(57)【要約】      （修正有）【課題】コールドスプレー法を用いて、残留応力による堆積物の剥離を改善し、磁気特性の優れた希土類磁石成形体を提供する。【解決手段】コールドスプレー法において、希土類磁石粒子と、弾塑性比が５０％以下の非磁性金属粒子を添加することで、残留応力および／または反発力が緩和され、固化形成段階において堆積物が剥離せず、厚膜の成形体が得られ、理論密度が８０％以上となることを特徴とする、希土類磁石成形体。【選択図】図１
2013161829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）：
【化１】
2013161829.tif 000007
（式中、Ｒは、ＮｄまたはＳｍであり、Ｍは、ＦｅまたはＣｏであり、Ｘは、ＮまたはＢである）
で表される希土類磁石粒子と、
弾塑性比が５０％以下である非磁性金属粒子と、を含み、
理論密度が８０％以上であることを特徴とする、希土類磁石成形体。
【請求項２】
前記非磁性金属粒子が、Ｃｕ、Ａｌ、およびＺｎからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の希土類磁石成形体。
【請求項３】
前記非磁性金属粒子が、前記希土類磁石成形体の質量に対して１質量％を超えて２０質量％未満の量で含有される、請求項１または２に記載の希土類磁石成形体。
【請求項４】
前記希土類磁石粒子が、Ｓｍ−Ｆｅ―Ｎである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の希土類磁石成形体。
【請求項５】
希土類磁石粒子および非磁性金属粒子をキャリアガス中へ投入する投入段階と、
前記希土類磁石粒子および前記非磁性金属粒子を基材に噴射する噴射段階と、
前記基材上に前記希土類磁石粉末および前記非磁性金属粒子を堆積して堆積物を得る固化成形段階と、を含み、
前記噴射段階のガス温度が前記希土類磁石粒子の窒化物の分解温度以下であり、
前記固化成形段階が大気圧下で行われる、希土類磁石成形体の製造方法。
【請求項６】
前記噴射段階のガス圧力が、０．６ＭＰａ以上である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記キャリアガスが、不活性ガスである、請求項５または６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記堆積物の厚さが、２００μｍ以上である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の希土類磁石成形体を含む、磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石成形体およびその製造方法、並びに希土類磁石を含む磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在用いられている希土類磁石は、焼結磁石およびボンド磁石に分類される。
【０００３】
焼結磁石は、磁石粉末を焼結して得られる磁石である。生成する焼結磁石中の大部分を磁石成分が占めるため、焼結磁石は磁性特性に優れている。しかしながら、焼結磁石は、通常、１２００℃程度まで加熱して製造され、この際、体積収縮による緻密化が生じることから寸法精度が悪くなる問題が報告されていた。
【０００４】
一方、ボンド磁石は、磁石を樹脂等のバインダと混合し、成形固化して得られる磁石である。ボンド磁石はバインダを使用するため、得られる磁石の形状の自由度が高く、寸法精度も高い。しかしながら、バインダとして樹脂を用いるため耐熱性が低く、また、非磁性部分（バインダ）を含むことによってボンド磁石中の磁石成分の含量が相対的に少なくなり、結果として磁気特性が十分ではないことが報告されていた。
【０００５】
一般的に、焼結磁石とボンド磁石とは、その製造工程の差異に基づき、用いられる磁石原料粉末が異なる。焼結磁石では、高温に加熱することによって優れた磁気特性を発現する磁石原料が用いられる。具体例としては、フェライト磁石や異方性ネオジム（Ｎｄ）磁石等が挙げられる。一方、ボンド磁石では、磁石原料自体が高い磁気特性を有する磁石原料が用いられる。具体例としては、等方性ネオジム（Ｎｄ）磁石やサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）磁石等が挙げられる。
【０００６】
ネオジム磁石やサマリウム鉄窒素磁石は、フェライト磁石よりも優れた磁気特性を有しているが、高温に加熱した場合に磁気特性が劣化することがある。特にサマリウム鉄窒素磁石は、高温で加熱すると化学成分や結晶構造が変化して磁気特性を消失しうることから、焼結磁石に適用することができず、通常、ボンド磁石に用いられてきた。しかしながら、上述のように、ボンド磁石では樹脂等のバインダを含むため、磁気特性が十分とはいえなかった。
【０００７】
近年、モータ等の回転機器の高性能化に伴い、磁気特性の高いボンド磁石用粉末で、特性を維持しつつ高密度に成形した磁石成形体の開発が望まれている。
【０００８】
磁気特性をより向上させる磁石成形体として、非特許文献１には、高密度で希土類磁石原料粉末をバルク化させた希土類磁石成形体が開示されている。前記希土類磁石成形体は、真空中でエアロゾル化した希土類磁石原料を噴射して希土類磁石原料粉末を堆積させるエアロゾルデポジッション（ＡＤ）法により製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電気学会論文誌Ａ  Ｖｏｌ．１２４（２００４），Ｎｏ．１０  ｐｐ．８８７−８９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法により得られるバルク化した磁石成形体は、粒子間の密着性が劣り、必ずしも希土類磁石原料粉末を高い密度で含むものではなかった。このため、磁気特性は未だ不十分であり、回転機器に望まれる高い性能を有するものとはいえないことが判明した。
【００１１】
そこで本発明は、磁石成分をさらに高い密度で含有することにより、磁気特性がより向上した希土類磁石成形体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】
【００１２】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、前記磁石成分の密度の高さに比例して磁気特性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、希土類磁石粒子と、非磁性金属粒子とを含む希土類磁石成形体に関する。この際、非磁性金属粒子は弾塑性比が５０％以下であり、かつ、希土類磁石成形体の理論密度が８０％以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、磁気特性の優れた希土類磁石成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の概略図である。
【図２ａ】ナノインデンテーション法に用いる実験装置を模式的に表した概略図である。
【図２ｂ】図２ａの実験装置によって得られる圧入深さ（ｈ）と荷重（Ｐ）との関係を表すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の製造方法であるコールドスプレー法に用いられる装置の構成を模式的に表す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の製造方法において用いられる、キャリアガス加速部を有するチャンバの概略図である。
【図５ａ】埋込磁石型同期モータ（ＩＭＰ）のロータ構造を模式的に表す断面概略面である。
【図５ｂ】表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）のロータ構造を模式的に表す断面概略面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態：希土類磁石成形体）
