(57)【要約】【解決手段】複数個の永久磁石セグメントがロータコア側面に張り付けられた回転子と、複数のスロットを有するステータコアに巻線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石回転機において、前記永久磁石の端部は中央部より薄い形状で、前記永久磁石は、Ｒ1−Ｆｅ−Ｂ系組成からなる焼結磁石体であり、Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物から選ばれる（Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は希土類元素）粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該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し、永久磁石端部の保磁力が中央部より高いことを特徴とする永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法。【効果】本発明は、永久磁石回転機に適した永久磁石の残留磁束密度の低下がなく、保磁力の大きな磁石を提供できる。【選択図】図１
2011019401.tif 000002
【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側面に張り付けられた回転子と、複数のスロットを有するステータコアに巻線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石回転機において、前記永久磁石セグメントの幅方向両端部は中央部より薄い形状で、前記永久磁石セグメントは、Ｒ1−Ｆｅ−Ｂ系組成（Ｒ1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）からなる焼結磁石体である永久磁石回転機用永久磁石セグメントを製造する方法であって、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（Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素）を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石体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ことにより、幅方向両端部の保磁力が中央部より高く、中央部と端部の保磁力の差ＨｃＪが３０ｋＡｍ-1以上である偏心焼結磁石体を得ることを特徴とする永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項２】
中央部と端部の保磁力の差ＨｃＪが３０〜５００ｋＡｍ-1である偏心焼結磁石体を得る請求項１記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項３】
熱処理される磁石体が、最大部の寸法が１００ｍｍ以下で、かつ磁気異方性化した方向の最小寸法が１０ｍｍ以下の形状を有する請求項１又は２記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項４】
磁石体が断面Ｃ字状又はＤ字状の形状になっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項５】
永久磁石セグメントが、磁石の幅方向両端部の表面にＲ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物から選ばれる粉末を部分的に存在させて熱処理を行うことによって得られたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項６】
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の磁石体表面に対する存在量が、この磁石体の表面から距離１ｍｍ以内の当該磁石体を取り囲む空間内に平均的な占有率で１０容積％以上である請求項１乃至５のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項７】
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の平均粒子径が１００μｍ以下である請求項１乃至６のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【請求項８】
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を水あるいは有機溶剤に分散させ、得られたスラリーに磁石体を浸した後に乾燥させることにより、上記粉末を磁石体表面に存在させるようにした請求項１乃至７のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結磁石体の残留磁束密度の低減を抑制しながら保磁力を増大させたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石からなる永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法に関し、特に、コギングトルク低減を目的として磁石端部の厚さが薄い磁石からなり、ＦＡモータや電動パワステアリングモータ等に最適な永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、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−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を利用した永久磁石回転機が開発されている。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−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が要求されている。
