(57)【要約】【課題】保磁力が高い磁石材料を提供する。【解決手段】実施形態の磁石材料は、組成式１：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＺｎｄ（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数である）により表される。磁石材料は、ＴｈＭｎ１２型結晶相を有する主相と、５０原子％以上のＺｎを含む副相と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式１：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＺｎｄ
（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数である）により表される磁石材料であって、
ＴｈＭｎ１２型結晶相を有する主相と、
５０原子％以上のＺｎを含む副相と、を具備する、磁石材料。
【請求項２】
Ｒ元素の５０原子％以上は、Ｓｍである、請求項１に記載の磁石材料。
【請求項３】
Ｎ、Ｃ、Ｂ、Ｈ、及びＰからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を含む、請求項１に記載の磁石材料。
【請求項４】
Ｒ元素の５０原子％以上は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である、請求項３に記載の磁石材料。
【請求項５】
Ｙ元素の５０原子％以下は、Ｚｒ及びＨｆからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されている、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項６】
Ｔ元素の５０原子％以上は、Ｔｉ又はＮｂである、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項７】
Ｍ元素の２０原子％以下は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されている、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項８】
組成式２：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＸｄ
（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ＸはＺｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数である）により表される磁石材料であって、
ＴｈＭｎ１２型結晶相を有する主相と、
Ｘ元素を含む副相と、を具備し、
前記主相と前記副相との界面の凹凸数の平均値が５００以下である、磁石材料。
【請求項９】
Ｒ元素の５０原子％以上は、Ｓｍである、請求項８に記載の磁石材料。
【請求項１０】
Ｎ、Ｃ、Ｂ、Ｈ、及びＰからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を含む、請求項８に記載の磁石材料。
【請求項１１】
Ｒ元素の５０原子％以上は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である、請求項１０に記載の磁石材料。
【請求項１２】
Ｙ元素の５０原子％以下は、Ｚｒ及びＨｆからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されている、請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１３】
Ｔ元素の５０原子％以上は、Ｔｉ又はＮｂである、請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１４】
Ｍ元素の２０原子％以下は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されている、請求項８ないし請求項１３のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１５】
α−（Ｆｅ，Ｃｏ）相及びα−Ｆｅ相からなる群より選ばれる少なくとも一つの異相の総量は、１０体積％以下である、請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１６】
前記副相の厚さは、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１ないし請求項１５のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１７】
前記副相は、前記主相を連続して囲む、請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載の磁石材料。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の磁石材料を含む永久磁石。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか一項に記載の磁石材料の焼結体を具備する永久磁石。
【請求項２０】
ステータと、
ロータと、を具備し、
前記ステータ又は前記ロータは、請求項１９に記載の永久磁石を有する、回転電機。
【請求項２１】
前記ロータは、シャフトを介してタービンに接続されている、請求項２０に記載の回転電機。
【請求項２２】
請求項２０に記載の回転電機を具備する、車両。
【請求項２３】
前記ロータは、シャフトに接続されており、
前記シャフトに回転が伝達される、請求項２２に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、磁石材料、永久磁石、回転電機、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石は、例えばモータ、発電機等の回転電機、スピーカ、計測機器等の電気機器、自動車、鉄道車両等の車両を含む広範な分野の製品に用いられている。近年、上記製品の小型化が要求されており、高磁化及び高保磁力を有する高性能な永久磁石が求められている。
【０００３】
高性能な永久磁石の例としては、例えばＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等の希土類磁石が挙げられる。これらの磁石では、ＦｅやＣｏが飽和磁化の増大に寄与している。また、これらの磁石にはＮｄやＳｍ等の希土類元素が含まれており、結晶場中における希土類元素の４ｆ電子の挙動に由来して大きな磁気異方性をもたらす。これにより、大きな保磁力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１２３００号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１６２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
保磁力が高い磁石材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の磁石材料は、組成式１：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＺｎｄ（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数である）により表される。磁石材料は、ＴｈＭｎ１２型結晶相を有する主相と、５０原子％以上のＺｎを含む副相と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】金属組織の構造例を示す断面模式図である。
【図２】凹凸数が少ない、主相１と副相２との界面を示す模式図である。
【図３】凹凸数が多い、主相１と副相２との界面を示す模式図である。
【図４】永久磁石モータの例を示す図である。
【図５】可変磁束モータの例を示す図である。
【図６】発電機の例を示す図である。
【図７】鉄道車両の構成例を示す模式図である。
【図８】自動車の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
実施形態の磁石材料は、希土類元素と、Ｍ元素（ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏ）と、Ｘ元素（ＸはＺｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素）と、を含有する。
【００１０】
上記磁石材料は、主相を有する金属組織を具備する。図１は、金属組織の構造例を示す断面模式図である。上記磁石材料は、高濃度のＭ元素を含む結晶相を主相１とする金属組織を具備する。主相１中のＭ元素濃度を高めることにより飽和磁化を向上させることができる。主相は、磁石材料中の各結晶相及び非晶質相のうち、最も体積占有率が高い相である。副相２は、主相１よりも体積占有率が低い相である。
【００１１】
高濃度のＭ元素を含む結晶相としては、例えばＴｈＭｎ１２型結晶相が挙げられる。ＴｈＭｎ１２型結晶相は、正方晶系の結晶構造を有する。ＴｈＭｎ１２型結晶相を主相１とする磁石材料では、Ｍ元素濃度が高いため、高い飽和磁化が得られるが、主相１のみでは高い保磁力を得ることが難しい。
【００１２】
実施形態の磁石材料では、主相１に含まれる各元素濃度を制御し、高飽和磁化を実現するための主相１を安定に形成しつつ、Ｘ元素を含む副相２を形成することにより、主相１の磁化反転核の形成の抑制と近接する主相１間の逆磁区伝搬を抑制し、保磁力を向上させることができる。
【００１３】
ＴｈＭｎ１２型結晶相を主相１とする磁石材料では、Ｍ元素濃度が高いため、α−Ｆｅ相及びα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相からなる群より選ばれる少なくとも一つの異相が析出しやすい。異相が析出すると主相中のＭ元素濃度が低下し、主相１の飽和磁化低下を招く。また、異相の析出は永久磁石の保磁力の低下を招く。異相の総量は、例えば１０体積％以下であることが好ましい。
【００１４】
実施形態の磁石材料は、組成式：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＸｄ（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ＸはＺｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数である。なお、磁石材料は、不可避不純物を含んでいてもよい。
【００１５】
イットリウム（Ｙ）は、ＴｈＭｎ１２型結晶相の安定化に有効な元素である。すなわち、Ｙ元素は、主として主相１中のＲ元素と置換し、例えば結晶格子を縮小させることによりＴｈＭｎ１２型結晶相の安定性を高めることができる。Ｙ元素の添加量が少なすぎると、ＴｈＭｎ１２型結晶相の安定性を高める効果を十分に得ることができない。Ｙの添加量が多すぎると、磁石材料の異方性磁界が著しく低下してしまう。ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であることが好ましく、より好ましくは０．０５≦ｘ＜０．５を満足する数であり、さらに好ましくは０．１≦ｘ≦０．４を満足する数である。
【００１６】
Ｙ元素の５０原子％以下は、ジルコニウム（Ｚｒ）及びハフニウム（Ｈｆ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されてもよい。Ｚｒ元素及びＨｆ元素は、結晶相の安定化に有効な元素である。
【００１７】
Ｒ元素は希土類元素であり、磁石材料に大きな磁気異方性をもたらし、永久磁石に高い保磁力を付与することができる元素である。Ｒ元素は具体的には、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、特に、Ｓｍを用いることが好ましい。例えば、Ｒ元素としてＳｍを含む複数の元素を用いる場合、Ｓｍ濃度をＲ元素として適用可能な元素全体の５０原子％以上とすることにより、磁石材料の性能、例えば保磁力を高めることができる。
【００１８】
Ｒ元素及びＹ元素の添加量ａは、例えば４≦ａ≦２０原子％を満足する数であることが好ましい。４原子％未満の場合、多量の異相が析出して保磁力が低下する。２０原子％を超える場合、副相２が増加し、磁石材料全体の飽和磁化が低下する。Ｒ元素及びＹ元素の添加量ａは、５≦ａ≦１８原子％を満足する数、さらには７≦ａ≦１５原子％を満足する数であることがより好ましい。
【００１９】
Ｍ元素は、Ｆｅ又はＦｅ及びＣｏであり、磁石材料の高い飽和磁化を担う元素である。ＦｅとＣｏではＦｅのほうがより磁化が高いことからＦｅは必須元素であり、Ｍ元素の３０原子％以上がＦｅである。Ｍ元素にＣｏを入れることにより磁石材料のキュリー温度が上昇し、高温領域での飽和磁化の低下を抑制することができる。また、Ｃｏを少量入れることによりＦｅ単独の場合よりも飽和磁化を高めることができる。一方、Ｃｏ比率を高めると異方性磁界の低下を招く。さらに、Ｃｏ比率が高すぎると飽和磁化の低下も招く。そのため、ＦｅとＣｏの比率を適切に制御することにより、高い飽和磁化、高い異方性磁界、高いキュリー温度を同時に実現することができる。組成式のＭを（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）と表記すると、好ましいｙの値は０．０１≦ｙ＜０．７であり、より好ましくは０．０１≦ｙ＜０．５であり、さらに好ましくは０．０１≦ｙ≦０．３である。Ｍ元素の２０原子％以下は、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びガリウム（Ｇａ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されてもよい。上記元素は、例えば主相１を構成する結晶粒の成長に寄与する。
【００２０】
Ｔ元素は、例えばチタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びタングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。Ｔ元素を添加することにより、ＴｈＭｎ１２型結晶相を安定させることができる。しかしながら、Ｔ元素の導入によりＭ元素濃度が低下し、結果として磁石材料の飽和磁化が低下しやすくなる。Ｍ元素濃度を高めるためにはＴ元素の添加量を減らせばよいが、その場合、ＴｈＭｎ１２型結晶相の安定性が失われ、異相が析出することにより磁石材料の保磁力が低下してしまう。Ｔ元素の添加量ｃは、０＜ｃ＜７原子％を満足する数であることが好ましい。これにより、異相の析出を抑制しつつ、ＴｈＭｎ１２型結晶相を安定させることができる。Ｔ元素の５０原子％以上は、Ｔｉ又はＮｂであることがより好ましい。Ｔｉ又はＮｂを用いることにより、Ｔ元素の含有量を少なくしてもＴｈＭｎ１２型結晶相を安定させつつ、異相の析出量を大幅に低減することができる。
【００２１】
磁石材料の飽和磁化をより向上させるためにＴ元素の添加量は少ないことが好ましいが、Ｔ元素の添加量が少ない場合、Ｎｄ３（Ｆｅ，Ｔｉ）２９型結晶相が析出しやすいため、かえって飽和磁化が低下する場合がある。Ｔ元素の添加量が少ない場合であってもＮｄ３（Ｆｅ，Ｔｉ）２９型結晶相の析出を抑制するためには、Ｙの添加量を増やすことが効果的であり、これにより高い飽和磁化を実現することができる。例えばＴ元素の添加量ｃが０＜ｃ＜４．５原子％を満足する数である場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．６を満足する数であることが好ましく、ｃが１．５＜ｃ＜４原子％を満足する数である場合、ｘは０．１５＜ｘ≦０．５５を満足する数であることが好ましく、ｃが３＜ｃ≦３．８原子％を満足する数である場合、ｘは０．３＜ｘ≦０．５を満足する数であることが好ましい。
【００２２】
Ｘ元素は、主相１と反応してＸ元素リッチな副相２を形成する。Ｘ元素は、例えば亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。Ｘ元素を添加することにより、Ｘ元素を含む副相２を形成することができ、保磁力を向上させることができる。しかしながら、Ｘ元素は非磁性元素であるため、多量に導入すると磁石材料の飽和磁化が低下しやすくなる。Ｘ元素の添加量ｄは、０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数であることが好ましい。これにより、磁石材料の飽和磁化を高めつつ、保磁力を高めることができる。より好ましい添加量ｄは０．０１５≦ｄ≦３原子％であり、さらに好ましくは０．０２≦ｄ≦１原子％である。Ｘ元素として特にＺｎを用いることが好ましい。例えば、Ｘ元素としてＺｎを含む複数の元素を用いる場合、Ｚｎ濃度をＸ元素として適用可能な元素全体の５０原子％以上とすることにより、磁石材料の性能、例えば保磁力を高めることができる。
【００２３】
実施形態の磁石材料は、さらにＡ元素を含んでいてもよい。Ａ元素は窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、水素（Ｈ）、及びリン（Ｐ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。このとき、磁石材料の組成は、組成式：（Ｒ１−ｘＹｘ）ａＭｂＴｃＸｄＡｅ（式中、Ｒは１種類以上の希土類元素であり、ＭはＦｅ又はＦｅ及びＣｏであり、ＴはＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ＸはＺｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ＡはＮ、Ｃ、Ｂ、Ｈ、及びＰからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満足する数であり、ａは４≦ａ≦２０原子％を満足する数であり、ｂはｂ＝１００−ａ−ｃ−ｄ−ｅ原子％を満足する数であり、ｃは０＜ｃ＜７原子％を満足する数であり、ｄは０．０１≦ｄ≦７原子％を満足する数であり、ｅは０＜ｅ≦１８原子％を満足する数である）により表される。
【００２４】
Ａ元素はＴｈＭｎ１２型結晶相の結晶格子内に侵入し、例えば結晶格子を拡大させること及び電子構造を変化させることの少なくとも一つを生じさせる機能を有する。これにより、キュリー温度、磁気異方性、飽和磁化を変化させることができる。Ａ元素は、不可避不純物を除き必ずしも添加されなくてもよい。
【００２５】
Ｒ元素の５０原子％以上がＳｍである場合（Ｒ元素の主成分がＳｍである場合）、Ａ元素の侵入によってＴｈＭｎ１２型結晶相の磁気異方性がｃ軸方向からｃ軸に垂直な面内に変化し、保磁力を減少させる。このため、不可避不純物を除きＡ元素は添加されないことが好ましい。これに対し、Ｒ元素の５０原子％以上がＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である場合（Ｒ元素の主成分がＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である場合）、Ａ元素の侵入によってＴｈＭｎ１２型結晶相の磁気異方性がｃ軸に垂直な面内からｃ軸方向に変化し、保磁力を増加させることができる。このため、Ａ元素は添加されることが好ましい。１８原子％を超えるとＴｈＭｎ１２型結晶相の安定性が低下する。ｅは、０＜ｅ≦１４原子％を満足する数であることがより好ましい。なお、Ｒ元素の５０原子％以上がＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素が複数の元素である場合、複数の元素のそれぞれが５０原子％以上である場合と複数の元素の合計が５０原子％以上である場合がある。例えば、３０原子％のＣｅと、１５原子％のＰｒと、５原子％のＮｄと、含む場合であっても、Ｒ元素の５０原子％以上がＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である構成を満たしている。
【００２６】
ＴｈＭｎ１２型結晶相を主相１とする磁石材料は、一部の結晶粒に磁化反転核が発生し、逆磁区領域が他結晶粒に伝搬して減磁するニュークリエーション型の保磁力機構により保磁力を発現する。保磁力を高めるためには、主相１の磁化反転核発生の抑制及び逆磁区領域の伝搬の抑制の少なくとも一つが有効である。実施形態の磁石材料は、Ｘ元素を含む副相２を有しており、副相２が上記機能を担うことにより保磁力を向上させることができる。
【００２７】
副相２により主相１間での逆磁区伝搬を効果的に抑制するためには、副相２が非強磁性であることが好ましく、より好ましくは非磁性である。Ｘ元素として非磁性の元素を選択すれば、副相２のＸ元素濃度を高めることにより、副相２の磁性を弱めることができる。Ｘ元素として特に好ましいＺｎは非磁性元素である。副相２のＸ元素濃度は１０原子％以上であることが好ましい。副相２のＸ元素濃度の上限は、特に限定されないが、例えば９５原子％以上である。副相２がＺｎを含む場合、Ｚｎ濃度は５０原子％以上が好ましい。より好ましくは５５原子％以上であり、さらに好ましくは６０原子％以上である。
【００２８】
副相２により主相１の磁化反転核発生を抑制するためには、主相１の表面、すなわち主相１と副相２との界面の形状の制御が重要である。主相１で磁化反転核が発生する場合、主相１の表面での反磁界により反転核が発生することが考えられる。これを抑制するためには、主相１の表面の凹凸数が少なく平滑であることが好ましい。Ｘ元素が主相１の構成元素と反応し副相２を形成する場合、主相１と副相２との界面が再構成され、副相２の形成前に比べ、より平坦な界面となる。これにより主相１と副相２との界面での磁化反転核発生を抑制することができる。
【００２９】
図２は、凹凸数が少ない、主相１と副相２との界面を示す模式図である。図３は、凹凸数が多い、主相１と副相２との界面を示す模式図である。主相１と副相２との界面の凹凸数の平均値は５００以下であることが好ましく、さらに好ましくは、２５０以下であり、さらに好ましくは、１００以下であり、さらに好ましくは５０以下である。副相２と主相１との界面が平滑化されるためには、副相２が主相１とＸ元素との反応により生成されることが好ましい。このため、副相２は主相の構成元素であるＲ元素を含有することが好ましい。Ｒ元素の好ましい濃度は１原子％以上であり、さらに好ましくは１．５原子％以上である。Ｒ元素の濃度の上限は、特に限定されないが例えば９０原子％以上である。副相２を構成する元素は、例えばＳｍ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、及びＺｎである。
【００３０】
副相２は、図１に示すように主相１を連続して囲むことが好ましい。主相１を囲むことにより逆磁区伝搬を効果的に抑制して保磁力をさらに高めることができる。また、副相２の厚さは、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。副相２が薄すぎる場合には副相２により主相１間の磁壁伝播を抑制する効果が小さい。また、副相２が厚すぎる場合には副相２の体積が増え、磁化の低下を招く。
【００３１】
磁石材料の組成は、例えば高周波誘導結合プラズマ−発光分光分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＣＰ−ＡＥＳ）、走査電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ−ＥＤＸ）、透過電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＥＭ−ＥＤＸ）、走査型透過電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＴＥＭ−ＥＤＸ）、等により測定される。各相の体積比率は、電子顕微鏡や光学顕微鏡による観察とＸ線回折等とを併用して総合的に判断される。
【００３２】
主相１、副相２や異相の各元素の濃度は、例えばＳＥＭ−ＥＤＸを用いて測定される。例えば、ＳＥＭによる観察像とＳＥＭ−ＥＤＸによる磁石材料の測定サンプルの各元素のマッピング像から主相１や副相２を特定することができる。
【００３３】
主相１と副相２は次のように認定される。ＳＥＭ−ＥＤＸマッピング像を磁石材料の断面について撮影する。磁石材料の断面としては、試料の最大面積を有する表面の実質的に中央部の断面が用いられる。ＳＥＭでは、例えば倍率１０００〜１００００倍で１０μｍ×１０μｍ以上１００μｍ×１００μｍ以下の領域を観察する。各元素のマッピング像における主相１の構成元素と副相２の構成元素の濃度変化から主相１と副相２を同定できる。Ｘ元素の濃度が高い部分が副相２であり、以下のように主相１と副相２との界面を同定できる。上記方法で認定した任意の主相１と副相２との界面付近に対し、ＳＴＥＭ−ＥＤＸマッピング像を観察し、主相１から副相２に向けてＸ元素の濃度変化を測定した際に、Ｘ濃度が急峻に変化した位置を主相１と副相と２の界面とする。マッピング像の倍率は１００００倍〜２００００倍であることが好ましい。また、上記方法で同定した主相１と副相２との界面と接する直線を引き、その直線と平行な線を副相２の反対側の界面に引く。この２直線の距離を副相２の厚さとする。副相２の厚さは各視野で一続きになっているものに対し、重なり合わない１０箇所以上の点において測定した平均値を当該副相２の厚さとする。磁石材料全体において、重なり合わない１０視野以上の箇所を測定し、全ての平均値を、当該磁石材料の副相２の平均厚さとする。
【００３４】
主相１と副相２との界面の凹凸数の平均値については以下のように求められる。主相１と副相２との界面が同定された視野と同一視野のＳＴＥＭ像において、主相１と副相２との界面から３００ｎｍ以上離れた主相１内の任意の点（基準点）から主相１と副相２の界面に向かって３本の直線を引く。３本の直線は基準線と、基準点を中心に基準線から＋θ度回転した線（＋θ線）と−θ度回転した線（−θ線）である。各線の長さをそれぞれ計測し、基準線と−θ線の差分（−Δ）と基準線と＋θ線の差分（＋Δ）を求める。ここで、Δの値が３０ｎｍに満たない場合は０とする。−Δと＋Δの符号が同じ場合、凹凸としてカウントする。基準点を中心に基準線を２θずつ回転させながら同様の操作を行い、界面全体を計測する。基準点と測定する界面の間に別の界面が存在する場合、基準点の位置を変えながら行う。一度計測した界面と重ならないように行う。視野内の一続きの界面の凹凸数をその視野における一つの主相１と副相２との界面の凹凸数とし、重なり合わない１０視野以上の箇所を測定し、全ての平均値を当該磁石材料の主相１と副相２との界面の凹凸数の平均値とする。
【００３５】
磁石材料の保磁力等の磁気物性は、例えば振動試料型磁力計（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｍａｇｅｔｏｍｅｔｅｒ：ＶＳＭ）を用いて算出される。
【００３６】
次に、実施形態の磁石材料の製造方法例について説明する。まず、磁石材料に必要な所定の元素を含む合金を製造する。例えば、アーク溶解法、高周波溶解法、金型鋳造法、メカニカルアロイング法、メカニカルグラインディング法、ガスアトマイズ法、還元拡散法等を用いて合金を製造することができる。
【００３７】
Ｘ元素は合金製造時に含有させてもよいが、主相１の構成元素からなる合金を粉砕した粉末とＸ元素の単体又はＸ元素と主相１の任意の構成元素との合金を粉砕した粉末を混合し、熱処理により反応させる、いわゆる二粉法の手法で含有させてもよい。Ｘ元素の単体又はＸ元素と任意の主相１の構成元素との合金の粉末は後述のジェットミルやボールミルなどの粉砕装置を用いることで作製できる。また、ガスアトマイズ法や還元拡散法を用いてもよい。又は粉末原料を購入してもよい。二粉法を用いることでＸ元素と主相１との反応により副相２を形成しやすく、保磁力を向上させやすい。ここでは二粉法による磁石材料の製造方法を例示する。なお、Ｘ元素の添加量に応じて副相２中のＸ元素の濃度を調整することもできる。
【００３８】
上記合金を溶解して急冷してもよい。これにより、ＴｈＭｎ１２型結晶相を安定して得ることができ、異相の析出量を低減することができる。溶解された合金は、例えば液体急冷法を用い冷却される。液体急冷法では、合金溶湯を高速回転するロールに射出する。ロールは単ロール型でも双ロール型でもよく、材質は主に銅などが使用される。射出する溶湯の量や、回転するロールの周速を制御することにより溶湯の冷却速度を制御することができる。急冷を用いた合金作製法のひとつであるストリップキャスト法は冷却速度が比較的遅い液体急冷法と考えることができる。急冷速度を高速化すると、製造される磁石材料の金属組織を微細にかつ均一化する効果が高い。
【００３９】
上記合金又は合金薄帯に対して熱処理を施してもよい。これにより、該材料を均質化することが可能である。例えば、７００℃以上１３００℃以下の温度で５分以上２００時間以下加熱する。これにより、ＴｈＭｎ１２型結晶相の安定性を高めることができる。
【００４０】
上記合金にＡ元素を侵入させてもよい。Ａ元素を合金へ侵入させる工程の前に、合金を粉砕して粉末にしておくことが好ましい。Ａ元素が窒素の場合、約０．１気圧以上１００気圧以下の窒素ガスやアンモニアガス等の雰囲気中で、２００℃以上７００℃以下の温度で合金を１時間以上１００時間以下加熱することにより、合金を窒化させ、Ｎ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素が炭素の場合、約０．１気圧以上１００気圧以下のＣ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８、又はＣＯガス若しくはメタノールの加熱分解ガスの雰囲気中で、３００℃以上９００℃以下の温度範囲で合金を１時間以上１００時間以下加熱することにより、合金を炭化させ、Ｃ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素が水素の場合、約０．１〜１００気圧の水素ガスやアンモニアガス等の雰囲気中で、２００〜７００℃の温度範囲で合金を１〜１００時間加熱することにより、合金を水素化させ、Ｈ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素がホウ素の場合、合金を製造する時に原料にホウ素を含めることにより、合金中にホウ素を含有させることができる。Ａ元素がリンの場合、合金をリン化させ、Ｐ元素を合金に侵入させることができる。
【００４１】
上記合金をジェットミルやボールミルなどの粉砕装置を用いて粉砕し、主相１の構成元素からなる合金粉末を形成する。また、Ｘ元素の単体又はＸ元素と任意の主相１の構成元素との合金を同様にジェットミルやボールミルなどの粉砕装置を用いて粉砕し、Ｘ元素を含む粉末を形成してもよい。これら二種類以上の粉末を適当な混合比で混合し、混合粉末を得る。混合粉末を１トン程度の圧力でプレスし２００℃以上７００℃以下の温度で１分以上１０時間以下加熱することでＸ元素を含む副相２を生成する。熱処理温度が２００℃未満の場合、Ｘ元素と主相１との反応が起こらず、適切な副相２を形成することができない。また、温度が７００℃を超える場合、Ｘ元素と主相１の反応が激しくなり、主相１の分解が起こることや、界面の凹凸数が増加し、保磁力の低下を招く。好ましい範囲は２５０℃以上６５０℃以下であり、さらに好ましくは３００℃以上６００℃以下である。また加熱時間が短い場合、材料内に温度ムラが生じ、副相２の生成が不均一となる。また、長い場合、Ｘ元素と主相１の反応が進み過ぎて主相１の分解が起こることや、界面の凹凸数が増加し、保磁力の低下を招く。好ましい範囲は２分以上５時間以下であり、さらに好ましくは５分以上１時間以下である。
【００４２】
上記工程により磁石材料が製造される。上記磁石材料はそのまま永久磁石として提供することができる。また、プレスの際にさらに、１〜２Ｔ程度の磁場中で磁場配向プレスすることで、磁力を高めることもできる。又は、上記磁石材料を用いて下記のように永久磁石を製造してもよい。磁石製造工程の一例を示す。上記磁石材料をジェットミルやボールミルなどの粉砕装置を用いて粉砕し、１〜２Ｔ程度の磁場中で１トン程度の圧力で磁場配向プレスすることにより成型体を得る。得られた成型体をＡｒ中や真空中などの不活性ガス雰囲気で加熱し焼結を行うことにより焼結体を作製する。焼結体に不活性雰囲気中などで適宜熱処理を加えることにより永久磁石を製造することができる。又は、上記磁石材料を粉砕し、粉砕物を樹脂等で固着させることにより上記磁石材料を含むボンド磁石が製造される。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の磁石材料を具備する永久磁石は、各種モータや発電機に使用することができる。また、可変磁束モータや可変磁束発電機の固定磁石や可変磁石として使用することも可能である。第１の実施形態の永久磁石を用いることによって、各種のモータや発電機が構成される。第１の実施形態の永久磁石を可変磁束モータに適用する場合、可変磁束モータの構成やドライブシステムには、例えば特開２００８−２９１４８号公報や特開２００８−４３１７２号公報に開示されている技術を適用することができる。
【００４４】
次に、上記永久磁石を具備するモータと発電機について、図面を参照して説明する。図４は永久磁石モータを示す図である。図４に示す永久磁石モータ１１では、ステータ（固定子）１２内にロータ（回転子）１３が配置されている。ロータ１３の鉄心１４中には、第１の実施形態の永久磁石である永久磁石１５が配置されている。第１の実施形態の永久磁石を用いることにより、各永久磁石の特性等に基づいて、永久磁石モータ１１の高効率化、小型化、低コスト化等を図ることができる。
【００４５】
図５は可変磁束モータを示す図である。図５に示す可変磁束モータ２１において、ステータ（固定子）２２内にはロータ（回転子）２３が配置されている。ロータ２３の鉄心２４中には、第１の実施形態の永久磁石が固定磁石２５及び可変磁石２６として配置されている。可変磁石２６の磁束密度（磁束量）は可変することが可能とされている。可変磁石２６はその磁化方向がＱ軸方向と直交するため、Ｑ軸電流の影響を受けず、Ｄ軸電流により磁化することができる。ロータ２３には磁化巻線（図示せず）が設けられている。この磁化巻線に磁化回路から電流を流すことによって、その磁界が直接に可変磁石２６に作用する構造となっている。
【００４６】
第１の実施形態の永久磁石によれば、固定磁石２５に好適な保磁力を得ることができる。第１の実施形態の永久磁石を可変磁石２６に適用する場合には、製造条件を変更することによって、例えば保磁力を１００ｋＡ／ｍ以上５００ｋＡ／ｍ以下の範囲に制御すればよい。なお、図５に示す可変磁束モータ２１においては、固定磁石２５及び可変磁石２６のいずれにも第１の実施形態の永久磁石を用いることができるが、いずれか一方の磁石に第１の実施形態の永久磁石を用いてもよい。可変磁束モータ２１は、大きなトルクを小さい装置サイズで出力可能であるため、モータの高出力・小型化が求められるハイブリッド車や電気自動車等のモータに好適である。
【００４７】
図６は発電機を示している。図６に示す発電機３１は、上記永久磁石を用いたステータ（固定子）３２を備えている。ステータ（固定子）３２の内側に配置されたロータ（回転子）３３は、発電機３１の一端に設けられたタービン３４とシャフト３５を介して接続されている。タービン３４は、例えば外部から供給される流体により回転する。なお、流体により回転するタービン３４に代えて、自動車の回生エネルギー等の動的な回転を伝達することによって、シャフト３５を回転させることも可能である。ステータ３２とロータ３３には、各種公知の構成を採用することができる。
