JP4706412B2 - 異方性複合磁石 - Google Patents

Description

本発明は長期間にわたって高温暴露される環境下においても、モータなどの鉄心と対向した空隙に強い静磁界を発生し続け得る異方性複合磁石に関する。

メルトスパンなどの急冷凝固で得られるＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ、αＦｅ／Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ、Ｆｅ₃Ｂ／Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ磁石材料の形態はリボンなどの薄帯や、それを粉砕したフレーク状の粉末に制限される。このため、一般に使用されるバルク状永久磁石とするには材料形態の変換、つまり何らかの方法で薄帯や粉末を特定のバルクに固定化する技術が必要となる。粉末冶金学における基本的な粉末固定手段は常圧焼結であるが、当該リボンは準安定状態に基づく磁気特性を維持する必要があるため常圧焼結の適用は困難である。そのため、もっぱらエポキシ樹脂のような結合剤で特定形状のバルクに固定化することが行われた。例えば、Ｒ．Ｗ．Ｌｅｅらは（ＢＨ）_max１１１ｋＪ／ｍ³のリボンを樹脂で固定すると（ＢＨ）_max７２ｋＪ／ｍ³の等方性複合磁石ができるとした［Ｒ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｅ．Ｇ．Ｂｒｅｗｅｒ，Ｎ．Ａ．Ｓｃｈａｆｆｅｌ，“Ｈｏｔ−ｐｒｅｓｓｅｄ Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ−Ｉｒｏｎ−Ｂｏｒｏｎ ｍａｇｎｅｔｓ”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２１，１９５８（１９８５）］（非特許文献１参照）。

１９８６年、本発明者らは特開昭６２−１９６０５７号公報によって上記メルトスパンリボンを粉砕したＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ磁石粉末をエポキシ樹脂で固定した（ＢＨ）_max〜７２ｋＪ／ｍ³の小口径環状等方性複合磁石が小型モータに有用であることを明らかにした（特許文献１参照）。その後、Ｔ．Ｓｈｉｍｏｄａも前記小口径環状等方性複合磁石の小型モータ特性をＳｍ−Ｃｏ系ラジアル異方性複合磁石の小型モータ特性と比較し、前者が有用であるとした［Ｔ． Ｓｈｉｍｏｄａ，“Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｒａｐｉｄ−ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｐｏｗｄｅｒ”，ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴＳ １９８８ ＵＰＤＡＴＥ，Ｗｈｅｅｌｅｒ Ａｓｓｏｃｉａｔｅ ＩＮＣ（１９８８）］（非特許文献２参照）。さらに、小型モータに有用であるという報告がＷ．Ｂａｒａｎ［“Ｃａｓｅ ｈｉｓｔｏｒｉｅｓ ｏｆ ＮｄＦｅＢ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ”，Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｕｔｌｏｏｋ ｆｏｒ ＮｄＦｅＢ Ｍａｇｎｅｔｓ，Ｎｏｖ．（１９８９）］、Ｇ．Ｘ．Ｈｕａｎｇ，Ｗ．Ｍ．Ｇａｏ，Ｓ．Ｆ．Ｙｕ［“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｌｔ−ｓｐｕｎ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ−ｍｏｔｏｒ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １１^th Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＵＳＡ，ｐｐ．５８３−５９５（１９９０）］、Ｋａｓａｉ［“ＭＱ１，２＆３ ｍａｇｎｅｔｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍｏｔｏｒｓ ａｎｄ ａｃｔｕａｔｏｒｓ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ Ｔ９２，Ｅｍｂａｓｓｙ Ｓｕｉｔｅ ＯＴＨａｒｅ−Ｒｏｓｅｍｏｎｔ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，ＵＳＡ，（１９９２）］などによってなされ、１９９０年代から、主にＯＡ、ＡＶ、ＰＣおよびその周辺機器、情報通信機器の永久磁石型モータ用途の環状磁石として、広く普及した経緯がある（非特許文献３〜５参照）。

他方、１９８０年代からメルトスピニングによる磁石材料の研究が活発に行われ、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃系、或いはそれらとαＦｅ、Ｆｅ₃Ｂ系などとの微細組織に基づく交換結合を利用したナノコンポジット材料を含め、多彩な合金組成をミクロ組織制御した材料に加え、近年ではメルトスピニング以外の急冷凝固法により、粉末形状の異な
る等方性希土類磁石粉末も工業的に利用可能になっている［例えば、入山恭彦，“高性能希土類ボンド磁石の開発動向”，文部科学省イノベーション創出事業／希土類資源の有効利用と先端材料シンポジウム，東京，ｐｐ．１９−２６（２００２）、Ｂ．Ｈ．Ｒａｂｉｎ，Ｂ．Ｍ．Ｍａ，“Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
ｐｏｗｄｅｒ”，１２０^th Ｔｏｐｉｃａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，ｐｐ．２３−２８（２００１）、Ｂ．Ｍ．Ｍａ，“Ｒｅｃｅｎｔ ｐｏｗｄｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ２００２， Ｃｈｉｃａｇｏ（２００２）、Ｓ．Ｈｉｒａｓａｗａ，Ｈ．Ｋａｎｅｋｉｙｏ，Ｔ．Ｍｉｙｏｓｈｉ，Ｋ．Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｙ．Ｓｈｉｇｅｍｏｔｏ，Ｔ．Ｎｉｓｈｉｕｃｈｉ，“Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ／ＦｅｘＢ−ｔｙｐｅ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｔｒｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ”，９^th Ｊｏｉｎｔ ＭＭＭ／ＩＮＴＥＲＭＡＧ，ＣＡ（２００４）ＦＧ−０５］（非特許文献６〜９参照）。

また、等方性でありながら（ＢＨ）_maxが２２０ｋＪ／ｍ³に達するというＤａｖｉｅｓらの報告もある［Ｈ．Ａ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｊ．Ｉ．Ｂｅｔａｎｃｏｕｒｔ，Ｃ．Ｌ．Ｈａｒｌａｎｄ，“Ｎａｎｏｐｈａｓｅ Ｐｒ ａｎｄ Ｎｄ／Ｐｒ ｂａｓｅｄ ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｉｒｏｎ− ｂｏｒｏｎ ａｌｌｏｙｓ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ １６^th Ｉｎｔ． Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｎｄａｉ，ｐｐ．４８５−４９５（２０００）］（非特許文献１０参照）。

しかし、工業的に利用可能な急冷凝固粉末の（ＢＨ）_maxは〜１３４ｋＪ／ｍ³、等方性複合磁石の（ＢＨ）_maxは略８０ｋＪ／ｍ³と見積もられる。

上記に拘らず、本発明が対象とする永久磁石型モータは電気電子機器の高性能化のもと、更なる薄型化、小型化、高出力化、低振動騒音化、或いは位置制御の高精度化などの要求が絶えない。したがって、等方性希土類ボンド磁石の磁石粉末の（ＢＨ）_maxに代表される磁気特性の改良では、もはや当該モータの高性能化に有用と言い切れなくなりつつある。よって、このような、等方性希土類ボンド磁石モータの分野では異方性希土類ボンド磁石の永久磁石型モータへの応用の必要性が高まっている［山下文敏，“希土類磁石の電子機器への応用と展望”，文部科学省イノベ−ション創出事業／希土類資源の有効利用と先端材料シンポジウム，東京，（２００２）］（非特許文献１１参照）。

ところで、異方性複合磁石に用いるＳｍ−Ｃｏ系磁石粉末はインゴットを粉砕しても大きな保磁力Ｈ_CJが得られる。しかし、ＳｍやＣｏは資源バランスの課題が大きく、工業材料としての汎用化には馴染まない。これに対し、ＮｄやＦｅは資源バランスの観点で有利である。しかし、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系合金のインゴットや焼結磁石を粉砕してもＨ_CJは小さい。このため、異方性Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ磁石粉末の作製に関しては、急冷凝固材料を出発原料とする研究が先行した。

１９８９年、徳永はＮｄ₁₄Ｆｅ_80-XＢ₆Ｇａ_X（Ｘ＝０．４〜０．５）を熱間据込加工（Ｄｉｅ−ｕｐｓｅｔ）したバルクを粉砕しＨ_CJ＝１．５２ＭＡ／ｍの異方性Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粉末とし、樹脂で固めて（ＢＨ）_max１２７ｋＪ／ｍ³の異方性複合磁石を得た［徳永雅亮，“希土類ボンド磁石の磁気特性”，粉体および粉末冶金，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．３−７，（１９８８）］（非特許文献１２参照）。また、１９９１年、Ｈ．ＳａｋａｍｏｔｏらはＮｄ₁₄Ｆｅ_79.8Ｂ_5.2Ｃｕ₁を熱間圧延し、Ｈ_CJ１．３０ＭＡ／ｍの異方性Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粉末を作製した［Ｈ．Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍ．Ｆｕｊｉｋｕｒａ ａｎｄ Ｔ． Ｍ
ｕｋａｉ，“Ｆｕｌｌｙ−ｄｅｎｓｅ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｇｎｅｔｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｈｏｔ−ｒｏｌｌｅｄ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｒｏｃ．１１^th Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，ｐｐ．７２−８４（１９９０）］（非特許文献１３参照）。このように、ＧａやＣｕの添加で熱間加工性を向上させ、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ結晶粒径を制御して高Ｈ_CJ化した粉末が知られた。１９９１年、Ｖ．Ｐａｎｃｈａｎａｔｈａｎらは熱間加工バルクの粉砕法とし、粒界から水素を侵入させＮｄ₂Ｆｅ₁₄ＢＨ_Xとして崩壊させ、真空加熱で脱水素したＨＤ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｄｅｃｒｅｐｉｔａｔｉｏｎ）−Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子とし、（ＢＨ）_max１５０ｋＪ／ｍ³の異方性複合磁石とした［Ｍ．Ｄｏｓｅｒ，Ｖ．Ｐａｎｃｈａｎａｃｔｈａｎ，ａｎｄ Ｒ．Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ，“Ｐｕｌｖｅｒｉｚｉｎｇ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
ｒａｐｉｄｌｙ ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．７０，ｐｐ．６６０３−６８０５（１９９１）］（非特許文献１４参照）。２００１年、ＩｒｉｙａｍａはＮｄ_0.137Ｆｅ_0.735Ｃｏ_0.067Ｂ_0.055Ｇａ_0.006を同法で３１０ｋＪ／ｍ³の粒子とし、（ＢＨ）_max１７７ｋＪ／ｍ³の異方性複合磁石に改良した［Ｔ．Ｉｒｉｙａｍａ，“Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ＮｄＦｅＢ ｍａｇｎｅｔｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｈｏｔ−ｕｐｓｅｔ ｐｏｗｄｅｒｓ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔ ２００２， Ｃｈｉｃａｇｏ （２００２）］（非特許文献１５参照）。

一方、ＴａｋｅｓｈｉｔａらはＮｄ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｂインゴットを水素中熱処理し、Ｎｄ₂（Ｆｅ，Ｃｏ）₁₄Ｂ相の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ，Ｎｄ₂［Ｆｅ，Ｃｏ］₁₄ＢＨｘ）、６５０〜１０００℃で相分解（Ｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＮｄＨ₂＋Ｆｅ＋Ｆｅ₂Ｂ）、脱水素（Ｄｅｓｏｒｐｓｉｏｎ）、再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）するＨＤＤＲ法を提案し［Ｔ．Ｔａｋｅｓｈｉｔａ，ａｎｄ Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ，“Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ− ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｇｎｅｔ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ”，Ｐｒｏｃ．１０^th Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｋｙｏｔｏ，ｐｐ．５５１−５６２（１９８９）］、１９９９年にはＨＤＤＲ−Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子から（ＢＨ）_max１９３ｋＪ／ｍ³の異方性複合磁石を作製した［Ｋ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ，Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｋ．Ｉｇａｒａｓｈｉ，Ｙ．Ｉｓｈｉｉ，Ｍ．Ｉｔａｋｕｒａ，Ｎ．Ｋｕｗａｎｏ，Ｋ．Ｏｋｉ，“Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ−ｂａｓｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｏｗｄｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｍａｎｅｎｃｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＨＤＤＲ ｐｒｏｃｅｓｓ”，ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．３２５３−３２５５（１９９９）］（非特許文献１６、１７参照）。

２００１年には、ＭｉｓｈｉｍａらによってＣｏ−ｆｒｅｅのｄ−ＨＤＤＲ Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子が報告され［Ｃ．Ｍｉｓｈｉｍａ，Ｎ．Ｈａｍａｄａ，Ｈ．Ｍｉｔａｒａｉ，ａｎｄ Ｙ．Ｈｏｎｋｕｒａ，“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｃｏ−ｆｒｅｅ ＮｄＦｅＢ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｇｎｅｔ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｄ−ＨＤＤＲ
ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｐｏｗｄｅｒ”，ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３７，ｐｐ．２４６７−２４７０（２００１）］、Ｎ．Ｈａｍａｄａらは（ＢＨ）_max３５８ｋＪ／ｍ³の同ｄ−ＨＤＤＲ異方性Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子を１５０℃、２．５Ｔの配向磁界中、０．９ＧＰａで圧縮し、密度６．５１Ｍｇ／ｍ³、（ＢＨ）_max２１３ｋＪ／ｍ³の立方体（７ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍ）異方性ボンド磁石を作製している［Ｎ．Ｈａｍａｄａ，Ｃ．Ｍｉｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｍｉｔａｒａｉ ａｎｄ Ｙ．Ｈｏｎｋｕｒａ，“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔ ｗｉｔｈ ２７ ＭＧＯｅ”ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３９，ｐｐ．２９５
３−２９５６（２００３）］（非特許文献１８、１９参照）。しかし、立方体磁石は、一般の永久磁石型モータには適合しない。例えば、肉厚１ｍｍ程度の環状、或いは円弧状の磁気異方性磁石として永久磁石型モータへの形状対応力を高める必要がある。

一方、２００１年、ＲＤ（Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ＆Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）−Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末を用いた（ＢＨ）_max〜１１９ｋＪ／ｍ³の射出成形異方性複合磁石が報告された［川本淳，白石佳代，石坂和俊，保田晋一，“１５ＭＧＯｅ級ＳｍＦｅＮ射出成形コンパウンド”，電気学会マグネティックス研究会，（２００１）ＭＡＧ−０１−１７３］（非特許文献２０参照）。２００２年、Ｏｈｍｏｒｉにより（ＢＨ）_max３２３ｋＪ／ｍ³の耐候性付与ＲＤ−Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末を使用した（ＢＨ）_max１３６ｋＪ／ｍ³の異方性複合磁石も報告された［Ｋ．Ｏｈｍｏｒｉ，“Ｎｅｗ ｅｒａ ｏｆ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ＳｍＦｅＮ ｍａｇｎｅｔｓ”，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ
Ｍａｇｎｅｔ ２００２，Ｃｈｉｃａｇｏ（２００２）］（非特許文献２１参照）。このような射出成形による（ＢＨ）_max８０ｋＪ／ｍ³のＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃系の異方性複合磁石を応用した表面磁石（ＳＰＭ）ロータを用いることで、フェライト焼結磁石モータに対して高効率化を実現した報告もある［松岡篤，山崎東吾，川口仁，“送風機用ブラシレスＤＣモータの高性能化検討”，電気学会回転機研究会，（２００１）ＲＭ−０１−１６１］（非特許文献２２参照）。

しかし、ラジアル配向磁界は成形型リングキャビティが小口径化（或いは、長尺化）すると、起磁力の多くが漏洩磁束として消費されるため配向磁界が減少する。したがって、配向度の低下に伴って、複合磁石や焼結磁石に拘らず小口径化に伴って（ＢＨ）_maxが減少する［例えば、清水元治，平井伸之，“Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結型異方性リング磁石”，日立金属技報，Ｖｏｌ．６，ｐｐ．３３−３６（１９９０）］（非特許文献２３参照）。また、均質なラジアル磁界の発生は困難で等方性複合磁石に比べて生産性が低い課題もある。

加えて、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系やＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃系異方性複合磁石はＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系の等方性複合磁石に比べて耐環境性など耐久性が低く、等方性複合磁石のような普及はない。
特開昭６２−１９６０５７号公報 Ｒ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｅ．Ｇ．Ｂｒｅｗｅｒ，Ｎ．Ａ．Ｓｃｈａｆｆｅｌ，"Ｈｏｔ−ｐｒｅｓｓｅｄ Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ−Ｉｒｏｎ−Ｂｏｒｏｎ ｍａｇｎｅｔｓ"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．２１，１９５８（１９８５） Ｔ． Ｓｈｉｍｏｄａ，"Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｒａｐｉｄ−ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｐｏｗｄｅｒ"，ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴＳ １９８８ ＵＰＤＡＴＥ，Ｗｈｅｅｌｅｒ Ａｓｓｏｃｉａｔｅ ＩＮＣ（１９８８） Ｗ．Ｂａｒａｎ"Ｃａｓｅ ｈｉｓｔｏｒｉｅｓ ｏｆ ＮｄＦｅＢ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ"，Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｕｔｌｏｏｋ ｆｏｒ ＮｄＦｅＢ Ｍａｇｎｅｔｓ，Ｎｏｖ．（１９８９） Ｇ．Ｘ．Ｈｕａｎｇ，Ｗ．Ｍ．Ｇａｏ，Ｓ．Ｆ．Ｙｕ［"Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｌｔ−ｓｐｕｎ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ−ｍｏｔｏｒ"，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １１th Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＵＳＡ，ｐｐ．５８３−５９５（１９９０） Ｋａｓａｉ"ＭＱ１，２＆３ ｍａｇｎｅｔｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍｏｔｏｒｓ ａｎｄ ａｃｔｕａｔｏｒｓ"，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ Ｔ９２，Ｅｍｂａｓｓｙ Ｓｕｉｔｅ ＯＴＨａｒｅ−Ｒｏｓｅｍｏｎｔ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，ＵＳＡ，（１９９２） 入山恭彦，"高性能希土類ボンド磁石の開発動向"，文部科学省イノベーション創出事業／希土類資源の有効利用と先端材料シンポジウム，東京，ｐｐ．１９−２６（２００２） Ｂ．Ｈ．Ｒａｂｉｎ，Ｂ．Ｍ．Ｍａ，"Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｐｏｗｄｅｒ"，１２０th Ｔｏｐｉｃａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，ｐｐ．２３−２８（２００１） Ｂ．Ｍ．Ｍａ，"Ｒｅｃｅｎｔ ｐｏｗｄｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ"，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ ２００２， Ｃｈｉｃａｇｏ（２００２） Ｓ．Ｈｉｒａｓａｗａ，Ｈ．Ｋａｎｅｋｉｙｏ，Ｔ．Ｍｉｙｏｓｈｉ，Ｋ．Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｙ．Ｓｈｉｇｅｍｏｔｏ，Ｔ．Ｎｉｓｈｉｕｃｈｉ，"Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ／ＦｅｘＢ−ｔｙｐｅ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｔｒｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ"，９th Ｊｏｉｎｔ ＭＭＭ／ＩＮＴＥＲＭＡＧ，ＣＡ（２００４）ＦＧ−０５ Ｈ．Ａ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｊ．Ｉ．Ｂｅｔａｎｃｏｕｒｔ，Ｃ．Ｌ．Ｈａｒｌａｎｄ，"Ｎａｎｏｐｈａｓｅ Ｐｒ ａｎｄ Ｎｄ／Ｐｒ ｂａｓｅｄ ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｉｒｏｎ− ｂｏｒｏｎ ａｌｌｏｙｓ"，Ｐｒｏｃ．ｏｆ １６th Ｉｎｔ． Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｅｎｄａｉ，ｐｐ．４８５−４９５（２０００） 山下文敏，"希土類磁石の電子機器への応用と展望"，文部科学省イノベ−ション創出事業／希土類資源の有効利用と先端材料シンポジウム，東京，（２００２） 徳永雅亮，"希土類ボンド磁石の磁気特性"，粉体および粉末冶金，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．３−７，（１９８８） Ｔ．Ｍｕｋａｉ，"Ｆｕｌｌｙ−ｄｅｎｓｅ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｇｎｅｔｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｈｏｔ−ｒｏｌｌｅｄ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｐｏｗｄｅｒｓ"，Ｐｒｏｃ．１１th Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，ｐｐ．７２−８４（１９９０） Ｍ．Ｄｏｓｅｒ，Ｖ．Ｐａｎｃｈａｎａｃｔｈａｎ，ａｎｄ Ｒ．Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ，"Ｐｕｌｖｅｒｉｚｉｎｇ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒａｐｉｄｌｙ ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔｓ"，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．７０，ｐｐ．６６０３−６８０５（１９９１） Ｔ．Ｉｒｉｙａｍａ，"Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ＮｄＦｅＢ ｍａｇｎｅｔｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｈｏｔ−ｕｐｓｅｔ ｐｏｗｄｅｒｓ"，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔ ２００２， Ｃｈｉｃａｇｏ （２００２） Ｔ．Ｔａｋｅｓｈｉｔａ，ａｎｄ Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ，"Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ− ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ ｍａｇｎｅｔ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ"，Ｐｒｏｃ．１０th Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ Ｍａｇｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｋｙｏｔｏ，ｐｐ．５５１−５６２（１９８９） Ｋ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ，Ｒ．Ｎａｋａｙａｍａ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｋ．Ｉｇａｒａｓｈｉ，Ｙ．Ｉｓｈｉｉ，Ｍ．Ｉｔａｋｕｒａ，Ｎ．Ｋｕｗａｎｏ，Ｋ．Ｏｋｉ，"Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ−ｂａｓｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｏｗｄｅｒ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｍａｎｅｎｃｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＨＤＤＲ ｐｒｏｃｅｓｓ"，ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．３２５３−３２５５（１９９９） Ｃ．Ｍｉｓｈｉｍａ，Ｎ．Ｈａｍａｄａ，Ｈ．Ｍｉｔａｒａｉ，ａｎｄ Ｙ．Ｈｏｎｋｕｒａ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｃｏ−ｆｒｅｅ ＮｄＦｅＢ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｇｎｅｔ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｄ−ＨＤＤＲ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｐｏｗｄｅｒ"，ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３７，ｐｐ．２４６７−２４７０（２００１） Ｎ．Ｈａｍａｄａ，Ｃ．Ｍｉｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｍｉｔａｒａｉ ａｎｄ Ｙ．Ｈｏｎｋｕｒａ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ｍａｇｎｅｔ ｗｉｔｈ ２７ ＭＧＯｅ"ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３９，ｐｐ．２９５３−２９５６（２００３） 川本淳，白石佳代，石坂和俊，保田晋一，"１５ＭＧＯｅ級ＳｍＦｅＮ射出成形コンパウンド"，電気学会マグネティックス研究会，（２００１）ＭＡＧ−０１−１７３ Ｋ．Ｏｈｍｏｒｉ，"Ｎｅｗ ｅｒａ ｏｆ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ＳｍＦｅＮ ｍａｇｎｅｔｓ"，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔ ２００２，Ｃｈｉｃａｇｏ（２００２） 松岡篤，山崎東吾，川口仁，"送風機用ブラシレスＤＣモータの高性能化検討"，電気学会回転機研究会，（２００１）ＲＭ−０１−１６１ 清水元治，平井伸之，"Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結型異方性リング磁石"，日立金属技報，Ｖｏｌ．６，ｐｐ．３３−３６（１９９０）

永久磁石を使用するうえで、その性能を左右する要素として（１）磁束密度の大きさ，（２）磁気安定性の２つがある。

上記（１）の磁束密度の大きさに関して、本発明者らは、結合剤と磁石粉末とのコンパウンドを圧縮成形し、結合剤の自己組織化により形成した架橋間巨大分子を機械的に延伸し、面垂直磁気異方性薄板磁石の可撓性を制御し、その可撓性を利用して、磁気異方性の方向を垂直方向からラジアル方向に転換するラジアル異方性複合磁石の作製技術、並びに（ＢＨ）_max〜１６０ｋＪ／ｍ³、高温暴露下での減磁曲線の角型性（Ｈｋ／ＨｃＪ）の向上による短時間高温暴露による初期減磁の改善などを開示した［Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｓ．Ｔｓｕｔｓｕｍｉ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，“Ｒａｄｉａｌｌｙ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｒｉｎｇ− ｏｒ Ａｒｃ−Ｓｈａｐｅｄ Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ Ｂｏｎｄｅｄ Ｍａｇｎｅｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｌｆ−Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．４ ｐｐ．２０５９−２０６４（２００４）］。これにより、小口径化（或いは、長尺化）してもラジアル方向の磁気特性が、殆ど低下しないラジアル異方性複合磁石が製造できるようになった。

しかし、上記のような磁石をモ−タへ応用するには、磁石の磁化による静磁界が長期間に亘って高温暴露されても一定の水準を維持することが必要で、（２）の長期に亘る磁気安定性を明らかにする必要がある。永久磁石の磁気安定性を乱す外的要因は熱的効果、機械的応力、外部磁界などがあるが、モータなどでは高温暴露されるため、とくに長期にわたる熱効果について明らかにする必要がある。

磁化の経時変化は非磁性相の析出や酸化などの組織変化で磁性相が減少する所謂永久減
磁と、組織変化によらない不可逆減磁の２つに分けられる。

先ずここで、熱効果の例として磁石が室温から高温へ温度上昇し、再び室温に戻した際の減磁を考える。このとき、酸化など組織変化から生じる減磁は再着磁しても磁化は減少したまま元には戻らない。そのため永久減磁と呼ばれる。希土類磁石粉末を使った複合磁石で永久減磁を抑制するには一般に磁石の表面被覆で磁石を大気から遮断することが行われる。

一方、高温状態における磁石は飽和磁化の温度変化により、その保磁力が低下する。有限長磁石では反磁界により磁石の磁気モ−メントの向きが反転したり、磁壁移動により磁化が減少する。この磁化の減少分は磁石を冷却する際に外部からエネルギ−が与えられない場合には回復しないため不可逆減磁と呼ばれている。

次に、磁石を高温に暴露し、そのまま高温で磁化を測定する場合を考える。室温で測定する場合と同様に組織変化による永久減磁（時効）が生じる。それ以外の磁化の変化は室温に戻した際に、飽和磁化の温度変化そのものによる磁化の減少分は再び室温に戻した際に完全に最初の磁化の状態に戻る可逆変化と、それ以外の不可逆変化とに分けられる。可逆変化は飽和磁化の高温での減少が原因で、その減少率が小さく、さらに室温に戻した場合は磁化が可逆的に戻るため磁石の使用上大きな問題にはならない。不可逆的な磁化の変化は通常不可逆減磁と呼ばれる。

不可逆減磁のうち、短時間の高温暴露による減磁を初期減磁、それ以降の減磁を長期減磁としたとき、本発明にかかる平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した異方性複合磁石の長期減磁とその要因を明らかにし、例えば、永久磁石型モータの磁石としての耐久性を明らかにする必要がある。

Ｎeｅｌは無限長の磁石において，熱活性による磁化の変化が対数時間に対して直線的に変化する場合に、時刻ｔ₁とｔ₂の間に生じる磁気余効の大きさΔＩを

と表記できると報告している［Ｌ．Ｎeｅｌ：Ｊ．ｐｈｙｓ．Ｒａｄ．，Ｖｏｌ．１１，４９（１９５０）］。ここで、χ_irrは不可逆帯磁率、Ｓｖは磁気余効定数である。

一方、有限長の磁石では測定中に磁化の変化により反磁界の大きさが変化するので印加磁界と反磁界の和である有効印加磁界が変化する。磁石材料では負方向の印加磁界中で測定するのが一般的であるので、測定中に有効磁界が次第に小さくなる。従って無限長の反磁界のない試料に比べれば、磁気余効が小さくなると考えられる。

本発明では反磁界補正前の見掛けの磁気余効ΔＩＴを（式２）〜（式４）で示す。ただし、Ｎは反磁界係数、μ_oは真空の透磁率、χ_totは全微分帯磁率、χ_revは可逆帯磁率である。

以上が有限長磁石での磁気余効による磁化の変化の式であり、これらの式から磁気余効による減磁には反磁界補正前後の不可逆帯磁率と磁気余効定数が大きく影響することがわかる。

さて、磁石を高温暴露した際には、磁気余効により一部の結晶粒で磁化反転が起こる。この高温暴露での減磁をΔＩとすると、その温度での磁化はＩ_w（Ｔ_EX）−ΔＩＴとなる。そして、この状態から室温に戻すと、磁化Ｉは高温暴露での磁化Ｉ_w（Ｔ_EX）、温度Ｔ_EX、Ｔ_RT間の残留磁化Ｊｒの温度係数を−α（℃^-1）とすれば

となる。よって、長期不可逆減磁率ＦＬｌｏｎは

となる。よって（２）と（６）の関係から長期不可逆減磁率ＦＬ_lonと不可逆帯磁率χＴ_irr，磁気余効定数Ｓｖの関係は（７）式で表される。

本発明は、平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した複合磁石の長期減磁を（７）式によって定量的に明らかにし、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃やＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系の異方性複合磁石に比べて１４０ｋＪ／ｍ³以上の高（ＢＨ）_maxとともに長期減磁ＦＬ_lonを低減して、長期にわたり強い静磁界を安定して発生する磁石の提供を目的とする。

本発明は平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した複合磁石の１２０℃における磁気余効定数Ｓ_vを３．１ｋＡ／ｍ以下とする。さらに好適なものとして、最大エネルギー積（ＢＨ）_maxが１４０ｋＪ／ｍ³以上で、且つ、結合剤の自己組織化によって生成せしめた架橋間巨大分子の延伸によって異方性の方向を面垂直方向からラジアル方向に転換できる異方性複合磁石である。

これにより、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃やＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系異方性複合磁石に比べ、１４０ｋＪ／ｍ³以上の高（ＢＨ）_maxとともに長期減磁ＦＬ_lonを低減する効果を得て、例えば、永久磁石型モータに有用な磁石を提供する。

本発明は平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した異方性複合磁石の１２０℃における磁気余効定数Ｓ_vを３．１ｋＡ／ｍ以下とすることにより、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃やＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系異方性複合磁石に比べて１４０ｋＪ／ｍ³以上の高（ＢＨ）_maxとともに長期減磁ＦＬ_lonを低減する効果があり、例えば、永久磁石型モータに有用である。

先ず、本発明にかかる異方性複合磁石に好適な希土類磁石粉末について説明する。

本発明で言うＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末とは、例えば、特開平２−５７６６３号公報に記載される溶解鋳造法、特許第１７０２５４４１号や特開平９−１５７８０３号公報などに開示される還元拡散法より、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、公知の技術を適用でき、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したものを言う。金属間化合物Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ_xにおいてｘ≒３である理由は、微粉末の保磁力Ｈ_CJがｘ≒３で最大値を示すからである。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、例えば特開昭５２−５４９９８号公報、特開昭５９−１７０２０１号公報、特開昭６０−１２８２０２号公報、特開平３−２１１２０３号公報、特開昭４６−７１５３号公報、特開昭５６−５５５０３号公報、特開昭６１−１５４１１２号公報、特開平３−１２６８０１号公報等に開示されているような、湿式ないし乾式処理による除酸化皮膜を表面に形成したものが望ましい。また、特開平５−２３０５０１号公報、特開平５−２３４７２９号公報、特開平８−１４３
９１３号公報、特開平７−２６８６３２号公報や、日本金属学会講演概要（１９９６年春期大会、Ｎｏ．４４６、ｐ１８４）等に開示されている金属皮膜を形成する方法や、特公平６−１７０１５号公報、特開平１−２３４５０２号公報、特開平４−２１７０２４号公報、特開平５−２１３６０１号公報、特開平７−３２６５０８号公報、特開平８−１５３６１３号公報、特開平８−１８３６０１号公報等による無機皮膜を形成する方法など１種以上の表面処理Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末であっても差支えない。

一方、本発明で言うＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子とはＨＤＤＲ処理（水素分解／再結合）、すなわち、希土類−鉄系合金（Ｒ₂［Ｆｅ，Ｃｏ］₁₄Ｂ）相の水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ，Ｒ₂［Ｆｅ，Ｃｏ］₁₄ＢＨｘ）、６５０〜１０００℃での相分解（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＲＨ₂＋Ｆｅ＋Ｆｅ₂Ｂ）、脱水素（Ｄｅｓｏｒｐｓｉｏｎ）、再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）する、所謂ＨＤＤＲ処理などで作製した磁石粉末が好ましい。ここで必須元素Ｒは、１０原子％未満では結晶構造がα−Ｆｅと同一構造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特に高保磁力Ｈ_CJが得られず、３０原子％を超えるとＲリッチな非磁性相が多くなり、飽和磁化Ｊｓが低下する。よって、Ｒは１０〜３０原子％の範囲が望ましい。加えて必須元素Ｂは、２原子％未満では菱面体構造が主相となり、高い保磁力Ｈ_CJは得られず、２８原子％を超えるとＢリッチな非磁性相が多くなり、飽和磁化Ｊｓが低下する。よって、Ｂは２〜２８原子％の範囲が望ましい。

上記Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子の必須元素Ｆｅは、６５原子％未満では飽和磁化Ｊｓが低下し、８０原子％を超えると高い保磁力Ｈ_CJが得られない。よって、Ｆｅは６５〜８０原子％が望ましい。また、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、磁石粉末の磁気特性を損なうことなく、キュリー温度Ｔｃの上昇によって実使用温度範囲の残留磁化Ｊｒの温度係数を改善できる。しかしながら、ＣｏのＦｅ置換量が２０原子％を超えると飽和磁化Ｊｓが減少する。すなわち、Ｃｏ置換量が５〜１５原子％の範囲では、残留磁化Ｊｒが一般に増加するため、高（ＢＨ）_maxを得るには好ましい。

次に、本発明において上記のようなＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子をＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末と併用する理由を以下に説明する。

上記Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子は５００ｎｍ以下のＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ結晶が集合した所謂多結晶集合型粒子であり、その平均粒子径は５０〜１５０μｍ程である。このようなＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子の併用は本発明にかかる異方性複合磁石の磁石粉末の体積分率を高めることができ、結果として当該磁石の高（ＢＨ）_max化が図れる。

一方、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子を直接圧縮成形すると、互いに接触しながら緻密化する。すると当該粒子の破砕、或いは亀裂発生による新生面の生成、更には摩擦による表面損傷が不可避となる。Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子は一般に粒界相が存在しない。このため、新生面として暴露された結晶が酸化され、複合磁石の減磁曲線の角型性（Ｈｋ／Ｈ_CJ）を劣化させ、初期減磁率の増大を引き起こす。このような課題に対処するには成形加工の際、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子が直接接触しながら緻密化するのを防ぐことが必要で、そのためにＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末でＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子を隔離するのである。

加えて、結合剤成分の溶融下、１ＭＡ／ｍ以上の磁界中、５０ＭＰａ以下で圧縮成形するなど、低圧圧縮成形を好適とする理由の一つも成形加工でのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子の磁気特性の劣化を抑制するためである。

以上のような本発明にかかる平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した複合磁石の１２０℃における磁気余効定数Ｓ_vが３．１ｋＡ／ｍ以下の異
方性複合磁石とするには、磁石粉末成分におけるＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合を２０〜４８％とすることが好ましい。

次に、本発明にかかる異方性複合磁石の、より好ましい結合剤成分とその製造方法について説明する。

例えばＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粉末３８．２０重量部、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子５７．４４重量部にオリゴマーＡを１重量部表面被覆し、次いで１２０〜１３０℃でポリマーＢと溶融混練し、室温に冷却して粗粉砕し、ケミカルコンタクトＣを０．２８重量部混合したコンパウンドを作製する。更に、低圧圧縮成形が可能となるように、例えば１６０℃に加熱した成形型キャビティに充填し、１．４ＭＡ／ｍ以上の平行磁界中、５０ＭＰａ以下で圧縮成形し、垂直磁気異方性薄板圧粉体を作製する。この際、磁石粉末の体積分率を７７ｖｏｌ．％以上、空隙量２％以下、厚さ１．３５ｍｍ以下が好ましい。磁石体積分率の増加は磁石の（ＢＨ）_maxの向上に効果があり、１４０〜１６０ｋＪ／ｍ³が容易に得られる。また、空隙量は圧粉体を熱して結合剤成分を自己組織化する際、得られた磁石の（ＢＨ）_maxと減磁曲線の角型性（Ｈｋ／Ｈ_CJ）低下の抑制に効果があり、厚さの上限は機械的延伸による異方性の変化の抑制に効果的だからである。

次に、本発明にかかる垂直磁気異方性薄板圧粉体の結合剤成分を加熱し自己組織化して架橋間巨大分子を生成せしめる。

以上により、高（ＢＨ）_maxで、かつ異方性の方向を面垂直方向からラジアル方向に転換できる磁石の磁化による静磁界が長期間に亘って高温暴露されても一定の水準を維持することができる異方性複合磁石が得られる。

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。

［異方性複合磁石の作製１］
ＨＤＤＲ−Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子に対して、ＲＤ−Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子を０，１０，２０，３０，４０，５０，６０，８０，１００％となる割合で計量（１試料当たり１００ｇ）し、室温でよく混合した。

混合した上記磁石粉末９７ｇに対し、固体ノボラックエポキシ樹脂２．５ｇを計量し、当該樹脂５０％アセトン溶液としたのち磁石粉末と樹脂溶液を混合、その後７０℃で３０ｍｉｎ加熱し、室温に冷却後、３５０μｍ以下のグラニュールとした。

上記３５０μｍ以下のグラニュール９９．５ｇに対し、平均粒子径３μｍのイミダゾール誘導体を０．５ｇ、ステアリン酸カルシウム０．２ｇを加えて混合し、コンパウンドとした。

次に、１．４ＭＡ／ｍの直交磁界中、温度１５０−１６０℃、圧力０．６ＧＰａで８ｍｍの立方体とし、１４０℃で１５ｍｉｎ加熱硬化して本発明にかかる、或いは比較のための異方性複合磁石とした。

［長期減磁と不可逆帯磁率、磁気余効定数］
図１はＨＤＤＲ−Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子に対して、ＲＤ−Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子を０，１０，２０，３０，４０，５０，６０，８０，１００％となる割合で作製した異方性複合磁石の長期減磁ＦＬ_lon、図２は不可逆帯磁率χＴ_irr、磁気余効定数Ｓｖを示す。

ただし、長期減磁率ＦＬ_lonは８ｍｍの立方体磁石を４ＭＡ／ｍのパルス磁界で磁化し、１２０℃で１時間の高温暴露後の磁束φ₁、３００時間暴露後の磁束φ₂から［（φ₁−φ₂）／φ₁］から求めた。なお、磁束の測定はサ−チコイル引抜き法による。

一方、全微分帯磁率χＴ_totと可逆帯磁率χＴ_revはＶＳＭで測定した。高温での減磁曲線を図３に示すように測定し、（４）式から不可逆帯磁率χＴ_irrを求め、さらに（３）式から磁気余効定数Ｓｖを算出した。

なお、図３は反磁界補正前の高温での減磁曲線を模式的に示している。先ず減磁曲線上において動作点付近の磁界Ｈ１で磁界を１０００ｓｅｃ保持する。磁化は磁気余効によりａ点からｂ点まで減少する。次に磁界をＨ２まで（８００ｋＡ／ｍ程度）増加させ（ｂからｃ）、そこで再び磁界を１０００ｓｅｃ間保持する。ｃ点においてもａからｂと同様に磁気余効による変化が生じ、磁化はｃ点からｄ点に移動する。この点ｂと点ｄを結んだ直線の傾きから可逆帯磁率χＴ_revを求めた．そして磁界をＨ１まで減少させ，１０００ｓｅｃ保持する．全微分帯磁率χＴ_totは磁界を更にＨ３まで変化させ、１０００ｓｅｃ保持することにより直線ｂ−ｆの傾きとして求めた。

図１から明らかなように、本発明にかかる異方性複合磁石の長期減磁ＦＬ_lonはＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合によって変化する。先ず、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合が３０％までの領域での長期減磁ＦＬ_lonはＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の量に応じて低減する。しかし、４０％を越えると増加に転じ、およそ６０％でＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子がゼロの場合と同等となり、それ以上Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子が増すと長期減磁ＦＬ_lonは悪化する。

一方、図２をみるとＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合に対して異方性複合磁石の不可逆帯磁率χＴ_irrと磁気余効定数Ｓｖとはトレードオフの関係にある。また、不可逆帯磁率χＴ_irrはＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合に対して直線近似が成り立つが、磁気余効定数Ｓｖ（ｋＡ／ｍ）は４×１０⁶Ｃ³−２×１０⁴Ｃ²＋０．０４３６Ｃ＋１．０３８９の多項近似が成り立つ（相関係数は０．９９４７）。

以上から、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子は異方性複合磁石の不可逆帯磁率χＴ_irrの減少から長期減磁ＦＬ_lonを低減する。反面、磁気余効定数Ｓｖを増加せしめ、或る値を超えると長期減磁ＦＬ_lonを低減する効果は消滅することが了解される。

ところで、等方性複合磁石（合金組成Ｎｄ_4.19Ｆｅ_76.88Ｂ_18.93，Ｎｄ_4.75Ｆｅ_72.76Ｃｏ_3.01Ｂ_18.50Ｇａ_0.98，Ｎｄ_3.81Ｄｙ_1.05Ｆｅ_72.07Ｃｏ_3.05Ｂ₁₈₉Ｇａ_1.02，Ｎｄ_5.28Ｆｅ_69.48Ｃｏ_3.02Ｂ_19.19Ｃｒ_3.03，Ｎｄ_5.83Ｆｅ_65.3Ｃｏ_4.94Ｂ_18.91Ｃｒ_5.02，Ｎｄ₁₂Ｆｅ₇₇Ｃｏ₅Ｂ₆）では高温暴露１ｈｒ後の長期不可逆減磁ＦＬ_lonを表す（７）式左辺の対数時間当たりの不可逆減磁率ｄＦＬ／ｄ｛ｌｎ（ｔ_a）｝は主に不可逆帯磁率χＴ_irrに依存する。また、８０、１２０℃で測定された全試料の磁気余効定数Ｓｖは約２．３ｋＡ／ｍとほぼ一定である［Ｙ．Ｋａｎａｉ，Ｓ．Ｈａｙａｓｈｉｄａ，Ｈ．Ｆｕｋｕｎａｇａ，Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，“Ｆｌｕｘ ｌｏｓｓ ｉｎ Ｎａｎｏ−ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｇｎｅｔｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３５．Ｎｏ．５．ｐｐ．３２９２−３２９４（１９９９）］。

他方では、等方性複合磁石（合金組成Ｎｄ_12.2Ｆｅ₇₇Ｃｏ_5.4Ｂ_5.4）の２０〜１２０℃での磁気余効定数Ｓｖは２．６〜３．１ｋＡ／ｍとである［［Ｈ．Ｎｉｓｈｉｏ ａｎｄ
Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏ：Ｊ．Ｍａｇ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，Ｖｏｌ．１６，１３１（１９９２）］。

つまり、本発明にかかる平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した異方性複合磁石の１２０℃における磁気余効定数Ｓ_vは３．１ｋＡ／ｍ以下である必要がある。

すなわち、図２におけるＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合ＣとＳｖの多項近似Ｓｖ＝４×１０⁶Ｃ³−２×１０⁴Ｃ²＋０．０４３６Ｃ＋１．０３８９からＳｖ＝３．１ｋＡ／ｍのＣは約４８となり、本発明にかかる異方性複合磁石の磁気余効定数Ｓｖを３．１ｋＡ／ｍ以下とするＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合は４８％以下となる。

図４はＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合に対する（ＢＨ）_maxと長期減磁ＦＬ_lonを示す特性図である。図から明らかなように、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子の割合を４８％以下とした本発明にかかる平均粒子径１〜５μｍのＳｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成した異方性複合磁石は、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃やＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ系の単一系異方性複合磁石に比べて１４０ｋＪ／ｍ³以上の高い（ＢＨ）_max値が得られ、かつ長期減磁ＦＬ_lonが低減できる。

本発明の異方性複合磁石は長期間にわたって高温暴露される環境下において稼動される永久磁石型モータに有用である。

異方性複合磁石の長期減磁ＦＬ_lonを示す特性図 不可逆帯磁率χ^T _irr、磁気余効定数Ｓｖを示す特性図 反磁界補正前の高温での減磁曲線の模式図 （ＢＨ）_maxと長期減磁ＦＬ_lonを示す特性図

符号の説明

（ＢＨ）_max 最大エネルギー積
ＦＬ_lon 長期減磁

Claims (1)

1. 平均粒子径１〜５μｍのＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３微粒子、平均粒子径５０〜１５０μｍのＮｄ２Ｆ１４Ｂ粒子、結合剤、並びに必要に応じて適宜加える添加剤から構成された磁石であって、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３微粒子の含有割合が２０〜４８％であり、１．４ＭＡ／ｍ以上の平行磁界中、５０ＭＰａ以下で圧縮成形し、かつ１２０℃における磁気余効定数Ｓｖが３．１ｋＡ／ｍ以下である異方性複合磁石。