【０００３】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ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。
【０００４】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ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）。本発明者らは、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を見出している（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を確立している（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。
【０００５】
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。
【０００６】
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った。
【０００７】
例えば、ＡＣサーボモータには、図１に示すようなラジアルエアギャップ形の永久磁石回転機が用いられている。この永久磁石回転機は、ロータコア（回転子コア）１の表面に、磁石（永久磁石セグメント）２を貼り付けた回転子３と、空隙（ギャップ）を介して配置された複数のスロットを有するステータコア（固定子コア）１１とティースに巻かれたコイル１２からなる固定子１３とで構成されている。図１に示す永久磁石回転機の場合、永久磁石の極数は６、ティースの数は９であり、永久磁石内の矢印は永久磁石の磁化の方向を示している。永久磁石は平行な磁場中で配向が成され、容易磁化方向は磁石の中心線に平行となっている。また、コイルはティースに集中巻きで巻かれ、Ｕ相Ｖ相Ｗ相の３相のＹ結線がなされている。コイルの黒丸印はコイルの巻き方向が手前、×印はコイルの巻き方向が奥であることを意味している。
【０００８】
高精度のトルク制御を必要とするＡＣサーボモータ等のトルクは、脈動の小さなものでなければならない。従って、永久磁石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１に示すような永久磁石の端部形状が中央部より薄くなるようにする。この方法により、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。
【０００９】
コイルに電流を流すと、ステータコア部分に書いた矢印の方向に界磁され、回転子を反時計回りに回転させる。このとき、永久磁石セグメントの回転方向の後方（図１の○で囲った部分）は界磁が永久磁石の磁化と逆方向になるので減磁しやすい状況になっている。減磁すると駆動トルクを下げるばかりか、部分的な磁場不均一によってコギングトルクを増大させるという問題が生ずる。
【００１０】
特に偏心された永久磁石の端部の厚さは非常に薄く減磁しやすい。ここで磁石厚さが薄いと減磁しやすい理由を説明する。減磁の大きさは、永久磁石の使用温度での保磁力の大きさと反磁界の大きさで決まる。保磁力が小さく、反磁界の大きさが大きいほど減磁しやすい。反磁界は永久磁石の磁化で生ずる自己反磁界と外部からの逆磁界の和で、自己反磁界は永久磁石の磁化方向厚さが薄いほど大きい。
【００１１】
このため、減磁しない部分を保磁力は低いが高い残留磁束密度の永久磁石、減磁されやすい部分を残留磁束密度は低いが保磁力の高い永久磁石で一体成型した複合磁石を用いる方法がある（特許文献３：特開昭６１−１３９２５２号公報）。しかし、この方法では、保磁力を高めた永久磁石の残留磁束密度の低下は避けられないのでモータの出力が減少してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】特開昭６１−１３９２５２号公報
【非特許文献】
【００１３】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたもので、永久磁石回転機に適した永久磁石の残留磁束密度の低下がなく保磁力の大きな、特に永久磁石端部の保磁力が大きなＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素）からなる永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ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はそれぞれＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素）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し得ることを見出した。この場合、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ことを知見した。
【００１６】
即ち、本発明は、以下の永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法を提供する。
請求項１：
