JPS6283401A - 電磁クラツチおよびブレ−キ用磁性粉末とその製造方法 - Google Patents

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あるいはブレーキにおいて
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
れるだ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（１〜ルク）伝達の媒体とす
る磁粉式電磁クラッチやブレーキ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等は、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２５０メツシユ以下
の５ｔＪＳ４１０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、また、粉末か微粉化され易く伝達トルクの応答に
経時変化が生じ、良好な動力伝達制御の応答特性を得る
」−で難点を有している。

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
チまたはブレーキ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あるいはブレーキに使
用する磁性粉末として、硬度Ｈｖ　７００以上の非晶質
合金粉末でなり、Ｈつ該非晶質合金粉末が長径１０〜１
５０μｍ、アスペクト比６以下であり外周に角部を有さ
ない板状または種球状の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１」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、ＣＯ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−３＝ 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粉末粒
の形状調整をおこない所定の粒状体とした非晶質合金粉
末か、磁粉式電磁クラッチおよびブレーキ用磁性粉末と
して有効であることを見出した。

磁粉式電磁クラッチおよびブレーキ（以下、磁粉式電磁
クラッチおよびブレーキを単に磁粉式電磁クラッチとい
う。）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ならびに磁性粉末の形状が極めて重
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、
この種用途の磁性粉末は、■鉄損が少なく、保磁力（ｔ
ｉｅ）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、非晶質磁性合金は、前記する如くで
、その磁気特性が良好である−１−に、硬度が高く耐摩
耗性や耐蝕特性が良好である。

本発明では、磁粉式電磁クラッチ用磁性粉末として、硬
度Ｈｖ　７００以上の非晶質磁性合金を使用し、これを
長径１０〜１５０μｍ、アスペクト比６以下で且つ角部
のないラウンドな外周面を有する板状または接床状粉末
として使用する。

非晶質磁性合金粉末の硬度がＨｖ　７００未満である場
合には、粉末の耐摩耗特性が充分でなく磁粉式電磁クラ
ッチ用磁性粉末として充分な耐久性が得られない。また
、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
合金粉末粒子の長径が１０μｍ未満である場合あるいは
１５０μｍを超える場合には粉末の流動特性が悪くなり
、トルク切れが悪くなり所望の特性が得られなくなるの
で、本発明では非晶質合金粉末の長径を１０μｍ１〜１
５０μｍの範囲とする。また、非晶質合金粉末の形状が
鱗ノ４状あるいは板状である場合、そのアスペク１〜比
か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、本発明では粉末形状のアスペク１〜比を８以
下、好ましくは６以下とする。

更に、本発明の磁粉式電磁クラッチ用非晶質磁性合金粉
末は外周に鋭い角部を有さないように処理され、丸みを
もったラウンドな外表面とされている。したがって、粉
末粒子の流動性が改善され、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とさ
れている。

本発明の磁粉式電磁クラッチ用磁性粉末は、例えば次の
手段により製造される。

非晶質合金は、溶融金属を急冷凝固させて得られもので
あるが、溶融金属から直接本発明の要件を兼備する非晶
質合金粉末を得ることはできない。

本発明の非晶質磁性合金粉末は、単ロール法、キャビテ
ーション法、あるいは水アトマイズ法等の従来公知の方
法によりリボン状、鱗片状あるいは粒状の非晶質合金を
得て後、必要により破砕処理を施し素材粉末を得る工程
、ついで素材粉末を回転ミル装置、振動ミル装置、ジェ
ットミル装置あるいは乳鉢等を用いて粉末同士を衝突摩
耗させる摩砕処理により素材粉末外周面の角部を摩滅さ
せ外周面をラウンド状にした後、所望の粒径の粉末を分
級収容する工程により得られる。

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、 Ｃｏ７５Ｆｅ５Ｓ」４Ｉ３□５ Ｃ０ＧＩＩ　＋Ｂ　Ｆ　ｅ４　＋２Ｓ　１１５　Ｂ　、
ｚＣＯ，，３Ｆｅ４．７Ｓ］□ＳＢ□。