【００４８】
シャフト３５はロータ３３に対してタービン３４とは反対側に配置された整流子（図示せず）と接触しており、ロータ３３の回転により発生した起電力が発電機３１の出力として相分離母線及び主変圧器（図示せず）を介して、系統電圧に昇圧されて送電される。発電機３１は、通常の発電機及び可変磁束発電機のいずれであってもよい。なお、ロータ３３にはタービン３４からの静電気や発電に伴う軸電流による帯電が発生する。このため、発電機３１はロータ３３の帯電を放電させるためのブラシ３６を備えている。
【００４９】
以上のように、上記永久磁石を発電機に適用することにより、高効率化、小型化、低コスト化等の効果が得られる。
【００５０】
上記回転電機は、例えば、鉄道交通に利用される鉄道車両（車両の一例）に搭載されてよい。図７は、回転電機１０１を具備する鉄道車両１００の一例を示す図である。回転電機１０１としては、上記図４、５のモータ、図６の発電機等を用いることができる。回転電機１０１として上記回転電機が搭載された場合、回転電機１０１は、例えば、架線から供給される電力や、鉄道車両１００に搭載された二次電池から供給される電力を利用することによって駆動力を出力する電動機（モータ）として利用されてもよいし、運動エネルギーを電力に変換して、鉄道車両１００内の各種負荷に電力を供給する発電機（ジェネレータ）として利用されてもよい。実施形態の回転電機のような高効率な回転電機を利用することにより、省エネルギーで鉄道車両を走行させることができる。
【００５１】
上記回転電機は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車（車両の他の例）に搭載されてもよい。図８は、回転電機２０１を具備する自動車２００の一例を示す図である。回転電機２０１としては、上記図４、５のモータ、図６の発電機等を用いることができる。回転電機２０１として上記回転電機が搭載された場合、回転電機２０１は、自動車２００の駆動力を出力する電動機、又は自動車２００の走行時の運動エネルギーを電力に変換する発電機として利用してもよい。また、上記回転電機は、例えば産業機器（産業用モータ）、空調機器（エアコンディショナ・給湯器コンプレッサモータ）、風力発電機、又はエレベータ（巻上機）に搭載されてもよい。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯をストリップキャスト法により急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１１００℃の温度で２０時間加熱した。
【００５３】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＺｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１トンの圧力でプレスし成型体を形成し、４００℃で１０分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石はＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｚｎを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００５４】
（実施例２）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。上記合金をＡｒ雰囲気下において１１００℃の温度で２０時間加熱した。
【００５５】
次に、合金をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＺｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１〜２Ｔの磁場中で１トンの圧力でプレスし成型体を形成し、４５０℃で５分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｚｎを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００５６】
（実施例３）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯を１０ｍ／ｓで回転する銅製の単ロールに射出することでストリップキャスト法よりも高速で急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１０００℃の温度で１時間加熱した。
【００５７】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＺｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１トンの圧力でプレスし成型体を形成し、３５０℃で３０分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｚｎを含む副相を有する金属組織を具備することが確認された。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００５８】
（実施例４）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯をストリップキャスト法により急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１０００℃の温度で２５時間加熱した。
【００５９】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＳｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１トンの圧力でプレスし成型体を形成し、３００℃で５分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｓｎを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００６０】
（実施例５）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯をストリップキャスト法により急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１０００℃の温度で２５時間加熱した。
【００６１】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、Ｓｍ−Ｃｕ金属間化合物の合金を作製し、ジェットミルで粉砕してＳｍ−Ｃｕ粉末を得た。両粉末を混合した後、１トンの圧力でプレスし成型体を得た後に、５００℃の温度で３０分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｃｕを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００６２】
（実施例６）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。上記合金をＡｒ雰囲気下で１１００℃、５０時間加熱した。
【００６３】
次に、合金をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＺｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１〜２Ｔの磁場中で１トンの圧力でプレスし成型体を形成し、４００℃の温度で１５分間の熱処理を行い、永久磁石材料を得た。
【００６４】
次に、永久磁石材料をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製し、磁場中成型した後、放電プラズマ焼結（Ｓｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ：ＳＰＳ）法を用いて永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｚｎを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００６５】
（比較例１）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯をストリップキャスト法により急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１０００℃の温度で２０時間加熱した。
【００６６】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製し、磁場中成型と熱処理により永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とするが、Ｘ元素を含む副相を有していないことが確認された。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。結果を表１に示す。
【００６７】
（比較例２）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯をストリップキャスト法により急冷し、合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において１０００℃の温度で２５時間加熱した。
【００６８】
次に、合金薄帯をジェットミルで粉砕して合金粉末を作製した。また、平均粒径３μｍ程度のＳｎ粉末を作製し、両粉末を混合した。その後、１トンの圧力でプレスし成型体を得、６００℃で３０分間の熱処理を行い、永久磁石を得た。得られた永久磁石に対し、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析を行った結果、永久磁石がＴｈＭｎ１２型結晶相を主相とし、Ｓｎを含む副相を有する金属組織を具備することを確認した。副相中のＺｎ元素濃度はＳＥＭ−ＥＤＸ分析から算出した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。さらに、主相と副相との界面の凹凸数の平均値を測定した。結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
2020047628.tif 000003
【００７０】
実施例１〜６、比較例１、２において、比較例１の保磁力を「×（Ｂａｄ）」としたとき、比較例１の保磁力に対して５０％以上２００％以下上昇した場合に「△（Ｇｏｏｄ）」と判定し、２００％を超えて上昇した場合に「〇（Ｖｅｒｙ  Ｇｏｏｄ）」と判定した。表１から分かるように、実施例１〜６の永久磁石では、Ｘ元素を含む副相が形成されており、主相と副相との界面の凹凸数が少なく保磁力の向上が確認された。特に実施例１〜３及び６においては、副相に５０原子％以上のＺｎが含まれており、保磁力向上の効果が大きかった。これに対し、比較例１の磁石材料はＸ元素を含む副相が存在せず、保磁力がほとんど発現しなかった。また、比較例２の磁石材料はＳｎを含む副相が形成されていたが、主相と副相との界面の凹凸数が多く、保磁力は向上しなかった。
【００７１】
なお、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１…主相、２…副相、１１…永久磁石モータ、１３…ロータ、１４…鉄心、１５…永久磁石、２１…可変磁束モータ、２３…ロータ、２４…鉄心、２５…固定磁石、２６…可変磁石、３１…発電機、３２…ステータ、３３…ロータ、３４…タービン、３５…シャフト、３６…ブラシ、１００…鉄道車両、１０１…回転電機、２００…自動車、２０１…回転電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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