複数個の永久磁石セグメントがロータコア側面に張り付けられた回転子と、複数のスロットを有するステータコアに巻線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石回転機において、前記永久磁石セグメントの幅方向両端部は中央部より薄い形状で、前記永久磁石セグメントは、Ｒ1−Ｆｅ−Ｂ系組成（Ｒ1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）からなる焼結磁石体である永久磁石回転機用永久磁石セグメントを製造する方法であって、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（Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素）を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該磁石体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ことにより、幅方向両端部の保磁力が中央部より高く、中央部と端部の保磁力の差ＨｃＪが３０ｋＡｍ-1以上である偏心焼結磁石体を得ることを特徴とする永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法。
請求項２：
中央部と端部の保磁力の差ＨｃＪが３０〜５００ｋＡｍ-1である偏心焼結磁石体を得る請求項１記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項３：
熱処理される磁石体が、最大部の寸法が１００ｍｍ以下で、かつ磁気異方性化した方向の最小寸法が１０ｍｍ以下の形状を有する請求項１又は２記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項４：
磁石体が断面Ｃ字状又はＤ字状の形状になっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項５：
永久磁石セグメントが、磁石の幅方向両端部の表面にＲ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物から選ばれる粉末を部分的に存在させて熱処理を行うことによって得られたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項６：
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の磁石体表面に対する存在量が、この磁石体の表面から距離１ｍｍ以内の当該磁石体を取り囲む空間内に平均的な占有率で１０容積％以上である請求項１乃至５のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項７：
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の平均粒子径が１００μｍ以下である請求項１乃至６のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
請求項８：
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を水あるいは有機溶剤に分散させ、得られたスラリーに磁石体を浸した後に乾燥させることにより、上記粉末を磁石体表面に存在させるようにした請求項１乃至７のいずれか１項記載の永久磁石セグメントの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、永久磁石回転機に適した永久磁石の残留磁束密度の低下がなく、保磁力が大きく、特に永久磁石端部の保磁力が大きくなり高温でも減磁しにくい永久磁石回転機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】６極９スロットの表面磁石構造型モータの一例を説明する断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の磁石形状を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例及び比較例の磁石形状を説明する斜視図である。
【図４】Ｒ酸化物、Ｒフッ化物、Ｒ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を表面に塗布した磁石体の一例を説明する断面図である。
【図５】Ｒ酸化物、Ｒフッ化物、Ｒ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を磁石端部表面に塗布した磁石体の他の例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、永久磁石回転機に適した永久磁石の保磁力の大きな、特に永久磁石端部の保磁力が大きな磁石を用いた永久磁石回転機用永久磁石セグメントの製造方法に関するものである。
【００２０】
本発明で用いる希土類永久磁石セグメントは、Ｒ1−Ｆｅ−Ｂ系組成（Ｒ1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）からなる柱状の焼結磁石体に対し、幅方向の中央部より両端部の厚さを薄くした偏心磁石の形状に加工したものを、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（Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上の元素）を含有する粉末を当該磁石体の表面に存在させた状態で、当該磁石体及び粉体を当該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ことにより得られたもので、永久磁石セグメント端部の保磁力が中央部より高いものである。
