JPS61175329A

JPS61175329A - 電磁クラツチ用磁性粉末

Info

Publication number: JPS61175329A
Application number: JP1553085A
Authority: JP
Inventors: Kaneo Mori; 佳年雄毛利; Hiroyoshi Ishii; 石井　博義
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1986-08-07

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】１）発明の属する技術分野この発明は、内燃機関等の原動機に発生する動力を伝達
制御する磁粉式電磁クラッチにおいて動力伝達の媒体と
して使用される磁性粉末に関する。

２）従来技術と問題点内燃機関等に発生する動力は、流体継手や電磁クラッチ
等の動力伝達装置を介して伝達制御されて利用されてい
る。

この種の動力伝達装置には、機能上、伝達制御が容易に
なされるとともに伝達効率が良好であることが要求され
、自動車等においては、特にイーシイドライブの観点か
ら、動力伝達媒体として流体のみを使用する流体式トル
クコンバータが多用されている。この種の流体式トルク
コンバータは、動力側と負荷側との回転数比に応じて無
段階的に変速制御が可能であり、また、流体を介して動
力が伝達されるために衝撃力の発生がない等の特徴を有
しているが、動力側と負荷側とに滑りを伴うために動力
伝達効率および応答性の点で若干の難点を有している。

一方、近年、磁性粉末を動力側と負荷側との間に介在さ
せ、これを磁化させて動力（トルク）伝達の媒体とする
磁粉式電磁クラッチが提案され一部実用に供されている
。この種の磁粉式電磁クラッチは、原理的には励磁電流
の大きさに比例したトルク伝達容量を得ることができ、
無段階でのトルク伝達制御をおこなうことができる利点
を有している。従来この種の電磁クラッチには、動力伝
達媒体として粒径が数１０μ閣の鉄粉が使用されている
が、磁粉式電磁クラッチに従来使用されているこの種の
鉄粉は、保磁力および鉄損が大きく、励磁電流の通電を
停止したときにも残留磁気を示し。

粉末の分散特性や流動特性が充分に得られず、良好な動
力伝達制御の応答特性を得る上で難点を有している。ま
た、この種の従来の電磁クラッチ用磁性粉末の材質はそ
の硬度が低く耐摩耗性および耐蝕性に難があり耐久性に
欠け、また１球形状をなしているために着磁時に点接触
状態となり反磁場係数が大きく、トルク伝達に大きな励
磁電流を必要とする等の特性上の難点を有しており、改
善が望まれている。

３）発明の目的この発明は、上記に鑑み、改良された磁粉式電磁クラッ
チ用磁性粉末を提供することを目的としてなされてもの
である。

４）発明の構成および効果この発明では磁粉式電磁クラッチに使用する磁性粉末と
して非晶質金属粉末を用いることで、上記の目的を達成
する。

溶融金属を急冷凝固させて得られる非晶質合金は、磁気
的、化学的、機械的特性において特異な特性を示すこと
から各種の機能材料として注目されている。特に磁気的
特性に関しては、結晶異方性を示さないので軟質磁性材
料として注目され、特にＦｅ系非晶質合金は高磁束密度
、低保磁力、低鉄損などの特性を示し、また、Ｇｏ系非
晶質合金は高透磁率、低保磁力、低鉄損などの特性を示
す材料として電子材料として実用化が進められている。

発明者等は、この種の非晶質磁性合金を粉末とした非晶
質合金粉末が磁粉式電磁クラッチ用磁性粉末に要求され
る諸特性を兼備しており、この種の電磁クラッチ用磁性
粉末として非晶質合金粉末を採用することがこの種の電
磁クラッチの特性改善に有効であることを見出した。

