(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子、又は
複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子において、
上記複数個の永久磁石セグメントのそれぞれが更に２つ以上に分割された永久磁石片の集合体で構成され、上記分割された永久磁石片が、表面粗さ（Ｒｙ）が５０Ｓ〜０．８ＳであるＮｄ系希土類焼結磁石であると共に、各分割された個々の永久磁石の表面近傍における保磁力がそれぞれ分割された永久磁石内部の保磁力より大きくなっており、上記磁石片間に絶縁層が設けられておらず、該磁石片間に電気的な導通がある状態で該磁石片間が直接接触することを特徴とする永久磁石式回転機用回転子。
【請求項２】
複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子、又は
複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子において、
上記複数個の永久磁石セグメントのそれぞれが更に２つ以上に分割された永久磁石片の集合体で構成され、上記分割された永久磁石片が、表面粗さ（Ｒｙ）が５０Ｓ〜０．８ＳであるＮｄ系希土類焼結磁石であると共に、各分割された個々の永久磁石の表面近傍における耐熱性がそれぞれ分割された永久磁石内部の耐熱性より高くなっており、上記磁石片間に絶縁層が設けられておらず、該磁石片間に電気的な導通がある状態で該磁石片間が直接接触することを特徴とする永久磁石式回転機用回転子。
【請求項３】
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての保磁力傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転機用回転子。
【請求項４】
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての保磁力傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを、主に結晶粒界を経由して拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転機用回転子。
【請求項５】
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての耐熱性傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石式回転機用回転子。
【請求項６】
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての耐熱性傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを、主に結晶粒界を経由して拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石式回転機用回転子。
【請求項７】
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かってのＤｙ又はＴｂの拡散が、磁石の表面にＤｙ又はＴｂ酸化物粉末、Ｄｙ又はＴｂフッ化物粉末、又はＤｙ又はＴｂを含む合金粉末を塗布し、その後高温に保持してＤｙ又はＴｂを拡散させたことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載の永久磁石式回転機用回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子（いわゆる磁石埋込構造回転機（ＩＰＭ回転機：ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ））、又は複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機（いわゆる表面磁石型回転機（ＳＰＭ回転機：ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ））に用いる回転子、特に、高速回転を行う電気自動車用モータや発電機、ＦＡモータ等に最適な永久磁石構造型回転機用回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｄ系焼結磁石は、その優れた磁気特性のために、ますます用途が広がってきている。近年、モータや発電機などの回転機の分野においても機器の軽薄短小化、高性能化、省エネルギー化に伴いＮｄ系焼結磁石を利用した永久磁石回転機が開発されている。回転子の内部に磁石を埋め込んだ構造をもつＩＰＭ回転機は、磁石の磁化によるトルクに加えてロータヨークの磁化によるリラクタンストルクを利用することができるので、高性能な回転機として研究が進んでいる。珪素鋼板等で作られたロータヨークの内部に磁石が埋め込まれているので、回転中にも遠心力で磁石が飛び出すことがなく、機械的な安全性が高く、電流位相を制御して高トルク運転や広範囲な速度での運転が可能であり、省エネルギー、高効率、高トルクモータとなる。近年は、電気自動車、ハイブリッド自動車、高性能エアコン、産業用、電車用等のモータや発電機としての利用が急速に拡大している。
【０００３】
また、回転子の表面に磁石を張り合わせた形状をもつＳＰＭ回転機は、Ｎｄ磁石のもつ強い磁気を効率的に利用でき、モータートルクのリニアリティーがよく、制御性に優れている。磁石形状を最適化すれば、コギングトルクの小さなモータとなる。一部の電気自動車や電動パワーステアリング、その他制御用モータに使われている。
【０００４】
回転機中の永久磁石は、巻き線や鉄心の発熱により高温に曝され、更に巻き線からの反磁界により極めて減磁しやすい状況下にある。このため、耐熱性、耐減磁性の指標となる保磁力が一定以上あり、磁力の大きさの指標となる残留磁束密度ができるだけ高いＮｄ系焼結磁石が要求されている。
【０００５】
更に、Ｎｄ系焼結磁石の電気抵抗は１００〜２００μΩ・ｃｍの導体であり、回転子が回転すると磁石の磁束密度が変動し、それに伴う渦電流が生じる。渦電流低減のために有効な手段は、渦電流経路を分断するために磁石体を分割することである。細分化するほど渦電流損失低減になるが、製造コストの増加や隙間による磁石体積減少で出力が低下する等を考慮することが必要である。
【０００６】
