JPH0219604B2 - - Google Patents

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−炭
素系（Mn−Al−Ｃ系）合金磁石の改良に関する
ものである。

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、L₁₀型規則格子）の組
織に構成され、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
金磁石が公知である。また、このMn−Al−Ｃ系
合金磁石には、前記面心正方晶の〔001〕軸の配
列の状態によつて等方性磁石と、特定方向に磁化
容易方向を持つ異方性磁石とが既に知られてい
る。

一般に、異方性磁石は特定方向に高い磁気特性
を有し、一方向着磁すなわち二極着磁の分野でそ
の特長を発揮する。例えば、スピーカ用磁石、モ
ータ用二極ロータ磁石などをあげる事ができる。
反面、着磁方向には大きな制約が伴い、例えば多
極着磁の分野ではこの多くの等方性磁石に譲つて
いる。多極着磁の分野で用いられる異方性磁石と
しては、中心から放射状に全ての径方向に磁化容
易方向を得るものが知られているが、後に述べる
様に、弦方向への磁気特性が低いという難点の
為、必ずしも多極着磁に適してはおらず、特に、
極数がより多い高密度多極着磁には不利となる。
多極着磁、特に高密度多極着磁用永久磁石として
は、径方向と弦方向とを含む平面内の全ての方向
に高い磁気特性を有するものが望まれていた。

本発明は、上述の様な背景の下に、平面状に磁
化容易方向を有し、その平面内で優れた磁気特性
を示す新規な永久磁石を提供するものである。本
発明の永久磁石は、広い意味での異方性磁石であ
るが、これま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。

すなわち、フエライト系磁石の様に、結晶異方
性材料であるかアルニコ系磁石の様に形状異方性
材料であるかを問わず、一般の異方性磁石は一軸
異方性である。直交する面内での磁気特性を犠性
として、一方での高い磁気特性を得ているのであ
る。前述した放射状に磁化容易方向を有する磁石
にしても、磁石内の一部分を見ると径方向のみに
高い磁気特性を持ち、それに直交する面内には弦
方向を含め低い磁気特性しか示さない。

一方、本発明の永久磁石では、一方的での磁気
特性を犠性としてそれに直交す二次元平面内での
高い磁気特性を得ているのである。三次元的には
磁気的に異方性がありながら、上記二次元平面内
では特方性であり、磁気特性が大巾に向上した以
外は等方性磁石と同様に考えて用いる事ができ
る。更に、付随的な特長として、上記二次元平面
に垂直な方向への磁気漏洩が少ないという利点も
ある。

本発明は、上述の平面状に磁化容易方向を有す
る新規な異方性構造を持つ永久磁石をMn−Al−
Ｃ系合金磁石の改良によつて提供するものであ
る。本発明の永久磁石は、公知のMn−Al−Ｃ系
合金磁石に対して、合金組成及び個々の微細結晶
の結晶構造については何ら異なるものではなく、
前記〔001〕軸の統計的分布の相違によつて多結
晶体として新規な磁気異方性を示すのである。具
体的には、多結晶体磁石内の個々のτ相微細結晶
がその〔001〕軸を、磁石内の特定の平面に平行
な任意の方向に、その平面の垂直方向に比して優
先的に配列した形となつている。

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、〔001〕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（001）極密度は、その方位にＸ線回折法線
を置いた時の（00n）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任意の方向でＰ＞１であり、
かつその平面内では各方向での大きな差が無く、
同時にその平面の垂直方向でＰ＜１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倍以上であつた。また、前記平面に平行な
方向での（001）極密度の変化は約10％以下であ
り、Ｘ線回折強度測定における一一般的精度の程
度であつた。

本発明の磁石の主たる応用例である多極着磁用
磁石物品は、例えば永久磁石ロータの様に、一般
に軸対称形状である。第１図に本発明による軸対
称形状磁石物品の例を図示する。Ｚは対称軸であ
り、ハツチングは磁石物品中の任意の点Ｐを含む
Ｚに垂直な面を表わす。第１図に示す軸対称形状
の磁石物品の場合、本発明で言う特定の平面とは
対称軸に垂直な平面を指し、径方向（図中ｒ）及
び弦方向（図中ｕ）を含む平面である。点Ｐにお
いてｚは軸方向でありＺに平行である。内部の穴
は用途によつて不用である。

このような磁石物品の外周に８極着磁を施した
場合の磁石内部での磁路の形成を第２図に模式的
に示す。上述の平面内に、磁極近傍で径方向に、
そして中間位置で弦方向に沿つた曲がつた磁路が
形成され、平面内の全ての方向に高特性を有する
本発明の磁石物品の特長が生かされたものであ
る。

更に本発明の永久磁石を特徴づける点は、物品
内の巨視的位置のいかんを問わずτ相からなる微
視組織が同等である事である。例えば、不変形帯
に起因する中心端部での粗大結晶域などが存在し
ない。これは、磁気特性のみならず、機械的強度
や機械加工性なども物品内の全ての位置で均質で
高いと言う事である。第１図に示す様に、中心穴
もドリル加工により容易に加工する事ができる。

