(57)【要約】【課題】  本発明は、鉄損を低減できる高効率スピンドルモータを提供することにある。【解決手段】  本発明は、固定子と回転子とをもつスピンドルモータに関し、回転子は永久磁石を有し、希土類元素あるいはアルカリ土類元素の少なくとも一つの元素を含むフッ素化合物を含む層で部分的に絶縁され、抵抗値が０.２ｍΩｍ以上の高抵抗磁石であり、また、固定子は、ヨークと突極とを有する固定子鉄心と、ステータコイルとを有し、固定子鉄心は、積層された鋼板で作られており、鋼板の突極とヨークとが、エッチング加工により形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2009033907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子を有し、前記固定子は突極を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルを有し、前記固定子鉄心は、積層された鋼板で作られており、前記鋼板の突極が、エッチング加工により形成されており、前記回転子は永久磁石を有し、前記永久磁石の全て又は一部が鉄を主成分とする強磁性材料の表面にアルカリ，アルカリ土類元素あるいは希土類元素のフッ素化合物層が層状に形成され、強磁性材料とフッ素化合物層の界面付近において、フッ素化合物層中に鉄がフッ素化合物の基本結晶構造を変えずに存在し、鉄を含んだフッ素化合物がフッ素化合物層内に存在している強磁性材料であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
固定子と回転子を有し、前記固定子は突極を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルを有し、前記固定子鉄心は、積層された鋼板で作られており、前記鋼板の突極が、エッチング加工により形成されており、前記回転子は永久磁石を有し、前記永久磁石の全て又は一部が鉄を主成分とする強磁性材料の表面にアルカリ，アルカリ土類元素あるいは希土類元素のフッ素化合物層が形成され、強磁性材料とフッ素化合物層の界面付近において、フッ素化合物層中に鉄濃度が１原子％以上５０原子％以下混合した結晶粒が存在し、前記結晶粒が鉄フッ素化合物を含んでいる強磁性材料であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
固定子と回転子を有し、前記固定子は突極を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルを有し、前記固定子鉄心は、積層された鋼板で作られており、前記鋼板の突極が、エッチング加工により形成されており、前記回転子は永久磁石を有し、前記永久磁石の全て又は一部が鉄を主成分とする強磁性材料の表面にアルカリ，アルカリ土類元素あるいは希土類元素のフッ素化合物層が形成され、強磁性材料とフッ素化合物層の界面付近において、フッ素化合物層中に鉄および酸素が含有した結晶粒が存在し、前記結晶粒が鉄フッ酸化合物を含んでいる強磁性材料であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項４】
固定子と回転子を有し、前記固定子は突極を有する固定子鉄心と、前記突極間に配置されたステータコイルを有し、前記固定子鉄心は、積層された鋼板で作られており、前記鋼板の突極が、エッチング加工により形成されており、前記回転子は永久磁石を有し、前記永久磁石の全て又は一部が鉄を主成分とする強磁性材料の表面にアルカリ，アルカリ土類元素あるいは希土類元素のフッ素化合物層が形成され、フッ素化合物がＲＥＦｎで表される化合物で、ＲＥはアルカリ土類あるいは希土類元素、ｎは１から３であり、前記強磁性材料とフッ素化合物層の界面付近において、フッ素化合物層中に鉄あるいは酸素が混合した結晶粒が存在し、前記結晶粒が鉄フッ酸化合物を含んでいる強磁性材料であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
請求項１において、回転子および永久磁石の全て又は一部がフッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物の平均結晶粒径が１ｎｍから５００ｎｍの範囲であり、前記フッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物が母相の強磁性材料よりも高抵抗であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項６】
請求項１において、回転子の永久磁石の全て又は一部がフッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物の平均結晶粒径が１ｎｍから５００ｎｍの範囲であり、リコイル透磁率が１.０４よりも大きく１.３０未満であり比抵抗が０.２ｍΩcm以上であることを特徴とする高抵抗磁石であるスピンドルモータ。
【請求項７】
請求項１において、回転子の永久磁石材料としての強磁性材料の全て又は一部がフッ素化合物の粒成長を伴う加熱成形によって形成され、フッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物の平均結晶粒径が１ｎｍから５００ｎｍの範囲で加熱とともに平均結晶粒径が増加し、リコイル透磁率が前記平均結晶粒径とともに大きくなることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項８】
請求項１において、回転子の永久磁石材料としての強磁性材料の全て又は一部がフッ素化合物の粒成長を伴う加熱成形によって、母相磁粉にあらかじめ形成したフッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物が拡散粒成長することで、成形体が焼結していることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項１において、回転子の永久磁石材料としての強磁性材料の全て又は一部がフッ素化合物の粒成長を伴う加熱成形によって、フッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物の平均結晶粒径が１ｎｍから５００ｎｍの範囲で増加させ、リコイル透磁率が前記平均結晶粒径とともに大きくなることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１０】
請求項１において、回転子の永久磁石の希土類元素を含む強磁性材料の全て又は一部がフッ素化合物の粒成長を伴う加熱成形によって形成され、フッ素化合物，鉄フッ素化合物あるいは鉄フッ酸化合物の平均結晶粒径が１ｎｍから５００ｎｍの範囲で加熱とともに平均結晶粒径が増加し、リコイル透磁率が前記平均結晶粒径とともに大きくなることを特徴とする磁石であるスピンドルモータ。
【請求項１１】
請求項１において、固定子の突極の数が６個以上であることを特徴とする多極スピンドルモータ。
【請求項１２】
請求項１において、回転子の永久磁石の極数が８個以上であることを特徴とする多極スピンドルモータ。
【請求項１３】
請求項１において、固定子と回転子とのギャップの広さが０.３mm以下であることを特徴とするスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルモータの構造部材の材料及びモータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録容量の増加に伴って、ＨＤＤ及び光ディスク装置の小型軽量化，大容量化，高速化が求められている。更に、携帯用としては利便性から、一回のバッテリ充電での使用時間を増加させる必要がある。このディスク駆動装置の性能を決める要素の一つにスピンドルモータがある。上記の性能を向上させるためには、スピンドルモータの高効率で、高速，高精度回転可能なスピンドルモータの実現が重要である。
【０００３】
ここで、第一に、大容量化，高効率，高速化に対しては、スピンドルモータの効率向上、特に鉄損の低減が重要な課題である。
【０００４】
ここで、上記従来ディスク駆動用スピンドルモータの例として、特許文献１，特許文献２，特許文献３に開示されている。ここでは、いずれも厚板の電磁鋼板をパンチング加工により、制作する方法について開示しており、また、磁石の損失低減に関する記載もない。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３５７６６号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６９５８号公報
【特許文献３】特許第３５５１７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスク装置の高速，大容量のデータのやりとりを行うために、そこで使用されるスピンドルモータとしては、脈動トルクの低減，高効率化が必須である。
【０００７】
高速化対応の用途に使用されるスピンドルモータの高効率化に対しては鉄損低減の比重が大きい。ここで、鉄損は、電磁鋼板のヒステリシス損と渦電流損及び永久磁石内の渦電流損の和で表わすことができる。
【０００８】
ヒステリシス損は、交番磁界により磁心の磁区が向きを変えるときに生じる損失であり、ヒステリシス曲線の内部の面積に依存する。
【０００９】
スピンドルモータの固定子を構成する固定子鉄心は、渦電流損を低減する目的で電磁鋼板を積層して磁気回路を形成している。
【００１０】
また、固定子鉄心は、突極を有する複雑な形状をしており、現状、パンチング加工により固定子鉄心を製造している。パンチング加工を行うと電磁鋼板の切断部分の結晶構造が変形して、磁気特性が劣化し、ヒステリシス曲線の内側面積が大きくなり、鉄損が増大するためスピンドルモータの効率が改善されないという問題があった。
【００１１】
また、パンチング加工では、大きくてもモータ外径が１０mm〜３０mmで精度を必要とする反面、パンチング加工の精度が悪いために、コギングトルクやトルクリップルが改善されない欠点がある。
【００１２】
高効率化のために希土類磁石を用いる必要があるが、導電性の希土類磁石には渦電流損失が発生し、モータ効率が改善されないという問題がある。
【００１３】
さらに、高速化対応でモータ回転数が増加すると、磁石に発生する渦電流損失は回転数の２乗に比例して増加するため、磁石に発生する渦電流損失を低減する必要がある。
【００１４】
磁石の渦電流損失を小さくするためには、磁石を分割し渦電流の経路を遮断する手法があるが、複雑形状の磁石となり且つ部品点数も増加するためモータ製作コストが増加する。導電率の低いフェライト磁石や希土類ボンド磁石等を使用すると、磁石に発生する渦電流損失は抑制できるが、磁石のエネルギー積が低いため十分なモータ効率が得られないという問題がある。
【００１５】
本発明は、前記開示例の欠点を除き、鉄損低減でき、高効率なスピンドルモータを提供するとともに、そのスピンドルモータを使用した、高速，大容量記録が可能で、長時間使用できるディスク駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の主たる実施態様は、磁石を有するスピンドルモータにおいて前記磁石が希土類元素あるいはアルカリ土類元素の少なくとも１つの元素を含むフッ素化合物を含む層で部分的に絶縁され高抵抗かつ高エネルギー積の磁石を用い、さらに、電磁鋼板のパンチング加工による磁気特性の劣化を防止し、更なる磁気特性の向上を図るため、高精度なエッチング加工を用いて鋼板を加工することにある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、鉄損低減でき、高効率なスピンドルモータ並びにそれを用いた高速，大容量記録を可能で、長時間使用できるディスク駆動装置を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
【００１９】
図１に本発明の実施例であるスピンドルモータを示す。本実施例の永久磁石モータは外転型で、８極の回転子２０と６極の固定子８とを有する４：３構造スピンドルモータである。回転子２０は８極の永久磁石３と、永久磁石３を固定するハブ４を有する。固定子８は、６個の突極６を有し、突極６にはステータコイル５が巻装されてある。永久磁石３の磁極位置を検出する方法については本質的な問題ではないため省略したが、ホール素子をハウジング１に設けたり、ステータコイル５に発生する誘起電圧を検出するなどのブラシレスタイプなどがある。
【００２０】
ここで、永久磁石３は希土類元素あるいはアルカリ土類元素の少なくとも１つの元素を含むフッ素化合物を含む層で部分的に絶縁され、残留磁束密度が１.０Ｔ以上１.４Ｔ以下の特性で、かつ比抵抗が０.２から２ｍΩcmの高抵抗磁石を用いる。このような高特性，高抵抗磁石を用いることで磁石の特性を損なうことなく渦電流のみを低減させることができる。
【００２１】
また、固定子８は従来例で示したパンチング加工に対して、薄板のエッチング加工により製作することで、切断部分の磁気特性の劣化を防止でき、さらに加工精度が向上するためコギングトルクやトルクリップルが小さくなり、モータ効率が向上する。
【００２２】