ＣＯ□Ｉ］Ｓｉ、。Ｂ工。

Ｃｏｒ、６Ｆｅ、Ｃｒ、５ｊ５Ｂ、５ Ｃ０６６、ｅ　Ｆ　ｅ４＋　！、　Ｎ　］］１　Ｎ　ｂ
２　Ｈ２Ｓ　１１　Ｄ　Ｂ　１５Ｃｏ９．Ｚｒ１ｏ（数
字は原子％を示す。以下、同じ）等に代表されるＣＯ基
非晶質合金、あるいはＦ　ｅ７ｓ　Ｓ　ｉ□ｏ　Ｂ　、
５ Ｆ　ｅ、２Ｃｏ８Ｓ　ｉ、Ｂ　□５ Ｆｅ７ｒ、Ｃｒ６Ｓｊ４Ｂ１４ Ｆｅ□５Ｃｒ６Ｎｂ１Ｓｉ、、Ｂ、４ Ｆ　Ｑ　７６　Ｍ　Ｏ６Ｓ　］、４　Ｂ　ｉ４Ｆ　ｅ７
　Ｂ　Ｓ　Ｉｇ　Ｂ　Ｈ−３ Ｆ　ｅ７　Ｂ　Ｓ　１１　。Ｂ　１２ Ｆ　ｅ７　ｇ　８１５８　□Ｂ Ｆｅ８□５ｊ４Ｂ１３Ｃ２ Ｆｅ４ｏＮｊ４ｏＰ□６Ｂ６ Ｆ　ｅ＋；　２　Ｎ　ｉｓ、　６　Ｓ　１ＢＢ　１．４
Ｆｅ、。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。

なお、磁粉式電磁クラッチあるいはブレーキは、その使
用目的により高トルク用と低トルク用とがある。低トル
ク用の場合には磁性粉末に高磁束密度が要求されないの
で高透磁率で低鉄損の特性の良好なＣＯ基非晶質合金粉
末を採用が好適であり、高トルク用の場合には飽和磁束
密度の高いＦｅ基非晶質合金粉末の採用が望ましい。

実施例−１ Ｃｏ　７５（原子）％、　　Ｆｅ　５（原子）％、５ｉ
４（原子）％。

Ｂ１６（原子）％を組成とする鱗片状の非晶質合金を従
来公知のキャビテーション法により製造し、これをジェ
ットミル装置により摩砕して長径２０〜４４μｍ、アス
ペクト比５以下で、表面の角部が摩滅されてラウンド形
状にされた板状の非晶質合金粉末とした。得られた非晶
質合金粉末の粒子構造を第１図に電子顕微鏡写真（Ｘ５
００）で示す。また、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０．２８３］１　ｇｒを試料とし試
料振動型磁力計により最大測定磁場］０ＫＯｅで、直流
磁化特性を測定した。得られた特性曲線を第２図に示す
。この非晶質合金粉末は、飽和磁束密度１．］５Ｔ、保
磁力４Ａ／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４　Ａ／ｍ　を示した。

得られた特性曲線を第３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２０〜４４μｍ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、その保磁力は３８２　Ａ／
ｍを示した。得られた磁気履歴特性曲線を第３図（ｂ）
に示す。　第３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Ｉ−
Ｉとの比（Ｂ　／　Ｈ）は、比較鉄粉のそれに較べて大
きく、したがって、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、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 前記非晶質合金粉末の流動特性は、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 なお、流動塵試験はＪＩＳ　２５０２に従っておこなっ
た。

（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Ｈｖ１００）
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３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ず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−２ Ｆｅ７２（原子）％、　Ｃｏ　８（原子）％、　　Ｓｊ
　５（原子）％。

Ｂ１５（原子）％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
後、ボールミル法により外周の角部を摩滅させて外周が
ラウンド形状をした長径４４〜７４μｍでアスペクト比
６以下の非晶質合金粉末を得た。

得られた非晶質合金粉末は保磁力が１６Ａ／ｍと小さく
、また、残留磁束密度も従来の鉄分に比較して格段に小
さい値を示した。

また、硬度Ｈｖ　８００〜９００、流動塵２０　ｓｅｃ
で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、本発明の磁性粉末は、磁粉式電磁クラッ
チあるいはブレーキ用の磁性粉末に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、本発明の実施例である磁粉式電磁クラッチま
たはブレーキ用非晶質合金粉末の粒子構造を示す電子顕
微鏡写真（Ｘ５００）、第２図は、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３図（
ａ）は交流での磁気履歴特性曲線、第３図（ｂ）は従来
の鉄粉の交流での磁気履歴特性曲線を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）磁粉式電磁クラッチまたはブレーキに使用される軟
   磁性金属粉末であって、該磁性金属粉末が、硬度Ｈｖ７
   ００以上の非晶質合金粉末でなり、且つ該非晶質合金粉
   末が長径１０〜１５０μｍ、アスペクト比６以下であり
   外周に角部を有さない板状または擬球状の電磁クラッチ
   またはブレーキ用磁性粉末。 ２）非晶質の軟質磁性合金でなる素材粉末を製造する第
   １工程、前記素材粉末を摩砕容器に収容して摩砕処理し
   た後に分級する第２工程とを有することを特徴とする、
   磁粉式電磁クラッチまたはブレーキ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なり、且つ該非晶質合金粉末が
   長径１０〜１５０μｍ、アスペクト比６以下であり外周
   に角部を有さない板状または擬球状の電磁クラッチまた
   はブレーキ用磁性粉末の製造方法。