【００２１】
ここで、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石体は、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ることができる。
【００２２】
なお、本発明において、Ｒ及びＲ1はいずれもＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれるものであるが、Ｒは主に得られた磁石体に関して使用し、Ｒ1は主に出発原料に関して用いる。
【００２３】
母合金は、Ｒ1、Ｆｅ、Ｂを含有する。Ｒ1はＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上で、具体的にはＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕが挙げられ、好ましくはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙを主体とする。これらＹ及びＳｃを含む希土類元素は合金全体の１０〜１５原子％、特に１２〜１５原子％であることが好ましく、更に好ましくはＲ1中にＮｄとＰｒあるいはそのいずれか１種を１０原子％以上、特に５０原子％以上含有することが好適である。Ｂは３〜１５原子％、特に４〜８原子％含有することが好ましい。その他、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの中から選ばれる１種又は２種以上を０〜１１原子％、特に０．１〜５原子％含有してもよい。残部はＦｅ及びＣ、Ｎ、Ｏ等の不可避的な不純物であるが、Ｆｅは５０原子％以上、特に６５原子％以上含有することが好ましい。また、Ｆｅの一部、例えばＦｅの０〜４０原子％、特に０〜１５原子％をＣｏで置換しても差しつかえない。
【００２４】
母合金は原料金属あるいは合金を真空あるいは不活性ガス、好ましくはＡｒ雰囲気中で溶解したのち、平型やブックモールドに鋳込む、あるいはストリップキャストにより鋳造することで得られる。また、本系合金の主相であるＲ2Ｆｅ14Ｂ化合物組成に近い合金と焼結温度で液相助剤となるＲリッチな合金とを別々に作製し、粗粉砕後に秤量混合する、いわゆる２合金法も本発明には適用可能である。この場合、主相組成に近い合金は、例えばストリップキャスト法により得ることができる。但し、主相組成に近い合金に対して、鋳造時の冷却速度や合金組成に依存してα−Ｆｅが残存しやすく、Ｒ2Ｆｅ14Ｂ化合物相の量を増やす目的で必要に応じて均質化処理を施す。その条件は真空あるいはＡｒ雰囲気中で７００〜１，２００℃で１時間以上熱処理する。液相助剤となるＲリッチな合金については上記鋳造法のほかに、いわゆる液体急冷法やストリップキャスト法も適用できる。
【００２５】
更に、以下に述べる粉砕工程において、Ｒ1の炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物のうち少なくとも１種あるいはこれらの混合物又は複合物を０．００５〜５質量％の範囲で合金粉末と混合することも可能である。
【００２６】
上記合金は、通常０．０５〜３ｍｍ、特に０．０５〜１．５ｍｍに粗粉砕される。粗粉砕工程にはブラウンミルあるいは水素粉砕が用いられ、ストリップキャストにより作製された合金の場合は水素粉砕が好ましい。粗粉は、例えば高圧窒素を用いたジェットミルにより通常０．２〜３０μｍ、特に０．５〜２０μｍに微粉砕される。微粉末は磁界中圧縮成形機で成形され、焼結炉に投入される。焼結は真空あるいは不活性ガス雰囲気中、通常９００〜１，２５０℃、特に１，０００〜１，１００℃で行われる。
【００２７】
ここで得られた焼結磁石体は、正方晶Ｒ2Ｆｅ14Ｂ化合物を主相として６０〜９９体積％、特に好ましくは８０〜９８体積％含有し、残部は０．５〜２０体積％のＲリッチ相、０〜１０体積％のＢリッチ相及び不可避的不純物により生成した、あるいは添加による炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物のうち少なくとも１種あるいはこれらの混合物又は複合物からなる。
【００２８】
永久磁石の製造方法は、上記に挙げたように合金粉末を磁場中成形、焼結して得ることができ、又は得られた焼結ブロックを永久磁石電動機に合うように砥石、切削刃、ワイヤーソー等を用いて研削加工して、更に中央部よりも幅方向両端部が薄い形状に研削して得られる。その形状は特には円弧を有するＣ字状又はＤ字状の磁石形状が好ましく、図２（ａ）〜（ｃ）や図３に示すように永久磁石の幅方向両端部形状が薄くなるようにして、コギングトルクを低減する。永久磁石中央部の厚さＴｃと端部の厚さＴｅは特に限定されるものではないが、コギングトルクを低減するにはＴｅ／Ｔｃを０．８以下にすることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．５、更に好ましくは０．１〜０．４である。
【００２９】
その大きさは特に限定されないが、本発明において、磁石表面に存在させた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から磁石体に吸収されるＲ2、Ｒ3又はＲ4の量は、磁石体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、上記形状の最大部の寸法（図３においてＬ又はＷ）は１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下、特に好ましくは２０ｍｍ以下で、かつ磁気異方性化した方向の最小寸法（図３のＴｅ）が１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、特に好ましくは２ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは磁気異方性化した方向の寸法が１ｍｍ以下である。