本発明の第１の形態は、希土類磁石粒子と、弾塑性比が５０％以下である非磁性金属粒子と、を含む希土類磁石成形体に関する。この際、当該希土類磁石成形体の理論密度が８０％以上であることを特徴とする。
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１７】
［希土類磁石成形体］
図１は、本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の概略図である。図１によると、本形態の希土類磁石成形体１は、主としてＳｍ２Ｆｅ１４Ｎｎ（ｎ＝２〜３）である希土類磁石粒子３を含む。当該希土類磁石成形体１には、銅（Ｃｕ）粒子である非磁性金属粒子５およびサマリウム（Ｓｍ）の酸化物等の不純物７が、希土類磁石粒子３の間に生じる空隙９に存在する。
【００１８】
図１の希土類磁石成形体１の理論密度は９５．３％である。この際、理論密度とは、希土類磁石粒子３のみから磁石成形体１が構成されるものと仮定した場合の密度に対する、磁石成形体１中の希土類磁石粒子３の密度を意味する。当該仮定した密度の値は、希土類磁石粒子３の格子定数から求めることができ、前記格子定数はＸ線結晶構造解析から求めることができる。
【００１９】
図１の希土類磁石成形体１の、希土類磁石粒子の残留磁束密度に対する相対値として表した残留磁束密度（Ｂｒ）は９５％である。よって、希土類磁石成形体１は、優れた磁気特性を有する希土類磁石である。
【００２０】
以下、図１に示す形態の希土類磁石成形体１の各構成要素について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が下記の具体的な形態のみに制限されることはない。
【００２１】
［希土類磁石粒子］
希土類磁石粒子は、本形態の希土類磁石成形体の主要な構成要素であり、希土類磁石成形体の磁気特性に寄与する。本形態の希土類磁石粒子は、優れた磁気特性を有するものであり、下記式（１）：
【００２２】
【化１】
2013161829.tif 000003
【００２３】
（式中、Ｒは、ＮｄまたはＳｍであり、Ｍは、ＦｅまたはＣｏであり、Ｘは、ＮまたはＢである）
で表される。具体的には、上記Ｒ、Ｍ、およびＸをそれぞれ組み合わせたＮｄ−Ｆｅ−Ｎ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｎｄ−Ｃｏ−Ｎ、Ｎｄ−Ｃｏ−Ｂ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ−Ｎ、およびＳｍ−Ｃｏ−Ｂが挙げられる。これらのうち、磁気特性の観点から、希土類磁石粒子はＮｄ−Ｆｅ−ＢまたはＳｍ−Ｆｅ−Ｎであることが好ましく、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎであることがより好ましい。また、前記希土類磁石粒子のＲ、Ｍ、およびＸの各組成比は、特に制限されず、公知の組成比の希土類磁石粒子が用いられる。具体的には、特に制限されないが、Ｎｄ２Ｆｅ１７Ｎｘ（ここで、ｘは、好ましくは１〜６、より好ましくは１．１〜５、さらに好ましくは１．２〜３．８、特に好ましくは１．７〜３．３、最も好ましくは２．２〜３．１である）、Ｎｄ７Ｆｅ９３Ｎｘ（ここで、ｘは、好ましくは１〜２０である）、Ｎｄ１．１Ｆｅ４Ｂ４、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ、Ｎｄ３．５Ｆｅ７８Ｂ１８．５、Ｎｄ４Ｆｅ７６．５Ｂ１８．５、Ｎｄ４Ｆｅ７７．５Ｂ１８．５、Ｎｄ４Ｆｅ８０Ｂ２０、Ｎｄ４．５Ｆｅ７７Ｂ１８．５、Ｎｄ７Ｆｅ３Ｂ１０、Ｎｄ１１．７７Ｆｅ８２．３５Ｂ５．８８、Ｎｄ１５Ｆｅ７７Ｂ５、Ｎｄ１．１Ｃｏ４Ｂ４、Ｎｄ２Ｃｏ１４Ｂ、Ｎｄ７Ｃｏ３Ｂ１０、Ｎｄ１１．７７Ｃｏ８２．３５Ｂ５．８８、Ｎｄ１５Ｃｏ７７Ｂ５、Ｎｄ２Ｃｏ１７Ｎｘ（ここで、ｘは好ましくは１〜６である）、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎｘ（ここで、ｘは、好ましくは１〜６、より好ましくは１．１〜５、さらに好ましくは１．２〜３．８、特に好ましくは１．７〜３．３、最も好ましくは２．２〜３．１である）、Ｓｍ７Ｆｅ９３Ｎｘ（ここで、ｘは、好ましくは１〜２０である）、Ｓｍ１．１Ｃｏ４Ｂ４、Ｓｍ２Ｃｏ１４Ｂ、Ｓｍ７Ｃｏ３Ｂ１０、Ｓｍ１１．７７Ｃｏ８２．３５Ｂ５．８８、Ｓｍ１５Ｃｏ７７Ｂ５、Ｓｍ２Ｃｏ１７Ｎｘ（ここで、ｘは好ましくは１〜６である）、Ｓｍ１．１Ｆｅ４Ｂ４、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂ、Ｓｍ３．５Ｆｅ７８Ｂ１８．５、Ｓｍ４Ｆｅ７６．５Ｂ１８．５、Ｓｍ４Ｆｅ７７．５Ｂ１８．５、Ｓｍ４Ｆｅ８０Ｂ２０、Ｓｍ４．５Ｆｅ７７Ｂ１８．５、Ｓｍ７Ｆｅ３Ｂ１０、Ｓｍ１１．７７Ｆｅ８２．３５Ｂ５．８８、Ｓｍ１５Ｆｅ７７Ｂ５が挙げられる。
【００２４】
前記希土類磁石粒子は、その他の元素、例えば、Ｇａ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｔｈ等をさらに含んでいてもよい。具体的には、特に限定されないが、Ｎｄ１０Ｆｅ７４Ｃｏ１０ＳｉＢ５、Ｎｄ４．５Ｆｅ７２Ｃｒ２Ｃｏ３Ｂ１８．５、Ｎｄ４．５Ｆｅ７１Ｃｒ３Ｃｏ３Ｂ１８．５、Ｎｄ５．５Ｆｅ６６Ｃｒ５Ｃｏ５Ｂ１８．５、Ｎｄ４．５Ｆｅ７３Ｖ３ＳｉＢ１８．５、Ｎｄ３．５ＤｙＦｅ７３Ｃｏ３ＧａＢ１８．５、Ｎｄ４．５Ｆｅ７３Ｃｏ３ＧａＢ１８．５、Ｎｄ５．５Ｆｅ６６Ｃｒ５Ｃｏ５Ｂ１８．５、（Ｎｄ０．９５Ｄｙ０．０５）１５Ｆｅ７７．５Ｂ７Ａｌ０．５、（Ｎｄ０．９５Ｄｙ０．０５）１５（Ｆｅ０．９５Ｃｏ０．０５）７７．５Ｂ６．５Ａｌ０．５Ｃｕ０．２、（Ｎｄ８Ｚｒ３Ｆｅ８４）８５Ｎ１５、（Ｓｍ０．９５Ｄｙ０．０５）１５Ｆｅ７７．５Ｂ７Ａｌ０．５、（Ｓｍ０．９５Ｄｙ０．０５）１５（Ｆｅ０．９５Ｃｏ０．０５）７７．５Ｂ６．５Ａｌ０．５Ｃｕ０．２、（Ｓｍ８Ｚｒ３Ｆｅ８４）８５Ｎ１５、Ｓｍ４．５Ｆｅ７１Ｃｒ３Ｃｏ３Ｂ１８．５、Ｓｍ４．５Ｆｅ７２Ｃｒ２Ｃｏ３Ｂ１８．５、Ｓｍ５．５Ｆｅ６６Ｃｒ５Ｃｏ５Ｂ１８．５、Ｓｍ４．５Ｆｅ７３Ｖ３ＳｉＢ１８．５、Ｓｍ４．５Ｆｅ７３Ｃｏ３ＧａＢ１８．５、Ｓｍ１０Ｆｅ７４Ｃｏ１０ＳｉＢ５、Ｓｍ３．５ＤｙＦｅ７３Ｃｏ３ＧａＢ１８．５等が挙げられる。
【００２５】
これらの希土類磁石粒子は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
さらに、必要に応じてその他の希土類磁石粒子を含んでいてもよい。その他の希土類磁石粒子としては、例えば、フェライト磁石、アルニコ磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石、Ｆｅ−Ｐｔ系磁石、Ｃｏ−Ｐｔ系磁石、Ｍｎ−Ａｌ系磁石、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、およびＰｒ−Ｃｏ系磁石などが挙げられる。当該その他の希土類磁石粒子は、磁気特性を著しく阻害しない範囲内で含んでいてもよいが、磁気特性の観点からは含まないことが好ましい。
【００２７】
希土類磁石粒子の形状は、特に制限されず、本発明の作用効果を損なわない範囲内であればいかなる形状であってもよい。例えば、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状、不定形などでありうる。
【００２８】
