JPH0689366B2

JPH0689366B2 - 電磁クラツチ用磁性粉体

Info

Publication number: JPH0689366B2
Application number: JP61102394A
Authority: JP
Inventors: 一男吉川; 司由利; 陸郎小川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-05-01
Filing date: 1986-05-01
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPS62260001A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］本発明は電磁クラッチ用磁性粉体に関し、更に詳細に説
明すると、本発明は、磁性粉体を励磁コイルにより磁化
することにより、その磁性粉体粒子間に働く磁気的結合
力を利用した回転力を伝達させる、いわゆる電磁クラッ
チに用いて好適な電磁クラッチ用磁性粉体に係る。

［従来技術］電磁クラッチ用の磁性粉体には数々の特性が求められ
る。なかでも透磁率、飽和磁束密度などの磁気的特性及
び耐酸化性、耐摩耗性などの機械的性質が重要である。

電磁クラッチの使用中に酸化あるいは摩耗により微粉が
発生すると、トルクが低下する。このため長期にわたっ
て安定したトルク特性を得るためには、微粉の発生を少
ない耐酸化性、耐摩耗性に優れた磁性粉体を使用するこ
とが必要である。

近年、電磁クラッチの小型化の要求が強く出されてお
り、磁性粉体の使用量も少なくなるために、より飽和磁
束密度の高い磁性粉体、すなわち同一電流を流した時に
より高いトルクの得られる磁性粉体が求められている。

また、電磁クラッチの小型化に伴なって使用条件もより
厳しくなる傾向にあり、特に温度に関しては従来考えら
れなかった500℃付近まで磁性粉体の温度が上昇する条
件での使用が検討されている。

従来より電磁クラッチ用としてFe−Al−Cr系合金（特公
昭38−23558）あるいはFe−Cr系ステンレススティール
等の粉体が主として用いられてきた。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、従来のこれらの粉体は一般に200℃程度までの
使用を前提に粉体の組成が考えられており、500℃近い
高温での使用では酸化が著しく進み、大量の微粉が発生
し、使用に耐え得ないことが多い。

［問題点を解決するための手段］かかる目的を達成するため、本発明者は数々の検討の結
果、Fe−Al−Si−Cr−Co系合金粉体を使用することによ
り高温での耐酸化性の著しい改善と、充分な飽和磁束密
度の確保を両立させることが可能なことを見い出した。

すなわち本出願に係る第１発明は、Al:0.5〜６重量％、
Si:0.5〜６重量％、Cr:8〜20重量％、Co:5〜35重量％、
残部Fe及び不可避的不純物からなる電磁クラッチ用磁性
粉体である。

本出願に係る第２発明は、Al:0.5〜６重量％、Si:0.5〜
６重量％、Cr:8〜20重量％、Co:5〜35重量％、更にはRE
M（希土類金属）0.1〜1.5重量％、Ti:0.5〜2.0重量％、
Zr:0.1〜1.5重量％及びRu:0.1〜2.0重量％からなる群か
ら選択される少なくとも１種を含み、残部Fe及び不可避
的不純物からなる電磁クラッチ用磁性粉体である。

（成分限定理由） Al:0.5〜６重量％ Alは硬度の増大に寄与するとともに、Crとともに耐酸化
性を上昇させる重要な元素である。Al:0.5重量％の添加
で硬度及び耐酸化性は大きく改善されるが、６重量％を
超えて添加しても効果が飽和してしまうとともに、粉体
が脆くなり割れの発生が認められる。

Si:0.5〜６重量％ Siは、Alと同様に硬度を増大させ、耐摩耗性の向上に著
しい効果がある。Siは0.5重量％の添加で粉体の硬度は
大きく上昇する。添加量を増していくと硬度は徐々に上
昇するが、６重量％を超えた添加では粉体が脆くなり使
用中に粉体の割れが認められるようになり好ましくな
い。

