JP2002057015A - 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ - Google Patents
異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータInfo
- Publication number
- JP2002057015A JP2002057015A JP2000243642A JP2000243642A JP2002057015A JP 2002057015 A JP2002057015 A JP 2002057015A JP 2000243642 A JP2000243642 A JP 2000243642A JP 2000243642 A JP2000243642 A JP 2000243642A JP 2002057015 A JP2002057015 A JP 2002057015A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- anisotropic
- anisotropic magnet
- phase
- plastic working
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0579—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B with exchange spin coupling between hard and soft nanophases, e.g. nanocomposite spring magnets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
性磁石とその製造方法およびこの磁石を用いたモータを
提供する。 【解決手段】Nd2Fe14B相、α−Fe相、および
Nd−Cu相の3相を少なくとも含むと共に、組成式が
NdxFe100−x−y−ZByCuZ(2at%≦x
≦10at%、1at%≦y≦5at%、0.5at%≦z≦1
0at%)で表せる、異方性磁石38。
Description
優れた磁気特性を有する異方性磁石とその製造方法およ
び係る磁石を用いたモータに関する。尚、本明細書にお
いては、後述する加工により所定の形状に成形された着
磁前の磁石用の成形体も磁石と称する。
高いエネルギ積を有する。このため、係る磁石を搭載す
るモータなどの高性能化や小型化が達成できることか
ら、近年その市場が拡大している。現在、市販されてい
るNd−Fe−B系焼結磁石は、最高で50MGOe程
度の最大エネルギ積を有する。しかしながら、今後はモ
ータなどの省エネルギ化や更なる高性能化が求められる
ことから、これらに使用される磁石の高性能化、特に高
磁束密度化が求められている。
最大値は、その磁石を形成する材料自体の飽和磁化の値
から計算可能である。Nd−Fe−B系磁石の場合、そ
の主相であるNd2Fe14Bの正方晶における飽和磁
化値16.0kGを基にして計算する〔(16.0/
2)2〕と、得られる最大エネルギ積の最大値は64.
0MGOeであり、且つこの値が最大エネルギ積の到達
限界である。このため、Nd−Fe−B系磁石では、理
論的な最高到達値の64.0MGOeに対し、実際値と
して約50MGOe程度まで高められているが、実質的
に磁力向上のうえで限界に近付いてきている。今後、大
幅な磁気特性の向上を図るには、従来の手法から脱却し
たアプローチが望まれている。
大エネルギ積の限界値を超える材料の提案もされている
(Physical Review B、1993年、第
48巻第21号、15812〜15816頁)。これ
は、Nd−Fe−Bの結晶とα−Feなどの高飽和磁化
の軟磁性相とを微細にして共存させることで、係る2相
間の相互作用を高め、磁石の高保磁力とα−Fe相によ
る高磁束密度化とを同時に発現させようとするものであ
り、この磁石は交換スプリング磁石と呼ばれる。しか
し、Nd−Fe−Bの結晶粒子径が大きいと上記のよう
な効果は得られない。一般に、上述した相互作用を発現
させるには、1μm以下の結晶粒子を用いることが必要
である。上記交換スプリング磁石を実現するため、超急
冷プロセスによる微細粒子を持つ粉末を製作したり、或
いは、スパッタリングなどにより微細結晶粒子からなる
薄膜を製作する試みが行われている。これらの方法によ
り、上記2相間の相互作用が発生したとの報告もある
が、何れも磁石を形成する結晶がランダムな方向を向い
ており、磁石のN・S極の方向がランダムな等方性磁石
であるため、得られる磁気特性は何れも低い値に留ま
る、という問題があった。
め、次のような方法も考えられている。異方性Nd−F
e−B系焼結磁石では、その焼結前に粒子径が数μmの
Nd−Fe−Bの合金粉末に対し磁場を印加しつつプレ
スすることにより、磁気的に配向した予備成形体を製作
する。この際、Nd−Fe−B粉末にFe粉末を混合し
た状態で磁場中プレスした後に焼結すると、Nd−Fe
−B粒子とFe粒子とが相互作用を持った異方性の交換
スプリング磁石を得られる可能性がある。しかしなが
ら、Nd−Fe−B粒子が焼結前の段階で既に数μmと
相互作用を発生させるには大きすぎるサイズであるた
め、上述した方法では異方***換スプリング磁石を得る
ことができない。