希土類磁石粒子の平均粒径は、好ましくは１〜１０μｍであり、より好ましくは２〜８μｍであり、さらに好ましくは３〜６μｍである。平均粒径が上記範囲内にあると、高い理論密度を有する希土類磁石成形体を製造する際に有利となる。従来用いられている希土類磁石粒子の平均粒径２５〜５００μｍと対比すると、本形態の希土類磁石粒子は平均粒径が小さく、高度に緻密化した磁石成形体が得られることから、磁気特性が高いものとなりうる。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、特に言及のない限り、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得られたイメージから測定、算出された値を意味する。この際、「粒径」とは、希土類磁石粒子の輪郭線上の２点間の距離のうち、最大の長さを意味する。
【００２９】
［非磁性金属粒子］
非磁性金属粒子は、本形態の希土類磁石成形体の構成要素の１つであり、希土類磁石粒子間の空隙に存在する。
【００３０】
非磁性金属粒子としては、弾塑性比が５０％以下のものであれば、特に制限はなく、公知のものが用いられうる。例えば、銅（Ｃｕ）粒子、アルミニウム（Ａｌ）粒子、および亜鉛（Ｚｎ）粒子が挙げられる。非磁性金属の弾塑性比は、５０％以下であり、好ましくは２．５〜５０％であり、より好ましくは２．５〜４５％であり、特に好ましくは２．５〜４０％である。例えば、Ｃｕ粒子の弾塑性比は２２％であり、Ａｌ粒子の弾塑性比は３８％であり、Ｚｎ粒子の弾塑性比は３０％である。本明細書において、弾塑性比とは金属の変形しやすさを表すものであり、ナノインデンテーション法により測定される。ナノインデンテーション法とは、試料の塑性の度合いを測定するものである。図２ａは、ナノインデンテーション法に用いる実験装置を模式的に表した概略図であり、図２ｂは、図２ａの実験装置によって得られる圧入深さ（ｈ）と荷重（Ｐ）との関係を表すグラフである。ナノインデンテーション法とは、より詳細には、図２ａに示すように、実験装置２０の基板（図示せず）上に載置した試料２３の表面にダイヤモンド製の三角錐の圧子２１をある荷重まで押し込んだ（圧入）後、その圧子２１を取り除く（除荷）までの荷重（Ｐ）と、変位（圧入深さｈ）との関係（圧入（負荷）−除荷曲線）を測定する方法である。図２ｂにおいて、圧入（負荷）曲線は材料の弾塑性的な変形挙動を反映し、除荷曲線は弾塑性的な回復挙動により得られる。そして、図２ｂの負荷曲線、除荷曲線、および横軸で囲まれた面積（実線のハッチ部分）が、塑性変形に消費したエネルギーＥｐである。また負荷曲線の最大荷重点から横軸に下ろした垂線と除荷曲線とで囲まれた面積（破線のハッチ部分）が、弾性変形で吸収されたエネルギーＥｅである。このとき、弾塑性比は下記式から求められる。
【００３１】
【数１】
2013161829.tif 000004
【００３２】
弾塑性比の値が小さいほど、変形した物体が元に戻りやすいことになり、高い弾性を有する金属粒子であるといえる。
【００３３】
非磁性金属粒子は、上述のように、希土類磁石成形体において、希土類磁石粒子の間に生じる空隙に存在している。よって、非磁性金属粒子は様々な形状で存在している。
【００３４】
非磁性金属粒子の含有量は、特に制限されないが、希土類磁石粒子の質量に対して１質量％を超えて２０質量％未満で含有されることが好ましく、１質量％を超えて１０質量％以下で含有されることがより好ましい。希土類磁石粒子の質量に対して、非磁性金属粒子の含有量が１％を超えると製造工程で有利となることから好ましく、非磁性金属粒子の含有量が２０％未満であると磁気特性が優れた希土類磁石成形体が得られることから好ましい。
【００３５】
［不純物］
不純物は、本形態の希土類磁石成形体を製造する際に含まれうるものであり、希土類磁石成形体の任意の構成要素である。前記不純物は、製造工程で不可避的に、または故意に希土類磁石成形体中に含有されうる。このような不純物は磁気特性に好ましい影響を及ぼすことがある。したがって、不純物は特に除去されなくてもよく、希土類磁石成形体中に不純物を含んでいてもよい。なお、不純物は、完全に除去されていてもよいが、一般的には完全に除去することは困難である。
【００３６】
不純物としては、特に制限されず、公知のものでありうる。例えば、サマリウム（Ｓｍ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類金属；前記希土類金属と鉄（Ｆｅ）との化合物；酸化サマリウム（ＳｍＯ２）等の希土類金属酸化物；並びに鉄（Ｆｅ）等が挙げられる。
【００３７】
不純物は、主に、希土類磁石成形体において、前記非磁性金属粒子と同様に希土類磁石粒子の間に生じる空隙に存在している。よって、当該不純物は様々な形状で存在している。
【００３８】
本形態において、希土類磁石成形体の理論密度は８０％以上であり、好ましくは８５％以上であり、より好ましくは９０％以上であり、さらに好ましくは９５％以上である。本形態において、希土類磁石成形体は非磁性金属粒子を含むことから、理論密度が１００％となることはない。理論密度が大きいことは、希土類磁石成形体に含まれる希土類磁石粒子の量（希土類磁石粒子の正味成分の量）が多いことを意味し、理論密度が高いほど優れた磁気特性を示しうる。
【００３９】
（第２の実施形態：希土類磁石成形体の製造方法）
上述したように、非特許文献１にはエアロゾルデポジッション（ＡＤ）法によってバルク化した希土類磁石成形体を得る方法が開示されている。ＡＤ法とは、希土類磁石粒子を真空条件下、低温（室温）で高速のガス（約５００ｍ／ｓ）をキャリアとして基板に噴射して堆積させ、希土類磁石成形体を形成する方法である。当該ＡＤ法によれば、低温で製造することから、ネオジム磁石やサマリウム鉄窒素磁石等の希土類磁石が熱によって劣化しにくく、磁石が有する磁気特性を保持しうる。また、高速のガス速度で希土類磁石粒子を噴射することから、基板に形成された堆積物（希土類磁石成形体）は、希土類磁石粒子を高い密度で含有しうる。しかしながら、当該方法によっても得られる希土類磁石成形体の理論密度は約７５％であり、磁気特性は満足できるものではなかった。また、堆積物の堆積可能な厚さには一定の制限があり、実用化するには十分な大きさではなかった。さらに、ＡＤ法では真空条件を必要とするため、高価な装置が必要となる問題もあった。
【００４０】
そこで、本発明の第２の実施形態において、上記問題点が解決されうる希土類磁石成形体の製造方法（コールドスプレー法）を提供する。具体的には、（１）希土類磁石粒子および非磁性金属粒子をキャリアガス中へ投入する投入段階、（２）前記希土類磁石粒子および前記非磁性金属粒子を基材に噴射する噴射段階、並びに（３）前記基材上に前記希土類磁石粒子および前記非磁性金属粒子を堆積して堆積物を得る固化成形段階を含む、希土類磁石の製造方法である。この際、噴射段階のガス温度が前記希土類磁石の窒化物の分解温度以下であり、前記固化成形段階が大気圧下で行われることを特徴とする。
【００４１】
当該方法では、噴射段階のガス温度を希土類磁石粒子の磁気特性を損なわない温度（希土類磁石の窒化物の分解温度以下）まで加熱されうる。このため、当該噴射段階のガス速度は、ＡＤ法のガス速度（約５００ｍ／ｓ）と比較してより高速なガス速度（６００ｍ／ｓ以上）が実現できる。これによって、希土類磁石粒子を高い密度で含み、厚膜化した堆積物を得ることができ、磁気特性の優れた希土類磁石成形体が得られうる。また、当該製造方法によると、固化形成段階を大気圧下で行うことができるため、高価な装置も不要となり、経済的にも価値が高い。
【００４２】
［コールドスプレー法］
図３は、本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の製造方法であるコールドスプレー法に用いられる装置の構成を模式的に表す概略図である。図３によると、本形態の製造方法の第１の段階は、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を、供給装置から原料投入ガスとともにキャリアガス加速部に投入する段階である。第２の段階は、チャンバ内のキャリアガス加速部において、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を含む二次キャリアガスを、ノズルガンから基材に噴射する段階である。前記二次キャリアガスは、第１の段階である投入段階において供給される希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を含む原料投入ガスと、高圧キャリアガス発生部からキャリアガス加熱ヒータを経て供給される一次キャリアガスと、が混合されたものである。なお、第２の段階において、噴射する二次キャリアガスのガス温度は希土類磁石粒子の窒化物の分解温度以下であり、二次キャリアガスのガス温度は、一次キャリアガスおよび原料粉末ガスの温度および供給圧力を適宜調節することにより制御されている。第３の段階は、チャンバ内の基材保持部における基材上に、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を堆積して堆積物を得る固化成形段階である。当該固化成形段階は、大気圧条件下で行われ、ノズルを基板上に複数回走査させることにより堆積物としての希土類磁石成形体が得られる。
【００４３】
以下、図３に示す形態の希土類磁石成形体の製造方法であるコールドスプレー法の各段階について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が下記の具体的な形態のみに制限されることはない。
【００４４】
［投入段階］
投入段階は、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子をキャリアガス中へ投入する段階である。
【００４５】
図３に示す形態では、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を粉末原料ガスとともにキャリアガス加速部に投入する。
【００４６】
（希土類磁石粒子）
希土類磁石粒子は、本形態で製造される希土類磁石成形体における主要な構成要素であり、希土類磁石成形体の磁気特性に寄与するものである。
【００４７】
用いられうる希土類磁石粒子としては、特に限定されず、上記の第１の実施形態における希土類磁石粒子と同様のものが用いられうる。特に、式（１）で表される希土類磁石粒子であることが好ましい。この際、希土類磁石粒子の組成比は、特に制限されず、公知の組成比のものが用いられうる。
【００４８】
希土類磁石粒子の形状は、特に制限されず、本発明の作用効果を損なわない範囲内であればいかなる形状であってもよい。例えば、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状、不定形などでありうる。当該希土類磁石粒子の形状は、付着性が極端に悪いような粒子速度や弾性挙動を示さなければ、特に限定されないが、あまり扁平した形状は加速が困難になるため、球状に近い形状であることが好ましい。
【００４９】
希土類磁石粒子の平均粒径は、好ましくは１〜１０μｍであり、より好ましくは２〜８μｍであり、さらに好ましくは３〜６μｍである。希土類磁石粒子の平均粒径が１μｍ以上であると、粒子速度が早くなりすぎて基板を削ることもなく、基材に最適な速度で衝突・付着し、堆積化しうることから好ましい。一方、希土類磁石粒子の平均粒径が１０μｍ以下であると、粒子速度が遅くなりすぎて、基材と衝突して跳ね返されることもないため、基材に最適な速度で衝突・付着し、堆積化しうることから好ましい。
【００５０】
（非磁性金属粒子）
非磁性金属粒子は、希土類磁石粒子を堆積する際に、従来のＡＤ法では見られなかったコールドスプレー法に基づく特有の問題点を改善するために添加されるものである。当該問題点とは、希土類磁石粒子に生じる残留応力による堆積物の剥離である。第２の噴射段階は、二次キャリアガスのガス温度が希土類磁石の窒化物の分解温度以下であり、これよって希土類磁石粒子の二次キャリアガスのガス速度が６００ｍ／ｓ以上となりうる。これに伴い、続く固化成形段階において、希土類磁石粒子が基板に衝突する際に温度が上昇して希土類磁石粒子が変形する。その後、変形した希土類磁石粒子は熱収縮を生じるが、この際生じる応力（残留応力）によって堆積している希土類磁石成形体の剥離が生じうる。また、このような速い速度で希土類磁石粒子が基板と衝突すると、衝突の際に希土類磁石粒子が基板から受ける反発力によって形成された希土類磁石成形体の剥離が生じうる。このような場合において、希土類磁石粒子とともに弾塑性比が５０％以下の非磁性金属粒子を添加すると、前記残留応力および／または反発力が緩和され、固化形成段階において堆積物が剥離せず、厚膜の成形体が得られうる。
【００５１】
用いられうる非磁性金属粒子としては、特に限定されず、上記の第１の実施形態における非磁性金属粒子と同様のものが用いられうる。
【００５２】
非磁性金属粒子の形状は、特に制限されず、本発明の作用効果を損なわない範囲内であればいかなる形状であってもよい。例えば、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状、不定形などでありうる。当該希土類磁石粒子の形状は、付着性が極端に悪いような粒子速度や弾性挙動を示さなければ、特に限定されないが、あまり扁平した形状は加速が困難になるため、球状に近い形状であることが好ましい。なお、非磁性金属粒子は、固化成形された希土類磁石成形体中では、希土類磁石粒子の間に生じる空隙に存在し、様々な形状で存在している。
【００５３】
非磁性金属粒子の平均粒径は、好ましくは１〜１０μｍであり、より好ましくは２〜８μｍであり、さらに好ましくは３〜６μｍである。希土類磁石粒子の平均粒径が１μｍ以上であると、粒子速度が早くなりすぎて基板を削ることもなく、基材に最適な速度で衝突・付着し、堆積化しうることから好ましい。一方、希土類磁石粒子の平均粒径が１０μｍ以下であると、粒子速度が遅くなりすぎて、基材と衝突して跳ね返されることもないため、基材に最適な速度で衝突・付着し、堆積化しうることから好ましい。
【００５４】
投入される非磁性金属粒子の量は、特に制限されないが、希土類磁石粒子の質量に対して１質量％を超えて２０質量％未満で含有されることが好ましく、１質量％を超えて１０質量％以下で含有されることが好ましい。希土類磁石粒子の質量に対して、非磁性金属粒子の含有量が１％を超えると内部応力を十分に緩和できることから好ましく、非磁性金属粒子の含有量が２０％未満であると磁気特性が優れた希土類磁石成形体が得られることから好ましい。
【００５５】
（原料投入ガス）
原料投入ガスは、上記希土類磁石粒子および非磁性金属粒子をキャリアガス加速部に輸送する媒体となるものである。
【００５６】
用いられうる原料投入ガスとしては、特に限定されず、公知のものが用いられる。なかでも、希土類磁石粒子の磁気特性の劣化を防止する観点から、不活性ガスを用いることが好ましい。具体的には、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）、窒素（Ｎ２）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等が挙げられる。これらのうち、入手が容易で安価であるＨｅガスまたはＮ２ガスを用いることがより好ましい。Ｎ２ガスは窒化物の分解を生じにくく、耐熱性特性を高めうる。また、Ｈｅガスは分子量が小さいため、より高速のガス速度が実現されうる。これらの原料投入ガスは単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。さらに酸化防止の観点から、当該原料投入ガスに水素（Ｈ２）ガスを含有させてもよい。例えば、Ｎ２−Ｈ２混合ガスは、アンモニア分解ガスとして安価に入手することができ、経済性の観点から好ましい。
【００５７】
原料投入ガスの温度は、希土類磁石粒子の磁気特性を損なうものでなければ特に制限されないが、希土類磁石の窒化物の分解温度以下である必要がある。原料投入ガスの温度を設定するに際しては、後述の原料投入ガスの供給圧力、並びに後述の一次キャリアガスの温度および圧力を適宜考慮し、二次キャリアガスが所望の温度となるように設定されることが好ましい。なお、希土類磁石粒子の窒化物の分解温度は、一般的には５２０〜５３０℃である。