Cr:8〜20重量％ Crは高温耐酸化性の改善に最も効果の大き元素である。
ただし、８重量％未満の添加では効果が不足する。ま
た、20重量％を超えて添加すると飽和磁束密度が低下
し、トルク特性に悪影響を及ぼすようになり好ましくな
い。

Co:5〜35重量％ Coは飽和磁束密度の改善に最も効果の大きい元素であ
り、Fe−Co純系ではCoが約30アトミック重量％にて金属
材料中最高の飽和磁束密度を達成することが一般に知ら
れている。本発明のFe−Al−Si−Cr−Co系合金の場合で
もFe−Co合金と同様の効果が求められる。Co:5重量％以
下では飽和磁束密度の向上は認められず、また、35重量
％を超えた添加ではかえって飽和磁束密度が低下する傾
向が認められる。

なお、Al:1〜３重量％、Si:1〜３重量％、Cr:8〜15重量
％、Co:15〜35重量％の範囲がトルク特性と耐酸化性の
バランスが良好となり特に好ましい。

第２発明においては、第１発明の成分の他にREM（希土
類金属）0.1〜1.5重量％、Ti:0.5〜2.0重量％、Zr:0.1
〜1.5重量％及びRu:0.1〜2.0重量％からなる群から選択
される少なくとも１種を含む。

かかる元素を添加する第２発明においては、高温におけ
る耐酸化性を著しく向上させることができる。

REM（希土類金属）としては、たとえば、ミッシュメタ
ル、Ｙ、Ce等を用いればよい。REMは微量の添加によっ
て耐酸化性を著しく改善させる有用な元素である。この
効果はCrを多量に含む場合に特に大きく、本組成の場
合、0.1重量％以上の添加で耐酸化性の大幅な向上が認
められる。また、2.0重量％を超えて添加しても効果が
飽和してしまい経済上無駄となる。

また、Tiの場合は、0.5重量％以上、Zrの場合は0.1重量
％以上、Ruの場合は0.1重量％以上の添加により高温に
おける耐酸化性が著しく向上する。しかし、Tiの場合
は、2.0重量％を超えて、Zrの場合は1.5重量％を超え
て、Ruの場合は2.0重量％を超えて添加しても効果が飽
和する。

［発明の実施例］ Al,Si,Cr,Coはいずれも耐酸化性を向上させる効果があ
る。また、粉体の磁気特性はAl,Si,Cr,Coの組み合わせ
により複雑に変化する。そこで、表１に示す各種成分の
アトマイズ粉末を作成し、実際に電磁クラッチに組み込
んでトルク特性を測定すると共に、ボールミルを用い、
500℃にて長時間加熱を行ない、耐酸化性試験を実施し
た。

製作した粉体の特性値及び試験結果を表１に合せて示
す。

耐酸化性の評価はＸ線回折により行ない、酸化物のＸ線
回折ピークの強度とマトリックスである鉄のＸ線回折ピ
ークの強度の比を測定した。この値が小さいほど酸化の
程度は低い。

また、耐摩耗性に大きな影響を及ぼす硬度の測定を行な
い。総合的に電磁クラッチ用磁性粉体としての適否を検
討した。

トルク測定に関しては、一定量の磁性粉体を組み込んだ
状態で定格電流を流し、定格トルク以上のトルクが得ら
れることが要求される。この値が大きいほどトルク効率
は高く、より少ない量の磁性粉体で、あるいはより少な
い電流にて一定量のトルクを伝達することが可能であ
る。

硬度に関しては耐摩耗性の見地から、その値が高いほど
好ましい。最低でもHv180程度以上が要求される。

表１中、NoA1〜A7は第１発明の実施例である、NoB1〜B
4、NoC1〜C4、NoD1〜D6は第２発明の実施例である。NoE
1,E2は従来例である。E1はFe−Al−Cr系合金、E2は12Cr
系ステンレススティルである。

表１中、A2,A7,B4,C4,D1,D2,D6の成分系の合金からガス
アトマイズ法により球状の磁性粉体を得た。A3の磁性粉
体の使用前の粒子構造を第１図に示す。

ガスアトマイズ法による球状粉には、第１図にも見られ
るごとく、いくつかの球状粉同志が冷却過程で凝着し
た。すなわち、球状粉同志がくっついた一種の不定形粉
の存在が避けられない。しかしながら、これらの不定形
粉の存在は、電磁クラッチの特性をなんら損なうことは
なく、実用上全く問題とはならない。

また、ガスアトマイズ法による球状粉の場合、流動性及
び占積率に優れるため、電磁クラッチの応答性及びトル
クの安定性が向上すると共に、粉体間の接点が多く伝達
トルクが適宜分散され過大な摩擦力の発生を回避するた
め、粉体自身の耐酸化性、耐摩耗性と相まって良好な耐
久性を示す。

A2,A7,B4,C4,D1,D2,D6のいずれも磁性粉体も電磁クラッ
チに使用した場合、磁気特性に優れているためトルク特
性が良好である。B4.C4の粉体につき電流−トルク特性
を測定した結果を第２図及び第３図のそれぞれに示す。
第２図及び第３図中には比較のため従来より使用されて
いるE1の結果も合せて示す。この試験を行なった電磁ク
ラッチは、定格電流1.5Aにて定格トルク10kg・ｍのもの
であり、E1粉体は定格電流にて10.3kg・ｍのトルクを示
す。これに対し、B4及びC4粉体は定格電流にて16.3kg・
ｍのトルクを示すほか、全電流範囲にわたってE1粉体に
比較して高いトルクを示す。

A2,A7,B4,C4,D1,D2,D6いずれの磁性粉体も高温での耐酸
化性に優れ、磁性粉体が500℃近い高温になる条件下に
おいても長期にわたり安定したトルクを示す。1000時間
高温耐久試験後のトルクの低下率を表２に示す。表２に
はE1,E2の1000時間高温耐久試験の結果も合せて示す。E
1,E2は高温下ではほとんど使いものにならないほどトル
クの低下が著しいが、A2,A7,B4,C4,D1,D2,D6はともにト
ルクの低下率が低く、充分使用に耐え得る。

［発明の効果］本出願に係る第１発明によれば、小型で、かつ、高温に
て使用される電磁クラッチに用いることの可能な磁性粉
体を提供することができる。

第２発明によれば、上記第１発明の効果に加え、耐酸化
性がより優れた磁性粉体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガスアトマイズ法による球状粉の粒子構造を
示す顕微鏡写真である。第２及び第３図は電流トルク特
性の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Al:0.5〜６重量％、Si:0.5〜６重量％、C
r:8〜20重量％、Co:5〜35重量％、残部Fe及び不可避的
不純物からなる電磁クラッチ用磁性粉体。
【請求項２】重量比でAl:0.5〜６重量％、Si:0.5〜６重
量％、Cr:8〜20重量％、Co:5〜35重量％、更にはREM
（希土類金属）0.1〜1.5重量％、Ti:0.5〜2.0重量％、Z
r:0.1〜1.5重量％及びRu:0.1〜2.0重量％からなる群か
ら選択される少なくとも１種を含み、残部Fe及び不可避
的不純物からなる電磁クラッチ用磁性粉体。
【請求項３】粉体は球状である特許請求の範囲第１項記
載の電磁クラッチ用磁性粉体。
【請求項４】粉体は球状である特許請求の範囲第２項記
載の電磁クラッチ用磁性粉体。
【請求項５】粉体はガスアトマイズ法により得られた粉
体である特許請求の範囲第１項又は第３項記載の電磁ク
ラッチ用磁性粉体。
【請求項６】粉体はガスアトマイズ法により得られた粉
体である特許請求の範囲第２項又は第４項記載の電磁ク
ラッチ用磁性粉体。