(57)【要約】高い残留磁束密度を具備し、且つ小さな外部磁界により磁力を可逆的に変化させることが可能な磁性体を提供すること。本発明の磁性体は、残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である。
2012090765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、
保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、
前記残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である、
磁性体。
【請求項２】
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む、
請求項１に記載の磁性体。
【請求項３】
結晶粒子径が１μｍ以下である、
請求項１又は２に記載の磁性体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機又は衣類乾燥機等の家電機器、ハイブリッド自動車、電車又はエレベータ等の動力装置として、従来、永久磁石モータが用いられてきた。しかし、永久磁石モータの可変速駆動を行う場合、永久磁石の磁束が一定であるため、回転速度に比例して誘導電圧が高くなる。そして、誘導電圧が電源電圧以上となるような高い回転速度では、駆動が困難になる。そのため、従来の永久磁石モータでは、中・高速域や軽負荷時において、電機子電流による磁束で永久磁石の磁束を相殺させる弱め磁束制御を行う必要があり、モータの効率が低下してしまう。【０００３】
このような問題を解決するために、近年、外部から磁界を作用させることにより磁力が可逆的に変化する磁石（可変磁力磁石）を用いた可変磁束モータが開発されている。可変磁束モータでは、中・高速域や軽負荷時において、可変磁力磁石の磁力を小さくすることによって、従来のようなモータの効率低下を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の可変磁束モータでは、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石（例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）等の磁力が一定である固定磁石と、Ｓｍ２Ｃｏ１７等のような可変磁力磁石とが併用される。固定磁石であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの残留磁束密度Ｂｒは１３ｋＧ程度であり、可変磁力磁石であるＳｍ２Ｃｏ１７のＢｒは１０ｋＧ程度である。このように、固定磁石と可変磁力磁石との磁力の差は、モータの出力及び効率の低下の原因となる。【０００６】
可変磁束モータの出力及び効率を向上させる方法としては、可変磁力磁石から固定磁石と同等の磁束を取り出すことが考えられる。しかし、Ｓｍ２Ｃｏ１７の飽和磁化Ｉｓは１２．５ｋＧ程度であり、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢのＩｓは１６．０ｋＧ程度であるため、Ｓｍ２Ｃｏ１７でＮｄ２Ｆｅ１４Ｂと同等のＢｒを実現するのは困難である。【０００７】
可変磁束モータの出力及び効率を向上させる他の方法としては、従来固定磁石として用いられてきたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を可変磁力磁石として用いることが考えられる。しかし、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の磁化（保磁力）機構はニュークリエーション型であるため、その磁力変化又は磁化反転には、Ｓｍ２Ｃｏ１７の場合よりも大きな外部磁界が必要となる。しかし、大きな外部磁界は、大きな磁化電流を要するため、モータの効率を低下させ、また磁気回路による制御が容易ではない。これらの問題のため、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を可変磁力磁石として実用化することは容易ではない。【０００８】
したがって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を可変磁力磁石として実用するためには、磁化機構がＳｍ２Ｃｏ１７のようなピンニング型の磁化機構、又はフェライト磁石のような単磁区粒子型の磁化機構を、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石において実現しなければならない。【０００９】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、高い残留磁束密度を具備し、且つ小さな外部磁界により磁力を可逆的に変化させることが可能な磁性体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る磁性体は、残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である。【００１１】
