(57)【要約】【課題】  比較的高い使用温度下であっても、高いトルクを発生できて、しかも小型且つ軽量であるＩＰＭ型集中巻モータ用の磁石及びその製造方法、該磁石を用いたＩＰＭ型集中巻モータを提供する。【解決手段】磁石は、（Ｎｄ，Ｐｒ）２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂを主相とする配向した板状結晶粒からなり、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を前記板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を板状結晶粒を覆って与えた内部組織を有する。このような磁石は、ＬＲ（ＬＲ；Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系合金粉末と、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）のフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上と、Ｃａ又はＭｇの単体又は水素化物と、から成形体を冷間成形する成形ステップと、不活性雰囲気又は真空雰囲気中で前記成形体を加熱しながら塑性変形せしめる熱間塑性加工ステップと、から得られる。【選択図】図４
2010103346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種以上の合金粉末及び／又は金属粉末を成形し熱間塑性加工して得られるＬＲ（ＬＲ；Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系磁石からなるＩＰＭ型集中巻モータ用磁石であって、
（Ｎｄ，Ｐｒ）２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂを主相とする、配向したサブミクロンオーダの微細板状結晶粒からなり、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を前記板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を前記板状結晶粒を覆って与えたことを特徴とするＩＰＭ型集中巻モータ用磁石。
【請求項２】
前記ＨＲを３ｗｔ．％を越えない範囲で含むことを特徴とする請求項１記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石。
【請求項３】
前記ＬＲを２８〜３８ｗｔ．％の範囲で含むことを特徴とする請求項１又は２記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石。
【請求項４】
前記板状結晶粒の平均結晶粒径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の前記磁石を埋設したロータコアと、前記ロータコアと同軸に配置され前記ロータコアの外側面に対向する内側面を有するステータと、前記ステータに直接巻き付けられる巻き線と、を含むことを特徴とするＩＰＭ型集中巻モータ。
【請求項６】
二種以上の合金粉末及び／又は金属粉末を成形し熱間塑性加工して得られる、（Ｎｄ，Ｐｒ）２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂを主相とする、配向したサブミクロンオーダの微細板状結晶粒からなり、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を前記板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を前記板状結晶粒を覆って与えたＬＲ（ＬＲ；Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系磁石からなるＩＰＭ型集中巻モータ用の磁石の製造方法であって、
ＬＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末と、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）のフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上と、Ｃａ又はＭｇの単体又は水素化物と、から成形体を冷間成形する成形ステップと、
不活性雰囲気又は真空雰囲気中で前記成形体を加熱しながら塑性変形せしめる熱間塑性加工ステップと、を含むことを特徴とするＩＰＭ型集中巻モータ用磁石の製造方法。
【請求項７】
前記成形ステップは、ＬＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に、ＨＲのフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上、及び／又は、Ｃａ又はＭｇの単体又は水素化物を被覆するステップを含むことを特徴とする請求項６記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石の製造方法。
【請求項８】
前記熱間塑性加工ステップは、前記成形体を押し出し、引き抜き、鍛造又は圧延するステップを含むことを特徴とする請求項６記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石の製造方法。
【請求項９】
前記熱間塑性加工ステップに続いて、前記成形体を熱処理するステップを含むことを特徴とする請求項６乃至８のうちの１つに記載のＩＰＭ型集中巻モータ用磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ用の磁石及びその製造方法、該磁石を用いたモータに関し、特に、比較的高い温度環境下であっても広い回転数域で高いトルクを発生し、しかも小型且つ軽量であるＩＰＭ型集中巻モータ用の磁石及びその製造方法、該磁石を用いたＩＰＭ型集中巻モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの駆動モータには、小型且つ軽量であって、広い回転数域で高いトルクを発生可能な永久磁石モータが使用されている。かかる高トルク密度モータの永久磁石には、主に、磁束密度の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が採用されている。更に、近年、１８０℃前後といった比較的高い温度環境下での動作が要求され、広い回転数域で使用されて磁石に対して大きな反磁界のかかるリラクタンストルクを必要とする動作も頻繁に発生する。このような動作であっても保磁力の低下の少ないＤｙ（ジスプロシウム）などの重希土類元素を添加したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の表面にスパッタリング法により数μｍ程度の薄いＤｙ膜を成膜し、続く熱処理によって焼結磁石の内部に向けてＤｙを拡散させた重希土類元素添加Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が開示されている。磁石内部に拡散したＤｙによりモータの動作温度が上昇し、大きな反磁界が磁石へ印加された場合においても保磁力の低下を低減することが出来る。
【０００４】
ところで、永久磁石の保磁力の低下を低減するには、磁石への反磁界を低減すればよいが、磁気回路の磁石厚さを厚くする、及び、巻き線数を低減するなどの方法も提案されているが、いずれの提案も同じモータ出力を確保するためには、モータを大型化して重くさせてしまう。特に、上記したようなＥＶやＨＥＶなどの輸送機器での使用には非常に不都合である。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献２では、動作温度の上昇に対して、保磁力だけでなく、残留磁束密度の低下をも低減できるモータ用永久磁石及びその製造方法が開示されている。詳細には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を得るにあたって、Ｄｙ及びＴｂ（テルビウム）を含む重希土類元素を磁石表面からその内部に向けて拡散させる方法を開示している。すなわち、コギングトルクを抑えるために、ロータコア表面に沿って与えられ且つ断面三日月状に永久磁石の端部の厚さを薄くしたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石において、端部の厚さを薄くした部分に重希土類元素を拡散させて、該部分の保磁力及び残留磁束密度の低下を特に低減させ得ることを述べている。
【０００６】
ここで、特許文献２に開示された永久磁石モータのように、ロータコア表面に永久磁石を配置し、磁石と磁石間のヨークを用いたリラクタンストルクを活用するＩＮＳＥＴ型ＳＰＭモータでは、一般的に、巻き線による反磁界がロータコアとのギャップを介して直接永久磁石に与えられてしまう。故に、永久磁石の減磁耐力が低下し易い。よって、減磁を発生させる原因である反磁界を低減させるために巻き線を分布させて巻く分布巻きを用い、若しくは、リラクタンストルクの利用を制限することが必要となる。つまり、広いモータ回転数域でトルクを維持し、モータを小型化することは困難である。また永久磁石をロータコア表面に保持しているため、ロータコアの回転遠心力に対する強固な保持機構を設けなければならず、機構が複雑になる場合もある。
【０００７】
これに対して、特許文献３に開示された永久磁石モータの如き、ロータコア内部に永久磁石を配置した埋め込み磁石（ＩＰＭ）型モータが知られている。
【特許文献１】特開２００４−３０４０３８号公報
【特許文献２】特開２００８−６１３３３号公報
