(57)【要約】【課題】簡便にＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法を提供すること。【解決手段】本実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を成形して、多角柱状のビレットを製造するビレット成形工程と、円筒状のダイスに、前記ビレット成形工程で得られた前記多角柱状のビレットを入れ、該ビレットに対して前記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、前記多角柱状のビレットから円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する熱間加工工程とを含み、前記ビレット成形工程において、前記多角柱状のビレットは、前記円筒状のダイスに該ビレットを入れたときに、該ビレットの底面が、該ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する多角形となるように成形され、前記熱間加工工程において、前記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が、前記円筒状のダイスの内周円に接する円となるように熱間加工される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を成形して、多角柱状のビレットを製造するビレット成形工程と、
一端に開口を有し他端が閉塞している円筒状のダイスに、前記ビレット成形工程で得られた前記多角柱状のビレットを入れ、該ビレットに対して前記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、前記多角柱状のビレットから円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する熱間加工工程とを含み、
前記ビレット成形工程において、前記多角柱状のビレットは、該ビレットの底面が多角形となるように成形され、
前記熱間加工工程において、前記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が円となるように熱間加工される、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記ビレット成形工程において、前記多角柱状のビレットは、前記円筒状のダイスに該ビレットを入れたときに、該ビレットの底面が、該ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する正方形となるように成形され、
前記熱間加工工程において、前記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が、前記円筒状のダイスの内周円に接する円となるように熱間加工される、
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法。
【請求項３】
下記式（１）で求められる熱間加工速度が０．００３１０（１／ｓ）以上０．００３２８（１／ｓ）以下である、
請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法。
熱間加工速度（１／ｓ）＝（円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面積（ｍｍ2））／（多角柱状のビレットの底面積（ｍｍ2））／（多角柱状のビレットが変位を開始してから、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となって変位が終了するまでの変位時間（ｓ））    （１）
【請求項４】
円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）であって、
円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化しており、
扁平形状の結晶粒を含み、該結晶粒の大きさが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
【請求項５】
前記円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って正弦波形状に変化している、
請求項４に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法およびＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機器の小型化、薄型化を実現するための手段として、アキシャルギャップ型のモータがある。特許文献１には、このアキシャルギャップ型のモータに利用される永久磁石およびその製造方法が記載されている。特許文献１に記載された永久磁石の製造方法では、まず、磁石粉末とバインダーとを混合してコンパウンドを生成する。次いで、コンパウンドをシート状に成形してグリーンシートを作製する。このグリーンシートに磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシートを変形させて製品形状に成形する。次いで、これを焼結して永久磁石を製造する。この製造方法で得られる円環状の永久磁石では、磁化容易軸を軸方向に配向させており、軸方向の表面の周方向における磁束密度分布の波形を正弦波形状に近づけている。これにより、トルクリップルを減少させ、回転電機の静音化や低振動化を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３２０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された永久磁石の製造方法は、簡便ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡便に、円柱状であって、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造できる方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を成形して、多角柱状のビレットを製造するビレット成形工程と、一端に開口を有し他端が閉塞している円筒状のダイスに、前記ビレット成形工程で得られた前記多角柱状のビレットを入れ、該ビレットに対して前記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、前記多角柱状のビレットから円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する熱間加工工程とを含み、前記ビレット成形工程において、前記多角柱状のビレットは、該ビレットの底面が多角形となるように成形され、前記熱間加工工程において、前記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が円となるように熱間加工される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、簡便に、円柱状であって、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法の概略を示すフロー図である。