磁粉式電磁クラッチにおいては、動力伝達媒体となる磁
性粉末の磁気的および機械的特性が極めて重要である。

即ち、磁粉式電磁クラッチに使用される磁性粉末は、動
力側と負荷側との間で励磁電流により磁化されて凝集固
着し、動力側からの動力を負荷側に伝達する機能を果た
す、したがって、この種の磁性粉末には、■飽和磁束密
度が大きいこと、■励磁電流により容易に磁化されるこ
と、が必要である。また、磁性粉末は磁界中において複
雑に運動するので磁化の反転が容易になされることおよ
び励磁電流の通電を停止したときには完全に消磁された
状態になることが必要である。したがって、［相］この
種用途の磁性粉末は鉄損が少なく、保磁力（Ｈｅ）の小
さいものであることが必要である。

更に、磁粉式電磁クラッチに使用される磁性粉末は、励
磁電流のＯＮ　、　ＯＦＦに際して速やかに凝集固着と
解離離散することが必要であり、したがって、■良好な
流動特性を有すること、　および■耐久寿命の観点から
高度な耐摩耗特性と耐蝕特性とを有することが要求され
さる。

磁粉式電磁クラッチ用磁性粉末には上記の如く種々の特
性が要求されるが、非晶質磁性合金粉末は、その磁気特
性が良好である上に、硬度が高く且つ耐蝕特性も良好で
あり、磁粉式電磁クラッチ用磁性粉末として要求される
前記の諸特性を兼備するものである。

ここで、本発明で採用される非晶質合金粉末の組成とし
ては、Ｃｏ、、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、。

Ｃｏｇｓ　＊＠　Ｆ　ｅ４ｓｚ　Ｓ　１１ｇ　Ｂ　１ｇ
Ｇｏ、、ｅ、Ｆｅ、、Ｓｉ、、Ｂ、。

Ｃ０ｖｓ　Ｓ　ｌｘｏ　Ｂ　１ｚＣｏｇｓ　Ｆｓ、　Ｃｒ、　Ｓ　ｉ、　Ｂ　ａｓＣｏｓ
ｓ、ｓＦｅ、、、Ｎｉ１．Ｎｂ、、、Ｓｉ１゜１３ｔｓ
Ｃｏｏ。Ｚｒ１゜（数字は原子瓢を示す、以下、同じ）
等に代表されるＣｏ基非晶質合金、あるｂ）ｔ±Ｆｅ、
、Ｓｉ、ＩＢ、。

Ｆｅ、、ｃｏ、ｓｉ、Ｂ、。

Ｆｅｙ、Ｃｒ、５ｉ４Ｂ、４Ｆｅ、、Ｃｒ、Ｎｂ、５ｉ４Ｂ。

Ｆ　ｅｔ＠　Ｍｏｗ　Ｓ　ｉｓ　Ｂ　ｚ＊Ｆｅ７＠５ｉ
ｌｔｓＦｅ、、Ｓｉ１．Ｂ１゜Ｆ　６１＠　８１１　Ｂ　ｔｓＦｅ、、５ｉＪ３ｔｚＣｚＦ　６４＊　Ｎ　Ｌａ　Ｐ　ｘｓ　Ｂ　ｓＦａ、、　Ｎ
１ｔａ　Ｓ　ｉ、　Ｂ　Ｌ４Ｆａ、、Ｚｅ、。

等に代表されるＦｅ基非晶質合金等の磁性合金を使用す
ることができる。これらのＣｏ基およびＦｅ基非晶質合
金において、Ｃｏ基非晶質合金の場合には、その磁歪係
数が−１０ＸＩＯ’〜＋ｌ０ＸＩＯ＠好ましくは一１０
ＸＩＯ”　〜＋１０Ｘ１０　”であるＣｏ基非晶質合金
を粉末としたものが高透磁率、低鉄損を示し、且つ騒音
発生がないなどの特徴を有するために特に好適であり、
また、Ｆｅ基非晶質合金にあっては、Ｇｏ、Ｃｒ、Ｎｉ
、ＭｏおよびＮｂの一種または二種以上を５〜２０（原
子）％含有させ耐蝕性を特に向上させた飽和磁束密度１
．３Ｔ以上のものを採用することが望ましい。

本発明において、非晶質合金粉末の形状および粒径は粉
末の流動性に影響するので特性上重要である。非晶質合
金粉末の粒径が２０μｍ以下あるいは３００μ腸以上で
あると該粉末の流動特性が悪くなり、所望の特性が得ら
れなくなるので、非晶質合金粉末の平均粒径を２０μｍ
〜３００μｍの範囲、より好ましくは４０〜２００ｐｍ
とすることが望ましい、また、非晶質合金粉末の形状が
鱗片状あるいは板状である場合、そのアスペクト比が過
度に大きいときにも粉末の流動特性が悪くなる。

したがって１本発明では粉末形状のアスペクト比を１０
以下、好ましくは６以下とすることにより電磁クラッチ
用磁性粉末として要求される磁気特性と流動特性の両特
性を満足する粉末とすることができる。

実施例−１Ｃｏ　７５（原子）％、Ｆａ５（原子）％、５ｉ４（原
子）％。

Ｂ１６（原子）％を組成とし粒径７４〜１４９μｍでア
スペクト比５以下の鱗片状の非晶質合金粉末を従来公知
のキャビテーション法により製造した。

得られた非晶質合金粉末の特性は次の通りであった。

（１）磁気的特性非晶質合金粉末試料０．２８２９１　ｇｒを試料とし試
料振動型磁力計により最大測定磁場１０ＫＯｅで、直流
磁化特性を測定した。得られた特性曲線を第１図に示す
、この非晶質合金粉末は、飽和磁束密度１．２３Ｔ、保
磁力４　Ａ／ｍ以下の値を示した。

また、同じ試料について、周波数６０Ｈｚ、測定磁場７
５０ｅでの交流磁化特性（磁気履歴特性）を測定したと
ころ保磁力４Ａ／＋ｓを示した。

得られた特性曲線を第２図（ａ）に示す。

また、比較のために従来電磁クラッチに使用されている
粒径５０〜１００μ脂（平均粒径７５μｍ）の鉄粉につ
いて、上記と同様な交流磁化特性を測定したところ、保
磁カニ３８２　Ａ／ｍを示した。

得られた磁気履歴特性曲線を第２図（ｂ）に示す。

第２図（ａ）および（ｂ）より明らかな如く、本発明の
非晶質合金粉末の磁束密度Ｂと外部磁界Ｈとの比（Ｂ／
Ｈ）は、比較鉄粉のそれに較べて大きく、シたがって、
小さい励磁電流で高い磁束密度を得ることができる。な
お１本実施例のＣｏ基非晶質磁性合金の磁歪係数は、は
とんどゼロであった。

（２）流動特性前記の非晶質合金粉末の流動特性についてＣａｒｒの指
数付けをおこなうと、第１表に示すとおりであり満足で
きる流動特性を示していた。

第１表（３）硬　度前記の非晶質合金粉末の硬度はＨｖ８００〜９００であ
り、従来の電磁クラッチ用鉄粉の硬度（約１（ｖｌｏＯ
）に比較して格段に硬質なものであった。

（４）その他の特性前記の非晶質合金粉末は、非晶質であり特にＣＯ系の合
金であるためにその耐蝕特性は従来の鉄粉のそれに較べ
て格段に優れている。また、この種の非晶質合金はゼロ
磁歪を示す合金である。

以上の如くで、前記の非晶質合金粉末は、従来磁粉式電
磁クラッチに使用されている鉄粉に比較して保磁力が極
めて小さく、また、第２図（ａ）より明らかな如く、そ
の磁気履歴曲線は殆どループを描かず直線状をなし、且
つＢ／Ｈが大きい。

したがって、この非晶質合金粉末を磁粉式電磁クラッチ
の磁性粉末として使用する場合、励磁電流の通電を停止
したときには残留磁気を有さすに充分な消磁状態になり
解離分散が速やかになされるとともに発熱によるエネル
ギー損失も少なく、動力伝達制御の応答特性を改善する
ことができる。

また、この非晶質合金粉末は従来使用の鉄粉に比較して
その硬度が硬いので、粉体同志の衝突による破損がなく
、且つ磁歪が小さいので粉体同志の応力による磁気的特
性の劣化を招くことがないとともに優れた耐摩耗特性を
示すので、粉体式電磁クラッチ用磁性粉末として使用す
る場合、その良好な動力伝達制御特性が長期に亘り維持
される。

実施例−２Ｆｅ７２（原子）％、Ｃｏ８（原子）％、５ｉ５（原子
）％。

Ｂ　１５（ｊ！子）％を組成とする非晶質合金の薄板（
リボン）を従来の単ロール法により製作し、これを粉砕
して粒径が４４〜７４μ讃でアスペクト比６以下の非晶
質合金粉末を得た。

この非晶質合金粉末０．３１０８６　ｇを試料とし試料
振動型磁力計により最大磁場１０ＫＯＩ！Ｉで磁気履歴
曲線を測定した。得られたヒステリシス曲線を第３図に
示す、飽和磁束密度は１．７Ｔであり従来の鉄粉に比較
して低い値を示しているが、　保磁力は８Ａ／１１と小
さく残留磁束密度も従来使用の鉄粉に比較して格段に小
さい値を示している。

また、カタサはＨｖ　８００〜９００と硬質であり優れ
た耐摩耗特性を示すとともに優れた耐蝕性をも示し、磁
粉式電磁クラッチ用磁性粉末として好適なものであるこ
とか確認された。

実施例−３Ｆａ　７５（原子）％、　Ｓｉ　１０（原子）％、　Ｂ
　１５（Ｊ）Ｘ子）％を組成とじ粒径２０〜４０μ■の
種球状の非晶質合金粉末を水アトマイズ法により製造し
、この非晶質合金粉末０．３１３４９　ｇｒを試料とし
、試料振動型磁力計にて最大磁場１０ＫＯｅで磁気履歴
曲線を測定した。得られた履歴曲線を第４図に示す。

飽和磁束密度は１．５５　Ｔであり従来使用の鉄粉に比
較して低い値を示しているが、　保磁力は１６Ａ／ｍと
小さく、また、残留磁束密度も従来の鉄粉に比較して格
段に小さい値を示している。

また、硬度Ｈｖ　８００〜９００、流動性指数８７であ
り良好な耐摩耗特性と良好な流動特性を有し、磁粉式電
磁クラッチ用磁性粉末に使用することによりこの種の電
磁クラッチの動力伝達制御の応答特性の改善するもので
ある。

以上の通りで１本発明の磁性粉末は、電磁クラッチ用磁
性粉末として要求される磁気特性、流動性、硬度および
耐摩耗性、耐蝕特性等の諸特性を兼備するものであり、
電磁クラッチの制御特性および耐久性を改善するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の非晶質合金粉末の１実施例について
の直流磁化特性曲線、第２図（ａ）は交流での磁気履歴
曲線、第２図（ｂ）は従来の鉄粉の交流での磁気履歴曲
線を示す図、第３図は本発明の非晶質合金粉末の別の実
施例について直流での磁化特性曲線、第４図は更に別の
実施例についての直流磁化特性曲線を示す図である。１１図（α）（ｂ）１１２図１３図ｊ１４図手続補正書昭和６０年　２月　４日特許庁長官　　志　賀　　学　　殿１、事件の表示　　　　　　；ｏ−，２ｙ＋−鶏０昭和
６０年１月３１日差出の特許願２、発明の名称電磁クラッチ用磁性粉末３、補正をする者事件との関係　　特許出願人居所　東京都千代田区九段北−丁目１３番５号名称　株
式会社　リ　ケ　ン　　。住所　福岡県福岡市早良区弥生−丁目４の２４氏名毛利
佳年雄４、代　理　人　　■２３２電話　横浜（０４５）　７
３１−３２５４住所　神奈川県横浜市南区六ツ用−丁目
１５４番地６、補正により増加する発明の数　　なし７
、補正の対象・明細書の特許請求の範囲の欄および発明
の詳細な説明の欄８、補正の内容（１）　　明細書第１頁、２、特許請求の範囲の欄を別
紙記載の通り訂正する。（２）同、第４頁第１３行目、「粉末として」の次に、
「硬度Ｈｖ　ＴＯＯ以上の」を挿入する。（３）　　間、第８頁第３行目、「磁歪」の次の、「係
数」を削除する。（４）同、同第８頁第３行目、ｒ−１０ＸＩＯ〜＋１０
Ｘ１０　　Ｊとあるのを、ｒ−ＩＱＸｌｏ−６〜＋ｌ０ＸＩＯ−’Ｊと訂正する。（５）　　同、同第８頁第４行目、ｒ−１０ＸＩＯ’〜
＋１０Ｘ１０’Ｊとあるのを、ｒ−５Ｘ１０　〜＋５Ｘ１０　　Ｊと訂正する。（６）　　同、同第８頁第９行目、「５〜２０」とある
のを、「２〜２０」と訂正する。（η　同、第１０頁第７行目、ｒ３８２Ｊの前に、「：
」とあるのを削除する。（８）同、同第１０頁第１４行目、「磁歪」の次の、「
係数」を削除する。２、特許請求の範囲の欄を下記の通り訂正する。「１）磁粉式電磁クラッチに使用される軟磁性金属粉末
であって、該磁性金属粉末が硬度Ｈｖ　Ｔｏ。以上の非晶質合金粉末であることを特徴とする電磁クラ
ッチ用磁性粉末。２）前記非晶質合金粉末がアスペクト比１０以下である
鱗片状、板状または略球状をなし、その長径が２０〜３
００μｍである前記１８１項記載の電磁クラッチ用磁性
粉末。３）前記非晶質合金粉末がアスペクト比６以下の鱗片状
または板状をなし、その長径が４０〜２００μｍである
前記第１項記載の電磁クラッチ用磁性粉末。〜＋１’ＯＸ　１０　　であるＣｏ基の非晶質合金でな
る前記第３項記載の電磁クラッチ用磁性粉末。５）前記非晶質合金粉末がＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏおよ
びＮｂの一種または二種以上を２〜２０（原子）％含有
する飽和磁束密度１．３Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金でな
る前記第３項記載の電磁クラッチ用磁性粉末、」

Claims

【特許請求の範囲】１）磁粉式電磁クラッチに使用される軟磁性金属粉末で
あって、該磁性金属粉末が硬度Ｈｖ７００以上の非晶質
合金粉末であることを特徴とする電磁クラッチ用磁性粉
末。２）前記非晶質合金粉末がアスペクト比１０以下である
鱗片状、板状または略球状をなし、その長径が２０〜３
００μｍである前記第１項記載の電磁クラッチ用磁性粉
末。３）前記非晶質合金粉末がアスペクト比６以下の鱗片状
または板状をなし、その長径が４０〜２００μｍである
前記第１項記載の電磁クラッチ用磁性粉末。４）前記非晶質合金粉末が、磁歪係数が−１０×１０＾
６〜＋１０×１０＾８であるＣｏ基の非晶質合金でなる
前記第３項記載の電磁クラッチ用磁性粉末。５）前記非晶質合金粉末が、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏお
よびＮｂの一種または二種以上を２〜２０（原子）％含
有する飽和磁束密度１．３Ｔ以上のＦｅ基非晶質合金で
なる前記第３項記載の電磁クラッチ用磁性粉末。