JPH0638367B2 - 永久磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 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。

（従来の技術） 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形規則格子）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元系およ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
-Al-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〕軸
（磁化容易軸）の統計的分布の相違によって等方性磁石
と各種の異方性構造を有する異方性磁石（たとえば、特
定の方向または特定の平面に磁化容易方向をもつ異方性
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、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（面異方性磁石、特開昭56-111203号公報）およ
び、前記特定の平面内で特定の方向に磁化容易方向を有
するようにし、内周部では径方向に磁化容易方向を有す
るか、または外周部では弦方向に磁化容易方向を有する
かの少なくともどちらかを満足する異方性磁石（特開昭
58-189355号公報）などが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 多極着磁の分野で用いられる磁石の形状としては、一般
には軸対称の形状であり、一例として円筒体がある。円
筒体の磁石の内周に多極着磁（内周着磁）した場合の磁
石内部での磁路の形成を模式的に第２図に示した。同図
において破線が磁路を示し、一つの径方向（γ方向）に
対する弦方向（θ方向）も示している。前述したように
円筒の径方向（γ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２図に示したように、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い、外周部と内周部
の中間部では径方向から弦方向に順次変化している。前
述したように、磁石の形状を円筒体とした場合に内周部
というのは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ほぼ弦方向に沿っている部分を
さし、さらに中間部というのは磁路が径方向から弦方向
に順次変化している部分をさす。

前述した内周部が径方向に磁化容易方向を有するか、ま
たは外周部が弦方向に磁化容易方向を有するかの少なく
ともどちらかを満足する異方性磁石では、どちらも満足
する異方性構造を有する異方性磁石であるとしても、前
述した内周中間部（磁路が径方向から弦方向に順次変化
している部分）に適した異方性構造を有していない。

（問題点を解決するための手段） 以上述べてきた問題点を解決するために本発明の永久磁
石は、内周部では径方向に磁化容易方向を有し、外周部
では弦方向に磁化容易方向を有し、さらに外周部と内周
部の境界に第３の部分（中間部）として径方向から弦方
向に磁化容易方向が順次変化する領域を有する新規な異
方性構造をもったものである。

（作用） 前述したように、第３の部分（中間部）を有するため、
第２図に示した内周着磁を施した場合、優れた磁気特性
を示す異方性磁石となる。

（実施例） 本発明は、前述した背景のもとに、内周部が径方向に磁
化容易方向を有するか、または外周部が弦方向に磁化容
易方向を有するかの少なくともどちらかを満足する異方
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-Al-C系合金磁石の改良によって提
供するものである。

多極着磁の分野で用いられる磁石の形状は、一般には軸
対称の形状であるため、磁石の形状を軸対象の形状とし
て、第１図に基づいて本発明の永久磁石を説明する。

これまでに知られている異方性磁石は内周部が径方向に
磁化容易方向を有し、外周部が弦方向に磁化容易方向を
有しているが、本発明の永久磁石はさらに外周部と内周
部の境界に第３の部分（中間部）として磁化容易方向が
径方向から弦方向に順次変化する領域を有している。

第１図に本発明の永久磁石を対称軸の方向からみた図を
示す。説明のために各部分を破線で区分けして模式的に
各領域を表わしている。１は内周部で磁化容易方向が径
方向に沿っている部分である。２は中間部で磁化容易方
向が中心に近づくにつれて弦方向から径方向に沿って変
化している部分であり、各凹部の表面から近傍の部分の
みをさし、同心円状のすべての部分をさすのではない。
３は外周部で磁化容易方向が弦方向に沿っている部分で
あり、中間部２と同様に、同心円状のすべての部分をさ
すのではない。本発明の永久磁石では、言い変えると、
内周面の凹部の表面に沿って磁石の外周への向きに磁化
容易方向の変化をみると、凹部の表面の近傍ではまず最
内周部（中心から最も近い、部分）では径方向に平行で
あり、外にいくにつれて順次弦方向に近づく方向に変化
し、凹部の最も外周に近い部分で弦方向に平行になるよ
うに変化している。第１図では模式的に３つの部分に分
けたが、前述したように連続的に変化している。

第１図に示した例では、内周面の凸部が６個あるため、
内周に６極の多極着磁を施して用いるのに適した異方性
構造を有している。すなわち極数に合わせて凸部の数が
変化する。また内周着磁した場合の極の位置は内周面の
凸部である。

本発明の永久磁石は、前述したような異方性構造をもっ
ているため、第２図に示したような内周着磁を施した場
合に優れた磁気特性を示すのである。

第２図に示したような内周に多極着磁を施した場合、磁
路に沿うように、前記の面心正方晶〔001〕軸（磁化容
易軸）を配列させた構造を有するためである。

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相は正方晶であるから、〔00
1〕軸の配向は(001)極密度分布として捉えることができ
る。多結晶のある方位での(001)極密度は、その方位に
Ｘ線回折方線を置いたときの(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。