【図２】図２は、図１のフロー図をさらに説明するための図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を説明するための図である。
【図４】図４は、ビレットの底面の形状を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例を説明するための図である。
【図７】図７は、実施例を説明するための図である。
【図８】図８は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（着磁後）について、表面磁束密度の測定結果を示す図である。
【図９】図９は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（着磁後）について、表面磁束密度の測定結果を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例５で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（着磁後）について、磁束密度の測定結果を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石について、減磁曲線の測定結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石について、熱間加工時間と保磁力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により何ら限定されるものではない。
【００１０】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法＞
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法について詳細に説明する。図１は、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法の概略を示すフロー図である。図２は、図１のフロー図をさらに説明するための図である。図３は、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を説明するための図である。
【００１１】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は、図１に示すように、磁石粉末調製工程（ＳＴ１）、ビレット成形工程（ＳＴ２）、熱間加工工程（ＳＴ３）および後処理工程（ＳＴ４）を含む。
【００１２】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は、磁場配向を行う一般的な焼結磁石の製造方法とは異なる。実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法では、熱間加工工程（ＳＴ３）における熱間塑性加工によって、磁化容易軸を配向させる。
【００１３】
具体的には、熱間塑性加工では、正四角柱（直角柱）の形状を有するビレットについて、一方の底面から圧力を印加し、円柱（直円柱）の形状を有する永久磁石とする。熱間塑性加工において、正四角柱の高さが低くなるとともに、底面が押し広げられて円柱が形成される。図３は、熱間塑性加工で得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を表している。底面上の破線で示した正方形は、熱間塑性加工前の正四角柱状のビレットの断面を表している。
【００１４】
図３から分かるように、上記正四角柱の高さ方向の辺部では塑性変形はほとんど生じない。一方、上記正四角柱の側面部で塑性変形が生ずる。高さ方向の辺部から側面部の中央へ向かって塑性変形の量は大きくなり、側面部の中央で塑性変形の量は最大となる。たとえばＲ2Ｆｅ14Ｂ結晶（Ｒ＝Ｎｄ、Ｐｒなど）の場合は、塑性変形に伴って、該結晶のｃ軸と垂直方向に結晶粒が異方成長し、扁平形状の結晶粒となる。扁平形状の結晶粒は、ｃ軸方向に積み重なっていく。塑性変形の量が大きい部分ほど、ｃ軸方向の積み重なりの度合は大きくなると考えられる。また、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶（Ｒ＝Ｎｄ、Ｐｒなど）では、ｃ軸方向は磁化容易軸の方向に一致する。したがって、塑性変形の量が大きい部分ほど、磁化容易軸の配向度合も大きくなると考えられる。また、塑性変形の方向と、磁化容易軸の方向とは対応すると考えられる。
【００１５】
ここで、熱間塑性加工で得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（具体的には永久磁石における円柱の外周縁部）について、磁化容易軸の配向度合および磁化容易軸の方向を矢印で表すと、たとえば図３の矢印のようになると考えられる。具体的には、上記正四角柱の側面部の中央が塑性変形した部分では、磁化容易軸の配向度合が最も大きくなる。また、この部分では、圧力を印加した方向に磁化容易軸が配向する。さらに、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石において、熱間塑性加工前に上記正四角柱の高さ方向の辺部であった部分に向かって、磁化容易軸の配向度合は連続的に小さくなる。
【００１６】
また、熱間塑性加工で得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、円柱の側面（具体的には円柱の外周縁部）の磁束密度を測定すると、磁束密度は、円周方向に沿って連続的に変化する。この連続的な変化は、磁化容易軸の配向度合に対応していると考えられる。このような永久磁石は、アキシャルギャップ型のモータに適用可能である。磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化するため、低コギング化および低トルクリップル化を実現しうる。
【００１７】