【００３０】
なお、上記最大部の寸法及び磁気異方性化した方向の寸法の下限は特に制限されず、適宜選定されるが、上記形状の最大部の寸法は０．１ｍｍ以上であり、磁気異方性化した方向の寸法は０．０５ｍｍ以上である。
【００３１】
図４に示すように、研削加工された磁石体２０表面には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２２を存在させる。なお、Ｒ2、Ｒ3、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種以上で、それぞれＲ2、Ｒ3、Ｒ4中１０原子％以上、より好ましくは２０原子％以上、特に４０原子％以上のＤｙ又はＴｂを含むことが好ましい。この場合、前記Ｒ3のフッ化物及び／又はＲ4の酸フッ化物を含有する粉末において、Ｒ3及び／又はＲ4に１０原子％以上のＤｙ及び／又はＴｂが含まれ、かつＲ3及び／又はＲ4におけるＮｄとＰｒの合計濃度が前記Ｒ1におけるＮｄとＰｒの合計濃度より低いことが本発明の目的から好ましい。
【００３２】
この場合、図４は磁石体２０の全面に対し、上記粉末２２を存在させて以下の吸収処理を行うようにしたものであるが、図５に示したように、少なくとも片方、好ましくは両方の幅方向端部上縁部を含む表面に部分的に粉末２２を存在させて以下の吸収処理を行ってもよい。また、磁石体２０の全面に粉末２２を存在させて吸収処理を行った後に、少なくとも一方の端部、好ましくは両方の端部のみに粉末２２を部分的に存在させて再度の吸収処理を行ってもよい。
【００３３】
磁石表面空間における粉末の存在率は高いほど吸収されるＲ2、Ｒ3又はＲ4量が多くなるので、本発明における効果を達成させるために、上記粉末の存在率は、磁石表面から距離１ｍｍ以内の磁石を取り囲む空間内での平均的な値で１０容積％以上が好ましく、更に好ましくは４０容積％以上である。
【００３４】
粉末を存在させる方法（粉末処理方法）としては、例えば、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種以上を含有する微粉末を水あるいは有機溶剤に分散させ、このスラリーに磁石体を浸した後に熱風や真空により乾燥させる、あるいは自然乾燥させる方法が挙げられる。この他にスプレーによる塗布等も可能である。いずれの具体的手法にせよ、非常に簡便にかつ大量に処理できることが特徴といえる。上記微粉末の粒子径は粉末のＲ2、Ｒ3又はＲ4成分が磁石に吸収される際の反応性に影響を与え、粒子が小さいほど反応にあずかる接触面積が増大する。本発明における効果を達成させるためには、存在させる粉末の平均粒子径は１００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下が望ましい。その下限は特に制限されないが１ｎｍ以上が好ましい。なお、この平均粒子径は、例えばレーザー回折法などによる粒度分布測定装置等を用いて質量平均値Ｄ50（即ち、累積質量が５０％となるときの粒子径又はメジアン径）として求めることができる。
【００３５】
本発明におけるＲ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物とは、好ましくはそれぞれＲ22Ｏ3、Ｒ3Ｆ3、Ｒ4ＯＦであるが、これ以外のＲ2Ｏn、Ｒ3Ｆn、Ｒ4ＯmＦn（ｍ、ｎは任意の正数）や、金属元素によりＲ2、Ｒ3、Ｒ4の一部を置換したあるいは安定化されたもの等、本発明の効果を達成することができるＲ2と酸素を含む酸化物、Ｒ3とフッ素を含むフッ化物、Ｒ4と酸素とフッ素を含む酸フッ化物を指す。
【００３６】
この場合、磁石表面に存在させる粉末は、Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物、あるいはこれらの混合物を含有し、この他にＲ5（Ｒ5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）の、炭化物、窒化物、水酸化物、水素化物のうち少なくとも１種あるいはこれらの混合物又は複合物を含んでもよく、またＲ3のフッ化物及び／又はＲ4の酸フッ化物を用いる場合、Ｒ5の酸化物を含んでもよい。更に、粉末の分散性や化学的・物理的吸着を促進するために、ホウ素、窒化ホウ素、シリコン、炭素などの微粉末やステアリン酸（脂肪酸）などの有機化合物を含むこともできる。本発明の効果を高効率に達成するには、Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物、あるいはこれらの混合物が粉末全体に対して１０質量％以上、好ましくは２０質量％以上含まれる。特には、主成分として、Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物が、粉末全体に対して５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上含有することが推奨される。
【００３７】
Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物、Ｒ4の酸フッ化物、あるいはこれらの混合物からなる粉末を磁石表面に存在させた状態で、磁石と粉末は真空あるいはアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス雰囲気中で熱処理される（以後、この処理を吸収処理と称する）。吸収処理温度は磁石体の焼結温度以下である。処理温度の限定理由は以下のとおりである。
【００３８】
即ち、当該焼結磁石の焼結温度（ＴS℃と称する）より高い温度で処理すると、（１）焼結磁石の組織が変質し、高い磁気特性が得られなくなる、（２）熱変形により加工寸法が維持できなくなる、（３）拡散させたＲが磁石の結晶粒界面だけでなく内部にまで拡散してしまい残留磁束密度が低下する、等の問題が生じるために、処理温度は焼結温度以下、好ましくは（ＴS−１０）℃以下とする。なお、温度の下限は適宜選定されるが、通常３５０℃以上である。吸収処理時間は１分〜１００時間である。１分未満では吸収処理が完了せず、１００時間を超えると、焼結磁石の組織が変質する、不可避的な酸化や成分の蒸発が磁気特性に悪い影響を与えるといった問題が生じやすい。より好ましくは５分〜８時間、特に１０分〜６時間である。
【００３９】
以上のような吸収処理により、磁石内の希土類に富む粒界相成分に、磁石表面に存在させた粉末に含まれていたＲ2、Ｒ3又はＲ4が濃化し、このＲ2、Ｒ3又はＲ4がＲ2Ｆｅ14Ｂ主相粒子の表層部付近で置換される。また、粉末にＲ3のフッ化物又はＲ4の酸フッ化物が含まれている場合、この粉末に含まれているフッ素は、その一部がＲ3又はＲ4と共に磁石内に吸収されることにより、Ｒ3又はＲ4の粉末からの供給と磁石の結晶粒界における拡散を著しく高める。
【００４０】
Ｒ2の酸化物、Ｒ3のフッ化物及びＲ4の酸フッ化物に含まれる希土類元素は、Ｙ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種又は２種以上であるが、上記表層部に濃化して結晶磁気異方性を高める効果の特に大きい元素はＤｙ、Ｔｂであるので、粉末に含まれている希土類元素としてはＤｙ及びＴｂの割合が合計で１０原子％以上であることが好適である。更に好ましくは２０原子％以上である。また、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4におけるＮｄとＰｒの合計濃度が、Ｒ1のＮｄとＰｒの合計濃度より低いことが好ましい。
【００４１】
この吸収処理の結果、残留磁束密度の低減をほとんど伴わずにＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の保磁力が効率的に増大される。
【００４２】
上記吸収処理は、例えば上記粉末を水や有機溶剤に分散させたスラリーに焼結磁石体を投入するなどして、該焼結磁石体表面に上記粉末を付着させた状態で熱処理させることによって行うことができ、この場合、上記吸収処理において、磁石は粉末に覆われ、磁石同士は離れて存在するので、高温での熱処理であるにもかかわらず吸収処理後に磁石同士が溶着することがない。更に、粉末も熱処理後に磁石に固着することもないため、熱処理用容器に大量に磁石を投入して処理することが可能であり、本発明による製造方法は生産性にも優れている。
【００４３】
また、吸収処理後、時効処理を施すことが好ましい。この時効処理としては、吸収処理温度未満、好ましくは２００℃以上で吸収処理温度より１０℃低い温度以下、更に好ましくは３５０℃以上で吸収処理温度より１０℃低い温度以下であることが望ましい。また、その雰囲気は真空あるいはＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガス中であることが好ましい。時効処理の時間は１分〜１０時間、好ましくは１０分〜５時間、特に３０分〜２時間である。
【００４４】
なお、上記粉末を焼結磁石体に存在させる前の上述した焼結磁石体の研削加工時において、研削加工機の冷却液に水系のものを用いる、あるいは加工時に研削面が高温に曝される場合、被研削面に酸化膜が生じやすく、この酸化膜が粉末から磁石体へのＲ2、Ｒ3又はＲ4成分の吸収反応を妨げることがある。このような場合には、アルカリ、酸あるいは有機溶剤のいずれか１種以上を用いて洗浄する、あるいはショットブラストを施して、その酸化膜を除去することで適切な吸収処理ができる。
【００４５】
アルカリとしては、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸ナトリウム等、酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、クエン酸、酒石酸等、有機溶剤としては、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を使用することができる。この場合、上記アルカリや酸は、磁石体を浸食しない適宜濃度の水溶液として使用することができる。
【００４６】
更には、上記焼結磁石体の表面層を上記粉末を焼結磁石体に存在させる前にショットブラストで除去することもできる。
【００４７】
また、上記吸収処理あるいはそれに続く時効処理を施した磁石に対して、アルカリ、酸あるいは有機溶剤のいずれか１種以上により洗浄したり、実用形状に研削することもできる。更には、かかる吸収処理、時効処理、洗浄又は研削後にメッキ又は塗装を施すこともできる。
【００４８】
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Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の保磁力が効率的に増大されるので、焼結磁石体の厚さによって保磁力の増加量は異なる。即ち、端部形状が薄くなるようにした焼結磁石体においては端部の保磁力がより効果的に高められる。
【００４９】