発明者が試作した本発明の永久磁石について、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(001)極密度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、中間
部および内周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（γ方
向）異方性で、外周部では弦方向（θ方向）異方性でさ
らに中間部では径方向から弦方向に順次異方性方向が変
化する。発明者らが試作した本発明の永久磁石について
は特定の方向とそれに直交する方向の残留磁束密度の比
が、1.1以上であった。

本発明の永久磁石は、公知のMn-Al-C系磁石用合金、た
とえば、68重量％ないし73重量％（以下単に％で示す）
のMnと(1/10Mn-6.6)ないし(1/3Mn-22.2)％のＣと残部の
Alからなる合金を530ないし830℃の温度域で押出加工等
の公知の方法によって一軸性の均質微細な〔001〕繊維
組織としたのち、たとえば一つの製造法としては、軸方
向に圧縮加工を施し、圧縮加工によって試料の内周面を
凹凸上に形成することによって得ることができる。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。

配合組成で69.5％のMn、29.3％のAl、0.5％のＣおよび
0.7％のNiを溶解鋳造し、直径70mm、長さ50mm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
したのち、室温まで放冷する熱処理を行なった。次に潤
滑剤を介して、720℃の温度で直径45mmまでの押出加工
を行なった。さらに潤滑剤を介して680℃の温度で直径3
1mmまでの押出加工を行なった。この押出棒を長さ20mm
に切断し、切削加工して、外径30mm、内径24mm、長さ20
mmの円筒ビレットを作製した。このビレットを用いて、
第３図および第４図に示した金型を用いて圧縮加工を行
なった。第３図においてD_K（外径５の内径）＝30mm、X_A
＝８mm、R_S（ポンチ凸部のＲ）＝2.5mm，D_P（ポンチ
径）＝16_Zであり、ポンチ凸部は８個ある。第４図は第
３図と直交する方向からの断面図を示す。同図において
４はビレット、５は外型であり、６および７はポンチ
で、凹凸面がかみあうような表面を有し、図の上下方向
に移動することができる。このような金型を用いて、高
さ12mmまで圧縮加工を行なった。

圧縮加工後のビレットを内径20mmまで切削加工し、８極
の内周着磁を施した。着磁は2000μＦのオイルコンデン
サーを用い1500Ｖでパルス着磁した。内周面の表面磁束
密度をホール素子で測定した。比較のために、直径18m
m、長さ20mmの円柱ビレットを680℃の温度で円柱軸方向
に自由圧縮加工した。なお、圧縮加工後のビレットの高
さは12mmであった。加工後のビレットは表面異方性磁石
であり、前記と同様に切削加工し、着磁し、表面磁束密
度を測定した。

以上の両者の値を比較すると、本発明の方法で得た磁石
の表面磁束密度の値は、面異方性磁石のそれの約1.6倍
であった。

前記と同様な方法で得た本発明の永久磁石の外周部およ
び内周部から一辺が３mmで、それぞれの辺が軸方向、径
方向および弦方向に平行である立方体を切り出し、各方
向の磁気特性を測定した。

外周部の弦方向では、Br＝5.9kG,Hc＝2.7kOe,(BH)max＝
6.2MG・Oeであり、径方向では、Br＝3.1kG,Hc＝2.3kOe,
(BH)max＝2.0MG・Oe、軸方向ではBr＝2.6kG,Hc＝1.9kOe,
(BH)max＝1.4MG・Oe、また内周部ではBr＝3.0kG,Hc＝2.0
kOe,(BH)max＝1.7MG・Oeであり、径方向では、Br＝5.6k
G,Hc＝2.5kOe,(BH)max＝5.4MG・Oe、軸方向ではBr＝2.6k
G,Hc＝1.9kOe,(BH)max＝1.4MG・Oeであった。

さらに、磁気トルク測定の結果、磁石内周面の凹部の近
傍部分では、凹部の表面にほぼ沿った方向に磁化容易方
向を有していることが判明した。

（発明の効果） 本発明によれば、内周多極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示す永久磁石をうることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の永久磁石を異方性構造の違
いの区分けを模式的に示す図、第２図は円筒状磁石の内
周面に多極着磁を施した場合の磁石内部での磁路の形成
を模式的に示す図、第３図および第４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……内周部、２……中間部、３……外周部、４……ビ
レット、５……外型、６，７……ポンチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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−炭素系合金磁石であっ
   て、前記磁石の形状が軸対称であり、前記面心正方晶の
   〔001〕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
   も前記平面内の内周部では磁気的に径方向に異方性であ
   り、外周部では磁気的に弦方向に異方性であり、さらに
   前記外周部と内周部の間に中間部として中心に近づくに
   つれて順次、磁気的な異方性の方向が弦方向から径方向
   に変化する領域を有することを特徴とする永久磁石。