このように、熱間塑性加工を利用することにより、特許文献１の製造方法よりも、簡便に、低コストで、円柱状であって、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造できる。
【００１８】
なお、特開平２−２７６２１０号公報には、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末を予備成形した後、熱間加工（熱間押出し成形）を行う希土類永久磁石の製造方法が記載されている。この製造方法により、ラジアル方向に異方性を有する異方性リング磁石が得られる。また、特開平７−１６１５２３号公報には、希土類磁石粉末を円柱状カプセルに入れ、熱間押出し成形した後、円弧状形状に加工して着磁する希土類永久磁石の製造方法が記載されている。この製造方法により、ラジアル方向に正弦波形状の表面磁束密度波形を有する円弧状磁石が得られる。このように、上記特許文献の希土類永久磁石の製造方法では、ラジアル方向に異方性を有する希土類永久磁石が得られる。これら希土類永久磁石は通常ラジアルギャップ型のモータに利用され、アキシャルギャップ型のモータには利用されない。
【００１９】
〔磁石粉末調製工程（ＳＴ１）〕
磁石粉末調製工程（ＳＴ１）では、ビレット成形工程（ＳＴ２）で用いるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を調製する。なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を構成するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石については、ビレット成形工程（ＳＴ２）において詳述する。
【００２０】
磁石粉末調製工程（ＳＴ１）では、図２に示すように、まず、原料を秤量し（ＳＴ１−１）、減圧下またはアルゴン雰囲気中で、高周波誘導溶解させる（ＳＴ１−２）。次に、溶解させた原料を回転ロール上に注いで急冷し、薄帯とする。次いで、この薄帯を粉砕する（ＳＴ１−３）。たとえば、薄帯を数ｍｍから数十ｍｍ程度に破断した後、粉砕機などで粉砕することが好ましい。この磁石粉末調製工程（ＳＴ１）により、フレーク状の形状を有し、かつ磁気的等方性を示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（薄帯片）が得られる。
【００２１】
〔ビレット成形工程（ＳＴ２）〕
ビレット成形工程（ＳＴ２）では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を成形して、正四角柱（直角柱）状のビレットを製造する。具体的には、磁石粉末調製工程（ＳＴ１）で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を用いる。
【００２２】
ここで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を構成するＲ−Ｔ−Ｂ（ホウ素）系磁石について説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石は、三元系正方晶化合物であるＲ2Ｔ14Ｂ相（たとえばＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型化合物相）を主相として含む。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石は、通常Ｒリッチ相などをさらに含む。
【００２３】
Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表す。いいかえると、Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを必須成分として含む。希土類元素としては、ネオジム（Ｎｄ）およびプラセオジム（Ｐｒ）の他、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。ＮｄおよびＰｒ以外の希土類元素は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
具体的には、Ｒとしては、Ｎｄのみを用いてもよく、Ｐｒのみを用いてもよく、ＮｄおよびＰｒのみを用いてもよい。また、Ｎｄと、ＮｄおよびＰｒ以外の希土類元素を用いてもよく、Ｐｒと、ＮｄおよびＰｒ以外の希土類元素を用いてもよく、ＮｄおよびＰｒと、ＮｄおよびＰｒ以外の希土類元素とを用いてもよい。Ｒとして、少なくともＮｄを用いることが好ましい。
【００２５】
Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。このように、Ｔは、Ｆｅのみであってもよく、一部がＣｏで置換されていてもよい。Ｔの合計量を１００原子％としたときに、Ｆｅを５０原子％以上の量で含むことが好ましい。
【００２６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石は、その他の元素を含んでいてもよい。その他の元素としては、チタン、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）が挙げられる。その他の元素は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石において、Ｒは、１２原子％以上１５原子％以下の量で含まれることが好ましい。Ｂは、６原子％以上８原子％以下の量で含まれることが好ましい。また、上述したその他の元素を含むときは、その他の元素は、合計で０原子％を超え３原子％以下の量で含まれることが好ましい。なお、ここで、残部は、Ｔと、不可避的に含まれる元素との合計量である。
【００２８】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末としては、より具体的には、商品名：ＭＱＰ−Ｃ、ＭＱＰ−１４−１２、ＭＱＰ−ＡＡ１４−１２、ＭＱＰ−１４−１３、ＭＱＰ−ＡＡ１４−１３、ＭＱＰ−１３−１４（マグネクエンチ社製）が好適に用いられる。これらのＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
ビレット成形工程（ＳＴ２）では、図２のように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Ｓｐａｒｋ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）装置で成形して、正四角柱（直角柱）状のビレットを製造する（ＳＴ２−１）。なお、得られた正四角柱状のビレットは、立方体であってもよい。成形は、ビレットとして形が保持できる状態になる条件で行えばよい。成形は、たとえば１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力を印加して行うことが好ましい。また、成形は、たとえば５００℃以上８００℃以下に加熱しながら行ってもよい。
【００３０】
ビレット成形工程（ＳＴ２）において、正四角柱状のビレットは、熱間加工工程（ＳＴ３）に用いる円筒状のダイスに該ビレットを入れたときに、該ビレットの底面が、該ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する正方形となるように成形されている。正四角柱状のビレットの底面を上記大きさに成形しておくと、熱間塑性加工後に、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造できる。また、ダイスの内周円を等分する点に頂点を有すると、円柱の側面の磁束密度の波形が調整しやすい利点がある。
【００３１】
ここで、上記ビレットは直角柱であり、上記ダイスの空間は直円柱である。このため、上記ビレットでは、いずれの横断面（角柱の高さと垂直な断面）も、該ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する正方形となるように成形されている。また、本明細書において、「内周円を等分する点に頂点を有する」とは、上記等分する点と頂点とが一致している場合に限らず、実質的に一致している場合も含む。また、本明細書において、「直角柱」とは、実質的に直角柱である場合も含む。
【００３２】
〔熱間加工工程（ＳＴ３）〕
熱間加工工程（ＳＴ３）では、一端に開口を有し他端が閉塞している円筒状のダイスに、ビレット成形工程（ＳＴ２）で得られた正四角柱（直角柱）状のビレットを入れ、該ビレットに対して上記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、正四角柱状のビレットから円柱（直円柱）状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する。
【００３３】
熱間加工工程（ＳＴ３）では、具体的には、正四角柱状のビレットを入れた円筒状のダイスをＳＰＳ装置にセットする。上記ビレットに対して上記開口側から圧力を印加する。この際、正四角柱状のビレットの上面（上側の底面）に均等に圧力をかけることが好ましい。熱間加工は、たとえば１ＭＰａ以上９０ＭＰａ以下の圧力を印加して行うことが好ましい。熱間加工は、圧力を印加した後、加熱を開始し、たとえば６００℃以上７００℃以下に加熱しながら行う。加熱の際には、具体的には、正四角柱状のビレットに対してＯＮ−ＯＦＦ直流パルス通電を行う。電流密度は、たとえば１００Ａ／ｃｍ2以上１０００Ａ／ｃｍ2以下に設定する。室温から上記加熱温度まで、たとえば昇温速度１０℃／ｍｉｎ以上１００℃／ｍｉｎ以下で加熱する。熱間加工中は、熱間加工速度が大きくならないよう、好ましくは熱間加工速度が一定になるよう、圧力を調整することが望ましい。また、熱間加工は、減圧下またはアルゴン雰囲気中で行うことも好ましい。
【００３４】
熱間加工は、変位をモニターしながら、変位が始まってから変位が完了するまで行うことが好ましい。通常１００秒以上５００秒以下行う。ここで、変位のモニターについては、通常、圧力制御しているサーボモータの、変位量をモニタリングしている。
【００３５】
熱間加工工程（ＳＴ３）によって、図２のように、正四角柱状のビレットが塑性変形して円柱（直円柱）状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる（ＳＴ３−１）。熱間加工工程（ＳＴ３）において、得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が、上記円筒状のダイスの内周円に接する円となるように熱間加工されている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が上記大きさに塑性変形されると、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化する。このようなＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、アキシャルギャップ型のモータに好適に用いられる。なお、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、磁気的等方性を示す。
【００３６】
ここで、上記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は直円柱であり、上記ダイスの空間は直円柱である。このため、上記永久磁石では、いずれの横断面（円柱の高さと垂直な断面）も、該該ダイスの内周円に接する円となるように塑性変形されている。また、本明細書において、「内周円に接する円」とは、上記内周円と上記円とが接している場合に限らず、実質的に接している場合も含む。また、本明細書において、「直円柱」とは、実質的に直円柱である場合も含む。
【００３７】
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の組成は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を構成するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成が維持されていると考えられる。
【００３８】
熱間加工工程（ＳＴ３）において、下記式（１）で定義される熱間加工速度は０．００３１０（１／ｓ）以上０．００３２８（１／ｓ）以下であることが好ましい。
熱間加工速度（１／ｓ）＝（円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面積（ｍｍ2））／（正四角柱状のビレットの底面積（ｍｍ2））／（正四角柱状のビレットが変位を開始してから、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となって変位が終了するまでの変位時間（ｓ））    （１）
【００３９】
熱間加工速度が上記範囲にあると、円柱の側面において、ｃ軸の配向度合が、円周方向に沿って正弦波形状に近い形状で変化するため好ましい。また、保磁力の観点からも好ましい。したがって、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って正弦波形状に近い形状で変化するため好ましい。具体的には、円周方向に沿って１周する間に、４つの山と４つの谷とを有する形状となる。適切に着磁すれば、高出力、低コギングおよび低トルクリップルを実現しうる４極のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。
【００４０】
〔後処理工程（ＳＴ４）〕
後処理工程（ＳＴ４）では、熱間加工工程（ＳＴ３）で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に対して、後処理を行う。たとえば、図２に示すように、表面処理（ＳＴ４−１）、検査（ＳＴ４−２）、着磁（ＳＴ４−３）を行う。具体的には、表面処理では、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）などのめっき処理、アルミ（Ａｌ）蒸着および樹脂塗装などが行われる。
【００４１】
上述した実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法において、磁石粉末調製工程（ＳＴ１）は、上記工程に限らない。上記組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末が得られれば、他の調製工程であってもよい。
【００４２】
ビレット成形工程（ＳＴ２）において、ビレットの形状は、正四角柱状に限らない。図４は、ビレットの底面の形状を説明するための図である。ビレットの形状は、図４（ａ）〜（ｅ）に示す底面を有する多角柱状などであってもよい。具体的には、上述した実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法において、正四角柱状を多角柱状と、正方形を多角形とそれぞれ読み替えた場合である。すなわち、この場合の実施の形態は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を成形して、多角柱状のビレットを製造するビレット成形工程と、一端に開口を有し他端が閉塞している円筒状のダイスに、上記ビレット成形工程で得られた上記多角柱状のビレットを入れ、該ビレットに対して上記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、上記多角柱状のビレットから円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する熱間加工工程とを含み、上記ビレット成形工程において、上記多角柱状のビレットは、上記円筒状のダイスに該ビレットを入れたときに、該ビレットの底面が、該ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する多角形となるように成形され、上記熱間加工工程において、上記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が、上記円筒状のダイスの内周円に接する円となるように熱間加工される。
【００４３】
なお、図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のように、ビレットの底面は、上記ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する正多角形に限らない。たとえば、図４（ｃ）、（ｅ）のように、ビレットの底面が、上記ダイスの内周円を等分する点に頂点を有する多角形であって、上記ダイスの内周円を等分する点の間にも頂点を有する多角形であってもよい。ここで、三角形など頂点が奇数の多角形であってもよい。頂点が奇数の多角形の場合も、着磁を適切に行うことにより、アキシャルギャップ型のモータに適用可能な永久磁石が得られる。
【００４４】
さらに、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）を成形して、多角柱状のビレットを製造するビレット成形工程と、一端に開口を有し他端が閉塞している円筒状のダイスに、上記ビレット成形工程で得られた上記多角柱状のビレットを入れ、該ビレットに対して上記開口側から圧力を印加するとともに、該ビレットを加熱して、上記多角柱状のビレットから円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する熱間加工工程とを含み、上記ビレット成形工程において、上記多角柱状のビレットは、該ビレットの底面が多角形となるように成形され、上記熱間加工工程において、上記円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面が円となるように熱間加工される実施の形態であってもよい。上記熱間加工工程においては、上記ビレットの高さ方向に沿って圧力を印加することが好ましい。この場合も、得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、塑性変形の量に対応して、磁化容易軸の配向度合が変化すると考えられる。また、得られた円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、磁化容易軸の配向度合に対応して、円柱の側面の磁束密度は、円周方向に沿って連続的に変化する。
【００４５】
ビレット成形工程（ＳＴ２）では、ＳＰＳ装置以外の装置によってビレットの成形を行ってもよい。ビレットとして形が保持できるビレットが得られれば、他の装置を用いてもよい。
【００４６】
熱間加工工程（ＳＴ３）では、ＳＰＳ装置以外の装置によって熱間加工を行ってもよい。塑性変形によって、上述したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られれば、他の装置を用いてもよい。速やかに加熱できる観点から、ＳＰＳ装置が好適に用いられる。また、熱間加工工程（ＳＴ３）は、圧力を印加した後加熱を開始する場合に限らない。圧力の印加と加熱を同時に開始する場合であってもよく、加熱を開始した後圧力を印加する場合であってもよい。
【００４７】
＜実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石＞
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（Ｒは、Ｎｄおよび／またはＰｒを含む希土類元素を表し、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅおよびＣｏを表す。）である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の組成については、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法での説明と同様である。このＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、磁気的等方性を示す。
【００４８】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って連続的に変化している。円柱の側面において、ｃ軸の配向度合が、円周方向に沿って連続的に変化していることに対応している。
【００４９】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、扁平形状の結晶粒を含み、該結晶粒の大きさが２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。結晶粒の大きさは、走査型電子顕微鏡を用いて観察できる。扁平形状の結晶粒が積み重なっている部分は、ｃ軸の配向度合が大きいと考えられる。
【００５０】
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、紛体粉末冶金的な製造方法により焼結磁石として得られることが多い。この焼結磁石においては、結晶粒は通常１μｍ以上２μｍ以下の破砕形状である。
【００５１】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って正弦波形状に変化していることが好ましい。この場合は、ｃ軸の配向度合が、円周方向に沿って正弦波形状に変化していることに対応している。なお、円周方向に沿って１周する間に、４つの山と４つの谷とを有する形状となっていることが好ましい。適切に着磁すれば、高出力、低コギングおよび低トルクリップルを実現しうる４極のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。
【００５２】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、円柱の側面の磁束密度が円周方向に沿って１周する間に、４つの山と４つの谷とを有する形状以外であってもよい。３つの山と３つの谷とを有する形状、６つの山と６つの谷とを有する形状、８つの山と８つの谷とを有する形状などであってもよい。
【００５３】
実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、上述した製造方法によって得られる。ビレットの形状、熱間加工速度などを適宜変更することで、所望の磁束密度を有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。なお、実施の形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の組成は、製造の際に用いるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を構成するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成が維持されていると考えられる。
【実施例】
【００５４】
以下、上記実施の形態による効果を明確にするために行った実施例に基づいて上記実施の形態をより詳細に説明する。なお、上記実施の形態は、以下の実施例および比較例によって何ら制限されない。なお、図５、図６および７は、実施例を説明するための図である。
【００５５】
［実施例１］
等方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末（ＭＱＰ−Ｃ：マグネクエンチ社製)をホットプレスして、正四角柱状のビレット１を作製した（図６）。ホットプレスは、具体的には、３０ＭＰａで加圧しながら、室温から７００℃まで加熱して行った。ビレット１は、表１（図５）に示すように、縦７．０７ｍｍ、横７．０７ｍｍ、高さ１０．４２ｍｍの正四角柱であり、重量は３．９９ｇであった。また、表１（図５）には、ビレット１の断面積（Ｓ）、体積（Ｖ）、密度（Ｄ）および相対密度（ＲＤ）も合わせて示す。
図７に示すように、中空円筒状のダイス２の中に、ビレット１を配置した。このダイス２をＳＰＳ装置にセットした。次いで、パンチで軸方向からビレット１（正方形の底面）に対して９０．０ＭＰａで加圧した。次いで、加圧しながら、室温から７００℃まで通電加熱した。加圧および通電中、ビレット１の変位量をモニターした。変位が見られ始めたときを熱間加工開始時とし、変位が見られなくなって終了したときを熱間加工終了時とした。熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（熱間加工時間）は１２０．００ｓであった（表１（図５））。この熱間塑性加工後、ＳＰＳ装置から得られた焼結磁石を取り出した。熱間塑性加工により、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末で構成されるビレット１は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石となっていた。円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石は、表１（図５）に示す物性を有していた。
この円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石について、アキシャル方向（円柱の高さ方向）に着磁した。
【００５６】
［実施例２］
等方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末（ＭＱＰ−Ｃ：マグネクエンチ社製)をホットプレスして、正四角柱状のビレット１を作製した（図６）。ホットプレスは、具体的には、３０ＭＰａで加圧しながら、室温から６００℃まで加熱して行った。ビレット１は、表１（図５）に示すように、縦７．１４ｍｍ、横７．１４ｍｍ、高さ１３．３９ｍｍの正四角柱であり、重量は４．００ｇであった。また、表１（図５）には、ビレット１の断面積（Ｓ）、体積（Ｖ）、密度（Ｄ）および相対密度（ＲＤ）も合わせて示す。
図７に示すように、中空円筒状のダイス２の中に、ビレット１を配置した。このダイス２をＳＰＳ装置にセットした。次いで、パンチで軸方向からビレット１（正方形の底面）に対して５０．０ＭＰａで加圧した。次いで、加圧しながら、室温から６８０℃まで通電加熱した。加圧および通電中、ビレット１の変位量をモニターした。変位が見られ始めたときを熱間加工開始時とし、変位が見られなくなって終了したときを熱間加工終了時とした。熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（熱間加工時間）は１７４．００ｓであった（表１（図５））。この熱間塑性加工後、ＳＰＳ装置から得られた焼結磁石を取り出した。熱間塑性加工により、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末で構成されるビレット１は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石となっていた。円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石は、表１（図５）に示す物性を有していた。
この円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石をアキシャル方向（円柱の高さ方向）に着磁した。
【００５７】
［実施例３］
等方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末（ＭＱＰ−Ｃ：マグネクエンチ社製)をホットプレスして、正四角柱状のビレット１を作製した（図６）。ホットプレスは、具体的には、３０ＭＰａで加圧しながら、室温から７００℃まで加熱して行った。ビレット１は、表１（図５）に示すように、縦７．０７ｍｍ、横７．０７ｍｍ、高さ１０．３５ｍｍの正四角柱であり、重量は３．９９ｇであった。また、表１（図５）には、ビレット１の断面積（Ｓ）、体積（Ｖ）、密度（Ｄ）および相対密度（ＲＤ）も合わせて示す。
図７に示すように、中空円筒状のダイス２の中に、ビレット１を配置した。このダイス２をＳＰＳ装置にセットした。次いで、パンチで軸方向からビレット１（正方形の底面）に対して３０．０ＭＰａで加圧した。次いで、加圧しながら、室温から６８０℃まで通電加熱した。加圧および通電中、ビレット１の変位量をモニターした。変位が見られ始めたときを熱間加工開始時とし、変位が見られなくなって終了したときを熱間加工終了時とした。熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（熱間加工時間）は３９５．００ｓであった（表１（図５））。この熱間塑性加工後、ＳＰＳ装置から得られた焼結磁石を取り出した。熱間塑性加工により、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末で構成されるビレット１は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石となっていた。円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石は、表１（図５）に示す物性を有していた。
この円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石をアキシャル方向（円柱の高さ方向）に着磁した。
【００５８】
［実施例４］
等方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末（ＭＱＰ−Ｃ：マグネクエンチ社製)をホットプレスして、正四角柱状のビレット１を作製した（図６）。ホットプレスは、具体的には、３０ＭＰａで加圧しながら、室温から６００℃まで加熱して行った。ビレット１は、表１（図５）に示すように、縦７．１４ｍｍ、横７．１４ｍｍ、高さ１３．３９ｍｍの正四角柱であり、重量は４．００ｇであった。また、表１（図５）には、ビレット１の断面積（Ｓ）、体積（Ｖ）、密度（Ｄ）および相対密度（ＲＤ）も合わせて示す。
図７に示すように、中空円筒状のダイス２の中に、ビレット１を配置した。このダイス２をＳＰＳ装置にセットした。次いで、パンチで軸方向からビレット１（正方形の底面）に対して２０．０ＭＰａで加圧した。次いで、加圧しながら、室温から６８０℃まで通電加熱した。加圧および通電中、ビレット１の変位量をモニターした。変位が見られ始めたときを熱間加工開始時とし、変位が見られなくなって終了したときを熱間加工終了時とした。熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（熱間加工時間）は４６８．００ｓであった（表１（図５））。この熱間塑性加工後、ＳＰＳ装置から得られた焼結磁石を取り出した。熱間塑性加工により、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末で構成されるビレット１は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石となっていた。円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石は、表１（図５）に示す物性を有していた。
この円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石をアキシャル方向（円柱の高さ方向）に着磁した。
【００５９】
［実施例５］
等方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末（ＭＱＰ−Ｃ：マグネクエンチ社製)をホットプレスして、正四角柱状のビレット１を作製した（図６）。ホットプレスは、具体的には、３０ＭＰａで加圧しながら、室温から６００℃まで加熱して行った。ビレット１は、表１（図５）に示すように、縦７．１４ｍｍ、横７．１４ｍｍ、高さ１３．４２ｍｍの正四角柱であり、重量は３．９９ｇであった。また、表１（図５）には、ビレット１の断面積（Ｓ）、体積（Ｖ）、密度（Ｄ）および相対密度（ＲＤ）も合わせて示す。
図７に示すように、中空円筒状のダイス２の中に、ビレット１を配置した。このダイス２をＳＰＳ装置にセットした。次いで、パンチで軸方向からビレット１（正方形の底面）に対して１０．０ＭＰａで加圧した。次いで、加圧しながら、室温から６８０℃まで通電加熱した。加圧および通電中、ビレット１の変位量をモニターした。変位が見られ始めたときを熱間加工開始時とし、変位が見られなくなって終了したときを熱間加工終了時とした。熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（熱間加工時間）は４９５．００ｓであった（表１（図５））。この熱間塑性加工後、ＳＰＳ装置から得られた焼結磁石を取り出した。熱間塑性加工により、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石粉末で構成されるビレット１は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石となっていた。円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石は、表１（図５）に示す物性を有していた。