渦電流の経路は、磁石の磁化方向に垂直な面内に流れ、外周部ほど電流密度が高くなっている。また、固定子に近い面で電流密度が高くなっている。即ち、渦電流による発熱量は、磁石表面付近ほど大きく、より高温になるため、この部分で特に減磁しやすい状態にある。渦電流による減磁を抑えるために、磁石表面部において耐減磁性の指標となる保磁力が磁石内部より高いＮｄ系焼結磁石が要求される。
【０００７】
また、保磁力を向上させるには、いくつかの方法がある。
Ｎｄ系焼結磁石の残留磁束密度増大は、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物の体積率増大と結晶配向度向上により達成され、これまでに種々のプロセスの改善が行われてきている。保磁力の増大に関しては、結晶粒の微細化を図る、Ｎｄ量を増やした組成合金を用いる、あるいは効果のある元素を添加する等、様々なアプローチがある中で、現在最も一般的な手法は、ＤｙやＴｂで、Ｎｄの一部を置換した組成合金を用いることである。Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物のＮｄをこれらの元素で置換することで、化合物の異方性磁界が増大し、保磁力も増大する。一方で、ＤｙやＴｂによる置換は、化合物の飽和磁気分極を減少させる。従って、上記手法で保磁力の増大を図る限りでは、残留磁束密度の低下は避けられない。
【０００８】
Ｎｄ系焼結磁石は、結晶粒界面で逆磁区の核が生成する外部磁界の大きさが保磁力となる。逆磁区の核生成には結晶粒界面の構造が強く影響しており、界面近傍における結晶構造の乱れが磁気的な構造の乱れを招き、逆磁区の生成を助長する。一般的には、結晶界面から５ｎｍ程度の深さまでの磁気的構造が保磁力の増大に寄与していると考えられている（非特許文献１：Ｋ．  −Ｄ．  Ｄｕｒｓｔ  ａｎｄ  Ｈ．  Ｋｒｏｎｍｕｌｌｅｒ，  “ＴＨＥ  ＣＯＥＲＣＩＶＥ  ＦＩＥＬＤ  ＯＦ  ＳＩＮＴＥＲＥＤ  ＡＮＤ  ＭＥＬＴ−ＳＰＵＮ  ＮｄＦｅＢ  ＭＡＧＮＥＴＳ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ６８  （１９８７）  ６３−７５）。
【０００９】
結晶粒の界面近傍のみにわずかなＤｙやＴｂを濃化させ、界面近傍のみの異方性磁界を増大させることで、残留磁束密度の低下を抑制しつつ保磁力を増大できることが見出されている（特許文献１：特公平５−３１８０７号公報）。更に、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物組成合金と、ＤｙあるいはＴｂに富む合金を別に作製した後に混合して焼結する製造方法が確立されている（特許文献２：特開平５−２１２１８号公報）。この方法では、ＤｙあるいはＴｂに富む合金は焼結時に液相となり、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ化合物を取り囲むように分布する。その結果、化合物の粒界近傍でのみＮｄとＤｙあるいはＴｂが置換され、残留磁束密度の低下を抑制しつつ効果的に保磁力を増大できる。
【００１０】
しかし、上記方法では、２種の合金微粉末を混合した状態で１，０００〜１，１００℃という高温で焼結するために、ＤｙあるいはＴｂがＮｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒の界面のみでなく内部まで拡散しやすい。実際に得られる磁石の組織観察からは、結晶粒界表層部で界面から深さ１〜２μｍ程度まで拡散しており、拡散した領域を体積分率に換算すると６０％以上となる。また、結晶粒内への拡散距離が長くなるほど界面近傍におけるＤｙあるいはＴｂの濃度は低下してしまう。結晶粒内への過度な拡散を極力抑えるには焼結温度を低下させることが有効であるが、これは同時に焼結による緻密化を阻害するため現実的な手法となり得ない。ホットプレスなどで応力を印加しながら低温で焼結する方法では、緻密化は可能であるが、生産性が極端に低くなるという問題がある。
【００１１】
一方、焼結磁石を小型に加工した後、磁石表面にＤｙやＴｂをスパッタによって被着させ、磁石を焼結温度より低い温度で熱処理することにより粒界部にのみＤｙやＴｂを拡散させて保磁力を増大させる方法が報告されている（非特許文献２：Ｋ．  Ｔ．  Ｐａｒｋ，  Ｋ．  Ｈｉｒａｇａ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｓａｇａｗａ，  “Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ−Ｃｏａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｎ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ  Ｓｉｎｔｅｒｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｓ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｘｔｅｅｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｓｅｎｄａｉ，  ｐ．２５７  （２０００）、非特許文献３：町田憲一、川嵜尚志、鈴木俊治、伊東正浩、堀川高志、“Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の粒界改質と磁気特性”、粉体粉末冶金協会講演概要集、平成１６年度春季大会、ｐ．２０２参照）。これらの方法では、更に効率的にＤｙやＴｂを粒界に濃化できるため、残留磁束密度の低下をほとんど伴わずに保磁力を増大させることが可能である。また、磁石の比表面積が大きい、即ち磁石体が小さいほど供給されるＤｙやＴｂの量が多くなるので、この方法は小型あるいは薄型の磁石へのみ適用可能である。しかし、スパッタ等による金属膜の被着には生産性が悪いという問題がある。
【００１２】
これらの問題点を解決し、量産性があり、効率よく保磁力を向上することのできる手段として、特許文献３：国際公開第２００６／０４３３４８号パンフレットが示されている。これは、Ｎｄ系焼結磁石に代表されるＲ1−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石に対し、Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物から選ばれる１種又は２種以上を含有する粉末（なお、Ｒ1〜Ｒ4はＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上）を磁石表面に存在させた状態で加熱することで、粉末に含まれていたＲ2、Ｒ3又はＲ4が磁石体に吸収され、残留磁束密度の減少を著しく抑制しながら保磁力を増大する。特にＲ3のフッ化物又はＲ4の酸フッ化物を用いた場合、Ｒ3又はＲ4がフッ素と共に磁石体に高効率に吸収され、残留磁束密度が高く、保磁力の大きな焼結磁石が得られるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公平５−３１８０７号公報
【特許文献２】特開平５−２１２１８号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／０４３３４８号パンフレット
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｋ．  −Ｄ．  Ｄｕｒｓｔ  ａｎｄ  Ｈ．  Ｋｒｏｎｍｕｌｌｅｒ，  “ＴＨＥ  ＣＯＥＲＣＩＶＥ  ＦＩＥＬＤ  ＯＦ  ＳＩＮＴＥＲＥＤ  ＡＮＤ  ＭＥＬＴ−ＳＰＵＮ  ＮｄＦｅＢ  ＭＡＧＮＥＴＳ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ６８  （１９８７）  ６３−７５
【非特許文献２】Ｋ．  Ｔ．  Ｐａｒｋ，  Ｋ．  Ｈｉｒａｇａ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｓａｇａｗａ，  “Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ−Ｃｏａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｎ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ  Ｓｉｎｔｅｒｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｓ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｘｔｅｅｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｍａｇｎｅｔｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｓｅｎｄａｉ，  ｐ．２５７  （２０００）
【非特許文献３】町田憲一、川嵜尚志、鈴木俊治、伊東正浩、堀川高志、“Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の粒界改質と磁気特性”、粉体粉末冶金協会講演概要集、平成１６年度春季大会、ｐ．２０２
【非特許文献４】青山康明、宮田浩二、「分割されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の交流磁気損失の評価」、財団法人電気学会  静止器  回転機  合同研究会資料、ＳＡ−０６−８３、ＲＭ−０６−８５（２００６）、ｐ．４１〜４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高い出力と耐熱性を有する永久磁石式回転機用回転子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
永久磁石を使用したモータは、磁石の高特性化により高出力化がなされており、モータの高出力化は、モータのトルクと回転数のそれぞれが向上することによって得られる。モータのトルク向上は、磁石への反磁界が増大することになり、回転数の増加は、磁石が受ける磁界の周波数が高くなることを意味し、どちらも磁石に流れる渦電流の増大を意味する。これらの対策のため、反磁界については、磁石の保磁力を向上させることが、渦電流の増大については、磁石を分割することがそれぞれ有効である。しかしながら、高回転化やインバータ駆動による高周波磁界の対策のため、更に分割数が増える傾向にある。
【００１７】
磁石の分割は、渦電流経路の分断のため行うものとされ、電磁鋼板で行われているように、分割面には絶縁処理を行うことが行われてきた。具体的には、図１３（Ａ）に示されるように、分割した磁石片（分割磁石）１２ａ間に、例えば、絶縁性の樹脂塗装や絶縁性の無機系塗装を行った後に接着したり機械的に固定したりする、又は磁石片間に樹脂フィルムやガラス繊維などを挟んで接着又は機械的に固定することで絶縁層１２ｂを設けて、永久磁石セグメント１２を構成するものであった。
【００１８】
しかしながら、分割数が増加すると、磁石全体の体積における絶縁層の体積が無視できなくなる。例えば、絶縁層厚さが０．５ｍｍとしても、分割数が１０となると、絶縁層の全体の厚さは４．５ｍｍとなる。モータ内部で磁石が使用できる体積は決まっているので、分割数を増やすと、正味の磁石体積が減少することになる。これでは、分割して絶縁層が増えれば、モータ内部に磁石を設ける限られた体積当たりでの磁束が減ってしまい、モータや発電機の高特性化が成し遂げられないことになる。
【００１９】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、複数個の永久磁石セグメントを用いるＩＰＭ回転機又はＳＰＭ回転機等の永久磁石回転機において、各永久磁石セグメントをそれぞれ、２個以上に更に細かく分割した永久磁石の集合体で構成すること、この永久磁石集合体の個々の永久磁石（分割磁石片）として、その表面近傍の保磁力乃至耐熱性を該永久磁石（分割磁石）内部の保磁力乃至耐熱性よりも高くしたものを用い、磁石片間に、それらの間に絶縁層を設けずに、磁石片間に電気的な導通をもたせることが有効であることを知見した。この場合、本発明者らは、上述した非特許文献３及び特許文献３の方法は、残留磁束密度の低減がなく、高出力回転機に適しており、更に、分割磁石の表面近傍における保磁力を高めることができるので、ＩＰＭ回転機やＳＰＭ回転機の回転子に用いた場合、渦電流発熱による減磁を抑えることが期待できると考え、このような方法を上記永久磁石集合体の個々の分割磁石に適用することが本発明の目的を達成する上で有効であり、特にＮｄ系焼結磁石を用い、渦電流の発熱を抑えるために磁石を分割すること、これを永久磁石回転機のＩＰＭ回転機又はＳＰＭ回転機等の回転子用磁石とすること、これにより表面近傍における保磁力が内部の保磁力より大きな磁石で、表面近傍における耐熱性を向上させた分割磁石が永久磁石式回転機用回転子用としてＩＰＭ又はＳＰＭ回転機等に有効であることを知見したものである。
【００２０】
更に、詳述すると、本発明者らは、渦電流発熱を低減するために、分割した磁石を用いた永久磁石式回転機の中の磁石が、渦電流発熱によって磁石の表面近傍で特に温度が高くなることを見出した。磁石の耐熱性を上げるためには、温度が高くなる磁石表面近傍の保磁力を上げることが効果的で、特に磁石表面近傍の保磁力向上には、Ｎｄ系焼結磁石の表面から内部に向かっての保磁力傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させたことによって形成した磁石を用いること、この場合磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂの拡散は、主に結晶粒界を経由しており、例えば、磁石表面から内部に向かってのＤｙ又はＴｂの拡散反応として、磁石の表面にＤｙ又はＴｂ酸化物粉末あるいはＤｙ又はＴｂフッ化物の粉末あるいはＤｙ又はＴｂを含む合金粉末を塗布し、その後高温で拡散させる手法が有効であることを知見した。
【００２１】
そして、特に、高磁束密度で高保磁力の磁石片を使用し、更に絶縁層を使用せず集合させた磁石セグメントにより、高周波の交番磁界が印加される環境でも使用できる磁石セグメントを得ることができ、限られた体積でも磁束を減らすことなく高特性の磁石セグメントとすることができ、それを使用した回転機用回転子が、高回転で高トルクの高出力回転機となることを見出し、本発明をなすに至った。
【００２２】
従って、本発明は、以下の永久磁石式回転機用回転子を提供する。
請求項１：
複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子、又は
複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子において、
上記複数個の永久磁石セグメントのそれぞれが更に２つ以上に分割された永久磁石片の集合体で構成され、上記分割された永久磁石片が、表面粗さ（Ｒｙ）が５０Ｓ〜０．８ＳであるＮｄ系希土類焼結磁石であると共に、各分割された個々の永久磁石の表面近傍における保磁力がそれぞれ分割された永久磁石内部の保磁力より大きくなっており、上記磁石片間に絶縁層が設けられておらず、該磁石片間に電気的な導通がある状態で該磁石片間が直接接触することを特徴とする永久磁石式回転機用回転子。
請求項２：
複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子、又は
複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、複数のコイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子において、
上記複数個の永久磁石セグメントのそれぞれが更に２つ以上に分割された永久磁石片の集合体で構成され、上記分割された永久磁石片が、表面粗さ（Ｒｙ）が５０Ｓ〜０．８ＳであるＮｄ系希土類焼結磁石であると共に、各分割された個々の永久磁石の表面近傍における耐熱性がそれぞれ分割された永久磁石内部の耐熱性より高くなっており、上記磁石片間に絶縁層が設けられておらず、該磁石片間に電気的な導通がある状態で該磁石片間が直接接触することを特徴とする永久磁石式回転機用回転子。
請求項３：
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての保磁力傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転機用回転子。
請求項４：
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての保磁力傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを、主に結晶粒界を経由して拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転機用回転子。
請求項５：
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての耐熱性傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石式回転機用回転子。
請求項６：
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かっての耐熱性傾斜が、磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを、主に結晶粒界を経由して拡散させたことによって造られたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石式回転機用回転子。
請求項７：
上記のＮｄ系希土類焼結磁石の表面から内部に向かってのＤｙ又はＴｂの拡散が、磁石の表面にＤｙ又はＴｂ酸化物粉末、Ｄｙ又はＴｂフッ化物粉末、又はＤｙ又はＴｂを含む合金粉末を塗布し、その後高温に保持してＤｙ又はＴｂを拡散させたことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載の永久磁石式回転機用回転子。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＩＰＭ又はＳＰＭ永久磁石式回転機等の永久磁石式回転機の回転子に適した高い残留磁束密度と高い保磁力、特に磁石外周部で高い保磁力を有する永久磁石、特にＮｄ系焼結磁石を分割磁石として回転子に用いた高い出力と耐熱性を有する永久磁石式回転機を提供することができる。また、複数の磁石片から構成される磁石セグメントを使用する回転子において、絶縁層による磁石の正味体積の減少のない高特性の回転子が得られる。更に、分割部の絶縁処理を施す工程が省け、コストダウンができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る４極６スロットのＩＰＭモータの一例を説明する断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれＩＰＭモータにおける永久磁石集合体を形成する分割磁石の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のＩＰＭモータに用いる永久磁石セグメントの一例を示し、（Ａ）は全表面からＤｙ又はＴｂの拡散処理を行った分割磁石の斜視面、（Ｂ）は同分割磁石を用いた永久磁石集合体の斜視図である。
【図４】図３（Ａ）の分割磁石の保磁力の分布状態の説明図であり、（Ａ）は分割磁石の側面における説明図、（Ｂ）は同端面における説明図である。
【図５】（Ａ）はＩＰＭモータにおいて、図３（Ｂ）の永久磁石集合体における渦電流の流れ方を説明する図、（Ｂ）は同永久磁石集合体における磁石内部の温度分布を説明する図である。
【図６】本発明のＩＰＭ回転機に用いる永久磁石セグメントの他の例を示し、（Ａ）は磁化方向に平行な４つの表面からＤｙ又はＴｂの拡散処理を行った分割磁石の斜視図、（Ｂ）は同分割磁石を用いた永久磁石集合体の斜視図である。
【図７】図６（Ａ）の分割磁石の保磁力の分布状態の説明図であり、（Ａ）は分割磁石の側面における説明図、（Ｂ）は同端面における説明図である。
【図８】本発明に係る４極６スロットのＳＰＭモータの一例を説明する断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれＳＰＭモータにおける永久磁石集合体を形成する分割磁石の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明のＳＰＭモータに用いる永久磁石セグメントの一例を示し、（Ａ）は全表面からＤｙ又はＴｂの拡散処理を行った分割磁石の斜視図、（Ｂ）は同分割磁石を用いた永久磁石集合体の斜視図である。
【図１１】（Ａ）はＳＰＭモータにおいて、図９（Ｂ）の永久磁石集合体における渦電流の流れ方を説明する図、（Ｂ）は同永久磁石集合体における磁石内部の温度分布を説明する図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ永久磁石集合体の例を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）は分割磁石間に絶縁層を設けた永久磁石セグメントの例を示す斜視図であり、（Ｂ）は分割磁石間に絶縁層を設けていない、分割磁石間に電気的導通がある永久磁石セグメントの例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る永久磁石式回転機は、複数個の永久磁石セグメントがロータコア内部に埋め込まれた回転子と、コイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子、又は複数個の永久磁石セグメントをロータコア表面に取り付けた回転子と、コイルを有する固定子とが空隙を介して配置された永久磁石回転機に用いる回転子（いわゆる表面磁石型回転機）等の永久磁石式回転機であり、本発明においては上記複数個の永久磁石セグメントのそれぞれが２つ以上に更に細かく分割された永久磁石（分割磁石）の集合体で構成されていると共に、磁石片間に絶縁層が設けられておらず、磁石片間に電気的な導通があり、各永久磁石集合体の分割磁石の表面近傍における保磁力又は耐熱性が内部の保磁力又は耐熱性より大きく又は高くなっているものである。
【００２６】
ここで、このようなＩＰＭ回転機としては、図１に示すものが例示される。即ち、図１において、１は回転子（ロータ）、２は固定子であり、回転子（ロータ）１は、電磁鋼板を積層したロータヨーク１１に永久磁石セグメント１２が埋め込まれた４極構造を示した例示であるが、単に長方形の磁石を４極に配置してもよい。極数は、回転機の目的に合わせて選択する。固定子２は、電磁鋼板を積層した６スロット構造で、各ティースには集中巻きでコイル１３が巻かれており、コイル１３はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相Ｙ結線となっている。なお、図中１４はステータヨークである。図１に示すＵ，Ｖ，Ｗの添え字の＋と−はコイルの巻き方向を示すもので、＋は紙面に対し出る方向、−は入る方向を意味する。回転子と固定子の位置関係が図１の状態で、Ｕ相に余弦波の交流電流、Ｖ相にＵ相より１２０°位相の進んだ交流電流、Ｗ相にＵ相より２４０°位相の進んだ交流電流を流すことで、永久磁石の磁束とコイルの磁束の相互作用で回転子は反時計回りに回転する。なお、図中、永久セグメント１２に付随させた矢印方向が磁化方向である。
【００２７】
本発明において、上記永久磁石セグメント１２は、例えば図３（Ｂ）に示すように、それぞれ分割された複数の永久磁石（分割磁石）１２ａの集合体から構成される。この場合、分割磁石間には、絶縁処理を行わず電気的な導通がある状態（例えば、磁石片の接触面には絶縁材を介在させず、磁石片が直接接触する状態）で集合させる。本発明においては、個々の永久磁石（分割磁石）間に電気的導通があるが、従来のような絶縁層がなくても、高周波の交番磁界が印加される環境でも使用できる高特性の永久磁石セグメントとして機能する。具体的には、図１３（Ｂ）に示されるように永久磁石セグメント１２の分割磁石片１２ａ間に絶縁層を設けずに（絶縁フィルムを設けたり、絶縁塗装を行ったりせずに）、分割磁石の加工面のままで磁石片を接触させて固定することで永久磁石セグメントを得ることができる。
【００２８】
分割磁石間の導通は、分割磁石間の接触面の表面粗さによって状態は変わるが、絶縁層を無くして磁石体積の減少を防ぐという観点から、表面粗さ（Ｒｙ）が５０（μｍ）Ｓ〜０．８（μｍ）Ｓの範囲内にあることが望ましい。５０Ｓより表面粗さが大きいと、磁石表面の凸凹の凸部分同士で接触することも考えられ、その場合凹部分はそのまま空隙となってしまい、接触面間の空隙が無視できないくらいに大きくなって、磁石セグメントの正味体積が減少してしまうことになる。また、表面粗さを０．８Ｓよりも滑らかにすることは、より細かい研磨加工を行うことになり、コストアップにつながる。
【００２９】
この場合、分割磁石１２ａは、Ｎｄ系希土類焼結磁石であることが好ましい。Ｎｄ系焼結磁石は、常法に従い、母合金を粗粉砕、微粉砕、成形、焼結させることにより得た焼結磁石が用いられるが、本発明においては、上述したとおり、個々の焼結磁石の表面近傍における保磁力又は耐熱性を内部の保磁力又は耐熱性を大きく又は高くしたものを用いるが、これは磁石表面から内部に向かってＤｙ又はＴｂを拡散させること、この場合主に結晶粒界を経由して拡散させることによって形成し得る。具体的には、分割磁石表面にＤｙやＴｂをスパッタによって被着させ、分割磁石を焼結温度より低い温度で熱処理することにより粒界部にのみＤｙやＴｂを拡散させて保磁力を増大させる方法や、ＤｙやＴｂの酸化物やフッ化物や酸フッ化物の粉末を当該分割磁石の表面に存在させた状態で、当該分割磁石及び粉末を当該分割磁石の焼結温度以下の温度で真空又は不活性ガス中において熱処理を施す方法により得られたものが用いられる。
【００３０】
より好適には、分割磁石の表面にＤｙ又はＴｂ酸化物粉末、Ｄｙ又はＴｂフッ化物の粉末、又はＤｙ又はＴｂを含む合金粉末を塗布し、その後高温に保持してＤｙ又はＴｂを拡散させることによって得ることができる。
【００３１】
ここで、ＩＰＭ回転機に使われる永久磁石（分割磁石）は、焼結磁石ブロックを所定の形状に砥石、切削刃、ワイヤーソー等を用いて研削加工して得られる。その断面形状は、作りやすさの観点から、図２（Ａ）に示すような長方形にすることが多いが、回転機の特性向上のために、図２（Ｂ），（Ｃ）に示す台形や弓形にすることもある。なお、図２中、矢印方向が磁化方向Ｍである。
【００３２】
分割磁石の大きさは特に限定されないが、本発明において、分割磁石からＤｙやＴｂを拡散処理するために、ＤｙやＴｂの拡散割合が分割磁石の比表面積が大きい、即ち寸法が小さいほど多くなるので、例えば図３（Ａ）、図６（Ａ）、図１０（Ａ）において、Ｗ、Ｌ、Ｔのうち最も小さい寸法は５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下、特に好ましくは２０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、上記寸法の下限は特に制限されず、実用的な値として０．１ｍｍ以上である。
【００３３】
本発明は、原料磁石を永久磁石体の所望の特性になるように切削加工して適宜分割磁石を形成する。なお、永久磁石セグメントの分割数は２個以上、好ましくは２〜５０個の分割程度の範囲、より好ましくは、４〜２５個に分割したものを、必要に応じて接着剤により接着して集合体を形成させる。ここで、集合体としては、図３（Ｂ）、図６（Ｂ）、図１０（Ｂ）に示したように、直方体状、湾曲板状の分割磁石１２ａにつき、図中Ｗ方向（軸方向乃至長手方向）を水平方向と一致させてその複数個を積み上げることにより形成したもの、あるいは図１２（Ａ）に示すように、直方体状の分割磁石１２ａにつき、軸方向を垂直方向と一致させて配設し、その複数個を一列に並列、集合させたもの、図１２（Ｂ）に示すように、立方体形状の分割磁石１２ａを縦方向に積み上げると共に、横方向に一列に並列、集合させたもの、図１２（Ｃ）に示すように、直方体状の分割磁石１２ａを図３（Ｂ）に示したように積み上げたもの２組を並列、集合させたものなど、種々の態様とすることができ、図示の集合体に限定されない。
積層された磁石集合体は、ロータ内に配置されている穴に挿入されて、磁石埋め込み型のロータが得られる。
ＩＰＭ回転機では、永久磁石を通る磁束は回転子の回転と共に時々刻々変化しており、この磁場変動により磁石内部に渦電流が発生する。渦電流の経路は、磁石の磁化方向に垂直な面内に流れる。
【００３４】
分割磁石１２ａであっても、渦電流は磁化方向に垂直な面に流れる。渦電流の流れ方と磁石内部の温度分布を、図５に模式図としてまとめた。図５に示すように、渦電流の密度が、個々の磁石の外周部で高くなり、温度が上がる。ステータ側での磁場変動が大きいため、磁化方向の温度分布はステータ側の方が回転軸の中心側より若干高くなっている。渦電流による減磁を抑えるためには、磁石外周部にあたる磁石表面近傍で耐減磁性の指標となる保磁力が磁石内部より高いＮｄ磁石が要求される。磁石内部は、渦電流の発熱が少ないので、必要以上の保磁力はいらない。
図３は、分割磁石１２ａの全表面からＤｙ又はＴｂを拡散させ（図中、斜線部分がＤｙ又はＴｂを拡散させた表面である）［図３（Ａ）］、磁石表面近傍の保磁力を上げた５個の分割磁石１２ａを接着剤で一体化した［図３（Ｂ）］例示である。
【００３５】
図６の分割磁石１２ａは、図６（Ａ）に示したように、１個の分割磁石において磁化方向に平行な４面からＤｙ又はＴｂの吸収拡散処理を行った（図中、斜線部分がＤｙ又はＴｂを拡散させた表面であり、斜線のないＸＹ面の２面は未処理）後、該分割磁石を５個、接着剤で一体化した（図中、斜線部分がＤｙ又はＴｂを拡散させた表面［図６（Ｂ）］ものである。図３又は図６のような形態であっても、磁石外周部にあたる磁石表面近傍で耐減磁性の指標となる保磁力が、磁石内部より高いＮｄ磁石を得ることができる。なお、表面近傍とは表面から６ｍｍ程度までの領域を意味する。
【００３６】
焼結磁石体の表面から結晶磁気異方性を高める効果の特に大きい元素であるＤｙ、Ｔｂなどの拡散吸収処理の結果、残留磁束密度の低減をほとんど伴わずにＮｄ系焼結磁石の保磁力が効率的に増大されるので、焼結磁石体の保磁力に分布ができる。図３に示した磁石表面全面からの拡散吸収処理で得られた磁石の保磁力分布の様子を図４にまとめた。磁石表面近傍の保磁力が、磁石内部の保磁力より高くなっている。図６に示した磁石表面のうち磁化方向に平行な４面からの拡散吸収処理で得られた磁石の保磁力分布の様子を図７にまとめた。磁石表面近傍の保磁力が、磁石内部の保磁力より高くなっているが、磁化方向に垂直な面からの拡散吸収がないので、これらの面の保磁力は向上していない。ＩＰＭ回転機の場合、渦電流による発熱は、磁化方向に平行な４面（ＸＺ面、ＹＺ面）で特に大きいので、図７の保磁力分布であっても耐熱性を向上することができる。何れの形態でも磁石表面近傍で保磁力が高まるので、渦電流発熱に対する耐熱性向上に効果的な分布となっている。
【００３７】
ＳＰＭ回転機の一例を図８に示す。回転子（ロータ）１は、ロータヨーク１１の表面に、永久磁石セグメント１２を貼り付けた構造で、空隙を介して配置された複数のスロットを有する固定子（ステータ）２で構成されている。固定子２はＩＭＰ回転機と同様である。この回転機は、高精度のトルク制御を必要とするＡＣサーボモータ等に利用される。トルクは、脈動の小さなものでなければならない。従って、回転子が回転したときに固定子のスロットと永久磁石との位置関係から、空隙の磁束分布が変化することに起因するコギングトルク（コイルに電流を流さない状態でのトルク）やコイルの電流を流して駆動した時のトルクリップルが発生することは好ましくない。トルクリップルは、制御性を悪くする他に騒音の原因にもなる。コギングトルクを低減する方法として、図９（Ｃ）及び図１０（Ａ）に示すような永久磁石の端部形状が中央部より薄い形状の分割磁石１２ａを用いる。これにより、磁束分布の変化が大きな磁極の切り替わり部分である永久磁石端部での磁束分布が滑らかになり、コギングトルクを低減することができる。従って、図９（Ｃ）及び図１０（Ａ）のようなＣ型の磁石がよく用いられ、その他に図９（Ｂ）に示すＤ型磁石も用いられる。作りやすさの観点から図９（Ａ）の長方形磁石にする場合もある。
【００３８】
ＳＰＭ回転機でも、永久磁石に渦電流が流れ、渦電流低減のために図１０（Ａ）に示すような分割磁石１２ａが効果的である。図１０（Ｂ）は、磁石の表面からＤｙ又はＴｂを拡散させた（図中、斜線部分がＤｙ又はＴｂを拡散させた表面である）４個の分割磁石１２ａを接着剤で一体化したものである。分割した磁石１２ａであっても、渦電流は磁化方向に垂直な面に流れる。渦電流の流れ方と磁石内部の温度分布を、図１１に模式図としてまとめた。図１１に示すように渦電流の密度が、個々の磁石の外周部で高くなり、温度が上がる。ステータ側での磁場変動が大きいため、磁化方向の温度分布はステータ側で高くなっている。磁化方向の温度分布は、ＩＰＭモータより大きい。本発明では、渦電流による減磁を抑え、磁石外周部及びステータ側にあたる磁石表面近傍で耐減磁性の指標となる保磁力が磁石内部より高いＮｄ磁石が用いられる。
【００３９】
ＩＰＭ回転機と同様に、Ｎｄ系焼結磁石の表面から結晶磁気異方性を高め、Ｄｙ、Ｔｂなどの元素で分割磁石表面を拡散吸収処理することで、残留磁束密度の低減をほとんど伴わずに磁石の表面近傍の保磁力が高い磁石が得られ、耐熱性を高めたＳＰＭ回転機用回転子を得ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の具体的態様について実施例をもって詳述するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１］
純度９９質量％以上のＮｄ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅメタルとフェロボロンを所定量秤量してＡｒ雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をＡｒ雰囲気中で銅製単ロールに注湯するいわゆるストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成はＮｄが１３．５原子％、Ｃｏが１．０原子％、Ａｌが０．５原子％、Ｂが５．８原子％、Ｆｅが残部であり、これを合金Ａと称する。合金Ａに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら５００℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により３０メッシュ以下の粗粉とした。更に純度９９質量％以上のＮｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕメタ
ルとフェロボロンを所定量秤量し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した後、鋳造した。得られた合金の組成はＮｄが２０原子％、Ｔｂが１０原子％、Ｆｅが２４原子％、Ｂが６原子％、Ａｌが１原子％、Ｃｕが２原子％、Ｃｏが残部であり、これを合金Ｂと称する。合金Ｂは窒素雰囲気中、ブラウンミルを用いて３０メッシュ以下に粗粉砕された。
【００４２】
続いて、合金Ａ粉末を９０質量％、合金Ｂ粉末を１０質量％秤量して、窒素置換したＶブレンダー中で３０分間混合した。この混合粉末は高圧窒素ガスを用いたジェットミルにて、粉末の平均粉末粒径４μｍに微粉砕された。得られた混合微粉末を窒素雰囲気下１５ｋＯｅの磁界中で配向させながら、約１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で成形した。次いで、この成形体をＡｒ雰囲気の焼結炉内に投入し、１，０６０℃で２時間焼結し、永久磁石ブロックを作製した。永久磁石ブロックをダイヤモンド砥石により図３に示すようなＷ＝７０ｍｍ、Ｔ＝２０ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍ（Ｔは磁気異方性化した方向）である直方体磁石に全面研削加工した。研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。得られた直方体磁石をＭ１とする。
【００４３】
更に、得られたＭ１に対し、平均粉末粒径が５μｍのフッ化ディスプロシウムを質量分率５０％でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら前記の直方体を１分間浸した。引き上げた磁石は直ちに熱風により乾燥させた。このときのフッ化ディスプロシウムによる磁石表面空間の占有率は４５％であった。これにＡｒ雰囲気中９００℃で１時間という条件で吸収処理を施し、更に５００℃で１時間時効処理して急冷し、得られた磁石をＭ２とする。
【００４４】
次に、Ｍ２を１８個、Ｌ方向に、アクリル系接着剤で接着することにより、Ｗ＝７０ｍｍ、Ｔ＝２０ｍｍ、Ｌ＝９０ｍｍの直方体の永久磁石セグメントを作製した。このようにして得られた永久磁石セグメントの両端にて、テスターを用いて電気抵抗を測定したところ、導通を示した。
【００４５】
この永久磁石セグメントを用いて外径３１２ｍｍφ、長さ９０ｍｍの４極ＩＰＭを製作し、その定格の倍の負荷トルクと回転数で動作させた前後での誘起起電力を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
［比較例１］
純度９９質量％以上のＮｄ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅメタルとフェロボロンを所定量秤量してＡｒ雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をＡｒ雰囲気中で銅製単ロールに注湯するいわゆるストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成はＮｄが１３．５原子％、Ｃｏが１．０原子％、Ａｌが０．５原子％、Ｂが５．８原子％、Ｆｅが残部であり、これを合金Ａと称する。合金Ａに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら５００℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により３０メッシュ以下の粗粉とした。更に純度９９質量％以上のＮｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕメタルとフェロボロンを所定量秤量し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した後、鋳造した。得られた合金の組成はＮｄが２０原子％、Ｔｂが１０原子％、Ｆｅが２４原子％、Ｂが６原子％、Ａｌが１原子％、Ｃｕが２原子％、Ｃｏが残部であり、これを合金Ｂと称する。合金Ｂは窒素雰囲気中、ブラウンミルを用いて３０メッシュ以下に粗粉砕された。
【００４７】