異方性磁石を得る提案もされている(Journal
of Magnetism and Magnetic
Materials、1990年、第84巻、88〜
94頁)。これは、超急冷プロセスにて製造したNd−
Fe−B系(Nd2Fe14B化合物の化学量論値より
もNdリッチ側の組成)の粉末をホットプレスで固めた
後、得られた成形体を据え込み加工して塑性変形させる
ことにより、元来は磁気的に等方性であった磁石材料が
異方性となり、最大エネルギ積(BH)maxが高められ
る、というものである。上記異方性化のメカニズムは、
塑性変形時にてNdリッチの粒界相に囲まれたNd2F
e14B結晶が粒界滑りしつつ粒成長した結果、結晶の
方向が揃うため異方性となる、というものである。この
際、Ndリッチ粒界相は、融点が600℃付近と低く、
熱間の塑性加工時に融液状となるため、潤滑剤のような
作用を行うと共に、結晶粒成長の促進剤としても作用し
ていると考えられる。しかしながら、Fe濃度が高いN
d−Fe−B系交換スプリング磁石は、上記Ndリッチ
粒界相が存在しないため、熱間の塑性加工による異方性
化を行うことは困難である。
化の度合に大きく影響することも知られている(IEE
E Transactions on Magneti
cs、1999年、第35巻・第5号、3268〜32
70頁)。これによると、従来の熱間塑性加工による異
方性磁石の場合、800℃程度が最適の塑性加工温度で
あり、これより低温または高温過ぎても異方性化の度合
が低下し、得られる磁石の残留磁化Brが低下する、と
説明されている。即ち、塑性加工温度が低い場合は、前
述した粒界滑りや結晶の粒成長が起こりにくいため、異
方性化が進まないと考えられる。また、塑性加工温度が
高い場合は、高温加熱により塑性加工を施す前に結晶の
粒成長が進行し、この際に結晶方向は粒子によってラン
ダムになる。この結果、その後で塑性加工を施しても結
晶の粒成長は、もはや大きく進行しないため、異方性化
の度合が低下するものと考えられる。即ち、従来の熱間
塑性加工により得られる異方性磁石は、Ndリッチ粒界
相の存在が必須であり、且つ熱間塑性加工時の温度も約
800℃で磁気特性を発現させるものであった。
従来の技術における問題点を解決し、高磁束密度などの
優れた磁気特性を有する異方性磁石とその製造方法およ
びこの磁石を用いたモータを提供する、ことを課題とす
る。
め、発明者らは、一般にFe濃度が高く且つNdリッチ
粒界相が存在しないため、従来の方法では異方性化が困
難なNd−Fe−B系交換スプリング磁石における材料
組成や製造条件を詳細に研究した結果、磁石の材料組成
に着目することにより、本発明の異方性磁石等を見出し
たものである。即ち、本発明の異方性磁石は、Nd2F
e14B相、α−Fe相、およびNd−Cu相の3相を
少なくとも含むと共に、組成式がNdxFe
100−x−y− ZByCuZ(2at%≦x≦10at
%、1at%≦y≦5at%、0.5at%≦z≦10at%)で
表せる、ことを特徴とする(請求項1)。これによれば、
3相の相互作用に基づく高飽和磁化、高磁束密度、およ
び高保磁力などの優れた磁気特性を有する異方性磁石と
することができる。このため、例えばモータなどの高性
能化および小型化に大きく寄与することが可能となる。
5at%としたのは、この範囲であれば、磁石材料全体に
占めるNd2Fe14B結晶相と高飽和磁化の軟磁性相
(FeまたはFe3B等)が割合が好適となり、これらの
相互作用により高い磁束密度と大きな保磁力が得られる
ためである。また、Ndが2at%未満またはBが1at%
未満になると、Nd2Fe14B結晶相の磁石材料全体
に占める割合が少なすぎて十分な保磁力が得られなくな
る。更に、Ndが10at%を越え且つBが5at%を越え
ると、Nd2Fe14B結晶相の磁石材料全体に占める
割合が90at%以上となり、Fe相などの高飽和磁化を
示す相が少なくなり過ぎ、実質的に交換スプリング磁石
を形成することが困難になる。これらのため、上記x,
yの範囲を定めた。
点のNd−Cu相が前記Ndリッチ粒界相と同様の作用
を果たし、後述する塑性加工による異方性化の度合を高
めているもと推測される。Cuが0.5at%未満では異
方性化の度合が低く、10at%を越えると磁化が低下す
るため、これらを除いた上記zの範囲とした。特に、前
記組成式がNdxFe100−x−y−ZByCu
Z(2at%≦x≦7at%、1at%≦y≦5at%、z=3a
t%)で表せる、異方性磁石(請求項2)とすることによ
り、最大エネルギ積を一層高くすることができる。尚ま
た、上記異方性磁石は、磁石を形成する多数の結晶中の
磁化容易軸が特定の方向に沿っている焼結磁石またはボ
ンド磁石を指し、トロイダル(リング)形、円盤形、角
棒、板状の直方体、丸棒、瓦形などの形状に成形されも
のであり、且つ上記磁化容易軸に沿って着磁したものは
勿論、着磁前のものも含まれる。
oで置換してなる、異方性磁石も含まれる(請求項3)。
これによれば、磁石のキュリー点を高め且つ高温特性を
高めることができる。但し、Coが30at%を越えると
磁束密度が低下し且つ材料コストが割高になるため、こ
の範囲を除いたものである。高い飽和磁化、高磁束密
度、および高保磁力などの優れた磁気特性を有する磁石
を提供できる。このため、例えばモータ等の高性能化お
よび小型化に大きく寄与することが可能となる。
Mg,Al,Si,P,Zn,Ge,Sb,Sn,および、N