上記本発明に係る磁性体は、高い残留磁束密度を具備し、且つ小さな外部磁界によりその磁力（磁束密度）が可逆的に変化するため、可変磁束モータ用の可変磁力磁石として好適である。【００１２】
上記本発明に係る磁性体は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含むことが好ましい。すなわち、上記本発明に係る磁性体は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の組成を有することが好ましい。このような組成を具備する磁性体においては、上記本発明の効果が顕著になると共に、ＳｍＣｏ系磁石のように高価で供給量が不安定なＣｏを要しないため、低価格化が可能となる。【００１３】
上記本発明に係る磁性体の結晶粒子径が１μｍ以下であることが好ましい。これにより、上記本発明の効果が顕著になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い残留磁束密度を具備し、且つ小さな外部磁界により磁力を可逆的に変化させることが可能な磁性体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１ａは、本発明の実施例４の磁性体の破断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真であり、図１ｂは、本発明の実施例４の磁性体の断面を走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）で撮影した写真である。
【図２】図２は、比較例７の磁性体の破断面をＳＥＭで撮影した写真である。
【図３】図３は、本発明の実施例４の磁化−磁界曲線である。
【図４】図４は、比較例３の磁化−磁界曲線である。
【図５】図５は、比較例７の磁化−磁界曲線である。
【図６】図６ａ及び図６ｂは、本発明の実施例３の磁性体の断面の一部をＳＥＭで撮影した反射電子像である。
【図７】図７は、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）による分析に基づく、図６ａの領域７の二次電子像（ＳＬ）、反射電子像（ＣＰ）及び元素分布を示す図である。
【図８】図８は、ＥＰＭＡによる分析に基づく、図６ｂの領域８の二次電子像（ＳＬ）、反射電子像（ＣＰ）及び元素分布を示す図である。
【図９】図９ａ及び図９ｂは、比較例５の磁性体の断面の一部をＳＥＭで撮影した反射電子像である。
【図１０】図１０は、ＥＰＭＡによる分析に基づく、図９ａの領域１０の二次電子像（ＳＬ）、反射電子像（ＣＰ）及び元素分布を示す図である。
【図１１】図１１は、ＥＰＭＡによる分析に基づく、図９ｂの領域１１の二次電子像（ＳＬ）、反射電子像（ＣＰ）及び元素分布を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明の実施例３の磁性体の断面をＳＴＥＭで撮影した写真であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）中の線分ＬＧ２上の各分析箇所における各元素の含有率を示す表である。
【図１３】図１３（ａ）は、比較例５の磁性体の断面をＳＴＥＭで撮影した写真であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中の線分ＬＧ５上の各分析箇所における各元素の含有率を示す表である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、本発明の実施例３の磁性体の断面をＳＴＥＭで撮影した写真であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）中の各測定箇所における各元素の含有率を示す表である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、比較例５の磁性体の断面をＳＴＥＭで撮影した写真であり、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）中の各測定箇所における各元素の含有率を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
（磁性体）
本実施形態に係る磁性体は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含むことが好ましい。希土類元素Ｒは、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種であればよい。特に、希土類元素ＲがＮｄ及びＰｒのうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。遷移金属元素Ｔとしては、Ｆｅ又はＣｏが挙げられる。遷移金属元素Ｔとしては、Ｆｅが好ましいが、磁性体がＴとしてＦｅとＣｏの両元素を含有してもよい。磁性体が上記の組成を有することにより、磁性体の飽和磁束密度及び残留磁束密度が顕著に向上する。なお、磁性体は、不純物又は添加物として、Ｃａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ、及びＢｉ等の他の元素を更に含んでもよい。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態に係る磁性体の残留磁束密度Ｂｒは１１ｋＧ以上（１．１Ｔ以上）である。好ましくは、磁性体のＢｒは１２．５ｋＧ以上（１．２５Ｔ以上）である。磁性体のＢｒの上限値は特に限定されないが、１４ｋＧ（１．４Ｔ）程度である。本実施形態に係る磁性体のＢｒは、従来可変磁力磁石として使用されてきたＳｍ２Ｃｏ１７焼結磁石のＢｒ（１０ｋＧ）よりも高い。したがって、本実施形態に係る磁性体を可変磁力磁石として用いた可変磁束モータでは、可変磁力磁石が固定磁石と同程度の磁力を有することが可能となり、従来よりも高い出力及び効率が達成される。
【００１９】
本実施形態に係る磁性体の保磁力ＨｃＪは５．０ｋＯｅ以下（４００Ａ/ｍ以下）である。好ましくは、磁性体のＨｃＪは４．０ｋＯｅ以下（３２０Ａ/ｍ以下）である。なお、磁性体のＨｃＪの下限値は特に限定されないが、１．０ｋＯｅ（８０Ａ/ｍ）程度である。
【００２０】
本実施形態に係る磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界の大きさは１．１０ＨｃＪ以下である。つまり、本実施形態に係る磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界の大きさはＨｃＪの１１０％以下である。好ましくは、磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界が１．０５ＨｃＪ以下である。磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界の下限値は、１．００ＨｃＪ程度である。以下では、場合により、磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界（の大きさ）を「ｍｆ」（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）と記す。
【００２１】
本実施形態では、ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、磁性体のＢｒを０にするために要する外部磁界の大きさｍｆが１．１０ＨｃＪ以下であるため、小さい外部磁界により磁性体の磁力変化又は磁化反転を可逆的に繰り返すことが可能である。また、本実施形態の磁性体では、磁力変化又は磁化反転が繰り返された場合であっても、磁化曲線の対称性が維持され、安定した磁束密度の制御が可能となる。本実施形態の磁性体を可変磁力磁石として用いた可変磁束モータでは、磁性体の磁力変化又は磁化反転に要する外部磁界が小さいため、磁気回路による外部磁界及び磁性体の磁力の制御が容易となるとともに、磁化電流を減少させ、モータの効率を向上させることが可能となる。そのため、本実施形態の磁性体は、洗濯機又は衣類乾燥機等の家電機器、ハイブリッド自動車、電車又はエレベータ等に装備される可変磁束モータ用の可変磁力磁石として好適である。
【００２２】
磁性体を構成する結晶の粒径は１μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍであることがより好ましい。磁性体を構成する結晶の粒径が微細であることにより、磁性体の磁化機構がピンニング型（又は単磁区型）となり易く、外部磁界ｍｆに係る上記磁気特性が発現し易くなる。一方、従来のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系焼結磁石を構成する結晶の粒径は５μｍ程度であるため、その磁化機構はニュークリエーション型である。
【００２３】
磁性体はＣｕを含有することが好ましい。
【００２４】
結晶の粒径が微細である磁性体は一般に高い保磁力を有していることが知られている。高い保磁力を有する磁性体は、その磁化の状態を変化させるために大きい外部磁界を必要とし、可変磁束モータ用の可変磁力磁石には適さない。しかしながら、磁性体に適量のＣｕを含有させることにより、磁性体の高い残留磁束密度とピンニング型の磁化機構を維持したままに保磁力を低減させ易くなる。これにより、上述した残留磁束密度、保磁力、及び外部磁界に係る磁気特性を顕著に発現させることが可能となる。
【００２５】
磁性体中のＣｕの含有率は磁性体の全質量に対して１．０〜１．２５質量％であることが好ましい。Ｃｕの含有率が増加するほど、Ｂｒ及びＨｃＪが減少する傾向がある。Ｃｕの含有率が減少するほど、Ｂｒ及びＨｃＪが増加する傾向がある。また、磁性体を構成する主相粒子内でのＣｕの含有率は、主相粒子内の全元素に対して、０．５〜０．６原子％であることが好ましい。なお、主相粒子とは、磁性体の主成分からなる結晶粒子である。主成分とは、例えば、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂ（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）である。磁性体が、主相粒子から構成される微細構造を有し、その磁化機構がピンニング型である場合、主相粒子内でのＣｕの含有率が上記の範囲内であることによって、所望の低い保磁力が得られやすい、と本発明者らは考える。