【００５８】
原料投入ガスの供給圧力は、希土類磁石粒子の磁気特性を損なうものでなければ特に制限されない。原料投入ガスの供給圧力を設定するに際しては、前記原料投入ガスの温度、並びに後述の一次キャリアガスの温度および圧力を適宜考慮し、二次キャリアガスが所望の温度となるように設定されることが好ましい。
【００５９】
原料投入ガスの流速については、希土類磁石粒子の磁気特性を損なうものでなければ特に制限されない。
【００６０】
［噴射段階］
噴射段階は、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を基材上に噴射する段階である。この際、ガス温度が前記希土類磁石粒子の窒化物の分解温度以下であることを特徴とする。
【００６１】
図３に示す形態では、粉末原料ガスおよび一次キャリアガスを混合して得られる、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を含む二次キャリアガスを、窒化物の分解温度以下でノズルガンから基材に噴射する。
【００６２】
（一次キャリアガス）
一次キャリアガスは、キャリアガス加速部において上記原料投入ガスと混合され、原料投入ガスとともに後述の二次キャリアガスの構成成分となるものである。
【００６３】
用いられうる一次キャリアガスとしては、特に限定されず、上記原料投入ガスと同様に公知のものが用いられうる。一次キャリアガスは、上述の原料投入ガスと同じ種類のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用いてもよいが、後述する噴射段階におけるガス速度のバラツキを抑制する観点から、同じ種類のものを用いることが好ましい。
【００６４】
一次キャリアガスの温度は、特に制限されず、希土類磁石の窒化物の分解温度以上の温度であってもよい。この理由は、当該一次キャリアガスの温度が高温であったとしても、希土類磁石粒子を含む原料供給ガスが一次キャリアガスと混合されて二次キャリアガスとしてノズルによって噴射されるまでの時間はごくわずかであるからである。すなわち、高温の一次キャリアガスによって、希土類磁石粒子の磁気特性を損なう可能性が少ないためである。一次キャリアガスの温度は、具体的には、２００〜１０００℃、好ましくは２００〜６００℃である。一次キャリアガスの温度が２００℃以上であると、原料投入ガスと混合した際に、必要以上に温度が低下することがなく、二次キャリアガスとして温度を調節することが容易となることから好ましい。一方、一次キャリアガスの温度が１０００℃以下であると、原料供給ガスと混合された際に、原料供給ガス中に含まれる希土類磁石粒子の磁気特性を劣化させることがないことから好ましい。一次キャリアガスの温度を設定するに際しては、前記原料投入ガスの温度および供給圧力、並びに後述の一次キャリアガスの供給圧力を適宜考慮し、二次キャリアガスが所望の温度となるように設定されることが好ましい。
【００６５】
一次キャリアガスの供給圧力は、特に制限されない。一次キャリアガスの供給圧力を設定するに際しては、前記原料投入ガスの温度および供給圧力、並びに前記一次キャリアガスの温度を適宜考慮し、二次キャリアガスが所望の温度となるように設定されることが好ましい。ノズルガンを用いて噴射段階を行う場合には、一次キャリアガスの供給圧力は、前記原料投入ガスの供給圧力と等しいか低くなるように調整し、原料粉末の逆流を防止することが好ましい。
【００６６】
一次キャリアガスの流速についても、特に制限されないが、ノズルガンを用いて噴射段階を行う場合には、一次キャリアガスの流速は原料投入ガスの流速よりも速いことが好ましい。
【００６７】
本形態によると、上述のように、一次キャリアガスは高圧キャリアガス発生部からキャリアガス加熱ヒータを経てキャリアガス加速部に供給されうる。高圧キャリアガス発生部としては、特に制限はなく、一次キャリアガスを供給することができるものであれば公知のものが用いられうる。例えば、キャリアガスを封入した高圧ガスボンベ、高圧ガスタンク、キャリアガスを高圧下で液化して封入した高圧液化ボンベ、および高圧液化タンク等が挙げられる。当該高圧キャリアガス発生部から圧送される一次キャリアガスは、低温ガスとしてキャリアガス加熱ヒータへ輸送され、上述の一次キャリアガスの温度、例えば、２００〜１０００℃まで加熱される。当該キャリアガス加熱ヒータとしては、特に制限はなく、公知のものが用いられる。例えば、一次キャリアガスを通す内部配管をコイル状にして当該コイル部位に電流を流して内部配管を加熱ヒータとして利用して配管内のキャリアガスを加熱する構成（構造）、一次キャリアガスを通す内部配管をコイル状にして当該コイル部位に電流を流して内部配管を加熱ヒータとして利用して配管内の一次キャリアガスを加熱する構成（構造）、および遠赤外線ヒータや電磁誘導コイルなどを用いて配管内の一次キャリアガスを加熱する構成（構造）等が挙げられる。
【００６８】
（二次キャリアガス）
二次キャリアガスは、原料供給ガスおよび一次キャリアガスから構成されるものであり、噴射段階において希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を噴射する媒体となるものである。
【００６９】
本形態によると、原料供給ガスおよび一次キャリアガスがキャリアガス加速部において混合されて二次キャリアガスとなる。キャリアガス加速部としては、特に制限されず、公知のものが用いられうる。図４には、本発明の一実施形態に係る希土類磁石成形体の製造方法において用いられる、キャリアガス加速部を有するチャンバの概略図を示す。チャンバ４０は、キャリアガス加速部４１および基材保持部４３を有し、前記キャリアガス加速部４１はノズルガン４５を含む。キャリアガス加速部４１の上流部で、原料供給ガス供給管４７から原料供給ガスが、一次キャリアガス供給管４９から一次キャリアガスが、それぞれ供給されており、キャリアガス加速部４１の下流部で混合されて二次キャリアガスとなる。当該二次キャリアガスは、ノズルガン４５中の細くなった部分で流速が増し、ガス速度が高速化されて基板４３へ噴射される。キャリアガス加速部４１内の圧力は、ベンチュリ効果により二次キャリアガスのガス速度の高速化に伴って低下する。本形態では、一次キャリアガスの供給圧力は、原料供給ガスの供給圧力より大きいことから、減圧状態のキャリアガス加速部４１内に原料投入ガスが流れ込む構成となっている。なお、当該キャリアガス加速部は上述のものに限定されず、二次キャリアガスのガス温度が希土類磁石の窒化物の分解温度以下の条件で高速噴射できるものであれば、その他公知のものを用いてもよい。
【００７０】
二次キャリアガスのガス温度は、原料投入ガスの温度および供給圧力、並びに一次キャリアガスの温度によって希土類磁石の窒化物の分解温度（５２０〜５３０℃）以下となるように調節されうる。二次キャリアガスのガス温度が高いほど、噴射される希土類磁石粉末および非磁性金属粒子に高いエネルギーを付与することができ、これによって、高速のガス速度（６００ｍ／ｓ以上）が実現されうる。よって、二次キャリアガスのガス温度が希土類磁石の窒化物の分解温度以下で加熱されていることが好ましい。二次キャリアガスのガス温度としては、好ましくは５００℃以下、より好ましくは１００〜５００℃、さらに好ましくは１００〜４００℃、特に好ましくは２００〜３００℃である。なお、二次キャリアガスのガス温度が希土類磁石の窒化物の分解温度を超えると、希土類磁石粒子の磁気特性が劣化しうる。
【００７１】
二次キャリアガスのガス圧力は、特に制限されず、所望の二次キャリアガスの噴射速度を得るために、上述の二次キャリアガスのガス温度を適宜考慮して設定されうる。具体的には、ガス圧力は、好ましくは０．６ＭＰａ以上であり、より好ましくは０．６〜５ＭＰａであり、さらに好ましくは０．８〜３ＭＰａである。ガス圧力が０．６ＭＰａ以上であると、後述の固化成形段階において希土類磁石粒子を高い密度で含み、厚膜化した堆積物が得られることから好ましい。
【００７２】
二次キャリアガスのガス温度が希土類磁石の窒化物の分解温度以下で加熱されているため、高速のガス速度が実現されうる。二次キャリアガスのガス速度としては、６００ｍ／ｓ以上、好ましくは７００ｍ／ｓ以上、より好ましくは音速域である１０００ｍ／ｓ以上、さらに好ましくは１０００〜１３００ｍ／ｓである。従来のＡＤ法によるガス速度が約５００ｍ／ｓであることを考慮すると、ガス速度は非常に早く、後述の固化成形段階において、希土類磁石粒子をより高い密度で含み、厚膜化した堆積物が得られうることが理解されうる。
【００７３】
［固化成形段階］
固化成形段階は、基材上に希土類磁石粉末および非磁性金属粒子を堆積して堆積物を得る段階である。この際、当該固化成形段階が大気圧下で行われることを特徴とする。上述のように、二次キャリアガスのガス速度が高速であることから、固化形成段階を大気圧下でも十分に行うことができる。よって、ＡＤ法のような真空条件を発生させる高価な装置が不要となることから、本形態に係る製造方法は経済的にも価値が高い。
【００７４】
図３に示す形態では、チャンバ内の基材保持部における基材上に、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を大気圧下で堆積して堆積物を得る。
【００７５】
（基材）
基材は、固化形成段階において、希土類磁石粒子および非磁性金属粒子を噴射して堆積された希土類磁石成形体の保持部となるものである。したがって、当該基材は、本形態に係る希土類磁石成形体の構成要素ではない。
【００７６】
用いられうる基材としては、特に限定されないが、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリカ、マグネシア、ジルコニア、およびステンレス鋼（ＳＵＳ）等の基材が挙げられる。これらのうち、Ｃｕ基材またはＡｌ基材が好ましい。Ｃｕ基材またはＡｌ基材を用いた場合には、希土類磁石粒子が基材に衝突した際に生じる熱が逃げやすく、希土類磁石の皮膜温度が均質化できる。その結果、残留応力が低下し、剥離がより効果的に抑制されうる。また、Ｃｕ基材およびＡｌ基材は安価であり、経済性の観点からも好適に用いられうる。
【００７７】
基材の形状としては、得られる希土類磁石成形体の用途に応じて適宜選択されうる。具体的な用途としては、後述の第３の実施形態で詳細に説明するが、埋込磁石型同期モータ（ＩＭＰ）または表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）が挙げられる。
【００７８】
希土類磁石成形体をＩＭＰに適用する場合には、一度、基材上に希土類磁石成形体を成形した後、基材と分離してモータに適用される。よって、基材の形状には特に制限はなく、任意の形状のものが用いられうる。例えば、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、板状、円板状等の形状が挙げられる。これらのうち、作業効率の観点から、板状および円板状のような平面構造を有する形状であることが好ましい。
【００７９】
また、希土類磁石成形体をＳＭＰに適用する場合には、直接モータコアに成膜する手法が用いられうる。
【００８０】
基材保持部は、キャリアガス加速部の先端部と一定の距離で設置される。前記距離としては、好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、さらに好ましくは５〜１５ｍｍである。前記距離が５ｍｍ以上であると、噴射された二次キャリアガスが外部に逃げやすくなることにより、噴射されるガス速度が減速されにくくなることから好ましい。一方、前記距離が３０ｍｍ以下であると、噴射された二次キャリアガスが基板に衝突するまでに減速しすぎることがなく、高速状態を保って基材上に堆積物が形成されうることから好ましい。
【００８１】
（堆積物）
固化成形段階によって得られる希土類磁石成形体である堆積物は、希土類磁石粒子を高い密度で含み、厚膜化したものでありうる。すなわち、当該方法によって得られる希土類磁石成形体は、希土類磁石粒子と、弾塑性比が５０％以下の非磁性金属粒子とを含む。この際、前記希土類磁石成形体の理論密度は８０％以上である。
【００８２】
当該堆積物に含まれる希土類磁石粒子および非磁性金属粒子は、各層が同一の希土類磁石粒子および非磁性金属粒子に限定されない。例えば、上述の投入段階において、希土類磁石粒子および／または非磁性金属粒子の種類を適宜変更することによって、各層ごとに異なる種類の希土類磁石粒子を用いて層を形成してもよい。
【００８３】
堆積物の形状は、固化成形段階における堆積方法によって異なる。ノズルを基板上に複数回走査させて順次堆積させた場合、基板に対して水平方向から観測すると堆積物は三角形の形状となっている。また、別の形態において、ノズル先端部を少しずつスライドさせて走査させて順次堆積させた場合、基板に対して水平方向から観測すると堆積物は台形となっている。堆積方法は走査方法および固定化方法に限定されず、その他の方法であってもよく、堆積方法に応じて堆積物の形状は異なる。得られた堆積物の表面は、個々の堆積物により、および／または堆積した希土類磁石粒子および非磁性金属粒子により、凹凸が存在しうる。よって、得られた堆積物は、表面を研磨して滑らかな表面に加工されうる。
【００８４】
得られた堆積物の膜厚は、特に制限されないが、好ましくは２００μｍ以上、より好ましくは２００〜３０００μｍであり、さらに好ましくは５００〜３０００μｍであり、特に好ましくは１０００〜３０００μｍである。堆積物の膜厚が２００μｍ以上であると、希土類磁石粒子を高い密度で含む、磁気特性に優れる希土類磁石成形体を得ることができる。堆積物の膜厚が３０００μｍ以下であると、希土類磁石成形体中の理論密度のバラツキが少なくなることから好ましい。非特許文献１によるＡＤ法では、膜厚が１７５μｍのものしか得られていないことからも、本形態に係る製造方法の優位性が理解されうる。なお、本明細書において、「堆積物の膜厚」とは、固化成形段階後にマイクロメータを用いて堆積物の頂点から基板を含めた厚さを計測し、当該計測値から基板の厚さを除いたものを意味する。また、「厚膜化」とは、固化成形段階で得られた堆積物の膜厚が２００μｍ以上のものを意味する。
【００８５】
なお、上述した製造方法は、本形態に制限されない。よって、投入段階、噴射段階、および固化形成段階を含み、かつ、噴射段階のガス温度が前記希土類磁石粒子の窒化物の分解温度以下であり、固化成形段階が大気圧下で行われるものであればその他の方法および装置を用いて希土類磁石成形体を製造してもよい。
【００８６】
（第３の実施形態：希土類磁石を含む磁石モータ）
本形態の磁石モータは、上述した第１の実施形態に係る希土類磁石成形体および／または第２の実施形態で製造された希土類磁石成形体を含む。第１の実施形態に係る希土類磁石成形体および第２の実施形態で製造された希土類磁石成形体は、希土類磁石粒子を高い密度で含むことから、優れた磁気特性を有する。よって、当該希土類磁石によって、回転機器の高性能化、軽量化、および小型化に寄与しうる。当該磁石モータは、回転機器に限らず、種々の用途に用いられうる。
【００８７】
一実施形態において、希土類磁石を含む磁石モータは、埋込磁石型同期モータ（ＩＭＰ）および表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）に分類され、それぞれについて以下に説明する。
【００８８】
［埋込磁石型同期モータ（ＩＭＰ）］
図５ａには、埋込磁石型同期モータ（ＩＭＰ）のロータ構造を模式的に表す断面概略面を示す。図５ａによると、埋込磁石型同期モータ５０ａは、第１および第２の実施形態の少なくとも１つの希土類磁石成形体５１を、埋込磁石型同期モータ用のロータ５３に成型した埋込溝（図示せず）に圧入（挿入）して固定化したものである。なお、第２の実施形態で得られる研磨された希土類磁石成形体は、基板から剥がして加工（切断・研磨）、表面処理（ニッケルコーティング、アルミコーティング、樹脂コーティング等による耐腐食性の付与）、着磁の各工程を経て本形態のモータに適用されうる。
【００８９】
［表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）］
図５ｂには、表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）のロータ構造を模式的に表す断面概略面を示す。図５ｂによると、表面磁石型同期モータ５０ｂは、第１および第２の実施形態の少なくとも１つの希土類磁石成形体５５を表面磁石型同期モータ用のロータ５７表面に直接固化成形（または接着）したものである。なお、第２の実施形態で得られる研磨された希土類磁石成形体は、基板−希土類磁石成形体を直接加工（切断・研磨）、表面処理（ニッケルコーティング、アルミコーティング等による耐腐食性の付与）、着磁の各工程を経て本形態のモータに適用されうる。上述の第２の実施形態によれば、希土類磁石成形体はモータコアに直接固化形成されたものであるから、基材と強力に接着されている。よって、従来、希土類磁石成形体を表面磁石型同期モータ（ＳＭＰ）に適用する際に問題となりうるロータが回転した際の遠心力による剥離が生じにくい。
【００９０】
なお、上記の特定のモータのみに制限されず、その他のモータに適用されうる。さらに、第１および第２の実施形態によって得られる希土類磁石成形体のみを用いて、各種用途に適用してもよい。
【実施例】
【００９１】
［原料］
以下の実施例で用いられる原料は下記の通りである。
【００９２】
希土類磁石粒子には、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎ（ｎ＝２〜３）（日亜化学工業株式会社製）を用いた。Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）電子線表面イメージング顕微鏡装置（カールツァイス株式会社製）で解析したところ３μｍであり、形状は球状であった。なお、分解温度を示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置（ティー・エイ・インスツルメント社製）で解析したところ、４５０℃以上であった。
【００９３】
非磁性金属粒子には、銅（Ｃｕ）粒子（日本アトマイズ加工株式会社製）を用いた。弾塑性比は、ナノインデンター装置（株式会社日産アーク製）を用いてナノインデンテーション法により測定したところ２２％であった。Ｃｕ粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）電子線表面イメージング顕微鏡装置（カールツァイス株式会社製）で解析したところ２μｍであり、形状は球状であった。
【００９４】
基材には、Ｃｕ基材を用いた。当該Ｃｕ基材は、幅５０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍの平板状のものである。
【００９５】
［希土類磁石成形体の製造］
（実施例１）
コールドスプレー法により希土類磁石成形体を製造した。製造装置としてはＫＭ装置ＩＮＯＶＡＴＩ社製）を用いた。Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎ（ｎ＝２〜３）およびＣｕ粒子（Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して３質量％）を混合した。次いで、原料供給ガスとしてＨｅガスを用いて、２５℃、０．８ＭＰａで原料供給ガスとともに原料をキャリアガス加速部に投入した。キャリアガス加速部には、一次キャリアガスであるＨｅガスが１０００℃、０．８ＭＰａで供給されており、投入した原料供給ガスと混合された。当該混合されたガスは、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎ（ｎ＝２〜３）およびＣｕ粒子を含む、Ｈｅガスからなる二次キャリアガスである。当該二次キャリアガスは、前記原料供給ガスおよび一次キャリアガスの温度および供給圧力によって温度が調節され、キャリアガス加速部で加速して噴射された。当該二次キャリアガスのガス温度は２７０℃であり、ガス圧力は０．８ＭＰａであった。キャリアガス加速部のノズルから１０ｍｍの距離で設置したＣｕ基材に二次キャリアガスを噴射し、５０ｍｍ／ｓの走査速度で０．５ｍｍずらしながら、走査を繰り返すことによって、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎ（ｎ＝２〜３）およびＣｕ粒子を堆積させた。得られた堆積物の表面を研磨して希土類磁石成形体を得た。膜厚をマイクロメーター（株式会社ミツトヨ製）で測定したところ２５０μｍであった。
【００９６】
（実施例２）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して５質量％のＣｕ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【００９７】
（実施例３）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して１０質量％のＣｕ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【００９８】
（実施例４）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して１２．５質量％のＣｕ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【００９９】
（実施例５）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して３質量％のＡｌ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１００】
（実施例６）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して５質量％のＡｌ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０１】
（実施例７）
原料供給速度を１０．０ｇ／ｍとし、二次キャリアガスの噴射温度を２００℃、噴射圧力を０．６ＭＰａとしたことを除いては、実施例３と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０２】
（実施例８）
原料供給ガスおよび一次キャリアガスとしてＮ２ガスを用いて、二次キャリアガスのガス温度を３００℃、ガス圧力を２．８ＭＰａとしたことを除いては、実施例７と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０３】
（実施例９）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して５質量％のＣｕ粒子を用い、二次キャリアガスのガス温度を３２０℃、ガス圧力を０．８ＭＰａとし、並びに走査速度を１００ｍｍ／ｓとしたことを除いては、実施例８と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０４】
（実施例１０）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して５質量％のＣｕ粒子を用い、二次キャリアガスのガス温度を３５０℃、ガス圧力を１．２ＭＰａとしたことを除いては、実施例８と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０５】
（比較例１）
非磁性金属粒子を添加しなかったことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０６】
（比較例２）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して２０質量％のＣｕ粒子を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０７】
（比較例３）
原料供給ガスおよび一次キャリアガスとして空気（Ａｉｒ）を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０８】
（比較例４）
Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎの質量に対して１質量％のＣｕ粒子を用い、原料供給速度を９．０ｇ／ｍとし、原料供給ガスおよび一次キャリアガスとしてＮ２ガスを用い、並びに二次キャリアガスのガス温度を７２０℃、ガス圧力を１．２ＭＰａとしたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１０９】
（比較例５）
原料供給速度を１０．０ｇ／ｍとし、二次キャリアガスのガス温度を５４０℃、ガス圧力を０．４ＭＰａとしたことを除いては、実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造した。
【０１１０】
［希土類磁石成形体の評価］
＜理論密度＞
理論密度とは、希土類磁石粒子のみから磁石成形体が構成されるものと仮定した場合の密度（以下、「仮定密度」とも称する）に対する、磁石成形体中の希土類磁石粒子の密度を意味する。Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｂｎ（ｎ＝２〜３）の仮定密度の値は、Ｘ’Ｐｅｒｔ  ＰＲＯ  ＭＲＤ（ＰＡＮａｌｔｙｉｃａｌ製）を用いて、Ｘ線結晶構造解析によって測定される格子定数から求めた。この際、Ｘ線結晶構造解析の測定条件は、管電圧４５ｋＶ、管電流４０ｍＡであり、Ｘ線としてはＣｕＫα線を使用した。また、得られた希土類磁石粒子成形体の理論密度は、前記仮定密度から、空隙率および希土類磁石粒子成形体中の非磁性金属粒子の密度を差し引くことによって求めた。空隙率は、当該基材を用いてアルキメデス法によって測定した。また、希土類磁石粒子成形体中の非磁性金属粒子の密度は、湿式分析により測定した。具体的には、希土類磁石成形体を酸に溶解し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置であるＳＰＳ−３５２０型（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製）を用いて測定した。なお、空隙率および希土類磁石粒子成形体中の非磁性金属粒子の密度を測定する際には、Ｃｕ基材と強力に接着されている希土類磁石成形体をフライス加工し、希土類磁石成形体をＣｕ基材から剥がしてから測定した。
【０１１１】
＜残留磁束密度（Ｂｒ）＞
残留磁束密度（Ｂｒ）は、磁気特性の指標となるものである。当該残留磁束密度は、希土類磁石成形体と接着しているＣｕ基材とともに、４．８ＭＡ／ｍのパルス着磁を行った後に、東英工業社製振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて常温で測定した。なお、反磁界補正は、膜厚から基材の厚さを差し引くことにより行った。希土類磁石粒子の残留磁束密度に対する相対値として、希土類磁石成形体の残留磁束密度を評価した。
【０１１２】
＜剥離箇所＞
得られた希土類磁石成形体について目視で剥離の有無を観測した。
【０１１３】
実施例および比較例の評価結果を表１に示す。
【０１１４】
【表１】
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【０１１５】
上記表１に示すように、実施例１〜１０の結果によると、理論密度がいずれも８０％以上であり、希土類磁石粒子を高い密度で含む希土類磁石成形体が得られた。当該理論密度と残留磁束密度（Ｂｒ）の値との比較から、当該製造方法によって得られた希土類磁石成形体は、いずれも製造段階で磁気特性が損なわれていないことが理解される（Ｂｒは、希土類磁石粒子の残留磁束密度に対する相対値として評価している）。また、非磁性金属粒子を混合することにより、いずれも堆積物の剥離は生じなかった。
【０１１６】
比較例１、３および４の結果によると、Ｃｕ粒子（非磁性金属粒子）を十分な量で含有していないと、希土類磁石粒子が基材に衝突した際に生じる残留応力および／または反発力が十分に緩和されず、堆積物が剥離した。
【０１１７】
比較例２の結果によると、非磁性金属粒子を過剰に添加すると、堆積物の剥離は生じないが、その分希土類磁石成形体中の希土類磁石粒子の割合が低下し、理論密度が７８．５％と低かった。
【０１１８】
比較例３の結果において、理論密度とＢｒの値とを比較すると、理論密度が９４．８％であったのに対し、Ｂｒは３５％と低い値を示した。これは、希土類磁石粒子の磁気特性がキャリアガスである空気（Ａｉｒ）によって損なわれたことが推察される。
【０１１９】
比較例４の結果において、理論密度とＢｒの値とを比較すると、理論密度が９３．８％であったのに対し、Ｂｒは２１％と低い値を示した。これは、希土類磁石粒子の磁気特性が高温（７８０℃）の条件下で損なわれたことが推察される。
【０１２０】
比較例５の結果によると、ガス圧力が０．４ＭＰａと低かったため、これに応じてガス速度が５００ｍ／ｓ以下へと低下し、堆積物が得られなかった。
【０１２１】
なお、実施例において、噴射段階のガス速度は、いずれもＡＤ法のガス速度（約５００ｍ／ｓ）よりも高速であった。例えば、実施例１では１１３０ｍ／ｓ、実施例３では１１３８ｍ／ｓ、実施例５では１０７０ｍ／ｓ、実施例７では１０４７ｍ／ｓ実施例８では９５０ｍ／ｓであった。
【０１２２】
［Ｃｕ粒子添加による剥離の有無］
非磁性金属粒子の添加による剥離の評価をさらに詳細に比較検討した。
【０１２３】
実施例１と同様の方法で希土類磁石成形体を製造し、この際、Ｃｕ粒子の添加量および膜厚を適宜調節して、５０ｍｍ当たりの剥離箇所の数を目視で観測した。
【０１２４】
【表２】
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【０１２５】
上記表２において、Ｃｕ粒子（非磁性金属粒子）の添加量が０質量％および１質量％の結果を比較すると、Ｃｕ粒子を添加するのみで堆積物の剥離が大幅に改善された。当該結果により、非磁性金属粒子が、希土類磁石粒子が基材に衝突した際に生じる残留応力および／または反発力を緩和する効果があることが示唆される。また、Ｃｕ粒子の添加量を多くすると膜厚が１．５ｍｍであっても堆積物の剥離を防止することができた。
【符号の説明】
【０１２６】
１  希土類磁石成形体、
３  希土類磁石粒子、
５  非磁性金属粒子、
７  不純物、
９  空隙、
２０  ナノインデンテーション法の実験装置、
２１  ダイヤモンド製の三角錐の圧子、
２３  試料、
４０  チャンバ、
４１  キャリアガス加速部、
４３  基板、
４５  ノズルガン、
４７  原料供給ガス供給管、
４９  一次キャリアガス供給管、
５０ａ  埋込磁石型同期モータ、
５０ｂ  表面磁石型同期モータ、
５１  埋込磁石型同期モータ用の希土類磁石成形体、
５３  埋込磁石型同期モータ用のロータ、
５５  表面磁石型同期モータ用の希土類磁石成形体、
５７  表面磁石型同期モータ用のロータ。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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