iのうちの1種または2種以上と置換してなる、異方性
磁石も含まれる(請求項4)。これによれば、磁石の磁束
密度や保磁力を更に高められる。但し、50at%超の添
加は、磁束密度や保磁力が低下するため除外した。ま
た、前記Ndの50%at以下を、Pr,Ce,Dy,およ
び、Tbのうちの1種または2種以上の希土類元素と置
換してなる、異方性磁石も含まれる(請求項5)。これに
よれば、Pr,Ceの添加により材料コストを低減で
き、Dy,Tbを添加することにより保磁力を高めるこ
とができる。但し、上記置換量が50at%を越えて添加
すると、磁束密度が低下するため、係る範囲を除いたも
のである。
樹脂とが混合され且つ所定の形状に成形されている、異
方性磁石も含まれる(請求項6)。これによれば、例え
ば、薄肉サイズ、複雑な形状、あるいは小型の磁石であ
っても、磁気特性および形状や寸法の精度が良い異方性
ボンド磁石とすることができる。加えて、前記磁石また
はその磁性粉末分の飽和磁化が、15.5kG以上で且
つ固有保磁力が7〜35kOeである、異方性磁石も含
まれる(請求項7)。これによれば、同じサイズでも従来
よりも高い磁気特性を発現でき、或いは、同じ磁気特性
を得るために従来よりも小型の磁石とすることができ、
例えばモータの高性能化や小型化に寄与することができ
る。
Nd2Fe14B相、α−Fe相、およびNd−Cu相
の3相を少なくとも含み、且つ組成式がNdxFe
100− x−y−ZByCuZ(2at%≦x≦10at
%、1at%≦y≦5at%、0.5at%≦z≦10at%)で
表せられる多数の粉末またはバルク体を、700〜11
00℃の温度範囲で塑性加工する工程を、含む、ことを
特徴とする(請求項8)。これによれば、従来に比べて異
方性化を高め且つ保磁力を向上させた磁石を確実に提供
できる。尚、上記温度が700℃未満では、異方性化の
度合が低くなり、1100℃を越えると異方性化と保磁
力の双方が低下するため、これらの温度域を除いた範囲
とした。特に、最大エネルギ積を高めるため、上記温度
は800℃〜1000℃が望ましく、850℃〜950
℃とすると一層望ましくなる。尚また、上記バルク体
は、粉末が集合した塊状物を指す。
たは、押出加工である、異方性磁石の製造方法も含まれ
る(請求項9)。これによれば、得られる成形体や磁石の
異方性化を確実に発現させられる。更に、前記塑性加工
の前に、冷間プレスおよびホットプレスの工程を有す
る、異方性磁石の製造方法も含まれる(請求項10)。こ
れによれば、前記粉末をプレスしてグリーン成形体と
し、且つこれをホットプレスして高密度の成形体とし、
この成形体を塑性加工することにより、内部の結晶粒が
確実に異方性化した磁石を形状および寸法精度良くして
製造することができる。
石を粉砕し、これにバインダ樹脂を混合した混合物を磁
場中で射出成形または圧縮成形する工程を有する、異方
性磁石の製造方法も含まれる(請求項11)。これによれ
ば、任意の形状で且つ高い磁気特性を有する異方性磁石
を容易に得ることができる。尚、上記磁石は、射出成形
などされ且つ脱磁された後、その磁化容易軸に沿って再
度着磁されることで、高い磁気特性を有する異方性磁石
となる。
石をロータまたはステータに取り付ける永久磁石として
用いている、ことを特徴とする(請求項12)。これによ
れば、上記磁石をコイルと併用し且つロータまたはステ
ータとして活用することにより、従来のモータに比べて
小型で高いトルクを少ない電力による出力できる。この
ため、例えば電気自動車、OA機器、オーディオまたは
ビデオ機器、各種のデジタル機器、携帯型コンピュ−
タ、或いは、携帯用端末器などの駆動源として活用する
ことが可能である。尚、上記磁石には、リング形、瓦
形、あるいは板状などの形状が用いられる。
の実施に好適な形態および実施例を図面と共に説明す
る。図1(A)に示すように、Nd−Fe−Cu−B系合
金1を、石英からなるノズル2内に装入し且つアルゴン
雰囲気中で高周波溶解した後、ノズル2の下端における
内径0.5mmの孔4から、周速度が25メートル/秒
で高速回転する銅製の片ロール6の周面に上記合金1の
溶湯を噴射して注下する。すると、この溶湯は、片ロー
ル6の周面に接触した際に超急冷され、図1(A)に示す
ように、リボン状の薄膜片8となって飛び散る。この薄
膜片8は、Nd7Fe82Co5Cu 3B3の組成を有
する。係る薄膜片8を図示しない粉砕機により粉砕した
後、篩い分けすることによって、図1(a)に示すよう
に、300μm以下の粉末10とする。
間プレス12における円筒形のダイ14のキャビティ1
3中に充填し、係るキャビティ13内に予め進入させた
円柱形の下型16と粉末10の充填後に進入する上型1
8とにより、常温で圧縮する。この結果、図1(b)に示
すように、外径20mm×高さ50mmの円柱体を呈す
る予備成形体20が得られる。次いで、図1(C)に示す
ように、ホットプレス22の内部にヒータ25を配置し
たダイ24におけるキャビティ23の中に、上記成形体
20を装入し、係るキャビティ23内に予め進入させた
円柱形の下型26と上記成形体20の装入後に進入する
上型28とにより、アルゴン雰囲気中において800℃
で圧縮するホットプレスを行う。その結果、図1(c)に
示すように、外径20mm×高さ30mmの円柱体を呈
する高密度の成形体30が得られる。