【００２６】
磁性体は粉末であってもよい。磁性体は、粉末を押し固めた圧粉体であってもよい。磁性体は、磁性体の粉末又は圧粉体を樹脂で固めたボンド磁石であってもよい。磁性体は、磁性粒子の焼結体であってもよい。
【００２７】
（磁性体の製造方法）
磁性体の製造では、まず原料合金を鋳造する。原料合金としては、上述した希土類元素Ｒ，遷移金属元素Ｔ及びＢを含むものを用いればよい。原料合金は、必要に応じて、添加物又は不純物として上述した元素を更に含んでもよい。原料合金の化学組成は、最終的に得たい磁性体の化学組成に応じて調整すればよい。原料合金は鋳塊であっても粉末であってもよい。
【００２８】
ＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ−Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ−Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）処理により、原料合金から合金粉末を形成する。ＨＤＤＲ処理とは、原料合金の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）、不均化（Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ）、脱水素化（Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）、および再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を順次実行するプロセスである。
【００２９】
ＨＤＤＲ処理では、原料合金を、Ｈ２ガス雰囲気またはＨ２ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で５００℃〜１０００℃に保持し、それによって原料合金を水素化させた後、雰囲気におけるＨ２ガスの分圧が１３Ｐａ以下になるまで、５００℃〜１０００℃で原料合金を脱水素処理し、次いで冷却する。これにより、Ｎｄ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の組成を有する微細な結晶粒子（Ｎｄ−Ｔ−Ｂ系磁性粉）が得られる。
【００３０】
主原料であるＮｄ−Ｔ−Ｂ系磁性粉に対して、Ｃｕ粉末を添加したものを不活性ガス雰囲気下で混合して、原料混合物を調製する。原料混合物中のＣｕ粉末の含有率は、原料混合物の全質量に対して１．０〜１．２５質量％であることが好ましい。これにより上記磁気特性を有する磁性体を得やすくなる。Ｃｕ粉末の含有率が増加するほど、得られる磁性体のＢｒ及びＨｃＪが減少する傾向がある。Ｃｕ粉末の含有率が減少するほど、得られる磁性体のＢｒ及びＨｃＪが増加する傾向がある。
【００３１】
原料混合物を７００〜９５０℃の不活性雰囲気下で熱処理することにより、粉末状の磁性体が完成する。この熱処理により、Ｃｕが熱拡散し、Ｎｄ−Ｔ−Ｂ系磁性粉がピンニング型の磁化機構を維持したまま、低保磁力化する。なお、Ｃｕを添加したＮｄ−Ｔ−Ｂ系磁性粉は、７００〜９５０℃での熱処理ではほぼ粒成長せず、熱処理前の微細構造を維持する。
【００３２】
なお、粉末状の磁性体ではなく、焼結した磁性体を得る場合、原料混合物を磁界中で加圧成形して成形体を形成する。成形時に原料混合物に印加する磁界の強度は８００ｋＡ／ｍ以上であることが好ましい。成形時に原料混合物に加える圧力は１０〜５００ＭＰａ程度であることが好ましい。成形方法としては、一軸加圧法またはＣＩＰなどの等方加圧法のいずれを用いてもよい。得られた成形体を焼成して焼結体を形成する。焼成温度は７００〜１２００℃程度であればよい。焼成時間は０．１〜１００時間程度であればよい。焼成工程は、複数回行ってもよい。焼成工程は、真空中またはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。焼成後の焼結体に対して時効処理を施してもよい。焼結体から所望の寸法の磁性体を切り出す加工を行っても良い。焼結体の表面に保護層を形成してもよい。保護層としては、通常希土類磁石の表面を保護する層として形成されるものであれば特に制限なく適用できる。保護層としては、たとえば、塗装や蒸着重合法により形成した樹脂層、めっきや気相法により形成した金属層、塗布法や気相法により形成した無機層、酸化層、化成処理層等が挙げられる。
【００３３】
上記の方法で得た粉末状の磁性体とプラスチック又はゴム等の樹脂とを混合した後に樹脂を硬化することにより、ボンド磁石を作製してもよい。または、磁性体の粉末を押し固めた圧粉体に樹脂を含浸させた後に樹脂を硬化することにより、ボンド磁石を作製してもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００３５】
（実施例４）
遠心鋳造法により、表１に示す元素を含有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の鋳塊を作製した。鋳塊中の各元素の含有率は表１に示す値に調整した。なお、表１から明らかなように、鋳塊の組成はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂにほぼ等しい。鋳塊に不可避的に含まれる不純物元素の有無を分析した。各不純物元素の種類及び鋳塊における各不純物元素の含有率を表２に示す。なお、鋳塊の組成は蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）で分析した。【００３６】
【表１】
2012090765.tif 000003
【００３７】
【表２】
2012090765.tif 000004
【００３８】
ＨＤＤＲ処理により、鋳塊から合金粉末を形成した。ＨＤＤＲ処理では、鋳塊をＨ２ガス雰囲気中で８００℃に保持することにより、鋳塊を水素化させた後、雰囲気におけるＨ２ガスの分圧が１Ｐａ以下になるまで、８５０℃で鋳塊を脱水素処理し、次いで冷却した。これらの工程を経た鋳塊をＡｒガス雰囲気中で粉砕し、ふるい分けすることにより、粒径が２１２μｍ以下であるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉を得た。【００３９】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉に対して、Ｃｕ粉末を添加したものをＡｒガス雰囲気下で混合して、原料混合物を調製した。原料混合物中のＣｕ粉末の含有率（以下、「Ｃｕ添加量」という。）は、原料混合物の全質量に対して１．２５質量％に調整した。Ｃｕ粉末の純度は９９．９質量％であり、Ｃｕ粉末の粒径は１０μｍ以下であった。混合にはコーヒーミルを用いた。混合時間は１分であった。混合はＡｒガス雰囲気中で行った。【００４０】
加熱炉を用いて、原料混合物をＡｒガス雰囲気下で７００℃に熱処理することにより、実施例４の磁性体を得た。なお、熱処理では、４時間にわたり原料混合物を７００℃で加熱した。【００４１】
実施例４の磁性体の破断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を図１ａに示す。実施例４の磁性体の断面を走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）で撮影した写真を図１ｂに示す。図１ａ及び図１ｂに示すように、実施例４の磁性体は、粒径が１μｍ以下である微細な磁性粒子の集合体であることが確認された。【００４２】
［磁気特性の評価］
実施例４の磁性体を、Ａｒガス雰囲気中で乳鉢を用いて粉砕し、篩い分けを行って、粒径が２１２μｍ以下である磁性体の粉末を得た。この粉末とパラフィンとをケースに詰めて、パラフィンを融解させた状態で１テスラの磁界を印加して磁性体の粉末を配向させ、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、磁化−磁界曲線を測定して磁気特性を求めた。磁性体の粉末に印加した磁界の大きさは−２５〜２５ｋＯｅの範囲内に制御した。実施例４の磁性体の残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）の測定結果を表５に示す。実施例４の磁化−磁界曲線を図３に示す。【００４３】
また、磁化−磁界曲線を測定した後に正方向に飽和するまで磁化した磁性体に対して、逆方向の磁界を印加し、その磁界を取り除いた際に残留磁束密度Ｂｒが０となる逆方向の磁界の大きさを求めた。Ｂｒが０となる逆方向の磁界の絶対値（ｍｆ）及び保磁力ＨｃＪに対する比（ｍｆ／ＨｃＪ）を表５に示す。【００４４】
（実施例１〜３、５〜６、比較例１〜８）
各実施例及び比較例では、Ｃｕ添加量を表５に示す値に調整した。各実施例及び比較例では、原料混合物の熱処理温度を表５に示す値に調整した。これらの事項以外は、実施例４と同様の方法で、各実施例及び比較例の粉末状の磁性体を作製した。比較例７の磁性体の破断面をＳＥＭで撮影した写真を図２に示す。比較例７では、実施例４とは対照的に、磁性粒子が粒成長しており、実施例４のような微細な組織構造は見られなかった。【００４５】
各実施例及び比較例のＢｒ、ＨｃＪ、ｍｆ、及びＨｃＪに対するｍｆの比を、実施例４と同様の方法で求めた。結果を表５に示す。比較例３の磁化−磁界曲線を図４に示す。比較例７の磁化−磁界曲線を図５に示す。【００４６】
［ＳＥＭ−ＥＰＭＡ分析］
実施例３で得られた磁性体の断面を走査電子顕微鏡が備える電子線マイクロアナライザー（ＳＥＭ−ＥＰＭＡ）を用いて分析した。実施例３の分析結果を図６〜８示す。比較例５で得られた磁性体の断面をＳＥＭ−ＥＰＭＡを用いて分析した。比較例５の分析結果を図９〜１１に示す。【００４７】
図６ａ及び図６ｂは実施例３の磁性体断面の反射電子像である。図６ａ中の領域７及び図６ｂ中の領域８は、元素マッピングのためのデータをＥＰＭＡ分析によって収集した位置（測定領域）である。領域７の大きさは２０×２０μｍである。領域８の大きさは５１．２×５１．２μｍである。図７はＥＰＭＡ分析に基づく領域７内の元素分布マップである。図８はＥＰＭＡ分析に基づく領域８内の元素分布マップである。【００４８】
図９ａ及び図９ｂは比較例５の磁性体断面の一部の反射電子像である。図９ａ中の領域１０及び図９ｂ中の領域１１は、元素マッピングのためのデータをＥＰＭＡ分析によって収集した位置（測定領域）である。領域１０の大きさは２０×２０μｍである。領域１１の大きさは５１．２×５１．２μｍの領域である。図１０はＥＰＭＡ分析に基づく領域１０内の元素分布マップである。図１１はＥＰＭＡ分析に基づく領域１１内の元素分布マップである。【００４９】
ＥＰＭＡ分析に基づく元素分布マップに拠ると、実施例３において添加されたＣｕは、磁性体内に均一に分散せず偏析しているように見受けられた。【００５０】
［ＳＴＥＭ−ＥＤＳ分析／線分析］
実施例３及び比較例５で得られた磁性体の断面を、走査透過電子顕微鏡が備えるエネルギー分散型Ｘ線分光（ＳＴＥＭ−ＥＤＳ）を用いて分析した。実施例３の結果を図１２（ａ）及び１２（ｂ）に示す。比較例５の分析結果を図１３（ａ）及び１３（ｂ）に示す。図１２（ｂ）中のＬＧ２００００〜ＬＧ２００２９は、ＳＴＥＭ−ＥＤＳによって各元素の含有率を測定した箇所（分析箇所）であり、図１２（ａ）中の線分ＬＧ２上に略等間隔で配列した各点に対応する。図１３（ｂ）中のＬＧ５００００〜ＬＧ５００２９は、ＳＴＥＭ−ＥＤＳによって各元素の含有量を測定した箇所（分析箇所）であり、図１３（ａ）中の線分ＬＧ５上に略等間隔で配列した各点に対応する。図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示す各分析箇所における元素の含有率の単位は「原子％」である。図１２（ａ）及び図１３（ａ）中の各矢印は線分析を行った方向を示す。図１２（ｂ）のＬＧ２００００は、線分析の開始点であり、図１２（ａ）の矢印の始点側に位置する。図１２（ｂ）のＬＧ２００２９は線分析の終点であり、図１２（ａ）の矢印の先端側に位置する。図１３（ｂ）のＬＧ５００００は、線分析の開始点であり、図１３（ａ）の矢印の始点側に位置する。図１３（ｂ）のＬＧ５００２９は線分析の終点であり、図１３（ａ）の矢印の先端側に位置する。図１２（ｂ）中のＬＧ２００００〜ＬＧ２００２９に付された長さ（単位：μｍ）は、各分析箇所のＬＧ２００００からの距離である。図１３（ｂ）中のＬＧ５００００〜ＬＧ５００２９に付された長さ（単位：μｍ）は、各分析箇所のＬＧ５００００からの距離である。【００５１】
図１２（ｂ）に示すように、Ｃｕを添加した原料混合物の熱処理した実施例３の磁性体では、主相粒子内のＣｕの含有率が、粒界におけるＣｕの含有率と同程度であることが確認された。一方、図１３（ｂ）に示すように、原料混合物にＣｕを添加していない比較例５では、原料混合物を熱処理しても、主相粒子内にＣｕはほぼ存在せず、粒界に比較的多量のＣｕが存在することが確認された。【００５２】
［ＳＴＥＭ−ＥＤＳ分析／点分析］
実施例３及び比較例５で得られた各磁性体の断面をＳＴＥＭ−ＥＤＳを用いて分析した。実施例３の分析結果を図１４（ａ）、１４（ｂ）及び１４（ｃ）に示す。比較例５の分析結果を図１５（ａ）、１５（ｂ）及び１５（ｃ）に示す。図１４（ａ）及び１４（ｂ）に示す各測定箇所「＋」における各元素の含有率をＳＴＥＭ−ＥＤＳによって測定した。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）及び１４（ｂ）中の各測定箇所における各元素の含有率を示す。図１５（ａ）及び１５（ｂ）に示す各測定箇所「＋」における各元素の含有率をＳＴＥＭ−ＥＤＳによって測定した。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）及び１５（ｂ）中の各測定箇所における各元素の含有率を示す。なお、図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）に記載の「粒界」とは、磁性体を構成する２つの結晶粒子（主相粒子）の境界領域を意味する。「粒界三重点」とは、磁性体を構成する３つ以上の結晶粒子に囲まれた相を意味する。【００５３】
図１４（ｃ）に示す点分析の結果に基づき、実施例３の磁性体の粒界における各元素の含有率の平均値、主相粒子内における各元素の含有率の平均値、及び粒界三重点における各元素の含有率の平均値を求めた。その結果を表３に示す。図１５（ｃ）に示す点分析の結果に基づき、比較例５の磁性体の粒界における各元素の含有率の平均値、主相粒子内における各元素の含有率の平均値、及び粒界三重点における各元素の含有率の平均値を求めた。その結果を表４に示す。【００５４】
【表３】
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【００５５】
【表４】
2012090765.tif 000006
【００５６】
表３及び表４の比較から、実施例３の主相粒子内のＣｕの含有率は、比較例５の主相粒子内のＣｕの含有率に比べて高いことが確認された。また、実施例３では、Ｃｕが粒界三重点に偏析していることが確認された。実施例３及び比較例５と同様に、他の実施例及び比較例についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによる点分析を行った。点分析の結果から求めた各実施例及び比較例の主相粒子内のＣｕの含有率を表５に示す。表５に記載された残留磁束密度とＣｕ添加量及び熱処理温度との関係を表６に示す。表５に記載された保磁力とＣｕ添加量及び熱処理温度との関係を表７に示す。表５に記載されたｍｆ／ＨｃＪとＣｕ添加量と熱処理温度との関係を表８に示す。表５に記載された主相粒子内におけるＣｕの含有率とＣｕ添加量及び熱処理温度との関係を表９に示す。表６〜９において「＊」が付された数値は実施例の数値である。【００５７】
【表５】
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【００５８】
【表６】
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【００５９】
【表７】
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【００６０】
【表８】
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【００６１】
【表９】
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【００６２】
Ｃｕ添加量が１質量％であり、熱処理温度が７００〜９５０℃である実施例１〜３及び５では、ＣｕがＮｄ−Ｆｅ−Ｂ型主相粒子内に均一に拡散しており、保磁力が低いことが確認された。Ｃｕ添加量が１．２５質量％であり、熱処理温度が９００〜９５０℃である実施例４及び６においても、ＣｕがＮｄ−Ｆｅ−Ｂ型主相粒子内も均一に拡散しており、保磁力が低いことが確認された。実施例１〜６の低い保磁力は、主相粒子中のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの異方性磁界ＨＡが低下したことに起因すると推察される。【００６３】
Ｃｕ添加量が０であり、熱処理温度が７００〜９００℃である比較例１，３及び５では、熱処理温度の変化に伴う磁性の変化は見られなかった。つまり、比較例１，３及び５の磁性体と、その原料混合物との間に顕著な差異は確認されなかった。また、Ｃｕ添加量が０であり、熱処理温度が９５０℃である比較例７では、粒成長とｍｆ／ＨｃＪの増加が見られた。比較例７の粒成長は、熱処理温度が高すぎたことに起因すると考えられる。また、比較例７のｍｆ／ＨｃＪの増加は、磁性体の磁化機構がニュークリエーション型になったことに起因すると考えられる。【００６４】
Ｃｕ添加量が１．２５質量％であり、熱処理温度が７００〜８００℃である比較例２及び４では、熱処理温度が低いためにＣｕがＮｄ−Ｆｅ−Ｂ型主相粒子内に均一に拡散できず、その結果、Ｃｕ濃度が高い部分が生じた、と考えられる。そして、Ｃｕ濃度が高い部分において、Ｃｕ−希土類化合物（例えばＮｄＣｕ５）が形成され、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの一部のＮｄが奪われたと推察される。その結果、比較例２及び４の残留磁束密度Ｂｒが低くなったと考えられる。【００６５】
Ｃｕ添加量が１．５質量％であり、熱処理温度が９００〜９５０℃である比較例６及び８では、Ｃｕ添加量が多すぎた。その結果、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ型主相粒子内にＣｕが均一に拡散しても、まだ主相粒子外に余剰のＣｕが存在していたものと考えられる。そして、この余剰のＣｕによりＣｕ−希土類化合物（例えばＮｄＣｕ５）が形成され、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの一部のＮｄが奪われたと推察される。その結果、比較例６及び８の残留磁束密度Ｂｒが低くなったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、高い残留磁束密度を具備し、且つ小さな外部磁界により磁力を可逆的に変化させることが可能であるため、家電機器、ハイブリッド自動車、電車又はエレベータ等に装備される可変磁束モータ用の可変磁力磁石として好適である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月1日(2013.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、
保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、