この円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石をアキシャル方向（円柱の高さ方向）に着磁した。
【００６０】
［比較例１］
実施例１において、ビレットの作製まで行った。
【００６１】
［評価］
（熱間加工速度）
熱間加工速度（１／ｓ）は、下記式（１）より求めた。表１（図５）に、実施例１〜５について求めた熱間加工速度（１／ｓ）を示す。
熱間加工速度（１／ｓ）＝（円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面積（ｍｍ2））／（正四角柱状のビレットの底面積（ｍｍ2））／（正四角柱状のビレットが変位を開始してから、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となって変位が終了するまでの変位時間（ｓ））  （１）
なお、「（円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の底面積（ｍｍ2））／（正四角柱状のビレットの底面積（ｍｍ2））」は、表１（図５）に示した加工度と同じである。「（正四角柱状のビレットが変位を開始してから、円柱状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となって変位が終了するまでの変位時間（ｓ））」は、上述した熱間加工開始時から熱間加工終了時までの時間（表１（図５）に示した熱間加工時間）と同じである。
【００６２】
（磁束密度）
アキシャル方向に着磁した円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石について、表面磁束密度を測定した。なお、本明細書において、表面磁束密度とは、円柱の側面について円周方向に沿って測定した磁束密度である。具体的には、円柱の外周縁部(半径ｒ＝４〜５ｍｍ)について、円周方向に沿って３６０°測定した。
実施例５で得られた円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石（着磁後）については、磁石の中心部(半径ｒ＝０〜１ｍｍ)についても磁束密度の測定を行った。
ここで、磁束密度の測定においては、測定素子の厚みが１ｍｍ弱であるため、磁束密度は、測定素子の厚みの範囲（すなわち１ｍｍ弱の範囲）で測定できる。このため、表面磁束密度は、表面から１ｍｍ弱の範囲について測定した値であり、中心部の磁束密度は、中心から１ｍｍ弱の範囲について測定した値である。
【００６３】
（保磁力および減磁曲線）
円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石について、保磁力および減磁曲線はＢＨトレーサーを用いて求めた。表１（図５）に、実施例１〜５について求めた保磁力を示す。保磁力については、比較例１のビレットについても測定を行った。
【００６４】
（結果）
図８および図９は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（着磁後）について、表面磁束密度の測定結果を示す図である。より好ましい四極の正弦波波形を得るためには、実施例４の熱間加工速度以下とすることが望ましい。熱間加工速度が正弦波波形発現に関係する理由は、熱間加工速度と配向の乱れ度合とが比例するためと考えられる。配向の乱れが大きいと、熱間加工度合を機械的に制御しがたくなる。したがって、実施例４の熱間加工速度以下とすることが望ましい。
【００６５】
図１０は、実施例５で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（着磁後）について、磁束密度の測定結果を示す図である。中心部は回転によって表面磁束密度の値が変わらない。一方、外周縁部では、熱間塑性加工による塑性変形量によって表面磁束密度に違いが見られる。すなわち、正弦波形状の表面磁束密度波形が得られている。これは、横断面が正方形のビレットを熱間塑性加工した場合、４つの頂点部の塑性変形量は小さく、４つの辺部の塑性変形量が大きくなり、異方化の度合に相違が生じるためと考えられる。４つの辺部の中央の塑性変形量が最も大きく、異方化の度合も最も大きい。４つの頂点部に近づくにつれて塑性変形量が減少し、異方化の度合も小さくなる。これにより、ほぼ４極の正弦波形状の表面磁束密度波形が得られている。なお、熱間加工速度等の条件調整により、配向の乱れをさらに抑制しうると考えられる。
【００６６】
図１１は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石について、減磁曲線の測定結果を示す図である。図１２は、実施例で作製したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石について、熱間加工時間と保磁力との関係を示す図である。図１１から熱間加工速度が小さい程、保磁力が小さくなっていることが分かる。これは熱の印加時間が長い程、粒成長を引き起こし、磁石内の微細組織が乱れるためと考えられる。熱間加工時間は熱印加時間とほぼ等しいため、熱間加工時間が長い程、保磁力が小さくなると考えられる。図１２には、その相関が示されている。保磁力は磁石の耐熱性を示す指標であるため、犠牲にしがたい。したがって、実施例５の熱間加工速度以上とすることが望ましい。
【００６７】
なお、表１（図５）において、「ダイアプセット後」は、円柱状のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石についての物性である。長さは、ビレット１においては底面である正方形の１辺の長さ（縦および横の長さ）であり、ダイアプセット後においては底面である円の直径である。また、「熱間加工開始」および「熱間加工終了」の欄において、長さ［ｍｍ］の数値は、モニターに表示される変位値を示している。「熱間加工量」は、熱間加工終了および熱間加工開始の変位値の差から求めた値である。
【符号の説明】
【００６８】
１    ビレット
２    ダイス
【図１】
2018195617.tif 000002
【図２】
2018195617.tif 000003
【図３】
2018195617.tif 000004
【図４】
2018195617.tif 000005
【図５】
2018195617.tif 000006
【図６】
2018195617.tif 000007
【図７】
2018195617.tif 000008
【図８】
2018195617.tif 000009
【図９】
2018195617.tif 000010
【図１０】
2018195617.tif 000011
【図１１】
2018195617.tif 000012
【図１２】
2018195617.tif 000013