磁極でのピーク値は実施例１で得た磁石のそ
れの値と大差はなかった。

実施例１および実施例２で得られた本発明の方法によっ
て得た磁石は、磁気トルク測定の結果、前述したように
磁化容易方向は圧縮加工後のビレットの辺の部分では径
方向に沿い、中間では弦方向に沿い、それらの間では径
方向から弦方向（周方向）に連続的に変化していること
が判明した。

発明の効果 本発明は、実施例によって述べたように、Mn−Al−Ｃ系
磁石用合金からなる軸対称形状のビレットに、530〜830
℃の温度で、ビレットの軸方向に圧縮加工を施したビレ
ットの外周面の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝1,2,3
…）状に成形することによって、外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。

公知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た磁石は外周着磁を施した場合公
知の方法による磁石より優れた磁気特性を示し、さらに
公知の方法で磁石の外周部が径方向に磁化容易方向を有
し、それよりも内周部で周方向（弦方向）に磁化容易方
向を有する構造を得るには少なくとも２回以上の塑性加
工を必要としたが、本発明の方法では少なくとも１回で
それ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a,bおよび第２図a,bはそれぞれ本発明の一実施例
の圧縮加工で用いる金型の断面図で、ビレットの圧縮加
工前後の断面形状の変化を示す図、第３図は円筒状磁石
の外周面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である。 1,11……ビレット、2,12……外型、13……ポンチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石
   からなる、軸対称の形状のビレットを、530ないし830℃
   の温度で、前記ビレットの軸方向に圧縮加工して、前記
   ビレットの外周面の断面形状を（2n＋２）角形（ｎ＝
   １、２、３…）状に成形する第１工程と、前記第１工程
   において成形した前記ビレットの（2n＋２）角形状の外
   周面の角部に極着磁する第２工程とを有したマンガン−
   アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
2. 【請求項２】圧縮加工が、ビレットの外周面の一部分を
   拘束した状態で行うものであることを特徴とする特許請
   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。