前記残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．０４９ＨｃＪ以下である、
磁性体。
【請求項２】
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む、
請求項１に記載の磁性体。
【請求項３】
残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、
保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、
前記残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である、
磁性体であって、
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む結晶粒子を備え、
前記結晶粒子内でのＣｕの含有率が、前記結晶粒子内の全元素に対して０．５〜０．６原子％である、
磁性体。
【請求項４】
前記磁性体中のＣｕの含有率が、前記磁性体の全質量に対して１．０〜１．２５質量％である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁性体。
【請求項５】
結晶粒子径が１μｍ以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁性体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る磁性体の一態様は、残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．０４９ＨｃＪ以下である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記本発明に係る磁性体の一態様は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含むことが好ましい。すなわち、上記本発明に係る磁性体は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の組成を有することが好ましい。このような組成を具備する磁性体においては、上記本発明の効果が顕著になると共に、ＳｍＣｏ系磁石のように高価で供給量が不安定なＣｏを要しないため、低価格化が可能となる。
本発明に係る磁性体の他の態様は、残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である、磁性体であって、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む結晶粒子を備え、結晶粒子内でのＣｕの含有率が、結晶粒子内の全元素に対して０．５〜０．６原子％である。
上記本発明に係る磁性体中のＣｕの含有率が、磁性体の全質量に対して１．０〜１．２５質量％であることが好ましい。
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月12日(2014.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、
保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、
前記残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．０４９ＨｃＪ以下である、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる磁性体。
【請求項２】
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む、
請求項１に記載の磁性体。
【請求項３】
残留磁束密度Ｂｒが１１ｋＧ以上であり、
保磁力ＨｃＪが５ｋＯｅ以下であり、
前記残留磁束密度Ｂｒを０にするために要する外部磁界が１．１０ＨｃＪ以下である、
磁性体であって、
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含む結晶粒子を備え、
前記結晶粒子内でのＣｕの含有率が、前記結晶粒子内の全元素に対して０．５〜０．６原子％である、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる磁性体。
【請求項４】
前記磁性体中のＣｕの含有率が、前記磁性体の全質量に対して１．０〜１．２５質量％である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁性体。
【請求項５】
結晶粒子径が１μｍ以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁性体。
【国際調査報告】
2012090765.tif 000027
2012090765.tif 000028
2012090765.tif 000029
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