このように回転子側の損失を低減すると固定子側の損失割合が増加するが、固定子８を薄板のエッチング加工により製作することで、固定子側の損失も低減できモータ効率が飛躍的に向上する。
【００２３】
図２に本発明の実施例であるスピンドルモータを用いたＨＤＤ装置の一例を示す。
【００２４】
本実施例のＨＤＤ装置に用いたスピンドルモータは、図１の実施例で説明した外転形のスピンドルモータであり、図１の実施例で示した高効率磁石，エッチング加工電磁鋼板を用いることで高効率が実現可能となる。
【００２５】
このような構成によるＨＤＤ装置においては、非常に高効率が得られることで小型軽量化，大容量化，高速化、更に、携帯用としては一回のバッテリ充電での使用時間を増加させることができる。また、電磁鋼板の加工精度向上によりコギングトルクが小さいことから、磁気情報が記録されるディスク３０の回転速度変動を少なくすることができるため、磁気情報の記録再生が安定し、高速でかつ信頼性を向上させること及び記録密度を向上させることができる。
【００２６】
なお、この例ではＨＤＤ装置を示したが、ディスク３０にレーザ光で情報を記録再生するＣＤ−ＲＯＭ装置やＤＶＤ装置などに応用した場合においても、非常に高効率が得られることで小型軽量化，大容量化，高速化、更に、携帯用としては一回のバッテリ充電での使用時間を増加させることができ、ディスク３０の回転速度変動もきわめて少なくすることができるため、レーザ光による情報の記録再生が安定し、信頼性を向上させること及び記録密度を向上させることができる。
【００２７】
次に実施例の２として、図１に示す回転子２０の永久磁石３の極数が８極以上有し、固定子８の突極６の数が６個以上の多極構造のスピンドルモータについて述べる。永久磁石３の極数が８極以上及び突極６の数が６個以上の多極構造を構成することで、固定子８と回転子２０の間のモータギャップの磁束密度の値が０.１Ｔ以上と大きくなりモータ出力が上がり応答性，効率が向上する。しかしながら、回転子２０の永久磁石３の極数の多さに比例して同一回転数でのモータ周波数が上がり、磁石に発生する渦電流損失の増加が無視できなくなり効率向上の妨げになる。そこで、本発明では回転子２０の永久磁石３の全てもしくは一部に高抵抗磁石を使用することで磁石に発生する渦電流損失を抑制し多極化によるモータ効率の向上を達成することができる。
【００２８】
多極化とすることで回転子２０の永久磁石３の１極あたりの幅が小さくなるため、極間の着磁されない部分、いわゆるニュートラルゾーンの割合が大きくなり、さらに極数に比例してニュートラルゾーンの領域が増加し磁石の総磁束が低下する。モータの高効率化のためには、このニュートラルゾーンを小さくする必要がある。一般的に、希土類磁石はパルス着磁により着磁されるが、着磁の際磁石内部に発生する渦電流による反磁界で着磁されにくくなるため非常に大きな着磁磁界が必要となる。着磁磁界を大きくするためには着磁コイルのアンペアターン、つまり巻線を増やす必要があるが巻線を増やすと巻線スペースの大きさに比例して着磁コイルの極間が広がり、その結果、ニュートラルゾーンが大きくなる。しかしながら、本発明に用いている高抵抗磁石には渦電流がほとんど発生しないため通常の磁石より少ない磁界で着磁することが可能となり、その結果着磁コイルの巻線を減らすことができ、ニュートラルゾーンの幅を０.５mm以下と小さくすることができる。図３に高抵抗磁石と通常の希土類磁石の着磁特性の比較を示す。また、パルス着磁を用いない場合は、着磁コイルの通電時間が長くなるため着磁コイルが発熱しニュートラルゾーンを小さくし、且つ十分な着磁磁界を得ることは困難である。以上より、本発明では高抵抗磁石を用いることで、ニュートラルゾーン極小多極磁石が可能となりモータ効率を向上させることができる。さらに、多極化及びニュートラスゾーン狭小化により磁石の動作点が向上するため同一トルクを得るための磁石量を減らすことができコスト削減も可能となる。
【００２９】
また、多極化することでモータ周波数が上がることと、固定子８の磁束密度が大きくなることで固定子側の鉄損も増加するが、エッチング加工による低損失電磁鋼板を用いることで固定子側の損失増加を抑制でき、高効率磁石と組み合わせることでモータ効率を向上させることができる。さらに、多極化によりモータの基本周波数が上がるので、音・振動の低減も可能となる。
【００３０】
ここで、図４に磁石の極数とモータ特性の関係図を示す。磁石極数が増えるにつれて出力トルクが向上するが極数が多くなりすぎると、前記ニュートラルゾーンや磁気飽和，鉄損などの影響で逆に出力トルクは下がる。また、鉄損も磁石極数が増えるとコア内の磁束密度が高くなり増加する。本発明では高抵抗磁石，エッチング加工による低損失電磁鋼板を用いることで特に磁石極数１２極〜２２極の間で最も効率が高くなり、多極化によるモータ効率の向上が可能となる。
【００３１】
次に、実施例３として、固定子８と回転子２０の間のモータギャップを小さくすることによりモータギャップの磁束密度の値が０.１Ｔ以上と大きくなりモータ出力が上がりモータ効率の向上が可能となる。しかしながら、固定子８は従来例で示したパンチング加工を用いた場合、切断部分の磁気特性が劣化し、損失が増大する。さらに、加工精度が良くないためモータギャップの極小化には限界がある。本発明ではエッチング加工によりコア切断面の磁気劣化が生じないためモータギャップを小さくすることにより、パンチング加工よりも効果的にモータ効率を向上させることができる。また、エッチング加工は高精度に加工できるため極小ギャップでの製作も可能である。図５にモータギャップに対するモータ効率をパンチング加工とエッチング加工の場合とで比較したグラフを示す。
【００３２】
ここで、本発明の高抵抗磁石について説明する。
【実施例１】
【００３３】
ＮｄＦｅＢ系粉末としてＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主とする急冷粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。ＮｄＦ3を急冷粉表面に形成する場合、原料としてＮｄ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加する。ＨＦの添加によりゼラチン状のＮｄＦ3・ＸＨ2Ｏが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、上記ＮｄＦｅＢ粉と混合する。混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。このようにして形成した皮膜についてＸＲＤにより調べた。その結果、フッ素化合物膜はＮｄＦ3，ＮｄＦ2，ＮｄＯＦなどから構成されていることが判明した。この粒径１から３００μｍの粉末を磁気特性が低下する熱処理温度である８００℃未満の温度で酸化を防止しながら加熱することにより、表面に高抵抗層が形成された残留磁束密度０.７Ｔ以上の磁粉が得られる。粒径１μｍ未満では酸化し易く磁気特性が劣化し易い。また３００μｍよりも大きい場合、高抵抗化あるいは他の効果であるフッ素化合物形成による磁気特性改善効果が小さくなる。磁気特性では前記磁粉を金型に挿入して２ｔ／cm2の圧縮荷重により仮成形後、大気中に出さずにさらに大きな金型中で５００℃から８００℃以下の温度で加圧成形する。このとき１ｔ／cm2以上の荷重により金型中のフッ素化合物及び母相であるＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主とする磁粉は変形し、磁気異方性が発現する。その結果成形体の残留磁束密度は１.０Ｔ以上１.４Ｔ以下の特性が得られ、かつ比抵抗が０.２から２ｍΩcmの高抵抗磁石が得られる。成形体の減磁曲線の角型性は成形条件，フッ素化合物形成条件に依存する。これは母相であるＮｄ2Ｆｅ14Ｂの結晶軸であるｃ軸の向きが成形条件及びフッ素化合物形成条件によって異なるためである。またゼロ磁界近傍における成形体の減磁曲線の傾きは上記ｃ軸の向きの分散度及びフッ素化合物と磁粉の界面付近の構造や組成に依存することが透過電子顕微鏡による構造解析及び組成分析から判明した。成形体の密度が９０から９９％の成形体では、上記フッ素化合物層が成形中に合体，拡散，粒成長し、成形体の中で磁粉表面のフッ素化合物層がバインダーとなって部分的に焼結している。フッ素化合物膜厚が約５００ｎｍの場合、磁粉にフッ素化合物を形成直後のフッ素化合物の粒径は１から１００ｎｍであるが、成形体中でのフッ素化合物の粒径は１０から５００ｎｍとなり、異なる磁粉表面に形成したフッ素化合物層が結合しその中で結晶粒が成長し焼結している部分が多く見られた。結晶粒成長したフッ素化合物結晶の中に鉄が存在することが判明した。この鉄は結晶粒成長前のフッ素化合物中には存在しないことから、結晶粒成長時に磁粉から拡散移動したものと考えられる。鉄の拡散とともに希土類元素やもともと磁粉表面にあった酸素も拡散しているものと推定できる。鉄が拡散しているフッ素化合物はＮｄＦ3よりもＮｄＦ2が多い。ＥＤＸ分析により求めた鉄のフッ素化合物中濃度は平均で１％以上５０％以下である。５０％付近の組成では非晶質になっていた。また酸素も含有していることから、成形体にはＮｄ2Ｆｅ14Ｂ母相を主とするＮｄＦｅＢ磁粉以外にＮｄＦ2，ＮｄＦ3，Ｎｄ(Ｏ，Ｆ)及びＮｄＦｅＦＯ非晶質が存在し、フッ素化合物及びフッ酸化号物中には平均１％から５０％の鉄が含有していることがわかった。フッ素化合物あるいはフッ酸化物の中で鉄原子がどのサイトに配置しているかは正確にわかっていないが、フッ素あるいは希土類原子位置に置換しているものと推定される。上記高残留磁束密度及び高抵抗化の両立が達成できるのは、Ｒ−Ｆｅ−Ｘ（Ｒは希土類元素、Ｘは第３元素）あるいはＲ−Ｔ化合物（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅあるいはＣｏ，Ｎｉ）にフッ素化合物層を形成し、フッ素化合物層内の結晶粒が成長して母相と拡散反応させ、かつフッ素化合物層が焼結のバインダーとなるようにすることで達成できる。このようなフッ素化合物としては、Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，３ｄ遷移元素あるいは希土類元素の中から１元素以上選択された元素から構成された元素Ｒとフッ素からなるＲＦｎ（ｎは１から３）であり加熱成形により磁粉の鉄が１から５０％含有したものである。フッ素化合物中の鉄濃度が５０％より高くなり５０から８０％ではフッ素化合物層の一部が非晶質となり磁気特性を劣化させる可能性があるため５０％以下になるように加熱成形条件，フッ素化合物の形成条件を選択する必要がある。
【００３４】
フッ素化合物はＮｄＦ3以外にＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＣａＦ2，ＳｃＦ3，ＶＦ2，ＶＦ3，ＣｒＦ2，ＣｒＦ3，ＭｎＦ2，ＭｎＦ3，ＦｅＦ2，ＦｅＦ3，ＣｏＦ2，ＣｏＦ3，ＮｉＦ2，ＺｎＦ2，ＡｌＦ3，ＧａＦ3，ＳｒＦ2，ＹＦ3，ＺｒＦ3，ＮｂＦ5，ＡｇＦ，ＩｎＦ3，ＳｎＦ2，ＳｎＦ4，ＢａＦ2，ＬａＦ2，ＬａＦ3，ＣｅＦ2，ＣｅＦ3，ＰｒＦ2，ＰｒＦ3，ＮｄＦ2，ＳｍＦ2，ＳｍＦ3，ＥｕＦ2，ＥｕＦ3，ＧｄＦ3，ＴｂＦ3，ＴｂＦ4，ＤｙＦ2，ＤｙＦ3，ＨｏＦ2，ＨｏＦ3，ＥｒＦ2，ＥｒＦ3，ＴｍＦ2，ＴｍＦ3，ＹｂＦ3，ＹｂＦ2，ＬｕＦ2，ＬｕＦ3，ＰｂＦ2，ＢｉＦ3あるいはこれらのフッ素化合物に酸素や炭素を含んだ溶液を使用した表面処理によって形成することができる。これらのフッ素化合物あるいはフッ酸化合物中での鉄濃度を１から５０％以下にすることでリコイル透磁率を１.０５から１.３０未満にすることができ、磁石損失を低減することが可能である。
【実施例２】
【００３５】
ＤｙやＴｂ，Ｐｒなどの高保磁力化元素を添加していない高残留磁束密度のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ磁粉にＤｙＦ3あるいはＴｂＦ3層を形成し、高残留磁束密度及び高保磁力が達成できる。Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂに近い組成の合金を高周波溶解で溶解し、鋳造インゴットを作製する。このインゴットを粉砕機を用いて１から１０μｍの粉末にする。この粉末表面にフッ素化合物層を形成するためにゼラチン状のＤｙＦ3・ＸＨ2ＯあるいはＴｂＦ3・ＸＨ2Ｏを遠心分離し、溶媒を除去した処理液と上記ＮｄＦｅＢ粉と混合し、混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。この粉末を横磁界プレスあるいは、縦磁界中プレスにより０.５Ｔから１Ｔの磁界中で磁粉を配向させ、不活性ガス中あるいは真空中で９００から１１００℃で４ｈ焼結後、６００℃で熱処理し密度９０から９９％の焼結体を得る。Ｄｙフッ素化合物を形成した場合、焼結体の中でフッ素化合物層はＤｙＦ2，ＤｙＦ3，Ｄｙ(Ｏ，Ｆ)などから構成され焼結によりこれらフッ素化合物あるいはフッ酸化合物にＦｅあるいはＮｄの拡散が認められる。フッ素化合物層中のＦｅが多くなると高保磁力化が困難となるため、５０％以下に抑える必要がある。上記ＤｙやＴｂは焼結後も粒界付近に偏析し、高残留磁束密度及び高保磁力の両立が可能である。このようにフッ素化合物を表面処理により形成し磁粉の表面に高保磁力化に寄与する希土類リッチ相を人工的に作製することで、残留磁束密度は１.３から１.６Ｔ、保磁力は２０から３５ｋＯｅの角型性の良い焼結磁石が得られる。プレス機に挿入前にフッ素化合物で表面処理した急冷磁粉を５００℃から８００℃熱処理で次のような特性向上が確認できる。このような熱処理をすることで、フッ素化合物層に鉄が１原子％含まれる部分が形成され、希土類原子間の拡散も見られる。８００℃よりも高温での熱処理ではαＦｅのような軟磁性相の成長がみられ、磁石特性が劣化する。５００から８００℃の熱処理での特性向上とは、保磁力向上，角型性向上，温度特性向上，高抵抗化などであり、有機系バインダーと混合成形したボンド磁石を作成できる。
【実施例３】
【００３６】
ＮｄＦｅＢ系粉末としてＮｄ2(Ｆｅ，Ｃｏ)14Ｂを主とする急冷粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。急冷粉は非晶質が含まれていても良い。ＤｙＦ3を急冷粉表面に形成する場合、原料としてＤｙ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加する。ＨＦの添加によりゼラチン状のＤｙＦ3・ＸＨ2Ｏが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、上記ＮｄＦｅＢ粉と混合する。混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。このようにして形成した膜厚１から１０００ｎｍのフッ素化合物層についてＸＲＤにより調べた。その結果、フッ素化合物膜はＤｙＦ3，ＤｙＦ2，ＤｙＯＦなどから構成されていることが判明した。この粒径１から３００μｍの磁性粉末を磁気特性が低下する熱処理温度である８００℃未満の温度で酸化を防止しながら加熱することにより、表面に高抵抗層が形成された残留磁束密度０.７Ｔ以上の磁粉が得られる。この時、３５０から７５０℃の熱処理により磁粉の保磁力向上や角型性向上が確認できる。粒径１μｍ未満では酸化し易く磁気特性が劣化し易い。また３００μｍよりも大きい場合、高抵抗化あるいは他の効果であるフッ素化合物形成による磁気特性改善効果が小さくなる。磁気特性では前記磁粉を金型に挿入して１ｔ／cm2の圧縮荷重により仮成形後、大気中に出さずにさらに大きな金型中で４００℃から８００℃以下の温度で加圧成形する。このとき１ｔ／cm2以上の荷重により金型中のフッ素化合物及び母相であるＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主とする磁粉は変形し、磁気異方性が発現する。その結果成形体の残留磁束密度は１.０Ｔ以上１.４Ｔ以下の特性が得られ、かつ比抵抗が０.２から２０ｍΩcmの高抵抗磁石が得られる。成形体の減磁曲線の角型性は成形条件，フッ素化合物形成条件に依存する。これは母相であるＮｄ2Ｆｅ14Ｂの結晶軸であるｃ軸の向きが成形条件及びフッ素化合物形成条件によって異なるためである。またゼロ磁界近傍における成形体の減磁曲線の傾きは上記ｃ軸の向きの分散度及びフッ素化合物と磁粉の界面付近の構造や組成に依存することが透過電子顕微鏡による構造解析及び組成分析から判明した。成形体の密度が９０から９９％の成形体では、上記フッ素化合物層が成形中に合体，拡散，粒成長し、成形体の中で磁粉表面のフッ素化合物層がバインダーとなって部分的に焼結している。フッ素化合物膜厚が約５００ｎｍの場合、磁粉にフッ素化合物を形成直後のフッ素化合物の粒径は１から１００ｎｍであるが、成形体中でのフッ素化合物の粒径は１０から５００ｎｍとなり、異なる磁粉表面に形成したフッ素化合物層が結合しその中で結晶粒が成長し焼結している部分が多く見られた。結晶粒成長したフッ素化合物結晶の中に鉄，コバルト及びＮｄが存在することが判明した。この鉄は結晶粒成長前のフッ素化合物中には存在しないことから、結晶粒成長時に磁粉から拡散移動したものと考えられる。鉄の拡散とともに希土類元素やもともと磁粉表面にあった酸素も拡散しているものと推定できる。鉄が拡散しているフッ素化合物はＤｙＦ3よりもＤｙＦ2が多い。ＥＤＸ分析により求めた鉄のフッ素化合物中濃度は平均で１％以上５０％以下である。５０％付近以上の組成では非晶質になっていた。また酸素も含有していることから、成形体に��Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ母相を主とするＮｄＦｅＢ磁粉以外に(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ2，ＮｄＦ3，Ｎｄ(Ｏ，Ｆ)及びＤｙＦｅＦＯ非晶質が存在し、フッ素化合物及びフッ酸化号物中には平均１％から５０％の鉄が含有していることがわかった。フッ素化合物あるいはフッ酸化物の中で鉄原子がどのサイトに配置しているかは正確にわかっていないが、フッ素あるいは希土類原子位置に置換しているものと推定される。上記高残留磁束密度及び高抵抗化の両立が達成できるのは、Ｒ−Ｆｅ−Ｘ（Ｒは希土類元素、Ｘは第３元素）あるいはＲ−Ｔ化合物（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅあるいはＣｏ，Ｎｉ）にフッ素化合物層を形成し、フッ素化合物層内の結晶粒が成長して母相と拡散反応させ、かつフッ素化合物層が焼結のバインダーとなるようにすることで達成できる。フッ素化合物をバインダーとして使用できるのは、ＮｄＦｅＢ系，ＳｍＣｏ系磁石以外にＦｅ系軟磁性材料であるアモルファスや珪素鋼板あるいは電磁ステンレス鋼にも使用でき、ミリ波やマイクロ波の照射によりフッ素化合物が選択的に発熱し、材料を結合することが可能である。
【実施例４】
【００３７】
ＮｄＦｅＢ系粉末としてＮｄ2(Ｆｅ，Ｃｏ)14Ｂを主とする急冷粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。急冷粉は厚さ１５−５０μｍの扁平粉であり、非晶質が含まれていても良い。ＮｄＦ3を急冷粉表面に形成する場合、原料としてＮｄ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加する。ＨＦの添加によりゼラチン状のＮｄＦ3・ＸＨ2Ｏが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、上記ＮｄＦｅＢ粉と混合する。混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。このようにして形成した膜厚１から１０００ｎｍのフッ素化合物層についてＸＲＤにより調べた。その結果、フッ素化合物膜はＮｄＦ3，ＮｄＦ2，ＮｄＯＦなどから構成されていることが判明した。この粒径１から３００μｍの磁性粉末を磁気特性が低下する熱処理温度である８００℃未満の温度で酸化を防止しながら加熱することにより、表面に高抵抗層が形成された残留磁束密度０.７Ｔ以上の磁粉が得られる。この時、３５０から７５０℃の熱処理により磁粉の保磁力向上や角型性向上が確認できる。粒径１μｍ未満では酸化し易く磁気特性が劣化し易い。また３００μｍよりも大きい場合、高抵抗化あるいは他の効果であるフッ素化合物形成による磁気特性改善効果が小さくなる。成形する場合、前記磁粉を金型に挿入して１ｔ／cm2の圧縮荷重により金型中で４００℃から８００℃以下の温度で加圧成形する。その結果成形体の残留磁束密度は０.７−０.９Ｔの特性が得られ、かつ比抵抗が０.２から２０ｍΩcmの高抵抗磁石が得られる。成形体は加熱成形温度により密度が異なり、９０％以上の密度を得るためには、５００−８００℃で成形することが望ましい。高温で成形することにより高密度が得られるが、フッ素化合物層に他の元素が拡散しやすくなるため、低温度で高密度に成形することが望ましい。ＮｄＦ3層１００ｎｍコートした磁粉を使用して成形した試料断面の透過電子顕微鏡写真を図９に示す。加熱成形前のＮｄＦ3コート後の組織ではＮｄＦ3層内のＮｄＦ3粒径は１−２０ｎｍであった。加熱成形によりＮｄＦ3粒は成長し、図９のＡのように１００ｎｍ以上の粒径になる。このＡの部分のＥＤＸ分析プロファイルを図７（１）（２）に示す。プロファイルにはＮｄ，Ｆｅ，Ｆ，Ｏ，Ｍｏ，Ｇａが見られる。ＭｏはＴＥＭ試料を載せているメッシュ材料であり成形体からの信号ではない。ＧａはＴＥＭ観察のため薄膜化する際に照射したイオンである。コート直後のＮｄＦ3あるいはＮｄＦ2層におけるプロファイルにはＦｅがみられなかたことから、加熱成形によりＦｅがフッ素化合物中に拡散したものと推定できる。Ａ以外の場所を観察してもＦｅがみられ、１原子％（Ｂを除いた合計の中のＦｅ）以上となっていた。図９よりも高温で成形した場合、図１０のようになり図９よりも大きな結晶粒（約２００ｎｍ）のＮｄフッ素化合物が見られた。Ｂ及びＣの結晶粒に関してＥＤＸプロファイルを図７（３）（４）（５）に示す。プロファイルは同じ番号の部分に対応し、ＥＤＸプロファイルは丸印のエリアの組成に対応している。（３）から（５）いずれのプロファイルにもＦｅがみられ１％以上のＦｅが存在していることがわかる。この結晶粒はＮｄＦ2であることからＦｅ原子はＮｄＦ2の結晶格子内に置換している��考えられる。さらに成形温度を高くすると、図１１のように結晶粒界が不鮮明になり平均粒径５００ｎｍの試料も得られる。ＤやＦの部分の回折像を合わせて示す。どちらも非晶質のようにブロードなパターンとなっており、ＤとＦの部分のＦｅ原子濃度は図８の（６）（８）に対応するように４.０から８.０ｋｅＶの範囲ではＦｅのピークがＮｄピークよりも高くなっていることがわかる。これに対しＦの部分は回折像よりＮｄＦ2でありこの部分のＦｅは非晶質部よりもＦｅ濃度が少ない。ＤやＥではＦｅ濃度が５０％を超えており、Ｆでは５０％未満である。このことからフッ素化合物あるいはフッ素化合物層内のＦｅ濃度を抑制することで非晶質に近い構造をもったＦｅ５０％以上の層の成長を抑制することができる。そのためには加熱加圧時の条件として、低温加圧あるいは短時間成形，低酸素成形が挙げられる。フッ素化合物層中のＦｅ濃度を５０％以下にすることで減磁曲線の形をリコイル透磁率が１.０４から１.３０と小さい形にすることが可能である。
【実施例５】
【００３８】
ＮｄＦｅＢ系粉末としてＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主とする水素処理粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。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）平均粒径が７０から１５０μｍの希土類磁石用磁粉１００ｇに対して１５ｍＬのＮ    ｄＦ3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、１×１０-5    torrの減圧下で２００℃、３０分と４００℃、３０分の熱処理を行った。
（４）（３）で熱処理を施した希土類磁石用磁粉の磁気特性を調べた。
【００３９】
このようにして形成した膜についてＸＲＤにより調べた。その結果、フッ素化合物膜はＮｄＦ3，ＮｄＦ2，ＮｄＯＦなどから構成されていることが判明した。この粒径７０から１５０μｍの粉末を５００から１１００℃未満の温度で酸化を防止しながら加熱することにより、表面に高抵抗層が形成される。粒径１μｍ未満では酸化し易く磁気特性が劣化し易い。また３００μｍよりも大きい場合、高抵抗化あるいは他の効果であるフッ素化合物形成による磁気特性改善効果が小さくなる。磁気特性では前記磁粉を金型に挿入して２ｔ／cm2の圧縮荷重により磁場中仮成形後、大気中に出さずにさらに金型中で５００℃から１１００℃未満の温度で焼結する。その結果成形体の残留磁束密度は１.０Ｔ以上１.４Ｔ以下の特性が得られ、かつ比抵抗が０.２から２ｍΩcmの高抵抗磁石が得られる。成形体の減磁曲線の角型性は磁粉配向条件，焼結条件，フッ素化合物形成条件に依存する。またゼロ磁界近傍における成形体の減磁曲線の傾きは上記ｃ軸の向きの分散度及びフッ素化合物と磁粉の界面付近の構造や組成に依存する。成形体の密度が９０から９９％の成形体では、上記フッ素化合物層が成形中に合体，拡散，粒成長し、成形体の中で磁粉表面のフッ素化合物層がバインダーとなって部分的に焼結している。フッ素化合物膜厚が約５００ｎｍの場合、磁粉にフッ素化合物を形成直後のフッ素化合物の粒径は１から３０ｎｍであるが、成形体中でのフッ素化合物の粒径は１０から５００ｎｍとなり、異なる磁粉表面に形成したフッ素化合物層が結合しその中で結晶粒が成長し焼結している部分が多く見られた。結晶粒成長したフッ素化合物結晶の中に鉄が存在することが判明した。この鉄は結晶粒成長前のフッ素化合物中には存在しないことから、結晶粒成長時に磁粉から拡散移動したものと考えられる。鉄の拡散とともに希土類元素やもともと磁粉表面にあった酸素も拡散しているものと推定できる。鉄が拡散しているフッ素化合物はＮｄＦ3よりもＮｄＦ2が多い。ＥＤＸ分析により求めた鉄のフッ素化合物中濃度は平均で１％以上５０％以下である。５０％付近の組成では非晶質になっていた。また酸素も含有していることから、成形体にはＮｄ2Ｆｅ14Ｂ母相を主とするＮｄＦｅＢ磁粉以外にＮｄＦ2，ＮｄＦ3，Ｎｄ(Ｏ，Ｆ)及びＮｄＦｅＦＯ非晶質が存在し、フッ素化合物及びフッ酸化合物中には平均１％から５０％の鉄が含有していることがわかった。フッ素化合物あるいはフッ酸化物の中で鉄原子がどのサイトに配置しているかは正確にわかっていないが、フッ素あるいは希土類原子位置に置換しているものと推定される。上記高残留磁束密度及び高抵抗化の両立が達成できるのは、Ｒ−Ｆｅ−Ｘ（Ｒは希土類元素、Ｘは第３元素）あるいはＲ−Ｔ化合物（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅあるいはＣｏ，Ｎｉ）にフッ素化合物層を形成し、フッ素化合物層内の結晶粒が成長して母相と拡散反応させ、かつフッ素化合物層が焼結のバインダーとなるようにすることで達成できる。このようなフッ素化合物としては、Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，３ｄ遷移元素あるいは希土類元素の中から１元素以上選択された元素から構成された元素Ｒとフッ素からなるＲＦｎ（ｎは１から３）であり加熱成形により磁粉の鉄が１から５０％含有したものである。フッ素化合物中の鉄濃度が５０％より高くなり５０から８０％ではフッ素化合物層の一部が非晶質となり磁気特性を劣化させる可能性があるため５０％以下になるように加熱成形条件，フッ素化合物の形成条件を選択する必要がある。種々のＮｄＦｅＢ系磁性粉に対してＮｄＦ3膜あるいはＮｄＦ2膜を磁粉表面に形成し、加熱成形した密度９５−９８％の試料について１ｋＨｚの周波数で損失を評価し解析により渦電流損失とヒス損に分離した。各損失とリコイル透磁率及び比抵抗の関係を図６に示す。リコイル透磁率が増加すると比抵抗が大きくても損失が減少しない。損失低減が可能なリコイル透磁率の範囲は１.０４から１.３０であり、１.３０を超えると損失が何もしていないＮｄＦｅＢ成形体よりも高損失となる。比抵抗を増加させるためにフッ素化合物の厚さを厚く、かつ８００℃以上の高温で加熱成形するとＦｅが拡散し軟磁性的な成分が増加し、リコイル透磁率が増加する。これはヒス損の増加に繋がり全体の損失が増加する。リコイル透磁率を増加させないようにするためにはフッ素化合物中にＦｅ５０％以上拡散しないようにする必要がある。したがって低損失を得るためには５００から８００℃の成形温度範囲の中でも低温成形を実施し、フッ素化合物の厚さを３００ｎｍ以下とし、Ｆｅがフッ素化合物層の中に拡散することを防止することが望ましい。
【実施例６】
【００４０】
ＮｄＦｅＢ系焼結磁石の表面を酸洗などにより酸化物を除去後、ＮｄＦ3を焼結磁石表面に形成する場合について以下に説明する。処理液の原料としてＮｄ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加する。ＨＦの添加によりゼラチン状のＮｄＦ3・ＸＨ2Ｏが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、上記ＮｄＦｅＢ焼結体に塗布する。塗布膜の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。このようにして形成した膜についてＸＲＤにより調べた。その結果、フッ素化合物膜はＮｄＦ3，ＮｄＦ2，ＮｄＯＦなどから構成されていることが判明した。この焼結体を３５０から７００℃未満の温度で酸化を防止しながら加熱することにより、表面に高抵抗層が形成される。このような表面に高抵抗層が形成された磁石を積層することで高周波磁場に磁石がさらせた場合の渦電流損失を低減できる。上記フッ素化合物層はミリ波照射により発熱するため、フッ素化合物層が形成された焼結磁石を接着する場合、ミリ波を照射することで、フッ素化合物層のみが選択的に加熱され接着することが可能である。したがって、焼結体中心部の加熱が抑えられ、フッ素化合物中の希土類元素あるいは母相構成元素とフッ素化合物との反応が進行する。このようなミリ波照射によりフッ素化合物層中には鉄原子が拡散し平均１％となるが、フッ素化合物の選択加熱による接着が可能であり、磁石厚さ０.１−１０mmのスライス磁石の表面をフッ素化合物が含まれる高抵抗層を形成後、選択加熱することで低損失焼結磁石の製造が可能となる。処理可能なフッ素化合物としてはアルカリ元素，アルカリ土類元素，希土類元素の少なくとも１つの元素を含むＲＦｎ（ｎは１から３、Ｒは上記元素）を主とするものである。処理後のミリ波照射あるいはマイクロ波照射により上記フッ酸化合物やＦｅを含むフッ素化合物が成長する。上記手法は種々の寸法形状の焼結磁石に適用でき、特に加工により劣化した層を含む焼結磁石の磁気特性を改善するために有効であり、１mm以下の厚さの微小磁石に対して有効である。
【実施例７】
【００４１】
ＮｄＦｅＢ系粉末としてＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主とする急冷粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。またＦｅ系軟磁性粉の表面にもフッ素化合物を形成する。ＮｄＦｅＢ系磁粉及びＦｅ系磁粉をそれぞれ別に仮成形後、その少なくとも２つの仮成形体を同時に加熱成形することで軟磁性体と硬磁性体を含む成形体の作製が可能であり、低損失の磁気回路用部品の製造が可能となる。高抵抗膜としてＮｄＦ3を急冷粉表面に形成する場合、原料としてＮｄ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加する。ＨＦの添加によりゼラチン状のＮｄＦ3・ＸＨ2Ｏが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、上記ＮｄＦｅＢ粉と混合する。混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。同様にＦｅ系磁粉にも混合塗布する。このようにして形成した膜についてＸＲＤによると、フッ素化合物膜はＮｄＦ3，ＮｄＦ2，ＮｄＯＦなどから構成されており、このような相により８００℃付近までＮｄＦｅＢ及びＦｅ系磁粉ともに磁粉抵抗が高いことを確認している。フッ素化合物層が形成されたＮｄＦｅＢ系磁粉は５００℃から７５０℃で変形させることで異方性を発現し磁気特性が向上する。またフッ素化合物層が形成された軟磁性を示すＦｅ系磁粉も上記温度範囲で成形可能であり、成形後歪み取り熱処理をすることでヒステリシス損失が低減でき、かつ高抵抗を維持できるため渦電流損失も低減可能である。５００から７５０℃での成形はフッ素化合物を形成したＮｄＦｅＢ磁粉及びＦｅ系磁粉のどちらも高抵抗，磁気特性を保持したままプレス成形が可能な温度であるため、９０から９９％の密度で磁気特性を維持することが可能である。この場合ＮｄＦｅＢ系磁粉とＦｅ粉の間にはフッ素化合物が存在し、そのフッ素化合物が変形，拡散，結合することで成形体が形成される。フッ素化合物を使用するため熱膨張係数の差が低減でき、磁場を使用する異方性付加プロセスとは異なるため、同時に成形することが可能である。部品形状によってはＮｄＦｅＢ系磁石を先に成形後、室温付近でＦｅ系磁粉を成形し、最後に歪み取り熱処理を実施することも可能である。
【実施例８】
【００４２】
ガラス基板上に膜厚１０ｎｍ以上のＴａ下地層をスパッタリング法を用いて形成後、膜厚１０から１００μｍのＮｄＦｅＢ系厚膜を作製した。ＤｙＦ3を形成する場合、原料としてＤｙ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加したゼラチン状のＤｙＦ3・ＸＨ2Ｏを遠心分離し、厚膜表面に塗布する。その後溶媒を除去し、加熱により水和水を蒸発させ、ＮｄＦｅＢ厚膜表面にＤｙＦ3あるいはＤｙＦ2が成長する。フッ素化合物の厚さは１から１００ｎｍである。次にフッ素化合物膜にミリ波あるいはマイクロ波を照射し、フッ素化合物を加熱しＮｄＦｅＢ膜の表面からＤｙやＦ原子を拡散させる。基板には上記ミリ波あるいはマイクロ波によって加熱されにくいＳｉＯ2系ガラスを用いるとよい。ＤｙやＦの拡散と同時にＦｅやＮｄも拡散しフッ素化合物中に１at％のＦｅがみられるようになるとともに、ＮｄＦｅＢの保磁力や角型性が向上する。残留磁束密度０.７〜１.１Ｔ，保磁力１０〜２０ｋＯｅの厚膜磁石が得られる。
【実施例９】
【００４３】
図１２において軟磁性材１２に接触させて永久磁石１１を配置させる。永久磁石１１は１μｍから１mmの厚さである。この厚さで永久磁石１１の磁気特性を向上させるために表面にフッ素化合物処理をした後、永久磁石表面に１から１００ｎｍのフッ素化合物粒子を成長させ、４００から８００℃の熱処理により保磁力を向上させている。永久磁石は厚膜あるいは焼結磁石のどちらでも良い。これにシャフト１３を挿入した後コイル１４を配置させる。上記熱処理はミリ波照射により加熱しても良い。
【実施例１０】
【００４４】
図１３においてＳｉＯ2系基板２３上にＴａ下地層２２をスパッタリングにより１から１００ｎｍ形成し下地の上に１０から１０００ｎｍのＮｄＦｅＢ系膜２１を形成する。その上に遠心分離した鉄イオンを含むゼラチン状溶液ＤｙＦ3・ＸＨ2Ｏをスピンナーを用いて均一膜厚（１−１０００ｎｍ）に塗布する。このフッ素化合物層２５の上にレジスト２４を塗布し露光現像後（２）のように使用するマスクに沿ってレジスト２４が残る。次にミリングなどによってフッ素化合物層２５をレジストでカバーされていない部分を除去して（３）のような構成にした後、レジストを有機溶剤等を用いて除去し（４）のような膜構成とする。この状態でミリ波加熱処理をする。ミリ波加熱には富士電波工業製２８ＧＨｚミリ波加熱装置を使用し、フッ素化合物のみ選択的に加熱する。この加熱によりフッ素化合物と接するＮｄＦｅＢ膜の間で拡散が起こり、反応層２６が成長し、ＮｄＦｅＢの磁気特性が変化する。反応層２６はフッ素化合物層２５との界面のみでもよい。磁気特性の変化は使用するフッ素化合物の種類によって異なる。ＤｙＦ3あるいはＴｂＦ3などのフッ素化合物を使用した場合は、接触部付近のＮｄＦｅＢ膜の保磁力向上あるいは熱減磁抑制などの磁気特性変化を確認できる。このようにフッ素化合物と接触するＮｄＦｅＢ膜の部分のみ磁気特性を向上するように変えることができ、レジストパターンのサイズによってその面積は変えられ、サブミクロンの細いパターンから大きなパターンまで対応できる。磁性膜はＮｄＦｅＢだけでなく、Ｆｅ系磁性膜のＦｅＰｔ，ＦｅＳｉＢ，ＮｉＦｅあるいはＣｏ系のＣｏＦｅ，ＣｏＰｔなどの磁性膜において、磁気特性を接触部のみ変えることが可能である。また、ミリ波を使用するため基板の加熱を抑えながらフッ素化合物付近のみ加熱可能であり、フッ素化合物膜を磁性膜全体に形成しミリ波を照射するのみで通常の熱処理時間を短縮でき、下地なしで規則化可能な熱処理も可能となる。このような手法は磁気記録媒体のみでなく、磁気ヘッドのプロセスでの局所加熱に使用することが可能である。また上記と同様に、ガラス基板上に膜厚１０ｎｍ以上のＴａ下地層をスパッタリング法を用いて形成後、膜厚１０から１００μｍのＮｄＦｅＢ系厚膜を作製した。ＤｙＦ3を形成する場合、原料としてＤｙ(ＣＨ3ＣＯＯ)3をＨ2Ｏで溶解させ、ＨＦを添加したゼラチン状のＮｄＦ3・ＸＨ2Ｏを遠心分離し、厚膜表面に塗布する。その後溶媒を除去し、加熱により水和水を蒸発させ、ＮｄＦｅＢ厚膜表面にＤｙＦ3あるいはＤｙＦ2が成長する。フッ素化合物の厚さは１から１００ｎｍである。フッ素化合物層はスパッタリング法や蒸着法を使用してもよい。次にフッ素化合物膜にミリ波あるいはマイクロ波を照射し、フッ素化合物を加熱しＮｄＦｅＢ膜の表面からＤｙやＦ原子を拡散させる。基板には上記ミリ波あるいはマイクロ波によって加熱されにくいＳｉＯ2系ガラスを用いるとよい。ＤｙやＦの拡散と同時にＦｅやＮｄも拡散しフッ素化合物中に１at％のＦｅがみられるようになるとともに、ＮｄＦｅＢの保磁力や角型性が向上する。残留磁束密度０.７〜１.１Ｔ，保磁力１０〜２０ｋＯｅの厚膜磁石が得られる。
【実施例１１】
【００４５】
希土類フッ素化合物又はアルカリ土類金属フッ素化合物コート膜を軟磁性板上に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
（１）ネオジムフッ素化合物膜を形成するための処理液は次のようにして作製した。
最初に水に溶解度の高いＤｙを含む塩を水と混合し、攪拌溶解させる。希釈したフッ    化水素酸を徐々に添加した。ゲル状沈殿のフッ素化合物が生成した溶液をさらに攪拌    し、遠心分離後メタノールを添加した。さらにメタノール溶液を攪拌し、腐食性イオ    ンを希釈したメタノール溶液を処理液とした。
（２）ＮｄＦ3コート膜形成処理液を滴下し、軟磁性板が濡れるのが確認できるまで混合    した。
（３）ＮｄＦ3コート膜形成処理軟磁性板を２〜５torrの減圧下で溶媒のメタノール除去    を行った。
（４）溶媒の除去を行った軟磁性板を１×１０-5torrの減圧下で２００℃、３０分と４０    ０℃，３０分の熱処理を行った。
【００４６】
軟磁性板はシート状アモルファス（非晶質）材あるいは電磁ステンレス板などの鉄系あるいはＣｏ，Ｎｉ系強磁性材料である。これらの軟磁性板にフッ素化合物を形成後、ミリ波により加熱することでフッ素化合物に接触した部分のみ加熱することが可能であり、フッ素化合物層を部分的に形成することで、フッ素化合物が形成された部分のみミリ波照射により局所的に加熱される。アモルファスのヒステリシス低減のために部分的に加熱することで、非加熱部で機械的強度を保持させ、加熱部を低損失とすることで強度と損失を両立できる。また電磁ステンレス鋼においてフッ素化合物を塗布した部分のみミリ波で加熱することで加熱部分のみ強磁性から非磁性化させることあるいは非磁性から強磁性に変化させることが可能であり、リラクタンストルクを使用した回転機に適用することが可能である。
【実施例１２】
【００４７】
ＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロックを機械研磨などで加工すると表面に加工変質層が形成され、磁気特性が劣化する。加工された１０×１０×１０mmのＮｄＦｅＢ焼結磁石ブロック表面には加工研磨による微小なクラックが発生しており、クラック表面の一部は酸化している。このような酸化物は焼結磁石の構成元素である希土類元素や鉄などを含んでおり磁化が反転し易く残留磁束密度あるいは保磁力の低下など磁気特性の低下を引き起こす。このような磁気特性の低下は磁石の減磁耐力を弱めるため高温で使用する場合あるいは高い減磁磁界で使用する場合など問題となる。磁気特性を回復させるために有効な手法として希土類フッ素化合物溶液で被覆する手法がある。希土類フッ素化合物溶液とは酢酸Ｄｙや硝酸Ｄｙなどを水に溶解させ攪拌した後、遠心分離しメタノールを添加する。このような溶液あるいはコロイド溶液を使用して焼結磁石ブロックに塗布、熱処理する手法は、フッ素化合物などの粉砕粉を使用して塗布する場合と比較すると、以下のような利点がある。１）溶液のため微小なクラック表面を容易に被覆可能である。２）溶液のため、大小のクラック表面を被覆するばかりでなく窪みや穴などには溶液を溜めることが可能である。３）溶液のため磁石表面と面で接触し熱処理温度を低温化あるいは短時間化できる。４）溶液中の炭素などの不純物が熱処理により希土類元素やフッ素原子と一緒に磁石内に入り易い。５）溶液のため塗布膜厚の制御がし易く、塗布膜厚の薄膜化も容易である。６）種々の元素を溶液中に混合させることが可能である。７）スピンナーなどを使用して均一に塗布することが可能であり、溶液を再利用できる。８）粉末特有の微粉末の凝集のような問題が起きず均一に塗布できる。９）異種フッ素化合物溶液を使用して熱処理と組み合わせて多段のプロセス（Ｎｄフッ素化合物溶液で処理，熱処理後、他の重希土類フッ素化合物溶液で処理，熱処理）が可能である。酢酸Ｄｙを使用し、ほぼ透明なＤｙＦ系溶液を平均膜厚１０ｎｍに塗布した場合でも、焼結磁石ブロック表面から深さ方向に伸びるクラック内部ＤｙＦ系溶液を塗布できる。この時クラック内部に孔などが存在しても微小な孔は溶液で満たすことが可能である。また溶液は磁石表面と面で接触しているため希土類や不純物の拡散が低温で生じやすくなる。膜厚分布が粉末塗布に比べて均一なため、拡散させる希土類元素の使用量を低減することが容易である。溶液中に希土類以外の軽元素が存在する場合、熱処理時にこの軽元素が希土類元素であるＤｙやフッ素と一緒に拡散しやすくなり、粒界の一部に残留し易くなる。軽元素としては炭素や酸素などが挙げられる。溶液中に混入している炭素原子は希土類元素あるいはフッ素原子とともにＮｄＦｅＢ系焼結ブロックの亀裂部や表面，粒界部付近より拡散し焼結磁石ブロック内部に拡散する。したがって粒界あるいは焼結磁石ブロック表面には炭素がＥＤＸなどにより検出される。ＤｙＦ系溶液を平坦部平均膜厚１００ｎｍで塗布した後、溶媒除去と同時に粒界などの界面に沿ってＤｙやＦ（フッ素）あるいＣ（炭素）が拡散する。磁石ブロックの最表面は厚さ１ｎｍから１００ｎｍの（Ｎｄ，Ｄｙ）（Ｏ，Ｆ，Ｃ）などの炭素を含む希土類酸フッ素化合物、Ｄｙフッ素化合物あるいはＤｙ酸化物が成長し、熱処理温度が高くなるとともに磁石ブロック内部にＤｙ及び軽元素が拡散するようになる。５００℃以上の熱処理温度ではＤｙとＮｄの相互拡散が起こり、粒界近傍にＤｙの多い相が形成される。Ｎｄ原子はフッ素，炭素あるいは酸素と一部結合し粒界に固定され、Ｄｙが粒界から１−２００ｎｍの範囲で分布するようになる。炭素の存在により粒界部でのＮｄとＤｙの相互拡散が生じやすくなりかつ粒界付近にＤｙがとどまり易くなった。このことからフッ素化合物微粉を使用するよりも溶液を使用した場合の方が溶液中の軽元素による希土類固定効果が働き、保磁力の増大とＨｋ増大、同一保磁力での残留磁束密度の増加が可能となる。粒界３重点にもＤｙや炭素，フッ素が偏析した相がみられる。このように溶液を使用した場合の特徴として溶液内の軽元素不純物による希土類元素（Ｄｙ）の粒界近傍固定作用が確認できている。ＤｙＦ系溶液を使用し溶媒にメタノール，エタノールなどを使用することで焼結磁石ブロック表面から内部にかけて粒界に炭素濃度が高いフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物が成長し、このような炭素を含む化合物と磁石を構成する希土類元素との間に拡散が進行し、Ｄｙが粒界近傍に拡散し、ＮｄやＤｙは炭素を含む化合物に多く含有する。微粉末状のフッ素化合物を使用して焼結磁石ブロック表面に塗布後、熱処理によりＤｙを粒界近傍に拡散させる場合よりも、本手法を使用すると炭素の粒界への拡散によりＤｙの粒界拡散を助長したり、ＤｙとＮｄの相互拡散も助長される。また、溶液処理は粉末処理よりも焼結磁石ブロックの微小クラックにも溶液が入り込むため、拡散させるための時間が短く、処理に必要な希土類元素量が低減されると共に、拡散長も長くすることが可能である。焼結磁石ブロック表面にはＥＤＸで観察可能な量の炭素を含む希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が粒界あるいは粒界近傍に形成され、磁石ブロック中心部にはＥＤＸで観測可能な炭素は見当たらず、希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が粒状あるいは層状に成長する。このような希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物にはＤｙが偏析する。一部のＤｙは粒内部にも偏析する。上記のような炭素およびＮｄ，Ｄｙなど希土類元素を含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の成長と同時にＤｙの粒界近傍への拡散により、保磁力増加，角型性向上，磁気特性の温度係数低減，希土類使用量低減，熱減磁低減あるいは渦電流低減を確認している。
【実施例１３】
【００４８】
フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙを拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部あるいは凹凸部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｄｙ，Ｎｄ)x(Ｏ，Ｆ，Ｃ)yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。
【実施例１４】
【００４９】
フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、鉄イオンを含有させフッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙを拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素または鉄がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素または鉄とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｄｙ，Ｎｄ)x(Ｏ，Ｆ，Ｃ)yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素または鉄を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子または鉄原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液が鉄以外に酢酸基などのイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または１ppm以上の炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。
【実施例１５】
【００５０】
フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、鉄イオンを含有させフッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を１個から１０００個同時に浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙや鉄を拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素または鉄がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素または鉄とＤｙ及びＦｅを含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素または鉄が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのような鉄を含むフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にも強磁性を示すフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｄｙ，Ｎｄ)x(Ｏ，Ｆ，Ｃ)yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素または鉄を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子または鉄原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.０１から１vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加，局所電気抵抗増加が確認された。処理溶液はＤｙ以外に他の希土類元素あるいはアルカリ土類元素を含むフッ素化合物を形成可能であり、処理溶液に粒径０.０１から１μｍの希土類フッ素化合物微粉末あるいは希土類酸フッ素化合物微粉を１から５０wt％含有させて処理し、上記のような熱処理あるいは８００℃以上の熱処理と８００℃以下の熱処理を行うことで磁気特性を向上できる。これらの処理溶液は循環させて組成調整することで何回でも繰り返し使用できる。また処理溶液は焼結磁石の構成元素を酸性液などで溶解分離させたものを原料にすることも可能であり焼結磁石をリサイクルすることで得られる。
【実施例１６】
【００５１】
フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理（２００℃）することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石表面にＤｙを含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させることができた。次に５００℃以上望ましくは８００℃以上の熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面から内部にはこのような軽元素とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｄｙ，Ｎｄ)x(Ｏ，Ｆ，Ｃ)yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。Ｄｙ以外にＮｄ，Ｔｂのフッ素化合物処理液を使用することで保磁力の増加を確認している。またアルカリ土類元素のフッ素化合物溶液においても角型性向上を確認している。従って磁気特性向上には希土類フッ素化合物溶液を使用しなくても、他のフッ素化合物溶液を使用してＮｄと拡散して成長する(Ｎｄ，Ｍ)xＦy，(Ｎｄ，Ｍ)x(Ｆ，Ｏ)yあるいは(Ｎｄ，Ｍ)x(Ｆ，ＯＣ)yなど（ｘ，ｙは正の整数）のフッ素化合物，酸フッ素化合物あるいは炭素含有酸フッ素化合物により焼結磁石表面の希土類元素の酸化が主原因の劣化をフッ素原子により還元することで修復させることが可能である。
【実施例１７】
【００５２】
フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｍｇあるいは硝酸Ｍｇを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理（２００℃）することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石表面にＭｇを含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させることができた。次に５００℃以上であり望ましくは８００℃以上の熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＭｇと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面から内部にはこのような軽元素とＭｇを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＭｇやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｍｇ，Ｎｄ)x(Ｏ，Ｆ，Ｃ)yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＭｇが偏析しＮｄとＭｇの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＭｇの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＭｇの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで角型性が１０％増加することを確認している。温度特性改善，機械強度増加も確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、焼結磁石に(Ｎｄ，Ｄｙ)ＦｅＢ系磁石を用いることで、Ｍｇフッ素化合物と希土類元素が反応して成長するフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物にＮｄ及びＤｙが混入し、熱処理によってこのフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物からＤｙやＮｄが焼結磁石の粒界に沿って拡散することにより、保磁力向上や角型性向上などの磁気特性向上を確認できる。すなわち希土類元素を含まないフッ素化合物系処理液を用いて焼結磁石表面を被覆後、５００℃以上焼結温度以下の温度で熱処理することで、表面付近に焼結磁石の構成元素を含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させ、さらに拡散熱処理を施すことで粒界に沿って希土類元素を拡散させ、ＤｙとＮｄの相互拡散によりＤｙを粒界付近に拡散させることが可能である。この手法により希土類元素を含まないフッ素化合物処理液により焼結磁石表面の磁気特性を向上させることが可能であり、減磁曲線の角型性が１０％以上向上する。Ｍｇフッ素化合物溶液にＤｙなどの重希土類元素フッ素化合物溶液を混合あるいは多層にして処理することで角型性向上と保磁力増加が達成できる。上記のような効果が得られるＭｇ以外のフッ素化合物溶液はアルカリ，アルカリ土類，遷移金属元素のフッ素化合物溶液である。
【実施例１８】
【００５３】
ＮｄＦｅＢ系焼結磁石を高耐熱用途で使用する場合、重希土類元素であるＤｙ，Ｈｏ，Ｔｂなどの添加あるいはＧａなどの半金属元素やＮｂなどの遷移金属元素が混合されている。このような焼結磁石の母相であるＲＥ2Ｆｅ14Ｂ（ＲＥは希土類元素）と母相以外の粒界相や硼化物があり、加工研磨工程で焼結磁石表面あるいは粒界部付近を中心にクラックが生じ酸化している。このような酸化は磁気特性を劣化させる。またクラック部は非磁性であり凹凸がある界面であるため逆磁区が発生し易く角型性が低下する。フッ素化合物溶液がこのような１ｎｍから１０００ｎｍ幅のクラックあるいは焼結磁石表面に接触するとフッ素原子の一部が酸素あるいは希土類元素と界面で結合し、熱エネルギーが付加されると界面から拡散し希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が成長し、希土類元素の酸化物が希土類元素のフッ素化合物や酸フッ素化合物に還元される。溶液を使用しているため溶液と接触している面全てでこの種の反応が起こり酸フッ素化合物の成長が主に認められ、焼結磁石の表面付近に希土類酸フッ素化合物相が成長する。これとほぼ同時にフッ素，希土類元素、あるいは溶液中の炭素などの原子が粒界に沿って内部に拡散する。クラックの幅が１０００ｎｍ以下で酸化膜の厚さが１００ｎｍ以下であればＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物液による表面処理で焼結磁石の角型性向上は可能である。すなわち希土類元素酸化物の還元による磁気特性回復が可能である。また重希土類元素をあらかじめ使用した焼結磁石の場合には、このようなＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物処理液を使用して熱処理により重希土類元素の酸フッ素化合物層を成長させ、この酸フッ素化合物から重希土類元素を粒界に沿って拡散させ、さらに重希土類元素とＮｄの交換により重希土類元素を粒界付近に偏析させることも可能である。このとき粒界付近にはフッ素あるいは溶液中の拡散速度の速い炭素などの軽元素が検出できる。希土類元素は炭素，硼素，窒素，酸素と結合しそれぞれ化合物を形成することは知られており、このような化合物の生成自由エネルギーの差を利用して重希土類と希土類元素の交換反応を実現させることが可能である。焼結磁石全体の磁気特性を向上させるためには、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を拡散させ、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を偏析させる。希土類元素の粒界拡散は、フッ素及び炭素など希土類元素と化合物を形成する軽元素によって助長される。溶液から拡散させる場合、溶液と焼結磁石は面接触のため拡散が低温度で進行し、かつ溶液中の軽元素も粒界に沿って拡散し、希土類元素の拡散を助長させる。このことにより、粒界に沿って成長する希土類元素を含むフッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物または希土類炭素酸フッ素化合物の結晶粒径を小さくすることができる。溶液を用いて０.１から５vol％Ｄｙフッ素溶液を塗布後、５００℃から１０００℃で熱処理することで、焼結磁石表面に希土類フッ素酸素化合物及び希土類炭素酸フッ素化合物が成長し、この粒径が０.１から１０ｕｍとなるが、焼結磁石内部の粒界に成長する希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物は、最表面の粒径よりも小さくすることができる。こ���ような希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物の粒径は小さい方が望ましく、粒界に沿って成長する場合、粒界に平行な方向と粒界に垂直な方向でその寸法を評価した時、粒界に平行な方向の寸法が粒界に垂直な寸法よりも長くなっており、このことが保磁力増加に寄与している。上記希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物中のフッ素濃度は０.１から５０原子％であり、炭素濃度が０.０１から１０原子％、酸素濃度が０.０１から１０原子％である。フッ素原子及び炭素原子が粒界に沿って層状に偏析することで、希土類元素間の拡散が粒界を中心にして粒界の周囲に進行し、磁気特性が向上する。磁気特性向上としては保磁力の１０から２００％増加、減磁曲線の角型性が５から２０％の向上が認められ、その結果減磁耐力の向上が認められる。粒界付近のフッ素濃度が０.１％以上存在する全粒界に占める割合は１０％以上であり望ましくは５０％以上である。炭素などの溶液から拡散した軽元素は焼結磁石の表面付近の粒界部に多く認められその濃度は焼結磁石内部になるほど減少する傾向を示すが、このような希土類元素と化合物を形成する可能性のある軽元素は、粒界に存在することにより希土類元素の拡散を助長させるため、熱処理の低温化，短時間化及び、フッ素を含む相の粒界に沿った成長を助長させるため、磁気特性が向上し易い。したがって炭素を１ppm以上望ましくは１００ppm以上あらかじめ焼結ブロック中に存在させておくことにより溶液中の希土類元素の粒界拡散を助長させ、熱処理時間の短縮あるいは磁気特性の向上を達成できる。溶液中の炭素を利用すれば焼結磁石ブロック表面には酸素濃度の１／１０から２倍程度の炭素が酸フッ素化合物中に存在させることができ、この炭素は溶液処理後の熱処理により拡散したものであり、磁石内部にも粒界に沿って拡散する。希土類元素とフッ素を含む溶液を焼結磁石ブロックに塗布し、１０００℃以下の温度で熱処理することで１０％以上の保磁力増大や減磁曲線の角型性向上が確認できた。溶液を使用する特徴として以下の項目が挙げられる。１）溶液のため１ｎｍから１００ｎｍ幅の微小なクラック表面を容易に被覆可能である。２）溶液のため、大小のクラック表面を被覆するばかりでなく窪みや穴などには溶液を溜めることが可能である。また加工により剥離しそうなＮｄＦｅＢの粒を結着させることが可能である。３）溶液のため磁石表面とフッ素や希土類元素が面で接触し熱処理温度を低温化あるいは短時間化できる。４）フッ素化合物中にアルコールを膨潤させているため、溶液中の炭素などの不純物が熱処理により希土類元素やフッ素原子と一緒に磁石内に入ることで粒界に層状にフッ素を含む相の成長を助長させる。５）溶液のため塗布膜厚の制御がし易く、塗布膜厚の薄膜化も容易であり、平均膜厚１ｎｍから１０００ｎｍの塗布膜を容易に形成可能である。６）種々の元素を溶液中に混合させることが可能である。炭素等軽元素（水素，酸素，窒素など）の混合，各種酸溶液との混合，希土類フッ素化合物微粉との混合，希土類窒素化合物との混合が可能である。７）スピンナーなどを使用して複雑形状磁石に均一に塗布することが可能であり、溶液を再利用できる。８）粉末特有の微粉末同士の凝集のような問題が起きず均一に塗布できる。９）異種フッ素化合物溶液を使用して熱処理と組み合わせて多段のプロセス（Ｎｄフッ素化合物溶液で処理，熱処理後、他の重希土類フッ素化合物溶液で処理，熱処理）が可能である。このような特徴を生かして焼結ブロックだけでなく、ＮｄＦｅＢ系磁粉の表面処理による磁気特性向上も確認している。
【実施例１９】
【００５４】
ＮｄＦｅＢ系焼結磁石を高耐熱用途で使用する場合、重希土類元素であるＤｙ，Ｈｏ，Ｔｂなどの添加あるいはＧａなどの半金属元素やＮｂなどの遷移金属元素が混合されている。このような焼結磁石の母相であるＲＥ2Ｆｅ14Ｂ（ＲＥは希土類元素）と母相以外の希土類元素濃度の高い粒界相や硼化物があり、加工研磨工程で焼結磁石表面あるいは粒界部付近を中心にクラックが生じ希土類元素は酸化している。このような酸化は磁気特性を劣化させ、減磁曲線に保磁力の小さい相として現れる。またクラック部は空間であるため非磁性であり凹凸がある界面であるため逆磁区が発生し易く減磁曲線の角型性が低下する。希土類元素を含むフッ素化合物溶液がこのような１ｎｍから１０００ｎｍ幅のクラックあるいは焼結磁石表面に接触するとフッ素原子の一部が酸素あるいは焼結磁石を構成している希土類元素と界面で結合し、熱エネルギーが付加されると界面から拡散し希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が成長し、希土類元素の酸化物が希土類元素のフッ素化合物や酸フッ素化合物に還元される。同時に溶液中の希土類元素と焼結磁石を構成していた希土類元素との間に交換拡散が生じる。溶液を使用しているため溶液と接触している面全てでこの種の反応が起こり酸フッ素化合物の成長が主に認められ、焼結磁石の表面付近に希土類酸フッ素化合物相が成長する。Ｄｙとフッ素を含む溶液の場合、溶液中のＤｙと焼結磁石中のＮｄが相互拡散により(Ｄｙ，Ｎｄ)x(Ｆ，Ｏ，Ｃ)yなどの化合物が形成される（ｘ，ｙは正の整数）。これとほぼ同時にフッ素，希土類元素、あるいは溶液中の炭素などの原子が粒界に沿って内部に拡散する。クラックの幅が１０００ｎｍ以下で酸化膜の厚さが１００ｎｍ以下であればＭｇ，ＣａあるいはＦｅなど希土類元素を含まないフッ素化合物液による表面処理で焼結磁石の角型性向上は可能である。すなわち希土類元素酸化物の還元による磁気特性回復が可能である。またＤｙ，Ｔｂ，Ｈｏなど重希土類元素をあらかじめ使用した焼結磁石の場合には、このようなＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物処理液を使用して熱処理により重希土類元素の酸フッ素化合物層を成長させ、この酸フッ素化合物から重希土類元素を粒界に沿って拡散させ、さらに重希土類元素とＮｄの交換により重希土類元素を粒界付近に偏析させることも可能である。このとき粒界付近にはフッ素あるいは溶液中の拡散速度の速い炭素，窒素などの軽元素が検出できる。希土類元素は炭素，硼素，窒素，酸素と結合しそれぞれ化合物を形成することは知られており、このような化合物の生成自由エネルギーの差を利用して重希土類と希土類元素の交換反応を実現させることが可能である。焼結磁石全体の磁気特性を向上させるためには、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を拡散させ、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を偏析させる。希土類元素の粒界拡散は、フッ素及び炭素など希土類元素と化合物を形成する軽元素によって助長される。溶液から拡散させる場合、溶液と焼結磁石は面接触のため拡散が５００℃以下２００℃以上の低温度で進行し、かつ溶液中の軽元素も粒界に沿って拡散し、希土類元素の拡散を助長させる。このことにより、粒界に沿って成長する希土類元素を含むフッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物または希土類炭素酸フッ素化合物の結晶粒径を小さくすることができる。焼結磁石表面に成長するフッ素を含む化合物でフッ素濃度が５０at％以上の場合はフッ素を含む化合物の抵抗が高いが、３０％未満になると抵抗は急激に低くなり焼結磁石表面の抵抗を１０倍以上に安定した高抵抗にすることが困難となる。抵抗を５０％以上増加させるためにはフッ素濃度を３０％以上残留させるように、熱処理温度を８００℃以下にするか、フッ素含有溶液を１００ｎｍから１０００ｎｍ以上塗布するかあるいはフッ素濃度を高くした溶液を使用して塗布することが望ましい。
【００５５】
次に、本発明のエッチング加工の固定子鉄心について説明する。
【００５６】
固定子鉄心（以下「鉄心」と呼称する場合がある）は、積層された鋼板で作られており、鋼板の突極が、エッチング加工、好ましくはフォトエッチング加工により形成されている。このとき、鋼板の厚さが、０.０８〜０.３０mmである。
【００５７】
もちろん、固定子鉄心の全体をエッチング加工により加工することが、磁気特性および製造工程全体の作業性の観点から望ましい。
【００５８】
また、固定子鉄心と同様に回転子鉄心についても、０.０８〜０.３０mmの厚さの珪素鋼板をエッチング加工することが、磁気特性の改善の観点から望ましい。すなわち、パンチング加工による固定子鉄心あるいは回転子鉄心の加工は、鋼板内の規則的な結晶配置を破壊し、このことによりヒステリシス損を増大する。固定子鉄心や回転子鉄心をエッチング加工することで、規則的な結晶配置の破壊を防止でき、ヒステリシス損の増大を防止できる。
【００５９】
パンチング加工は加工対象の鋼板が薄くなればなるほど切断部の乱れ、例えばつぶれ，バリ，ダレが大きな問題となり、ヒステリシス損が増大する傾向を示す。
【００６０】
さらに、パンチング加工で加工可能な形状は、円または直線といった単純な形状の加工である。その理由は、パンチング加工では金型が必要であり、この金型を複雑な曲線に形成することは極めて困難である。また、金型を研磨する場合にも、複雑な曲線形状を有する金型の場合には、うまく研磨ができないという問題がある。
【００６１】
このためパンチング加工などの機械加工では、渦電流損を低減する目的で電磁鋼板を薄くすることはできるが、ヒステリシス損が増大することとなり、鉄損を低く抑えることが困難となる。
【００６２】
エッチング加工はこのような問題を解決できる。このエッチング加工によりヒステリシス損を低く抑え、渦電流損を低減できる。スピンドルモータでは固定子鉄心をエッチング加工することにより、スピンドルモータ全体の効率を、更に向上させることができる。なお、エッチング加工の代表的な方法として、フォトエッチングによる加工がある。
【００６３】
エッチング加工は、鋼板内の規則的な結晶配置の破壊を防止できることによるヒステリシス損の低減効果を有する他に、加工精度の大幅向上によるスピンドルモータの特性の改善が期待できる。
【００６４】
また、磁気ギャップの幅を高精度に加工でき、トルク脈動あるいは高調波磁束の低減による、あるいは磁気抵抗の低減や磁束漏れの低減による、スピンドルモータの特性や効率の改善が可能となる。
【００６５】
さらに、特性の改善や性能の向上につながる複雑な曲線形状で固定子鉄心を加工することが可能となることで、パンチング加工に比較して、特性改善や性能向上が可能となる。
【００６６】
例えば、固定子鉄心と回転子との間のギャップの形状を高精度で加工することにより、効率向上のみならず、脈動の低減などの性能向上や特性改善が可能となる。
【００６７】
具体的には以下の形態で説明する。
【００６８】
本形態では、鉄心の積層鉄心密度は、９０.０〜９９.９％である。好ましくは９３.０〜９９.９％である。
【００６９】
なお、この積層鉄心密度は、機械的に積層された鉄心を圧縮することにより向上させることも必ずしも不可能ではない。しかしながら、こうした場合、鉄損が増加してしまい好ましいとはいえない。本形態で説明するものは、こうした積層鉄心密度を向上させるための特別な工程を設けることなく、積層鉄心密度を向上させることのできるものである。
【００７０】
このような鉄心の積層鉄心密度の向上は鉄心内の磁束密度を低下でき、これによって、
スピンドルモータの鉄損を低減できる効果がある。
【００７１】
上記の場合、鉄心の積層鉄心密度（％）は、鋼板の板厚０.０８〜０.３０mmであり、鉄心の枚数２０〜１００（枚）程度であり、鉄心の高さ５〜２０mmである。
【００７２】
鋼板の組成は、Ｃが０.００１〜０.０６０重量％、Ｍｎが０.１〜０.６重量％、Ｐが０.０３重量％以下、Ｓが０.０３重量％以下、Ｃｒが０.１重量％以下、Ａｌが０.８重量％以下、Ｓｉが０.５〜７.０重量％、Ｃｕが０.０１〜０.２０重量％を含有し、残部が不可避な不純物とＦｅとからなる。なお、不可避な不純物は、酸素や窒素のガス成分等である。
【００７３】
そして、好ましくは、鋼板の組成は、Ｃが０.００２〜０.０２０重量％、Ｍｎが０.１〜０.３重量％、Ｐが０.０２重量％以下、Ｓが０.０２重量％以下、Ｃｒが０.０５重量％以下、Ａｌが０.５重量％以下、Ｓｉが０.８〜６.５重量％、Ｃｕが０.０１〜０.１重量％を含有し、残部が不純物とＦｅとからなる、結晶粒子を有する、いわゆる電磁鋼板としての珪素鋼板である。
【００７４】
こうした珪素鋼板の組成を決定する際に、特に、鉄損を低減するという観点では、ＳｉとＡｌとの含有量が重要である。こうした観点でＡｌ／Ｓｉを規定した場合、この比が０.０１〜０.６０であることが好ましい。さらに好ましくはこの比が０.０１〜０.２０である。
【００７５】
なお、珪素鋼板における珪素の濃度は、０.８〜２.０重量％を用いるスピンドルモータと、４.５〜６.５重量％を用いるスピンドルモータとを、そのスピンドルモータの種類によって、使い分けることができる。
【００７６】
なお、珪素の含有量を下げることによって、珪素鋼板の磁束密度は向上する。本形態の場合は、１.８〜２.２Ｔとすることができる。
【００７７】
珪素の含有量が少ない場合、圧延加工性が向上し、板厚を薄くすることができ、板厚を薄くすることにより、鉄損も減少する。一方、珪素の含有量が多い場合、圧延加工性の低下は珪素を圧延加工の後に含有させる等の工夫を施すことにより解決され、鉄損も減少する。
【００７８】
また、珪素鋼板に含有される珪素の分布は、珪素鋼板の厚み方向に対して、ほぼ均一に分散させてもよく、また、珪素の濃度を部分的に高くするように、珪素鋼板の厚み方向に対して、内部の濃度より表面部の濃度を高くすることも可能である。
【００７９】
さらには、鉄心は、積層された鋼板と鋼板との間に、厚さが０.０１〜０.２μｍである絶縁被膜を有し、その絶縁被膜の厚さも、０.１〜０.２μｍ、好ましくは０.１２〜０.１８μｍであるスピンドルモータと、０.０１〜０.０５μｍ、好ましくは０.０２〜０.０４μｍのスピンドルモータとがある。
【００８０】
なお、絶縁被膜の厚さが、０.１〜０.２μｍである場合には、その絶縁被膜は、有機や無機の膜を用いることが好ましい。絶縁被膜の材料としては、有機材料，無機材料、これら材料が混合されたハイブリット材料を用いることもできる。
【００８１】
また、絶縁被膜の厚さが、０.０１〜０.０５μｍである場合には、その絶縁被膜は、酸化被膜であることが好ましい。特に、鉄系の酸化被膜が好ましい。
【００８２】
つまり、珪素鋼板の板厚を薄肉化することによって、絶縁被膜の厚さも薄くすることができるようになる。
【００８３】
従来の電磁鋼板の絶縁皮膜は、パンチング加工後でも絶縁性が維持できると同時に、パンチング加工性そのものを向上させるために潤滑性，鋼板の密着性，パンチング加工後の焼鈍における耐熱性，積層された電磁鋼鈑を溶接して鉄心を形成する際の溶接性等、絶縁性以外の特性も加味して、絶縁皮膜の厚みや成分が調整され、０.３μｍ程度の厚さが必要となっていた。
【００８４】
しかしながら、本形態で説明する薄肉化した珪素鋼板では、絶縁皮膜の厚さを薄くする必要がある。
【００８５】
従来と同様な厚さの絶縁被膜を用いた場合、珪素鋼板が薄肉化したため、相対的に、絶縁皮膜の体積率が珪素鋼板の体積率に対して増加し、磁束密度が低下する恐れがあるからである。
【００８６】
このように、本形態で説明する薄肉化した珪素鋼板では、絶縁皮膜の厚さを薄くすることができる。
【００８７】
一般的に、電磁鋼板を薄くする場合、絶縁被膜は厚くする必要がある。しかしながら、
本形態では、こうした考え方とは異なり、電磁鋼板を薄くしても絶縁被膜を厚くする必要がなく、むしろ電磁鋼板と共に薄くすることが可能となる。したがって、積層鉄心密度も向上することになる。
【００８８】
そして、珪素鋼板における珪素の分散状態と、回転子の使用条件とを勘案して、検討する必要があり、最高回転速度の運転域が低速にあり、珪素鋼板からなる鋼板に含有される珪素が鋼板の厚み方向に分散されている場合と、最高回転速度の運転は一般に数千〜数万rpm であり、珪素鋼板からなる鋼板に含有される珪素の濃度が、内部より表面部が高い場
合とを、用途に応じて使い分けることができる。
【００８９】
回転速度と鉄損との関係には、回転速度が上昇すれば上昇するほど、磁束の交番周波数が高くなるため鉄損が増加する関係がある。回転速度が速いスピンドルモータは回転速度が遅いスピンドルモータより、鉄損が増加する傾向にある。この点を考慮して、珪素鋼板における珪素の含有量を検討する必要がある。
【００９０】
なお、珪素鋼板に含有される珪素は、溶解法により、電磁鋼板に均一的に添加してもよく、表面改質またはイオン注入，ＣＶＤ（ケミカルベーパデポジット）などの方法により、電磁鋼板に局部的、特に表面部に添加してもよい。
【００９１】
また、本形態で説明する電磁鋼板は、スピンドルモータの固定子を形成する突極とヨークとを有する鉄心に使用されることを前提とし、厚さが０.０８〜０.３０mmであり、突極およびヨークとがエッチング加工により形成されることが可能なものである。
【００９２】
幅が５０〜２００cmである電磁鋼板におけるエッチング加工は、鋼板にレジストを塗布し、固定子鉄心の形状を露光し、現像して、この形状に基づきレジストを除去し、エッチング液により加工し、エッチング液による加工後、残ったレジストを除去することで行われる。
【００９３】
低鉄損化に有利とされる珪素鋼板の薄肉化については、珪素鋼板の圧延加工性の悪さや、鉄心を打ち抜く際のプロセスであるパンチング加工性の悪さから、工業規模で大幅なコスト増を伴わずに実現することは不可能とされてきた。このように、高効率・低トルク脈動のスピンドルモータに使用する電磁鋼板として珪素鋼板を使用した場合、板厚０.５０mmと０.３５mmとが中心であり、永らく薄肉化の進展がなかった。
【００９４】
しかしながら、本形態では、パンチング加工を使用せず、エッチング加工を使用することにより、工業規模で大幅なコスト増を伴わずに、鉄心に用いる珪素鋼板の薄肉化を可能とし、低鉄損化を実現した。
【００９５】
本形態では、鉄心の低鉄損化を実現するために、鉄損の小さい珪素鋼板を使用すると共に圧延加工をも考慮した珪素含有量の調整，珪素鋼板の圧延加工をも考慮した板厚の薄肉化，鉄心の形状に形成するエッチング加工の適用，積層された鉄心を構成する一枚一枚の珪素鋼板の低鉄損化，珪素鋼板と珪素鋼板との間に形成される絶縁皮膜を考慮した鉄心としての低鉄損化を考慮する。
【００９６】
金型を用いた打ち抜き加工法であるパンチング加工では、切断部近傍に加工硬化層や、
バリやダレ（以下「バリ等」と呼称する）と称される塑性変形層が形成され、残留歪や残留応力が発生する。パンチング加工時に発生する残留応力は、分子磁石の配列の規則性を破壊し、すなわち磁区を破壊し、鉄損を著しく増大させ、残留応力を除去するための焼鈍工程が必要となる。焼鈍工程は、鉄心の製造コストの更なる増加をもたらすことになる。
【００９７】
本形態では、こうしたパンチング加工を施さずに鉄心を形成するため、塑性変形層が形成されることもほとんどなく、残留歪や残留応力が発生することもない。従って結晶粒子の配列状態を乱すこともほとんど無く、分子磁石の配列、すなわち磁区の配列の損傷を防止でき、磁気特性であるヒステリシス特性の劣化を防止できる。
【００９８】
また、鉄心は、加工された珪素鋼板を積層して形成される。この珪素鋼板の残留歪や残留応力の発生を抑制することによって、鉄心としての磁気特性をさらに向上させることができる。
【００９９】
したがって、本形態に係るスピンドルモータは、低鉄損化，高出力化，小型軽量化を実現することができる。また、このスピンドルモータに使用する電磁鋼板は、エッジ部分にバリ等がほとんどない良好なものである。
【０１００】
バリ等は、塑性変形層の一つで、切断部に沿って、鋼板の平面方向から空間方向に鋭利に突出するため、電磁鋼板の表面に形成される絶縁皮膜を破り、積層される鋼板の間の絶縁を破壊する場合がある。
【０１０１】
また、こうした鋼板を積層する場合には、バリ等によって、積層される鋼板の間に不要な空隙が作られるため、積層鉄心密度の増加が阻害され、その結果、磁束密度が低下する。磁束密度の低下は、スピンドルモータの小型軽量化を阻害する。
【０１０２】
電磁鋼鈑を積層後、鉄心を板厚方向に圧縮することで、バリ等を潰し、積層鉄心密度を向上させる方法が採られる場合もあるが、この場合、加圧圧縮によって残留応力が増加し、鉄損が増加する。さらに、バリ等による絶縁破壊の問題も残る。
【０１０３】
本形態で説明する鉄心は、バリ等がほとんど発生しないため、加圧圧縮することもなく、積層鉄心密度を向上させることができ、また、絶縁破壊を起こすこともない。したがって、鉄損も低減することができる。
【０１０４】
鉄心に用いる電磁鋼板としての珪素鋼板において、珪素の含有量として６.５重量％が、理論上、最も鉄損が低い。しかしながら、珪素の含有量が増えると圧延加工性やパンチング加工性が著しく悪くなる。このため、多少鉄損が高いものであっても、圧延加工性やパンチング加工性を考慮して、珪素鋼板における珪素の含有量として約３.０重量％が主流である。
【０１０５】
本形態で説明する珪素鋼板は、板厚を０.３mm以下と薄肉化することができるため、珪素の含有量を２.０重量％以下としても、鉄損が低いものである。
【０１０６】
従来、板厚０.３mm以下の薄肉化した珪素鋼板の製造には、圧延，焼鈍等の特別の工程が必要であったが、本形態で説明する珪素鋼板は、こうした特別の工程を必要としないため、薄肉化した珪素鋼板の製造コストも低減可能である。なお、鉄心の製造に関しては、パンチング加工を必要としないため、更なる製造コストの低減が可能である。
【０１０７】
なお、鉄心の主力材料である珪素鋼板とは別に、極薄電磁材料として特殊な用途で限定的に使用される極めて高価なアモルファス材料が知られているが、アモルファス材料は、溶融金属を急速に凝固させ箔体として製造される特殊なプロセスを有するため、０.０５mm厚程度またはこれ以下の超薄肉で３００mm幅程度の極少量の製造は可能であるが、これ以上の板厚や板幅の材料の製造は工業規模では不可能とされている。
【０１０８】
このようにアモルファス材料は、硬く脆い材質で薄すぎるため、パンチング加工ができず、化学成分の制限から磁束密度が低いなどの理由のため鉄心の材料としては主力となり得ない。
【０１０９】
本形態で説明する電磁鋼鈑は、このようなアモルファス材料とは異なり、結晶粒子を有するものである。
【０１１０】
また、本形態における電磁鋼板は、低鉄損化に有利な薄肉化，歪の低減，高出力化，小型軽量化に有利な寸法精度の向上と、高磁束密度化に有利な鉄心積層密度の向上と、を同時に実現させるものでもある。
【０１１１】
つまり、本形態によれば、低鉄損失と共に、高出力化，小型軽量化を実現できる鉄心を、提供することができる。
【０１１２】
電磁鋼板の板厚と鉄損との関係を図１４に示す。
【０１１３】
板厚と鉄損との間には、図１４より、板厚が厚くなれば厚くなるほど、鉄損が高くなるという関係があることがわかる。
【０１１４】
このうち一般的に用いられる珪素鋼板の板厚は、圧延加工やパンチング加工性を考慮して、０.５０mmと０.３５mmとの２種類である。
【０１１５】
鉄心の製造に広く用いられるこの２種類の板厚の珪素鋼板では、鉄損を低減するため、
圧延と焼鈍とを施す必要がある。また、更なる薄肉化を実現するためには、対象となる鉄心の形状や大きさで繰り返す回数は異なるが、こうした圧延と焼鈍とを繰り返す必要がある。このように、一般的に用いられる珪素鋼板では、薄肉化を実現するために、圧延，焼鈍等の特別の工程を追加して製造する必要があり、製造コストが高くなる。
【０１１６】
本形態で説明する鉄心は、製造コストも低減でき、鉄心の加工上の問題も解決することができるため、工業規模での大量生産が可能となる。
【０１１７】
本形態では、０.０８〜０.３０mmの板厚の珪素鋼板を使用するものである。なお、好ましくは、０.１〜０.２mmの板厚の珪素鋼板を使用し、エッチング加工を用いて鉄心の形状を作製する。
【０１１８】
図１４には、参考のためアモルファス材料の板厚の領域も示している。アモルファス材料は、溶融金属を急速に凝固させ箔体として製造される特殊なプロセスを有するため、０.０５mm厚程度またはそれ以下の超薄肉の製造に適し、これ以上の板厚は急速な冷却が困難となるため、製造が難しい。また、板幅も３００mm幅程度の狭いものしか製造ができず、特殊な製造プロセスと相まって製造コストが著しく高くなる。
【０１１９】
また、磁気特性については、鉄損は低いが、磁束密度が低いという欠点がある。これは急冷に凝固させるため化学成分に制限があるためである。
【０１２０】
本形態では、このようなアモルファス材料を使用することなく、結晶粒子を有する珪素鋼板を使用する。
【０１２１】
次に、珪素鋼板の代表的な製造プロセスを示す。
【０１２２】
電磁鋼板に成り得る材料を製鋼する。例えば、Ｃが０.００５重量％、Ｍｎが０.２重量％、Ｐが０.０２重量％、Ｓが０.０２重量％、Ｃｒが０.０３重量％、Ａｌが０.０３重量％、Ｓｉが２.０重量％、Ｃｕが０.０１重量％を含有し、残部がＦｅと若干の不純物とからなる組成を有する鋼板材料を用いる。
【０１２３】
こうした鋼板材料を、連続鋳造，熱間圧延，連続焼鈍，酸洗，冷間圧延，連続焼鈍を施すことにより、板幅５０〜２００cm、ここでは特に板幅５０cm，板厚０.２mmの珪素鋼板を製造する。
【０１２４】
また、作製された珪素鋼板の表面に、鉄損を低減するため、さらに、４.５〜６.５重量％の珪素を形成してもよい。
【０１２５】
この後、厚さ０.１μｍの有機樹脂の絶縁被膜コーティグを施し、珪素鋼板を製造する。
【０１２６】
場合によっては、特別な絶縁被膜コーティグの工程を用いずに、厚さ０.０１〜０.０５μｍの酸化被膜を作製してもよい。
【０１２７】
なお、ここで説明した絶縁被膜コーティグの工程は、鉄心を製造する際、エッチング加工の工程の後に施されることが好ましい。
【０１２８】
なお、珪素鋼板は、平板又はコイル状，ロール状に形成される。
【０１２９】
次に、鉄心の代表的な製造プロセスを示す。
【０１３０】
製造された珪素鋼板に前処理を施し、レジストを塗布する。このレジストに対して、マスクを用いて固定子鉄心の形状を露光し現像する。この形状に基づきレジストを除去する。さらに、エッチング液により加工する。エッチング液による加工後、残ったレジストを除去し、所望の固定子鉄心の形状を有する珪素鋼板を製造する。こうした製造には、例えばフォトエッチング加工が有効であり、金属マスクを用いた微細孔を精密に加工する方法を使用することも有効である。
【０１３１】
製造された所望の固定子鉄心の形状を有し、鉄心の形状を有する珪素鋼板を複数枚積層し、溶接等を用いて積層された珪素鋼板を固定することにより、鉄心を製造する。なお、溶接に際しては、ファイバーレーザー等の入熱の少ない溶接を施すことが好ましい。
【０１３２】
エッチング加工を用いて、突極の形状を製造することによって、極めて高い加工精度、例えば、誤差として±１０μｍ以下、好ましくは±５μｍ以下で、所望の形状の固定子鉄心を製造することが可能である。
【０１３３】
また、真円度で誤差を表現すると、３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。なお、真円度とは、円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい、円形部分を二つの同心の幾何学的円で挟んだときの両円の間の領域が最小となる場合の半径の差をいう。
【０１３４】
図１５に、珪素鋼板における珪素含有量と鉄損との関係を示す。
【０１３５】
図１５に示すように、珪素含有量が６.５重量％の珪素鋼板が最も鉄損が少ない。しかしながら、６.５重量％と多量の珪素が、珪素鋼板に含有されている場合、圧延加工が難しく、所望の厚さの珪素鋼板の製造が困難になる。圧延加工性は、電磁鋼鈑に含有される珪素が多くなれば多くなるほど、悪化するという傾向にあるためである。こうした背景から、鉄損と圧延加工性とのバランスを考慮して、３.０重量％の珪素が含有されている珪素鋼板が用いられている。
【０１３６】
つまり、本形態では、珪素鋼板の板厚を薄肉化することにより、珪素鋼板の鉄損を低減し、珪素鋼板における珪素の含有量の鉄損に対する影響度を小さくする。
【０１３７】
したがって、本形態で説明する珪素鋼板は、圧延加工性が良好になると共に、板厚を薄肉化することにより、鉄損に影響度の大きい珪素鋼板における珪素の含有量の自由度が大きくなる。こうしたことから、珪素鋼板における珪素の含有量を、０.５〜７.０重量％の範囲とすることが可能であり、０.８〜２.０重量％と４.５〜６.５重量％との極端に異なる含有量を用いることもでき、鉄心の仕様またはスピンドルモータの用途によって、使い分けすることができるようになる。
【０１３８】
図１６に、エッチング加工による代表的な加工断面形状を示す。
【０１３９】
珪素鋼板をエッチング加工することにより、酸液で溶解された加工断面近傍には、（ａ）に示すようにバリ等の塑性変形層は存在しない。加工断面を珪素鋼板の平面方向に対して、ほぼ垂直に形成することができる。
【０１４０】
また、先端的なフォトエッチング加工では、（ｂ）〜（ｄ）に示すように溶解部の形状の制御も可能である。つまり、所定のテーパーを形成することもでき、板厚方向に対して垂直方向に凹凸を形成することも可能である。
【０１４１】
このように、エッチング加工された珪素鋼板は、その加工による残留応力がほぼ０であり、塑性変形層は、ほとんど存在せず、珪素鋼板の板厚方向に対する塑性変形量はほぼ０である。また、エッチング加工による加工断面近傍の塑性変形量もほぼ０である。
【０１４２】
さらに、加工断面において、珪素鋼板の加工断面の形状を制御することができ、加工による残留応力がほぼ０であり、加工断面近傍の塑性変形量もほぼ０である切断断面形状を形成することができる。
【０１４３】
また、こうしたエッチング加工を用いることによって、珪素鋼板の微細な結晶組織，機械的特性，表面部を最適化した状態で鉄心に適用することもできる。珪素鋼板の結晶組織の異方性や、これに基づく磁気特性の異方性を勘案して、鉄心の磁気特性の最適化を実現することもできる。
【０１４４】
図１７に、パンチング加工による代表的な加工断面形状を示す。
【０１４５】
珪素鋼板をパンチング加工することにより、塑性加工時のせん断応力によって、加工断面近傍は著しく変形し、１０〜１００μｍ程度のバリ，ダレ，つぶれが形成される。
【０１４６】
また、珪素鋼板の平面方向の寸法精度についても、パンチング加工では金型の寸法精度で制限され、通常は珪素鋼板の板厚に対して５％前後の空隙でせん断されるため、珪素鋼板の平面方向の寸法精度は低下する。さらに、量産時には金型の損耗で経時的に精度が低下する等の問題もある。また、薄肉化された珪素鋼板ほどパンチング加工が困難となる。
【０１４７】
エッチング加工を適用する本形態では、こうした加工精度の問題も解決され、経時的な精度の低下も解消される。
【０１４８】
また、固定子鉄心の形状を所定のパターンを使用して露光するとき、電磁鋼板の圧延方向に関するマーク又は基準孔を設けることが好ましい。
【０１４９】
電磁鋼板を積層する場合、圧延方向に対して電磁鋼板が平均化されることが、スピンドルモータの特性を向上させる上で必要である。例えば、圧延方向に対して、所定量，マーク又は基準孔の位置を変え、電磁鋼板を積層する際に、マーク又は基準孔の位置を揃えることで、スピンドルモータとしての磁気特性の向上を図ることが可能となる。
【０１５０】
以上の薄板電磁鋼板をエッチング製法にて製作したスピンドルモータは、コギングトルクを小さくでき、かつ鉄損も低減できて、高精度，高効率のスピンドルモータを提供することができる。
【０１５１】
本発明のスピンドルモータを備えたＨＤＤ装置においては、コギングトルクが十分小さいことから、磁気情報が記録されるディスク３０の回転速度変動をきわめて少なくすることができるため、磁気情報の記録再生が安定し、高速で、大容量，高信頼性とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の一実施例に関わるスピンドルモータの構造を示す図。
【図２】本発明の一実施例に関わるＨＤＤ装置を示す図。
【図３】高抵抗磁石の着磁磁界と着磁率の関係を示す図。
【図４】磁石極数とモータ特性の関係を示す図。
【図５】モータギャップとモータ効率との関係を示す図。
【図６】リコイル透磁率と損失との関係。
【図７】ＥＤＸ分析プロファイル。
【図８】ＥＤＸ分析プロファイル。
【図９】透過電子顕微鏡写真。
【図１０】透過電子顕微鏡写真。
【図１１】透過電子顕微鏡写真及び電子線回析像。
【図１２】モータ断面図。
【図１３】磁性膜プロセス図。
【図１４】電磁鋼板の板厚と鉄損との関係を示す図。
【図１５】珪素鋼板における珪素含有量と鉄損との関係を示す図。
【図１６】エッチング加工による代表的な加工断面形状を示す図。
【図１７】パンチング加工による代表的な加工断面形状を示す図。
【符号の説明】
【０１５３】
１  ハウジング
２  突極端
３  永久磁石
４  ハブ
５  ステータコイル
６  突極
７  ヨーク
８  固定子
９  固定子鉄心
２０  回転子
３１  永久磁石
３２  軟磁性材
３３  回転子シャフト
３４  コイル
４１  ＮｄＦｅＢ膜
４２  下地
４３  基板
４４  レジスト
４５  フッ素化合物層
【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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