【特許文献３】特開平１１−９８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に開示のＩＰＭ型モータの如きにおいて、上記したように、動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の低下の双方を低減するためには、重希土類元素を磁石の相当範囲に亘って十分に拡散させる必要がある。しかしながら、特許文献２で開示の重希土類元素添加Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石及びその製造方法では、重希土類元素の拡散に約９００℃以上の高温加熱処理を必要とするため、微細な結晶粒径を維持したままこのような加熱処理を行うことは出来ず、保磁力を低下させてしまうのである。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、比較的高い使用温度下であっても、高いトルクを発生できて、しかも小型且つ軽量であるＩＰＭ型モータ用の磁石及びその製造方法、該磁石を用いたＩＰＭ型モータの提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁石は、二種以上の合金粉末及び／又は金属粉末を成形し熱間塑性加工して得られるＬＲ（ＬＲ；Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系磁石からなるＩＰＭ型集中巻モータ用磁石であって、（Ｎｄ，Ｐｒ）２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂを主相とする、配向したサブミクロンオーダの微細板状結晶粒からなり、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を前記板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を前記板状結晶粒を覆って与えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明において、熱間塑性加工により得られる組織は、サブミクロンオーダの非常に微細な配向した板状結晶粒組織である。この結晶粒径は、一般的な焼結磁石の結晶粒径５〜１０μｍと比較して、１結晶粒の体積は数百分の１のレベルである。故に、１の結晶粒の保磁力を向上させるに必要なＨＲ元素をより少なくすることができ、希少なＨＲ元素の使用量を削減できる。また、重希土類元素ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）は、結晶粒の粗大化を生じずに熱間塑性加工の行われる温度、例えば、８００℃で、一部液相化した結晶粒界相において容易に拡散して富化できるから、この粒界相は板状結晶粒を覆うように形成できる。つまり、本発明によれば、ＨＲ成分を合金溶解時で添加する場合と比較して、主結晶内にはＨＲをほとんど固溶させずに粒界相のみにこれを選択的に拡散できるため、ＨＲ元素の使用量が少なくても高い保磁力を得られる。以上により、動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の低下を低減し、モータに適用されて高いトルクを発生でき得る。このような磁石は、分布巻モータよりも大きな反磁界の生じ易い集中巻モータであっても使用可能であり、特にＩＰＭ型集中巻モータに適用されて、モータの小型・軽量化を与え得る。
【００１２】
上記した磁石において、前記ＨＲを３ｗｔ．％を越えない範囲で含むことを特徴としてもよい。また、上記した磁石において、前記ＬＲを２８〜３８ｗｔ．％の範囲で含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、動作温度の上昇に対して、保磁力及び残留磁束密度の低下をバランス良く低減し、特にＩＰＭ型集中巻モータの動作に適した磁石を得られる。
【００１３】
上記した磁石において、前記板状結晶粒の平均結晶粒径が１μｍ以下であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、１の結晶粒の保磁力を向上させるに必要なＨＲ元素をより少なくすることができ、希少なＨＲ元素の使用量をより削減できる。
【００１４】
更に、本発明のＩＰＭ型集中巻モータは、上記した磁石を埋設したロータコアと、前記ロータコアと同軸に配置され前記ロータコアの外側面に対向する内側面を有するステータと、前記ステータに直接巻き付けられる巻き線と、を含むことを特徴とする。かかる発明によれば、ロータコア内の磁石は動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の低下を減じられるので、比較的高い使用温度下であっても、高いトルクを発生でき得る。つまり、同等のトルクを発生させる分布巻モータと比較して、本発明によるモータは、巻線の数を増やす必要がなく、コイルエンドの体積分だけ、小型化及び軽量化できる。
【００１５】
更に、本発明のＩＰＭ型集中巻モータ用の磁石の製造方法は、二種以上の合金粉末及び／又は金属粉末を成形し熱間塑性加工して得られる、（Ｎｄ，Ｐｒ）２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂを主相とする、配向したサブミクロンオーダの微細板状結晶粒からなり、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を前記板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を前記板状結晶粒を覆って与えたＬＲ（ＬＲ；Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系磁石からなるＩＰＭ型集中巻モータ用の磁石の製造方法であって、ＬＲ−Ｔ（Ｔ；Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系合金粉末と、ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）のフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上と、Ｃａ又はＭｇの単体又は水素化物と、から成形体を冷間成形する成形ステップと、不活性雰囲気又は真空雰囲気中で前記成形体を加熱しながら塑性変形せしめる熱間塑性加工ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