置32の上型34と下型36との間に上記成形体30を
挿入し、アルゴン雰囲気中において850℃に加熱しつ
つ上・下型34,36を接近させることにより、軸方向
における加工率が85%となる据え込み加工を行う。こ
の結果、図1(d)に示すように、外径52mm×高さ
(厚さ)4.5mmの薄肉で円盤形の磁石(磁石素材)38
が得られる。磁石38は、内部における多数の前記粉末
10が偏平となっているため、その軸方向(厚さ)方向に
沿って、磁石38全体の磁化容易軸39が揃っている異
方性を有する。従って、上記磁石38を公知の方法で着
磁すると、図1(E)に示すように、各粉末10の磁化容
易軸11が磁石38の厚さ方向に揃っているため、磁石
38全体の磁化容易軸39に沿った方向の両端面におい
てN・S極が形成され、強い磁力を保有することができ
る。
装置40におけるダイ42の円柱形のキャビティ41内
に前記成形体30を装入し、係るキャビティ41内に予
め進入させた円柱形の下型44と上記成形体30の装入
後に進入するキャビティ41よりも細径の上型46とに
より、アルゴン雰囲気中において850℃で後方押出加
工を行う。この結果、図2(C)に示すように、上端に開
口する中空部47を有する円筒形で且つラジアル方向に
異方性化した磁石(磁石素材)48が得られる。上記磁石
48における底面寄りの部分を切除すると共に、公知の
方法で着磁することにより、図2(D),(E)に示すよう
に、軸方向に沿って偏平となった多数の前記粉末10を
貫通する磁化容易軸11が径方向に貫通し、全体の磁化
容易軸49もラジアル方向に沿ったリング形の磁石50
を得ることができる。
(据え込み加工温度:850℃)により得られ、且つ前記
と同じ寸法を有する磁石38の磁気特性を測定するた
め、磁石38を切削加工して、縦4.5mm×横4.5
mm×厚さ4.5mmの直方体からなる実施例1の磁石
片を作成した。この磁石片の磁化容易軸39に沿った方
向とこれに直角の方向における磁気特性を、BHトレー
サにより測定した。その結果を表1に示す。尚、表1中
における飽和磁化とは、外部磁界を20kOe印加した
際における磁化の値である。
った方向における磁気特性は、直角方向に比べて何れも
高く、特に最大エネルギ積は約59MGOeと直角方向
に比べ著しく高いと共に、従来の異方性磁石では達成が
困難であった60MGOeレベルを実現することができ
た。また、飽和磁化は15.5kGを越え且つ固有保磁
力も7kOeを越えていた。そして、実施例1の磁石片
の構造をX線回折により調べた結果、Nd2Fe14B
結晶、α−Fe相、およびNd−Cu相の混合物である
ことが確認された。以上の結果から、本発明の異方性磁
石38が、優れた磁気特性を有していることが裏付けら
れた。
によって、前記と同じ寸法を有する高密度の成形体30
を用意し、前記図2(A)に示した押出装置40を用い
て、アルゴン雰囲気中で850℃に加熱した状態で、後
方押出加工した後、着磁を行った。この結果、外径20
mm、内径16mm、高さ60mmのリング形の磁石5
0を得た。上記ラジアル方向に異方性化した磁石50を
着磁し、切削加工して縦4mm×横10mm×厚さ7m
mの瓦状体からなる実施例2の磁石片を作成した。この
磁石片の磁化容易軸49に沿った方向における磁気特性
を、BHトレーサにより測定した。その結果を表2に示
す。尚、飽和磁化の値は、前記と同じである。
積が約53MGOeと従来のラジアル異方性磁石の最高
レベルであり、ラジアル方向に異方性化された優れた磁
気特性を有することが判明した。また、飽和磁化は1
5.5kGを越え且つ固有保磁力も7kOeを越えてい
た。そして、実施例2の磁石片の構造をX線回折により
調べた結果、Nd2Fe14B結晶、α−Fe相、およ
びNd−Cu相の混合物であった。以上の結果から、本
発明の異方性磁石50が、優れた磁気特性を有している
ことが裏付けられた。
(据え込み加工温度:850℃)により、前記と同じ寸法
を有する磁石38を製造し、これをピンミルを用いて粉
砕した後、篩い分けにより粒径が50〜300μmの磁
性粉末を採取した。上記磁性粉末に対し、6wt%のポリ
アミド樹脂(バインダ樹脂)を混合した後、230℃の温
度で2軸押し出し混練機により混練後、粉砕することに
より、粒径約4mmの粒状のペレットを得た。係るペレ
ットを260℃の温度で13kOeの磁場を印加しなが
ら、円柱形のキャビティ中に射出成形を行うことによ
り、円柱形を呈する実施例3の異方性ボンド磁石を製造
した。一方、前記と同じ組成と寸法を有し据え込み加工
を600℃で行った磁石を製造し、上記同様に同じ樹脂
を混合した後、混練および射出成形して、比較例1の異
方性ボンド磁石を製造した。上記各例のボンド磁石を脱
磁した後、切削加工し且つ再着磁することにより、縦7
mm×横7mm×厚さ7mmの実施例3の磁石片と比較
例1の磁石片を個別に作成した。これらの磁石片の磁化
容易軸に沿った方向における磁気特性を、BHループト
レーサにより測定した。その結果を表3に示す。
エネルギ積は約20MGOeであり、比較例1の約3〜
4倍であった。これにより、前記異方性ボンド磁石は、
優れた磁気特性を有することが判明した。
%のエポキシ樹脂(バインダ樹脂)を混合した後、得られ
た混合物を15kOeの磁場を印加しつつ、プレス機に
より980MPaの圧力を加える圧縮加工を行って、円
柱形で異方性の磁性成形体を得た。上記成形体を脱磁
