JP2005191282A - 希土類磁石とその製造方法およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 高い電気抵抗を有し、しかも磁石特性の低下が最小限に抑えられた希土類磁石およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 希土類磁石用磁粉の表面の一部、望ましくは全面を、下記一般式（Ｉ）で表される非晶質の炭素成分含有希土類酸化物で被覆し、これを用いて圧縮成形し希土類磁石を作製する。
〔化７〕
ＲＯ_ｘＣ_ｙ （Ｉ）
（式中、Ｒはテルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），またはルテチウム（Ｌｕ）である）。
【選択図】図１

Description

夲発明は、高い電気抵抗を有する希土類磁石とその製造方法に関する。また、希土類磁石を用いたモータに関する。

永久磁石式モータに用いられる磁石としては、従来は安価なフェライト磁石が多用されていたが、回転電気の小型化および高性能化に伴い、より高性能な希土類磁石の使用量が年々増加している。代表的な希土類磁石としてはＳｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が挙げられ、さらなる高性能化、低価格化を達成するための開発が進められている。

しかしながら、希土類磁石は金属磁石であるため電気抵抗が低い。このため、モータに組み込んだ場合の渦電流損が増大し、モータ効率を低下させる問題がある。そこで、希土類磁石自体の電気抵抗を高めて、この問題を解決する技術が各種提案されている。

例えば、希土類磁石用磁粉がＳｉＯ_２および／またはＡｌ_２Ｏ_３粒子等の無機絶縁物質で結着された構造を有する希土類磁石が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３２１４２７号公報（特許請求の範囲）

前述の従来技術である、希土類磁石用磁粉がＳｉＯ_２および／またはＡｌ_２Ｏ_３粒子で結着された構造を有する希土類磁石の場合、希土類磁石用磁粉の間にＳｉＯ_２および／またはＡｌ_２Ｏ_３が存在していると、希土類磁石の電気抵抗を高めることができる。しかしながら、ＳｉＯ_２および／またはＡｌ_２Ｏ_３を希土類磁石に加えると磁石特性が大きく低下してしまう。これでは、中出力から大出力のモータには適用が難しい。
従来技術は、希土類磁石の電気抵抗を上昇させることができても、その一方で磁石特性の大幅な低下を引き起こしてしまっていた。

本発明の目的は、高い電気抵抗を有し、しかも磁石特性の低下が少ない希土類磁石とその製造方法を提供することにある。

本発明は、希土類磁石であって、希土類磁石粒子と、該希土類磁石粒子間に存在する下記式（Ｉ）
〔化４〕
ＲＯ_ｘＣ_ｙ （Ｉ）
（式中、Ｒはテルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），またはルテチウム（Ｌｕ）である）で表される炭素成分を含有する非晶質の希土類酸化物を含む化合物とを有することを特徴とする。

また、希土類磁石粒子と、該希土類磁石粒子間に存在する下記式（Ｉ）
〔化５〕
ＲＯ_ｘＣ_ｙ （Ｉ）
（式中、Ｒはテルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），またはルテチウム（Ｌｕ）である）で表される炭素成分を含有する非晶質の希土類酸化物を含む化合物とを有する希土類磁石の製造方法において、下記式（II）
〔化６〕
ＲＬ_３ （II）
（ここで、Ｌは有機物の配位子であり、（ＣＯ（ＣＨ_３）ＣＨＣＯ（ＣＨ_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ_３Ｆ_７）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（ＣＦ_３）ＣＨＣＯ（ＣＦ_３））⁻イオン等のβ−ジケトナトイオン等の陰イオンの有機基である）で表される希土類錯体を有機溶媒に溶解した溶液と希土類磁石用磁粉とを混合する工程と、この混合物に対して脱酸素中で熱処理を施す工程とを有することを特徴とする。

本発明により、高い電気抵抗を有し、しかも磁石特性の低下が抑制された希土類磁石が提供された。

希土類磁石の磁石特性の低下を抑えるには、希土類磁石粒子の体積分率を上げることが必要である。一方で、希土類磁石の電気抵抗を高める必要がある。これらの両方を満足させるために、希土類磁石粒子の一粒一粒を、磁石特性の低下を抑えることが可能で、かつ、電気抵抗の大きい材料で覆うことを見出し、本発明に至った。

希土類磁石粒子は、一般に、金属および有機化合物との反応、表面酸化等の化学的変化を生じ易く、これにより磁石特性が低下する。このことから、希土類磁石粒子の表面コーティング剤には、磁石作成後に磁石特性を維持可能で、かつ電気抵抗の高いものが望まれる。本発明者らは、前記一般式（Ｉ）で表される非晶質の炭素成分含有希土類酸化物が、この要求を満たすことを明らかにした。

また、前記一般式（Ｉ）で表される炭素成分含有希土類酸化物でコートするに当たって、体積分率を大きくすることなく磁石特性を保持するには、前記一般式（II）で表される希土類錯体を用い、湿式処理によりコートするのが有効であることを見出した。これは湿式処理を行うことで、希土類磁石粒子表面に非晶質のＲＯ_ｘＣ_ｙを均一かつ薄い膜で被覆することができるからである。ＲＬ_３を溶解する溶媒として、アルコール系の低沸点溶媒を用いることで、希土類磁石粒子表面を変質させることなく、希土類磁石粒子表面に非晶質のＲＯ_ｘＣ_ｙを生成させることが可能になる。また、配位子であるＬに５００℃以下の低温かつ無酸素の状態で分解除去が可能なβ−ジケトナトイオンの有機基を用いることで、希土類磁石粒子表面に炭素化合物が生成するのを抑えることが可能になる。この要件を満たすβ−ジケトナトイオンには、（ＣＯ（ＣＨ_３）ＣＨＣＯ（ＣＨ_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ_３Ｆ_７）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（ＣＦ_３）ＣＨＣＯ（ＣＦ_３））⁻イオン等がある。

前記一般式（Ｉ）で表される非晶質のＲＯ_ｘＣ_ｙを表面に生成させた希土類磁石粒子からなる磁石は、６００℃より高温になると熱的に不安定となる。しかし、６００℃以下の熱処理を該希土類磁石に施しても、室温での磁石特性は熱処理前後で変化が小さかった。また、非晶質のＲＯ_ｘＣ_ｙによる表面処理膜は、磁粉を圧縮成形しても表面処理膜が粉々にならず、磁粉表面に残るため、該希土類磁石用磁粉を用いて圧縮成形した磁石に対する磁気特性の安定化と電気的高抵抗化に有効であることが分かった。

図１は、本発明による希土類磁石を示している。希土類磁石１は希土類磁石粒子２と非晶質の炭素成分含有希土類酸化物３によって構成される。希土類磁石粒子は、強磁性の主相および他成分からなる。希土類磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石である場合には、主相はＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相である。磁石特性の向上を考慮すると、希土類磁石（希土類磁石粒子）の原料となる希土類磁石用磁粉は、ＨＤＤＲ法や熱間塑性加工を用いて調製された異方性希土類磁石用磁粉であることが好ましい。希土類磁石用磁粉がＨＤＤＲ法や熱間塑性加工を用いて調製された異方性希土類磁石用磁粉である場合は、図２に示すような多数の結晶粒４の集合体となる。なお、図２は、図１におけるＡの部分を拡大したものである。このとき、結晶粒４が単磁区粒径以下の平均粒径を有していると、保磁力を向上させる上で好適である。希土類磁石は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の他に、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石などが挙げられる。得られる希土類磁石の磁石特性や、製造コストなどを考慮すると、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が好ましい。ただし、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に限定されるものではない。場合によっては、希土類磁石中に２種以上の希土類磁石粒子が混在していてもよい。例えば、異なる組成比を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が２種以上含まれてもよく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石とＳｍ−Ｃｏ系磁石とが混在していてもよい。

なお、本発明において「Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石」とは、ＮｄやＦｅの一部が他の元素で置換されている形態も包含する概念である。Ｎｄは、Ｄｙ、Ｔｂ等のような他の希土類元素の一種または二種以上で置換されていてもよい。置換は、原料合金の配合量を調整することによって行うことができる。この置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の保磁力向上が図れる。置換されるＮｄの量は、Ｎｄに対して、０．０１ａｔｏｍ％以上、５０ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。０．０１ａｔｏｍ％未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。５０ａｔｏｍ％を越えると、残留磁束密度を高レベルで維持できなくなる恐れがある。

一方、Ｆｅは、Ｃｏ等の他の遷移金属で置換されていてもよい。この置換によって、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石のキュリー温度（Ｔｃ）を上昇させ、使用温度範囲を拡大させることができる。置換されるＦｅの量は、Ｆｅに対して、０．０１ａｔｏｍ％以上、３０ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。０．０１ａｔｏｍ％未満であると置換による効果が不十分となる恐れがある。３０ａｔｏｍ％を越えると、保磁力の低下が大きくなる恐れがある。

希土類磁石粒子の平均粒径は、１〜５００μｍが好ましい。平均粒径が１μｍ未満であると、磁粉の比表面積が大きく、酸化劣化による影響が大きいため、希土類磁石の磁石特性の低下が懸念される。一方、希土類磁石粒子の平均粒径が５００μｍより大きいと、製造時の圧力によって磁石粉が砕け、十分な電気抵抗を得ることが難しくなる。加えて、異方性希土類磁石用磁粉を原料として異方性磁石を製造する場合には、５００μｍを越えるサイズにわたり、希土類磁石用磁粉における主相（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石においては、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相）の配向方向を揃えることが難しい。希土類磁石粒子の粒径は、磁石の原料である希土類磁石用磁粉の粒径を調節することによって制御される。なお、希土類磁石粒子の平均粒径はＳＥＭ像から算出することができる。

本発明は、等方性磁石粉から製造される等方性磁石、異方性磁石粉をランダム配向させた等方性磁石、および異方性磁石粉を一定方向に配向させた異方性磁石のいずれにも適用可能である。高エネルギー積を有する磁石が必要であれば、異方性磁石粉を原料とし、これを磁場中配向させた異方性磁石が好適である。

希土類磁石用磁粉は、製造する希土類磁石の組成に応じて、原料を配合して製造する。主相がＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相であるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を製造する場合には、Ｎｄ、Ｆｅ、およびＢを所定量配合する。希土類磁石用磁粉には、公知の手法を用いて製造したものを用いてもよいし、市販品を用いても良い。好ましくは、ＨＤＤＲ法や熱間組成加工を利用したＵＰＳＥＴ法を用いて製造された異方性希土類磁石用磁粉を用いる。このような異方性希土類磁石用磁粉は、多数の結晶粒の集合体となっている。異方性希土類磁石用磁粉を構成する結晶粒は、その平均粒径が単磁区臨界粒子径以下であると、保磁力を向上させる上で好適である。具体的には、結晶粒の平均粒径は、５００ｎｍ以下であるとよい。なお、ＨＤＤＲ法とは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を水素化させることにより、主相であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ化合物をＮｄＨ_３、α−Ｆｅ、およびＦｅ_２Ｂの三相に分解させ、その後、強制的な脱水素処理によって再びＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂを生成させる手法である。ＵＰＳＥＴ法とは、超急冷法により作製したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を、粉砕、仮成型後、熱間で塑性加工する手法である。

表面処理後の異方性希土類磁石用磁粉は成形型中に充填される。成形型の形状は特に限定されず、磁石が適用される部位に応じて決定すると良い。成形型に充填する際には、適当な圧力を加えて仮成形するとよい。仮成形の圧力は０．５〜５ｔ／ｃｍ^２程度である。なお、用いる希土類磁石用磁粉が異方性磁石粉である場合には、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形することによって、異方性の希土類磁石を得ることができる。原料磁石粉の磁化容易軸を揃えた状態で成形することで、配向方向での残留磁化を大きくでき、磁石のエネルギー積を向上させることができる。なお、加える配向磁場は１０〜２０ｋＯｅ程度である。

成形型中に充填された表面処理後の異方性希土類磁石用磁粉を成形して、バルク磁石を得る。なお、上述の仮成形によって表面処理後の異方性希土類磁石用磁粉を固める作業は、本発明における「成形」には該当しないものとする。仮成形後に行う本成形は、磁石製造に通常用いられる公知の装置を用いることができる。好ましくは、熱間成形によって成形することが好ましい。熱間成形法を用いて成形した場合には、原料である希土類磁石用磁粉を十分に塑性変形させ、高密度な希土類磁石を得ることができる。熱間成形方法は特に規定しない。例えばホットプレスを用いることができる。成形の圧力は１〜１０ｔ／ｃｍ^２程度である。また、成形温度は５００〜６００℃で、プレス時間は５〜３０分が適当である。５００℃以下で成形を行うと磁石の密度が充分ではなく、また、６００℃を超える温度で成形を行うと磁粉とその周りを覆う希土類酸化物が反応し保磁力の低下につながる。通常の熱間成形雰囲気は１０Ｐａ以下の真空または不活性ガスフローの雰囲気である。

成形後には、加工（切断、研磨など）、表面処理（保護膜の形成、塗装など）、着磁などの処理を行う。

希土類磁石の加工には各種公知技術を適宜適用できる。即ち、研削（外面研削、内面研削、平面研削、成形研削）、切断（外周切断、内周切断）、ラッピング、面取りなどの加工を実施できる。加工用具としては、ダイヤモンド、ＧＣ砥石、外内周切断機、外内周研削機、平面研削機、ＮＣ旋盤、フライス盤、マニシングセンターなどを用いることができる。

着磁は、静磁場またはパルス磁場によって行うことができる。飽和に近い着磁状態を得るための目安は、自発保磁力の２倍以上、望ましくは４倍程度の着磁磁場強度である。

本発明による、希土類磁石粒子表面の絶縁性を向上させた希土類磁石を用いてなるモータについて説明する。参考までに図３に本発明の高抵抗希土類磁石が適用された集中巻の表面磁石型モータの１／４断面図を示す。図中の符号は、１１がｕ相巻線、１２がｕ相巻線、１３がｖ相巻線、１４がｖ相巻線、１５がｗ相巻線、１６がｗ相巻線、１７がアルミニウムケース、１８がステータ、１９が磁石、２０がロータ鉄、２１が軸である。本発明の希土類磁石は、高い電気抵抗を有し、その上、磁石特性にも優れる。このため、本発明の希土類磁石を用いて製造されたモータは、モータの連続出力を高めることが容易に可能であり、中出力から大出力のモータとして好適といえる。また、本発明の希土類磁石を用いて製造されたモータは、磁石特性が優れるため、製品の小型軽量化が図れる。例えば、自動車用部品に適用した場合には、車体の軽量化に伴う燃費の向上が可能である。電気自動車やハイブリッド電気自動車の駆動用モータとしても有効である。これまではスペースの確保が困難であった場所にも駆動用モータを搭載することが可能となり、電気自動車やハイブリッド自動車の汎用化に大きな役割を果たすと考えられる。

以下、実施例について説明する。
［実施例１］

希土類磁石用磁粉には、公知のＨＤＤＲ法を用いて調製したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石用磁粉を用いた。具体的な手順は以下の通りである。まず、成分組成がＮｄ_１２．６Ｆｅ残部Ｃｏ_１７．４Ｂ_６．５Ｇａ_０．３Ａｌ_０．５Ｚｒ_０．１よりなる鋳塊を準備した。この鋳塊を１１２０℃で２０時間保持して均質化した。均質化した鋳塊は、水素雰囲気中で室温５００℃まで昇温させて保持し、さらに、８５０℃まで昇温させて保持した。引き続いて、８５０℃の真空雰囲気中に保持した後、冷却して、微細な強磁性相の再結晶集合組織（結晶粒）を有する合金を得た。この合金をジョークラッシャーおよびブラウンミルを用いてアルゴンガス中で粉体化し、平均粒径３００μｍ以下の希土類磁石用磁粉とした。

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理は、希土類錯体であるジスプロシウム２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いて行った。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、７５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対して、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、異方性希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積および電気抵抗率を測定した。磁石密度は希土類磁石の寸法および質量から求めた。磁石特性は試験片を４０ｋＯｅで着磁後、振動試料型磁力計（理研電子社製ＢＨＶ−５２５）を用いて測定した。また、電気抵抗率は、KYOWARIKEN社製K705RMを用い４探針法により測定した。ＲＯ_ｘＣ_ｙ中のＲ、Ｏ及びＣの元素分析については磁石をfocused ion beamを用いて２０ｎｍ程度にスライスして、ＲＯ_ｘＣ_ｙ中の５点を選び元素分析を行い平均した値を用いた。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。

一方、本発明のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理は、保磁力が１９．４ｋＯｅを有するＮｄ_１２．４Ｆｅ残部Ｄｙ_０．６Ｃｏ_２０Ｂ_６．２Ｇａ_０．４Ａｌ_１．５Ｚｒ_０．１の成分組成を有する異方性ＨＤＤＲ磁粉にも有効であることが分かった。即ち、該磁石用磁粉に対して本実施例１と同様にして作製した磁石は磁石密度７．０ｇ／ｃｍ^３、保磁力１８．７ｋＯｅ、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ、電気抵抗率２０００μΩｃｍの特性値を有した。このことから、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石用磁粉に対して、本発明を用いることにより磁粉の特性を損なうことなく、高電気抵抗を有する磁石の作製を可能にした。
［実施例２］

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理において、希土類錯体であるホルミウム２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネイト１．６ｇをイソプロピルアルコール３００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、２１０００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１９０℃、１時間と、５００℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。
［実施例３］

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理において、希土類錯体であるツリウム２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネイト１．６ｇをメチルアルコール３００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、２１０００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１８０℃、１時間と、４５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は２０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。
［実施例４］

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理において、希土類錯体であるイッテルビウム６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−オクタンジオネイト２．３０ｇをエチルアルコール２００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、１３５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１７０℃、１時間と、４００℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。
［実施例５］

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理において、希土類錯体であるエルビウム（111）２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、７２００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。
［実施例６］

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理において、希土類錯体であるジスプロシウム２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、２５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は５５０℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。
［実施例７］

希土類磁石用磁粉には、公知のＵＰＳＥＴ法を用いて調製したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石粉末を用いた。具体的な手順は以下の通りである。まず、成分組成がＮｄ_１３．７Ｆｅ残部Ｃｏ_６．７Ｂ_５．５Ｇａ_０．６よりなる鋳塊を準備した。この鋳塊を高周波溶解し、溶湯を周速度３０ｍ／ｓで回転する片ロールに噴射することにより、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系超急冷薄帯を得た。これを乳鉢により粉砕し、平均粒径３５０μｍ以下に調製した。次に、粉砕された超急冷薄帯を軟鋼製の円筒状容器に充填し、容器内を真空引きした後、円筒状容器を密閉した。この容器を８００℃に高周波加熱した後、プレス機を用いて一軸に圧縮した。続いて、容器からＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料を取り出し、コーヒーミルを用いて平均粒径３００μｍ以下の希土類粉末とした。

希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理には、希土類錯体であるジスプロシウム２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いた。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、７５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１５分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積、電気抵抗率ともに優れた特性を有していることが分かった。

また、実施例１〜７において、ＲＯ_ｘＣ_ｙの組成ｘ及びｙは測定範囲の平均値であり、バラツキの範囲は１≦ｘ≦４、０≦ｙ≦２０であった。
(比較例１)
ＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理を施していない希土類磁石用磁粉を用いて、実施例１と同様の方法で希土類磁石を作製した。

（１）表面処理を施していない希土類磁石用磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（２）前記（１）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は６００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、および電気抵抗率を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、最大エネルギー積に関して優れた特性を有していた。しかしながら、希土類磁石用磁粉に対してＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理を施していないため、電気抵抗率に関しては低い値であった。
(比較例２)
希土類錯体であるジスプロシウム２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いて、希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理を行った。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、７５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌し、溶媒を除去した。その処理磁粉に対し、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は８００℃、保持時間は１０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、電気抵抗率に関して優れた特性を有していた。しかしながら、最大エネルギー積に関しては悪い値の希土類磁石となった。これは、希土類磁石用磁粉表面に生成させたＲＯ_ｘＣ_ｙ膜中に不純物として炭素原子がＲ原子に対して原子数として約１０倍存在していたことが原因と考えられる。ＲＯ_ｘＣ_ｙ膜中に不純物として炭素原子が多量に含まれていたため、８００℃の高温で成形した磁石は熱的に不安定となり、磁石特性が大きく低下したと考えられる。
(比較例３)
希土類錯体であるジスプロシウム２，４−ペンタンジオネイト１ｇをイソプロピルアルコール１００ｍｌに溶解した溶液を用いて、希土類磁石用磁粉のＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理を行った。

（１）希土類磁石用磁粉１ｋｇに対し、７５００ｍｌのＲＯ_ｘＣ_ｙ表面処理溶液を添加し、攪拌した。その処理磁粉に対し、真空中で１５０℃、１時間と、３５０℃、１時間および６００℃、３０分の熱処理を行った。

（２）前記（１）で作製した処理磁粉を成形型に充填した。続いて、成形型中の混合体に磁場をかけることによって、希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１０ｋＯｅ、仮成形圧力は０．５ｔ／ｃｍ^２とした。

（３）前記（２）で作製した仮成形体をＡｒ中での熱間成形によって成形し、バルクの希土類磁石を得た。成形には熱源を有する成形装置を用いた。成形温度は４００℃、保持時間は２０分、成形圧力は１０ｔ／ｃｍ^２とした。

得られた希土類磁石の密度、保磁力、最大エネルギー積、電気抵抗率及び元素分析を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。

得られた希土類磁石は、電気抵抗率に関しては優れた特性を有していた。しかしながら最大エネルギー積に関しては良好な値が得られなかった。これは成形温度が４００℃と低いために磁粉の硬度が高く、磁石としての密度が低かったからと考えられる。

［実施例８］

実施例１で得た希土類磁石を表面磁石型モータ（ステータ１２極、ロータ８極）に適用した。図３は作製した集中巻の表面磁石モータの１／４断面図である。ステータ１８は電磁鋼板の積層体とした。ロータ鉄２０の上に図示するような形状の磁石１９を配置した。実施例１の希土類磁石を用いて製造されたモータは、連続出力が１．５ｋＷであった。本発明の希土類磁石は、電気抵抗が高く渦電流損失が低いため、磁石発熱が少なく、熱設計において有利である。しかも、優れた磁石特性を有する。このため、モータの連続出力を容易に高め得ることが示された。
(比較例４)
比較例１で得た希土類磁石を用いた以外は実施例８と同様にしてモータを製造した。製造されたモータは、連続出力が１．０ｋＷであった。

本発明により、磁石特性が優れ、しかも電気抵抗の高い希土類磁石が実現した。これにより、希土類磁石を用いたモータのモータ効率を高めることが可能になった。

本発明の一実施例による希土類磁石の断面模式図。 図１におけるＡの部分の拡大図。 本発明の一実施例による表面磁石型モータの１／４断面図。

符号の説明

１…希土類磁石、２…希土類磁石粒子、３…非晶質の炭素成分含有希土類酸化物、４…結晶粒、１９…磁石。

Claims (10)

1. 希土類磁石粒子と、該希土類磁石粒子間に存在する下記式（Ｉ）
   〔化１〕
   ＲＯ_ｘＣ_ｙ （Ｉ）
   （式中、Ｒはテルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），またはルテチウム（Ｌｕ）である）
   で表される炭素成分を含有する非晶質の希土類酸化物を含む化合物とを有することを特徴とする希土類磁石。
2. 前記希土類磁石粒子の平均粒径が１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の希土類磁石。
3. 前記希土類磁石用磁粉がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁粉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の希土類磁石。
4. 前記希土類磁石が、異方性磁石であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の希土類磁石。
5. 前記ＲＯ_ｘＣ_ｙのｘ及びｙは、１≦ｘ≦４、０＜ｙ≦２０であることを特徴とする請求項1〜４のいずれか１項に記載の希土類磁石。
6. 希土類磁石粒子と、該希土類磁石粒子間に存在する下記式（Ｉ）
   〔化２〕
   ＲＯ_ｘＣ_ｙ （Ｉ）
   （式中、Ｒはテルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），またはルテチウム（Ｌｕ）である）
   で表される炭素成分を含有する非晶質の希土類酸化物を含む化合物とを有する希土類磁石の製造方法において、下記式（II）
   〔化３〕
   ＲＬ_３ （II）
   （ここで、Ｌは有機物の配位子であり、（ＣＯ（ＣＨ_３）ＣＨＣＯ（ＣＨ_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（Ｃ_３Ｆ_７）ＣＨＣＯ（Ｃ（ＣＨ_３）_３））⁻イオン、（ＣＯ（ＣＦ_３）ＣＨＣＯ（ＣＦ_３））⁻イオン等のβ−ジケトナトイオン等の陰イオンの有機基である）
   で表される希土類錯体を有機溶媒に溶解した溶液と希土類磁石用磁粉とを混合する工程と、この混合物に対して脱酸素中で熱処理を施す工程とを有することを特徴とする希土類磁石の製造方法。
7. 前記熱処理は１５０〜６００℃の温度で行うことを特徴とする請求項６に記載の希土類磁石の製造方法。
8. 前記熱処理を経た前記希土類磁石用磁粉を成形金型に充填する工程と、前記希土類磁石用磁粉を磁場配向させながら仮成形する仮成形工程と、前記希土類磁石用磁粉を成形する本成形工程とを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の希土類磁石の製造方法。
9. 前記本成形工程は、熱間成形によって５００〜６００℃の成形温度で前記希土類磁石用磁粉を成形することを特徴とする請求項８に記載の希土類磁石の製造方法。
10. 請求項１〜５に記載のいずれかの希土類磁石を用いることを特徴とするモータ。
    

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