JP4525678B2 - 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 - Google Patents
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Description
【0001】
ブラシレスモータや直流モータに搭載する異方性希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法とそれを用いた小型モータに関する。
【背景技術】
【0002】
代表的な希土類−鉄系磁石としては焼結磁石と、メルトスピンニング法による急冷磁石の2種類がある。その中で、急冷磁石を用いた等方性の希土類−鉄系ボンド磁石(以後ボンド磁石という)は、OA,AV,PCおよびその周辺機器、情報通信機器などの駆動源として使用される各種小型高性能モータの小口径磁石として普及している。一方、電気及び電子機器の高性能化、高付加価値化が進むに伴い、小型磁石モータの更なる小型軽量化、高出力化に対する要求が増大している。この要求に対応するために、異方性ボンド磁石の開発が活発に行われている。そして、最大エネルギー積(以後MEPという)が150kJ/m3の異方性ボンド磁石も得られている。さらに、熱安定性がよい保磁力HCJ が1.20MA/m以上である異方性の希土類−鉄系磁石粉末(以後磁石粉末という)も開発されている。しかし、上記異方性の磁石粉末を用いた高MEPを持つボンド磁石は円柱や立方体で製造されたものであり、実際には一般的な小型モータには殆ど使用されていない。その理由は、本発明が対象とする小型モータに搭載する磁石の形状は単純な円柱や立方体ではなく、例えば直径25mm以下の環状、或いは肉厚1mm以下の円弧状が求められるからである。また、上記環状磁石の場合には、半径方向に磁気異方化されたラジアル異方性のボンド磁石が必要となる。このような、ラジアル配向磁界の発生手段は特開昭57−170501号公報に開示されている。すなわち、その方法は環状成形型キャビティを取り囲んで磁性体ヨークと非磁性体ヨークとを交互に組み合わせ、且つ外側に励磁コイルを配置した成形型を用いる。この方法では、環状成形型キャビティに所定の強さのラジアル配向磁界を発生させるために、例えば170kATのような大きな起磁力を発生させる高電圧大電流型の電源を用いる。しかし、環状成形型キャビティの外周から磁性体ヨークにより励磁コイルで励磁した磁束を、環状成形型キャビティに有効に集束させるには、磁性体ヨークの磁路を長くする必要がある。特に、環状成形型キャビティが小口径(或いは長尺)になると、起磁力のかなりの割合が漏洩磁束として消費される。その結果、環状成形型キャビティの配向磁界が減少する課題がある。例えば、直径25mm以下、肉厚1−2mm、長さと直径の比(L/D)が0.5−1の範囲にある本発明が対象とする小型モータに搭載されるような環状磁石では、磁石粉末の配向度の低下により、ボンド磁石のMEPが減少する。つまり、円柱や立方体で製造された高MEPのボンド磁石とは大きく特性が下回る環状形状のモータ用ボンド磁石しか製造できないという課題がある。
【発明の開示】
【0003】
本発明は、希土類−鉄系磁石粉末に1分子中に少なくとも2個以上の反応基質を有するオリゴマーまたはプレポリマを被覆して表面処理磁石粉末とする第1のステップと、
延伸可能なポリマと前記表面処理磁石粉末とを前記ポリマの融点以上で溶融混練し、粗粉砕してグラニュールとする第2のステップと、
前記オリゴマーまたはプレポリマおよび前記ポリマの反応基質と反応し得る硬化剤、前記グラニュールとを乾式混合してコンパウンドとする第3のステップと、
前記コンパウンドを前記オリゴマーまたはプレポリマ、前記ポリマおよび前記硬化剤の融点以上の溶融流動を伴う条件下で圧縮し、グリーンコンパクトとする第4のステップと、
前記グリーンコンパクトの前記オリゴマーまたはプレポリマと前記ポリマとを前記硬化剤で反応せしめ自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石とする第5のステップと、
さらに前記自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石を延伸し、環状または円弧状に形状変換する第6のステップとを
有する自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法を提供する。
【0004】
さらに、本発明はそのボンド磁石を用いたモータを提供する。
【発明の効果】
【0005】
本発明のボンド磁石は、永久磁石回転子型、或は永久磁石界磁型のブラシレスモータや直流モータに適用できる。そしてコンピュータ周辺機、プリンタなどの制御用、駆動用として幅広く使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
本発明は異方性の希土類−鉄系磁石粉末(以後磁石粉末という)を用いて小口径化してもMEP(最大エネルギー積)が減少しない高性能ボンド磁石とその製造方法、並びにそのボンド磁石を用いた小型モータを提供する。
【0007】
上記、小型モータに適用し得る任意の環状、或いは円弧状で、例えば、160kJ/m3以上の高MEPを持つボンド磁石が容易に作製できれば、近年の電気電子機器の高性能化を促すことができる。すなわち、新規な高出力・省電力小型モータを提供できる。何故ならば、従来の等方性のボンド磁石のMEPは略80kJ/m3である。これに対し、任意の環状、或いは円弧状で160kJ/m3以上の高MEPを持つボンド磁石が作製できれば、モータ磁石と鉄心との空隙磁束密度は略MEPの比の平方根となるから、当該小型モータの設計思想によるが、約1.4倍の高出力化、30%の小型化が可能となる。
【0008】
上記、小型モータのための環状から円弧状に至る多様な磁石形状と磁気特性とが両立する本発明の自己組織化ボンド磁石の製造方法は、以下のステップを有している。
【0009】
異方性の磁石粉末10に1分子中に少なくとも2個以上の反応基質を有するオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆して表面処理磁石粉末30とする第1のステップと、延伸可能なポリマ21の融点以上でポリマ21と表面処理磁石粉末30とを溶融混練し、粗粉砕してグラニュール31とする第2のステップと、オリゴマーまたはプレポリマ20およびポリマ21の反応基質と反応し得る硬化剤22、並びに必要に応じて適宜加える添加剤23をグラニュール31と乾式混合し、コンパウンド32とする第3のステップと、コンパウンド32をポリマ21の融点以上の溶融流動条件下で圧縮し、グリーンコンパクト33とする第4のステップと、グリーンコンパクト33のバインダ20とポリマ21とを硬化剤22で反応せしめ自己組織化ボンド磁石34とする第5のステップと、ボンド磁石34を延伸し、延伸方向に発現する可撓性を利用して環状または円弧状に形状変換する第6のステップとから成る製造方法である。
【0010】
ここで、第2のステップにおいて、滑剤を同時に溶融混練し、粗粉砕してグラニュール31とする。とくに、滑材としてペンタエリスリトールC17トリエステル(以後PETEという)を用い、その添加量をポリマ21が100重量部に対して3−15重量部とすると、ポリマ21の融点以上で滑り流動現象が発現する。これを利用してコンパウンド32をオリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21および硬化剤22の融点以上で圧縮すると、25−50MPaという超低圧成形に基づく自己組織化した高MEPのボンド磁石が製造できる。さらに、異方性化の方向は垂直方向や面内方向が可能で、ポリマ21の延伸による磁石の可撓性を制御することにより、環状から円弧状に至る多様な形状、且つ多様な磁気回路形態の高性能永久磁石型モータの界磁を提供できる。
【0011】
以下、本発明を図面を用いて詳しく説明する。なお、図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。まず、自己組織化した高MEPを持つボンド磁石の製造方法を説明する。
【0012】
図1は磁石粉末10に、1分子中に少なくとも2個以上の反応基質を有するオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆した表面処理磁石粉末30を示す図である。図の矢印は、磁気的に異方性の多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11と磁気的に異方性の単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13の、それぞれの磁化容易軸(C軸)を示している。なお、それらは、平均粒子径50μm以上と、3μm程度であり各々比表面積が異なっている。したがって、それぞれ別ステップで表面処理磁石粉末30とし、オリゴマーまたはプレポリマ20を過剰に被覆しないことが好ましい。上記、本発明にかかる多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11としては熱間据込加工(Die−Up−Setting)によって準備された多結晶集合型Nd2Fe14B粉末やHDDR処理(Hydrogenation−Decomposition−Desorpsion−Recombination)して準備した多結晶集合型Nd2Fe14B粉末が使用される。なお、磁石粉末の表面を予め光分解したZnなどで不活性化処理した磁石粉末などを用いてもよい。なお、それら多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11の4MA/mパルス着磁後の20℃における保磁力HCJは、1MA/m以上のものが望ましい。
【0013】
一方、本発明の磁気的に異方性の単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13は、還元拡散法よりR−Fe系合金又はR−(Fe、Co)系合金を製造し、これを窒化した後、微粉砕して得られる。微粉砕はジェットミル、振動ボールミル、回転ボールミルなど、公知の技術で実施できる。その粒径は、フィッシャー平均粒径で1.5μm以下、好ましくは1.2μm以下となるように微粉砕する。なお、微粉末は、発火防止などハンドリング性を向上させるために、公知の方法で湿式ないし乾式処理による徐酸化皮膜を表面に形成することが望ましい。また、安定化のために、公知の金属皮膜を形成する方法や、無機皮膜を形成する方法などを用いてもよい。さらに、これらの安定化処理を組み合わせたSm2Fe17N3微粉末であってもよい。
【0014】
本発明では多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11または単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13の最表面にオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆した表面処理磁石粉末30とする。具体的には、予め多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11または単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13とオリゴマーまたはプレポリマ20の有機溶媒溶液とを湿式混合、脱溶媒、解砕し、必要に応じて適宜分級する。なお、本発明で言うオリゴマーまたはプレポリマ20とは、具体的には、融点70−100℃、且つ分子鎖中に少なくとも2個以上のオキシラン環を有する有機化合物が好ましい。代表的な化合物としてはビスフェノール類と、エピクロルヒドリン或は置換エピクロルヒドリンとの反応により得られるものが挙げられる。その他,各種の方法によって得られるエポキシオリゴマーがある。好ましくは、エポキシ当量205−220g/eq,融点70−76℃のポリグリシジルエーテル−オルソ−クレゾールノボラック型エポキシオリゴマー(以後ノボラック型エポキシオリゴマーという)を挙げることができる。
【0015】
図2は第2のステップ、すなわち、延伸可能なポリマ21の融点以上で、ポリマ21と多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11、並びに単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13の最表面にオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆した表面処理磁石粉末30を溶融混練し、粗粉砕するステップにおける表面処理磁石粉末30を主成分とするグラニュール31を示している。ここで、グラニュール31に含む磁石粉末10は図のように多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11と単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13とを併用することが望ましい。磁石粉末10中の両者の合計を95重量%以上とし、その内、単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13の割合を40重量%以上とすることが、高MEPを得ることや初期不可逆減磁抑制の観点から好ましい。なお、ポリマ21とオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆した表面処理磁石粉末30との溶融混練は、ロールミルや2軸押出機など加熱可能な混練装置を使用する。
【0016】
なお、本発明の延伸可能なポリマ21としてはポリアミドが好ましい。ポリアミドには、ラクタム或はアミノカルボン酸より合成されるものと、ジアミンとジカルボン酸、或はそのエステルやハロゲン化物から合成されるものとがある。例えば、本発明で使用できるポリアミドの例としてはナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン6−12、ナイロン11、ナイロン12等の結晶性ナイロン、および非晶性ナイロン、共重合ナイロン、ブレンド品等が挙げられる。そして低融点ポリアミドがより好ましい。具体的にポリアミドとしては、例えば融点80−150℃、酸価10以下、アミン価20以下、分子量4000−12000のポリアミドコポリマ、アルコール可溶性ポリアミドが挙げられる。
【0017】
上記延伸可能なポリマ21は、本発明の自己組織化ボンド磁石34の製造ステップで、軟化もしくは融解、あるいはオリゴマーまたはプレポリマ20としてのエポキシオリゴマーに少なくとも一部が溶解することにより、低温での反応性を保持しつつ、優れた接着強度を発現することができる。なお、この場合の低融点とは、磁石粉末10を配向磁界により再配列する温度(約80−150℃)に融点もしくは軟化点を持つことをいう。
【0018】
なお、本発明の第2のステップにおいて、滑りを伴う溶融流動が発現する滑剤を同時に溶融混練し、粗粉砕してグラニュール31とすることが好ましい。滑りを伴う溶融流動が発現する滑剤とは、例えば磁石粉末10への内部滑性作用と成形型壁面への外部滑性作用とが整合性よく発現する化合物で、例えばペンタエリスリトールC17トリエステル(PETE)を挙げることができる。PETEは、ペンタエリスリトール1モルとステアリン酸3モルとの縮合反応で得られ、その融点は約51℃である。なお、PETEの添加量をポリマ21が100重量部に対して、3−15重量部とすると顕著な滑りを伴う溶融流動が発現する。
【0019】
なお、上記のように充分な滑りを伴う溶融流動が発現する条件下で、コンパウンド32中の磁石粉末10の割合を95重量%以上とすると、本発明の自己組織化ボンド磁石の高MEP化に有利である。
【0020】
図3は、第3のステップで得られるコンパウンド32を示している。すなわち、第2のステップで得られたグラニュール31と、硬化剤22とを乾式混合したコンパウンド32の構成を示している。図のように、硬化剤22はグラニュール31の表面に物理的に付着した状態となっている。なお、必要に応じて添加剤23を第2のステップで添加してもよい。
【0021】
本発明の硬化剤22の例としては、例えば(化1)で示されるヒダントイン誘導体からなる粉末状の潜在性エポキシ樹脂硬化剤を挙げることができる。
【0022】
【化1】
【0023】
ただし、式中、R1,R2はHもしくはアルキル基を示している。
【0024】
他に、ヒドラジン誘導体、ジシアンジアミドなども用いることができる。
【0025】
図4は第4のステップにおけるグリーンコンパクト33の構成を示している。すなわち、前ステップで得られたコンパウンド33をポリマ21の融点以上に加熱した状態で配向磁界を印加し、磁石粉末10を再配列したのち、50MPa以下で圧縮したグリーンコンパクト33の構成を示す図である。
【0026】
なお、成形型からの熱伝導によりオリゴマーまたはプレポリマ20および延伸可能なポリマ21は溶融状態となる。その結果、多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11、並びに単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13は配向磁界によって図のように磁化容易軸(C軸)を一定方向に揃える再配列を行う。そして、その状態でコンパウンド32を50MPa以下で圧縮し、磁気的に異方性のグリーンコンパクト33が得られる。ただし、異方性付与の方向は板状磁石の面に垂直方向、または面内方向のどちらでもよい。板状磁石の面に垂直方向の場合は直交磁界または平行磁界配向でコンパウンド32を圧縮し、面内方向の場合には直交磁界配向でコンパウンド32を圧縮し、厚さ1.5mm以下の板状グリーンコンパクト33とすることが望ましい。更に、本発明にかかるグリーンコンパクト33の相対密度を98%以上とすることが好ましい。グリーンコンパクト33の相対密度が低下した場合、グリーンコンパクト33を自己組織化する際に大気中で熱すると、空隙量に応じて磁石粉末10の永久劣化分に相当するMEPの低下が大きくなるからである。
【0027】
なお、本発明では成形型キャビティに充填したコンパウンド32に含まれるオリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21、滑剤の融点以上に充分に熱し、然るのち配向磁界が1.4MA/m以上で、圧力が100MPa以下の条件で圧縮しグリーンコンパクト33を製造する。しかし、充分な滑り流動が発現する条件下であれば、1MA/m以上の配向磁界の下、25−50MPaで圧縮成形することができる。このような低圧圧縮条件下では、成形型の材質として高価な非磁性超硬合金を採用する必要がなく、安価な非磁性ステンレス等を使用することができる。更に、複数のキャビティを有する非磁性材料で構成した圧縮成形型を用いることもできるので、生産性が高い。
【0028】
図5は、第5のステップにおける自己組織化ボンド磁石34の化学構造を示している。すなわち、グリーンコンパクト33中のオリゴマーまたはプレポリマ20とポリマ21とを硬化剤22で反応させている。ただし、図中のオリゴマーまたはプレポリマ20は、1分子中に少なくとも2個以上の有機官能基を有し、磁石粉末10の表面を被覆している。この場合はノボラック型エポキシオリゴマーを示している。また、図中の延伸可能なポリマ21は末端にカルボキシル基を有するポリアミドを示している。更に、図中の硬化剤22は(化1)で示したヒダントイン誘導体を示している。図のように、磁石粉末10を固定化するオリゴマーまたはプレポリマ20の官能基と、延伸による分子鎖配向を担うポリマ21の官能基は、それぞれ熱により硬化剤22と反応する。或いはオリゴマーまたはプレポリマ20とポリマ21とが直接反応する。そして、これらの反応によって自己組織化する。なお、この例ではヒダントイン誘導体である硬化剤22はその融点以上の温度でオリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21に溶解することによって浸入し、化学結合が進行する。
【0029】
なお、自己組織化ボンド磁石34を製造する第5のステップの一部または全てを、グリーンコンパクト33を製造する第4のステップに組み込むこともできる。すなわち、成形型中で圧縮しながら自己組織化を行なうことも可能である。このような場合には、自己組織化を促進するための触媒として添加剤23を併用することが好ましい。このような触媒としては、ビスフェノールタイプのアミン化合物が効果的である。具体的にはメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジエチルジフェニルメタン等の芳香族ジアミン化合物が挙げられる。その添加量は、製造条件によって決められる。
【0030】
このようにして、相対密度が98%以上のグリーンコンパクト33は第5のステップの加熱と加圧により、相対密度が98%以上の自己組織化ボンド磁石34となる。
【0031】
図6は第6のステップにおいて、自己組織化ボンド磁石34を図中矢印の方向に延伸し、延伸可能なポリマ21の分子鎖が延伸方向に配向した様子を示す図である。本発明は図のように延伸方向に発現する可撓性を利用して環状または円弧状に形状変換して所望のボンド磁石を提供する。延伸の方法としては環状磁石とする場合には圧延、円弧状磁石とする場合にはスタンピングが好ましいが、それらを併用しても差し支えない。
【0032】
図7は、本発明の自己組織化ボンド磁石34の磁化方向とその磁石の形状変換例を示す図である。但し、図7A−7Dは4極インナー磁石型ロータの構造を例示したものである。図に示すように、ラジアル異方性磁石34aは板厚に垂直方向に異方性を付与し、形状変換されている。異方性磁石34bは面内方向に異方性化されている。図7Aは環状に形状変換したラジアル異方性磁石、図7Bと7Cは円弧状のラジアル異方性磁石と面内異方性磁石を適宜組合わせた構造例、図7Cは面内異方性磁石を適宜組合わせた構造例である。一般に環状または円弧状異方性磁石は厚さ方向に異方性が付与された磁石に限定される。しかしながら、本発明では図7Bと7Cのように、円弧状磁石の周方向に異方性を付与した高パーミアンス係数Pcと高MEPを持つ磁石を製造することができる。なお、このような磁石は、予め磁化したのちに形状変換しても差支えない。この磁石の利点を、図7Dを参照して説明すると以下の通りである。1.環状磁石を配置したものに比べてパーミアンス係数Pcが高い。2.磁石のパーミアンス係数Pcは極中心が最も高く、極中心から離れるに従って暫時低くなる。従って、鉄心との空隙に極めて強い静磁界を発生させることができると共に、パーミアンス係数Pcが高い分、減磁し難い利点がある。3.さらには、鉄心との空隙磁束密度分布をより正弦波に近づけ、コギングトルクの低減を図ることもできる。
【0033】
以上のように、本発明の自己組織化ボンド磁石は1.2MA/mで磁化した際の20℃のMEPが120kJ/m3以上、2.0MA/mで磁化した際の20℃のMEPが160kJ/m3以上とすることができる。その結果、図7A−図7Dのようにラジアル異方性環状磁石や面内異方性円弧状磁石を多様な形状に変換して、ロータと鉄心との間の空隙に強い静磁界を得ることができる。このようにして、小型モータの高性能化を図ることができる。
【0034】
(実施の形態)
以下、本発明を実施の形態において各項目について更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施の形態によって限定されるものではない。
【0035】
1.原料
本実施例ではHDDR処理によって準備された磁気的に異方性の平均粒子径80μmの多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11(Nd12.3Dy0.3Fe64.7Co12.3B6.0Ga0.6Zr0.1)、RD(酸化還元)法により作製した平均粒子径3μmの磁気的に異方性の単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13を使用した。また,本発明のオリゴマーまたはプレポリマ20はエポキシ当量205−220g/eq,融点70−76℃のノボラック型エポキシオリゴマー、延伸可能なポリマ21は融点80℃、酸価10以下、アミン価20以下、分子量4000−12000のポリアミド粉末、硬化剤22は(化1)で示した構造を有する平均粒子径3μm、融点80−100℃の潜在性エポキシ樹脂硬化剤(ヒダントイン誘導体)、滑剤には融点約52℃のPETEを用いた。
【0036】
なお、比較例としては平均粒子径70μm,MEPが130kJ/m3のメルトスピニング法による磁気的に等方性のフレーク状粉末(合金組成Nd12Fe77Co5B6、以後磁気的に等方性のフレーク状粉末という)、平均粒子径105μm、MEPが105kJ/m3のストリップキャスト法による磁気的に等方性の塊状粉末(合金組成Nd8.7Fe60.5Co2.8B20.2Ti4.6Nb1.2V2.1、以後磁気的に等方性の塊状粉末という)を使用した。
【0037】
2.溶融流動性
本発明の自己組織化ボンド磁石の製造方法は、コンパウンドとボンド磁石の製造ステップから構成される。コンパウンド製造上の特徴は、多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11と単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13とを、それぞれ必要最小限度のオリゴマーまたはプレポリマ20(固体エポキシオリゴマー)で表面処理磁石粉末30とし、つぎに機械的に延伸可能なポリマ21と一括して溶融混練し、一つひとつの粒がNd2Fe14B粉末11、Sm2Fe17N3微粉末13、オリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21を構成成分とする溶融流動性をもつグラニュール31を製造することにある。なお、好ましくはグラニュール31の粒子径を355μm以下とする。そして、硬化剤22、並びに必要に応じて適宜加える添加剤23をグラニュール31の表面に付着させてコンパウンド32とする。
【0038】
具体的には、まず添加比率を、Nd2Fe14B粉末11が60重量部に対してオリゴマーまたはプレポリマ20を3重量部、Sm2Fe17N3微粉末13が40重量部に対してバインダ20を0.8重量部の割合とする。バインダ20は予めアセトン溶液とし、Nd2Fe14B粉末11またはSm2Fe17N3微粉末13と湿式混合したのち、80℃でアセトンを揮散させ表面処理磁石粉末30を得る。
【0039】
次に、上記表面処理磁石粉末30が100重量部に対し、ポリマ21を3重量部として120℃のロールミルで溶融混練し、冷却後、355μm以下に粗粉砕し、これをグラニュール31aとする。
【0040】
また、上記表面処理磁石粉末30が100重量部に対し、ポリマ21を3重量部、PETEを0.3重量部として120℃のロールミルで溶融混練し、冷却後、355μm以下に粗粉砕し、これをグラニュール31bとする。
【0041】
つぎに、グラニュール31aと31bのそれぞれ100重量部に対して、硬化剤22を0.3重量部添加し、V型ブレンダーを用いて乾式混合し、2種類のグラニュール状コンパウンド32aと32bを得る。これらをそれぞれ実施例1と実施例2とよぶ。
【0042】
なお、比較例として磁気的に等方性のフレーク状粉末、磁気的に等方性の塊状粉末の各100重量部とオリゴマーまたはプレポリマ20を3重量部とを湿式混合、溶媒を揮散したのち、硬化剤22を3重量部加えて乾式混合する。得られた混合物100重量部に、粒子径70μm以下で融点150℃の滑剤(ステアリン酸カルシウム)を0.3重量部乾式混合して、2種類のコンパウンド32を得る。これらを比較例14、比較例15という。
【0043】
図8は、実施例1と比較例14のコンパウンドの円板流れの温度依存性を示す図である。ただし、流れは各グラニュール状コンパウンド5gを計量し、500MPaで圧縮したときに形成される円板の短径と長径の平均値を示している。この値が大きいほど。流動性が大きいことを示している。図から明らかなように、比較例14は温度上昇に伴ってコンパウンドの流動性が低下する。これに対し、実施例1はオリゴマーまたはプレポリマ20およびポリマ21の融点以上の80−160℃で溶融流動が起こり、比較例14のような温度上昇に伴う流動の減少は起こらない。このような実施例1に見られる溶融流動は、分子量4000−12000のポリマ21に溶融混練したSm2Fe17N3微粉末13の増粘作用と言える。
【0044】
図9は、上記実施例1と2、比較例14と15の各コンパウンドの滑りを伴う溶融流動を示す円板流れの温度依存性を示す図である。ただし、流れは各グラニュール状コンパウンド5gを計量し、50kNで圧縮したとき成形される円板の短径と長径の平均値を、実施例1の室温における測定値で規格化して示している。
【0045】
図から明らかなように、比較例15も比較例14と同様に、温度上昇に伴ってコンパウンドの流動が低下する。すなわち、この傾向はフレーク状や塊状など磁石粉末の形態には無関係であることが解る。また、実施例1と実施例2とを比べると、溶融流動が認められるオリゴマーまたはプレポリマ20およびポリマ21の融点以上の温度領域で、流動に大きな差があることがわかる。実施例2のように滑剤(PETE)を表面処理磁石粉末30やポリマ21(ポリアミド)と一括して溶融混練すると、コンパウンド32bが加熱圧縮された段階で磁石粉末10や成形型壁面とポリマ21との界面に滑剤が溶出し、せん断応力を低減させる所謂滑りを伴う溶融流動の発現によって顕著な流動が得られる。
【0046】
図10はコンパウンドの円板流れと滑剤(PETE)添加量との関係を示す図である。ただし、温度は160℃、圧力は500MPaで一定である。実施例2では、ポリマ21が100重量部に対して、滑剤の添加量は10重量部である。滑剤の添加量が零の場合が実施例1に相当する。図から明らかなように、顕著な滑りを伴う溶融流動はポリマ21(ポリアミド)100重量部に対し滑剤(PETE)の添加量が2重量部以上のときに見られる。そして、10重量部を超えてもさらなる流動改善効果は見られないので、15重量部以下が好ましい。
【0047】
3.低圧成形性
図11はグリーンコンパクトの密度と成形圧力との関係を示す図である。ただし、密度はアルキメデス法により求めた。固体エポキシ樹脂を3重量%程度含む等方性ボンド磁石を粉末成形により製造する際、所定の密度を得るためには、図中の比較例14のように1000MPa近い圧力によって室温で磁石粉末を破砕しながら緻密化する必要があった。しかしながら、実施例1のように、表面処理磁石粉末30とポリマ21(ポリアミド)とを一括して溶融混練し、溶融流動性が発現する温度条件下で圧縮すると、50MPaで比較例14を1000MPaで圧縮したものと同等の密度のグリーンコンパクトが得られる。なお、図中、比較例1は表面処理磁石粉末30とポリマ21とを溶融混練せずに、乾式混合したものである。すなわち、低圧成形性を確保するには溶融流動性が必須で、表面処理磁石粉末30とポリマ21とを一括して溶融混練する必要がある。また、表面処理磁石粉末30を用いない場合、特にオリゴマーまたはプレポリマ20を被覆しないSm2Fe17N3微粉末13を、そのまま直接溶融混練してもポリマ21との親和性が乏しく、増粘剤として作用しない。その結果、溶融流動や滑り流動が発現しない。この場合、グリーンコンパクトの密度の圧力依存性は図中比較例1とほぼ一致した結果となり、本発明特有の低圧圧縮の効果は得られない。
【0048】
なお、図中実施例2のように滑剤を表面処理磁石粉末30やポリマ21と一括して溶融混練すると、滑り流動の発現によって格段に高い流動性が得られる。その結果、圧力15−50MPaの超低圧力領域で実施例1よりもさらに高い密度のグリーンコンパクト33が得られる。
【0049】
4.高速配向性
図12は、磁石粉末10の磁束量の配向時間依存性を示す図である。ただし、温度140−150℃、直交配向磁界1.5MA/m、圧力30MPaの条件で幅6mm、長さ60mmの方形キャビティを用いて作製した厚さ1mmのグリーンコンパクト33を試料とする。縦軸の相対磁束量は試料としたグリーンコンパクト33を4MA/mで配向方向にパルス磁化し、磁束計で求めた配向時間30秒の磁束量を基準に規格化した値である。
【0050】
滑剤を表面処理磁石粉末30やポリマ21と一括して溶融混練する実施例2では、オリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21、硬化剤22、並びに滑剤の溶融状態の下で顕著な滑り流動が生じる。この現象は見掛けの溶融粘度低下を意味する。換言すればポリマ21と成形型壁面とのせん断応力を減少させるのみならず、ポリマ21と磁石粉末10との界面にも潤滑作用を発揮していることを意味する。そして、実施例2のように滑り流動は、溶融流動のみの実施例1に比べて、磁石粉末10の配向時間を短縮する効果もある。
【0051】
図13は、実施例2のコンパウンドの相対密度と、その後、30MPaで圧縮したグリーンコンパクトを4MA/mのパルス磁界で異方性化した方向に磁化したときのMEPとの関係を示す図である。ただし、実施例2のコンパウンドの見掛密度は2.46Mg/m3である。相対密度とは磁石粉末10、並びにオリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21、硬化剤22、および滑剤を含む真密度に対する割合で表している。図から明らかなように、配向磁界を印加する際に許容される成形型キャビティ中のコンパウンドの相対密度は略50%であり、50%以下であれば160kJ/m3以上のMEPが得られる。一方、相対密度が50%を越えると希土類磁石粉末10の配向が困難となり、結果としてMEPは急激に低下する。このように、配向磁界を印加する際のコンパウンドの相対密度は50%以下とする必要がある。
【0052】
5.グリーンコンパクトの形態
図14は、低圧成形における磁石粉末10の粒度分布変化を示す図である。粒度分布の測定方法は以下の通りである。実施例2におけるコンパウンドを用いて、温度140−150℃、平行配向磁界1.4MA/m、圧力30MPaの条件で、幅6mm、長さ60mmのSUS304製の上下パンチとダイとで構成した方形キャビティを用いて、厚さ1mmのグリーンコンパクトを作製する。
【0053】
次に、上記コンパウンド、グリーンコンパクトに含まれるオリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21、硬化剤22、滑剤を溶媒で除去する。その後に、磁石粉末10(Nd2Fe14B粉末11とSm2Fe17N3微粉末13の比率が6:4)の粒度分布をレーザ回折式粒度分布計で測定する。
【0054】
図から明らかなように、成形前後の磁石粉末の粒度分布は殆ど同一で、変化していないことがわかる。このことから、Sm2Fe17N3微粉末13によって増粘されたポリマ21の溶融流動(滑り流動)を伴う緻密化と、Nd2Fe14B粉末11の間隙における緩衝作用とによって、圧縮圧力による緻密化の際に磁石粉末10、とくに多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11の破砕や表面の損傷が抑制されていると考えられる。
【0055】
図15は、上記本発明のグリーンコンパクト33の破断面を示すSEM写真に基づく図である。多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11と、単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末13とが示されている。Nd2Fe14B粉末11の周辺の微粒子からなる連続相がSm2Fe17N3微粉末13である。図から明らかなように、Sm2Fe17N3微粉末13によって増粘されたポリマ21の溶融流動(滑り流動)と、Nd2Fe14B粉末11の間隙における緩衝作用によって、Nd2Fe14B粉末11の破砕や損傷が抑制されている。このように、Nd2Fe14B粉末11の破砕や表面の損傷を抑制することにより、その粉末の永久劣化分に相当する減磁曲線の角型性(Hk/HCJ)低下や不可逆減磁率の増加が抑制できる。つまり、その磁石の熱安定性が改善される。
【0056】
なお、アルキメデス法により求めた上記グリーンコンパクト33の密度は5.92Mg/m3であり、樹脂成分を含めた理論密度を5.976Mg/m3とすると、相対密度は99.06%であった。ただし、グリーンコンパクトの理論密度は、各成分の密度として以下の値を用いて算出した。Nd2Fe14B粉末11を7.55Mg/m3、Sm2Fe17N3微粉末13を7.6Mg/m3、樹脂成分を1.02Mg/m3とした。このように、実施例2のグリーンコンパクト33は従来の圧縮成形した等方性Nd2Fe14Bボンド磁石に比べ、30MPaの低圧で磁石粉末を破砕や損傷を極力抑えながら、ほぼ空隙のない高密度圧縮のグリーンコンパクトとすることができる。しかも、30MPaの低圧であるから、上下パンチやダイなどの圧縮成形型に非磁性超硬合金ではなく、SUS304など廉価な非磁性材料を成形型として使用することができる。つまり、本発明は生産性の高い製造方法を提供することができる。
【0057】
6.自己組織化
実施例2のコンパウンド32を温度140−150℃、直交配向磁界1.4MA/m、圧力30MPaで幅6mm、長さ60mmのSUS304製の上下パンチとダイトで構成した方形キャビティで、厚さ1mmのグリーンコンパクト33を作製し、これを大気中で20分加熱し、自己組織化ボンド磁石34とした。
【0058】
図16は、グリーンコンパクト33を大気中で20分加熱した時の、相対引張強度の加熱温度依存性を示す図である。ただし、相対引張強度とは、加熱しないグリーンコンパクト33の20℃での引張強度を基準として規格化した値である。
【0059】
図から明らかなように、120℃を越えると引張強度が急激に増加し、160℃でほぼ一定となる。したがって、溶融流動(滑り流動)を利用した本発明のグリーンコンパクト33の成形温度は、オリゴマーまたはプレポリマ20、ポリマ21、硬化剤22、滑剤の融点以上、且つ160℃以下が好ましい。そして樹脂成分(オリゴマーまたはプレポリマ20とポリマ21とをさす)と硬化剤22との反応による自己組織化の最適温度は150−160℃付近であることがわかる。なお、この場合の自己組織化したボンド磁石34の化学構造は図5のように推定される。ボンド磁石34の引張強度はグリーンコンパクト33の約5.5倍に達し、160℃で20分加熱後の絶対値は17.6MPaであった。
【0060】
なお、滑剤としてのPETEは、一般の非反応性可塑剤のようにボンド磁石の機械強度を低下させることが考えられる。しかし、実際にはPETEを含まない実施例1のグリーンコンパクトの、160℃で20分加熱後の引張強度の絶対値は18.3MPaである。つまり実施例2との差は、僅か数%である。
【0061】
これは、本発明の滑剤であるPETEはポリマ21の系外に出て、グリーンコンパクト33中に残存するPETE量が減少するからと推定される。上記ポリマ21の系外へ出たPETEは、型壁面や磁石粉末との境界面の剪断応力を低減させると考えられる。なお、それらの引張強度の水準は何れも15MPa以上であるから、公知のフェライトゴム磁石の引張強度の約3倍に相当する。
【0062】
以上のようなオリゴマーまたはプレポリマ20やポリマ21と、硬化剤22との反応による自己組織化によって、成分オリゴマーまたはプレポリマ20と硬化剤22との反応生成物であるエポキシ樹脂硬化物は磁石粉末10を強固に固定する。さらに、それらと反応したポリマ21は耐湿性、耐熱性を向上させるとともに、延伸によりボンド磁石34全体へ可撓性をもたらす。
【0063】
7.形状変換
実施例2のコンパウンドを、温度140−150℃、直交配向磁界1.4MA/m、圧力30MPaの条件で、幅6mm、長さ60mmのSUS304製の上下パンチとダイトで構成した方形キャビティでグリーンコンパクトを作製する。次に、160℃で20分加熱して厚さ0.4−2.5mmの自己組織化ボンド磁石34を得る。
【0064】
図17はボンド磁石34を予め4MA/mのパルス磁界で磁化し、等速ロール圧延したとき、圧延による磁束量の変化(Y軸)を厚さ(X軸)に対してプロットした図である。ただし、磁束量は厚さ2.5mm、圧延前の磁石の磁束量を基準として規格化した相対磁束量で示している。
【0065】
図中の符号四角形は圧延前の磁束量、符号丸形は圧延後の磁束量を示している。
【0066】
回帰曲線は圧延前の磁石厚さと相対磁束量の関係を示している。図から明らかなように、厚さ2.1−2.5mmの磁石の相対磁束量は、圧延による僅かな厚さの減少で大きく減少する。圧延なしのボンド磁石の厚さに対する磁束量の回帰曲線を基準とすると、この減少は、明らかに磁石粉末10の配向が圧延で乱れて、配向度が低下することによる相対磁束量の減少と言える。これに対して、厚さが約1.3mmのボンド磁石の圧延後の磁束量プロットは、圧延なしのボンド磁石の厚さに対する磁束量の回帰曲線と殆ど一致している。したがって、この場合には磁石粉末10の圧延による配向の乱れに起因する磁束量の減少は、明確に観測されない。換言すれば、厚さ約1−2mm程度の本発明の自己組織化ボンド磁石34では、圧延による配向の乱れに起因する磁束量の低下は、殆ど無視できる程度に抑制できる。
【0067】
例えば、環状磁石の小径化や長尺化などでラジアル配向磁界が減少すると、磁石粉末10の配向度低下は避けられない。したがって、そのような場合は、ボンド磁石のMEPの減少も必然的に避けられない。すなわち、円柱や立方体で製造された高MEPを有するボンド磁石に比べて、MEPが大きく下回るラジアル異方性環状磁石しか製造することができなかった。しかしながら、本発明によれば上記課題を解決できる。
【0068】
8.磁気回路の組立
実施例2のコンパウンドを温度140−150℃、幅25mm×長さ160mmのSUS304製の上下パンチとダイトで構成した方形キャビティを用い、キャビティ中のコンパウンドの相対密度41%で平行配向磁界1.4MA/mを印加し、0.5秒静止後、滑りを伴う溶融流動条件下で圧力25MPaを加える。このようにして、厚さ1.05mmの面に垂直方向に異方化したグリーンコンパクト33を作製した。更に、160℃で20分加熱して密度5.87Mg/m3(相対密度98.3%)、幅25mm、長さ160mm、厚さ1.05mmの自己組織化ボンド磁石34を得た。これを4MA/mのパルス磁界で磁化した後の磁気特性は、残留磁化Jr;0.99T、保磁力HCJ;955kA/m、MEP;164kJ/m3であった。
【0069】
ところで、粉末成形機などを用いて数%のエポキシ樹脂と混合した磁石粉末10を圧縮成形する場合には、それらの材料を成形型キャビティに均等に充填する必要がある。キャビティ中で材料の充填ばらつきが生じると、密度や寸法のばらつきの原因となり、その結果MEPが変動するからである。とくに、ここで示した幅25mm、長さ160mmの成形型キャビティで、厚さ1.05mmの磁石を成形するには高度な充填精度が求められ、実際の工業生産では困難を伴う。しかしながら、本発明では滑りを伴う溶融流動条件下で低圧成形するので多少の充填ばらつきがあっても、均質な寸法と密度とを有する板状グリーンコンパクトを製造することができる。つまり、工業的な生産に有利な製造方法を提供できる。
【0070】
上記MEP;164kJ/m3、幅;25mm、長さ;160mm、厚さ;1.05mmの板状ボンド磁石34を厚さ1.02mmまで圧延し、可撓性を付与した。図18は圧延したボンド磁石40を外径48mm、積厚25mmの積層電磁鋼板41に巻付ける様子を示した斜視外観図である。図から明らかなように、ボンド磁石34は圧延によって、圧延方向(この場合は長手方向)に可撓性が発現する。これはポリマ21を圧延方向に一軸延伸した結果である。このようにして、磁石の径によらず、MEPが164kJ/m3であるラジアル異方性環状ボンド磁石を製造することができる。
【0071】
なお、上記磁石を1.2MA/mで磁化した際の20℃のMEPは約120kJ/m3で、2.0MA/mで磁化したときMEPは160kJ/m3を越えた。
【0072】
一方、2.0MA/mで磁化したときMEPが80kJ/m3である一般的な等方性Nd2Fe14Bボンド磁石を、1.2MA/mで磁化した際の20℃のMEPは約60kJ/m3であった。従って、本発明のボンド磁石のMEPを同一磁化条件で、等方性Nd2Fe14Bボンド磁石のMEPの約2倍とするには、少なくとも1.2MA/mの磁化力が必要である。
【0073】
さらに、ポリマ21の延伸をスタンピングで行うとすれば、本発明の自己組織化ボンド磁石34を円弧状に形状変換することもできる。とくに、最大肉厚が1mm以下である不等肉厚の円弧状のボンド磁石とすれば、コギングトルクを抑制しながらモータの性能向上が図ることができる。
【0074】
一方、実施例2のコンパウンド32bを、温度140−150℃、直交配向磁界1.4MA/m、圧力25MPaの条件で、幅6mm、長さ60mmのSUS304製の上下パンチとダイトで構成した方形キャビティを用いて、面内方向に異方性化したグリーンコンパクト33を作製する。次に、160℃で20分加熱して密度5.84Mg/m3(相対密度98%)、長さ160mm、幅25mmの自己組織化ボンド磁石34を得る。この面内方向異方化磁石34を4MA/mのパルス磁界で磁化した後の磁気特性は、残留磁化Jr;0.97T、保磁力HCJ;965kA/m、MEP;161kJ/m3である。面に垂直方向、或いは面内方向の異方化に拘らず、ボンド磁石34のMEPを160kJ/m3以上とすることができる。したがって、図7B−図7Dのように面内方向異方化磁石を形状変換した多様な永久磁石界磁の磁気回路に対応することができる。
【0075】
本発明はSm2Fe17N3微粉末13で延伸可能なポリマ21を増粘させ、コンパウンド32に溶融流動(滑り流動)性を付与し、その溶融流動が発現する条件下での低圧成形性を利用して、自己組織化ボンド磁石34を製造するものである。溶融流動(滑り流動)下での低圧圧縮成形の効果として、以下の3点が挙げられる。すなわち、1.流動によって緻密化するため、圧縮圧力が25−50MPaで相対密度98%以上の高密度圧縮されたグリーンコンパクト33が製造できる。この圧力の水準は一般のプラスチック成形(射出成形)と同等で、等方性ボンド磁石の成形圧力500−1000MPaに比べ、略1/10−1/20である。したがって、SUS304など、超硬合金に比べて廉価な非磁性材料を成形型として使用できる。2.滑り流動を伴う溶融流動下では磁石粉末10の高速配向が可能となり、圧縮による機械的な配向の乱れが抑制される。よって、板状磁石の面垂直方向異方化や面内異方化の自己組織化ボンド磁石34が製造できる。3.相対密度98%以上であるため、大気中熱処理時の酸化による多結晶集合型Nd2Fe14B粉末11の永久劣化分に相当するMEPの低下が無視でき、熱安定性に優れたMEPが160kJ/m3以上の自己組織化ボンド磁石34が製造できるといった特長がある。
【0076】
以上のように、本発明の高MEPを持つ自己組織化したボンド磁石を小型モータに適用することにより、高出力化による省電力化、小型軽量化等、多くの電気・電子機器の高性能化への要望に応えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本発明のボンド磁石は、永久磁石回転子型、或は永久磁石界磁型のブラシレスモータや直流モータに適用できる。そしてコンピュータ周辺機、プリンタなどの制御用、駆動用として幅広く使用される。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明の実施の形態の表面処理希土類−鉄系磁石粉末を示す図
【図2】本発明の実施の形態のグラニュールを示す図
【図3】本発明の実施の形態のコンパウンドを示す図
【図4】本発明の実施の形態のグリーンコンパクトを示す図
【図5】本発明の実施の形態の自己組織化の化学構造を示す図
【図6】本発明の実施の形態の分子鎖配向を示す図
【図7A】本発明の実施の形態の磁化方向とボンド磁石の形状変換を示す図
【図7B】本発明の実施の形態の磁化方向とボンド磁石の形状変換を示す図
【図7C】本発明の実施の形態の磁化方向とボンド磁石の形状変換を示す図
【図7D】本発明の実施の形態の磁化方向とボンド磁石の形状変換を示す図
【図8】本発明の実施の形態の円板流れの温度依存性を示す図
【図9】本発明の実施の形態の滑り流動を含む円板流れの温度依存性を示す図
【図10】本発明の実施の形態の円板流れの滑剤添加量依存性を示す図
【図11】本発明の実施の形態の密度の成形圧力依存性を示す特性図
【図12】本発明の実施の形態の磁石粉末磁束量の配向時間依存性を示す図
【図13】本発明の実施の形態の配向時の相対密度とMEPとの関係を示す図
【図14】本発明の実施の形態の磁石粉末の粒度分布変化を示す図
【図15】本発明の実施の形態の破断面のSEM写真に基づく図
【図16】本発明の実施の形態の引張り強度の加熱温度依存性を示す図
【図17】本発明の実施の形態の圧延による表面磁束変化を示す図
【図18】本発明の実施の形態の磁気回路の組立例を示す斜視外観図
【符号の説明】
【0079】
10 希土類−鉄系磁石粉末
11 異方性の多結晶集合型Nd2Fe14B粉末
13 磁気的に異方性の単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末
20 オリゴマーまたはプレポリマ
21 延伸可能なポリマ
22 硬化剤
23 添加剤
30 表面処理磁石粉末
31 グラニュール
32 コンパウンド
33 グリーンコンパクト
34 自己組織化ボンド磁石
Claims (27)
- 希土類−鉄系磁石粉末に1分子中に少なくとも2個以上の反応基質を有するオリゴマーまたはプレポリマを被覆して表面処理磁石粉末とする第1のステップと、
延伸可能なポリマと前記表面処理磁石粉末とを前記ポリマの融点以上で溶融混練し、粗粉砕してグラニュールとする第2のステップと、
前記オリゴマーまたはプレポリマおよび前記ポリマの反応基質と反応し得る硬化剤と、前記グラニュールとを乾式混合してコンパウンドとする第3のステップと、
前記コンパウンドを前記オリゴマーまたはプレポリマ、前記ポリマおよび前記硬化剤の融点以上の溶融流動を伴う条件下で、圧縮圧力50MPa以下で圧縮し、グリーンコンパクトとする第4のステップと、
前記グリーンコンパクトの前記オリゴマーまたはプレポリマと前記ポリマとを前記硬化剤で反応せしめ自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石とする第5のステップと、
前記自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石を延伸し、環状と円弧状のうちのいずれかに形状変換する第6のステップと、
を有する自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。 - 前記第2のステップにおいて、滑剤を同時に溶融混練し、粗粉砕して前記グラニュールとする請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記滑剤がペンタエリスリトールC17トリエステルであり、その添加量を前記ポリマ100重量部に対して3−15重量部とする請求項2記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第4のステップにおいて、前記コンパウンドを前記オリゴマーまたはプレポリマ、前記延伸可能なポリマ、前記硬化剤、および前記滑剤の融点以上に加熱し、かつ15−50MPaの圧力で圧縮し、前記グリーンコンパクトとする請求項2記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記希土類−鉄系磁石粉末は、平均粒子径50μm以上の磁気的に異方性の多結晶集合型Nd2Fe14B粉末と、平均粒子径3μm以下の磁気的に異方性の単磁区粒子型Sm2Fe
17N3微粉末とを有する請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。 - 前記希土類−鉄系磁石粉末中に占める前記単磁区粒子型Sm2Fe17N3微粉末の割合が40%以上である請求項5記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記オリゴマーまたはプレポリマは、オキシラン環を有し融点が70−100℃の範囲にあるエポキシ化合物を少なくとも1種含んでいる請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記延伸可能なポリマは、融点が80−150℃の範囲にあるポリアミド樹脂である請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記硬化剤は、ヒダントイン誘導体からなる粉末状の潜在性硬化剤である請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第3のステップにおいて、触媒を添加剤として同時に乾式混合する請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記コンパウンドは、前記希土類‐鉄系磁石粉末を95重量%以上含んでいる請求項1記載の自己組織化希土類‐鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第4のステップにおいて、成形型キャビティに充填した前記コンパウンドを加熱し、次に1MA/m以上の配向磁界の下で、25−50MPa圧力で圧縮成形する請求項4記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記配向磁界を印加する際、前記グリーンコンパクトの相対密度が50%以下である請求項12記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記グリーンコンパクトが厚さ1.5mm以下の板状であり、前記希土類−鉄系磁石粉末を板厚方向に1MA/m以上の平行磁界で配向しながら圧縮成形し、面に垂直方向に異方性化した請求項12記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記グリーンコンパクトが厚さ1.5mm以下の板状であり、前記希土類−鉄系磁石粉末を板の面内方向に1MA/m以上の直交磁界で配向しながら圧縮成形し、面内方向に異方性化した請求項12記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第5のステップの一部、または全てを前記第4のステップに組み込んだ請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第4のステップにおいて前記グリーンコンパクトを作製する際、複数のキャビティを有する非磁性材料で構成した圧縮成形型を用いる請求項1に記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記圧縮成形型が非磁性ステンレスである請求項17記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第4のステップにおいて、前記グリーンコンパクトの相対密度が98%以上である請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第5のステップの加熱と加圧により、前記希土類−鉄系ボンド磁石の相対密度を98
%以上とする請求項1記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。 - 前記第6のステップにおける前記希土類−鉄系ボンド磁石の延伸を圧延によって行い、環状に形状変換する請求項1記載のラジアル異方性の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 前記第6のステップにおける前記希土類−鉄系ボンド磁石の延伸をスタンピングによって行い、円弧状に形状変換する請求項1記載のラジアル異方性の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。
- 1.2MA/mで磁化した際の20℃の最大エネルギー積が120kJ/m3以上である
請求項21と22のうちのいずれか一方に記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。 - 2.0MA/mで磁化した際の20℃の最大エネルギー積が160kJ/m3以上である
請求項21と22のうちのいずれか一方に記載の自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石の製造方法。 - 請求項22記載の製造方法によって得られたラジアル異方性の環状自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石を搭載したモータ。
- 請求項22記載の製造方法によって得られたラジアル異方性の円弧状自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石を搭載したモータ。
- 請求項14記載の前記面に垂直方向に異方性化した自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石と、請求項15記載の前記面内方向に異方性化した自己組織化希土類−鉄系ボンド磁石とからなる界磁を有するモータ。
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