以上のようにして得られた永久磁石材料は、低コギングトルクに適した端部の厚みが薄い形状でありながら、端部厚みが薄いために減磁しやすいといった問題点を、特に端部の保磁力が増大することで減磁の問題をなくし、更に高い残留磁束密度を有する永久磁石として永久磁石回転機用に利用でき、複数個の永久磁石セグメントがロータコア側面に張り付けられた回転子と、複数のスロットを有するステータコアに巻線を巻いた固定子とを空隙を介して配置した永久磁石回転機を得ることができる。この場合、永久磁石回転機は、上記の吸収処理を施された永久磁石を用いる以外は公知の態様とすることができ、公知の方法で製造することができる。
【００５０】
例えば、ロータコアヨークと、該ロータコアヨークの側面上に、所定の間隔で、極性がロータコアヨークの周方向に交互に異なるように配置された複数の永久磁石とを含んでなる回転子と、該回転子と空間を隔てて配置されたステータコアヨークと、上記永久磁石と対向し、周方向に関して等間隔で該ステータコアヨーク上に配置された突極磁極と、該突極磁極に集中巻され三相結線された電機子巻き線とを含んでなる固定子とを含んでなる永久磁石回転機として得ることができる。
なお、本発明に用いる磁石個数は、特に限定されるものではないが、偶数個最大１００個まで、好ましくは４〜３６個の磁石を配置し、周方向に交互に極性が異なるように配置されている。
【実施例】
【００５１】
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、本発明の内容はこれに限定されるものではない。なお、下記例で、酸化Ｄｙ又はフッ化Ｄｙによる磁石表面空間の占有率（存在率）は、粉末処理後の磁石質量増と粉末物質の真密度より算出した。
【００５２】
［実施例１〜４及び比較例１〜３］
<実施例及び比較例の磁気特性>
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。
【００５３】
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、粉末の質量中位粒径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、７１ｍｍ×４５ｍｍ×厚み１０ｍｍ（磁気異方性化した方向）の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４に示すような断面Ｄ形に全面研削加工した。その寸法はＬ＝７０ｍｍ、Ｗ＝４５ｍｍ、Ｔｃ＝９ｍｍ、Ｔｅ＝３ｍｍ（形状１）と、Ｌ＝７０ｍｍ、Ｗ＝１５ｍｍ、Ｔｃ＝３ｍｍ、Ｔｅ＝１ｍｍ（形状２）（ＴｃとＴｅが磁気異方性化した方向）である。形状１の寸法は形状２に対し、Ｌ方向が同じでＷとＴ方向が３倍になったものである。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。
【００５４】
次に、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磁石体を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。この時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することで、磁石体を得た。形状１に対しこの処理をしたものを磁石体Ｍ１、形状２に対しこの処理をしたものを磁石体Ｍ２と称する。比較のために形状１に対し熱処理のみ施したものを磁石体Ｐ１、形状２に対しこの処理をしたものを磁石体Ｐ２と称する。
【００５５】
Ｍ２、Ｐ２と同じ形状の磁石体に対し、平均粉末粒径が５μｍのフッ化テルビウムを質量分率５０％でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら磁石体を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。この時のフッ化テルビ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することで、磁石体を得た。これを磁石体Ｍ３と称する。
【００５６】
Ｍ２、Ｍ３、Ｐ２と同じ形状の磁石体に対し、平均粉末粒径が５μｍのフッ化テルビウムを質量分率５０％でエタノールと混合し、これに超音波を印加しながら磁石体の両端部４ｍｍをそれぞれ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。この時のフッ化テルビウムによる磁石表面空間の占有率は磁石両端の浸漬された部分で４５％であり、浸漬のない中央部では０％であった。本実施例のＲ酸化物、Ｒフッ化物、Ｒ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を磁石端部表面に塗布した磁石体を説明する図を図５に示す。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することで、磁石体を得た。これを磁石体Ｍ４と称する。
【００５７】
磁石体Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｐ１、Ｐ２の磁気特性を表１に示した。ディスプロシウムの吸収処理を施していない磁石（Ｐ１とＰ２）の保磁力に対して本発明による永久磁石は端部で４８０〜５００ｋＡｍ-1の保磁力増大が認められ、中央部でも３００〜４５０ｋＡｍ-1の保磁力増大が認められた。保磁力は厚みの厚い形状１の方が小さく、特に中央部の差が大きくなっている。このように厚みが増えると保磁力の増加は鈍くなる。また、テルビウムの吸収処理を施した磁石（Ｍ３）は、施していない磁石（Ｐ２）の保磁力に対して８００ｋＡｍ-1の保磁力増大が認められる。本発明の永久磁石の残留磁束密度の低下は５ｍＴであった。
【００５８】
比較のために、合金ＡのＮｄ一部をＤｙで置換した組成合金を用いて永久磁石を作製し、５００ｋＡｍ-1の保磁力増大を図ったところ、残留磁束密度は５０ｍＴ低下した。この磁石体をＰ３とし、磁気特性を表１に併記した。なお、Ｐ３の形状は形状２である。
【００５９】
磁石体Ｍ１とＭ２のＳＥＭによる反射電子像とＥＰＭＡにより、磁石にはＤｙ及びＦが観察された。処理前の磁石にはＤｙ及びＦは含まれていないので、磁性体Ｍ１とＭ２におけるＤｙ及びＦの存在は、本発明の吸収処理によるものである。吸収されたＤｙは結晶粒界近傍にのみ濃化している。一方、フッ素（Ｆ）も粒界部に存在し、処理前から磁石内に含まれている不可避的不純物である酸化物と結合して酸フッ化物を形成している。このＤｙの分布により、残留磁束密度の低下を最小限に抑えながら保磁力を増大させることが可能となった。
【００６０】
【表１】
2011019401.tif 000003
【００６１】
<実施例及び比較例のモータ特性>
本発明の磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４及び比較例の磁石Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を永久磁石モータに組み込んだ時のモータ特性について説明する。永久磁石モータは図１に示す表面磁石型モータである。ロータは、０．５ｍｍの電磁鋼板を積層したものの表面に永久磁石がはりつけられており６極構造となっている。形状１の磁石Ｍ１とＰ１を用いたロータの外径寸法（隣接する永久磁石の輪郭の頂点を通る外径）は９０ｍｍ、長さ７０ｍｍとなっている。ステータは、０．５ｍｍの電磁鋼板を積層した９スロット構造で、各ティースには集中巻きでコイルが１５ターン巻かれており、コイルはＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相Ｙ結線となっている。ロータとステータの空隙は１ｍｍである。図１に示すコイルの黒丸印はコイルの巻き方向が手前、×印はコイルの巻き方向が奥であることを意味している。コイルに電流を流すと、ステータコア部分に書いた矢印の方向に界磁され、回転子を反時計回りに回転させる。このとき、永久磁石セグメントの回転方向の後方（図１の磁石において○で囲った部分）は界磁が永久磁石の磁化と逆方向になるので減磁しやすい状況になっている。
【００６２】
同様に形状２の磁石Ｍ２、Ｍ３、Ｐ２、Ｐ３を用いたロータの外径寸法は４５ｍｍ、長さ７０ｍｍとなっている。ロータとステータの空隙は１ｍｍである。
【００６３】
減磁の程度を評価するために、モータを１００℃と１２０℃の温度に曝した前後の駆動トルクの差を測定した。まず、室温で各コイルあたり実効値５０Ａの三相電流で回転させた時の駆動トルクを測定し、次にモータをオーブンに入れて同じく５０Ａの電流で回転させた。これを、オーブンから出して室温に戻して同じく５０Ａで回転させたときの駆動トルクを測定した。減磁によるトルク減少率＝（オーブンに入れた後の室温の駆動トルク−オーブンに入れる前の室温の駆動トルク）／（オーブンに入れる前の室温の駆動トルク）とした。
【００６４】
減磁による駆動トルク減少率の値を表２に示す。比較例１，２の保磁力が小さな磁石を用いたモータは１００℃で減磁が観測され、１２０℃では更に大きな減磁を示した。１００℃の環境では使えないことが分かった。これに対し、実施例１，２で本発明の処理により保磁力を増加させた磁石を用いたモータは１００℃で減磁が観測されず、１００℃での環境で使える。１２０℃では実施例１，２とも約２％の減磁が見られる。本発明の処理による保磁力の増加量は、磁石端部は磁石表面からの距離が近いのでディスプロシウムの吸収が十分に行われて磁石Ｍ１磁石Ｍ２とも同程度であり、中央部は磁石Ｍ１の寸法が厚いためにディスプロシウムの吸収が十分に行われず、１７０ｋＡｍ-1の保磁力差がある。磁石中央部の保磁力には差があるが、モータの減磁によるトルクの減少量は同程度であった。これは、永久磁石モータで減磁しやすい部分が磁石端部であって、本発明の処理は磁石端部の保磁力をより増大できるために、減磁しにくいモータとなった。
【００６５】
実施例３は、テルビウムを吸収処理させてより保磁力を増加させた磁石を用いたモータであり、１２０℃でも減磁が観測されない。
【００６６】
実施例４は、図５のように実施例１において磁石端部にテルビウムを吸収処理させてより保磁力を増加させた磁石を用いたモータであり、１００℃では減磁がなく、１２０℃でわずかに減磁が観測された。ディスプロシウムやテルビウムは高価な元素であるので使用量を削減したい。本発明は保磁力の必要な箇所に集中的に吸収処理できるので、ディスプロシウムやテルビウムの使用量を削減できる。
【００６７】
比較例３は、合金ＡのＮｄ一部をＤｙで置換した組成合金を用いて実施例２と同等の保磁力を得た永久磁石であり、減磁によるモータのトルク減少量は同程度であったが、残留磁束密度が３．３％小さいので駆動トルクが小さくなってしまった。
【００６８】
実施例は永久磁石モータであるが、永久磁石発電機も同じ構造であり、本発明の効果は同様である。
【００６９】
【表２】
2011019401.tif 000004
【符号の説明】
【００７０】
１  ロータコア（回転子コア）
２  磁石
３  回転子
１１  ステータコア
１２  コイル
１３  固定子
２０  磁石体
２２  粉末
Ｔｃ  永久磁石中央部の厚さ
Ｔｅ  端部の厚さ
【図１】
2011019401.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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