続いて、合金Ａ粉末を９０質量％、合金Ｂ粉末を１０質量％秤量して、窒素置換したＶブレンダー中で３０分間混合した。この混合粉末は高圧窒素ガスを用いたジェットミルにて、粉末の平均粉末粒径４μｍに微粉砕された。得られた混合微粉末を窒素雰囲気下１５ｋＯｅの磁界中で配向させながら、約１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で成形した。次いで、この成形体をＡｒ雰囲気の焼結炉内に投入し、１，０６０℃で２時間焼結し、永久磁石ブロックを作製した。永久磁石ブロックをダイヤモンド砥石により図３に示すようなＷ＝７０ｍｍ、Ｔ＝２０ｍｍ、Ｌ＝４．９ｍｍ（Ｔは磁気異方性化した方向）である直方体磁石に全面研削加工した。研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。得られた直方体磁石をＰ１とする。
【００４８】
更に、得られたＰ１に対し、平均粉末粒径が５μｍのフッ化ディスプロシウムを質量分率５０％でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら前記の直方体を１分間浸した。引き上げた磁石は直ちに熱風により乾燥させた。このときのフッ化ディスプロシウムによる磁石表面空間の占有率は４５％であった。これにＡｒ雰囲気中９００℃で１時間という条件で吸収処理を施し、更に５００℃で１時間時効処理して急冷し、得られた磁石をＰ２とする。
【００４９】
次に、各磁石間に厚さ０．１ｍｍの樹脂製絶縁シートを挟みながら、Ｐ２を１８個、Ｌ方向に、アクリル系接着剤で接着することにより、Ｗ＝７０ｍｍ、Ｔ＝２０ｍｍ、Ｌ＝９０ｍｍの直方体の永久磁石セグメントを作製した。このようにして得られた永久磁石セグメントの両端にて、テスターを用いて電気抵抗を測定したところ、導通は示さなかった。
【００５０】
この永久磁石セグメントを用いて外径３１２ｍｍφ、長さ９０ｍｍの４極ＩＰＭを製作し、その定格の倍の負荷トルクと回転数で動作させた前後での誘起起電力を測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
［比較例２］
純度９９質量％以上のＮｄ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅメタルとフェロボロンを所定量秤量してＡｒ雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶湯をＡｒ雰囲気中で銅製単ロールに注湯するいわゆるストリップキャスト法により薄板状の合金とした。得られた合金の組成はＮｄが１３．５原子％、Ｃｏが１．０原子％、Ａｌが０．５原子％、Ｂが５．８原子％、Ｆｅが残部であり、これを合金Ａと称する。合金Ａに水素を吸蔵させた後、真空排気を行いながら５００℃まで加熱して部分的に水素を放出させる、いわゆる水素粉砕により３０メッシュ以下の粗粉とした。更に純度９９質量％以上のＮｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕメタルとフェロボロンを所定量秤量し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した後、鋳造した。得られた合金の組成はＮｄが２０原子％、Ｔｂが１０原子％、Ｆｅが２４原子％、Ｂが６原子％、Ａｌが１原子％、Ｃｕが２原子％、Ｃｏが残部であり、これを合金Ｂと称する。合金Ｂは窒素雰囲気中、ブラウンミルを用いて３０メッシュ以下に粗粉砕された。
【００５２】
続いて、合金Ａ粉末を９０質量％、合金Ｂ粉末を１０質量％秤量して、窒素置換したＶブレンダー中で３０分間混合した。この混合粉末は高圧窒素ガスを用いたジェットミルにて、粉末の平均粉末粒径４μｍに微粉砕された。得られた混合微粉末を窒素雰囲気下１５ｋＯｅの磁界中で配向させながら、約１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で成形した。次いで、この成形体をＡｒ雰囲気の焼結炉内に投入し、１，０６０℃で２時間焼結し、永久磁石ブロックを作製した。永久磁石ブロックをダイヤモンド砥石によりＷ＝７０ｍｍ、Ｔ＝２０ｍｍ、Ｌ＝９０ｍｍ（Ｔは磁気異方性化した方向）である直方体磁石に全面研削加工した。研削加工された磁石体をアルカリ溶液で洗浄した後、酸洗浄して乾燥させた。各洗浄の前後には純水による洗浄工程が含まれている。得られた直方体磁石をＰ３とする。
【００５３】
更に、得られたＰ３に対し、平均粉末粒径が５μｍのフッ化ディスプロシウムを質量分率５０％でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら前記の直方体を１分間浸した。引き上げた磁石は直ちに熱風により乾燥させた。このときのフッ化ディスプロシウムによる磁石表面空間の占有率は４５％であった。これにＡｒ雰囲気中９００℃で１時間という条件で吸収処理を施し、更に５００度で１時間時効処理して急冷し、得られた磁石をＰ４とする。
【００５４】
この永久磁石セグメントを用いて外径３１２ｍｍφ、長さ９０ｍｍの４極ＩＰＭを製作し、その定格の倍の負荷トルクと回転数で動作させた前後での誘起起電力を測定した。結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
0005600917.tif 000002
【００５６】
実施例１と比較例１との対比から、比較例１では、渦電流による発熱起因の減磁はしていないものの絶縁層の存在により、正味の磁石体積が減り、誘起起電力が低下していることがわかる。また、実施例１と比較例２との対比から、磁石分割をしない場合、磁石全体に導通があるが、この場合は、磁石全体に渦電流が流れ、保磁力が向上しない部分で減磁してしまうことがわかる。これらの結果から、いずれの比較例に対しても、本発明が優位であることがわかる。
【符号の説明】
【００５７】
１  回転子
２  固定子
１１  ロータヨーク
１２  永久磁石セグメント
１２ａ  分割磁石
１２ｂ  絶縁層
１３  コイル
１４  ステータヨーク
【図１】
0005600917.tif 000003
【図２】
0005600917.tif 000004
【図３】
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【図４】
0005600917.tif 000006
【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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