(57)【要約】希土類磁石を焼結することなく製造する方法として樹脂を結着剤として使用する磁石があるが磁気特性が悪い。磁気特性の優れた磁石およびこれを使用した自動車用回転電機を提供する。  希土類磁石材を圧縮成形して圧縮成形体を作り、磁石材の圧縮成形体にＳｉＯ２の前駆体を含浸して、希土類磁石材をアモルファス状態の膜状ＳｉＯ２で決着した磁石体を作る。この磁石体を使用して自動車用回転電機を製造する。焼結工程が不要で、生産性に優れた磁石および自動車用回転電機の製造が可能となる。また磁石内部の渦電流を低減できる効果がある。
2008062543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形されており、
前記固定子巻線に電流が供給されることにより、磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形した前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２】
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が回転軸の周方向に形成されており、
前記永久磁石は永久磁石が発生する磁束が上記固定子鉄心を通るように磁化されていると共に、前記永久磁石は界磁極毎に磁化方向が反転するように磁化されており、
前記永久磁石は、磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形されており、
前記固定子巻線に交流電流が供給されることにより、磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形された前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が回転軸の周方向に形成されており、
前記界磁極間に補助磁極が形成され、前記補助磁極の両サイドの界磁極を構成する永久磁石が互いに異なる極性に磁化されており、
前記永久磁石は、ＳｉＯ系の材料がアモルファス状態で希土類磁性粉体を結着しており、
前記固定子巻線に３相交流電流が供給されることにより、希土類磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形された前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項４】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、アルコキシ基を含有すると共にＳｉＯ２を主成分とするアモルファス状で連続幕形状のバインダーにより希土類磁性粉体を結着して成形しており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が回転軸の周方向に形成されており、
前記固定子巻線に３相交流電流が供給されることにより、希土類磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形された前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の永久磁石回転電機において、
前記磁性粉体は表面に１０μｍ〜１０ｎｍ厚の無機絶縁膜を有し、前記無機絶縁膜を有する磁性粉体をＳｉＯ２により結着して前記永久磁石が形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石を形成するためのＳｉＯ系の材料あるいはＳｉＯ２を主成分とする結着剤は、ＳｉＯ２の前駆体である、アルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解による生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含んでいる、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石を形成するためのＳｉＯ系の材料あるいはＳｉＯ２を主成分とする結着剤は、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含み、更にアルコールと加水分解用の触媒とを含んでいる、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体にＳｉＯ２の前駆体を含浸させ、ＳｉＯ２にて希土類磁性粉体を結着して成形した、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項９】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に配置された界磁極を構成するための複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、複数の永久磁石挿入孔と、前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、前記回転子鉄心の内部に回転軸の周方向に形成された複数の補助磁極部と、
前記磁極片部と前記補助磁極とをつなぐブリッジ部とが形成されており、
前記永久磁石は、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように磁化されており、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体をＳｉＯ系の材料により結着して成形されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１０】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と前記回転子鉄心の内部に埋設され界磁極を構成する複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、複数の永久磁石挿入孔と、前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、前記回転子鉄心の回転軸の周方向に形成された複数の補助磁極部と、前記磁極片部と前記補助磁極とをつなぐブリッジ部とが形成されており、
前記永久磁石は、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように磁化されており、
前記永久磁石は、アルコキシ基を含有するＳｉＯ系の材料により希土類磁性粉体を結着して成形されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１１】
固定子鉄心と固定子巻線とを備えた固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に配置された複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、回転軸の周方向において等間隔に形成される複数の補助磁極部と、
前記補助磁極部の間に設けられた永久磁石挿入孔と、
前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、
前記永久磁石と前記補助磁極部との間に形成された磁気ギャップと前記磁気ギャップの外周側の回転子鉄心に形成されるブリッジ部とを有し、
前記永久磁石は前記永久磁石挿入孔の内部に配置され、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように前記永久磁石は磁化されており、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体をアモルファス状で連続幕形状のＳｉＯ２により結着して成形している、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１２】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と前記回転子鉄心の内部に埋設され界磁極を構成する複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、複数の永久磁石挿入孔と、前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、前記回転子鉄心の回転軸の周方向に形成された複数の補助磁極部と、前記磁極片部と前記補助磁極とをつなぐブリッジ部とが形成されており、
前記永久磁石は、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように磁化されており、
前記永久磁石は、略層状に配置された希土類磁性粉体と前記層間に存在して前記希土類磁性粉体を結着するアモルファス状で膜形状のＳｉＯ系の材料を有している、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は前記界磁極の中心から補助磁極に近づくに従って回転子の外周側に近づくように曲線形状を成している、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１２に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は径方向に複数列配置されており、
前記永久磁石は、補助磁極側に近づくに従って回転子外周側に近づくように曲線形状を成している、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１５】
請求項１０乃至１２に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石の希土類磁性粉体を結着するＳｉＯ系の材料は、ＳｉＯ２の前駆体である、アルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解による生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含む、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１６】
請求項１０乃至１２に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石の希土類磁性粉体を結着するＳｉＯ系の材料は、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の少なくとも一種と、水とを含み、更にアルコールと加水分解用の触媒を含んでいる、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１７】
請求項１５に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石が有するＳｉＯ系の材料は、加水分解用の触媒として中性触媒を含有してなる、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の永久磁石回転電機において、
前記中性触媒が錫触媒である、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項１９】
請求項１６に記載の永久磁石回転電機において、
ＳｉＯ系の材料中のアルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物の総和の体積分率が５ｖｏｌ％以上かつ９６ｖｏｌ％以下である、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２０】
請求項１６に記載の永久磁石回転電機において、
ＳｉＯ系の材料中の水の含有量がアルコキシシロキサン，アルコキシシラン及び、その加水分解による生成物、及びその脱水縮合物の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシランの総量に対して、加水分解反応当量の１／１０〜１である、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２１】
請求項１０乃至１９に記載の永久磁石回転電機において、
前記磁性粉体は、表面に１０μｍ〜１０ｎｍ厚の無機絶縁膜を有し、前記無機絶縁膜を有する磁性粉体を、ＳｉＯ２を主成分とするにより結着剤にて結着して前記永久磁石が形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２２】
請求項２１に記載の永久磁石回転電機において、
前記無機絶縁膜は、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜、又はリン酸塩化成処理膜からなる、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２３】
請求項２２に記載の永久磁石回転電機において、
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕフッ化物中の少なくとも１種類以上含有する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２４】
請求項２３に記載の永久磁石回転電機において、
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物のコート膜は、該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、ゾル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が１０μｍ以下まで粉砕され、かつアルコールを主成分とした溶媒に混合した処理液を用いて形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２５】
請求項２４に記載の永久磁石回転電機において、
前記アルコールはメチルアルコール，エチルアルコール，ｎ−プロピルアルコール又はイソプロピルアルコールである、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２６】
請求項２２に記載のリン酸塩化成処理膜は、リン酸，ほう酸、及びＭｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの内の一種類以上含有している、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２７】
請求項２２に記載のリン酸塩化成処理膜は、リン酸，ほう酸，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの内の一種類以上を含有する水溶液から形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２８】
請求項２２に記載のリン酸塩化成処理膜は、リン酸，ほう酸，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｄ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの内の一種類以上を含有し、かつ界面活性剤と防錆剤とを含有する水溶液から形成されている、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項２９】
請求項２８に記載の界面活性剤は、パーフルオロアルキル系，アルキルベンゼンスルホン酸系，両性イオン系、またはポリエーテル系である、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３０】
請求項２８に記載の防錆剤は、孤立電対を有する窒素または硫黄の少なくとも１種を含む有機化合物である、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３１】
請求項３０に記載の孤立電対を有する窒素または硫黄の少なくとも１種を含む有機化合物防錆剤は、化学式１
【化１】
2008062543.tif 000014
（式中、ＸはＨ，ＣＨ３，Ｃ２Ｈ５，Ｃ３Ｈ７，ＮＨ２，ＯＨ，ＣＯＯＨの中のいずれかである。）で表されるベンゾトリアゾールである、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３２】
請求項１０乃至３０に記載の永久磁石回転電機において、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体を前記永久磁石挿入孔に挿入し、前記永久磁石挿入孔に挿入した希土類磁性粉体にＳｉＯ２の前駆体を含浸させ、
ＳｉＯ２を主成分とする結着剤にて希土類磁性粉体を結着して成形した、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３３】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に配置された界磁極を構成するための複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、複数の永久磁石挿入孔と、前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、前記回転子鉄心の内部に回転軸の周方向に形成された複数の補助磁極部と、
前記磁極片部と前記補助磁極とをつなぐブリッジ部とが形成されており、
前記永久磁石は、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように磁化されており、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体を前記永久磁石挿入孔に挿入し、前記永久磁石挿入孔に挿入した希土類磁性粉体にＳｉＯ系材料の前駆体を含浸させ、ＳｉＯ系材料にて希土類磁性粉体を結着して成形した、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３４】
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体に、前記希土類磁性粉体とその前駆体が濡れ性の優れたに結着剤を含浸させ、前記結着剤で希土類磁性粉体を結着して前記永久磁石を成形した、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３５】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の内部に配置された界磁極を構成するための複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子鉄心には、複数の永久磁石挿入孔と、前記永久磁石挿入孔の固定子側の回転子鉄心に形成される磁極片部と、前記回転子鉄心の内部に回転軸の周方向に形成された複数の補助磁極部と、
前記磁極片部と前記補助磁極とをつなぐブリッジ部とが形成されており、
前記永久磁石は、前記補助磁極を挟んでその周方向両側に配置された前記永久磁石の極性が互いに逆極性になるように磁化されており、
前記永久磁石は、希土類磁性粉体を圧縮成型し、前記圧縮成型により形成された希土類磁性粉体を前記永久磁石挿入孔に挿入し、前記永久磁石挿入孔に挿入した希土類磁性粉体に前記希土類磁性粉と濡れ性の良い結着剤を含浸させ、前記結着剤にて希土類磁性粉体を結着して成形した、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３６】
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）の板形状の粉体を積層したネオジウム（Ｎｄ）の積層を含んでおり、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）の積層の間に、ＳｉＯ系の材料からなるアモルファス状の連続膜が存在して、前記ＳｉＯ系材料の連続膜により前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）が結着している構造を有しており、
前記固定子巻線に電流が供給されることにより、前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３７】
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）の板形状の粉体を積層したネオジウム（Ｎｄ）の積層を含んでおり、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）の積層構造の間に、ＳｉＯ２を主成分とするアモルファス状の連続膜が存在して、前記ＳｉＯ２を主成分とする連続膜により前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）が結着している構造を有しており、
前記固定子巻線に電流が供給されることにより、前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３８】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が回転軸の周方向に形成されており、
前記界磁極間に補助磁極が形成され、前記補助磁極の両サイドの界磁極を構成する永久磁石が互いに異なる極性に磁化されており、
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）の板形状の粉体を積層したネオジウム（Ｎｄ）の積層を含んでおり、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）の積層構造の間に、ＳｉＯ２を主成分とするアモルファス状の連続膜が存在して、前記ＳｉＯ２を主成分とする連続膜により前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）が結着している構造を有しており、
前記固定子巻線に３相交流電流が供給されることにより、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）をＳｉＯ２を主成分とする結着剤により結着して成形された前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【請求項３９】
固定子鉄心と３相の固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子との間に空隙を有して、回転可能に配置された回転子とを有し、
前記回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石とを備えており、前記永久磁石は界磁極を構成し、
前記永久磁石は、アルコキシ基を含有すると共に、ネオジウム（Ｎｄ）の板形状の粉体を積層したネオジウム（Ｎｄ）の積層構造を含んでおり、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）の積層の間に、ＳｉＯ２を主成分とするアモルファス状の連続膜が存在して、前記ＳｉＯ２を主成分とする連続膜により前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）が結着している構造を有しており、
前記回転子には前記永久磁石により構成される偶数個の界磁極が回転軸の周方向に形成されており、
前記固定子巻線に３相交流電流が供給されることにより、前記板形状のネオジウム（Ｎｄ）をＳｉＯ２を主成分とする結着剤により結着して成形された前記永久磁石を有する回転子に回転トルクが発生する、車載用の永久磁石回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石を使用する回転電機の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年永久磁石の特性は著しく向上している。代表的な高性能の永久磁石は希土類の磁石材料を焼結して製造した焼結磁石である。この焼結磁石は磁気特性が優れているが、高温で焼結する製造工程が必要であり、生産性悪化の要因となっている。
また磁石材料をエポキシ樹脂で固めるいわゆるボンド磁石が研究されている。この磁石は、熱硬化性エポキシ樹脂と磁石材料とを混合し、この混合物を成型して製造した磁石で、エポキシ樹脂で磁石材料が接着されている。
エポキシ樹脂を使用した磁石は次の特許文献１乃至３に開示されており、これらの特許文献では、磁気特性の改善等に関する技術が開示されている。
エポキシ樹脂ではなく、ＳｉＯ２を使用する磁石が次の特許文献４乃至５に開示されている。特許文献４はフェライト磁石材をＳｉＯ２により結着する技術を開示している。また特許文献５は希土類磁石の電気抵抗を増大させるために粒子状のＳｉＯ２を使用する技術を開示している。
【特許文献１】特開平１１−２３８６４０号公報
【特許文献２】特開平１１−０６７５１４号公報
【特許文献３】特開平１０−２０８９１９号公報
【特許文献４】特開平０８−１１５８０９号公報
【特許文献５】特開平１０−３２１４２７号公報
【０００３】
従来のエポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石では、磁石材料とエポキシ樹脂との混合物を圧縮成型して磁石を製造している。エポキシ樹脂で磁石材を接着する磁石は、磁石材に対するエポキシ樹脂材の割合が多くなり、磁石にしめる磁石材料の割合が低下し、磁気特性が悪くなる問題がある。このため上記磁石を使用する回転電気は、回転電機の特性が著しく低下する問題がある。
本発明の目的は、磁石材を結着剤で結着した磁石を使用する回転電機において、良好な特性が得られる回転電機を提供することである。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の特徴は、その前駆体が磁石材料と濡れ性が良好な結着剤を使用して、磁石材料を結着した永久磁石を、永久磁石回転電機に使用したことである。本発明においては磁石材料と濡れ性が良好な結着剤を使用することで磁石における磁性材料の割合を多くでき、エポキシ樹脂を結着剤として使用した場合に比べ磁石の特性を改善でき、永久磁石回転電機の特性を良好に維持できる。
本発明において、磁石材として磁気特性の優れた希土類磁石材を使用することで、磁気特性に優れた磁石を製造でき、特性が良好な回転電機を得ることができる。本発明では回転電機に使用する永久磁石の結着剤としてアモルファス状態のＳｉＯ系の結着剤を使用する。前駆体が希土類磁石材料と濡れ性が良好な結着剤としてＳｉＯ系の前駆体、例えばＳｉＯ２の前駆体を使用することができる。このようにＳｉＯ系の結着剤で希土類磁石材を結着することで、エポキシ樹脂を結着剤として使用したときに生じる永久磁石の磁気特性の低下を抑えることが可能となる。この磁石を使用することで特性の良好な回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
第１図は本発明が適用された回転電機を備えた電気自動車の構成を示す構成図。
第２図は電力変換装置の電気回路図。
第３図は回転電機の回転軸に沿った断面図。
第４図は回転電機の回転軸に垂直な面での固定子および回転子の断面図。
第５図は第４図に示す回転子の磁極部の拡大図。
第６図は第４図示す固定子および回転子におけるｄ軸の磁束を示す図。
第７図は第４図示す固定子および回転子におけるｑ軸の磁束を示す図。
第８図は磁石体の製造工程を示す図。
第９図は磁石体の製造工程の他の実施の形態を示す図。
第１０図は磁石体の製造工程のさらに他の実施の形態を示す図。
第１１図は製造された磁石の断面図。
第１２図は製造された磁石の実験結果を示す図。
第１３図は第４図に示す回転子の他の実施の形態を示す部分断面図。
第１４図は第１３図に示す部分の磁束強度を示す図。
第１５図は本発明を適用した回転電機のさらに他の実施の形態を示す断面図。
第１６図は磁石体を製造する工程を示す図。
第１７図は磁石体を製造する工程の他の実施の形態を示す図。
第１８図は圧縮成形された磁性体に結着剤の前駆体を含浸させる工程を説明する図。
第１９図は磁石体の他の構造を説明する断面図。
第２０図は磁石体のさらに他の実施の形態を説明する斜視図。
第２１図は磁石体のさらに他の実施の形態を説明する斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に説明する実施例では、回転電機に設けられている永久磁石は例えば次のようにして製造される。まず磁性材料を圧縮成型し、この圧縮成型した磁性材料にこの材料と濡れ性が優れた結着剤の前駆体を含浸し、結着剤にて磁性材料を結着した磁石を得る。回転電機にこのような磁石を使用することで、エポキシ樹脂を結着剤として使用した磁石を使用する回転電機に比べ、より高性能の回転電機を得ることができる。
なお永久磁石の製造には、結着剤で磁性材料を結着する工程の他に、さらに磁化する工程が必要である。この磁化する工程は、結着剤で磁性材料を結着した磁石材の形成体（以下磁石形成体と記載する）を回転電機の部品に組み込んだ後でも良い。むしろ磁化しない状態で回転電機の回転子などの部品に磁石形成体を固定し、その後磁化する方法の方が、磁石形成体を磁化してから回転子に組み込む方法よりも回転電機を製造し易い場合が多い。上記磁石形成体は上記磁化工程で磁化されることにより、永久磁石としての作用をなす。
以下の実施の形態では、さらに次のような優れた効果がある。
希土類焼結磁石では、焼結するために希土類磁石材を高温に熱する必要があり、焼結温度に熱する工程を必要とするため、設備費用を含め磁石あるいは回転電機の生産コストが高くなる。
また、磁石材を終結温度に熱する焼結工程により、焼結工程前の形状・寸法に対し焼結工程後の形状・寸法が変化してしまう。従って焼結工程の後の成形工程で、寸法精度を得るために大幅な切削を含む成形作業が必要となる。以下に説明する本発明の実施の形態では、磁石を比較的低い温度で製造できるため、磁石材のプレス成型による形状・寸法を高い精度で維持した状態で磁石材の結着を行うことができる。結果として高い精度で磁石を生産することが容易となる。このため結着剤により固められた後の磁石は成形処理が焼結磁石に比べ非常に簡単になり、場合によっては切削加工が不要となる。
曲線を有する形状に磁石を切削加工することは簡単ではない。円などの単純な曲線に切削加工することは容易であるが、複雑な曲線の切削加工は簡単ではない。磁石を曲線形状に加工する場合は切削加工よりプレス加工の方が容易である。しかし焼結磁石では上述のごとく焼結のために高温に熱することが必要で、焼結工程の後に必ず切削加工が必要となる。以下に説明する本発明の実施例では、プレス加工の後焼結温度に熱する必要がないので、磁石材の結着工程後においてもプレス加工の形状や寸法関係が高い精度で維持されている。このため、磁石の最終形状がわずかな切削加工で得られることが多く、場合によっては切削作業無しで磁石を完成することが可能となる。
本発明によれば、従来製造が困難であった曲線形状の磁石を容易に生産することが可能となる。このことにより、回転電機の特性を向上することが可能となる。
また以下に説明する実施例では、磁石材のプレス加工後に加工された磁石材をモータの部品に取付け、例えば回転子の磁石挿入孔に挿入し、その後に結着剤を浸透させる結着作業を行うことが可能である。この方法によれば、磁石材の結着工程で磁石材のみならず磁石材と磁石近傍の回転電機の部品との結着を合わせて行うことが可能となる。例えは磁石挿入孔内面と挿入された磁石の接着も同時に行える。これにより作業性が向上する。また磁石あるいは磁石を備えた回転電気の部品の耐久性も向上する。強いては回転電機の耐久性あるいは信頼性が向上する。
〈電気自動車１００〉
第１図は、本発明による回転電機が搭載されたハイブリッド型の電気自動車の一実施の形態を示す構成図である。なお本発明による回転電機は、純粋な電気自動車にもハイブリッド型の電気自動車にも適用できるが、以下代表してハイブリッド型の電気自動車の実施例を説明する。
ハイブリッド型の電気自動車１００には、エンジン１２０と第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２と、前記第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２に高電圧の直流電力を供給するあるいは前記第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２から高電圧の直流電力を受けるバッテリ１８０が搭載されている。さらに１４ボルト系電力である低電圧電力を供給するバッテリがこの車両に搭載されており、以下に説明する制御回路に低電圧の直流電力を供給するが、この低電圧電力を供給するバッテリの図示を省略する。
エンジン１２０および第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２に基づく回転トルクは、変速機１３０とデファレンシャルギア１３２に伝達され、前輪１１０に伝達される。
前記変速機１３０を制御する変速機制御装置１３４とエンジン１２０を制御するエンジン制御装置１２４と電力変換装置６００とリチュームイオン電池などのバッテリ１８０を制御するバッテリ制御装置１８４と統合制御装置１７０とが、それぞれ通信回線１７４によって接続されている。
前記統合制御装置１７０は、前記統合制御装置１７０より下位の制御装置である変速機制御装置１３４やエンジン制御装置１２４や電力変換装置６００やバッテリ制御装置１８４から、それぞれの状態を表す情報を通信回線１７４を介して受け取る。これらの情報に基づき、前記統合制御装置１７０によって各制御装置の制御指令が演算され、前記統合制御１７０から各制御装置への制御指令が上記通信回線１７４を介してそれぞれの制御装置へ送信される。例えば上記バッテリ制御装置１８４はリチュームイオン電池であるバッテリ１８０の放電状況やリチュームイオン電池を構成する各単位セル電池の状態をバッテリ１８０の状態として統合制御装置１７０に通信回線１７４を介して報告する。
前記統合制御装置１７０は上記報告から上記バッテリ１８０の充電が必要と判断すると、電力変換装置６００に発電運転の指示を出す。統合制御装置１７０はまたエンジン１２０と第１や第２の回転電気２００，２０２の出力トルクを管理し、エンジンと前記第１や第２の回転電機２００，２０２の出力トルクの総合トルクあるいはトルク分配比を演算処理し、処理結果に基づく制御指令を変速機制御装置１３４やエンジン制御装置１２４や電力変換装置６００へ送信する。トルク指令に基づき電力変換装置６００は第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２を制御し、どちらか一方の回転電機であるいは両方の回転電機で指令のトルク出力を、あるいは発電電力を発生するようにこれらの回転電機を制御する。
前記電力変換装置６００は統合制御装置１７０からの指令に基づき第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２を運転するためにインバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御する。これらパワー半導体のスイッチング動作により、第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２が電動機としてあるいは発電機として運転される。
電動機として運転する場合は高電圧のバッテリ１８０からの直流電力が前記電力変換装置６００のインバータの直流端子に供給される。インバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御することにより上記供給された直流電力が３相交流電力に変換され、前記回転電機２００あるいは２０２に供給される。一方第１の回転電機２００あるいは第２の回転電機２０２が発電機として運転される場合、回転電機２００あるいは２０２の回転子が外部から加えられる回転トルクで回転し、この回転トルクに基づき前記回転電機の固定子巻線に３相交流電力を発生する。発生した３相交流電力は前記電力変換装置６００で直流電力に変換され、直流電力が前記高電圧のバッテリ１８０に供給され、前記バッテリ１８０が直流電力により充電される。
第１図に示すとおり、電力変換装置６００は、直流電源の電圧変動を押さえる複数の平滑用コンデンサを内蔵するコンデンサモジュールと、複数のパワー半導体を内蔵するパワーモジュールと、このパワーモジュールのスイッチング動作を制御するスイッチング駆動回路および前記スイッチング動作の時間幅を決める信号すなわちパルスワイドモデュレーションの制御を行うＰＷＭ信号を発生する回路を備えた回転電機制御回路から構成されている。
前記高電圧のバッテリ１８０はリチュームイオン電池あるいはニッケル水素電池などの２次電池であり、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力が前記２次電池に充電され、あるいは前記２次電池から出力される。
〈電気回路の説明〉
第２図は第１図に示す電力変換装置６００の回路図である。電力変換装置２００には、第１の回転電機２００へ供給する３相交流電力を発生するためのあるいは第１の回転電機２００からの３相交流電力を直流電力に変換するための第１のインバータ装置と、第２の回転電機第２の回転電機２０２へ供給する３相交流電力を発生するためのあるいは第２の回転電機第２の回転電機２０２からの３相交流電力を直流電力に変換するための第２のインバータ装置とが設けられている。第１のインバータ装置は、第１のパワーモジュール６１０と、第１のパワーモジュール６１０に内蔵されたインバータの各アームを構成する各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第１の駆動回路６５２と、回転電機２００の電流を検知する電流センサ６６０と以下に説明する第２のインバータ装置と共通に使用される制御回路６４８と、コネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４と、コンデンサモジュール６３０とを備えている。なお、駆動回路６５２は駆動回路基板６５０に設けられており、制御回路６４８は制御回路基板６４６に設けられている。
第２のインバータ装置は、第２のパワーモジュール６２０と、第２のパワーモジュール６２０に内蔵されたインバータの各アームを構成する各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第２の駆動回路６５６と、回転電機２０２の電流を検知する電流センサ６６２と、上記第１のインバータと共通に使用される制御回路６４８と、送受信回路６４４と、コンデンサモジュール６３０とを備えている。上記第２の駆動回路６５６は第２の駆動回路基板６５４に実装されており、また上記制御回路６４８は制御回路基板６４６に実装されており、上記送受信回路６４４はコネクタ基板６４２に実装されている。
第１のパワーモジュール６１０と第２のパワーモジュール６２０は、それぞれ対応する第１および第２の駆動回路６５２と６５６とから出力された駆動信号によって動作し、高電圧バッテリ１８０から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を対応する回転電機２００や２０２の電機子巻線に供給する。また上記回転電機２００や２０２のの電機子巻線である固定子巻線に誘起された交流電力を直流に変換して高電圧バッテリに供給する。
〈パワーモジュール６１０および６２０の説明〉
上記第１および第２のパワーモジュール６１０や６２０は、第２図に記載のごとく３相ブリッジ回路を備えており、３相の各相に対応した直列回路がそれぞれバッテリ１８０の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されている。各直列回路は上アームを構成するパワー半導体と下アームを構成するパワー半導体とを備え、上アームのパワー半導体２１と下アームを構成するパワー半導体２１とは直列に接続されている。
第１のパワーモジュール６１０と第２のパワーモジュール６２０とは第２図に示す如く、回路構成がほぼ同じであり、第１のパワーモジュール６１０で代表して説明する。本回路では、スイッチング用パワー半導体２１としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。ＩＧＢＴは、コレクタ電極，エミッタ電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴのコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード３８が電気的に接続されている。ダイオード３８は、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴのエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴのコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴのエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。
スイッチング用パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。尚、ＭＯＳＦＥＴは、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、第２図のダイオード３８を設ける必要がない。
各相の直列回路は、上アームであるＩＧＢＴのエミッタ電極と下アームであるＩＧＢＴのコレクタ電極とが電気的に直列に接続されて構成されている。尚、本実施例では、各相の各上下アームのＩＧＢＴを１個ずつ図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のＩＧＢＴが電気的に並列に接続されて構成されている。以下説明を簡単にするため、インバータの各アームは１個のパワー半導体２１からなるとして説明する。
第２図に示す実施例では、各相の各上下アームはそれぞれ３個のパワー半導体２１によって構成している。各相の各上アームのパワー半導体２１のコレクタ電極はバッテリ１８０の正極側に、各相の各下アームのパワー半導体２１のエミッタ電極はバッテリ１８０の負極側それぞれ電気的に接続されている。
各相の各アームすなわち直列回路の中点すなわち上アーム側ＩＧＢＴのエミッタ電極と下アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極との接続部分は三相交流電力の各相となり、対応する回転電機２００や２０２の対応する相の電機子巻線に電気的に接続されている。
第１と第２の駆動回路６５２と６５６は、対応する第１や第２のパワーモジュール６１０や６２０の各インバータ装置を制御するための駆動部を構成しており、制御回路６４８から出力された制御信号に基づいて、パワー半導体２１を制御するための信号を発生する。それぞれの駆動回路６５２や６５６で発生した信号は、対応する第１のパワーモジュール６１０や第２のパワーモジュール６２０の各パワー半導体のゲートにそれぞれ出力される。各相の各上下アームのゲートに供給するそれぞれの信号を発生する２組の回路を、この実施の形態では１つの集積回路に内蔵している。第１のパワーモジュール６１０や第２のパワーモジュール６２０は合せて１２個の上または下アームを有するので、駆動回路６５２や６５６は６個の上記集積回路を有しており、これら６個の集積回路を収めて１ブロック内に収納している。すなわち上記一部ロックの集積回路で駆動回路６５２や６５６を構成している。
制御回路６４８は、第１および第２のパワーモジュール６１０や６２０の制御部を構成しており、インバータ回路を構成する複数のパワー半導体２１を動作（オンまたはオフ）させるための制御値すなわち動作タイミングを演算するマイクロコンピュータを備えて構成されている。制御回路６４８には、上位制御装置からのトルク指令信号（トルク指令値），電流センサ６６０や６６２及び回転電機２００や２０２に搭載された回転センサが検知した信号（センサ出力）が入力されている。制御回路６４８はそれらの入力信号に基づいて制御値を演算し、駆動回路６５２や６５６にパワー半導体２１のスイッチングタイミングを制御するための制御信号を出力する。
コネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、電力変換装置６００と外部の制御装置との間を電気的に接続するためのもので、第１図の通信回線１７４を介して他の装置と情報の送受信を行う。
コンデンサモジュール６３０は、パワー半導体２１のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成するためのものであり、第１のパワーモジュール６１０や第２のパワーモジュール６２０の直流側の端子に、絶縁シートを挟んで対向して配置される板状の導体の積層構造からなる直流バスバーにより、電気的に並列に接続されている。
〈回転電機２００あるいは２０２の説明〉
第３図は、第１図と第２図に記載の回転電機２００あるいは２０２の断面図である。回転電機２００と２０２とはほぼ同じ構造であり、回転電機２００の構造をこれらの代表例として第３図から第６図を用いて説明する。第４図は第３図に示す固定子２３０および回転子２５０のＡ−Ａ断面であり、ハウジング２１２およびシャフト２１８の記載を省略した。
ハウジング２１２の内部に固定子２３０が保持されており、固定子２３０は固定子鉄心２３２と固定子巻線２３８とを備えている。固定子鉄心２３２の内側面に対して空隙２２２を介して回転子２５０が配置されている。回転子２５０は回転子鉄心２５２と永久磁石２５４とを備えており、回転子鉄心２５２はシャフト２１８に固定されている。ハウジング２１２はシャフト２１８の回転軸方向の両側にエンドブラケット２１４をそれぞれ有しており、前記回転子鉄心２５２を有するシャフト２１８はエンドブラケット２１４のそれぞれに軸受２１６により回転自在に保持されている。
シャフト２１８には回転子の極の位置を検出する回転子位置センサ２２４と回転子の回転速度を検出する回転速度センサ２２６とが設けられている。これらのセンサ２２４と２２６からの出力は第２図に示す制御回路６４８に取り込まれ、これらセンサの出力に基づいて第１および第２のパワーモジュール６１０や６２０が制御される。
第４図を用いて第３図に示す固定子２３０および回転子２５０の具体的な構造を説明する。固定子２３０は固定子鉄心２３２を有しており、固定子鉄心２３２は周方向に均等に多数のスロット２３４とティース２３６とを有しており、スロット２３４は固定子巻線２３８を有している。固定子巻線の巻回方式には分布巻と集中巻の方式がある。本実施の形態ではどちらの巻回方式も適用できる。第４図で、固定子の回転子側には全周に渡ってティース２３６とスロット２３４が設けられている。これら全てに符号を付すと煩雑になるので代表して一部のティースとスロットにのみ符号を付した。
回転子鉄心２５２には永久磁石２５４や２５６を挿入する永久磁石挿入孔が設けられており、上記永久磁石挿入孔に永久磁石２５４や２５６が挿入されている。永久磁石２５４や２５６の磁化方向は、磁石の固定子側面がＮ極またはＳ極となる方向で、回転子の極毎に磁化方向が反転している。
永久磁石２５４や２５６は磁化され、永久磁石となった状態で永久磁石挿入孔に挿入しても良いし、あるいは永久磁石２５４や２５６が磁化されていない状態（以下磁石体と記す）で上記磁石挿入孔に挿入され、上記磁石挿入孔に挿入された後に強力な磁界を与えて磁化されることにより永久磁石となるようにしてもよい。磁化されない状態の磁石体を磁石挿入孔に挿入し、挿入後磁化する方が、回転電機の生産性が向上する。すなわちこれら永久磁石はたいへん強力な希土類材料からなる磁石であり、磁石挿入孔に挿入する前に磁化すると、挿入時に回転子鉄心２５２との間に強力な吸引力が生じ、この求心力が挿入作業の妨げとなる。また強力な吸引力により、永久磁石に鉄粉などのごみが付着する恐れがある。
第４図に示す実施の形態では、永久磁石２５４と２５６とで回転子２５０の１つの極として作用する。永久磁石２５４と２５６とを備えた回転子２５０の極は回転子２５０の周方向に等間隔に配置されており、この実施形態では８極である。しかし本発明が適用される適用対象は８極に固定されるものではなく、１０極以上３０極まで、場合によってはそれ以上であっても良い。但しモータとしての要求出力などにより極数が定まる。また極数を多くすると磁石数が増大し、作業性が低下する。場合によっては８極以下でもよい。回転子２５０の各極として作用する永久磁石２５４と２５６の固定子側に存在する回転子鉄心の部分は磁極片２８０として作用し、永久磁石２５４と２５６に出入りする磁力線はこの磁極片２８０を通して固定子鉄心２３２に出入りする。
上述したとおり、回転子２５０の極として作用する永久磁石２５４と２５６は極毎に逆方向に磁化されており、ある極の磁石２５４と２５６が固定子側がＮ極でシャフト側がＳ極となるように磁化されているとすると、その両隣の極として作用する永久磁石２５４と２５６は固定子側がＳ極でシャフト側がＮ極となるように磁化されている。回転子２５０の極と極との間にはそれぞれ補助磁極２９０として作用する部分が存在し、これら補助磁極２９０を通るｑ軸磁束と磁石を通るｄ軸磁束の磁気回路の磁気抵抗の差でリラクタンストルクを発生する。各補助磁極２９０と各磁極片２８０との間にはそれぞれブリッジ部２８２と２８４とが存在し、このブリッジ部２８２と２８４では磁気的な空隙２６２と２６４とにより磁気回路の断面積が狭められている。このため各ブリッジ部２８２と２８４では磁気飽和現象が起こり、磁極片２８０と補助磁極２９０との間を通るすなわちブリッジ部２８２と２８４を通る磁束量が所定量以下に押さえられる。
〈永久磁石２５４と２５６の説明〉
ここで永久磁石２５４と２５６は磁石材料である希土類材料のネオジウム（Ｎｄ）の粉体をこのネオジウム（Ｎｄ）と前駆体が親和性の良い性質を備えているバインダーで結着した構造をしている。ここで親和性の優れた前駆体はＳｉＯ系のバインダーの前駆体、例えばＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサンまたはアルコキシシランである。ネオジウム（Ｎｄ）の粉体は板状の形状を為しており、高さ方向であるＺ軸方向の値に対しＸ軸やＹ軸方向の大きさが数倍以上である、厚みが薄い形状をしている。ネオジウム（Ｎｄ）粉体のＸ軸やＹ軸方向の大きさは大きい方が良く、例えば粉体のＸ軸またはＹ軸方向の大きさが４５μメータ以上の大きさの粉体を使用する方が残留特性が良くなる。成形中にネオジウム（Ｎｄ）の粉体が割れるなどで細かくなり、小さい形状の粉体が混ざることはしかたないが、粉体の半分以上が４５μメータ以上の大きさ粉体であることが望ましく、さらには７割以上が４５μメータ以上の大きさの粉体であるとより好ましい結果が得られる。９割以上が４５μメータ以上の大きさの粉体であるとさらにより好ましい結果が得られる。なおネオジウム（Ｎｄ）にさらにディスプロシウム（Ｄｙ）を若干含んでいると特性が改善され、車両用回転電機としてより好ましい特性をえることができる。このディスプロシウム（Ｄｙ）を含むことにより、回転電機の温度が上昇しても良好な磁気特性が維持される。ディスプロシウム（Ｄｙ）の含有割合は数％程度で、多くても１０％以下である。バインダーで希土類磁石材料の粉体を結着した構造の磁石は後で詳述する。
第３図および第４図で、回転子の上記回転速度センサ２２６と上記回転子位置センサ２２４との出力に基づき第２図に示す第１の駆動回路６５２が第１のパワーモジュール６１０を制御する制御信号を発生して第１のパワーモジュール６１０に送信する。第１のパワーモジュールは前記制御信号に基づきスイッチング動作を行い、バッテリ１８０から供給される直流電力を３相交流電力に変換する。この３相交流電力は第３図や第４図に示す固定子巻線２３８に供給され、上記回転速度センサ２２６の検出値に基づいて３相交流電流の周波数が制御され、上記回転子位置センサ２２４の検出値に基づいて上記３相交流電流の回転子に対する位相が制御される。
上記位相と周波数の回転磁界が上記３相交流電流により固定子２３０に発生する。固定子２３０の回転磁界が回転子２５０の永久磁石２５４や２５６に作用して回転子２５０に永久磁石２５４と２５６に基づく磁石トルクが生じる。また上記回転磁界が回転子２５０の補助磁極２９０に作用し、上記回転磁界の磁石２５４や２５６を通り磁気回路と補助磁極２９０を通る磁気回路との磁気抵抗の差に基づき回転子２５０にリラクタンストルクを発生する。回転子２５０の回転トルクは上記永久磁石に基づく磁石トルクと上記補助磁極に基づくリラクタンストルクの両トルクに基づいて定まる値となる。
上記リラクタンストルクは、固定子巻線が発生する回転磁界が磁石を通る磁気抵抗と上記補助磁極２９０を通る磁気抵抗との差によって発生するので、第２図に示す制御回路６４８は、固定子巻線２３８による電機子起磁力の合成ベクトルを補助磁極の中心位置より回転方向の進み側になるように制御し、回転子の補助磁極２９０に対する回転磁束の進み側位相によりリラクタンストルクを発生する。
このリラクタンストルクは回転電機の始動状態や低速運転状態において、永久磁石２５４と２５６による磁石トルクに加算される方向の回転トルクを回転子２５０に発生するので、磁石トルクとリラクタンストルクの加算トルクで回転電機が発生しなければならない必要トルクを作り出すことができる。従って、リラクタンストルクに相当するトルク分、磁石トルクの発生を小さくでき、永久磁石の起磁力を下げることができる。永久磁石の起磁力を下げることにより、回転電機の高速運転時の永久磁石による誘起電圧を抑えることができ、高速回転時の回転電機への電力供給が容易となる。さらにリラクタンストルクを大きくすることで磁石量を少なくできる効果がある。希土類永久磁石は価格が高いので使用磁石量を少なくできることは経済的な観点でも望ましい。
〈回転子２５０のトルク出力の説明〉
第５図と第６図と第７図を用いて磁石トルクおよびリラクタンストルクを説明する、なお第５図乃至第７図は、第４図に示す回転子の極部分の拡大図であり、第４図の回転子２５０の極を構成する磁石２５４と２５６の内の１組を代表的に磁石２５４−１と２５６−１とし又その隣の極の組磁石を磁石２５４−２と２５６−２として示す。第５図と第６図に記載の磁束は磁石２５４−１と２５６−１が発生するｄ軸の磁束を示し、第７図は固定子２３０が発生するｑ軸の磁束を示す。回転電機２００のｄ軸の磁束には第５図や第６図に記載の磁束に加え、さらに固定子巻線が発生する磁束が存在するが第５図と第６図には記載していない。第４図に示す回転電機が運転状態にある場合、上記回転電機には上記ｄ軸とｑ軸の両磁束が存在している。
第５図と第６図において、回転子２５０の各極を構成する永久磁石２５４と２５６の周方向両側端部には、磁気的な空隙部２６２と２６４からなる非磁性部が形成されている。磁気的な空隙２６２と２６４によりその固定子側の回転子鉄心２３２にブリッジ部２８２と２８４とが形成される。ブリッジ部２８２と２８４は磁気的に飽和状態となっており、磁極片部２８０からブリッジ部２８２と２８４を通して補助磁極２９０に漏れる磁束を制限する作用をする。上記ブリッジ部２８２と２８４を形成することにより回転子の各極における永久磁石２５４と２５６の周方向両端部と補助磁極部２９０との間の永久磁石２５４と２５６の磁束密度分布の変化、すなわち磁気的な空隙２６２と２６４の固定子側から固定子に向かう磁束密度分布の変化を緩やかにすることができ、回転電機２５０のトルク脈動を低減する作用をする。
本実施の形態では、磁気的な空隙２６２と２６４は電磁鋼板に空隙を形成することで作られ、この空隙は永久磁石を挿入するための永久磁石挿入孔と一体に形成される。この一体形成では磁気的な空隙２６２と２６４は、永久磁石挿入孔に永久磁石２５４と２５６とが挿入されたときに、上記永久磁石の周方向端部に隣接するように形成される。磁気的な空隙２６２と２６４には後述する磁石を形成するための非磁性体であるＳｉＯ系のバインダを充填しても良いし、非磁性体であるワニスなどの充填材を充填しても良い。もちろん何も充填しない、すなわち空気が存在する空隙のままでもよい。
本実施形態では、磁気的な空隙２６２や１６４を設けたことにより、上述の如くコギングトルクやその他トルク脈動を低減でき、さらに磁極片部２８０−１と補助磁極部２９０との間に形成されたブリッジ部２８２と２８４の径方向の寸法を、永久磁石２５４や２５６の径方向の幅よりも小さくでき、永久磁石の発生する磁束の漏洩を低減できる。この実施の形態では、ブリッジ部２８２や２８４の径方向寸法は、永久磁石２５４や２５６の径方向幅の半分以下である。
磁気的な空隙２６２や１６４はその固定子側の辺よりも回転子の中心軸側の辺が短い形状、この実施の形態では台形状をしている。また、磁気的な空隙２６２や１６４の固定子側の辺と回転子の中心軸側の辺とを結ぶ補助磁極部側の斜辺部と、固定子側の辺との間の形状を所定の曲線形状としている。このようにすることにより、回転子２５０の回転による遠心力によって発生する応力が局部に集中するのを防止している。また回転子鉄心２５２を加工するプレスなどの加工機の金型が鋭角となるのを防止できる。加工手段が鋭角形状となると切削加工における磨耗が激しくなる問題を生じる。
回転子鉄心２５２を積層鋼板ではなく、鉄粉を圧着して製造する場合には、鉄粉を圧縮するプレス機械の金型が鋭角形状を供えることとなり、プレス加工の金型の磨耗が激しくなる。このため磁気的な空隙２６２や１６４の形状は角を円形として、鋭角を避けることが望ましい。
第５図は、固定子巻線２３８に通電していない状態で、回転子２５０の永久磁石２５４−１と２５６−１とが作る磁束の流れを示す。第６図は磁石の作る磁束を模式的に記載した図である。磁石２５４−１と２５６−１は一つの回転子極を構成し、これら磁石の固定子側がＮ極となる方向に磁化されている。磁石２５４−１と２５６−１が発生する磁束は磁極片２８０−１を通して固定子２３０に入り込んでいる。一方磁石２５４−２と２５６−２は隣の回転子の極を構成し、これら磁石の固定子側がＳ極となる方向に磁化されている。固定子２３０から磁極片２８０−２を通り磁石２５４−２と２５６−２に磁束が入り込む。
第６図に示す磁束は磁石が作るｄ軸の磁束であり、それぞれ補助磁極２９０を周回している。固定子巻線２３８に３相交流電流が供給されるとこの３相交流電流により発生した磁束と上記ｄ軸の磁束との作用により磁石トルクが発生する。
第７図は３相交流電流を固定子巻線２３８に供給したときに発生する磁束の内ｑ軸磁束を示す。このｑ軸磁束は補助磁極２９０をとおり、極を構成する永久磁石を周回する。固定子巻線２３８により発生する磁束の内ｑ軸の磁束は補助磁極２９０を通り永久磁石を周回する磁気回路を通るので、磁気抵抗が小さく、磁束量が多い。一方固定子巻線２３８により発生する磁束の内ｄ軸磁束は永久磁石を横切る磁気回路を通るので、磁気抵抗が大きく、磁束量が少ない。これらｄ軸とｑ軸の磁束差によりリラクタンストルクが発生する。
〈永久磁石２５４と２５６の製造方法〉
本実施の形態に係る永久磁石２５４や２５６の製造プロセスの一例を第８図に示す。工程１０では、粉体状の磁石材料を生成する。例えば希土類の磁石用磁粉は、組成を調整した母合金を急冷することにより製造できる。
工程１０で作られる希土類の磁石用磁粉は板状の形状を成していて、以下の工程１７で説明する圧縮成形により、希土類の板状の磁粉が層を成して積層される。以下に説明するバインダーの前駆体を含浸することで、上記積層された各層の狭い隙間にバインダーの前駆体が膜状に入り込み、アモルファス状態の膜状の結着剤となり、上記積層された各層の板状の磁粉強く決着する。このため良好な磁気特性が得られる。
本実施の形態では非酸化物磁粉を用い、特に希土類磁石、例えばＮｄＦｅＢ等の磁粉を使用する。本発明では、以下に詳述する方法を用いることにより、比較的低温の工程で永久磁石を製造することができる。これにより、非酸化物の磁粉を用いる場合であっても、磁粉の酸化を抑制し、磁気特性の高い磁石を得ることができる。
工程１５では、前記粉体状の磁石材料を圧縮成形する。例えば回転電機に使用する永久磁石を製造する場合は、この工程１５では、回転電機に使用する永久磁石の最終磁石形状の型を用い、型に粉体状の磁石材料を供給し、圧縮成形する。圧縮成形された磁石材料は型により形状が決められた多孔質の状態であり、機械的強度は弱く、強い衝撃を受けると壊れる状態である。また磁化されていないので、永久磁石としての特性は有していない。この圧縮成形の状態のままで磁化しても回転電機の構成部品として使用することは機械強度的に困難である。
圧縮成形された磁石は、以下に詳述する製造方法を用いることで、磁石形状の寸法関係がその後の工程であまり変化しない。すなわち工程１５で圧縮成形された形状が高い精度で維持できる。例えば以下の製造工程を使用した場合、磁石材料を結着するバインダーのバリなどの一部分を切削成形することが必要かもしれないが、形状の多くの部分は高い精度が維持されており、回転電機において要求される磁石の精度を達成できる可能性が高い。
焼結磁石では、圧縮成形された磁石材料を製造工程で高温に熱することが必要で、高温に熱した後冷却されることで磁石の形状は圧縮成形の形状から変形してしまう問題がある。このため従来の焼結磁石では最終形状の精度を維持するために切削加工が必須であった。このことにより生産性が悪くなる問題があった。また切削加工では曲線形状の加工が困難であり、曲線形状を備えた磁石を簡単に生産することができない。曲線形状の磁石を製造するには切削加工するためのローラ内を何度も通して成形するなどの方法が取られており、加工に多くの時間と特別な加工設備が必要となる。
工程２０では、圧縮成形された磁石成形体にＳｉＯ系の前駆体、例えばＳｉＯ２の前駆体の溶液を含浸する。圧縮成形された磁石成形体は多孔質の状態であり、粘性が低く、磁石材料に対して濡れ性の良い性質を持つ結着剤の前駆体を含浸する。圧縮成形された磁石成形体に対し前記前駆体は濡れ性が良好で粘性も低いので、多孔質の圧縮成形体に前記前駆体が吸い込まれるように含浸される。具体的な前駆体は以下で詳述する。
磁石成形体に対する濡れ性の良好な結着剤の前駆体溶液を含浸することで、磁石成形体を構成するそれぞれの磁石粉体の表面を前記結着剤が被い、結果として多数の粉体を良好につなぎ合わせる作用を為す。また良好な濡れ性の作用で結着剤の前駆体溶液が磁石成形体の細部に入り込むので、量的に少ない結着剤で良好な結着効果が得られる。また良好な濡れ性を利用しているので、エポキシ樹脂の使用に比べ設備が比較的シンプルで安価になる。さらに以下に詳述する前駆体は比較的低い温度で硬化するので、圧縮成形体の寸法・形状が高い精度で維持したまま最終的な磁石が得られる。もちろん前駆体の含浸の工程で結着剤のバリなどができるが、粉末磁石の圧縮成形体の寸法や形状が変化するわけでは無いので、結着剤の切削処理を行うことで磁石が製造される。
さらに以下に詳述する前駆体は比較的低い温度で硬化するので、工程２０は１２０度以上２００度以下の温度範囲、特に１５０度程度の温度条件で行うことができる。これにより、圧縮成形体の寸法・形状が高い精度で維持したまま最終的な磁石が得られる。また、ＮｄＦｅＢ等の磁石用磁粉が酸化することを抑制し、磁気特性の低下を防止することができる。
工程２５は、含浸された圧縮成形体を熱処理することにより結着剤で磁石材料を結着する工程である。以下に詳述する如くＳｉＯ２を結着剤として磁石材料を結着することで良好な磁石体を得ることができる。以下に詳述するように、工程２５での処理温度は比較的低い温度であり、この熱処理で前記磁石成形体の形状や寸法が変化することがほとんど無く、製造された磁石体の形状や寸法関係は圧縮成形された形状や寸法に対し高い精度が維持されている。なおこの後磁気的に良好な特性を得るために磁石体を高温に熱しても良い。この場合の温度は従来の焼結磁石の焼結温度より低くてよく、焼結磁石の場合に比べて上述の如く形状や寸法が高い精度で維持される。
〈永久磁石２５４と２５６の結着剤〉
上記工程２０で使用される結着剤の前駆体の溶液は、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシランを有しており、化学式２や化学式３に示すような末端基及び側鎖にアルコキシ基を有する化合物を有している。
【化２】
2008062543.tif 000003
【化３】
2008062543.tif 000004
また、溶媒のアルコールにはアルコキシシロキサン，アルコキシシラン中のアルコキシ基と同じ骨格の化合物が好ましいがこれらに限られるものではない。具体的にはメタノール，エタノール，プロパノール，イソプロパノール等が挙げられる。また、加水分解及び脱水縮合用触媒としては酸触媒，塩基触媒，中性触媒のいずれでも良いが中性触媒が金属の腐食を最小限に抑えられるので最も好ましい。中性触媒としては、オルガノスズ触媒が効果的で、具体的にはビス（２−エチルヘキサノエート）スズ，ｎ−ブチルトリス（２−エチルヘキサノエート）スズ，ジ−ｎ−ブチルビス（２−エチルヘキサノエート）スズ，ジ−ｎ−ブチルビス（２，４−ペンタンジオネート）スズ，ジ−ｎ−ブチルジラウリルスズ，ジメチルジネオデカノエートスズ，ジオクチルジラリル酸スズ，ジオクチルジネオデカノエートスズ等が挙げられるがこれらに限られるものではない。また、酸触媒としては希塩酸，希硫酸，希硝酸，蟻酸，酢酸等が、塩基触媒としては水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，アンモニア水等が挙げられるがこれらに限られるものではない。
結着剤の溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量は体積分率として５ｖｏｌ％以上かつ９６ｖｏｌ％以下が好ましい。アルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が５ｖｏｌ％未満になると、磁石中の結着剤の含有率が低いため、硬化後の結着剤の材料としての強度がやや小さくなる。一方、アルコキシシロキサン，アルコキシシラン、その加水分解生成物、及びその脱水縮合物総量の含有量が９６ｖｏｌ％以上になると、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン，アルコキシシランの高分子量化の反応が速いため、結着剤溶液の増粘速度も速くなる。これは結着剤溶液の適正粘度の制御がより困難であることを意味しており、この結着剤溶液を含浸法に用いることが先に説明した材料に比べ難しくなる。
結着剤溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランと水とは、以下の化学式４，化学式５に示した加水分解反応が生じる。ここで化学反応式は加水分解が部分的に生じた時の反応式である。
【化４】
2008062543.tif 000005
【化５】
2008062543.tif 000006
この際、水の添加量がアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応の進行度を支配する因子の一つとなる。この加水分解反応は硬化後の結着剤の機械的強度を大きくするためには重要である。アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応が発生していないと、その次に起こるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解反応物同士の脱水縮合反応が進行しないからである。この脱水縮合反応生成物がＳｉＯ２であり、このＳｉＯ２が磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度を大きくする重要な材料となるからである。更に、シラノールのＯＨ基が磁粉表面のＯ原子又はＯＨ基と相互作用が強く高接着化に寄与するからである。しかしながら、加水分解反応が進みシラノール基の濃度が高くなるとシラノール基を含む有機ケイ素化合物（アルコキシシロキサン又はアルコキシシランの加水分解生成物）同士の脱水縮合反応が進行し、有機ケイ素化合物の分子量が大きくなり、結着剤の溶液の粘度は高くなる。これは含浸法に用いる結着剤の溶液としては適正な状態が遠ざかる特性である。従って、結着剤溶液中のＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン又はアルコキシシランに対する適正な水の添加量が必要となる。ここで、絶縁層形成処理液中の水の添加量として、化学反応式１，２に示した加水分解反応における反応当量の１／１０〜１が好ましい。水の添加量が化学反応式１，２に示した加水分解反応における反応当量の１／１０以下では、有機ケイ素化合物のシラノール基の濃度が低いため、シラノール基を含む有機ケイ素化合物と磁粉表面との相互作用が低く、また、脱水縮合反応が生じにくいため生成物中にアルコキシ基が多量に残存したＳｉＯ２が生成するため、ＳｉＯ２中に欠陥部が多数発生し、ＳｉＯ２の強度が低くなる。一方、水の添加量が化学反応式１，２に示した加水分解反応における反応当量の１より大きくなると、シラノール基を含む有機ケイ素化合物は脱水縮合が発生し易くなり、結着剤溶液が増粘するため、磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液は浸透できなくなり含浸法に用いる結着剤溶液としては適正な状態から遠ざかる特性である。結着剤溶液中の溶媒には通常アルコールを用いる。それは結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速く、溶媒のアルコールと置換し平衡状態にあるからである。そのため溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール，エタノール，ｎ−プロパノール，ｉｓｏ−プロパノールが好ましい。しかし、化学的には溶液の安定性が若干低下するものの、結着剤の溶液の粘度が数時間で増加してしまうことが無く、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明の結着剤として用いることが可能で、アセトン等のケトン類などの水溶性溶媒であれば適用できる。
以上説明した本発明の結着剤の一態様について、以下の事項を確認できる。
まず、ＳｉＯ２の前駆体は、水溶液を溶媒とする溶液ではなく、アルコールを溶媒とする溶液で構成される。水は加水分解反応を調整するために添加されるにすぎない。水溶液ではなく、アルコールをベースとした溶液を使って含浸処理することにより、熱硬化後に水がほとんど残存しないこととなる。永久磁石内の水の残存を抑えているため、酸化等により経時的に磁気特性が劣化することもなくなる。一方、ＳｉＯ２の前駆体として、アルコキシシロキサン，アルコキシシラン等を用いて加水分解を行っているため、メトキシが残存することが考えられる。従って、製造された永久磁石には磁粉、磁粉を結着するバインダーの他にメトキシが含有される構成が考えられる。
次に、上記工程により生成した磁石は、ＮｄＦｅＢ等の希土類の磁石用磁粉を、ＳｉＯ系のバインダーで結着した構造となる。このバインダーはアモルファス状（非結晶状態）の連続膜構造をとる。上記のように、バインダーはＳｉＯ２で構成されることを基本とするが、アモルファス状であるため、部分的にＳｉＯ等の組成が存在することも考えられる。主としてＳｉとＯとからなる連続膜、即ちＳｉＯ系の連続膜からなるバインダーが形成されていれば、本実施形態に係る磁石を構成するものと考えられる。
次に、バインダーとして、ＳｉＯ系以外の酸化物ガラス質を用いる構成について検討する。上述のように、本発明の製造工程を踏むためには、含浸溶液としての前駆体には様々な要件が課せられる。低粘度であること、浸透性が高いこと、安定性が高いこと、比較的低温で硬化すること、等である。これらの要件を満たすものとして、ＳｉＯ系のバインダーが最良であることを確認しているが、本製造工程に適した要件を満たせば、他の酸化物ガラス質をバインダーとして用いた場合であっても、ある程度の効果は期待できる。
〈永久磁石２５４と２５６の製造方法の他の実施形態〉
本発明に係る磁石製造プロセスの他の実施形態を第９図および第１０図に示す。第９図の実施形態では、粉体状の磁石材料を生成後で圧縮成形前に絶縁皮膜を作る処理を施す工程が加わる点が、上記で説明した第８図のプロセスと異なる。また第１０図では、圧縮成形した磁石を回転子に装着し、その後に結着剤を含浸する処理を行っている点がことなる。これら第９図および第１０図に示す方法においても、希土類の磁粉をＳｉＯ系のバインダーで結着した後、磁気特性を安定的に持続するために熱処理しても良い。この熱処理の温度は上述のとおり、焼結温度より低い温度である。
第９図で第８図と同じ工程の番号はほぼ同様の処理内容であることを示す。工程１０で粉体状の磁石材料を生成し、工程１２で生成された磁石材料の各粉体の表面に電気的な絶縁幕を作る処理を行う。磁粉表面のできるだけ全面にさらにできるだけ均一に電気的な絶縁層を作ることが望ましく、具体的な処理方法は後述する。製造された磁石が回転電機に使用される場合、上述の通り交流磁場で使用される。磁石を通る磁束が周期的に変化し、磁束の変化により、磁石内に渦電流が発生する。この渦電流は回転電機の効率を低下させる問題があり、また渦電流により磁石内の発熱を増大する恐れがある。ＳｉＯ系のバインダーは絶縁体であり、本実施の形態では板状の磁粉表面に薄いアモルファス状の膜が形成されて磁粉同士が決着されるので、希土類磁粉は導電性材料であるにもかかわらず出来上がった磁石体は高い電気抵抗を有している。このため渦電流が押さえられ、効率の向上や発熱の低減の効果がある。
このように本実施の形態によれば磁石体の内部抵抗が増大するが、これに加えさらに磁石材料のそれぞれの粉体の表面を絶縁層で被うことにより、磁石内部の渦電流を更に低く抑え、回転機の効率低下を抑えることができる。また磁石の発熱をさらに抑えることができ、回転電機全体の発熱を抑制できる。特に回転子に内蔵される磁石では回転子は回転電機のハウジングと軸受けを介して機械的につながっており、熱伝導性が良くない。このため磁石の発熱を抑えることは大きな効果がある。
希土類の磁石粉体の表面に無機絶縁膜を形成するには、無機絶縁膜としてリン酸塩化成処理膜を適用するのが良い。リン酸塩化成処理液にリン酸，マグネシウム，ほう酸を用いた場合、以下のような組成が良い。リン酸量は１〜１６３ｇ／ｄｍ３が望ましく、１６３ｇ／ｄｍ３より大きいと磁束密度の低下を招き、１ｇ／ｄｍ３より小さいと絶縁性が悪くなる。また、ほう酸量はリン酸１ｇに対して０．０５〜０．４ｇが望ましくこの範囲を超えると絶縁層の安定性が悪くなる。磁粉表面の全面に絶縁層をできるだけ均一に形成するためには、絶縁層の形成処理液の磁粉に対する濡れ性を向上させることが有効である。これには界面活性剤の添加が望ましい。こうした界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキル系，アルキルベンゼンスルホン酸系，両性イオン系、またはポリエーテル系の界面活性剤が挙げられ、その添加量は、絶縁層形成処理液中に０．０１〜１重量％含有させることが望ましく、０．０１重量％未満では表面張力を下げて磁粉表面を濡れさせる効果が不十分であり、１重量％を超えてもそれ以上の効果は望めず不経済である。
さらに防錆剤を入れることが磁石の特性劣化を防止するなどの観点から望ましい。防錆剤の量は０．０１〜０．５ｍｏｌ／ｄｍ３が望ましく、０．０１ｍｏｌ／ｄｍ３未満では磁粉表面の錆の抑制が難しく、０．５ｍｏｌ／ｄｍ３より多くしても以上の効果は望めず経済的でない。
リン酸塩化成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が０．１〜５００μｍの場合、希土類磁石用磁粉１ｋｇに対して３００〜２５ｍｌが望ましい。３００ｍｌより多いと磁粉表面の絶縁膜が厚くなりすぎ、また、錆が発生し易くなるために磁石作製時の磁束密度の低下を招き、２５ｍｌより少ないと絶縁性が悪く、処理液の濡れない部分で錆の発生量が多くなり、磁石の特性劣化を引起す恐れがある。
コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤させるのは、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物ゲルがゼラチン状の柔軟な構造を有することと、アルコールが希土類磁石用磁粉に対して優れた濡れ性を有するからである。また、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が１０μｍ以下のレベルまで粉砕する必要があるのは、希土類磁石用磁粉表面に形成されたコート膜が均一厚になり易いからである。更に、アルコールを主成分とした溶媒にすることにより、非常に酸化され易い希土類磁石用磁粉の酸化の抑制が可能となる。
更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。このような理由で希土類磁石粉体表面にフッ化物コート膜を形成する場合、フッ化物コート膜形成処理液中の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度に関しては希土類磁石用磁粉表面に形成する膜厚に依存するが、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、ゲル状態の該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の平均粒径が１０μｍ以下のレベルまで粉砕され、かつアルコールを主成分とした溶媒に分散された状態を保つことが重要で、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物の濃度として２００ｇ／ｄｍ３から１ｇ／ｄｍ３となる。
希土類フッ化物コート膜形成処理液の添加量は、希土類磁石用磁粉の平均粒径に依存する。希土類磁石用磁粉の平均粒径が０．１〜５００μｍの場合、希土類磁石用磁粉１ｋｇに対して３００〜１０ｍｌが望ましい。これは処理液量が多いと溶媒の除去に時間を要するだけでなく、希土類磁石用磁粉が腐食し易くなるためである。一方、処理液量が少ないと希土類磁石用磁粉表面に処理液の濡れない部分が生じるためである。以上の事項に関し、第１表には希土類フッ化物，アルカリ土類金属フッ化物コート膜について、処理液として有効な濃度等を纏めている。
【表１】
2008062543.tif 000007
第９図のプロセスでは工程１２で希土類の磁石材料の各粉体の表面に絶縁膜を形成し、その後工程１５で磁石材料を圧縮成形して多孔質の磁石を成形する。その後第８図と同様工程２０で結着剤の前駆体を含浸し、工程２５で前駆体を硬化して磁石材料を結着剤で決着する。
以上、第８図と第９図を用いて本発明に係る磁石製造プロセスの例を述べた。第１０図は結着剤の含浸工程の前に圧縮成形された多孔質の磁石を回転子の磁石挿入孔に挿入し、その後結着剤の前駆体を磁石挿入孔に流し込み含浸する方法である。工程１５までは既に説明したプロセスと同じである。工程１７で回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に多孔質の圧縮磁石を挿入し、工程磁石２２でＳｉＯ２の前駆体の溶液を回転子の磁石挿入孔に流し込む。
次に工程２７で回転子自身の温度を上げると前記前駆体が硬化し、圧縮成形された磁石の強度が強くなると共に磁石が前記回転子鉄心の磁石挿入孔に固定される。
【実施例１】
【０００７】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、組成を調整した母合金を急冷することにより作製したＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。ＮｄＦｅＢ系母合金は鉄，Ｆｅ−Ｂ合金（フェロボロン）にＮｄを混合して真空あるいは不活性ガス中または還元ガス雰囲気中で溶解し組成を均一化しされている。必要に応じて切断した母合金を単ロールや双ロール法などのロールを用いた手法で、回転するロールの表面に溶解させた母合金をアルゴンガスなどの不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気で噴射急冷し薄帯とした後、不活性ガス中あるいは還元性ガス雰囲気中で熱処理する。熱処理温度は２００℃以上７００℃以下でありこの熱処理によりＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの微結晶が成長する。薄帯は１０〜１００μｍの厚さでありＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの微結晶の大きさは１０から１００ｎｍである。
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの微結晶が平均３０ｎｍの大きさの場合、粒界層はＮｄ７０Ｆｅ３０に近い組成であり、単磁区臨界粒径よりも薄いためにＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの微結晶内に磁壁が形成されにくい。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ微結晶の磁化はそれぞれの微結晶で磁気的に結合しており磁化の反転は磁壁の伝搬によって起こっていると推定されている。磁化反転を抑制するためのひとつの手法として薄帯を粉砕した磁粉同士の磁気的結合をしやすくすることが挙げられる。そのために、磁粉間の非磁性部をできるだけ薄くすることが有効となり、粉砕粉はＣｏを添加したＷＣ製超硬金型内に挿入後上下パンチでプレス圧力５ｔ−２０ｔ／ｃｍ２で圧縮成形しプレス方向に垂直な方向で磁粉間の非磁性部が少ない。これは磁粉が薄帯を粉砕した扁平粉であるために、圧縮成形した成形体で扁平粉の配列に異方性が生じ、プレス方向と垂直方向に扁平粉の長軸（薄帯の厚さ方向と垂直な方向に平行）方向がそろうことになる。扁平粉の長軸方向がプレス方向の垂直方向に向きやすくなる結果、成形体においてプレス方向の垂直方向は、プレス方向よりも磁化が連続しておりそれぞれの粉においてパーミアンスが大きくなるため、磁化反転し難くなる。このため成形体のプレス方向とプレス方向に垂直な方向では減磁曲線に差が生じてくる。１０×１０×１０ｍｍの成形体において、プレス方向と垂直方向に２０ｋＯｅで着磁し減磁曲線を測定すると残留磁束密度（Ｂｒ）は０．６４Ｔ、保磁力（ｉＨｃ）は１２．１ｋＯｅであるのに対し、プレス方向に平行方向で２０ｋＯｅの磁界で着磁後、着磁方向で減磁曲線を測定するとＢｒ０．６０Ｔ，ｉＨｃ１１．８ｋＯｅであった。このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。
このような減磁曲線の差は成形体に使用している磁粉に扁平粉を用いており、その扁平粉の向きが成形体内で異方性を有しているために生じているものと考えられる。個々の扁平粉の結晶粒は１０−１００ｎｍと小さく、その結晶方位の異方性は少ないが、扁平粉の形状が異方性をもつため、扁平粉の配列方向に異方性がある場合には磁気的にも異方性が生じることになる。このような成形体の試験片に下記１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液を含浸し熱処理した。実施した工程を以下に説明する。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体には以下の３つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を５ｍｌ，水０．９６ｍｌ，脱水メチルアルコール９５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
２）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
３）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を１００ｍｌ，水３．８４ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、４時間２５℃の温度で放置した。
１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
第１１図に前記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片の断面部のＳＥＭ観察結果の一例を示す。第１１図（ａ）が二次電子像、（ｂ）が酸素面分析像、（ｃ）は珪素面分析像である。（ａ）に示すように扁平粉が異方性をもって堆積しており部分的にクラックが発生している。また、扁平粉の表面及び扁平粉内部のクラックに沿って酸素及び珪素が検出されている。このクラックは圧縮成形時に発生したものであり、含浸処理前は空洞になっている。このことから、ＳｉＯ２前駆体溶液は磁粉中のクラック内部まで含浸されていることが分かった。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に２００℃で１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石（比較例１）場合３％近い値であった。これは含浸処理によりクラックを含む粉末表面がＳｉＯ２により保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減されたからである。即ち、ＳｉＯ２前駆体による含浸処理によりクラックを含む粉末表面が保護されるため酸化等の腐食が抑制され、不可逆熱減磁率が低減される。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、ＰＣＴ試験や塩水噴霧試験でも含浸処理磁石の方が減磁の少ない結果が得られている。
更に（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片について大気中で２２５℃に１時間保持し冷却後２０℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は１０ｍｍ方向であり、最初に＋２０ｋＯｅの磁界で着磁後±１ｋＯｅから±１０ｋＯｅの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。
その結果を第１２図に示す。ここでは、上記２）の条件で含浸処理した磁石と、後述する、エポキシ樹脂をバインダーとして１５ｖｏｌ％含有した圧縮成形ボンド磁石と、の減磁曲線を比較している。第１２図の横軸は印加した磁界、縦軸は残留磁束密度を示す。含浸処理した磁石は磁界が−８ｋＯｅよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−５ｋＯｅよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−１０ｋＯｅの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合０．４４、圧縮成形ボンド磁石では０．１１Ｔであり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の４倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が２２５℃で加熱中に各ＮｄＦｅＢ粉の表面やＮｄＦｅＢ粉のクラック表面が酸化することで各ＮｄＦｅＢ粉を構成しているＮｄＦｅＢ結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではＮｄＦｅＢ粉及びクラック表面がＳｉＯ２膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。
（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は３０ＭＰａ以上、本実施例中の２），３）のＳｉＯ２前駆体溶液を用いたときは１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１０倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約１／１０の値となった。しかし、回転電機として使用する場合、渦電流損の発生は小さく、問題ない。特に磁石内蔵型の回転電機においては、高調波の磁束は回転子の磁極片２８０から内部に深く入り込まないので、磁石内の渦電流は少なく、それほど大きな問題では無い。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％向上し、曲げ強度は同等〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
尚、本実施例と後述の（実施例２）〜（実施例５）について、結着剤１）〜３）を用いた場合の磁石特性を、第２表にまとめている。
【表２】
2008062543.tif 000008
【実施例２】
【０００８】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また、結着剤であるＳｉＯ２の前駆体として以下の３つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水０．９６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
２）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
３）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を１００ｍｌ，水９．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は７０ＭＰａ以上、本実施例中の２），３）のＳｉＯ２前駆体溶液を用いたときは１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１０倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約１／１０の値となった。渦電流損がやや増加する恐れがあるが、使用を妨げるほどの障害とはならない。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は２〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例３】
【０００９】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるＳｉＯ２前駆体には以下の３つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）−ＣＨ３を２５ｍｌ，水５．９ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
２）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
３）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは６〜８、平均は７）を２５ｍｌ，水４．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、摂氏２０度で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、摂氏２００度で大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１０倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約１／１０の値となった。しかし、この抵抗値の減少はそれほど大きな問題ではない。例えば回転電機として使用する場合、渦電流損はやや増加するが使用を妨げるほどの問題とはならない。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は２〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例４】
【００１０】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるＳｉＯ２前駆体には以下の３つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）−ＣＨ３を２５ｍｌ，水５．９ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
２）Ｃ２Ｈ５Ｏ−（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２−Ｏ）−ＣＨ３を２５ｍｌ，水４．３ｍｌ，脱水エチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、３昼夜２５℃の温度で放置した。
３）ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｏ−（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２−Ｏ）−ｎ−Ｃ３Ｈ７を２５ｍｌ，水３．４ｍｌ，脱水ｉｓｏ−プロピルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、６昼夜２５℃の温度で放置した。
１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、摂氏２０度で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、摂氏２００度の大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃の大気中に１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は８０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１０倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約１／１０の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は約２倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例５】
【００１１】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるＳｉＯ２前駆体には以下の３つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水９．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、１昼夜２５℃の温度で放置した。
２）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水９．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
３）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を１００ｍｌ，水９．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、４昼夜２５℃の温度で放置した。
１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１）〜３）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１３０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
尚、磁石の比抵抗については焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１０倍の値を有したが、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較して約１／１０の値となった。渦電流損の発生がやや増加するが、この程度の抵抗値の減少は問題ではない。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は３〜４倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例６】
【００１２】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
（１）水に溶解度の高い塩、例えばＬａの場合は酢酸Ｌａ、または硝酸Ｌａ４ｇを１００ｍｌの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（２）１０％に希釈したフッ化水素酸をＬａＦ３が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。
（３）ゲル状沈殿のＬａＦ３が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（４）４０００〜６０００ｒ．ｐ．ｍの回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノールを加えた。
（５）ゲル状のＬａＦ３を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（６）（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、３〜１０回繰り返した。
（７）最終的にＬａＦ３の場合、ほぼ透明なゾル状のＬａＦ３となった。処理液としてはＬａＦ３が１ｇ／５ｍｌのメタノール溶液を用いた。
その他の使用した希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成処理液について、第３表に纏めた。
【表３】
2008062543.tif 000009
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
ＮｄＦ３コート膜形成プロセスの場合：ＮｄＦ３濃度１ｇ／１０ｍｌ半透明ゾル状溶液
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して１５ｍｌのＮｄＦ３コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）（１）のＮｄＦ３コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を２〜５ｔｏｒｒの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
（３）（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）（３）で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製（理研電子社製）容器に移したのち、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で、７００℃，３０分の熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
本実施例の希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、ＴｂＦ３とＤｙＦ３を、又効果は小さいがＰｒＦ３をコート膜形成に用いた場合、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は５０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約２０％、曲げ強度は同等〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上ＴｂＦ３とＤｙＦ３とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分かった。
【実施例７】
【００１３】
本実施例において、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
ＰｒＦ３コート膜形成プロセスの場合：ＰｒＦ３濃度０．１ｇ／１０ｍｌ半透明ゾル状溶液を用いた。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して１〜３０ｍｌのＰｒＦ３コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）上記（１）のＰｒＦ３コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を２〜５ｔｏｒｒの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
（３）上記（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）上記（３）で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製（理研電子社製）容器に移したのち、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で、７００℃，３０分の熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記ＰｒＦ３コート膜を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
本実施例のＰｒＦ３コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、効果は小さいが磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って渦電流損の発生は小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約２０％、曲げ強度は２〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上ＰｒＦ３をコート膜形成に用いた時は磁気特性向上が可能であることが分かった。ＰｒＦ３をコート膜形成した希土類磁粉を用いた磁石は磁気特性，曲げ強度，信頼性が全体的に向上しておりバランスの取れた磁石であることが分かった。
【実施例８】
【００１４】
本実施例において、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
ＤｙＦ３コート膜形成プロセスの場合：ＤｙＦ３濃度２〜０．０１ｇ／１０ｍｌ半透明ゾル状溶液を用いた。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して１０ｍｌのＤｙＦ３コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）上記（１）のＤｙＦ３コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を２〜５ｔｏｒｒの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
（３）上記（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）上記（３）で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製（理研電子社製）容器に移したのち、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で、７００℃，３０分の熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記ＤｙＦ３コート膜を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
本実施例のＤｙＦ３コート膜を形成した希土類磁粉を用いた磁石は後述する絶縁膜として機能するだけでなく、磁石の保磁力向上に寄与可能であることが分かった。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は４０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は約２０％、曲げ強度は同等〜３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能、その上ＴｂＦ３とＤｙＦ３とをコート膜形成に用いた時は磁気特性大幅向上が可能であることが分かった。
【実施例９】
【００１５】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
水１ｌにリン酸２０ｇ，ほう酸４ｇ，金属酸化物としてＭｇＯ，ＺｎＯ，ＣｄＯ，ＣａＯまたはＢａＯの４ｇを溶解し、界面活性剤としてＥＦ−１０４（トーケムプロダクツ製），ＥＦ−１２２（トーケムプロダクツ製），ＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ製）を０．１ｗｔ％になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール（ＢＴ），イミダゾール（ＩＺ），ベンゾイミダゾール（ＢＩ），チオ尿素（ＴＵ），２−メルカプトベンゾイミダゾール（ＭＩ），オクチルアミン（ＯＡ），トリエタノールアミン（ＴＡ），ｏ−トルイジン（ＴＬ），インドール（ＩＤ），２−メチルピロール（ＭＰ）を０．０４ｍｏｌ／ｌになるように加えた。
リン酸塩化成処理膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を第４表に示す。
【表４】
2008062543.tif 000010
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して５ｍｌのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）（１）のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を１８０℃，３０分、２〜５ｔｏｒｒの減圧下で熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記リン酸塩化成膜形成処理を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は約３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例１０】
【００１６】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水１ｌにリン酸２０ｇ，ほう酸４ｇ，金属酸化物としてＭｇＯ４ｇを溶解し、界面活性剤としてＥＦ−１０４（トーケムプロダクツ製）を０．１ｗｔ％になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール（ＢＴ）を用い、その濃度として０．０１〜０．５ｍｏｌ／ｌになるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して５ｍｌのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）上記（１）のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を１８０℃，３０分，２〜５ｔｏｒｒの減圧下で熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記リン酸塩化成膜形成処理を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は約３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例１１】
【００１７】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水１ｌにリン酸２０ｇ，ほう酸４ｇ，金属酸化物としてＭｇＯ４ｇを溶解し、防錆剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴ）を０．０４ｍｏｌ／ｌになるように加えた。界面活性剤としてＥＦ−１０４（トーケムプロダクツ製）を用い、その濃度として０．０１〜１ｗｔ％になるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対してリン酸塩化成処理液５ｍｌを添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）（１）のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を１８０℃，３０分，２〜５ｔｏｒｒの減圧下で熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記リン酸塩化成膜形成処理を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）上記圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は９０ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は約３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
【実施例１２】
【００１８】
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
リン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。水１ｌにリン酸２０ｇ，ほう酸４ｇ，金属酸化物としてＭｇＯ４ｇを溶解し、界面活性剤としてＥＦ−１０４（トーケムプロダクツ製）を０．１ｗｔ％、防錆剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴ）を０．０４ｍｏｌ／ｌになるように加えた。リン酸塩化成処理膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して２．５〜３０ｍｌのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）（１）のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を１８０℃，３０分，２〜５ｔｏｒｒの減圧下で熱処理を行った。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水４．８ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
（１）上記リン酸塩化成膜形成処理を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、２昼夜２５℃の温度で放置した結着剤であるＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に、不可逆熱減磁率も２００℃大気中１時間保持後、ＳｉＯ２含浸熱処理後で１％以下でありＳｉＯ２含浸無しの場合の３％近い値よりも小さい。これはＳｉＯ２が磁粉の酸化による劣化を抑制しているためである。
上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
更に、磁石の比抵抗についても焼結型の希土類磁石に比べて、本発明の磁石は約１００倍以上の値を有し、圧縮型の希土類ボンド磁石と比較しても同等の値となった。従って、渦電流損が小さく、良好な特性を有する。
本実施例の結果から、本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石は通常の樹脂含有希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性は２０〜３０％、曲げ強度は約３倍、更に不可逆熱減磁率は半分以下に減少させること及び磁石の高信頼化が可能であることが分かった。
（比較例１）
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
（１）上記希土類磁石用磁粉と１００μｍ以下のサイズの固形エポキシ樹脂（ソマール社製ＥＰＸ６１３６）を体積で０から２０％になるようにＶミキサーを用いて混合した。
（２）前記（１）で作製した希土類磁石用磁粉と樹脂とのコンパウンドを金型中に装填し、不活性ガス雰囲気中で、成形圧１６ｔ／ｃｍ２の条件で８０℃の加熱圧縮成形した。作製した磁石は磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍのサイズを、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍのサイズである。
（３）前記（２）で作製したボンド磁石の樹脂硬化を窒素ガス中で１７０℃，１時間の条件で行った。
（４）前記（３）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（５）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（６）前記（３）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
前記（４）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性を調べた。その結果、磁石中のエポキシ樹脂含有率が高くなるに従い、磁石の残留磁束密度は減少していった。ＳｉＯ２結着剤を含浸して作製したボンド磁石（実施例１〜５）と比較して、磁石の曲げ強度が５０ＭＰａ以上の磁石で比較すると、エポキシ樹脂含有ボンド磁石は磁束密度が２０〜３０％低下していた。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率はエポキシ樹脂含有ボンド磁石が５％とＳｉＯ２含浸ボンド磁石の３．０％と比較して大きい。更に２００℃１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し（実施例１〜５）、エポキシ樹脂を含有したボンド磁石（比較例１）の場合は３％近い値と大きかった。不可逆熱減磁の抑制だけでなく、ＰＣＴ試験や塩水噴霧試験でもエポキシ樹脂含有ボンド磁石はＳｉＯ２含浸ボンド磁石と比較して低いレベルであった。
更に前記（４）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片について大気中で２２５℃に１時間保持し冷却後２０℃で減磁曲線を測定した。磁界印加方向は１０ｍｍ方向であり、最初に＋２０ｋＯｅの磁界で着磁後±１ｋＯｅから±１０ｋＯｅの磁界でプラスマイナス交互に磁界を印加して減磁曲線を測定した。その結果を第４図に示す。第４図では、（実施例１）の２）の条件でＳｉＯ２の含浸処理した磁石と、本比較例に示すようにエポキシ樹脂をバインダーとして１５ｖｏｌ％含有した圧縮成形ボンド磁石との、減磁曲線を比較している。第４図の横軸は印加した磁界、縦軸は磁束密度を示す。ＳｉＯ２結着剤を含浸処理した磁石は磁界が−８ｋＯｅよりも負側に大きな磁界が印加されると磁束が急激に低下する。圧縮成形ボンド磁石は含浸処理した磁石よりもさらに磁界の絶対値が小さい値で磁束が急激に低下し、−５ｋＯｅよりも負側の磁界で磁束の低下が著しい。−１０ｋＯｅの磁界印加後の残留磁束密度は、含浸処理磁石の場合０．４４、圧縮成形ボンド磁石では０．１１Ｔであり含浸処理磁石の残留磁束密度は圧縮成形ボンド磁石の値の４倍となっている。これは圧縮成形ボンド磁石が２２５℃で加熱中に各ＮｄＦｅＢ粉の表面やＮｄＦｅＢ粉のクラック表面が酸化することで各ＮｄＦｅＢ粉を構成しているＮｄＦｅＢ結晶の磁気異方性が低下し、その結果保磁力が減少し負の磁界印加により磁化が反転し易くなったためと考えられる。これに対し、含浸処理磁石ではＮｄＦｅＢ粉及びクラック表面がＳｉＯ２膜で被覆されているため大気中加熱時の酸化が防止された結果、保磁力の減少が少ないものと考えられる。
前記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度は結着剤のエポキシ樹脂含有率を増加させると、曲げ強度は増加し、体積含有率として２０ｖｏｌ％で磁石の曲げ強度は４８ＭＰａとなり、ボンド磁石として必要な曲げ強度を有する。エポキシ樹脂含有ボンド磁石はＳｉＯ２含浸ボンド磁石と比較して、比抵抗は同等のレベルであった。
本比較例の結果から、エポキシ樹脂含有希土類ボンド磁石は本発明の低粘度のＳｉＯ２前駆体を樹脂なしで冷間成形法で作製した希土類磁石成形体中へ含浸させた希土類ボンド磁石と比較して、磁気特性において２０〜３０％低く、不可逆熱減磁率並びに磁石の信頼性が低いことが判明した。
尚、本比較例において、樹脂の体積分率（樹脂と希土類磁石用磁粉における樹脂の体積分率を示す。）を変化させたエポキシ樹脂含有ボンド磁石の評価結果を第５表に纏める。
【表５】
2008062543.tif 000011
（比較例２）
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体には、ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を１ｍｌ，水０．１９ｍｌ，脱水メチルアルコール９９ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。
上記ＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記ＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃の大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に２００℃で１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石の場合３％近い値であった（比較例１）。
しかしながら、上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のＳｉＯ２含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、１／１０程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中のＳｉＯ２前駆体の含有量が１ｖｏｌ％と実施例における結着剤中のＳｉＯ２前駆体の含有量と比べて、１〜２桁少ないため、硬化後のＳｉＯ２単体の曲げ強度が大きくても、磁石中の含有量が少なすぎることが影響している。
結論として、本比較例の磁石は磁石強度が低い短所があり、使用対象によっては上記曲げ強度を考慮することが必要。
尚、本比較例、及び後述する（比較例３）の１），２），（比較例４）の各種特性については、第６表に纏めている。
【表６】
2008062543.tif 000012
（比較例３）
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。
結着剤であるＳｉＯ２前駆体には以下の２つの溶液を用いた。
１）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水０．１９ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
２）ＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水２４ｍｌ，脱水エチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、２昼夜２５℃の温度で放置した。
１），２）のＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である１），２）のＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（比較例３）の１）について、上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０〜３０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃の大気中保持１時間後の熱減磁率はＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％でありＳｉＯ２含浸無しの場合の熱減磁率（５％）よりも小さい。更に２００℃１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、エポキシ系ボンド磁石（比較例１）の場合は３％近い値であった。
しかしながら、上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度は低いレベルの値となり、本比較例のＳｉＯ２含浸ボンド磁石はエポキシ樹脂含有ボンド磁石と比較して、１／６程度の値しかえられなかった。これは本比較例における結着剤中の水の添加量が少ないため、化学反応式１に示したＳｉＯ２前駆体材料中のメトキシ基の加水分解が進行しないためシラノール基が生成せず、ＳｉＯ２前駆体の熱硬化反応におけるシラノール基間の脱水縮合反応が生じないため、熱硬化後のＳｉＯ２の生成量が少なくＳｉＯ２含浸ボンド磁石の曲げ強度が低かったのが原因である。
結論として、（比較例３）の１）の磁石は磁石強度が低いため、使用対象における磁石強度の関係を十分に考慮して使用することが望ましい。
（比較例３）の２）について、（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１７０ＭＰａの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率は本比較例では４．０％と実施例でのＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％と比較して大きい値となった。更に２００℃１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのＳｉＯ２含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、本比較例では２％近い値であった。これはＳｉＯ２前駆体溶液が磁石表面から１ｍｍ強程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石の中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。使用対象における酸化劣化を十分に考慮して使用することが望ましい。
（比較例４）
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。結着剤であるＳｉＯ２前駆体にはＣＨ３Ｏ−（Ｓｉ（ＣＨ３Ｏ）２−Ｏ）ｍ−ＣＨ３（ｍは３〜５、平均は４）を２５ｍｌ，水９．６ｍｌ，脱水メチルアルコール７５ｍｌ，ジラウリン酸ジブチル錫０．０５ｍｌを混合し、６昼夜２５℃の温度で放置した溶液を用いた。上記ＳｉＯ２前駆体溶液の粘度はオストワルドの粘度計を用いて３０℃の温度で測定した。
（１）上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（２）上記（１）で作製した圧縮成形試験片を加圧方向が水平方向になるようにバット内に配置し、結着剤である上記ＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に液面が垂直方向に１ｍｍ／ｍｉｎになるように注入した。最終的に圧縮成形試験片の上面から５ｍｍ上方になるまでＳｉＯ２前駆体溶液をバット中に注入した。
（３）上記（２）で使用した圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットを真空容器内にセットし、８０Ｐａ程度まで徐々に排気した。圧縮成形試験片表面からの気泡発生が少なくなるまで放置した。
（４）圧縮成形試験片は配置され、ＳｉＯ２前駆体溶液が満たされたバットをセットした真空容器の内圧を徐々に大気圧に戻し、圧縮成形試験片をＳｉＯ２前駆体溶液内から取り出した。
（５）上記（４）で作製したＳｉＯ２前駆体溶液で含浸された圧縮成形試験片を真空乾燥炉内にセットし、１〜３Ｐａの圧力，１５０℃の条件で圧縮成形試験片に対して真空熱処理を施した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度はＳｉＯ２含浸前で２ＭＰａ以下であるが、ＳｉＯ２含浸熱処理後は１９０ＭＰａの曲げ強度を有する磁石成形体を作製することが可能であった。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、２０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。しかしながら、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率は本比較例では３．６％と実施例でのＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％と比較して大きい値となった。更に２００℃で１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのＳｉＯ２含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、本比較例では１．６％の値となった。これはＳｉＯ２前駆体溶液が磁石表面から２ｍｍ弱程度までしか磁石中に浸透しなかったことが影響していることが分かった。そのため、磁石の中央の部分の磁粉が大気中加熱時の酸化劣化を引き起こし、本比較例の磁石が実施例の磁石より不可逆熱減磁率が大きくなった原因である。
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、遜色はないものの、長期信頼性に関しては従来のエポキシ系ボンド磁石より低くなる可能性がある。この点を十分考慮して使用することが望ましい。
（比較例５）
本比較例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。また希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
（１）水に溶解度の高い塩、例えばＮｄの場合は酢酸Ｎｄ、または硝酸Ｎｄ４ｇを１００ｍｌの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（２）１０％に希釈したフッ化水素酸をＮｄＦ３が生成する化学反応の当量分を徐々に加えた。
（３）ゲル状沈殿のＮｄＦ３が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（４）４０００〜６０００ｒ．ｐ．ｍの回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノールを加えた。
（５）ゲル状のＮｄＦ３を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（６）上記（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなくなるまで、３〜１０回繰り返した。
（７）最終的にＮｄＦ３の場合、ほぼ透明なゾル状のＮｄＦ３となった。処理液としてはＮｄＦ３が１ｇ／５ｍｌのメタノール溶液を用いた。
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
ＮｄＦ３コート膜形成プロセスの場合：ＮｄＦ３濃度１ｇ／１０ｍｌ半透明ゾル状溶液
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して１５ｍｌのＮｄＦ３コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）上記（１）のＮｄＦ３コート膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を２〜５ｔｏｒｒの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
（３）上記（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）上記（３）で熱処理した磁粉に対して、蓋付きマコール製（理研電子社製）容器に移したのち、１×１０−５ｔｏｒｒの減圧下で、７００℃，３０分の熱処理を行った。
（５）上記希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（６）上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（７）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（８）上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
上記（５）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、約２０％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率は本比較例では３．０％と実施例でのＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％と同等の値となった。更に２００℃１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのＳｉＯ２含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、本比較例では１％未満の値となった。この結果を第７表に示す。
【表７】
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しかしながら、（７）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではＳｉＯ２含浸を実施していないため、２．９ＭＰａという値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して１／１５程度の値となった。
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点に注意が必要である。
（比較例６）
本実施例において、希土類磁石用磁粉には、〔実施例１〕と同様のＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉を用いた。またリン酸塩化成処理膜を形成する処理液は以下のようにして作製した。
水１ｌにリン酸２０ｇ，ほう酸４ｇ，金属酸化物としてＭｇＯの４ｇを溶解し、界面活性剤としてＥＦ−１０４（トーケムプロダクツ製）を０．１Ｗｔ％になるように加えた。防錆剤としてはベンゾトリアゾール（ＢＴ）を０．０４ｍｏｌ／ｌになるように加えた。
リン酸塩化成処理膜を上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。使用したリン酸塩化成処理液の組成を第４表に示す。
（１）ＮｄＦｅＢ系の薄帯を粉砕した磁性粉１００ｇに対して５ｍｌのリン酸塩化成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）上記（１）のリン酸塩化成膜形成処理を施した希土類磁石用磁粉を１８０℃，３０分，２〜５ｔｏｒｒの減圧下で熱処理を行った。
（３）上記リン酸塩化成膜形成処理を施したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの磁粉を成形型に充填し、１６ｔ／ｃｍ２の圧力で、磁気特性測定用として縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの試験片を、また、強度測定用として縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を作製した。
（４）上記（３）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対して、四探針法で比抵抗を測定した。
（５）更に上記比抵抗を調べた圧縮成形試験片に対して、３０ｋＯｅ以上のパルス磁界を印加した。その圧縮成形試験片について磁気特性を調べた。
（６）上記（３）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片を用いて、機械的曲げ試験を実施した。曲げ試験には試料形状１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの圧縮成形体を用い、支点間距離１２ｍｍの３点曲げ試験により曲げ強度を評価した。
（３）で作製した縦１０ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ５ｍｍの圧縮成形試験片に対する磁気特性については、残留磁束密度が樹脂含有ボンド磁石（比較例１）と比較して、約２５％向上可能であり、２０℃で測定した減磁曲線は、ＳｉＯ２含浸前とＳｉＯ２含浸熱処理後の成形体とで残留磁束密度及び保磁力の値がほぼ一致した。また、２００℃大気中保持１時間後の熱減磁率は本比較例では３．１％と実施例でのＳｉＯ２含浸ボンド磁石で３．０％とほぼ同等の値となった。更に２００℃１時間後に室温に戻して再着磁した後の不可逆熱減磁率は実施例でのＳｉＯ２含浸処理を施した場合１％未満であるのに対し、本比較例では１．２％の値となりやや増加したものの大きな差はなかった（第７表）。しかしながら、上記（５）で作製した縦１５ｍｍ，横１０ｍｍ，厚さ２ｍｍの圧縮成形試験片の曲げ強度に関しては本比較例ではＳｉＯ２含浸を実施していないため、２．９ＭＰａという値となり、エポキシ系ボンド磁石と比較して１／２０程度の値となった。
この結果から、本比較例のボンド磁石は従来のエポキシ系ボンド磁石に対して、機械的強度に乏しく、使用に当たってはこの点を十分考慮して使用することが必要である。
上述の実施例により本発明を説明したが、本発明の磁石は次の効果を備えている。
１）磁石としての性能が従来の樹脂による磁石に比べ優れている。
２）さらに優れた特性に加え、磁石としての強度も強い。樹脂磁石では得られなかった特性に優れ、強度においても優れている磁石が得られる。
上述１）と２）の効果は、上述のとおり、例えば次のようにして達成される。
樹脂のない状態で磁粉を圧縮成形した際に生じる、１μｍ以下の磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を浸透させる必要がある。そのためには結着剤溶液の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であることと、磁粉と結着剤溶液の濡れ性が高いことが必要である。更には、硬化後の結着剤と磁粉との接着性が高く、結着剤の機械的強度が大きく、結着剤が連続的に形成されていることが重要である。
結着剤溶液の粘度に関しては磁石のサイズに依存するが圧縮成形体の厚さが５ｍｍ以下且つ磁粉と磁粉の隙間が１μｍ程度の場合は結着剤溶液の粘度が１００ｍＰａ・ｓ程度で磁粉と磁粉の隙間に結着剤溶液を圧縮成形体の中心部まで導入することが可能である。圧縮成形体の厚さが５ｍｍ以上且つ磁粉と磁粉の隙間が１μｍ程度になると、例えば３０ｍｍ程度の厚さを有する圧縮成形体では、圧縮成形体の中心部まで結着剤溶液を導入するには、結着剤溶液の粘度が１００ｍＰａ・ｓ程度では高く、結着剤溶液の粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下、望ましくは１０ｍＰａ・ｓ以下が必要となる。これは通常の樹脂と比較して１桁以上低い粘度である。そのためにはＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサンにおけるアルコキシ基の加水分解量の制御とアルコキシシロキサン分子量の抑制とが必要となる。即ち、アルコキシ基が加水分解するとシラノール基が生成されるが、そのシラノール基は脱水縮合反応を起こし易く、脱水縮合反応はアルコキシシロキサンの高分子量化を意味するからである。また、更にシラノール基同士は水素結合を生じるため、ＳｉＯ２の前駆体であるアルコキシシロキサン溶液の粘度は増大する。具体的にはアルコキシシロキサンの加水分解反応当量に対する水の添加量と加水分解反応条件を制御することである。結着剤溶液に用いる溶媒にはアルコキシシロキサン中のアルコキシ基は解離反応が速いことからアルコールを用いることが望ましい。溶媒のアルコールには沸点が水より低く粘度の低いメタノール，エタノール，ｎ−プロパノール，ｉｓｏ−プロパノールが好ましいが、結着剤溶液の粘度が数時間で増加しなく、かつ、沸点が水より低い溶媒であれば本発明に係る磁石の製造に用いることができる。
硬化後の結着剤と磁粉との接着性に関しては、本発明に用いている結着剤であるＳｉＯ２前駆体は熱処理後の生成物がＳｉＯ２であるため、磁粉表面が自然酸化膜で覆われていれば、磁粉表面とＳｉＯ２との接着性は大きく、ＳｉＯ２を結着剤とした希土類磁石は磁石を破断した際の表面は磁粉またはＳｉＯ２の凝集破壊面が殆どである。一方、結着剤に樹脂を用いた場合は樹脂と磁粉との接着性は磁粉表面とＳｉＯ２と比較すると一般的に小さい。そのため、樹脂を用いたボンド磁石では、磁石を破断した際の表面は樹脂と磁粉の界面または樹脂の凝集破壊面の両方が存在する。従って、磁石強度を向上させるにはＳｉＯ２を結着剤として用いる方が樹脂を結着剤として用いるより有利である。
磁石中の希土類磁粉の含有率が７５ｖｏｌ％以上になる時は、圧縮成形するタイプの希土類磁石を用いることになるが、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は、硬化後の結着剤の連続体が生成するかどうかが大きく影響する。それは接着界面の破断強度より同じ面積の結着剤単独の破断強度の方が大きいからである。エポキシ樹脂等の樹脂を用いた場合、全固形分中の樹脂体積分率が１５ｖｏｌ％以下になると樹脂と希土類磁粉との濡れ性が良好とはいえないため、磁石内部での樹脂硬化後の樹脂は連続体とはならず、島状に分布する。それに対して、前述したようにＳｉＯ２前駆体は希土類磁粉との濡れ性が良好であるため、磁粉表面にＳｉＯ２前駆体が連続的に拡がり、その連続的に拡がった状態で熱処理により硬化しＳｉＯ２になる。一方、硬化後の結着剤の材料としての強度は曲げ強さで表すとＳｉＯ２は樹脂系と比較して１〜３桁大きい。そのため、結着剤硬化後の希土類磁石の強度は結着剤にＳｉＯ２前駆体を用いた方が、樹脂を用いるより桁違いに高い。
次に本発明に係る磁石により適した磁石の材料について説明する。希土類磁石粉は、強磁性の主相および他成分からなる。希土類磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石である場合には、主相はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相である。磁石特性の向上を考慮すると、希土類磁石粉は、ＨＤＤＲ法や熱間塑性加工を用いて調製された磁石粉であることが好ましい。希土類磁石粉は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の他に、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石などが挙げられる。得られる希土類磁石の磁石特性や、製造コストなどを考慮すると、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が好ましい。ただし、本発明の希土類磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に限定されるものではない。場合によっては、希土類磁石中には２種以上の希土類磁石粉が混在していてもよい。即ち、異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が２種以上含まれてもよく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石とＳｍ−Ｃｏ系磁石とが混在していてもよい。
なお、本明細書で「Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石」とは、ＮｄやＦｅの一部が他の元素で置換されている形態も包含する概念である。Ｎｄは、Ｄｙ，Ｔｂ等の他の希土類元素で置換されていてもよい。置換にはこれらの一方のみを用いてもよく、双方を用いてもよい。置換は、原料合金の配合量を調整することによって行うことができる。このような置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の保磁力向上を図れる。置換されるＮｄの量は、Ｎｄに対して、０．０１ａｔｏｍ％以上，５０ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。０．０１ａｔｏｍ％未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。５０ａｔｏｍ％を越えると、残留磁束密度を高レベルで維持できなくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。
一方、Ｆｅは、Ｃｏ等の他の遷移金属で置換されていてもよい。このような置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のキュリー温度（Ｔｃ）を上昇させ、使用温度範囲を拡大させることができる。置換されるＦｅの量は、Ｆｅに対して、０．０１ａｔｏｍ％以上，３０ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。０．０１ａｔｏｍ％未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。３０ａｔｏｍ％を越えると、保磁力の低下が大きくなる恐れがあり、磁石を使用する用途に対応して注意することが望ましい。
希土類磁石における希土類磁石粉の平均粒径は、１〜５００μｍが好ましい。希土類磁石粉の平均粒径が１μｍ未満であると、磁粉の比表面積が大きく酸化劣化による影響が大きく、それを用いた希土類磁石の磁石特性の低下が懸念される。したがってこの場合磁石の使用状態を考え、注意することが望ましい。
一方、希土類磁石粉の平均粒径が５００μｍより大きいと、製造時の圧力によって磁石粉が砕け、十分な電気抵抗を得ることが難しくなる。加えて、異方性希土類磁石粉を原料として異方性磁石を製造する場合には、５００μｍを越えるサイズにわたり、希土類磁石粉における主相（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石においては、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相）の配向方向を揃えることは難しい。希土類磁石粉の粒径は、磁石の原料である希土類磁石粉の粒径を調節することによって、制御される。なお、希土類磁石粉の平均粒径はＳＥＭ像から算出することができる。
本発明は等方性磁石粉から製造される等方性磁石，異方性磁石粉をランダム配向させた等方性磁石、および異方性磁石粉を一定方向に配向させた異方性磁石のいずれにも適用可能である。高エネルギー積を有する磁石が必要であれば、異方性磁石粉を原料とし、これを磁場中配向させた異方性磁石が好適である。
希土類磁石粉は、製造する希土類磁石の組成に応じて、原料を配合して製造する。主相がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相であるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を製造する場合には、Ｎｄ，Ｆｅ、およびＢを所定量配合する。希土類磁石粉は、公知の手法を用いて製造したものを用いてもよいし、市販品を用いても良い。このような希土類磁石粉は、多数の結晶粒の集合体となっている。希土類磁石粉を構成する結晶粒は、その平均粒径が単磁区臨界粒子径以下であると、保磁力を向上させる上で好適である。具体的には、結晶粒の平均粒径は、５００ｎｍ以下であるとよい。なお、ＨＤＤＲ法とは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を水素化させることにより、主相であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物をＮｄＨ３，ａ−Ｆｅ、およびＦｅ２Ｂの三相に分解させ、その後、強制的な脱水素処理によって再びＮｄ２Ｆｅ１４Ｂを生成させる手法である。ＵＰＳＥＴ法とは、超急冷法により作製したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を、粉砕，仮成型後、熱間で塑性加工する手法である。
磁石の使用用途として高調波を含む高周波磁界が磁石に対して印加される条件下では、希土類磁石粉体表面に無機絶縁膜を形成されていることが好ましい。これにより磁石内部の電気抵抗を大きくでき、渦電流を低減でき、磁石中の渦電流損を低減化できる。このような無機絶縁膜としては、燐酸，硼酸，マグネシウムイオンを含有した燐酸塩化成処理液を用いて形成された膜が良く、膜厚の均一性と磁粉の磁気特性を確保するには界面活性剤と防錆剤が併用することが望ましい。特に界面活性剤としてはパーフルオロアルキル系界面活性剤、また、防錆剤としてはベンゾトリアゾール系防錆剤であることが望ましい。
更に、磁粉の絶縁性並びに磁気特性の向上を図ることを目的とした無機絶縁膜としてはフッ化物コート膜が望ましい。該フッ化物コート膜を形成する処理液としては、希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物がアルコールを主成分とした溶媒に膨潤されており、且つ、該希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物は平均粒径が１０μｍ以下まで粉砕されアルコールを主成分とした溶媒に分散されたゾル状態である溶液が望ましい。磁気特性の向上には該フッ化物コート膜が表面に形成された磁粉を１×１０−４Ｐａ以下の雰囲気、且つ、６００〜７００℃温度で熱処理することが望ましい。
〈上記構造の回転電機の効果〉
第１図に記載の第１および第２の回転電機２００，２０２に使用される磁石が上記説明の構造を為すこと、すなわち粉体の磁石材料と濡れ性の良い結着剤の前駆体を磁石に含浸させて磁石を製造することで、次の効果の少なくとも１つまたは複数の効果を有している。なお上記説明のとおり、粉体の磁石材料と濡れ性の良い前駆体の結着剤としてＳｉＯ２が最適である。
効果１、上述の磁石の製造工程では、高温に熱する焼結工程が存在しないので磁石の製造が容易である。
効果２、また俗にボンド磁石と称せられるエポキシ樹脂を使用した磁石ではないので、磁石の磁気特性がボンド磁石より優れており、安価で比較的良好な特性の回転電機を得ることができる。
効果３、上記磁石は磁石材による成形がなされた後、結着剤の硬化を比較的低い温度で行うことが可能であり、成形された磁石材の形状や寸法の変化が少ない。磁石の形状や寸法に関し高い精度で製造できるので、モータや発電機として高い特性が得られる。すなわち磁石材を結着剤で決着した後の切削加工が非常に少なく、又容易である。例えば接着剤の食み出し部分を切削するなど、実質的な磁石形状の形成加工では無いので、加工が容易である。従来の焼結磁石では焼結のために高温に熱するので、その後の温度が下がる過程で収縮し、磁石材の形状が変化する。従って従来の焼結磁石では、焼結工程の後に磁石の形状や寸法を整えるための切削加工に多くの時間を費やすことが必要であった。上記実施の形態では、極めて少ない切削加工で、場合によっては切削加工なしで必要な磁石形状を得ることができる。
効果４、上述の如く磁石材の成形形状がその後の結着剤の含浸や硬化の工程でほとんど変化しないので、プレス加工等による磁石材の曲線形状を高い精度で維持したままで磁石を製造することが可能である。理論的には好ましい磁石の厚みや形状が分かっていても、量産可能な方法が無いために製品化が困難であった磁石の曲線形状を実現でき、良好な特性の回転電機を得ることが可能である。
効果５、焼結の希土類磁石は電気抵抗が小さく渦電流による損失や発熱が大きい。上記磁石は粉末磁石表面に絶縁皮膜を形成でき、上記渦電流損や磁石の発熱を大幅に低減できる。自動車用の回転電機、特にハイブリッド車両に使用される回転電機は１００度を超える環境で使用される可能性があり、磁石内での渦電流による発熱を低く抑えることが必要である。上述の実施の形態では電気抵抗を大きくできるので、磁石の発熱を低減できる。またその分回転電機の損失を低減でき、効率向上となる。
〈回転電機の他の実施形態〉
第１３図は、第３図から第６図で説明した回転電機２００や２０２に関する他の実施の形態を示す。固定子２３０の構造や動作は第３図から第６図で説明した回転電機２００や２０２の固定子２３０と同じである。回転子２５０に設けられている永久磁石２５４や２５６は第３図から第６図で説明した永久磁石２５４や２５６と基本的に同じであるが、磁石形状が異なっており、これに伴い作用が少し異なっている。第１３図で永久磁石２５４や２５６は一体の形状で、少なくとも固定子側が曲線形状である。永久磁石２５４や２５６の両端部では磁石の径方向の厚みが中央部に比べ、薄くなっている。この結果、回転子２５０の磁極の中央部における永久磁石の起磁力が磁極端部の永久磁石の起磁力より大きくなっており、さらに永久磁石２５４や２５６の直径方向の厚みがなだらかに変化することで、起磁力の変化が滑らかになっている。以下に記載のごとく回転電機のトルクや起電力が滑らかになる効果がある。
永久磁石２５４や２５６の回転子側に位置する磁極片部２８０の径方向の厚みが第４図で説明したものより薄い。この構造から磁極片部２８０と補助磁極２９０との間の磁気回路が時期的な飽和状態となり、磁束量が抑えられている。また第１３図の構造でもブリッジ部２８２や２８４が設けられており、磁極片部２８０と補助磁極２９０との間に存在する磁束量を、このブリッジ部を含む磁気回路を飽和することにより、制限している。ブリッジ部２８２や２８４より補助極側磁石の端部では、磁石と固定子側の回転子外周との間の鉄心幅が徐々に増大する形状となっている。永久磁石２５４や２５６の両端部周辺で、磁石と固定子側の回転子外周との間の鉄心幅を、補助磁極２９０に近づくにつれて、徐々に増大する形状としているので、固定子と回転子との空隙における周方向での磁束量の変化が、磁石２５４や２５６が存在する部分から補助磁極にかけて、なだらかに変化している。磁束量のなだらかな変化により、トルク脈動が小さくなる。トルク脈動の内コギングについても小さくできる効果がある。
さらに上述のごとくブリッジ部２８２や２８４と永久磁石の両端部との間では、永久磁石の径方向の厚みを薄くしているので、磁石の起磁力がなだらかに減量し、固定子２３０と回転子２５０との間の磁束量が滑らかに減少している。
第１４図は、固定子巻線に電流が流れていない状態での、空隙２２２の周方向の磁束分布を示す。第１４図（Ａ）は第１３図で説明の固定子と回転子の構造を示しており、回転子２３０と固定子２５０は回転子の回転軸を中心とする円形形状であるが、平面形状で図示している。第１４図（Ｂ）は空隙２２２の磁束量すなわち磁束密度の周方向における変化を示す。補助磁極部２９０と固定子２３０との間では、永久磁石２５４や２５６による磁束量は第１４図（Ｂ）の領域（ｄ）で示す如く、ほぼゼロである。永久磁石２５４／２５６の左端部とブリッジ部２８２との間では、径方向の磁石幅が徐々に増大しており、気磁力が徐々に増大している。これに伴って第１４図（Ｂ）の領域（ａ）で示す如く、回転子２５０から固定子２３０への磁束量が徐々に増大している。ブリッジ部２８２とブリッジ部２８４との間は、回転子の直径方向の磁石の厚みが緩やかに変化しており、磁石中央部が端部より厚くなっている。回転子から固定子への磁束量は第１４図（Ｂ）の領域（ｂ）で示す如く、磁石の径方向の厚みに対応して磁極中央部の磁束量が多く、磁石の端部である磁極端部の磁束量が少ない状態で、磁束量が領域（ａ）や領域（ｃ）より緩やかに変化している。ブリッジ部２８２と永久磁石２５４／２５６の右端部との間では、回転子の径方向の磁石幅が徐々に減少しており、気磁力が徐々に減少している。これに伴って第１４図（Ｂ）の領域（ｃ）で示す如く、回転子２５０から固定子２３０への磁束量が徐々に減少している。領域（ａ）と領域（ｃ）の磁束量の変化は磁石の径方向の厚みの変化に基づいており、この変化は領域（ｂ）より少し急激であるが、角ばっていない滑らかな変化であり、トルクや発電電圧の脈動を低減できる。
第１４図（Ｂ）の領域（ｄ）では上述の如く永久磁石による磁束はほぼゼロである。第１４図（Ａ）の右端の補助磁極部２９０のさらに右側は、隣の磁極であり、永久磁石の形状は同じであるが、磁化方向が反転している。すなわち固定子側がＳ極で回転子の中心側がＮ極である。磁石の径方向の厚みと磁束の強さの関係は上述のとおりであるが、磁化方向が逆であり、磁力線の方向は固定子から回転子に向かう方向である。
〈第１３図と第１４図の実施形態の効果〉
第１３図と第１４図で、上記永久磁石２５４／２５６に希土類磁石材料と濡れ性のすぐれた前駆体の結着剤、好ましくはＳｉＯ２を結着剤とする、上述の磁石を使用しているので、少なくとも次の１乃至複数の効果を備えている。
効果１、曲線形状の磁石を使用しているので、第１４図（Ｂ）に示すように永久磁石に基づく磁束量を滑らかに変化させることができる。この回転電機をモータとして使用した場合にトルク脈動を低減できる。また発電機として使用した場合には、発電電圧の脈動を低減でき、また負荷として作用する負荷の脈動変化を低減でき、この回転電機を備えているシステムに与える負荷の脈動の影響を低減できる。
効果２、運転時にはスロットなどの形状に伴い高調波磁束が回転子の固定子側に作用する。上述の回転子を積層電磁鋼板の積層構造とすることで高調波磁束による鉄損や発熱を抑制している。さらに永久磁石２５４／２５６に上記高調波磁束が作用して磁石内に渦電流が発生し、渦電流損や磁石の発熱が増大するのを抑制するため、磁石材料の粉体表面に絶縁皮膜を形成したのち磁石粉末から成形された磁性体に結着剤を含浸している。これにより永久磁石内部の電気抵抗を増大でき、渦電流損を低減でき、磁石の発熱を低減できる。自動車用回転電機、特にハイブリッド用の回転電機では、周囲温度が１００度を超える高温条件で磁石が使用される可能性があり、磁石の内部発熱を低減することが望ましい。希土類材料を使用した磁石は１８０度以下、好ましくは１４０度以下で使用するのが良く、内部発熱を低減することが望ましい。
〈他の実施の形態〉
第１５図に３相動機回転電機の他の実施の形態を示す。回転電機の固定子２３０と回転子２５０の基本的な構造と動作は第４図に示す回転電機と同じである。固定子２３０には３相固定子巻線が第４図と同様に設けられているが、図示を省略した。回転子の磁石挿入孔が設けられ、永久磁石が挿入されている構造は第４図の構造と同じであるが、挿入孔に挿入されている磁石の構造が異なっている。
回転子２５０は４個の磁石挿入孔２５８を有し、各磁石挿入孔２５８は内部に磁石体２７０がそれぞれ配置されている。磁石体２７０は永久磁石２５４／２５６および以下で説明する粉状の鉄心を圧縮した鉄心を有していて、主磁極として作用する。主磁極の間にはリラクタンストルクを発生する補助磁極２９０がそれぞれ存在する。磁石体の製造方法は第１６図あるいは第１７図で説明する。
第１６図で工程１２ないし２５は先の第９図で説明のとおりである。工程１２で希土類磁性材の表面に電気的な絶縁皮膜が作られ、工程１５でプレス機会により、予め定められた形状に圧縮成形され所定形状の磁性体が作られる。工程２０で所定形状の磁性体の結着剤の前駆体が含浸され、工程２５で数百度に熱されることで結着剤が硬化して磁性体が作られる。上記工程２５での硬化のための温度が低いため工程１２で作られた絶縁皮膜は損傷が少なく、高い電気抵抗が維持できる。また工程２５での磁性体の形状変化がほとんど無い。第４図や第１３図の実施の形態では、工程２５で作られた磁性体を磁石挿入孔に挿入されるが、第１６図の実施の形態では、工程２５で作られた磁性体と粉状の鉄心材とが工程３０で圧縮成形されて磁石体が作られる。工程３５で磁石体が磁石挿入孔２５８に挿入され、着磁される。工程３０では磁性体の片面あるいは両面に粉状磁心が存在するように磁石体が圧縮成形される。工程３０で使用される粉状の鉄心材は表面に電気的な絶縁皮膜が作られており、電気抵抗が大きく渦電流損が非常に少ない。
第１７図は第１６図の他の実施の形態である。工程１２で表面に絶縁皮膜が作られた粉末状の希土類磁性材が、工程１５で予め定められた形状に圧縮成形される。工程１５の後、工程１７で表面に絶縁皮膜を有する粉状の鉄心材と共に予め定められた形状に圧縮成形され、多孔質状の磁石体が作られる。工程２２で多孔質状の磁石体に結着剤の前駆体が含浸され、工程２７で熱処理により結着剤の前記前駆体が硬化して磁石体が作られる。上記磁石体が工程３７で回転子の磁石挿入孔２５８に挿入され、着磁される。なお、磁石体を磁石挿入孔に挿入後、上記結着剤の前駆体を注いでも良い。この場合工程２２や工程２７の前の多孔質状の磁石体を回転子の磁石挿入孔２５８に挿入し、その後工程２２や２７を行っても良いし、あるいは工程３７の後再び前記前駆体を注いで、熱処理による硬化を行っても良い。
第１８図は工程２２の多孔質の磁石体２７０に結着剤の前駆体を含浸させる状態の図である。容器３６０に結着剤であるＳｉｏ２の前駆体の溶液３６２が入っており、多孔質の磁石体２７０が溶液に浸される。磁石体２７０は多孔質の磁性体である磁石２５４／２５６とその外周に設けられた圧粉鉄心３１２や３１４からなっている。圧粉鉄心３１２や３１４は上述のごとく、表面を絶縁皮膜処理された純鉄の鉄粉を圧縮成形して固めた鉄心である。圧粉鉄心部分は鉄粉が変形しているため、溶液が浸透しにくいが多孔質磁性体の部分は濡れ性の良い前記前駆体が浸透し、多孔質の孔を前駆体の溶液が満たす状態となる。この後工程２７で前記前駆体が熱処理されることで硬化し、結着作用をなす。
〈第１５図から第１８図の実施の形態の効果〉
第１５図で説明の実施の形態は、次に記載の効果の１つあるいは複数個を備えている。
効果１、第１５図の回転子２５０に設けられた磁石挿入孔２５８の形状を単純な形状とすることが可能となる。回転子鉄心は電磁鋼板を切削加工し、この切削加工された電磁鋼板を積層して作られる可能性が高い。この場合磁石挿入孔を単純な形状とすることで、作業性が向上する。磁石２５４／２５６の形状を曲線を有する形状とすることが可能であるが、そのような曲線にあわせてパンチング加工などの切削加工で電磁鋼板に磁石挿入孔を形成することは、簡単にできることではなく、作業性が低下する。このような作業性の低下を防止できる。
効果２、圧縮成形された磁性体は端部が細くなっていたり、あるいは全体が曲がっていたり、機械的衝撃に弱い形状の場合がある。このような衝撃に弱い形状の場合、回転子の磁石挿入孔へ成形された磁性体を挿入時に、破損する恐れがある。本実施の形態では圧粉鉄心により衝撃に弱い形状から衝撃に強い形状に補強されるので、破損しにくくなる。また磁石挿入孔へ挿入しやすい形状とすることが可能である。
〈他の実施の形態〉
第１９図は、第１５図の磁石体２７０の他の実施の形態を示す。第１９図（Ａ）に示す磁石体２７０は第１５図に示す磁石体と同じ構造である。第１９図（Ｂ）は、磁石挿入孔２５８に２個の磁性体を挿入する構造である。電磁鋼板に各主磁極用の磁束挿入孔を複数個形成することは生産性を低下する。また磁石２７２や２７４自身も厚みが薄く、機械的な衝撃に弱い。従って複数の磁性体２７２と２７４とを更に粉末状の鉄心材で一体に圧縮成形し、衝撃に強い形状として取り扱う。複数の磁性体２７２と２７４とが圧粉鉄心３１４や３１２により一体になっており、この方が回転電機の回転子の磁石挿入孔に挿入しやすく、回転子の製造の作業性も向上する。
第１９図（Ｃ）は磁石体の起磁力を変化させる構造であり、粉体の鉄心と磁性体とを圧縮成形したものであり、圧縮成形磁石２５４／２５６と圧粉鉄心とが一体に圧縮成形されている。上記と同様作業性が向上する。また各主磁極の周方向の磁束量を高精度に変化させることができ、トルク脈動や誘起電圧の脈動を低減できる。
第１９図（Ｄ）は粉体状の鉄心圧縮成形した圧粉鉄心３１４と圧縮成形された磁石２５４／２５６とにより磁石体が構成されており、回転子鉄心の磁石挿入孔を大きく成形し、磁石２５４／２５６を高い精度で最適形状として上記大きく成形した磁石挿入孔に磁石体を２７０を挿入することができる。これにより、作業性の向上と精度向上による良好な特性の確保とを両立できる。
第１９図（Ａ）乃至第１９図（Ｄ）は、上述のごとく、表面を絶縁皮膜処理した鉄粉を使用することにより、圧粉鉄心３１４や３１２での渦電流を低減でき、鉄損を低減できる。また磁性体である磁石２５４／２５６，２７２，２７４も表面を絶縁皮膜処理した磁粉材を使用しているので、磁石内部での渦電量を低減できる。
第１９図（Ｃ）と（Ｄ）の磁石体２７０は、周方向に非対称に磁石が配置されており、回転方向が一方向の回転電機の磁極として用いるのに適している。
第２０図は磁石体２７０の更に他の実施の形態であり、磁石挿入孔２５８に挿入される磁石体２７０が磁石２７２および磁石２７０と圧粉鉄心３１２とで構成されている。磁石２７２および磁石２７０が回転軸に対しスキューした構造となっている。これにより、回転電機のトルク脈動や誘起電圧のトルク脈動を低減できる。磁石体の構造がスキュー効果を有する構造であり、回転子鉄心の製造が容易であり、全体として生産性が向上する。また製造精度が向上し、特性が向上する。
第２１図に開示の磁石体は、磁性体２５４／２５６とアルミなどの非磁性材料とを組み合わせて磁石体を形成した構造である。第２１図（Ａ）は磁性体２５４／２５６の周方向の両サイドに非磁性体２６６を設けたもので、第１６図あるいは第１７図の製造方法において、圧縮成形された磁石材にアルミなどの非磁性材の粉末を加えて磁石体を圧縮成形したものである。非磁性体２６６は第４図の空隙２６２や２６４と同様の働きをする。非磁性体２６６の形状をプレス成形することで、高精度で成形でき、回転電機の特性が向上する。また第２１図（Ｂ）は更に一方側に圧粉鉄心３１４を加えて磁石体を形成した構造である。回転電機を一方向に回転させて使用する場合に適している。
第２１図（Ａ）および（Ｂ）は回転子鉄心の空隙を非磁性材料で圧縮成形しており、成形精度を高く維持できることで、良好な特性が得られる。また鉄心の空隙が不要となるので機械強度が高くなる。また作業性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明を用いることにより、特性の良好な永久磁石あるいは永久磁石を使用した特性の良好な回転電機を得ることができる。
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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