JP3933040B2 - 希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ - Google Patents
希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3933040B2 JP3933040B2 JP2002343600A JP2002343600A JP3933040B2 JP 3933040 B2 JP3933040 B2 JP 3933040B2 JP 2002343600 A JP2002343600 A JP 2002343600A JP 2002343600 A JP2002343600 A JP 2002343600A JP 3933040 B2 JP3933040 B2 JP 3933040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- rare earth
- powder
- sheet
- earth bonded
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は希土類磁石粉末、熱硬化性樹脂組成物からなる結合剤、粉末成形と、圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングにより可撓性を制御したシートから厚さ２００μｍ以下のフィルムに至る希土類ボンド磁石、並びにそれらを利用した効率的な永久磁石型モータの製造方法に関する。
【０００２】
例えば、１９９２年から２０００年までの小型モータ生産台数の概算は２４億から４７億を既に超えた。なかでも直流モータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ、および無鉄心モータの生産台数増加が顕著で１９９２年から２０００年まで約２６億台も増加した。その上、将来も年率平均で９％の成長を見積もることができる。
【０００３】
しかしながら、小型誘導モータと小型同期モータの生産数は徐々に減少傾向にある。この傾向は、小型モータ産業における高性能磁石による効率的な小型モータの開発と、電気電子機器分野における高性能小型モータの需要が高度であることを示唆する。これら小型モータの生産台数のおよそ７０％は直流モータであるが、一般小型直流モータではフェライトゴム磁石、高性能小型直流モータではメルトスピニングによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状希土類磁石粉末をエポキシ樹脂のような硬い熱硬化性樹脂で圧縮成形した環状磁石が現在、主として利用されている。
【０００４】
一方、経済産業省・資源エネルギー庁の統計では日本における電力総消費は２０００年で、およそ９５００億ｋＷｈであった。その資料から推計すると、モータによる消費電力は総内需の５０％を超えると推定される。モータの電力消費は大容量の動力用モータとは限らない。例えば、２．５インチのＨＤＤスピンドルモータの消費電力はアイドルの状態におけるＰＣの消費電力の５０％を超える。（Ｊ．Ｇ．Ｗ．Ｗｅｓｔ、Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊ．、Ａｐｒｉｌ ７７、１９９４）。
【０００５】
すなわち、小型モータに関しては、それ自体の電力消費は高々数１０Ｗ以下が多数である。けれども、電気電子機器など先端デバイス分野における高性能小型モータ需要が高度であることを勘案すれば、効率的な小型モータの提供とその普及が環境保全や省資源の見地からも必要である。本発明は、上記、効率的な小型モータを主体とした各種先端デバイス機器に利用される効率的な小型モータと、それに適応するシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法に関する。
【０００６】
【従来の技術】
各種先端デバイスに利用される小型モータは、当該機器の小型軽量化に伴う更なるモータ体格の減少とともに小型、高出力、或いは高効率化が求められている。１９６０年代から永久磁石型モータが普及したのも、磁石の応用がモータの損失削減につながり、ひいては効率的な小型モータの作製に効果的であったからである。このような小型モータの発展は磁石粉末を結合剤で固めたボンド磁石の場合には磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法が３大要素技術として、それぞれ等しく重要である。
【０００７】
上記、小型モータに広く使われているボンド磁石に関して、広沢、富澤らの“Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｂｏｎｄｅｄ Ｒａｒｅ−Ｅｒａｔｈ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｓ” 日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４〜１，ｐｐ．１６１〜１６７（１９９７）（非特許文献１）が端的に解説している。したがって、引用文献に基づく図１を用いてボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤、成形加工法の連携を説明する。
【０００８】
先ず、磁石粉末(1)としてはフェライト系(1)−ａ、アルニコ系(1)−ｂ、希土類系(1)−ｃ、結合剤(2)としてはフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａ、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂ、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃ、加工方法(3)としてはカレンダーリング又は押出成形(3)−ａ、射出成形(3)−ｂ、圧縮成形(3)−ｃがある。そして、それらの連携は図中の実線で示すように整理される。
【０００９】
例えば、希土類磁石粉末(1)−ｃは結合剤(2)としてフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａ、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂ、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃ、また、成形加工法(3)としてカレンダーリング又は押出成形(3)−ａ、射出成形(3)−ｂ、圧縮成形(3)−ｃというように(2)と(3)の全ての要素と連携している。
【００１０】
しかし、圧縮成形(3)−ｃと希土類磁石粉末(1)−ｃとの連携では、結合剤(2)の要素が、例えばエポキシ樹脂のような硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃとの関係に限られているのが現状である。
【００１１】
上記、ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち希土類磁石粉末(1)−ｃ、結合剤(2)、成形加工法(3)との連携とモータの高性能化の関係としては、例えばＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙＰｏｗｄｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）（非特許文献２）の記載のように、最大厚さ０．９ｍｍの薄肉円弧状磁石の作製において、希土類磁石粉末(1)−ｃと、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂと、押出成形(3)−ａとの連携から、希土類磁石粉末(1)−ｃと、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃと、圧縮成形(3)−ｃとの連携に変更することで、出力２００ｍＷ級の永久磁石界磁型小型直流モータの最大効率を８％改善している。このことは、希土類磁石粉末が全く同じであっても、連携要素の組換えにより効率的な小型モータが提供できることを示唆している。上記の説明を図１に示す。
【００１２】
ところで、本発明が対象とする主に機械出力数１０Ｗ以下の小型モータの磁石として、従来検討されてきたシート磁石を図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、フェライト系磁石粉末(1)−ａ又は希土類系磁石粉末(1)−ｃのいずれかと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａとの連携で表すことができる。この連携のもとで従来多くの工夫が行われている。
【００１３】
例えば、希土類磁石粉末(1)−ｃと柔軟なゴム、熱可塑性エラストマー(2)−ａとで構成したシート磁石を帯状に切断し、環状にカーリングして枠の周壁内面に固着し、電機子鉄心の突極面と対向させた構成の永久磁石型モータが知られている。
【００１４】
この磁石およびモータの先行技術として、特許第２７６６７４６号公報（特許文献１）では、（１）Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、（Ｃｅ、Ｌａ）−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石粉末、（２）天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢ビゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、（３）クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩化ポリエチレンの各（１）〜（３）の群の１種又は２種以上を選択し、（１）が９２〜９６ｗｔ％、密度４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3としたシート磁石。
【００１５】
また、特許第２５２８５７４号公報（特許文献２）には、（ａ）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ／Ｐｒ）系希土類磁石粉末とゴム、熱可塑性エラストマーなどの樹脂を混練する工程、（ｂ）前記混練物を粉砕した後、シートにカレンダーリングする工程、（ｃ）前記シート磁石を１２５〜１８０℃で６０〜１８０ｍｕｎ熱処理する工程、とからなるシート磁石の製造方法が開示されている。
【００１６】
しかし、(1)シート磁石の密度が４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3であることからの磁気性能の限界、(2)柔軟な熱可塑性エラストマーやゴムと希土類磁石粉末とは接着力に乏しく、励磁された電機子鉄心の磁気吸引力で希土類磁石粉末が脱落飛散してモータ運転中に回転雑音や回転障害を引き起こすなどの信頼性への課題、(3)ゴムの加硫と切断面の再加熱など工程が瀕雑で、加硫による残存硫黄ガスによるブラシー整流子など電気摺動接点の腐食や磨耗促進など信頼性にも課題があった。
【００１７】
なお、特開平５−２９９２２１号公報（特許文献３）に、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の希土類磁石粉末と酸変性したスチレン系エラストマーをカレンダーリング（混練、圧延）し、更に切断した短冊をカーリングすることにより小型モータに使用するような密度５．６Ｍｇ／ｍ3、最大エネルギー積（ＢＨ）max３５ｋＪ／ｍ3の環状磁石が開示されている。しかし、磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ又はＰｒ）希土類系磁石粉末と硬いエポキシ樹脂とを圧縮成形した（ＢＨ）max〜８０ｋＪ／ｍ3の磁石に比べると磁気性能では及ばず、所望する電機子鉄心との空隙に強力な静磁界が得られない。
【００１８】
また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ磁石粉末は数μｍのＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3磁石相単相から成る微粉体のため一般には化学的に活性で、切断面で希土類−鉄−窒素磁石粉末が大気中に暴露され、酸化腐食による永久減磁に基づく不可逆磁束損失や熱可塑性エラストマーと磁石粉末との密着力低下による磁石の部分崩壊、ひいては磁石粉末が脱落飛散するという重大な課題もあった。
【００１９】
一方、厚さ２００μｍ以下のフィルム磁石はマイクロロボット、医療、宇宙開発等において駆動源として利用されるミリメートルサイズの高性能モータ、アクチュエータ、磁気駆動素子等に利用される。言うまでもなく、薄膜の希土類磁石はスパッタリング法による作製が一般的である。
【００２０】
例えば、特開平０５−２１８６５号公報（特許文献４）には薄膜の希土類磁石をスパッタリング法によりガラス基板、石英基板およびシリコンウエハー等の基板等の上に形成する方法において、前記基板等と前記希土類薄膜磁石との間に金属層を形成する方法が開示されている。
【００２１】
特開平０６−１５１２２６号公報（特許文献５）には、薄膜の希土類磁石をスパッタリング法で形成する方法において、膜厚が約１〜４０ｎｍの金属層と膜厚方向に異方性を持つ５μｍ未満のＲ2Ｆｅ14Ｂ（ＲはＹを含む希土類元素）合金層とを交互に積層する薄膜の希土類磁石の形成方法、特開平０８−８３７１３号公報（特許文献６）にはＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石のスパッタリング法における最適作製条件として、基板温度５３０〜５７０℃、成膜速度０．１〜４μｍ／ｈｒ、ガス圧力０．０５〜４Ｐａとすることが開示されている。
【００２２】
さらに、特開平０９−１６２０３４号公報（特許文献７）には基板上にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ、ＳｍＣｏ5、Ｓｍ（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ）7、ＳｍＦｅ11Ｔｉ、Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ2などの所謂希土類磁石からなる硬磁性層とＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂなどの軟磁性層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石において、基板温度４５０〜８００℃でのスパッタリング法により基板上に一層あたり２〜４ｎｍの厚さを有し、且つ厚さ方向に異方性をもつ前記硬磁性層と、基板温度１５０〜６５０℃でのスパッタリング法により一層あたり６〜１２ｎｍの厚さを有し、且つ厚さ方向に磁気的な異方性をもつ前記軟磁性層とが交互に積層された多層構造の薄膜希土類磁石も開示されている。
【００２３】
また、特開平０９−２３７７１４号公報（特許文献８）、特開平１１−２１４２１９号公報（特許文献９）にも、例えばスパッタリング法により基板温度３００〜８００℃で、膜面内方向において互いに隣接する軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石が開示されている。
【００２４】
しかしながら、スパッタリング法で薄膜の希土類磁石を作製するには基板を４５０℃以上に加熱する必要があり、成膜速度が０．１〜４μｍ／ｈｒと制限される。とくに、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石では酸化による保磁力低下を抑制するため、膜厚が５μｍ未満に制限される。また、軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石では、更に磁石作製が瀕雑で経済的な整合性が乏しくなる。
【００２５】
そこで、特開平１１−２８８８１２号公報（特許文献１０）では基板を加熱することなくスパッタリング法にて成膜し、かつ成膜後に熱処理した薄膜のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石が開示されている。しかしながら、この方法においても成膜速度が４μｍ／ｈｒ以下であるという課題や磁石の膜厚が十数μｍ以下に制限されるという課題があった。
【００２６】
上記、モータやアクチュエータには小型化への強い要求がある。モータやアクチュエータでの小型化の要点は構成部品を少なくし、組立を単純化することである。このことから小型モータやアクチュエータの可動子を粉末冶金学的手法による希土類焼結磁石やメルトスパン法によるフレーク状の磁石粉末などを樹脂で特定形状に固めた希土類ボンド磁石で構成することが一般的である。なお、磁石と電機子巻線の位置関係から、磁石と電機子巻線が軸方向に空隙をもつ軸方向空隙型と、磁石と電機子巻線が半径方向に空隙をもつ径方向空隙型とが提案されている。
【００２７】
ところが、例えば、図２のような直径５ｍｍ、高さ１ｍｍというミリメートルサイズのモータやアクチュエータ（この場合は軸方向空隙型）では可動子を構成する希土類磁石も厚さ３００μｍ、或いはそれ以下のフィルム磁石で構成する必要がある。ただし、図２において１１はフィルム磁石、１２は回転軸、１３は軸受、１４は電機子巻線である。
【００２８】
ところで、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする希土類焼結磁石は結晶粒子径が一般に６〜９μｍと大きく、その結晶粒界にはＲリッチ相が存在するため研削加工時に表面から深さ数１０μｍに至る表層の磁気性能が加工劣化を起こす。また、材料が脆く難加工性であるため、歩留まりを考慮した加工限界は５００μｍ程度と見積もられ、図２に示す用途への対応が困難となる。
【００２９】
また、メルトスパン法によるＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする希土類ボンド磁石は磁石のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒径が２０〜１００ｎｍと比較的小さいが、磁石の密度の低下による磁気性能の低下が避けられず、磁気性能の維持と歩留まりを考慮した加工限界はやはり、５００μｍ程度と見積もられる。
【００３０】
以上のように、ミリメートルサイズのモータやアクチュエータ、磁気駆動素子では従来の粉末冶金学的手法による希土類焼結磁石、或いは希土類磁石粉末を樹脂で固めるボンド磁石を、そのまま採用しても希土類磁石の本来の磁気性能をモータやアクチュエータとして十分に引出して利用することができなかった。
【００３１】
また、スパッタリング法で薄膜の希土類磁石を作製には一般に基板を４５０℃以上に加熱する必要があり、成膜速度が０．１〜４μｍ／ｈｒと制限される。とくに、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石ではスパッタリング時の酸化による保磁力低下のため膜厚が５μｍ未満に制限される。また、軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石では、磁石作製が、とくに瀕雑なため経済的な整合性が乏しくなる欠点がある。
【００３２】
なお、モータやアクチュエータを小型化した場合、スケーリング則によれば、電磁力は「Ｌ3」（Ｌは体格）であるため、例えば可動子寸法（磁石）が１／１０になった場合、電磁力は１／１０００に減少する。したがって膜厚が５μｍ未満の薄膜の希土類磁石を、そのまま可動子とすると実使用の負荷に対応した出力が得られない本質的な課題もあった。
【００３３】
【特許文献１】
特許第２７６６７４６号公報
【特許文献２】
特許第２５２８５７４号公報
【特許文献３】
特開平５−２９９２２１号公報
【特許文献４】
特開平０５−２１８６５号公報
【特許文献５】
特開平０６−１５１２２６号公報
【特許文献６】
特開平０８−８３７１３号公報
【特許文献７】
特開平０９−１６２０３４号公報
【特許文献８】
特開平０９−２３７７１４号公報
【特許文献９】
特開平１１−２１４２１９号公報
【特許文献１０】
特開平１１−２８８８１２号公報
【非特許文献１】
広沢、富澤らの“Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｂｏｎｄｅｄ Ｒａｒｅ−Ｅｒａｔｈ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｓ” 日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４〜１，ｐｐ．１６１〜１６７（１９９７）
【非特許文献２】
Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ ＢｏｎｄｅｄＭａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ＭｅｔａｌＩｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、希土類磁石粉末(1)−ｃと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａの連携とのもとで、従来多くの工夫が行われてきた。
【００３５】
しかしながら、この連携のもとで作製された磁石には課題が多く、永久磁石型モータには殆ど利用されなかった。そして、この連携のもとでは、フェライト系磁石粉末(1)−ａと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａとの連携で製造されたフェライト磁石粉末を使用したシート磁石が小型モータに適用されている。しかし、この磁石は（ＢＨ）maxが高々〜１２ｋＪ／ｍ3と低く、電機子鉄心と界磁との空隙に強力な静磁界を得ることはできない。
【００３６】
したがって、近年の電気電子機器にとっては、効率的でない小型モータといっても過言ではない。
【００３７】
しからば、機械出力数１０Ｗ以下における効率的な小型モータにはどのような連携で作製した磁石が主流となっているのか、以下に説明する。
【００３８】
希土類ボンド磁石による効率的な小型モータへの代表的な提案の一つとして、本発明者らによる特公平６−８７６３４号公報を引用できる。すなわち、電機子鉄心と対向した空隙に強力な静磁界をつくるため磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ又はＰｒ）希土類磁石粉末(1)−ｃと硬いエポキシ樹脂(2)−ｃとを圧縮成形(3)−ｃした外径２５ｍｍ以下、密度５Ｍｇ／ｍ3以上の環状希土類ボンド磁石を多極着磁した構成の永久磁石型モータである。磁気的に異方性の希土類磁石粉末(1)−ｃは結合剤として硬い熱可塑性樹脂（(2)−ｂ）で射出成形（(3)−ｂ）したり、硬い熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）で圧縮成形（(3)−ｃ）する連携に拘らず、ラジアル異方性磁石は小径化（小型化）に伴って配向度が低下するため半径方向の磁気特性が低下する。
【００３９】
したがって、ラジアル異方性磁石を使ったモータは環状磁石の小径化に伴って半径方向の磁気特性低下に連動してモータの機械出力低下が避けられなかった。すなわち、ラジアル異方性磁石では小型化（小径化）に伴って次第に効率的でないモータとなってしまう欠点があった。
【００４０】
しかしながら、磁気的に等方性の希土類磁石粉末であれば環状磁石の径に依存することなく、例えば磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を圧縮成形することで（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3に達する。この値は、フェライト系シート磁石の（ＢＨ）max１２ｋＪ／ｍ3のおよそ６．７倍である。
【００４１】
その結果、この種の磁石は小型モータの高出力化、低消費電流化に効果を奏し、電気電子機器分野を主体に、所謂効率的な小型モータとしての認知を獲得した。例えば、フェライト系磁石粉末（(1)−ａ）と、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）（(2)−ａ）と、カレンダーリング又は押出成形（(3)−ａ）との連携で製造された厚さ１．５５ｍｍ、幅７．２ｍｍのシート磁石を帯状に切断し、カーリングして内径２２．５ｍｍの回転子枠の周壁内面に固着した小型モータの起動トルク１．５ｍＮ‐ｍに対し、磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂（(2)−ｃ）とを圧縮成形（(3)−ｃ）した外径２２．５ｍｍ、厚さ１．１０ｍｍ、高さ９．４ｍｍ、密度５．８Ｍｇ／ｍ3の磁石を使った永久磁石型モータの起動トルクは１３倍の２０ｍＮ‐ｍに達する。
【００４２】
以上、本発明で対象とする代表的な磁石はフェライト系磁石粉末（(1)−ａ）と、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）（(2)−ａ）と、カレンダーリング又は押出成形（(3)−ｂ）との連携で製造された磁石、および磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｃ）した磁石の２つを挙げることができる。そして、それらを利用した小型モータ生産台数の７０％、年間約３０億台を占める小型直流モータなどを主対象として、より効率的なモータと、それに伴う希土類ボンド磁石製造方法の提供が本発明の目的である。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本件出願に係る第１の発明は、（１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、（３）成形（成型）加工法が、温間圧縮成形と温間圧延と熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、前記希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状コンパウンドを作製し、前記粉末状コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間圧延したのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４４】
また、本件出願に係る第２の発明は、（１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、（３）成形加工法が、温間圧縮成形と温間スタンピングと熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを作製し、前記コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間スタンピングしたのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至るシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法。
【００４５】
また、本件出願に係る第３の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法のおいて、さらに、希土類磁石粉末の平均粒子径と、粉末状コンパウンドの平均粒子径との差が１０μｍ以内である希土類ボンド磁石を製造方法である。
【００４６】
また、本件出願に係る第４の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法において、さらに、粉末状コンパウンドの見掛けの密度が２．６〜３．０Ｍｇ／ｍ3であり、かつ前記粉末状コンパウンドの粉末流動度が４０ｓｅｃ／５０ｇ以下である希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４７】
また、本件出願に係る第５の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法において、さらに、粉末状コンパウンドの滑剤がステアリン酸カルシウム粉末であり、前記粉末状コンパウンドへの前記ステアリン酸カルシウム粉末の添加量が０．２〜０．４重量部である希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４８】
また、本件出願に係る第６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成される前記環状磁石を備える永久磁石型モータである。
【００４９】
また、本件出願に係る第７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の半径方向に空隙を備えさせる半径方向空隙型の永久磁石型モータである。
【００５０】
また、本件出願に係る第８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の外周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の表面に前記環状磁石を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータである。
【００５１】
また、本件出願に係る第９の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石が回転子の鉄心の径方向表面に固定され、前記回転子の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記回転子の表面に永久磁石界磁を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータである。
【００５２】
また、本件出願に係る第１０の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石がフレーム枠の内側に固定され、前記フレーム枠の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記フレーム枠に永久磁石界磁を備えさせる永久磁石型モータである。
【００５３】
また、本件出願に係る第１１の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を中空円盤型状とし、中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石に多極着磁を施し、多極着磁された中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石の軸方向に空隙を備えさせる軸方向空隙型の永久磁石モータである。
【００５４】
また、本件出願に係る第１２の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータである。
【００５５】
また、本件出願に係る第１３の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータである。
【００５６】
また、本件出願に係る第１４の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、
回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間圧延された希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部・穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータである。
【００５７】
また、本件出願に係る第１５の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、
回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間スタンピングされた希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部、穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータである。
【００５８】
また、本件出願に係る第１６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、
熱処理温度が温間圧延の加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００５９】
また、本件出願に係る第１７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、熱処理温度が温間スタンピングの加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６０】
また、本件出願に係る第１８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、熱処理温度が永久磁石型モータの耐久温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６１】
また、本件出願に係る第１９の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６２】
また、本件出願に係る第２０の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６３】
また、本件出願に係る第２１の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６４】
また、本件出願に係る第２２の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６５】
また、本件出願に係る第２３の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末が、異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末および異方性ＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末、又は異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末もしくは異方性ＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末と、
スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状粉末との混合系であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６６】
また、本件出願に係る第２４の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、４ＭＡ／ｍのパルス磁界で磁化した室温での最大エネルギー積（ＢＨ）maxが８０ｋＪ／ｍ3以上に調整されることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６７】
また、本件出願に係る第２５の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の含有量が９２ｗｔ％から９８ｗｔ％の範囲であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６８】
また、本件出願に係る第２６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、非磁性異種材質からなる表面層を形成せずに希土類ボンド磁石の生地がその表面に露出していることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６９】
また、本件出願に係る第２７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類ボンド磁石の厚さが１ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００７０】
また、本件出願に係る第２８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により作製される希土類ボンド磁石を有する永久磁石モータである。
【００７１】
また、本件出願に係る第２９の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する移動体通信携帯機器である。
【００７２】
また、本件出願に係る第３０の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する情報機器である。
【００７３】
また、本件出願に係る第３１の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する家電機器である。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００７５】
図１の太実線の矢印が本発明に掛かる磁石製造要素の新規な連携である。本発明は、図１のようにボンド磁石製造における３大要素技術のひとつである結合剤(2)において、柔軟な熱硬化性樹脂組成物（(2)−ｄ）を登場させることにより、希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と圧縮成形と圧延又はスタンピング（(3)−ｄ）を連携させ、シートからフィルムに至る新形態の希土類ボンド磁石、並びにそれを利用した新規な高性能で小型の永久磁石型モータ(4)の提供を目的とする。とくに、本発明は本発明者らが別に先願した発明の改良および信頼性の向上に関する。
【００７６】
例えば、本発明は高性能磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションのよる球状Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を基本とし、異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末およびＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末、又は異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末もしくはＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末、を９２〜９８ｗｔ％と高充填した粉末状コンパウンドを、異方性希土類磁石粉末の存在下では磁界中で高度に配向した高密度グリーンシートとし、これを熱硬化して、圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングしたのち、熱処理して環状或いは円弧状とする。さすれば、従来の磁気的に等方性の希土類系磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｄ）した磁石の（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3を上回る高性能磁石が、その径に影響されることなく提供できる。
【００７７】
磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによる球状Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を基本とした（ＢＨ）max４０ｋＪ／ｍ3程度の磁石を経済的整合性の基に作製することもでき、フェライトゴム磁石を使った効率的でない小型モータの効率改善にも効果を奏する。したがって、新規な形態から準備した磁石を利用した、より効率的な小型モータ(4)を提供することができる。
【００７８】
本発明の作用について以下に説明する。
【００７９】
本発明は、図１の太実線矢印で示すような柔軟な熱硬化性樹脂結合剤（(2)−ｄ）によって希土類磁石粉末（(1)−ｃ）、温間圧縮成形と、温間圧延および温間スタンピング、又は温間圧延もしくは温間スタンピング（(3)−ｄ）を連携させ、さらに磁石に最適な熱処理を施すことにより高度な性能と信頼性を兼備えたシートからフィルムに至る様々な形態の希土類ボンド磁石、およびそれを用いた高い信頼性を兼備えた高性能永久磁石型モータ(4)を提供することにある。
【００８０】
図１の結合剤（(2)−ｄ）に関し、更に詳しくは、結合剤として少なくとも熱圧着機能と熱硬化性官能基を有する粉末状樹脂成分を必須とすること。コンパウンドは結合剤成分の粘着力によって希土類磁石粉末を統合し、圧縮成形まえの結合剤と希土類磁石粉末の機械的分離を防ぐ役割を付与すること。そのための具体的手段として、結合剤は少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成することが好ましい。
【００８１】
本発明においてポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末の粘着性と熱圧着性とは、粘着付与剤などを添加して、先ず、圧縮成形するまえの、コンパウンド状態で希土類磁石粉末と結合剤とを、その粘着力によって固定する。
【００８２】
次に、コンパウンドを５０℃以上のダイを用いて温間圧縮してグリーンシートを成形する際、ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末の熱軟化による塑性変形の促進、接合面間の濡れ性を改善することによってポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、或いはエポキシオリゴマーの熱圧着性を高めるものである。
【００８３】
また、希土類磁石粉末は結合剤との結合力を強固にするため、予め室温で固体のエポキシオリゴマーで表面被覆する。希土類磁石粉末へのエポキシオリゴマーの被覆方法としては、先ず、当該エポキシオリゴマーを有機溶媒に溶解し、その後、希土類磁石粉末と湿式混合し、溶媒を除去した当該塊状混合物を解砕する。なお、エポキシオリゴマーの架橋密度を高めるためには分子鎖内にもエポキシ基を有するノボラック型エポキシが望ましい。
【００８４】
また、前記エポキシオリゴマーと架橋する粉末エポキシ硬化剤とはジシアンジアミドおよびその誘導体、カルボン酸ジヒドラジド、ジアミノマレオニトリルおよびその誘導体のヒドラジドの群より選ばれた１種又は２種以上などを挙げることができる。これ等は一般に有機溶媒に難溶の高融点化合物であるが、粒子径を数ないし数十μｍに調整したものが好ましい。
【００８５】
なお、ジシアンジアミド誘導体としては、例えばｏ−トリルビグアニド、α−２・５−ジメチルビクアニド、α−ω−ジフェニルビグアニド、５−ヒドロキシブチル−１−ビグアニド、フェニルビグアニド、α−、ω−ジメチルビクアニドなどがある。更に、カルボン酸ジヒドラジドとしてはコハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、ｐ−アキシ安息香酸ヒドラジドなどがある。
【００８６】
これらの硬化剤はコンパウンドに乾式混合によって添加することが望ましい。なお、コンパウンドの成形型への移着を防ぐには、成形型の設定温度よりも高融点の高級脂肪酸、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属石鹸類から選ばれる１種又は２種以上を０．２〜０．４ｗｔ％程度コンパウンドに乾式混合することが望ましい。
【００８７】
上記、コンパウンドの希土類磁石粉末の含有量は９２ｗｔ％〜９８ｗｔ％とし、当該コンパウンデイングはミキサーにより、希土類磁石粉末とコンパウンドの平均粒子径が１０μｍ以下とほぼ等しい粉末状であることが望ましい。また、前記コンパウンドの見掛けの密度は２．６〜３．０Ｍｇ／ｍ3、粉末流動度は４０ｓｅｃ／５０ｇ以下に調整することが望ましい。
【００８８】
なお、前記粉末流動度の調整にはステアリン酸カルシウム粉末の添加が望ましく、例えばコンパウンド１００重量部に対して０．２〜０．４重量部とすることによって調整することができる。また、温間圧縮成形圧力は０．４ＧＰａ以上とすると高密度グリーンシートが得られる。前記グリーンシートを硬化した当該磁石の温間圧延は圧延率２％以上とすると巻付性のよいシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石が得られる。ただし、当該磁石の高温暴露での寸法安定性のために、圧延後の磁石に熱処理を施す必要がある。ただし、熱処理温度は圧延温度およびモータ運転温度より高く設定する必要がある。
【００８９】
一方、短冊状のグリーンシートを例えば円弧状キビティを有する成形型に装填して温間スタンピングし、然るのち熱処理するとシートからフィルムに至る円弧状や中空円盤状の本発明にかかる希土類ボンド磁石が準備できる。この場合も温間圧延後の熱処理と同様に、高温暴露における高度な寸法精度を確保するために、熱処理温度は圧延温度およびモータ運転温度より高く設定する必要がある。
【００９０】
ただし、磁石埋設型回転子などのような場合には、温間圧延および温間スタンピング後、又は温間圧延もしくは温間スタンピング後に、当該磁石を例えば回転子鉄心の磁石スロットに挿入し、然る後、最終熱処理を施しても良い。すると、挿入した磁石は熱処理によって、磁石スロット中でほぼ等方的に体積膨張し、磁石と鉄心との空隙を消滅させることができる。熱処理時の体積膨張は非可逆的であるから、熱処理後に冷却しても磁石と鉄心とに再び空隙は生ずることはない。もちろん、その後の当該磁石の体積膨張は熱処理温度以下であれば可逆的となる。
【００９１】
なお、スタンピングとは一般には熱可塑性シートを加熱、軟化し、プレス成形する方法で、板金プレスと同様のシステムで成形加工するためスタンパブルシート成形とも呼ばれる。（斎藤進六監修、新材料成形加工辞典、ｐ７７５、産業調査会材料情報センター、１９８８）。本発明に掛かる結合剤は熱硬化性エポキシ樹脂を成分とするものであるが、成形加工法から言えば、引用のスタンピングが最も類似な方法と考えられるので、スタンピングとしている。
【００９２】
次に、磁気的に等方性の希土類磁石粉末としてはスピニングカップアトマイゼーションによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系球状粉末（Ｂ．Ｈ．Ｒａｂｉｎ，Ｂ．Ｍ．Ｍａ、“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＮｄＦｅＢ Ｐｏｗｄｅｒ”１２０ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ ２３，２００１）を基本とする。
【００９３】
また、磁気的に異方性の希土類磁石粉末としてはＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末、すなわち、Ｎｄ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｂ系合金のＮｄ2（Ｆｅ、Ｃｏ）14Ｂ相の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ、Ｎｄ2［Ｆｅ、Ｃｏ］14ＢＨｘ）、６５０〜１０００℃での相分解（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＮｄＨ2＋Ｆｅ＋Ｆｅ2Ｂ）、脱水素（Ｄｅｓｏｒｐｓｉｏｎ）、再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）するＨＤＤＲ処理（Ｔ．Ｔａｋｅｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ：Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １０thＲＥ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｋｙｏｔｏ，Ｖｏｌ．１、５５１ １９８９）で作製した磁気的に異方性の希土類磁石粉末である。（上記の二重下線の頭文字をとってＨＤＤＲと略記している）。
【００９４】
前記粉末の表面を予め光分解したＺｎなど不活性化処理した粉末など（例えば、Ｋ．Ｍａｃｈｉｄａ，Ｋ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，Ｍ．Ｎｕｓｈｉｍｕｒａ，Ｙ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｇ．Ａｄａｃｈｉ，Ｐｒｏｃ．９ｔｈ Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｎｄａｉ，Ｊａｐａｎ，ＩＩ、８４５ ２０００，或いは、Ｋ．Ｍａｃｈｉｄａ，Ｙ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｋ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，Ｇ．Ａｄａｃｈｉ，Ｄｉｇｅｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ２５th Ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｃｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ，２８ａＣ−６ ２００１）を使用することもできる。
【００９５】
なお、それらの磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は１．１ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。さらに磁気的に異方性の希土類磁石粉末としてはＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末。或いは、前記粉末の表面を予め不活性化処理した粉末を挙げることもでき、前記粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は０．６ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。
【００９６】
上記希土類磁石粉末は単独、又は２種以上の混合系であっても差し支えない。
【００９７】
上記のようなフレキシブル磁石を円筒枠の内周面に巻きつけ、固定、および多極着磁した環状の磁石を永久磁石界磁とする永久磁石型直流モータ。円筒枠の内周面に環状の磁石を備え、半径方向空隙型回転子とする永久磁石型モータ。円柱枠の外周面に環状の磁石を備えた表面磁石型回転子を搭載する永久磁石型モータなどを挙げることができる。
【００９８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施例によって限定されるものではない。本実施例に相当する他の実施例も、本実施例から想到できる。
【００９９】
（材料）
材料について以下に説明する。
【０１００】
本実施例では、４種類の形態の異なる希土類磁石粉末を使用した。すなわち、磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末（Ｎｄ13.3Ｆｅ62.5Ｂ6.8Ｇａ0.3Ｚｒ0.1）パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末（Ｎｄ12.3Ｄｙ0.3Ｆｅ64.7Ｃｏ12.3Ｂ6.0Ｇａ0.6Ｚｒ0.1）パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、およびＲＤ（酸化還元）したＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3微粉末パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）、および比較例としてのメルトスピニングによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末（Ｎｄ12Ｆｅ77Ｃｏ5Ｂ6）パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）である。これらの磁石粉末の形態を図３に示す。なお、ここで使用したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、−Ｂ、−Ｃ、および−Ｄの平均粒子径は、それぞれ５０、８０、２〜５、７５μｍであった。
【０１０１】
また、結合剤システムの構成成分としては室温で固体のノボラック型エポキシオリゴマー、粒子径１５μｍ以下の粉末状潜在性エポキシ硬化剤、粘着剤を含み予め１００μｍ以下に冷凍粉砕したポリアミド粉末、並びに粒子径１０μｍ以下の滑剤が、この実施例で使用された。なお、ノボラック型エポキシオリゴマ（化１）、粉末状潜在性エポキシ硬化剤（化２）の化学構造は以下の通りである。
【０１０２】
【化１】
【０１０３】
（ＮＨ2ＮＨＣＯＣＨ2ＣＨ2）2Ｎ（ＣＨ2）１１ＣＯＮＨＮＨ２・・・（化２）
（製造プロセスの概要）
以下に製造プロセスの概要を説明する。
【０１０４】
本発明は磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末（Ｎｄ13.3Ｆｅ62.5Ｂ6.8Ｇａ0.3Ｚｒ0.1）パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）をベースとして、要求される磁気特性に合わせて磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、およびＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3微粉末パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）のような希土類磁石粉末の１種又は２種以上のシートからフィルムに至る様々な形態の希土類ボンド磁石を作製し、効率的な小型モータを提供するためになされた。とくに、異方性磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ―Ｃ）を含む本発明に掛かるシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石は磁化の前後に磁石をフレーム又はマンドレルに巻きつけることによってラジアル磁界配向の小径に伴う配向度の低下、すなわち磁気特性低下という困難を克服する。
【０１０５】
図４（ａ）はパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ーＢ、ーＣおよび固体のエポキシオリゴマー、そして、粉末状潜在性エポキシ硬化剤、および粘着剤を含むポリアミド粉体からフレキシブルなボンド磁石を準備するための工程を示すブロック図である。また、図４（ｂ）は従来の磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｄ）した磁石を準備するための工程を示すブロック図である。図４（ｂ）は、例えばＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＰｏｗｄｅｒＣｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）に記載されている。図４（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本発明例は希土類磁石粉末と結合剤成分のミキシングによってコンパウンドが準備できる。また、コンパウンドの圧縮成形と硬化は従来例と同じであるが、本発明では圧縮成形を温間で行うことが望ましい。さらに本発明ではシート状磁石を最終形態とするための温間圧延および温間スタンピング、又は温間圧延もしくは温間スタンピング並びに熱処理を必須工程とする。
【０１０６】
（コンパウンドの調整）
以下にコンパウンドの調整について説明する。図４（ａ）の本発明例の製造工程に従って、先ず、コンパウンドの調整を説明する。６０℃に加温したヘンシェル・ミキサーに所定量の希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を５ｋｇ投入し、前記粉末を４８０ｒ／ｍｉｎで攪拌しながら、室温で固体のエポキシオリゴマーの５０％アセトン溶液５０ｇを滴下した。攪拌を続けるとおよそ５ｍｉｎで乾燥したエポキシオリゴマーを被覆した希土類磁石粉末が得られた。続いて、前記エポキシオリゴマーを表面被覆した希土類磁石粉末に対し、３〜７ｗｔ％の粘着剤２０％含有ポリアミド粒子、粉末状潜在性エポキシ硬化剤、および滑剤（粒子径１０μｍ以下のステアリン酸カルシウム）を添加し、粉末状のコンパウンドとした。
【０１０７】
その結果、スピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）から作製した粉末状コンパウンド（図５の四角形の印）粒度分布を磁石粉末（図５の三角印）、磁石粉末をエポキシオリゴマーで被覆した中間体（図５の丸印）のそれとともに図５に示す。図のように、それぞれの平均粒子径は５０〜５５μｍであり、その平均粒子径の差は１０μｍ以下であった。パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）と同様な粒度範囲の異方性希土類磁石粉末にキャビティ中で磁界を印加したとき、それぞれの粉末粒子は独立して自由に回転することができる。したがって、異方性磁石粉末を併用した場合には配向度が高く、磁石粉末本来の磁気特性を磁石性能として引出せることを意味している。
【０１０８】
（滑剤添加量の最適化）
以下に滑剤添加量の最適化について説明する。
【０１０９】
滑剤としてステアリン酸カルシウムを０．２〜０．４％混合したコンパウンドの粉末流動性は３０ｓｅｃ／５０ｇ（ＪＩＳ Ｚ−２５１１）、見掛密度は２．７〜２．９Ｍｇ／ｍ3（ＪＩＳ Ｚ−２５１１）であった。後者の見掛けの密度の水準はメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末とエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドと同等である。一方、前者の粉末流動性は４０〜５０ｓｅｃ／５０ｇに対し大幅に改善している。このことは、例えば、薄いスリット状の成形型キャビティなどへの充填性がフレーク状希土類磁石粉末の顆粒状コンパウンドに比べて向上し、薄いシート状磁石の作製が可能なことを意味する。
【０１１０】
図６はコンパウンドへの滑剤（ステアリン酸カルシウム）添加量に対して幅１．２５ｍｍ、長さ６５ｍｍのスリット状キャビティ４個へのコンパウンド充填量の関係を示す特性図である。図から明らかなように、滑剤添加量とともにスリット状キャビティへの充填性が向上し、０．４重量部で極大を示す。このことから、本発明に係るコンパウンドへの滑剤添加量は０．４未満とすることが望ましい。また、上記本発明に係る粉末状コンパウンドの希土類磁石粉末としてパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、Ｃを置換しても、滑剤にて粉末圧縮成形機に供する粉末流動性を調整できる。
【０１１１】
次に、粉末圧縮成形機のフィーダーカップに粉末状のコンパウンドを投入し、成形型キャビティに粉末状コンパウンドを充填した。ただし、成形型上下パンチとキャビティ周辺のみ５０〜８０℃に加熱されている。キャビティに充填した磁気的に異方性の希土類磁石粉末を含むコンパウンドは１．４ＭＡ／ｍのアキシャル磁界の中で上下パンチによって圧縮され、脱磁され、圧粉体（グリーンシート）を得た。このグリーンシートは十分なハンドリング性を備えていた
図７は幅６．１、長さ６５ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍのパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ．％からなるグリーンシートを粉末成形機で繰返し成形したときの成形回数に対するグリーンシートの重量変動を示す特性図である。ただし、圧縮圧力は０．４ＧＰａ、キャビティは幅１．２５ｍｍ、長さ６５ｍｍのスリット状である。
【０１１２】
上記、スリット状キャビティ４個で成形したグリーンシートの重量標準偏差は０．０２９、当該キャビティ１個での成形したグリーンシートの重量標準偏差は０．０１７であった。両者の標準偏差値から、キャビティ４個での工業的生産は可能である。さらに、本発明によるコンパウンドの圧縮圧力０．４〜０．５ＧＰａはメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末とエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドの一般的な圧縮圧力０．８〜１０ＧＰａの半分以下であるから、同じ圧縮能力の成形機ならば２倍の生産性向上となる。
【０１１５】
（圧延後の磁石の寸法安定性制御）
以下に圧延後の磁石の寸法安定性制御について説明する。
【０１１３】
次に、上記パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ％からなるグリーンシートを１８０℃で２０ｍｉｎ加熱し、熱硬化した硬い磁石シートとした。図８は厚さ１．２７ｍｍのスピニングカップガスアトマイゼーションＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ％からなるシート磁石の厚さ方向の熱硬化による収縮率を滑剤添加量に対してプロットした特性図である。図のように、滑剤添加量が約０．２重量部付近でほぼ無収縮となり、それより添加量が少ないと収縮、多い場合は膨張に転じる。
【０１１４】
図９は上記シート磁石、および当該磁石を７０℃温間圧延（平均圧延率１０．１％）し、その後、高温暴露（１００℃にて１５ｈ）したときのシート磁石の厚さ変化率を示す特性図である。図のように、圧延なしのシート磁石は高温暴露によって０．５％程度収縮、その値は滑剤添加量には依存しない。一方、圧延したシート磁石は高温暴露によって膨張する。膨張の程度は滑剤量が少ない場合に大きく、滑剤添加量が増すと一定となる傾向を示している。このような、シート磁石の厚さ方向は一般に磁化方向であり、永久磁石型モータでは電機子鉄心との空隙距離が変化することを意味し、高温暴露による圧延したシート磁石の厚さ（磁化方向）変化の制御は重要である。
【０１１５】
図１０は上記７０℃で圧延したシート磁石（平均圧延率１０．１％）の熱処理温度に対する厚さ変化を示す特性図である。ただし、熱処理時間は５ｍｉｎ、熱処理温度は暴露温度（１００℃）を基準温度として規格化している。図中１のプロットは熱処理後の厚み変化で、圧延温度以上で急激に増加し、基準温度＋４０℃（１４０℃）以上で飽和する傾向を示した。図中２のプロットは熱処理したシート磁石を高温暴露（１００℃にて１５ｈ）した後の厚さ変化を元の規格化した熱処理温度に対して示している。図から明らかなように、暴露温度以下で熱処理したシート磁石は引続き厚さが増すが、暴露温度以上で熱処理した磁石の厚さ変化は観測されなくなる。
【０１１６】
図１１は上記７０℃で圧延したシート磁石の圧延率に対する熱処理後、並びに高温暴露後の寸法安定性を示す特性図である。図中１Ｔ、１Ｌは圧延後・熱処理前のシート磁石の厚さと長さ、２Ｔ、２Ｌの破線は熱処理後（１２０℃、５ｍｉｎ）、２Ｔ、２Ｌの実線は高温暴露後（１００℃にて１２０ｈ）のシート磁石の厚さと長さを示している。圧延率に対してシート磁石の厚さと長さはトレードオフの関係にある。また、圧延率に応じて熱処理前後の寸法変化率が増加していることが伺える。
【０１１７】
しかしながら、一旦熱処理すると高温暴露後のシート磁石の厚さと長さは殆ど変化しなくなる。なお、熱処理を１００℃とした場合でも、ここで示した１２０℃と同じ結果が得られた。したがって、熱処理温度としては、本発明が対象とする永久磁石型モータの運転時の温度上昇を考慮し、少なくとも当該界磁磁石の上昇温度以上を選択することが望ましい。
【０１１８】
図１２（ａ）は、上記熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石の代りにメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂフレーク状希土類磁石粉末パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石を作製し、高温長時間暴露（１００℃にて１０００ｈ）した後の厚さ、長さ、幅の変化率を比較した結果を示す特性図である。また、図１２（ｂ）は前記シート磁石が典型的に適用されている永久磁石界磁型小型直流モータとシート磁石に対応する界磁磁石を示す斜視概観図である。図から明らかなように、本発明に係るパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いて圧延後に熱処理したシート磁石の長時間高温暴露による寸法変化の方向は、電機子鉄心との空隙を狭める方向、すなわち長さや厚さは増加しない。一方、パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いて圧延後に熱処理したシート磁石の長時間高温暴露における寸法変化は長さや厚さが増加し、電機子鉄心との空隙を狭めたり、環状に形成した界磁磁石が鉄フレーム内周側に張出して永久磁石型モータの機能維持に重大な影響を及ぼす危険性がある。
【０１１９】
図１３はグリーンシートを圧縮成形する際の圧縮方向と圧延率に対する熱処理後の厚さ変化を示す特性図である。図から明らかなように、長時間高温暴露におけるシート磁石の寸法変化の方向性はグリーンシートを圧縮成形する際の圧力印加方向には影響されない。したがって、図１２のような長時間高温暴露によるシート磁石の寸法変化の方向性は希土類磁石粉末の形態（球状又はフレーク）に起因すると言える。したがって、本発明で言う磁気的に異方性の希土類磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、ーＣもパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）のようなフレーク状ではないからパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）と同様な寸法変化の方向性を示すと言える。
【０１２０】
図１４は圧延率に対する熱処理（１２０℃、５ｍｉｎ）後のシート磁石の機械的性質を示す特性図である。圧延率に対する磁束変化を示す特性図である。ただし、何れも希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）は９６ｗｔ％含まれている。圧延率によって張力と伸長率はトレードオフの関係を示すが、圧延率約２％以上であれば、何れも鉄フレームに巻付けて環状の永久磁石界磁とすることができる。
【０１２１】
（その他の信頼性）
上記にて説明した信頼性項目以外の他の信頼性項目について説明する。
【０１２２】
図１５は熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石の代りにメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂフレーク状希土類磁石粉末パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石を作製し、高温長時間暴露（１００℃にて１０００ｈｒｓ）した後の重量変化率を比較した結果を示す特性図である。図から明らかなように、本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石に比べて高温暴露における重量増加が少なく、安定している。
【０１２３】
図１６は上記シート磁石２種を４ＭＡ／ｍパルス着磁し、高温長時間暴露（１００℃、１０００ｈｒｓ）したときの不可逆磁束損失を比較した特性図である。本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石は保磁力６４８ｋＡ／ｍとパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）の７４８ｋＡ／ｍに比べて低い値に拘らず、初期不可逆磁束損失とともに、長期不可逆磁束損失も少ないことが了解される。これは、図１５の同一条件下の長期高温暴露での重量変化が極めて少ないことと関連して、永久磁石型モータの信頼性を向上するうえで有利であると言える。
【０１２４】
一方、図１７は上記シート磁石２種を４０℃、９７％ＲＨの多湿雰囲気に長時間暴露（１０００ｈｒｓ）したときの重量変化を示す特性図である。本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石は高温での重量変化の結果と同じく、パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石に比べて重量変化が極めて少ない。１０００ｈｒｓ後のシート磁石表面はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石表面に一様に赤錆発生が認められたが、本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石表面は肉眼での発錆はなかった。なお、本発明に係る熱処理したパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、ーＣを９６％含むシート磁石表面は肉眼での発錆はなかった。すなわち、本発明は高温での寸法変化の方向性以外にも耐錆性など、本発明で対象とする永久磁石型モータの信頼性向上に大きく寄与することが了解される。
【０１２５】
以上のように、本発明で対象とする永久磁石型モータの運転中の磁石温度は１００℃以下である。したがって本発明に掛かる圧延後に熱処理したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、−Ｂ、およびＣを含むシート状希土類ボンド磁石は、メルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を使用したボンド磁石に比べて永久磁石型モータの運転温度領域における安定性や耐錆性などの信頼性を向上することができる。
【０１２６】
（フィルム磁石の作製）
以下にフィルム磁石の作製について説明する。
【０１２７】
次に、熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシートからフィルムに至る磁石の実施例を説明する。図１８はシートからフィルムに至る磁石の厚さと４ＭＡ／ｍパルス着磁後の磁束の関係を示す特性図である。図中１は本発明にかかるパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含む圧延後に熱処理した磁石、３、４はそれぞれ本発明にかかる磁気的に異方性のパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）およびパウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）をそれぞれ９６％含む圧延後に熱処理した磁石。２は比較例として示すメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状希土類磁石粉末を９７％含むエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドを圧縮成形した硬い板状磁石である。
【０１２８】
この比較例２では厚さ７００μｍ程度のシート磁石が成形限界で、勿論可撓性もない。これに対し、１は厚さ２００μｍのフィルム磁石も容易に作製することができる。確かに、同じ厚さでの磁束を比較例と比べる場合は少ないが、パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）のような磁気的に異方性のＨＤＤＲーＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いた３であれば、２より多くの磁束が得られる。
【０１２９】
なお、パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）は平均粉末粒子径が８０μｍと大きいため、２００μｍ程度のフィルム磁石の領域では厚さに対する磁束の低下がやや大きくなる傾向を示している。このような場合には４のような平均粒子径２〜５μｍのパウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）を含む圧延後に熱処理した磁石とすることが、より強い静磁界を得るうえでは好ましい。
【０１３０】
（永久磁石型モータの特性）
以下に本発明の永久磁石型モータの実施例の特性について説明する。
【０１３１】
本実施例におけるスピニングカップガスアトマイゼーションによる球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）の（ＢＨ）maxは８５ｋＪ／ｍ3、一方のメルトスピニング法によるフレーク（合金組成Ｎｄ12Ｆｅ77Ｃｏ5Ｂ6）を用いたパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）の（ＢＨ）maxは１３０ｋＪ／ｍ3である。また、本実施例で示したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いたシート磁石の４ＭＡ／ｍバルス着磁後の磁気特性は残留磁化５５０ｍＴ、保磁力６４８ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）max４０ｋＪ／ｍ3であった。
【０１３２】
この値はフレークを用いたシート磁石の（ＢＨ）max６１ｋＪ／ｍ3と比較すると（ＢＨ）maxは約２／３となる。電機子鉄心との空隙に発生する磁束の比を（ＢＨ）maxの比の平方根で見積もると、本発明に係るパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いたシート磁石の磁束はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石の約８１％と見積もられる。しかしながら、図１３（ｂ）に示した直径２３．８ｍｍ、高さ１２．５ｍｍの永久磁石界磁型小型直流モータの電流、トルクー速度特性で比較すると、図１９のようにパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を使ったシート磁石の始動トルクはメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いたボンド磁石モータの５．６％減、トルク定数６．２％減であり、モータ特性としては５〜１０％減に抑制できる。
【０１３３】
これは、本発明にかかるシート磁石がほぼ飽和磁化状態となるのに対し、比較のパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）では不飽和磁化状態であることに由来する。図１６に示した両者の不可逆磁束損失の差を考慮すると長時間高温暴露後のモータ特性差は殆ど消滅することが予想される。
【０１３４】
ところで、一般に、メルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いたボンド磁石は耐錆性のために表面に非磁性異種材質からなる表面層を設ける。通常はスプレー塗装、或いは電着塗装で１５〜２０μｍ厚のエポキシ樹脂とする。しかし、本発明に係るシート磁石は図１７に示したように高信頼性を有する。したがって、非磁性保護膜を設ける必要がなく、電機子鉄心との空隙を３０〜４０μｍ狭めることができる。この差は起動トルクの差５〜６％を補える水準でもある。
【０１３５】
次に、磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）を９７％含む厚さ０．８２ｍｍのシート磁石を１２０℃でスタンピングし、円弧状としたのち、１２０℃にて５ｍｉｎの熱処理を行って本発明にかかる薄肉円弧状磁石とした。一方、Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ＴｈｉｎＡｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣＭｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｐｏｗｄｅｒ ＣｏｍｐａｃｔｉｎｇＰｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）に記載の最大厚さが０．９ｍｍの薄肉円弧状磁石、すなわち、希土類磁石粉末(1)−ｃ（パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ））と、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃと、圧縮成形(3)−ｃとの連携で作製した薄肉円弧状磁石を従来例として、図２０のような永久磁石界磁型小型直流モータの特性を比較した。
【０１３６】
図２１は円弧状磁石の比較結果を示す特性図である。ただし、図中１は本発明にかかる円弧状磁石を用いたモータ特性、２は比較例を示す。また１、および２それぞれの添え字ａは機械出力、ｂは効率、ｃはトルク、ｄは電流を示している。図から明らかなように、本発明にかかる薄肉円弧状磁石は概ね１０％の薄肉化でありながら、機械出力の改善による高効率化４〜５％の高効率化を実現している。
【０１３７】
以上、本発明にかかる温間圧縮した高密度グリーンシートを熱硬化し、圧延およびスタンピング後、又は圧延もしくはスタンピング後に熱処理したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ーＢおよびＣを含むシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石であれば、従来の等方性のメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石を搭載した従来の永久磁石型モータを上回る性能と信頼性とを兼備えた高性能永久磁石型モータを提供することができる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる製造方法の概念は本発明者らが本発明よりも先に発明した別の発明の内容をもとに、性能、特性をより向上させる効果を発揮できる。永久磁石型モータとして広く一般に普及しているＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石の希土類磁石粉末の形態をフレーク状から球状、又はそれに近い形状に転換し、この粉末状コンパウンドを圧縮成形したグリーンシートを熱硬化し、得られたシート磁石を圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石に特定の熱処理を施すと永久磁石型モータの信頼性が大幅に向上できる。
【０１３９】
とくに、本発明のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石は、最終工程となる熱処理を含め、従来の成形加工方法（カレンダーリング、押出成形）などのように２００℃を越える高温域での加工が不要で、不可逆磁束損失などの熱安定性を兼備えた希土類磁石粉末本来の高い磁気性能をモータ性能に反映させることができる。
【０１４０】
したがって、フェライト磁石や磁気的に等方性のメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石を搭載した従来の永久磁石型モータを上回る効率的な小型モータを高い信頼性のもとに提供することができる。よって、電気電子機器への寄与ばかりか、幅広い普及によって電力消費削減や省資源化に効果を奏すると期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤、成形加工法の連携を示す概念図
【図２】 小型モータの断面構成図
【図３】 磁石粉末の形態を示す外観図
【図４】 磁石を準備するための工程図
【図５】 コンパウンド、中間体、磁石粉末の粒度分布を示す特性図
【図６】 コンパウンド充填量の関係を示す特性図
【図７】 グリーンシートの重量変動を示す特性図
【図８】 滑剤添加量と熱硬化による収縮率の関係を示す特性図
【図９】 磁石、および高温暴露した圧延磁石の厚さ変化率を示す特性図
【図１０】 圧延磁石の熱処理温度に対する厚さ変化を示す特性図
【図１１】 圧延磁石の圧延率に対する熱処理後、並びに高温暴露後の寸法安定性を示す特性図
【図１２】 （ａ）は圧延磁石の高温長時間暴露の寸法変化示す特性図
（ｂ）は永久磁石型モータと対応する界磁磁石を示す斜視概観図
【図１３】 圧延率に対する熱処理後の厚さ変化を示す特性図
【図１４】 圧延率に対する熱処理後のシート磁石の機械的性質を示す特性図
【図１５】 高温長時間暴露の重量変化率を示す特性図
【図１６】 高温長時間暴露の不可逆磁束損失を示す特性図
【図１７】 多湿環境における長時間暴露の重量変化を示す特性図
【図１８】 フィルム磁石の破断面を示す特性図
【図１９】 環状磁石界磁モータの電流、並びにトルク−速度の関係を示す特性図
【図２０】 円弧状磁石を用いた永久磁石界磁型小型直流モータの外観図
【図２１】 円弧状磁石界磁モータの電流、並びにトルク−速度の関係を示す特性図
【符号の説明】
(1) 磁石粉末
(1)−ａ フェライト系磁石粉末
(1)−ｂ アルニコ系磁石粉末
(1)−ｃ 希土類磁石粉末（本発明に掛かる）
(2) 結合剤
(2)−ａ 柔軟な結合剤（フレキシブル系）（ゴム、熱可塑性エラストマー）
(2)−ｂ 硬い熱可塑性樹脂結合剤
(2)−ｃ 硬い熱硬化性樹脂結合剤（エポキシ樹脂）
(2)−ｄ 本発明に掛かる柔軟な熱硬化性樹脂組成物の結合剤
(3) 成形加工方法
(3)−ａ カレンダーリング又は／および押出成形
(3)−ｂ 射出成形
(3)−ｃ 圧縮成形
(3)−ｄ 圧縮成形と圧延又は／およびスタンピングと熱処理
(4) 効率的な小型モータ（高性能で小型の永久磁石モータ）
【発明の属する技術分野】
本発明は希土類磁石粉末、熱硬化性樹脂組成物からなる結合剤、粉末成形と、圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングにより可撓性を制御したシートから厚さ２００μｍ以下のフィルムに至る希土類ボンド磁石、並びにそれらを利用した効率的な永久磁石型モータの製造方法に関する。
【０００２】
例えば、１９９２年から２０００年までの小型モータ生産台数の概算は２４億から４７億を既に超えた。なかでも直流モータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ、および無鉄心モータの生産台数増加が顕著で１９９２年から２０００年まで約２６億台も増加した。その上、将来も年率平均で９％の成長を見積もることができる。
【０００３】
しかしながら、小型誘導モータと小型同期モータの生産数は徐々に減少傾向にある。この傾向は、小型モータ産業における高性能磁石による効率的な小型モータの開発と、電気電子機器分野における高性能小型モータの需要が高度であることを示唆する。これら小型モータの生産台数のおよそ７０％は直流モータであるが、一般小型直流モータではフェライトゴム磁石、高性能小型直流モータではメルトスピニングによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状希土類磁石粉末をエポキシ樹脂のような硬い熱硬化性樹脂で圧縮成形した環状磁石が現在、主として利用されている。
【０００４】
一方、経済産業省・資源エネルギー庁の統計では日本における電力総消費は２０００年で、およそ９５００億ｋＷｈであった。その資料から推計すると、モータによる消費電力は総内需の５０％を超えると推定される。モータの電力消費は大容量の動力用モータとは限らない。例えば、２．５インチのＨＤＤスピンドルモータの消費電力はアイドルの状態におけるＰＣの消費電力の５０％を超える。（Ｊ．Ｇ．Ｗ．Ｗｅｓｔ、Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊ．、Ａｐｒｉｌ ７７、１９９４）。
【０００５】
すなわち、小型モータに関しては、それ自体の電力消費は高々数１０Ｗ以下が多数である。けれども、電気電子機器など先端デバイス分野における高性能小型モータ需要が高度であることを勘案すれば、効率的な小型モータの提供とその普及が環境保全や省資源の見地からも必要である。本発明は、上記、効率的な小型モータを主体とした各種先端デバイス機器に利用される効率的な小型モータと、それに適応するシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法に関する。
【０００６】
【従来の技術】
各種先端デバイスに利用される小型モータは、当該機器の小型軽量化に伴う更なるモータ体格の減少とともに小型、高出力、或いは高効率化が求められている。１９６０年代から永久磁石型モータが普及したのも、磁石の応用がモータの損失削減につながり、ひいては効率的な小型モータの作製に効果的であったからである。このような小型モータの発展は磁石粉末を結合剤で固めたボンド磁石の場合には磁石粉末、結合剤システム、成形加工方法が３大要素技術として、それぞれ等しく重要である。
【０００７】
上記、小型モータに広く使われているボンド磁石に関して、広沢、富澤らの“Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｂｏｎｄｅｄ Ｒａｒｅ−Ｅｒａｔｈ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｓ” 日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４〜１，ｐｐ．１６１〜１６７（１９９７）（非特許文献１）が端的に解説している。したがって、引用文献に基づく図１を用いてボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤、成形加工法の連携を説明する。
【０００８】
先ず、磁石粉末(1)としてはフェライト系(1)−ａ、アルニコ系(1)−ｂ、希土類系(1)−ｃ、結合剤(2)としてはフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａ、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂ、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃ、加工方法(3)としてはカレンダーリング又は押出成形(3)−ａ、射出成形(3)−ｂ、圧縮成形(3)−ｃがある。そして、それらの連携は図中の実線で示すように整理される。
【０００９】
例えば、希土類磁石粉末(1)−ｃは結合剤(2)としてフレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａ、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂ、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃ、また、成形加工法(3)としてカレンダーリング又は押出成形(3)−ａ、射出成形(3)−ｂ、圧縮成形(3)−ｃというように(2)と(3)の全ての要素と連携している。
【００１０】
しかし、圧縮成形(3)−ｃと希土類磁石粉末(1)−ｃとの連携では、結合剤(2)の要素が、例えばエポキシ樹脂のような硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃとの関係に限られているのが現状である。
【００１１】
上記、ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち希土類磁石粉末(1)−ｃ、結合剤(2)、成形加工法(3)との連携とモータの高性能化の関係としては、例えばＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙＰｏｗｄｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）（非特許文献２）の記載のように、最大厚さ０．９ｍｍの薄肉円弧状磁石の作製において、希土類磁石粉末(1)−ｃと、硬い熱可塑性樹脂(2)−ｂと、押出成形(3)−ａとの連携から、希土類磁石粉末(1)−ｃと、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃと、圧縮成形(3)−ｃとの連携に変更することで、出力２００ｍＷ級の永久磁石界磁型小型直流モータの最大効率を８％改善している。このことは、希土類磁石粉末が全く同じであっても、連携要素の組換えにより効率的な小型モータが提供できることを示唆している。上記の説明を図１に示す。
【００１２】
ところで、本発明が対象とする主に機械出力数１０Ｗ以下の小型モータの磁石として、従来検討されてきたシート磁石を図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、フェライト系磁石粉末(1)−ａ又は希土類系磁石粉末(1)−ｃのいずれかと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａとの連携で表すことができる。この連携のもとで従来多くの工夫が行われている。
【００１３】
例えば、希土類磁石粉末(1)−ｃと柔軟なゴム、熱可塑性エラストマー(2)−ａとで構成したシート磁石を帯状に切断し、環状にカーリングして枠の周壁内面に固着し、電機子鉄心の突極面と対向させた構成の永久磁石型モータが知られている。
【００１４】
この磁石およびモータの先行技術として、特許第２７６６７４６号公報（特許文献１）では、（１）Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、（Ｃｅ、Ｌａ）−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石粉末、（２）天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢ビゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、（３）クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩化ポリエチレンの各（１）〜（３）の群の１種又は２種以上を選択し、（１）が９２〜９６ｗｔ％、密度４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3としたシート磁石。
【００１５】
また、特許第２５２８５７４号公報（特許文献２）には、（ａ）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ／Ｐｒ）系希土類磁石粉末とゴム、熱可塑性エラストマーなどの樹脂を混練する工程、（ｂ）前記混練物を粉砕した後、シートにカレンダーリングする工程、（ｃ）前記シート磁石を１２５〜１８０℃で６０〜１８０ｍｕｎ熱処理する工程、とからなるシート磁石の製造方法が開示されている。
【００１６】
しかし、(1)シート磁石の密度が４．９〜５．８Ｍｇ／ｍ3であることからの磁気性能の限界、(2)柔軟な熱可塑性エラストマーやゴムと希土類磁石粉末とは接着力に乏しく、励磁された電機子鉄心の磁気吸引力で希土類磁石粉末が脱落飛散してモータ運転中に回転雑音や回転障害を引き起こすなどの信頼性への課題、(3)ゴムの加硫と切断面の再加熱など工程が瀕雑で、加硫による残存硫黄ガスによるブラシー整流子など電気摺動接点の腐食や磨耗促進など信頼性にも課題があった。
【００１７】
なお、特開平５−２９９２２１号公報（特許文献３）に、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の希土類磁石粉末と酸変性したスチレン系エラストマーをカレンダーリング（混練、圧延）し、更に切断した短冊をカーリングすることにより小型モータに使用するような密度５．６Ｍｇ／ｍ3、最大エネルギー積（ＢＨ）max３５ｋＪ／ｍ3の環状磁石が開示されている。しかし、磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ又はＰｒ）希土類系磁石粉末と硬いエポキシ樹脂とを圧縮成形した（ＢＨ）max〜８０ｋＪ／ｍ3の磁石に比べると磁気性能では及ばず、所望する電機子鉄心との空隙に強力な静磁界が得られない。
【００１８】
また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ磁石粉末は数μｍのＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3磁石相単相から成る微粉体のため一般には化学的に活性で、切断面で希土類−鉄−窒素磁石粉末が大気中に暴露され、酸化腐食による永久減磁に基づく不可逆磁束損失や熱可塑性エラストマーと磁石粉末との密着力低下による磁石の部分崩壊、ひいては磁石粉末が脱落飛散するという重大な課題もあった。
【００１９】
一方、厚さ２００μｍ以下のフィルム磁石はマイクロロボット、医療、宇宙開発等において駆動源として利用されるミリメートルサイズの高性能モータ、アクチュエータ、磁気駆動素子等に利用される。言うまでもなく、薄膜の希土類磁石はスパッタリング法による作製が一般的である。
【００２０】
例えば、特開平０５−２１８６５号公報（特許文献４）には薄膜の希土類磁石をスパッタリング法によりガラス基板、石英基板およびシリコンウエハー等の基板等の上に形成する方法において、前記基板等と前記希土類薄膜磁石との間に金属層を形成する方法が開示されている。
【００２１】
特開平０６−１５１２２６号公報（特許文献５）には、薄膜の希土類磁石をスパッタリング法で形成する方法において、膜厚が約１〜４０ｎｍの金属層と膜厚方向に異方性を持つ５μｍ未満のＲ2Ｆｅ14Ｂ（ＲはＹを含む希土類元素）合金層とを交互に積層する薄膜の希土類磁石の形成方法、特開平０８−８３７１３号公報（特許文献６）にはＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石のスパッタリング法における最適作製条件として、基板温度５３０〜５７０℃、成膜速度０．１〜４μｍ／ｈｒ、ガス圧力０．０５〜４Ｐａとすることが開示されている。
【００２２】
さらに、特開平０９−１６２０３４号公報（特許文献７）には基板上にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ、ＳｍＣｏ5、Ｓｍ（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ）7、ＳｍＦｅ11Ｔｉ、Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ2などの所謂希土類磁石からなる硬磁性層とＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂなどの軟磁性層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石において、基板温度４５０〜８００℃でのスパッタリング法により基板上に一層あたり２〜４ｎｍの厚さを有し、且つ厚さ方向に異方性をもつ前記硬磁性層と、基板温度１５０〜６５０℃でのスパッタリング法により一層あたり６〜１２ｎｍの厚さを有し、且つ厚さ方向に磁気的な異方性をもつ前記軟磁性層とが交互に積層された多層構造の薄膜希土類磁石も開示されている。
【００２３】
また、特開平０９−２３７７１４号公報（特許文献８）、特開平１１−２１４２１９号公報（特許文献９）にも、例えばスパッタリング法により基板温度３００〜８００℃で、膜面内方向において互いに隣接する軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石が開示されている。
【００２４】
しかしながら、スパッタリング法で薄膜の希土類磁石を作製するには基板を４５０℃以上に加熱する必要があり、成膜速度が０．１〜４μｍ／ｈｒと制限される。とくに、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石では酸化による保磁力低下を抑制するため、膜厚が５μｍ未満に制限される。また、軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石では、更に磁石作製が瀕雑で経済的な整合性が乏しくなる。
【００２５】
そこで、特開平１１−２８８８１２号公報（特許文献１０）では基板を加熱することなくスパッタリング法にて成膜し、かつ成膜後に熱処理した薄膜のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石が開示されている。しかしながら、この方法においても成膜速度が４μｍ／ｈｒ以下であるという課題や磁石の膜厚が十数μｍ以下に制限されるという課題があった。
【００２６】
上記、モータやアクチュエータには小型化への強い要求がある。モータやアクチュエータでの小型化の要点は構成部品を少なくし、組立を単純化することである。このことから小型モータやアクチュエータの可動子を粉末冶金学的手法による希土類焼結磁石やメルトスパン法によるフレーク状の磁石粉末などを樹脂で特定形状に固めた希土類ボンド磁石で構成することが一般的である。なお、磁石と電機子巻線の位置関係から、磁石と電機子巻線が軸方向に空隙をもつ軸方向空隙型と、磁石と電機子巻線が半径方向に空隙をもつ径方向空隙型とが提案されている。
【００２７】
ところが、例えば、図２のような直径５ｍｍ、高さ１ｍｍというミリメートルサイズのモータやアクチュエータ（この場合は軸方向空隙型）では可動子を構成する希土類磁石も厚さ３００μｍ、或いはそれ以下のフィルム磁石で構成する必要がある。ただし、図２において１１はフィルム磁石、１２は回転軸、１３は軸受、１４は電機子巻線である。
【００２８】
ところで、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする希土類焼結磁石は結晶粒子径が一般に６〜９μｍと大きく、その結晶粒界にはＲリッチ相が存在するため研削加工時に表面から深さ数１０μｍに至る表層の磁気性能が加工劣化を起こす。また、材料が脆く難加工性であるため、歩留まりを考慮した加工限界は５００μｍ程度と見積もられ、図２に示す用途への対応が困難となる。
【００２９】
また、メルトスパン法によるＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする希土類ボンド磁石は磁石のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒径が２０〜１００ｎｍと比較的小さいが、磁石の密度の低下による磁気性能の低下が避けられず、磁気性能の維持と歩留まりを考慮した加工限界はやはり、５００μｍ程度と見積もられる。
【００３０】
以上のように、ミリメートルサイズのモータやアクチュエータ、磁気駆動素子では従来の粉末冶金学的手法による希土類焼結磁石、或いは希土類磁石粉末を樹脂で固めるボンド磁石を、そのまま採用しても希土類磁石の本来の磁気性能をモータやアクチュエータとして十分に引出して利用することができなかった。
【００３１】
また、スパッタリング法で薄膜の希土類磁石を作製には一般に基板を４５０℃以上に加熱する必要があり、成膜速度が０．１〜４μｍ／ｈｒと制限される。とくに、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とする薄膜の希土類磁石ではスパッタリング時の酸化による保磁力低下のため膜厚が５μｍ未満に制限される。また、軟磁性層と硬磁性層の厚さをｎｍ水準で厳密に制御した厚さ０．０１〜３００μｍの多層構造の薄膜希土類磁石では、磁石作製が、とくに瀕雑なため経済的な整合性が乏しくなる欠点がある。
【００３２】
なお、モータやアクチュエータを小型化した場合、スケーリング則によれば、電磁力は「Ｌ3」（Ｌは体格）であるため、例えば可動子寸法（磁石）が１／１０になった場合、電磁力は１／１０００に減少する。したがって膜厚が５μｍ未満の薄膜の希土類磁石を、そのまま可動子とすると実使用の負荷に対応した出力が得られない本質的な課題もあった。
【００３３】
【特許文献１】
特許第２７６６７４６号公報
【特許文献２】
特許第２５２８５７４号公報
【特許文献３】
特開平５−２９９２２１号公報
【特許文献４】
特開平０５−２１８６５号公報
【特許文献５】
特開平０６−１５１２２６号公報
【特許文献６】
特開平０８−８３７１３号公報
【特許文献７】
特開平０９−１６２０３４号公報
【特許文献８】
特開平０９−２３７７１４号公報
【特許文献９】
特開平１１−２１４２１９号公報
【特許文献１０】
特開平１１−２８８８１２号公報
【非特許文献１】
広沢、富澤らの“Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｂｏｎｄｅｄ Ｒａｒｅ−Ｅｒａｔｈ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｓ” 日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４〜１，ｐｐ．１６１〜１６７（１９９７）
【非特許文献２】
Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ ＢｏｎｄｅｄＭａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ＭｅｔａｌＩｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図１のボンド磁石製造における３大要素技術の連携の観点から整理すると、希土類磁石粉末(1)−ｃと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａの連携とのもとで、従来多くの工夫が行われてきた。
【００３５】
しかしながら、この連携のもとで作製された磁石には課題が多く、永久磁石型モータには殆ど利用されなかった。そして、この連携のもとでは、フェライト系磁石粉末(1)−ａと、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）(2)−ａと、カレンダーリング又は押出成形(3)−ａとの連携で製造されたフェライト磁石粉末を使用したシート磁石が小型モータに適用されている。しかし、この磁石は（ＢＨ）maxが高々〜１２ｋＪ／ｍ3と低く、電機子鉄心と界磁との空隙に強力な静磁界を得ることはできない。
【００３６】
したがって、近年の電気電子機器にとっては、効率的でない小型モータといっても過言ではない。
【００３７】
しからば、機械出力数１０Ｗ以下における効率的な小型モータにはどのような連携で作製した磁石が主流となっているのか、以下に説明する。
【００３８】
希土類ボンド磁石による効率的な小型モータへの代表的な提案の一つとして、本発明者らによる特公平６−８７６３４号公報を引用できる。すなわち、電機子鉄心と対向した空隙に強力な静磁界をつくるため磁気的に等方性のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＮｄ又はＰｒ）希土類磁石粉末(1)−ｃと硬いエポキシ樹脂(2)−ｃとを圧縮成形(3)−ｃした外径２５ｍｍ以下、密度５Ｍｇ／ｍ3以上の環状希土類ボンド磁石を多極着磁した構成の永久磁石型モータである。磁気的に異方性の希土類磁石粉末(1)−ｃは結合剤として硬い熱可塑性樹脂（(2)−ｂ）で射出成形（(3)−ｂ）したり、硬い熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）で圧縮成形（(3)−ｃ）する連携に拘らず、ラジアル異方性磁石は小径化（小型化）に伴って配向度が低下するため半径方向の磁気特性が低下する。
【００３９】
したがって、ラジアル異方性磁石を使ったモータは環状磁石の小径化に伴って半径方向の磁気特性低下に連動してモータの機械出力低下が避けられなかった。すなわち、ラジアル異方性磁石では小型化（小径化）に伴って次第に効率的でないモータとなってしまう欠点があった。
【００４０】
しかしながら、磁気的に等方性の希土類磁石粉末であれば環状磁石の径に依存することなく、例えば磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を圧縮成形することで（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3に達する。この値は、フェライト系シート磁石の（ＢＨ）max１２ｋＪ／ｍ3のおよそ６．７倍である。
【００４１】
その結果、この種の磁石は小型モータの高出力化、低消費電流化に効果を奏し、電気電子機器分野を主体に、所謂効率的な小型モータとしての認知を獲得した。例えば、フェライト系磁石粉末（(1)−ａ）と、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）（(2)−ａ）と、カレンダーリング又は押出成形（(3)−ａ）との連携で製造された厚さ１．５５ｍｍ、幅７．２ｍｍのシート磁石を帯状に切断し、カーリングして内径２２．５ｍｍの回転子枠の周壁内面に固着した小型モータの起動トルク１．５ｍＮ‐ｍに対し、磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂（(2)−ｃ）とを圧縮成形（(3)−ｃ）した外径２２．５ｍｍ、厚さ１．１０ｍｍ、高さ９．４ｍｍ、密度５．８Ｍｇ／ｍ3の磁石を使った永久磁石型モータの起動トルクは１３倍の２０ｍＮ‐ｍに達する。
【００４２】
以上、本発明で対象とする代表的な磁石はフェライト系磁石粉末（(1)−ａ）と、フレキシブル系（ゴム、熱可塑性エラストマー）（(2)−ａ）と、カレンダーリング又は押出成形（(3)−ｂ）との連携で製造された磁石、および磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｃ）した磁石の２つを挙げることができる。そして、それらを利用した小型モータ生産台数の７０％、年間約３０億台を占める小型直流モータなどを主対象として、より効率的なモータと、それに伴う希土類ボンド磁石製造方法の提供が本発明の目的である。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本件出願に係る第１の発明は、（１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、（３）成形（成型）加工法が、温間圧縮成形と温間圧延と熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、前記希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状コンパウンドを作製し、前記粉末状コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間圧延したのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４４】
また、本件出願に係る第２の発明は、（１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、（３）成形加工法が、温間圧縮成形と温間スタンピングと熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを作製し、前記コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間スタンピングしたのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至るシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法。
【００４５】
また、本件出願に係る第３の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法のおいて、さらに、希土類磁石粉末の平均粒子径と、粉末状コンパウンドの平均粒子径との差が１０μｍ以内である希土類ボンド磁石を製造方法である。
【００４６】
また、本件出願に係る第４の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法において、さらに、粉末状コンパウンドの見掛けの密度が２．６〜３．０Ｍｇ／ｍ3であり、かつ前記粉末状コンパウンドの粉末流動度が４０ｓｅｃ／５０ｇ以下である希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４７】
また、本件出願に係る第５の発明は、希土類ボンド磁石の製造方法において、さらに、粉末状コンパウンドの滑剤がステアリン酸カルシウム粉末であり、前記粉末状コンパウンドへの前記ステアリン酸カルシウム粉末の添加量が０．２〜０．４重量部である希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００４８】
また、本件出願に係る第６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成される前記環状磁石を備える永久磁石型モータである。
【００４９】
また、本件出願に係る第７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の半径方向に空隙を備えさせる半径方向空隙型の永久磁石型モータである。
【００５０】
また、本件出願に係る第８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の外周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の表面に前記環状磁石を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータである。
【００５１】
また、本件出願に係る第９の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石が回転子の鉄心の径方向表面に固定され、前記回転子の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記回転子の表面に永久磁石界磁を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータである。
【００５２】
また、本件出願に係る第１０の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石がフレーム枠の内側に固定され、前記フレーム枠の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記フレーム枠に永久磁石界磁を備えさせる永久磁石型モータである。
【００５３】
また、本件出願に係る第１１の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を中空円盤型状とし、中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石に多極着磁を施し、多極着磁された中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石の軸方向に空隙を備えさせる軸方向空隙型の永久磁石モータである。
【００５４】
また、本件出願に係る第１２の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータである。
【００５５】
また、本件出願に係る第１３の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータである。
【００５６】
また、本件出願に係る第１４の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、
回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間圧延された希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部・穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータである。
【００５７】
また、本件出願に係る第１５の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、
回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間スタンピングされた希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部、穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータである。
【００５８】
また、本件出願に係る第１６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、
熱処理温度が温間圧延の加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００５９】
また、本件出願に係る第１７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、熱処理温度が温間スタンピングの加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６０】
また、本件出願に係る第１８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、熱処理温度が永久磁石型モータの耐久温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６１】
また、本件出願に係る第１９の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６２】
また、本件出願に係る第２０の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６３】
また、本件出願に係る第２１の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６４】
また、本件出願に係る第２２の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６５】
また、本件出願に係る第２３の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末が、異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末および異方性ＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末、又は異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末もしくは異方性ＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系微粉末と、
スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状粉末との混合系であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６６】
また、本件出願に係る第２４の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、４ＭＡ／ｍのパルス磁界で磁化した室温での最大エネルギー積（ＢＨ）maxが８０ｋＪ／ｍ3以上に調整されることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６７】
また、本件出願に係る第２５の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類磁石粉末の含有量が９２ｗｔ％から９８ｗｔ％の範囲であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６８】
また、本件出願に係る第２６の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、非磁性異種材質からなる表面層を形成せずに希土類ボンド磁石の生地がその表面に露出していることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００６９】
また、本件出願に係る第２７の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法において、希土類ボンド磁石の厚さが１ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法である。
【００７０】
また、本件出願に係る第２８の発明は、本発明のいずれかの希土類ボンド磁石の製造方法により作製される希土類ボンド磁石を有する永久磁石モータである。
【００７１】
また、本件出願に係る第２９の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する移動体通信携帯機器である。
【００７２】
また、本件出願に係る第３０の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する情報機器である。
【００７３】
また、本件出願に係る第３１の発明は、本発明のいずれかの永久磁石モータを有する家電機器である。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００７５】
図１の太実線の矢印が本発明に掛かる磁石製造要素の新規な連携である。本発明は、図１のようにボンド磁石製造における３大要素技術のひとつである結合剤(2)において、柔軟な熱硬化性樹脂組成物（(2)−ｄ）を登場させることにより、希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と圧縮成形と圧延又はスタンピング（(3)−ｄ）を連携させ、シートからフィルムに至る新形態の希土類ボンド磁石、並びにそれを利用した新規な高性能で小型の永久磁石型モータ(4)の提供を目的とする。とくに、本発明は本発明者らが別に先願した発明の改良および信頼性の向上に関する。
【００７６】
例えば、本発明は高性能磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションのよる球状Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を基本とし、異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末およびＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末、又は異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末もしくはＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末、を９２〜９８ｗｔ％と高充填した粉末状コンパウンドを、異方性希土類磁石粉末の存在下では磁界中で高度に配向した高密度グリーンシートとし、これを熱硬化して、圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングしたのち、熱処理して環状或いは円弧状とする。さすれば、従来の磁気的に等方性の希土類系磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｄ）した磁石の（ＢＨ）max８０ｋＪ／ｍ3を上回る高性能磁石が、その径に影響されることなく提供できる。
【００７７】
磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによる球状Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を基本とした（ＢＨ）max４０ｋＪ／ｍ3程度の磁石を経済的整合性の基に作製することもでき、フェライトゴム磁石を使った効率的でない小型モータの効率改善にも効果を奏する。したがって、新規な形態から準備した磁石を利用した、より効率的な小型モータ(4)を提供することができる。
【００７８】
本発明の作用について以下に説明する。
【００７９】
本発明は、図１の太実線矢印で示すような柔軟な熱硬化性樹脂結合剤（(2)−ｄ）によって希土類磁石粉末（(1)−ｃ）、温間圧縮成形と、温間圧延および温間スタンピング、又は温間圧延もしくは温間スタンピング（(3)−ｄ）を連携させ、さらに磁石に最適な熱処理を施すことにより高度な性能と信頼性を兼備えたシートからフィルムに至る様々な形態の希土類ボンド磁石、およびそれを用いた高い信頼性を兼備えた高性能永久磁石型モータ(4)を提供することにある。
【００８０】
図１の結合剤（(2)−ｄ）に関し、更に詳しくは、結合剤として少なくとも熱圧着機能と熱硬化性官能基を有する粉末状樹脂成分を必須とすること。コンパウンドは結合剤成分の粘着力によって希土類磁石粉末を統合し、圧縮成形まえの結合剤と希土類磁石粉末の機械的分離を防ぐ役割を付与すること。そのための具体的手段として、結合剤は少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又は熱圧着性ポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成することが好ましい。
【００８１】
本発明においてポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末の粘着性と熱圧着性とは、粘着付与剤などを添加して、先ず、圧縮成形するまえの、コンパウンド状態で希土類磁石粉末と結合剤とを、その粘着力によって固定する。
【００８２】
次に、コンパウンドを５０℃以上のダイを用いて温間圧縮してグリーンシートを成形する際、ポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末の熱軟化による塑性変形の促進、接合面間の濡れ性を改善することによってポリアミドおよびポリアミドイミド粉末、又はポリアミドもしくはポリアミドイミド粉末、或いはエポキシオリゴマーの熱圧着性を高めるものである。
【００８３】
また、希土類磁石粉末は結合剤との結合力を強固にするため、予め室温で固体のエポキシオリゴマーで表面被覆する。希土類磁石粉末へのエポキシオリゴマーの被覆方法としては、先ず、当該エポキシオリゴマーを有機溶媒に溶解し、その後、希土類磁石粉末と湿式混合し、溶媒を除去した当該塊状混合物を解砕する。なお、エポキシオリゴマーの架橋密度を高めるためには分子鎖内にもエポキシ基を有するノボラック型エポキシが望ましい。
【００８４】
また、前記エポキシオリゴマーと架橋する粉末エポキシ硬化剤とはジシアンジアミドおよびその誘導体、カルボン酸ジヒドラジド、ジアミノマレオニトリルおよびその誘導体のヒドラジドの群より選ばれた１種又は２種以上などを挙げることができる。これ等は一般に有機溶媒に難溶の高融点化合物であるが、粒子径を数ないし数十μｍに調整したものが好ましい。
【００８５】
なお、ジシアンジアミド誘導体としては、例えばｏ−トリルビグアニド、α−２・５−ジメチルビクアニド、α−ω−ジフェニルビグアニド、５−ヒドロキシブチル−１−ビグアニド、フェニルビグアニド、α−、ω−ジメチルビクアニドなどがある。更に、カルボン酸ジヒドラジドとしてはコハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、ｐ−アキシ安息香酸ヒドラジドなどがある。
【００８６】
これらの硬化剤はコンパウンドに乾式混合によって添加することが望ましい。なお、コンパウンドの成形型への移着を防ぐには、成形型の設定温度よりも高融点の高級脂肪酸、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸金属石鹸類から選ばれる１種又は２種以上を０．２〜０．４ｗｔ％程度コンパウンドに乾式混合することが望ましい。
【００８７】
上記、コンパウンドの希土類磁石粉末の含有量は９２ｗｔ％〜９８ｗｔ％とし、当該コンパウンデイングはミキサーにより、希土類磁石粉末とコンパウンドの平均粒子径が１０μｍ以下とほぼ等しい粉末状であることが望ましい。また、前記コンパウンドの見掛けの密度は２．６〜３．０Ｍｇ／ｍ3、粉末流動度は４０ｓｅｃ／５０ｇ以下に調整することが望ましい。
【００８８】
なお、前記粉末流動度の調整にはステアリン酸カルシウム粉末の添加が望ましく、例えばコンパウンド１００重量部に対して０．２〜０．４重量部とすることによって調整することができる。また、温間圧縮成形圧力は０．４ＧＰａ以上とすると高密度グリーンシートが得られる。前記グリーンシートを硬化した当該磁石の温間圧延は圧延率２％以上とすると巻付性のよいシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石が得られる。ただし、当該磁石の高温暴露での寸法安定性のために、圧延後の磁石に熱処理を施す必要がある。ただし、熱処理温度は圧延温度およびモータ運転温度より高く設定する必要がある。
【００８９】
一方、短冊状のグリーンシートを例えば円弧状キビティを有する成形型に装填して温間スタンピングし、然るのち熱処理するとシートからフィルムに至る円弧状や中空円盤状の本発明にかかる希土類ボンド磁石が準備できる。この場合も温間圧延後の熱処理と同様に、高温暴露における高度な寸法精度を確保するために、熱処理温度は圧延温度およびモータ運転温度より高く設定する必要がある。
【００９０】
ただし、磁石埋設型回転子などのような場合には、温間圧延および温間スタンピング後、又は温間圧延もしくは温間スタンピング後に、当該磁石を例えば回転子鉄心の磁石スロットに挿入し、然る後、最終熱処理を施しても良い。すると、挿入した磁石は熱処理によって、磁石スロット中でほぼ等方的に体積膨張し、磁石と鉄心との空隙を消滅させることができる。熱処理時の体積膨張は非可逆的であるから、熱処理後に冷却しても磁石と鉄心とに再び空隙は生ずることはない。もちろん、その後の当該磁石の体積膨張は熱処理温度以下であれば可逆的となる。
【００９１】
なお、スタンピングとは一般には熱可塑性シートを加熱、軟化し、プレス成形する方法で、板金プレスと同様のシステムで成形加工するためスタンパブルシート成形とも呼ばれる。（斎藤進六監修、新材料成形加工辞典、ｐ７７５、産業調査会材料情報センター、１９８８）。本発明に掛かる結合剤は熱硬化性エポキシ樹脂を成分とするものであるが、成形加工法から言えば、引用のスタンピングが最も類似な方法と考えられるので、スタンピングとしている。
【００９２】
次に、磁気的に等方性の希土類磁石粉末としてはスピニングカップアトマイゼーションによって準備されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系球状粉末（Ｂ．Ｈ．Ｒａｂｉｎ，Ｂ．Ｍ．Ｍａ、“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ＮｄＦｅＢ Ｐｏｗｄｅｒ”１２０ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ ２３，２００１）を基本とする。
【００９３】
また、磁気的に異方性の希土類磁石粉末としてはＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末、すなわち、Ｎｄ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｂ系合金のＮｄ2（Ｆｅ、Ｃｏ）14Ｂ相の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ、Ｎｄ2［Ｆｅ、Ｃｏ］14ＢＨｘ）、６５０〜１０００℃での相分解（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＮｄＨ2＋Ｆｅ＋Ｆｅ2Ｂ）、脱水素（Ｄｅｓｏｒｐｓｉｏｎ）、再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）するＨＤＤＲ処理（Ｔ．Ｔａｋｅｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ：Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １０thＲＥ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｋｙｏｔｏ，Ｖｏｌ．１、５５１ １９８９）で作製した磁気的に異方性の希土類磁石粉末である。（上記の二重下線の頭文字をとってＨＤＤＲと略記している）。
【００９４】
前記粉末の表面を予め光分解したＺｎなど不活性化処理した粉末など（例えば、Ｋ．Ｍａｃｈｉｄａ，Ｋ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，Ｍ．Ｎｕｓｈｉｍｕｒａ，Ｙ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｇ．Ａｄａｃｈｉ，Ｐｒｏｃ．９ｔｈ Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｎｄａｉ，Ｊａｐａｎ，ＩＩ、８４５ ２０００，或いは、Ｋ．Ｍａｃｈｉｄａ，Ｙ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｋ．Ｎｏｇｕｃｈｉ，Ｇ．Ａｄａｃｈｉ，Ｄｉｇｅｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ２５th Ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｃｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ，２８ａＣ−６ ２００１）を使用することもできる。
【００９５】
なお、それらの磁石粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は１．１ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。さらに磁気的に異方性の希土類磁石粉末としてはＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3系希土類磁石粉末。或いは、前記粉末の表面を予め不活性化処理した粉末を挙げることもでき、前記粉末の４ＭＡ／ｍパルス着磁後の２０℃における保磁力は０．６ＭＡ／ｍ以上のものが望ましい。
【００９６】
上記希土類磁石粉末は単独、又は２種以上の混合系であっても差し支えない。
【００９７】
上記のようなフレキシブル磁石を円筒枠の内周面に巻きつけ、固定、および多極着磁した環状の磁石を永久磁石界磁とする永久磁石型直流モータ。円筒枠の内周面に環状の磁石を備え、半径方向空隙型回転子とする永久磁石型モータ。円柱枠の外周面に環状の磁石を備えた表面磁石型回転子を搭載する永久磁石型モータなどを挙げることができる。
【００９８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施例によって限定されるものではない。本実施例に相当する他の実施例も、本実施例から想到できる。
【００９９】
（材料）
材料について以下に説明する。
【０１００】
本実施例では、４種類の形態の異なる希土類磁石粉末を使用した。すなわち、磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末（Ｎｄ13.3Ｆｅ62.5Ｂ6.8Ｇａ0.3Ｚｒ0.1）パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末（Ｎｄ12.3Ｄｙ0.3Ｆｅ64.7Ｃｏ12.3Ｂ6.0Ｇａ0.6Ｚｒ0.1）パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、およびＲＤ（酸化還元）したＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3微粉末パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）、および比較例としてのメルトスピニングによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末（Ｎｄ12Ｆｅ77Ｃｏ5Ｂ6）パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）である。これらの磁石粉末の形態を図３に示す。なお、ここで使用したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、−Ｂ、−Ｃ、および−Ｄの平均粒子径は、それぞれ５０、８０、２〜５、７５μｍであった。
【０１０１】
また、結合剤システムの構成成分としては室温で固体のノボラック型エポキシオリゴマー、粒子径１５μｍ以下の粉末状潜在性エポキシ硬化剤、粘着剤を含み予め１００μｍ以下に冷凍粉砕したポリアミド粉末、並びに粒子径１０μｍ以下の滑剤が、この実施例で使用された。なお、ノボラック型エポキシオリゴマ（化１）、粉末状潜在性エポキシ硬化剤（化２）の化学構造は以下の通りである。
【０１０２】
【化１】
【０１０３】
（ＮＨ2ＮＨＣＯＣＨ2ＣＨ2）2Ｎ（ＣＨ2）１１ＣＯＮＨＮＨ２・・・（化２）
（製造プロセスの概要）
以下に製造プロセスの概要を説明する。
【０１０４】
本発明は磁気的に等方性のスピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末（Ｎｄ13.3Ｆｅ62.5Ｂ6.8Ｇａ0.3Ｚｒ0.1）パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）をベースとして、要求される磁気特性に合わせて磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、およびＲＤ−Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3微粉末パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）のような希土類磁石粉末の１種又は２種以上のシートからフィルムに至る様々な形態の希土類ボンド磁石を作製し、効率的な小型モータを提供するためになされた。とくに、異方性磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、パウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ―Ｃ）を含む本発明に掛かるシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石は磁化の前後に磁石をフレーム又はマンドレルに巻きつけることによってラジアル磁界配向の小径に伴う配向度の低下、すなわち磁気特性低下という困難を克服する。
【０１０５】
図４（ａ）はパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ーＢ、ーＣおよび固体のエポキシオリゴマー、そして、粉末状潜在性エポキシ硬化剤、および粘着剤を含むポリアミド粉体からフレキシブルなボンド磁石を準備するための工程を示すブロック図である。また、図４（ｂ）は従来の磁気的に等方性の希土類磁石粉末（(1)−ｃ）と硬いエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂（(2)−ｃ）とともに圧縮成形（(3)−ｄ）した磁石を準備するための工程を示すブロック図である。図４（ｂ）は、例えばＦ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ Ｔｈｉｎ Ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＰｏｗｄｅｒＣｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）に記載されている。図４（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本発明例は希土類磁石粉末と結合剤成分のミキシングによってコンパウンドが準備できる。また、コンパウンドの圧縮成形と硬化は従来例と同じであるが、本発明では圧縮成形を温間で行うことが望ましい。さらに本発明ではシート状磁石を最終形態とするための温間圧延および温間スタンピング、又は温間圧延もしくは温間スタンピング並びに熱処理を必須工程とする。
【０１０６】
（コンパウンドの調整）
以下にコンパウンドの調整について説明する。図４（ａ）の本発明例の製造工程に従って、先ず、コンパウンドの調整を説明する。６０℃に加温したヘンシェル・ミキサーに所定量の希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を５ｋｇ投入し、前記粉末を４８０ｒ／ｍｉｎで攪拌しながら、室温で固体のエポキシオリゴマーの５０％アセトン溶液５０ｇを滴下した。攪拌を続けるとおよそ５ｍｉｎで乾燥したエポキシオリゴマーを被覆した希土類磁石粉末が得られた。続いて、前記エポキシオリゴマーを表面被覆した希土類磁石粉末に対し、３〜７ｗｔ％の粘着剤２０％含有ポリアミド粒子、粉末状潜在性エポキシ硬化剤、および滑剤（粒子径１０μｍ以下のステアリン酸カルシウム）を添加し、粉末状のコンパウンドとした。
【０１０７】
その結果、スピニングカップガスアトマイゼーションによって準備されたＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）から作製した粉末状コンパウンド（図５の四角形の印）粒度分布を磁石粉末（図５の三角印）、磁石粉末をエポキシオリゴマーで被覆した中間体（図５の丸印）のそれとともに図５に示す。図のように、それぞれの平均粒子径は５０〜５５μｍであり、その平均粒子径の差は１０μｍ以下であった。パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）と同様な粒度範囲の異方性希土類磁石粉末にキャビティ中で磁界を印加したとき、それぞれの粉末粒子は独立して自由に回転することができる。したがって、異方性磁石粉末を併用した場合には配向度が高く、磁石粉末本来の磁気特性を磁石性能として引出せることを意味している。
【０１０８】
（滑剤添加量の最適化）
以下に滑剤添加量の最適化について説明する。
【０１０９】
滑剤としてステアリン酸カルシウムを０．２〜０．４％混合したコンパウンドの粉末流動性は３０ｓｅｃ／５０ｇ（ＪＩＳ Ｚ−２５１１）、見掛密度は２．７〜２．９Ｍｇ／ｍ3（ＪＩＳ Ｚ−２５１１）であった。後者の見掛けの密度の水準はメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末とエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドと同等である。一方、前者の粉末流動性は４０〜５０ｓｅｃ／５０ｇに対し大幅に改善している。このことは、例えば、薄いスリット状の成形型キャビティなどへの充填性がフレーク状希土類磁石粉末の顆粒状コンパウンドに比べて向上し、薄いシート状磁石の作製が可能なことを意味する。
【０１１０】
図６はコンパウンドへの滑剤（ステアリン酸カルシウム）添加量に対して幅１．２５ｍｍ、長さ６５ｍｍのスリット状キャビティ４個へのコンパウンド充填量の関係を示す特性図である。図から明らかなように、滑剤添加量とともにスリット状キャビティへの充填性が向上し、０．４重量部で極大を示す。このことから、本発明に係るコンパウンドへの滑剤添加量は０．４未満とすることが望ましい。また、上記本発明に係る粉末状コンパウンドの希土類磁石粉末としてパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、Ｃを置換しても、滑剤にて粉末圧縮成形機に供する粉末流動性を調整できる。
【０１１１】
次に、粉末圧縮成形機のフィーダーカップに粉末状のコンパウンドを投入し、成形型キャビティに粉末状コンパウンドを充填した。ただし、成形型上下パンチとキャビティ周辺のみ５０〜８０℃に加熱されている。キャビティに充填した磁気的に異方性の希土類磁石粉末を含むコンパウンドは１．４ＭＡ／ｍのアキシャル磁界の中で上下パンチによって圧縮され、脱磁され、圧粉体（グリーンシート）を得た。このグリーンシートは十分なハンドリング性を備えていた
図７は幅６．１、長さ６５ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍのパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ．％からなるグリーンシートを粉末成形機で繰返し成形したときの成形回数に対するグリーンシートの重量変動を示す特性図である。ただし、圧縮圧力は０．４ＧＰａ、キャビティは幅１．２５ｍｍ、長さ６５ｍｍのスリット状である。
【０１１２】
上記、スリット状キャビティ４個で成形したグリーンシートの重量標準偏差は０．０２９、当該キャビティ１個での成形したグリーンシートの重量標準偏差は０．０１７であった。両者の標準偏差値から、キャビティ４個での工業的生産は可能である。さらに、本発明によるコンパウンドの圧縮圧力０．４〜０．５ＧＰａはメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状磁石粉末とエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドの一般的な圧縮圧力０．８〜１０ＧＰａの半分以下であるから、同じ圧縮能力の成形機ならば２倍の生産性向上となる。
【０１１５】
（圧延後の磁石の寸法安定性制御）
以下に圧延後の磁石の寸法安定性制御について説明する。
【０１１３】
次に、上記パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ％からなるグリーンシートを１８０℃で２０ｍｉｎ加熱し、熱硬化した硬い磁石シートとした。図８は厚さ１．２７ｍｍのスピニングカップガスアトマイゼーションＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系球状磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）が９６ｗｔ％からなるシート磁石の厚さ方向の熱硬化による収縮率を滑剤添加量に対してプロットした特性図である。図のように、滑剤添加量が約０．２重量部付近でほぼ無収縮となり、それより添加量が少ないと収縮、多い場合は膨張に転じる。
【０１１４】
図９は上記シート磁石、および当該磁石を７０℃温間圧延（平均圧延率１０．１％）し、その後、高温暴露（１００℃にて１５ｈ）したときのシート磁石の厚さ変化率を示す特性図である。図のように、圧延なしのシート磁石は高温暴露によって０．５％程度収縮、その値は滑剤添加量には依存しない。一方、圧延したシート磁石は高温暴露によって膨張する。膨張の程度は滑剤量が少ない場合に大きく、滑剤添加量が増すと一定となる傾向を示している。このような、シート磁石の厚さ方向は一般に磁化方向であり、永久磁石型モータでは電機子鉄心との空隙距離が変化することを意味し、高温暴露による圧延したシート磁石の厚さ（磁化方向）変化の制御は重要である。
【０１１５】
図１０は上記７０℃で圧延したシート磁石（平均圧延率１０．１％）の熱処理温度に対する厚さ変化を示す特性図である。ただし、熱処理時間は５ｍｉｎ、熱処理温度は暴露温度（１００℃）を基準温度として規格化している。図中１のプロットは熱処理後の厚み変化で、圧延温度以上で急激に増加し、基準温度＋４０℃（１４０℃）以上で飽和する傾向を示した。図中２のプロットは熱処理したシート磁石を高温暴露（１００℃にて１５ｈ）した後の厚さ変化を元の規格化した熱処理温度に対して示している。図から明らかなように、暴露温度以下で熱処理したシート磁石は引続き厚さが増すが、暴露温度以上で熱処理した磁石の厚さ変化は観測されなくなる。
【０１１６】
図１１は上記７０℃で圧延したシート磁石の圧延率に対する熱処理後、並びに高温暴露後の寸法安定性を示す特性図である。図中１Ｔ、１Ｌは圧延後・熱処理前のシート磁石の厚さと長さ、２Ｔ、２Ｌの破線は熱処理後（１２０℃、５ｍｉｎ）、２Ｔ、２Ｌの実線は高温暴露後（１００℃にて１２０ｈ）のシート磁石の厚さと長さを示している。圧延率に対してシート磁石の厚さと長さはトレードオフの関係にある。また、圧延率に応じて熱処理前後の寸法変化率が増加していることが伺える。
【０１１７】
しかしながら、一旦熱処理すると高温暴露後のシート磁石の厚さと長さは殆ど変化しなくなる。なお、熱処理を１００℃とした場合でも、ここで示した１２０℃と同じ結果が得られた。したがって、熱処理温度としては、本発明が対象とする永久磁石型モータの運転時の温度上昇を考慮し、少なくとも当該界磁磁石の上昇温度以上を選択することが望ましい。
【０１１８】
図１２（ａ）は、上記熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石の代りにメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂフレーク状希土類磁石粉末パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石を作製し、高温長時間暴露（１００℃にて１０００ｈ）した後の厚さ、長さ、幅の変化率を比較した結果を示す特性図である。また、図１２（ｂ）は前記シート磁石が典型的に適用されている永久磁石界磁型小型直流モータとシート磁石に対応する界磁磁石を示す斜視概観図である。図から明らかなように、本発明に係るパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いて圧延後に熱処理したシート磁石の長時間高温暴露による寸法変化の方向は、電機子鉄心との空隙を狭める方向、すなわち長さや厚さは増加しない。一方、パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いて圧延後に熱処理したシート磁石の長時間高温暴露における寸法変化は長さや厚さが増加し、電機子鉄心との空隙を狭めたり、環状に形成した界磁磁石が鉄フレーム内周側に張出して永久磁石型モータの機能維持に重大な影響を及ぼす危険性がある。
【０１１９】
図１３はグリーンシートを圧縮成形する際の圧縮方向と圧延率に対する熱処理後の厚さ変化を示す特性図である。図から明らかなように、長時間高温暴露におけるシート磁石の寸法変化の方向性はグリーンシートを圧縮成形する際の圧力印加方向には影響されない。したがって、図１２のような長時間高温暴露によるシート磁石の寸法変化の方向性は希土類磁石粉末の形態（球状又はフレーク）に起因すると言える。したがって、本発明で言う磁気的に異方性の希土類磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、ーＣもパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）のようなフレーク状ではないからパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）と同様な寸法変化の方向性を示すと言える。
【０１２０】
図１４は圧延率に対する熱処理（１２０℃、５ｍｉｎ）後のシート磁石の機械的性質を示す特性図である。圧延率に対する磁束変化を示す特性図である。ただし、何れも希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）は９６ｗｔ％含まれている。圧延率によって張力と伸長率はトレードオフの関係を示すが、圧延率約２％以上であれば、何れも鉄フレームに巻付けて環状の永久磁石界磁とすることができる。
【０１２１】
（その他の信頼性）
上記にて説明した信頼性項目以外の他の信頼性項目について説明する。
【０１２２】
図１５は熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石の代りにメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂフレーク状希土類磁石粉末パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石を作製し、高温長時間暴露（１００℃にて１０００ｈｒｓ）した後の重量変化率を比較した結果を示す特性図である。図から明らかなように、本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を９６％含むシート磁石に比べて高温暴露における重量増加が少なく、安定している。
【０１２３】
図１６は上記シート磁石２種を４ＭＡ／ｍパルス着磁し、高温長時間暴露（１００℃、１０００ｈｒｓ）したときの不可逆磁束損失を比較した特性図である。本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石は保磁力６４８ｋＡ／ｍとパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）の７４８ｋＡ／ｍに比べて低い値に拘らず、初期不可逆磁束損失とともに、長期不可逆磁束損失も少ないことが了解される。これは、図１５の同一条件下の長期高温暴露での重量変化が極めて少ないことと関連して、永久磁石型モータの信頼性を向上するうえで有利であると言える。
【０１２４】
一方、図１７は上記シート磁石２種を４０℃、９７％ＲＨの多湿雰囲気に長時間暴露（１０００ｈｒｓ）したときの重量変化を示す特性図である。本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石は高温での重量変化の結果と同じく、パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石に比べて重量変化が極めて少ない。１０００ｈｒｓ後のシート磁石表面はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石表面に一様に赤錆発生が認められたが、本発明に係る熱処理したスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシート磁石表面は肉眼での発錆はなかった。なお、本発明に係る熱処理したパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）、ーＣを９６％含むシート磁石表面は肉眼での発錆はなかった。すなわち、本発明は高温での寸法変化の方向性以外にも耐錆性など、本発明で対象とする永久磁石型モータの信頼性向上に大きく寄与することが了解される。
【０１２５】
以上のように、本発明で対象とする永久磁石型モータの運転中の磁石温度は１００℃以下である。したがって本発明に掛かる圧延後に熱処理したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、−Ｂ、およびＣを含むシート状希土類ボンド磁石は、メルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を使用したボンド磁石に比べて永久磁石型モータの運転温度領域における安定性や耐錆性などの信頼性を向上することができる。
【０１２６】
（フィルム磁石の作製）
以下にフィルム磁石の作製について説明する。
【０１２７】
次に、熱処理した本発明に係るスピニングカップガスアトマイゼーションによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含むシートからフィルムに至る磁石の実施例を説明する。図１８はシートからフィルムに至る磁石の厚さと４ＭＡ／ｍパルス着磁後の磁束の関係を示す特性図である。図中１は本発明にかかるパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を９６％含む圧延後に熱処理した磁石、３、４はそれぞれ本発明にかかる磁気的に異方性のパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）およびパウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）をそれぞれ９６％含む圧延後に熱処理した磁石。２は比較例として示すメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系フレーク状希土類磁石粉末を９７％含むエポキシ樹脂との顆粒状コンパウンドを圧縮成形した硬い板状磁石である。
【０１２８】
この比較例２では厚さ７００μｍ程度のシート磁石が成形限界で、勿論可撓性もない。これに対し、１は厚さ２００μｍのフィルム磁石も容易に作製することができる。確かに、同じ厚さでの磁束を比較例と比べる場合は少ないが、パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）のような磁気的に異方性のＨＤＤＲーＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いた３であれば、２より多くの磁束が得られる。
【０１２９】
なお、パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）は平均粉末粒子径が８０μｍと大きいため、２００μｍ程度のフィルム磁石の領域では厚さに対する磁束の低下がやや大きくなる傾向を示している。このような場合には４のような平均粒子径２〜５μｍのパウダーＣ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｃ）を含む圧延後に熱処理した磁石とすることが、より強い静磁界を得るうえでは好ましい。
【０１３０】
（永久磁石型モータの特性）
以下に本発明の永久磁石型モータの実施例の特性について説明する。
【０１３１】
本実施例におけるスピニングカップガスアトマイゼーションによる球状希土類磁石粉末パウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）の（ＢＨ）maxは８５ｋＪ／ｍ3、一方のメルトスピニング法によるフレーク（合金組成Ｎｄ12Ｆｅ77Ｃｏ5Ｂ6）を用いたパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）の（ＢＨ）maxは１３０ｋＪ／ｍ3である。また、本実施例で示したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いたシート磁石の４ＭＡ／ｍバルス着磁後の磁気特性は残留磁化５５０ｍＴ、保磁力６４８ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）max４０ｋＪ／ｍ3であった。
【０１３２】
この値はフレークを用いたシート磁石の（ＢＨ）max６１ｋＪ／ｍ3と比較すると（ＢＨ）maxは約２／３となる。電機子鉄心との空隙に発生する磁束の比を（ＢＨ）maxの比の平方根で見積もると、本発明に係るパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を用いたシート磁石の磁束はパウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ）を用いた磁石の約８１％と見積もられる。しかしながら、図１３（ｂ）に示した直径２３．８ｍｍ、高さ１２．５ｍｍの永久磁石界磁型小型直流モータの電流、トルクー速度特性で比較すると、図１９のようにパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）を使ったシート磁石の始動トルクはメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いたボンド磁石モータの５．６％減、トルク定数６．２％減であり、モータ特性としては５〜１０％減に抑制できる。
【０１３３】
これは、本発明にかかるシート磁石がほぼ飽和磁化状態となるのに対し、比較のパウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）では不飽和磁化状態であることに由来する。図１６に示した両者の不可逆磁束損失の差を考慮すると長時間高温暴露後のモータ特性差は殆ど消滅することが予想される。
【０１３４】
ところで、一般に、メルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末を用いたボンド磁石は耐錆性のために表面に非磁性異種材質からなる表面層を設ける。通常はスプレー塗装、或いは電着塗装で１５〜２０μｍ厚のエポキシ樹脂とする。しかし、本発明に係るシート磁石は図１７に示したように高信頼性を有する。したがって、非磁性保護膜を設ける必要がなく、電機子鉄心との空隙を３０〜４０μｍ狭めることができる。この差は起動トルクの差５〜６％を補える水準でもある。
【０１３５】
次に、磁気的に異方性のＨＤＤＲ−Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系希土類磁石粉末パウダーＢ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｂ）を９７％含む厚さ０．８２ｍｍのシート磁石を１２０℃でスタンピングし、円弧状としたのち、１２０℃にて５ｍｉｎの熱処理を行って本発明にかかる薄肉円弧状磁石とした。一方、Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ＴｈｉｎＡｒｃ−ｓｈａｐｅｄ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ ＤＣＭｏｔｏｒｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｐｏｗｄｅｒ ＣｏｍｐａｃｔｉｎｇＰｒｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｉｏｎ−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｐｕｎｃｈｅｓ”，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４−２，ｐｐ．６８３〜６８６（２００１）に記載の最大厚さが０．９ｍｍの薄肉円弧状磁石、すなわち、希土類磁石粉末(1)−ｃ（パウダーＤ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ｄ））と、硬い熱硬化性樹脂(2)−ｃと、圧縮成形(3)−ｃとの連携で作製した薄肉円弧状磁石を従来例として、図２０のような永久磁石界磁型小型直流モータの特性を比較した。
【０１３６】
図２１は円弧状磁石の比較結果を示す特性図である。ただし、図中１は本発明にかかる円弧状磁石を用いたモータ特性、２は比較例を示す。また１、および２それぞれの添え字ａは機械出力、ｂは効率、ｃはトルク、ｄは電流を示している。図から明らかなように、本発明にかかる薄肉円弧状磁石は概ね１０％の薄肉化でありながら、機械出力の改善による高効率化４〜５％の高効率化を実現している。
【０１３７】
以上、本発明にかかる温間圧縮した高密度グリーンシートを熱硬化し、圧延およびスタンピング後、又は圧延もしくはスタンピング後に熱処理したパウダーＡ（Ｐｏｗｄｅｒ−Ａ）、ーＢおよびＣを含むシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石であれば、従来の等方性のメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石を搭載した従来の永久磁石型モータを上回る性能と信頼性とを兼備えた高性能永久磁石型モータを提供することができる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる製造方法の概念は本発明者らが本発明よりも先に発明した別の発明の内容をもとに、性能、特性をより向上させる効果を発揮できる。永久磁石型モータとして広く一般に普及しているＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石の希土類磁石粉末の形態をフレーク状から球状、又はそれに近い形状に転換し、この粉末状コンパウンドを圧縮成形したグリーンシートを熱硬化し、得られたシート磁石を圧延およびスタンピング、又は圧延もしくはスタンピングするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石に特定の熱処理を施すと永久磁石型モータの信頼性が大幅に向上できる。
【０１３９】
とくに、本発明のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石は、最終工程となる熱処理を含め、従来の成形加工方法（カレンダーリング、押出成形）などのように２００℃を越える高温域での加工が不要で、不可逆磁束損失などの熱安定性を兼備えた希土類磁石粉末本来の高い磁気性能をモータ性能に反映させることができる。
【０１４０】
したがって、フェライト磁石や磁気的に等方性のメルトスピニングによるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系ボンド磁石を搭載した従来の永久磁石型モータを上回る効率的な小型モータを高い信頼性のもとに提供することができる。よって、電気電子機器への寄与ばかりか、幅広い普及によって電力消費削減や省資源化に効果を奏すると期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ボンド磁石作製における３大要素技術、すなわち磁石粉末、結合剤、成形加工法の連携を示す概念図
【図２】 小型モータの断面構成図
【図３】 磁石粉末の形態を示す外観図
【図４】 磁石を準備するための工程図
【図５】 コンパウンド、中間体、磁石粉末の粒度分布を示す特性図
【図６】 コンパウンド充填量の関係を示す特性図
【図７】 グリーンシートの重量変動を示す特性図
【図８】 滑剤添加量と熱硬化による収縮率の関係を示す特性図
【図９】 磁石、および高温暴露した圧延磁石の厚さ変化率を示す特性図
【図１０】 圧延磁石の熱処理温度に対する厚さ変化を示す特性図
【図１１】 圧延磁石の圧延率に対する熱処理後、並びに高温暴露後の寸法安定性を示す特性図
【図１２】 （ａ）は圧延磁石の高温長時間暴露の寸法変化示す特性図
（ｂ）は永久磁石型モータと対応する界磁磁石を示す斜視概観図
【図１３】 圧延率に対する熱処理後の厚さ変化を示す特性図
【図１４】 圧延率に対する熱処理後のシート磁石の機械的性質を示す特性図
【図１５】 高温長時間暴露の重量変化率を示す特性図
【図１６】 高温長時間暴露の不可逆磁束損失を示す特性図
【図１７】 多湿環境における長時間暴露の重量変化を示す特性図
【図１８】 フィルム磁石の破断面を示す特性図
【図１９】 環状磁石界磁モータの電流、並びにトルク−速度の関係を示す特性図
【図２０】 円弧状磁石を用いた永久磁石界磁型小型直流モータの外観図
【図２１】 円弧状磁石界磁モータの電流、並びにトルク−速度の関係を示す特性図
【符号の説明】
(1) 磁石粉末
(1)−ａ フェライト系磁石粉末
(1)−ｂ アルニコ系磁石粉末
(1)−ｃ 希土類磁石粉末（本発明に掛かる）
(2) 結合剤
(2)−ａ 柔軟な結合剤（フレキシブル系）（ゴム、熱可塑性エラストマー）
(2)−ｂ 硬い熱可塑性樹脂結合剤
(2)−ｃ 硬い熱硬化性樹脂結合剤（エポキシ樹脂）
(2)−ｄ 本発明に掛かる柔軟な熱硬化性樹脂組成物の結合剤
(3) 成形加工方法
(3)−ａ カレンダーリング又は／および押出成形
(3)−ｂ 射出成形
(3)−ｃ 圧縮成形
(3)−ｄ 圧縮成形と圧延又は／およびスタンピングと熱処理
(4) 効率的な小型モータ（高性能で小型の永久磁石モータ）
Claims (31)
- （１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、
（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド粉末、又は、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、
（３）成形（成型）加工法が、温間圧縮成形と温間圧延と熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、
前記希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状コンパウンドを作製し、前記粉末状コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間圧延したのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法。 - （１）磁石粉末が、希土類磁石粉末であり、
（２）結合剤が、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミド粉末、又は、少なくとも室温で固体のエポキシオリゴマーと室温で粘着性を付与した熱圧着性ポリアミドイミド粉末、および必要に応じて適宜加える粉末状の潜在性エポキシ硬化剤から構成される熱硬化性樹脂組成物であり、
（３）成形加工法が、温間圧縮成形と温間スタンピングと熱処理とから成る希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末と前記熱硬化性樹脂組成物とを主成分とした粉末状のコンパウンドを作製し、前記コンパウンドを温間圧縮成形してグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの結合剤成分を熱硬化してシート磁石を作製し、前記シート磁石を温間スタンピングしたのち熱処理して厚さが２．５ｍｍから０．２ｍｍのシートからフィルムに至る希土類ンド磁石を製造する希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の平均粒子径と、粉末状コンパウンドの平均粒子径との差が１０μｍ以内である希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、粉末状コンパウンドの見掛けの密度が２．６〜３．０Ｍｇ／ｍ３であり、かつ前記粉末状コンパウンドの粉末流動度が４０ｓｅｃ／５０ｇ以下である希土類ボンド磁石の製造方法。
- 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
粉末状コンパウンドの滑剤がステアリン酸カルシウム粉末であり、前記粉末状コンパウンドへの前記ステアリン酸カルシウム粉末の添加量が０．２〜０．４重量部である希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成される前記環状磁石を備える永久磁石型モータ。
- 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の内周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の半径方向に空隙を備えさせる半径方向空隙型の永久磁石型モータ。
- 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と円筒枠とを有する回転子を構成し、前記希土類ボンド磁石は前記円筒枠の外周面に巻きつけられ、前記円筒枠に巻きつけられた前記希土類ボンド磁石がこの円筒枠に対して固定され、前記円筒枠に固定された前記希土類ボンド磁石に多極着磁して環状磁石を構成し、前記回転子の永久磁石界磁が前記希土類ボンド磁石から構成され、前記回転子の表面に前記環状磁石を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータ。
- 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石が回転子の鉄心の径方向表面に固定され、前記回転子の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記回転子の表面に永久磁石界磁を備えさせる表面磁石型の永久磁石型モータ。
- 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を円弧状とし、円弧状の前記希土類ボンド磁石がフレーム枠の内側に固定され、前記フレーム枠の永久磁石界磁を前記希土類ボンド磁石の界磁から構成させ、前記フレーム枠に永久磁石界磁を備えさせる永久磁石型モータ。
- 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石の形状を中空円盤型状とし、中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石に多極着磁を施し、多極着磁された中空円盤型状の前記希土類ボンド磁石の軸方向に空隙を備えさせる軸方向空隙型の永久磁石モータ。
- 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータ。
- 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いて、前記希土類ボンド磁石と回転子鉄心とから回転子が構成され、前記回転子鉄心の一部分に前記希土類ボンド磁石が埋設される回転子であり、回転子鉄心の一部分に希土類ボンド磁石が埋設された磁石埋設型の回転子を有する永久磁石型モータ。
- 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間圧延された希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部・穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータ。
- 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法により得られるシート状又はフィルム状の希土類ボンド磁石を用いる永久磁石型モータにおいて、
回転子の回転軸方向に孔部、穴部又はスロット部を有する回転子鉄心を用意し、温間スタンピングされた希土類ボンド磁石の中間工程物又はシート磁石が、回転子鉄心の前記孔部・穴部又はスロット部に挿入されたのちに、希土類ボンド磁石の前記中間工程物又は前記シート磁石と前記回転子鉄心とがともに熱処理されることにより、希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心を製造し、この希土類ボンド磁石が埋設される回転子鉄心が回転子に備えられる永久磁石型モータ。 - 請求項１に記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
熱処理温度が温間圧延の加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項２に記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
熱処理温度が温間スタンピングの加工温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
熱処理温度が永久磁石型モータの耐久温度よりも高い温度であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系球状粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系粉末であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）によって準備された磁気的に異方性のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の一部又は全部が、ＲＤ（酸化還元）処理によって準備された磁気的に異方性のＲＤ−Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３系微粉末の表面を予め不活性化処理されたものであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末が、異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末および異方性ＲＤ−Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３系微粉末、又は異方性ＨＤＤＲ−Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ系磁石粉末もしくは異方性ＲＤ−Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３系微粉末と、スピニングカップアトマイゼーションによって準備された磁気的に等方性のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系球状粉末との混合系であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項２０記載のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法において、
４ＭＡ／ｍのパルス磁界で磁化した室温での最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが８０ｋＪ／ｍ3以上に調整されることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類磁石粉末の含有量が９２ｗｔ％から９８ｗｔ％の範囲であることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１から請求項２のいずれかに記載の希土類ボンド磁石の製造方法において、
非磁性異種材質からなる表面層を形成せずに希土類ボンド磁石の生地がその表面に露出していることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項２３記載のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法において、
希土類ボンド磁石の厚さが１ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とするシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法。 - 請求項１６から請求項２７のいずれかに記載のシートからフィルムに至る希土類ボンド磁石の製造方法により作製される希土類ボンド磁石を有する永久磁石モータ。
- 請求項６から請求項１５、請求項２８のいずれかに記載の永久磁石モータを有する移動体通信携帯機器。
- 請求項６から請求項１５、請求項２８のいずれかに記載の永久磁石モータを有する情報機器。
- 請求項６から請求項１５、請求項２８のいずれかに記載の永久磁石モータを有する家電機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002343600A JP3933040B2 (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002343600A JP3933040B2 (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004179378A JP2004179378A (ja) | 2004-06-24 |
| JP3933040B2 true JP3933040B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=32705344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002343600A Expired - Fee Related JP3933040B2 (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3933040B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4635583B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2011-02-23 | パナソニック株式会社 | ラジアル異方性磁石モータの製造方法 |
| JP4715277B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2011-07-06 | 日立金属株式会社 | 希土類系ナノコンポジット磁石用コンパウンドの製造方法 |
| JP2007088354A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３／Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ異方性複合磁石の製造方法 |
| WO2017179086A1 (ja) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | 黒田精工株式会社 | 磁石埋め込み型コアの製造方法 |
| JP6869019B2 (ja) * | 2016-12-13 | 2021-05-12 | 株式会社三井ハイテック | 積層鉄心の製造方法及び積層鉄心の製造装置 |
| JP7363700B2 (ja) * | 2020-07-27 | 2023-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 磁石の製造方法、及びロータの製造方法 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002343600A patent/JP3933040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004179378A (ja) | 2004-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3956760B2 (ja) | フレキシブル磁石の製造方法とその永久磁石型モ−タ | |
| JP5169823B2 (ja) | ラジアル異方性磁石の製造方法とラジアル異方性磁石を用いた永久磁石モータ及び有鉄心永久磁石モータ | |
| WO2005124795A1 (ja) | 自己組織化希土類－鉄系ボンド磁石の製造方法とそれを用いたモータ | |
| EP2226814B1 (en) | Rare-earth iron-based magnet with self-recoverability | |
| KR20100043100A (ko) | 이방성을 연속 방향 제어한 희토류-철계 링 자석의 제조 방법 | |
| EP1093133B1 (en) | Rare earth resin magnet, magnet rotor, magnet motor using the same, and its manufacturing method | |
| EP1956698B1 (en) | Permanent magnet rotor and motor using the same | |
| JP3933040B2 (ja) | 希土類ボンド磁石の製造方法とそれを有する永久磁石型モータ | |
| JP4364487B2 (ja) | シ−トからフィルムに至る希土類ボンド磁石とそれを用いた永久磁石型モ−タ | |
| JP4042505B2 (ja) | 異方性希土類ボンド磁石の製造方法とその永久磁石型モータ | |
| JP5470851B2 (ja) | 径方向空隙型磁石モータ | |
| JP4311063B2 (ja) | 異方性希土類ボンド磁石およびモ−タ | |
| JP4203646B2 (ja) | 可撓性ハイブリッド型希土類ボンド磁石の製造方法、磁石およびモ−タ | |
| JP2006049554A (ja) | 極異方性希土類ボンド磁石の製造方法、および永久磁石型モータ | |
| JP4033112B2 (ja) | 自己組織化したハイブリッド型希土類ボンド磁石とその製造方法、並びにモータ | |
| JP2005116936A (ja) | 環状希土類ボンド磁石の製造方法、及びモータ | |
| JP4710424B2 (ja) | ラジアル磁気異方性磁石モータの製造方法 | |
| JP2004072005A (ja) | 樹脂ボンド磁石の製造方法および磁石モ−タ | |
| JP4577026B2 (ja) | 自己組織化環状異方性希土類ボンド磁石モータの製造方法 | |
| JP4635583B2 (ja) | ラジアル異方性磁石モータの製造方法 | |
| JP4622536B2 (ja) | ラジアル磁気異方性磁石モータ | |
| JP4622767B2 (ja) | ラジアル磁気異方性多極磁石の製造方法 | |
| JP2006080115A (ja) | 異方性希土類−鉄系ボンド磁石 | |
| JP2004296872A (ja) | 熱収縮型希土類磁石の製造方法および永久磁石型モ−タ | |
| JP2005086130A (ja) | 自己組織化した希土類ボンド磁石とその製造方法、並びに小型モータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050707 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060626 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070206 |
|
| 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: 20070227 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070312 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |