JPS58189355A

JPS58189355A - 永久磁石

Info

Publication number: JPS58189355A
Application number: JP57072054A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ibata; 昭彦井端; Yoichi Sakamoto; 洋一坂本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1983-11-05
Also published as: JPH0338722B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、永久磁石に関するものであり、さらに詳細に
は、多結晶マンガン−アルミニウムー炭素系（Ｍｎ　−
Ａｌｌ　−Ｃ系）合金磁石の改良に関するものである。

Ｍｎ−Ａｆｉ、−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、Ｌｆｏ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いる。ま
た、このＭｎ　−Ａｆｉ　−Ｃ系合金磁石には、前記面
心正方晶の〔ｏｏ１〕軸の配列の状態によって等方性磁
石と特定の方向または特定の平面に磁化容易方向を持つ
異方性磁石が知られている。

多極着磁の分野で用いられる異方性磁石としては、特定
の方向に磁化容易方向を有する径方向異方性磁石と、特
定の平面に平行な任意の方向に磁化容易方向を有した異
方性磁石が知られている。

後者の異方性磁石は、前記面心正方晶の〔ｏ０１〕軸を
特定の平面に平行な任意の方向に前記平面の垂線方向に
比して優先的に配列させ、しかも前記平面内では平面内
の特定の方向に優先的に配列されていない構造である（
以下、面異方性磁石と称する）。

多極着磁の分野で用いられる磁石の形状としては、一般
には軸対象の形状であり、−例として円筒体がある。円
筒体の磁石の内周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）も示している。前述した様に円筒の径方向
（ｒ方向）と円筒の軸方向にそれぞれ直交する方向を弦
方向（θ方向）とする。

第１図に示しだ様に、磁路は、内周部ではほぼ径方向に
沿い、外周部ではほぼ弦方向に沿っている。前述した様
に、磁石の形状を円筒体とした場合、内周部というのは
、内周に多極着磁した場合に磁路がほぼ径方向に沿って
いる部分をさし、外周部というのは磁路がは頃弦方向に
沿っている部分をさす。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為、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、前述の外周部又
は内周部のみをみた場合には必ずしも望ましい異方性構
造ではない。すなわち内周部のみみた場合には、弦方向
よりも径方向に高い磁気特性を有する方が良く、外周部
のみみた場合には、径方向よりも弦方向に高い磁気特性
を有する方がこのような内周多極着磁に適した異方性構
造といえる。

さらに、前述した様にＭｎ　−ＡＭ　−Ｃ系合金磁石は
、主として強磁性相である面心正方晶の組織で構成され
、前記の面心正方晶の［００１，１軸（磁化容易軸）の
統計的分布の相違によって各種の異方性構造をもたせて
おり、前記の面異方性磁石は前記の〔ｏｏ１〕軸を磁石
内の特定の平面に平行な任意の方向にその平面の垂線方
向に比して優先的に配列させ、しかも磁気的には前記平
面内では等方性であるように配列されている。このこと
がら前記の事柄を換言すれば、内周部のみみた場合には
〔ｏＯ１〕軸を径方向に弦方向に比して優先的に配列さ
せる。または外周部のみみた場合には［：００１］軸を
弦方向に径方向に比して優先的に配列させるの少乏くと
も一方を満足させ、しかも径・句方向を含む平面に平行
な方向にその平面の垂直方向に比して優先的に配列させ
る。このような構造が内周多極着磁に適した異方性構造
である。

本発明は、前述した背景のもとに、面異方性磁石を改良
した多極着磁に適した新規な異方性構造をもった永久磁
石をＭｎ　−Ａｌｌ　−Ｃ系合金磁石の改良によって提
供するものである。

多極着磁の分野でもっとも多く用いられる磁石の形状は
、円筒体である。よって磁石の形状を円筒体として本発
明の永久磁石を説明する。

本発明の永久磁石は、異方性磁石であるが１．これ壕で
の異方性磁石に対する一般的概念からは容易に想定され
ない新規な異方性構造を持つ永久磁石である。これまで
に知られている異方性磁石は、特定の一方向に高い磁気
特性を有する一軸異方性と、多極着磁の分野で用いられ
る径方向異方性。

前記の面異方性などが知られている。前記の三種の異方
性を磁石の形状を円筒体として説明すると、−軸異方性
では、例えば円筒体の軸方向に磁化容易方向を有したも
ので、磁石内のどの部分においても磁化容易方向は円筒
体の軸方向に平行である。

径方向異方性では、例えば円筒体の径方向に平行に磁化
容易方向を有したもので、磁石内のどの部分においても
磁化容易方向は径方向に平行である。

また、面異方性では、例えば円筒体の軸方向に垂直な平
面に平行に磁化容易方向を有し、前記平面内では平面内
の特定の方向に優先的に配列されていないことから、平
面内では磁気的に等方性である。しかも磁石内のどの部
分においても前述した構造である。

一方、本発明の永久磁石は、磁石内のどの部分において
も同じ構造ではなく、大きく分けて二つの部分（外周部
と内周部）からなるため、前述した様なみかたをすれば
、前記のような異方性構造が二種類−磁石内に存在する
ものとみることができる。

本発明の永久磁石は、内周部では径方向異方性もしくは
面異方性であり、外周部では弦方向異方性もしくは面異
方性である。しかも内周部と外周部の両者が共に面異方
性ではないような構造である。以上のことから本発明の
永久磁石は三つのタイプに分かれ、第１のタイプとして
は、内周部が径方向異方性で、外周部が弦方向異方性の
ものであり、第２のタイプとしては、内周部が径方向異
方性で、外周部が面異方性のものであり、さらに第３の
タイプとしては、内周部が面異方性で、外周部が弦方向
異方性である。ここで弦方向異方性（θ方向異方性）と
いうのは、径方向異方性と類似の異方性構造で、磁石の
形状を円筒体とすると、円筒体の弦方向（第１図におい
てθ方向）に平行に磁化容易方向を有したもので、磁石
内のどの部分においても磁化容易方向は弦方向（θ方向
）に平行である。換言すれば、磁化容易方向が円周の接
線方向に沿っている。

先はど二種類の鴇なった異方性構造が一磁石内に存在す
るものとみることができると表現したが、一方、別のみ
かたをすれば、前記の面異方性磁石の磁気的に等方性で
ある平面上の外周部もしくは内周部の少なくへも一方で
磁気的に異方性である構造で、内周部では径方向に異方
性であり、外周部では弦方向に異方性であり、このよう
な構造が本発明の永久磁石である。例えば前記の第１の
タイプでは、内周部では径方向に異方性で、外周部では
弦方向に異方性で条る。

本発明の永久磁石は、前述した様な異方性構造をもって
いるため、第１図に示した様な内周に多極着磁を施した
場合、面異方性よりもさらに優れた磁気特性を示すので
ある。

第１図に示した様な内周に多極着磁を施した場合、磁路
の形成を考慮して磁路に沿うように〔Ｏｏ１〕軸を配列
させた構造を有するためであり、このようなみかたをす
れば、面異方性というのは磁路の方向に沿わない方向に
も〔ｏｏ１〕軸を同等に配列させているため無駄のある
異方性構造であると考えることもできる。

一般に、多結晶体における結晶方位の優先配向の状態を
極密度Ｐで表現する。τ相は正方晶系であるから、（０
０１：ｌ軸の配向は（００１）極密度分布として捉える
ことができる。多結晶体のある方位での（ｏｏｌ）極密
度は、その方位にＸ線回折法線を置いた時の（ＯＯｎ）
面回折積分強度の等方性材料の場合に対する比として測
定される。

等方性磁石では、全ての立体方位に対して極密度は１で
ある。本発明の永久磁石は換言すれば、磁石内の特定の
平面に平行な特定の方向でＰ〉１であり、しかもその平
面の垂線方向でＰ〈１である。

前記の第１のタイプでは、前記の磁石内を磁石の′　　
内周部とすれば、前記の特定の方向は径方向（ｒ方向）
であり、磁石の外周部とすれば、前記の特定の方向は弦
方向（θ方向）である。第２のタイプでは、前記の磁石
内を磁石の内周部とすれば、前記の特定の方向は径方向
（ｒ方向）であり（これは第１のタイプと同じ）、磁石
の外周部とすれば、前記の特定の方向は任意の方向であ
る。第３のタイプでは、前記の磁石内を磁石゛の内周部
とすれば、前記の特定の方向は任意の方向であり、磁石
の外周部とすれば、前記の特定の方向は弦方向（θ方向
）である。

発明者らが試作した本発明の永久磁石については、両方
向（特定の方向と垂線方向）間の（００１）極密度の相
違は全ての試料について３倍以上であった。また、前記
平面に平行な方向での（０ｏ１）極密度は任意の方向と
した場合には、その変化は約１０チ以下であり、Ｘ線回
折強度測定における一般的精度の程度であり、特定の方
向とした場合には、特定の方向と直角な方向との比で１
．１以上であるが、その比を大きくする方が磁気特性上
有利である。

本発明の永久磁石は、前記の面異方性磁石において同等
に［００１］軸を配列させた平面内でさらに外周部又は
内周部もしくは両部で特定の方向に優先的に配列させた
ものである。磁気特性的にみれば、内周部では径方向（
ｒ方向）異方性とするか、又は外周部で弦方向（θ方向
）異方性とするかということになり、発明者らが試作し
た本発明の永久磁石については、径方向と弦方向の残留
磁束布の比が１．１以上であった。

本発明の永久磁石は、公知のＭｎ　−ＡＱ　−Ｃ系磁石
用合金、例えば、６８〜７３重量係の庵と（！ｉＭｎ　
−６，６）　−、（、ｈ　Ｍｎ−２２，２）重量類のＣ
と残部のＡｆｌからなる合金を、６３０〜８３０℃の温
度域で押出加工等の公知の方法によって、−軸性の均質
微細な〔ｏｏ１〕繊維組織とした後、例えば一つの製造
法としては、軸方向へ自由圧縮加工を施して得た面異方
性磁石を、さらに前記磁石の一部分に前記自由圧縮加工
と平行の方向に圧縮加工を施すことによって得ることが
できる。他の製造法としては、−軸性の均質微細な〔Ｏ
ｏ１〕繊維組織とした後、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て押出加工
を施し、しかも前記押出加工において押出方向と前記軸
方向を平行とし、押出方向に圧縮ひずみを施す。前記の
押出加工を施して得た磁石をさらに前記磁石の一部分に
前記軸方向と平行な方向に圧縮加工を施すことによって
得ることができる。

次に本発明の詳細な説明する。

配合組成で６９．５重量係のＭｎ、２９．３重量係のＡ
ｌｌ、ｏ、ｓ重量％（７）Ｃ及び０．７重量％Ｎｉを大
気中で溶解鋳造し、直径８０　ｒｔａｎ　、長さ６０ｍ
ｍ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っ
た。次に潤滑剤を介して７２０℃の温度で直径４５＋＋
ｏｎまでの押出加工を行った。さらに潤滑剤を介して６
８０１：の温度で直径３１調までの押出加工を行った。

この押出棒を長さ２０　ｍｍに切断し、切削加工して、
外径３０　ｒａｍ　、内径１０　ｍｍ　、長さ２０岨の
円筒ビレットを作製した。

次にこの円筒ビレットを潤滑剤を介して第２図に示した
様なダイスを用いて、６８０℃の温度で押出加工した。

第２図（、）が加工前の状態であり、（ｂ）が加工後の
状態である。第２図において、１はビレット、２，３は
ダイス構成部ＦＮ、４　、６はポンチである。２１の部
分はコンテナ部であり、外径３０　ｍｍ　、内径１０醒
である。２２は部分はコニカル部分である。２３の部分
はベアリング部であり、外径６３．２ｍｍ、内径４９喘
であり、Ｉは４０　ｍｍである。このダイスのコンテナ
部の開口面積は、外径３０　ｍｍ　、内径１０ｍｍのリ
ングの断面積であり、ベアリング部の開口面積は、外径
６３．２ｍ＋ｎ、内径４９ｍのリングの断面積である。

加工後のビレットは、外径６３．２ｍ、内径４９咽、長
さ１０ｍｍであっだ。

このビレットをさらに第３図に示した金型で円筒の軸方
向に６８０℃の温度で内周部のみ圧縮加工した。

第３図（、）は加工前の状態を示す。１１は第２図のダ
イスで加工後のビレットを示す。このビレットを外型６
と下型７で固定し、ポンチ８の中心をビレット１１の中
心にほぼ一致させて圧縮加工した。（ｂ）は加工後の状
態を示す。

なお、ポンチ８の直径は５６ｍｍである。加工後のビレ
ットの長さは、内周部で８ｍｍ、外周部で１０潮であっ
た。

このビレットを外径６２膿、内径５０ｍｍに切削加工し
、内周に３０極着磁をした。なお着磁は、２０００μＦ
のオイルコンデンサーを用い、１６０゜■でパルス着磁
した。内周部の表面磁束密度をホール素子で測定した。

前記と同様な方法で外径６２　ｗｏａ　、内径６０藺。

長さは内周部で８　ｒｍ　、外周部で１０ｍ＋の円筒磁
石を作製した。この磁石の内周部（長さ８１ＩＩ＋１１
の部分）と外周部（長さ１ｏｆｆｉｌ＋の部分）からそ
れぞれ径方向（ｒ方向）、弦方向（θ方向）及び軸方向
に平行になるようにして、長方体釜３個ずつ合計６個を
切り出した。なお各辺の長さは、径方向に平行な辺は２
咽、弦方向には４闘、軸方向には６Ｉ１１＋＋＋とした
。以上の３個を重ね合わせて、−辺がそれぞれ６ｙｓ　
、４ｍ、　６ｍの長方体とし、この試料の各方向の磁気
特性を測定した。外周部の弦方向では、Ｂｒ＝５．９４
Ｇ、Ｈｃ＝２．７ＡＯｅ、（ＢＨ）ｍａ！＝６．２ＨＧ
−Ｑｅであり、径方向では、Ｂｒ＝３　、１　／ｌＧ　
。

Ｈｃ＝２．：３４０ｅ、（ＢＨ）ｆｎａｘ＝２．０ＭＧ
＊Ｏｅ、軸方向ではＢｒ　＝２　、６４Ｇ　、　Ｈｃ＝
１　、９　ＡＯｅ。

（ＢＨ）ｍａｘ＝１．４ＭＧ＊Ｏｅ、また内周部の弦方
向では、Ｂｒ＝３．０ＡＧ、ＨＣ＝２．０Ａｏｅ、（Ｂ
Ｈ）ｒＱａ！＝１．７ＭＧ＊Ｏｅであり、径方向では、
Ｂｒ＝５．６４Ｇ。

Ｈｃ＝２　、５　ｊ！Ｏｓ　、　（ＢＨ）ｍａ！＝６　
、４ＭＧ−Ｏｅ、軸方向では、Ｂｒ＝２．６ＡＧ、Ｈｃ
＝１．９ＡＯｅ（ＢＨ）ｍａＸ＝１．４ＭＧ−Ｏｅであ
った。

以上に示した様に、前記の磁石は前記の第１のタイプで
あり、外周部では弦方向に異、方性であり、内周部では
径方向に異方性化している。

比較の為に、前記の直径４６箇の押出棒を長さ２ｏ閣に
切断し、直径４６ｆｉ、長さ２０覇の円筒ビレットを作
製した。次に円柱ビレットを潤滑剤を介して、円柱の軸
方向に６８０℃の温度で自由圧縮加工を施した。加工後
のビレットの長さは　　　′１ｏ■であった。このビレ
ットは面異方性磁石であり、切削加工して外径６２諭、
内径Ｓｏｗｍの円筒状にして前記と同様の着磁、測定を
行った。

前記と同様の方法で得た面異方性磁石の直径約５５ｍｍ
の付近から一辺５馴の立方体を切り出したつなお各辺は
径方向、弦方向及び軸方向に平行になるようにした。立
方体試料の磁気測定を行った。

磁気特性は、径方向及び弦方向でＢｒ　＝４　、６渥Ｇ
　。

Ｈｃ＝２．８ＡＯｅ、（ＢＨ）ｍａ！＝４．０ＭＧ＠○
ｅであった。−実軸方向では、Ｂｒ＝２．６４Ｇ、Ｈｃ
＝２．０ＡＯｅ。

（ＢＨ）ｍａｌｃ＝’、４ＭＧ＠Ｏｅであった。

以上の本発明の永久磁石と面異方性磁石の表面磁束密度
の値を比較すると、本発明の磁石の表面磁束密度の値は
、面異方性磁石のそれの約１．４倍であり、極めて優秀
な内周多極着磁用永久磁石であった。

以上の様に、本発明の永久磁石は、面異方性磁石と比較
すると、面異方性磁石よりも、内周着磁に適した異方性
構造を有するため、優れた磁気特性をもった永久磁石で
ある。

【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した図、第２図及び
第３図は実施例における本発明の永久磁石を得るのに用
いた金型の一部の断面図である。１・・・・・・ビレット、４，５・・・・・・ポンチ、
２１・・・用コンテナ部、２２・・・・・・コニカル部
、２３・・・・・・ベアリング部、６・・・・・・外型
、７・・・・・・下型、８・・・・・・ポンチ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims

【特許請求の範囲】主として面心正方晶の組織で構成される多結晶マンガン
−アルミニウムー炭素系合金磁石であって、前記磁石の
形状が軸対象であり、前記面心正方晶の〔ｏｏ１〕軸が
前記軸に垂直な平面に平行な任意の方向に前記軸方向に
比して優先的に配列されていて、しかも前記平面内の外
周部のみ磁気的に弦方向に異方性であるか、または内周
部のみ磁気的に径方向に異方性であるかの少なくともど
ちらかを満足することを特徴とする永久磁石。