本発明の軸対称形状永久磁石物品の一つを対称
軸を含む面で切断した後、研磨、エツチングを施
してマクロ金属組織を観察した。第３図がそのマ
クロ金属組織写真で、倍率は４倍である。第３図
から、この磁石物品が均質なマクロ金属組織を持
ち、不変形帯による粗大結晶域が存在しないこと
が理解されよう。第４図は、この微視組織を示す
650倍の金属顕微鏡写真である。第３図のすべて
の位置で第４図の微視組織と同様の組織が観察さ
れる。第４図から分かる様に、この微視組織はほ
ぼ1μm以下の微細なτ相結晶を主体としたもので
ある。

一般の径方向異方性構造に比して、本発明の平
面状に磁化容易方向を有する異方性構造の永久磁
石の磁気応用上の効果を具体的に述べる。

径方向異方性構造を持つ永久磁石の例として、
公知の方法で作製された径方向異方性ストロンチ
ウムフエライト磁石を用いた。その磁気特性は、
径方向で、Br＝3.6kG、Hc＝2.6kOe、（BH）
max＝2.8MG・Oeで弦方向で、Br＝1.4kG、Hc
＝1.2kOe、（BH）max＝0.5MG・Oeであつた。
着磁に用いた形状は外径24mm〓、内径12mm〓、長さ
15mmである。この円筒状磁石物品の外周に２０極
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。外周部の表
面磁束密度をホール素子で測定したところ、各磁
極でのピーク値は1.3〜1.4kGであつた。

次に、本発明の永久磁石から、上述の磁石の径
方向の磁気特性とほぼ同等と見なし得るものを選
び、上記と同一の円筒形状に加工し、同一の着磁
条件で外周多極着磁を施した。この磁石の減磁曲
線の形は上記のストロンチウムフエライトの場合
と多少異なつているが、減磁曲線上の動作点近傍
での磁束密度は大きくは違わないものと考えられ
る。すなわち、Br＝4.2kG、Hc＝1.9kOe、（BH）
max＝2.9MG・Oeであり、この磁気特性は対称
軸に垂直な面内の各方向で均等である。外周部の
表面磁束密度を同様に測定したところ、各磁極で
のピーク値は2.1〜2.2kGであり、本発明の異方性
構造の効果が大きい事を示している。前述した
（001）極密度の相違は、ここで使用した永久磁石
についてＸ線回折法によつて測定したところ、約
3.5倍であつた。

本発明の永久磁石は、公知のMn−Al−Ｃ系磁
石用合金、例えば、68〜73重量％のMnと（1/10
Mn−6.6）〜（1/3Mn−22.2）重量％のＣと残部
のAlからなる合金を530℃〜830℃の温度域での
温間押出加工等公知の方法によつて一軸性の均質
微細な〔001〕繊維組織とした後、軸方向へ温間
圧縮加工を施して得ることができる。換言すれ
ば、巨視的に正の塑性歪を与えた後、負の塑性歪
を与えるのである。この圧縮加工に際しては、少
なくとも対数歪の絶体値（以下、単に対数歪とい
う）で0.1はでは自由圧縮である必要がある。0.1
以上の加工では目的に応じては型据込を施しても
よい。例えば、ロータ磁石等の軸対称磁石物品は
その形状を成形によつて得ることもできる。

次に実施例を説明する。

配合組成で69.5重量％のMn、29.3重量％のAl、
0.5重量％のＣ及び0.7重量％のNiを大気中で溶解
鋳造し、直径40mm〓、長さ40mmの円柱状ビレツト
を作製した。このビレツトを1100℃で２時間保持
した後、500℃まで風冷し600℃で20分間保持する
熱処理を行つた。次に、潤滑剤を介して720℃の
温度で直径15mm〓までの温間押出加工を行つた。
押出比は7.1、対数歪で0.2である。押出棒を長さ
30mmに切断し、両端に潤滑剤を介して、700℃で
高さ7.5mmまで温間自由圧縮加工を施した。対数
歪で1.4である。この直径約30mm〓の磁石の外周に
近い部分から、６mm×６mm×６mmの磁気特性測定
用試料を切り出した。磁気特性は径方向及び弦方
向で、Br＝4.7kG、Hc＝2.9kOe、（BH）max＝
4.3MG・Oeであつた。一方、軸方向では、Br＝
2.6kG、Hc＝2.0kOe、（BH）max＝1.4MG・Oe
であつた。残部の試料から、Ｘ線回折法により前
述の（001）極密度の相違を測定したところ、約
９倍という値であつた。

また、上記と同一条件で作製した磁石を機械加
工して、外径24mm〓、内径12mm〓、長さ７mmの円筒
形状に仕上げ、前述した条件で外周に２０極着磁
を施した。外周部各磁極での表面磁束密度ピーク
値は、2.6〜2.7kGであり、極めて優秀な多極着磁
用永久磁石物品であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による軸対称形状磁石物品の例
を示す斜視図、第２図はその磁石物品の外周に移
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、第３図は対称軸を含む面での金
属組織を巨視的に示す写真、第４図はその微視的
組織を示す顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主として面心正方晶の組織に構成される多結
   晶マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石にお
   いて、前記面心正方晶の〔001〕軸が特定の平面
   に平行な任意の方向に前記平面の垂線方向に比し
   て優先的に配列されて平面状に磁化容易方向を有
   し、前記平面内で磁気的に等方性であり、かつ前
   記垂線を含む任意の平面内で磁気的に異方性であ
   つて、前記平面に平行な任意の方向に前記垂線方
   向に比して３倍以上の（001）極密度を示し、か
   つ前記平面に平行な任意の方向での（001）極密
   度の変化は10％以下であることを特徴とする永久
   磁石。