かかる発明において、熱間塑性加工ステップにより得られる組織は、サブミクロンオーダの非常に微細な配向した板状結晶粒組織である。この結晶粒径は、一般的な焼結磁石の結晶粒径５〜１０μｍと比較して、１結晶粒の体積は数百分の１のレベルである。故に、１の結晶粒の保磁力を向上させるに必要なＨＲ元素をより少なくすることができ、希少なＨＲ元素の使用量を削減できる。また、重希土類元素ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）は、結晶粒の粗大化を生じないような熱間塑性加工ステップの処理温度において、一部液相化した結晶粒界で容易に拡散して富化できるから、この粒界相は板状結晶粒を覆うように形成される。つまり、ＨＲ成分を合金溶解時で添加する場合と比較して、主結晶内にはＨＲをほとんど固溶させずに粒界相のみに選択的に拡散できるため、ＨＲ元素の使用量が少なくても高い保磁力を得られる。以上の如く、本発明の製造方法によって得られる磁石は、動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の低下を低減し、モータに適用されて高いトルクを発生でき得る。また、このような磁石は、分布巻モータよりも大きな反磁界の生じ易い集中巻モータであっても使用可能であり、特にＩＰＭ型集中巻モータに適用されて、モータの小型化及び軽量化を与え得る。
【００１７】
上記した製造方法において、前記成形ステップは、ＬＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に、ＨＲのフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上、及び／又は、Ｃａ又はＭｇの単体又は水素化物を被覆するステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、成形ステップにおいて各成分を成形体に均一に分布させることができる。つまり、重希土類元素を磁石表面から拡散させるよりも短い距離だけ拡散するだけで、板状結晶粒内よりも高い濃度で含まれる粒界相を板状結晶粒を覆うように形成できて、ＨＲ元素の使用量が少なくても高い保磁力を得られる。
【００１８】
更に、上記した製造方法において、前記熱間塑性加工ステップは、前記成形体を押し出し、引き抜き、鍛造又は圧延するステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、方向性を与えた強加工を施して、磁石内により均一に配向したサブミクロンオーダの微細な板状結晶粒組織を与えることができる。つまり、焼結磁石などと比べ、より微細な結晶粒を与えて、１の結晶粒の保磁力を向上させるに必要なＨＲ元素をより少なくすることができ、希少なＨＲ元素の使用量を削減できる。また、高い結晶粒界密度を組織に与えるとともに、焼結磁石などの結晶粒界と比較して欠陥密度がより高い結晶粒界を与えるのである。故に、主結晶内にはＨＲをほとんど固溶させずに粒界のみにこれを選択的に拡散できるため、ＨＲ元素の使用量が少なくても高い保磁力を得られる。
【００１９】
更に、上記した製造方法において、前記熱間塑性加工ステップに続いて、前記成形体を熱処理するステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、ＨＲ元素は熱処理ステップにおいて、一部液相化した結晶粒界で容易に拡散して富化できるから、粒界相が板状結晶粒をより均一に覆うように形成される。つまり、ＨＲ元素の使用量が少なくても高い保磁力を有する磁石を与え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
１．ＩＰＭ型集中巻モータ
本発明による１つの実施例としてのＩＰＭ（埋込磁石）型モータについて、図１乃至図４を用いて詳細を説明する。
【００２１】
特に、図１及び図２に示すように、モータ１は、回転出力軸としてのシャフト３を中心軸に有する。シャフト３の長手方向の一部外側面には、これを覆ってロータコア１５が取り付けられている。一方、ロータコア１５の外側面に対向する内側面を有するステータ２０は、シャフト３及びロータコア１５と同軸に配置されており、これらを内包している。ステータ２０の内側面側には、ティース２０ａが突設されており、図示しない絶縁物を介して巻き線８が周回方向に直接巻き付けられコイルを形成している。各ティース２０ａの間を横断する巻き線８ａは、コイルエンド５としてステータ２０の上下端部にそれぞれまとめられている。かかる集中巻方式のモータ１では、分布巻方式のモータと比較して、コイルエンド５を小さくできるので、モータ１の軸方向の寸法を特に減じることが出来る。
【００２２】
ロータコア１５には、シャフト３の長手方向と平行に磁石１０が埋め込まれている。更に図３を併せて参照すると、磁石１０は、平板状の略直方体（ａ）若しくは断面略円弧状の細長体（ｂ）に成形されており、後者にあっては、その外側面１０ａ側がシャフト３に対向するようにロータコア１５内に埋め込まれる。
【００２３】
なお、磁石１０の組織等の詳細については後述するが、この磁石１０は、２００℃程度以下の比較的高い温度環境下であっても保磁力及び残留磁束密度ともに低下が少なく、かかる磁石１０を用いた本発明によるＩＰＭ型集中巻モータ１は、このような温度領域であっても巻き線８の数を増加させることなく、高いトルクを発生させることができる。また、集中巻方式を採用してモータの寸法を小型且つ軽量にできるから、高密度トルクモータを得ることが出来るのである。
【００２４】
図４に本発明の１つの実施例としてのＩＰＭ型集中巻モータと、比較例としての分布巻モータの諸元と、を並記した。いずれのモータも同等のトルクを得ることが出来るが、本発明のモータによれば、比較例のモータと比べて、モータ軸長で約２０％、トルク密度で約２５％及び出力密度で約１６％増加させ得ることが判る。
【００２５】
２．磁石
本発明による１つの実施例としての磁石について、図３及び図５を用いて詳細に説明する。
【００２６】
図３に示すように、ＩＰＭ型集中巻モータ１（図１及び２を参照）の磁石１０は、平板状の略直方体（ａ）又は円弧の一部をなすように彎曲した細長体（ｂ）であって、ＩＰＭ型集中巻モータ１０の設計仕様に応じて種々の形状を採用され得る。
【００２７】
図５に示すように、磁石１０は、配向した扁平な板状結晶からなっている。板状結晶は、互いの主面を対向させて、つまりその法線を平行となるようにして分散している。かかる板状結晶の主面は、図３に示す略直方体又は細長体の主面と一致していることが好ましい。ここに例示の板状結晶粒サイズは、サブミクロンオーダであって、径が０．２〜０．５μｍ以下で厚さが０．０５〜０．１μｍ程度である。板状結晶粒の平均結晶粒径は少なくとも１μｍ以下であることが好ましい。この結晶粒径は、一般的な焼結磁石の結晶粒径５〜１０μｍと比較して、１結晶粒の体積は数百分の１のレベルであり、１の結晶粒の保磁力を向上させるに必要なＨＲ元素をより少なくすることができ、希少なＨＲ元素の使用量を削減できる。これにより動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の双方の低下を低減し、モータに適用されて、高いトルクを発生させ得る。
【００２８】
板状結晶は、Ｎｄ若しくはＮｄの一部をＰｒとしたＬＲ２Ｆｅ１４Ｂを主相とする。但し、ＬＲ（Ｎｄ，Ｐｒ）である。動作温度の上昇に対して、保磁力及び残留磁束密度の双方の低下をバランス良く低減し、特にＩＰＭ型集中巻モータの動作に適した磁石を得られるよう、ＬＲは磁石全体の含有量で２８〜３８ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
更に、板状結晶粒同士の粒界には、重希土類元素ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）を板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相が形成されており、粒界相は板状結晶粒を覆うように与えられている。粒界相は、主に粒界拡散により拡散した重希土類元素ＨＲにより形成される。
【００３０】
ここで、微細な板状結晶粒が配向した高い結晶粒界密度を有する組織では、重希土類元素は、粒界を拡散パスとして、板状結晶粒内よりも高い濃度で含まれる粒界相を板状結晶粒を覆うように形成する。また、後述するように、熱間塑性加工により得られた結晶粒界では、重希土類元素ＨＲは、磁石内に均一にしかも広範囲に亘って速やかに与えられ得る。
【００３１】
なお、上記したような配向した板状結晶により、粒界密度分布には異方性を生じるが、上記したように平均結晶粒径は少なくとも１μｍ以下の細かい結晶粒であるため、巨視的には、磁石１０の内部全体に亘って均一に重希土類元素ＨＲが分散している。
【００３２】
動作温度の上昇に対して、保磁力及び残留磁束密度の双方の低下をバランス良く低減し、特にＩＰＭ型集中巻モータの動作に適した磁石を得られるよう、重希土類元素ＨＲは磁石全体の含有量で３ｗｔ％を越えない範囲で含まれていることが好ましい。
【００３３】
以上において、例えば、Ｄｙを３．６ｗｔ％含む本実施例による１つの磁石は、３０℃で保磁力２０．７ｋＯｅ及び残留磁束密度１２ｋＧ、２００℃でも保磁力１０ｋＯｅ程度及び残留磁束密度１０ｋＧを達成できた。比較例として、３０℃で保磁力２２．５ｋＯｅ及び残留磁束密度１２ｋＧであるＤｙを６．４％含む焼結磁石では、２００℃で保磁力５ｋＯｅ及び残留磁束密度１０ｋＧである。つまり、実施例の磁石は比較例の磁石の高温での性能を上回っている。希少金属であるＤｙの使用量を減じながら、同等以上の性能を得られることはコスト面で非常に好適である。
【００３４】
３．磁石の製造方法
本発明による１つの実施例としての磁石の製造方法について、図６を用いて詳細に説明する。
【００３５】
ＬＲ（Ｎｄ，Ｐｒ）−Ｔ（Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ系合金粉末に重希土類元素ＨＲの単体若しくは合金を混合若しくは被覆した混合原料粉末を調製する（Ｓ１）。
【００３６】
例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ系合金などの所定の成分組成を有する合金を溶解し、単ロール法や双ロール法などの公知の急冷凝固方法で箔帯を作成する。箔帯は、冷却条件及び合金組成により、アモルファス組織のマトリクス中に数十ｎｍ程度の微細結晶粒子を分散させた複相組織を有する。この箔帯を衝撃式気流粉砕器などにより粉砕すると、ＬＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末が製造できる。かかる粉体は必要に応じて分級されて、所定の大きさの粉体のみを使用してもよい。
【００３７】
また、粉体製造のための他の実施例として、上記したと同様に溶解した所定の成分組成を有する合金溶湯に高温で水素を吸蔵・放出させることで、結晶方位の揃った合金粉末を得ることもできる。粉体の製造には、他の公知の方法も用いられ得る。
【００３８】
続いて、重希土類元素ＨＲ（ＨＲ；Ｄｙ及び／又はＴｂ）のフッ化物、酸化物、無機塩のうちの一種以上を用意し、上記した合金粉末にＣａ又はＭｇの単体若しくは水素化物とともに混合若しくは被覆をして混合原料粉末を得る。混合は乾式及び湿式のいずれであってもよく、不活性雰囲気中にてロッキングミキサーなどを用いて乾式混合したり、あるいはヘキサンなどの有機溶媒中で湿式混合してもよい。また、被覆方法としては、合金粉末と被覆材料とを高真空中で加熱処理するなど、公知の多くの方法が用いられ得る。
【００３９】
次に、上記した混合原料粉末を冷間成形し、冷間成形体を得る（Ｓ２）。
【００４０】
例えば、原料粉末を冷間プレス機の金型に充填し、筒状、柱状、板状などの所定形状に圧粉成形を行う。
【００４１】
次に、上記した冷間成形体を熱間成形し緻密化し、更に熱間塑性加工を行って熱間塑性加工体を得る（Ｓ３）。熱間塑性加工は、板状結晶粒の成長及び粗大化を生じない温度、例えば、５００〜９００℃程度の温度で行う。これにより結晶粒界が一部液相化し重希土類金属元素が高速で拡散して、重希土類元素に富んだ粒界相が板状結晶粒を覆うように形成される。
【００４２】
例えば、ホットプレス機を用いて熱間成形を行うと組織が緻密化し、続く熱間塑性加工時に割れなどが生じづらくなる。熱間成形後、所定温度を保ったまま押し出し、引き抜き、鍛造及び圧延などの熱間塑性加工を行って、熱間塑性加工体を得る。熱間塑性加工は、多軸塑性加工により結晶粒の微細化が図られ、二軸若しくは一軸加工により、上記したような板状結晶の配向方向が決定できる。
【００４３】
上記したように、図３に示す略直方体又は細長体の磁石１においては、板状結晶の主面が磁石１の主面と略平行であることが好ましい。つまり、図３のＴ１方向に押し出し、引き抜き及び圧延すると、板状結晶粒の主面が磁石１の主面と略平行となるとともに、板状結晶粒のＣ軸方向がＴ１方向に向く。また、図３のＴ２方向に押し出し等しても、板状結晶粒の主面が磁石１の主面と略平行となるが、板状結晶粒のＣ軸方向はＴ２方向に向く。
【００４４】
次に、上記した熱間塑性加工体の熱処理を行う（Ｓ４）。
【００４５】
例えば、板状結晶粒の成長、粗大化を生じない温度、例えば、熱間塑性加工の行われる温度と同程度の５００〜９００℃程度で熱処理を行うことで、重希土類元素ＨＲは、結晶粒界を主に拡散して、重希土類元素ＨＲを板状結晶粒内よりも高い濃度で含む粒界相を板状結晶粒を覆うように与える。
【００４６】
このようにして得られた磁石は、少ない量の重希土類元素であっても、動作温度の上昇に対して保磁力及び残留磁束密度の低下を低減し、モータに適用されて高いトルクを発生でき得る。特にＩＰＭ型集中巻モータに適用されると、モータの小型・軽量化を与え得る。
【００４７】
以上、本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のモータの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の磁石の斜視図である。
【図４】本発明のモータと比較例との性能の比較の図である。
【図５】本発明の磁石の断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の磁石の製造方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００４９】
１        モータ
３        シャフト
５        コイルエンド
８        巻き線
１０      磁石
１５      ロータコア
２０      ステータ
２０ａ    ティース
【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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