し、窒素雰囲気中おいて150℃で1時間に渉り熱処理
を施して、エポキシ樹脂を硬化させた。その後、再着磁
することにより、実施例4の異方性ボンド磁石を得た。
一方、前記と同じ組成と寸法を有し据え込み加工を60
0℃で行った磁石を製造し、上記同様に同じ樹脂を混合
した後、混練および圧縮成形して、比較例2の異方性ボ
ンド磁石を製造した。各例のボンド磁石(外径10mm
×高さ7mmの円柱体)の実施例4と比較例2の磁石片
を個別に作成した。これらの磁石片の磁化容易軸に沿っ
た方向における磁気特性を、BHループトレーサにより
測定した。
最大エネルギ積は約36MGOeであり、比較例2の約
4倍であった。これは、前記高圧力の圧縮加工により、
異方性が著しく高められたためであり、前記異方性ボン
ド磁石は、優れた磁気特性を有することが判明した。
Cu−B系合金から、前記図1(A)に示したと同じノズ
ル2とロール6とを用いて、それぞれ超急冷によるリボ
ン状の薄膜片8を作成した。これを粉砕し且つ篩い分け
により、平均粒径が300μm以下の磁性粉末10を得
た。前記図1(B)および(C)に示したように、上記粉末
10を常温でプレスし、外径20mm×高さ50mmの
円柱形の予備成形体20とした後、この成形体20をア
ルゴン雰囲気中にて800℃でホットプレスし、外径2
0mm×高さ30mmの高密度の成形体30を得た。次
に、前記図1(D)に示したように、据え込み装置32の
上・下型34,36間に上記成形体30を挿入し、アル
ゴン雰囲気中にて700〜1100℃の範囲で加熱しつ
つ上・下型34,36を接近させることにより、軸方向
における加工率が85%となる据え込み加工をそれぞれ
行った。
外径52mm×高さ(厚さ)4.5mmの薄肉で円盤形の
磁石(磁石素材)38が複数個得られた。これらの磁石3
8は、内部における多数の前記粉末10が偏平であるた
め、着磁すると前記図1(E)に示したように、その軸方
向(厚さ)方向に沿って、各粉末10の磁化容易軸11が
揃った異方性を有している。各磁石38の磁気特性を測
定するため、磁石38を切削加工して縦4.5mm×横
4.5mm×厚さ4.5mmの直方体からなる実施例5
〜39の磁石片を作成した。これらの磁石片の磁化容易
軸39に沿った方向とこれに直角の方向における磁気特
性を、BHトレーサにより測定した。その結果を表5に
示す。尚、飽和磁化の値は、前記と同じである。
最大エネルギ積は約37〜69MGOeであり、通常の
等方性ボンド磁石のレベル(約7〜12MGOe)の約3
倍以上であった。このうち、実施例8〜12,20は、
60MGOeを越え、従来の異方性磁石に比べても高く
なった。これにより、前記請求項2の組成式における
(2at%≦x≦7at%、1at%≦y≦5at%、z=3at
%)の効果が確認された。しかも、実施例5〜39の磁
石片の飽和磁化は15.5kGを全て越え、且つ固有保
磁力も7kOeを全て越えていた。また、同じ組成で加
工温度が異なる実施例14,19〜21では、加工温度
が850℃または950℃の実施例14,20のほう
が、実施例19,21よりも最大エネルギ積が高くなっ
た。これにより、加工温度は850〜950℃の範囲が
望ましいことが理解される。因みに、実施例19などと
同じ組成で加工温度が600℃と低い比較例3では、最
大エネルギ積が約16MGOeと低く、且つ飽和磁化や
残留磁化も低い値となった。
は、最大エネルギ積が約60MGOeで、且つ固有保磁
力も約19〜20kOeと高くなっていた。また、表5
によれば、Prなどの希土類元素を含む実施例24〜2
8も、最大エネルギ積が約54〜68MGOeと高く、
且つ固有保磁力も約20〜35kOeと一層高めになっ
た。加えて、Mg,Al,Si,P,Zn,Ge,S
b,Sn,Niの何れかを含む実施例29〜39も、約
59〜65MGOeの一層高めの最大エネルギ積と約1
8〜24kOeの高い固有保磁力とを保有していた。以
上に説明した実施例1〜39から、本発明の異方性磁石
とその製造方法の作用および効果が裏付けられたことが
容易に理解される。
ータ用のロータ52を示す。上記磁石58は、前記実施
例1と同じ組成の超急冷リボン8をプレスおよびホット
プレスした後、1000℃の据え込み加工を行って得ら
れた板状の異方性磁石で、厚み(短辺)方向に沿った磁化
容易軸を有するため、図3に示すように、両側の長辺に
N極とS極とが個別に着磁されている。ロータ52は、
円盤状の本体54と、その中心部を軸心に沿って貫通す
る回転軸用の挿通孔56とを有し、図3に示すように、
本体54の側面において、挿通孔56を中心として4方
向に対称に4つの磁石58を固定したものである。
石を有するステータと共に、モータを構成することによ
り、従来の異方性磁石で同じサイズと数の磁石を用いた
モータに比べて、最大トルクを約30〜40%高めるこ
とができる。この結果、上記ロータ52を含むモータを
電気自動車やハイブリッド電気自動車に適用することに
より、小型で且つ高い出力を有するため、優れた電気特
性または燃費効率を得ることが可能となる。尚、瓦形に
成形した複数の異方性磁石58を、ステータの内周に沿
って配置し、その中心部に電磁石を有するロータを配置
したモータとによっても、上記同様の性能が得られるこ
とは、明らかである。
限定されるものではない。例えば、表5中の実施例24
〜28に示すように、Nd−Fe−Cu−B系合金に添
加する希土類元素は、実施例28のDyとCeとの複合
添加のみを挙げたが、この組合せを除く、Pr,Ce,
Dy,Tbの複合添加も可能である。また、表5中の実
施例29〜39に示すように、Nd−Fe−B系合金に
添加する金属元素は、Si,Mg,Al,P,Zn,G
e,Sb,Sn、またはNiを個別に添加するに限ら
ず、上記の2種または3種以上を複合添加しても良い。
更に、前記実施例1〜39に挙げた以外の合金組成であ
っても、請求項1〜5の範囲であれば、各実施例と同様
の効果を得ることが可能である。尚、本発明の異方性磁
石は、電気自動車のモータ用の永久磁石に限らず、リニ
アモータ用の永久磁石、義歯などの吸着用磁石、或いは
核磁気共鳴(NMR)装置用の永久磁石などにも適用可能
である。
石によれば、飽和磁化、固有保磁力、磁束密度、および
最大エネルギ積が高い特性を有する磁石を提供できる。
従って、モータなどの高性能化および小型化に大きく寄
与することが可能となる。また、本発明の製造方法によ
れば、以上のような優れた磁気特性を有する異方性磁石
を、比較的容易な工程により確実に製造することが可能
となる。更に、本発明のモータによれば、上記磁石をコ
イルと併用し且つロータまたはステータとして活用する
ことにより、従来のモータに比べて小型で高いトルクを
少ない電力によって得ることができる。従って、例えば
電気自動車の性能を飛躍的に高めることが可能となる。
示す概略図、(a)は途中の磁石粉末を、(b)は途中の予
備成形体を、(c)は途中の成形体を、(d)は得られた磁
石を示す概略図、(E)はこの磁石の模式的断面図。
工程を示す概略図、(C)は得られた成形体の斜視図、
(D)これを加工して得た磁石の斜視図、(E)はこの磁石
の模式的断面図。
Claims (12)
- 【請求項1】Nd2Fe14B相、α−Fe相、および
Nd−Cu相の3相を少なくとも含むと共に、組成式が
NdxFe100−x−y−ZByCuZ(2at%≦x
≦10at%、1at%≦y≦5at%、0.5at%≦z≦1
0at%)で表せる、 ことを特徴とする異方性磁石。 - 【請求項2】前記組成式がNdxFe
100−x−y−ZByCuZ(2at%≦x≦7at%、
1at%≦y≦5at%、z=3at%)で表せる、 ことを特徴とする請求項1に記載の異方性磁石。 - 【請求項3】前記Feのうちの30at%以下をCoで置
換してなる、 ことを特徴とする請求項1または2に記載の異方性磁
石。 - 【請求項4】前記Cuのうちの50at%以下を、Mg,
Al,Si,P,Zn,Ge,Sb,Sn,および、N
iのうちの1種または2種以上と置換してなる、ことを
特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の異方性磁石。 - 【請求項5】前記Ndのうちの50at%以下を、Pr,
Ce,Dy,および、Tbのうちの1種または2種以上
の希土類元素と置換してなる、 ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の異方性
磁石。 - 【請求項6】前記3つの相を含む粉末とバインダ樹脂と
が混合され且つ所定の形状に成形されている、 ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の異方性
磁石。 - 【請求項7】前記磁石または磁性粉末部分の飽和磁化
が、15.5kG以上で且つ固有保磁力が7〜35kO
eである、 ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の異方性
磁石。 - 【請求項8】Nd2Fe14B相、α−Fe相、および
Nd−Cu相の3相を少なくとも含み、且つ組成式がN
dxFe100−x−y−ZByCuZ(2at%≦x≦
10at%、1at%≦y≦5at%、0.5at%≦z≦10
at%)で表せられる多数の粉末またはバルク体を、70
0〜1100℃の温度範囲で塑性加工する工程を、含
む、 ことを特徴とする異方性磁石の製造方法。 - 【請求項9】前記塑性加工が、据え込み加工、または、
押出加工である、 ことを特徴とする請求項8に記載の異方性磁石の製造方
法。 - 【請求項10】前記塑性加工の前に、冷間プレスおよび
ホットプレスの工程を有する、ことを特徴とする請求項
8または9に記載の異方性磁石の製造方法。 - 【請求項11】前記塑性加工の後に、前記異方性磁石を
粉砕し、これにバインダ樹脂を混合した混合物を磁場中
で射出成形または圧縮成形する工程を有する、 ことを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の異方
性磁石の製造方法。 - 【請求項12】請求項1乃至7の何れかの異方性磁石
を、ロータまたはステータに取り付ける永久磁石として
用いている、ことを特徴とするモータ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000243642A JP3618648B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ |
DE60143830T DE60143830D1 (de) | 2000-08-11 | 2001-08-10 | Anisotroper Magnet und zugehöriges Herstellungsverfahren |
US09/925,474 US6605162B2 (en) | 2000-08-11 | 2001-08-10 | Anisotropic magnet and process of producing the same |
EP01119367A EP1180772B1 (en) | 2000-08-11 | 2001-08-10 | Anisotropic magnet and process of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000243642A JP3618648B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002057015A true JP2002057015A (ja) | 2002-02-22 |
JP3618648B2 JP3618648B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=18734455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000243642A Expired - Fee Related JP3618648B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3618648B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006025444A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Asmo Co., Ltd. | モータ |
JP2007300754A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機の回転子製造方法および回転子 |
JP2008035636A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Daido Steel Co Ltd | 着磁ヨーク |
JP2011159733A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | ナノコンポジット磁石の製造方法 |
JP2012100526A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Dyson Technology Ltd | マグネット組立体の製造方法 |
WO2013005097A1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rare-earth nanocomposite magnet, and method for production of rare-earth nanocomposite magnet |
JP5196080B2 (ja) * | 2010-09-15 | 2013-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
JP2014195072A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-10-09 | Gm Grobal Technology Operations Llc | 低減されたジスプロシウムまたはテルビウムを用いてホットプレスを使用するND−Fe−B磁石の製造 |
JP2015090888A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
JP2017050396A (ja) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 大同特殊鋼株式会社 | 希土類磁石及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-11 JP JP2000243642A patent/JP3618648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006025444A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Asmo Co., Ltd. | モータ |
JPWO2006025444A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2008-07-31 | アスモ株式会社 | モータ |
US7569959B2 (en) | 2004-08-31 | 2009-08-04 | Asmo Co., Ltd. | Motor |
JP4510827B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-07-28 | アスモ株式会社 | モータ |
JP2007300754A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機の回転子製造方法および回転子 |
JP2008035636A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Daido Steel Co Ltd | 着磁ヨーク |
JP2011159733A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | ナノコンポジット磁石の製造方法 |
JP5196080B2 (ja) * | 2010-09-15 | 2013-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
JP2012100526A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Dyson Technology Ltd | マグネット組立体の製造方法 |
WO2013005097A1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rare-earth nanocomposite magnet, and method for production of rare-earth nanocomposite magnet |
JP2014195072A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-10-09 | Gm Grobal Technology Operations Llc | 低減されたジスプロシウムまたはテルビウムを用いてホットプレスを使用するND−Fe−B磁石の製造 |
JP2015090888A (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石の製造方法 |
JP2017050396A (ja) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 大同特殊鋼株式会社 | 希土類磁石及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3618648B2 (ja) | 2005-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2530641B2 (ja) | 磁気異方性ボンド磁石、それに用いる磁粉及びその製造方法 | |
EP0274034B1 (en) | Anisotropic magnetic powder, magnet thereof and method of producing same | |
JP2596835B2 (ja) | 希土類系異方性粉末および希土類系異方性磁石 | |
JP2002057015A (ja) | 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ | |
EP1180772B1 (en) | Anisotropic magnet and process of producing the same | |
EP0348038B1 (en) | Manufacturing method of a permanent magnet | |
JP2731150B2 (ja) | 磁気異方性ボンド磁石、それに用いる磁気異方性磁粉およびその製造方法、ならびに磁気異方性圧粉磁石 | |
JP2005093729A (ja) | 異方性磁石、その製造方法、およびこれを用いたモータ | |
JPH02308512A (ja) | 偏倚異方性を有するR―Fe―B系永久磁石及びその製造方法 | |
JP3618647B2 (ja) | 異方性磁石とその製造方法およびこれを用いたモータ | |
JPH07120576B2 (ja) | 鋳造希土類―鉄系永久磁石の製造方法 | |
JP2005093731A (ja) | 異方性磁石、その製造方法、およびこれを用いたモータ | |
KR900006533B1 (ko) | 이방성 자성분말과 이의 자석 및 이의 제조방법 | |
JP2002075715A (ja) | 異方性バルク交換スプリング磁石およびその製造方法 | |
JP3622550B2 (ja) | 異方***換スプリング磁石粉末およびその製造方法 | |
JPH0559572B2 (ja) | ||
GB2206241A (en) | Method of making a permanent magnet | |
JP2001185412A (ja) | 異方性ボンド磁石 | |
JPH0483307A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP2739329B2 (ja) | 高分子複合型希土類磁石用合金粉末の製造方法 | |
JPH06260360A (ja) | 希土類−鉄系磁石の製造方法 | |
JP3032385B2 (ja) | Fe−B−R系ボンド磁石 | |
JP2005093730A (ja) | 異方性磁石、その製造方法、およびこれを用いたモータ | |
JP2631380B2 (ja) | 希土類―鉄系永久磁石の製造方法 | |
JPH10163015A (ja) | 磁石合金粉末とその製造方法およびそれを用いた磁石 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040607 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040816 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |