JP6171662B2 - 希土類磁石、電動機、及び電動機を備える装置 - Google Patents

Description

本発明は、希土類磁石、電動機、及び電動機を備える装置に関する。

正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅ又は一部がＣｏによって置換されたＦｅ、Ｂはホウ素）は優れた磁気特性を有することが知られており、１９８４年の発明を嚆矢とする（特許文献１）。以来改良が重ねられてきたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石のうちネオジム磁石は、１００℃程度の使用温度であれば、エネルギー積が最大の高性能永久磁石である。

希土類元素ＲとしてＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂの少なくとも一種を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石は、異方性の起源を結晶磁気異方性に依存している割合が高く、キュリー温度が３００℃程度である。そのため、高温環境での使用に制約があり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を特殊な用途に用いるには、希土類金属の中でも重希土類であって希少な元素であるＤｙ等を含有させざるを得ない（特許文献２）。このような状況に対して、Ｄｙ等の使用量を減少させる試みが積極的になされている（特許文献３）。

特開昭５９−４６００８号公報 特開２０１２−１５１４４２号公報 特開２０１２−１５１６９号公報

しかしながら、資源問題を抱えたＤｙ等の重希土類の使用量を低減し、さらにはＤｙ等の重希土類を一切使用しない場合には、高温で安定した磁気特性を有する希土類磁石を実現することは現状では困難である。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、輸送機器や産業機器などの分野において、とりわけエネルギー消費の面で電動機の効率アップへの貢献を可能にする、Ｄｙ等の重希土類を使用しないＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の提供を目的とする。
具体的には、１５０℃を超える高温暴露後においても最大エネルギー積を維持でき、昇温と降温を繰り返す温度サイクル特性に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石、該希土類磁石を備える電動機、及び該電動機を備える装置を提供することを目的とする。

そこで本発明は、正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物（ここで、Ｒは希土類元素であり、Ｔは鉄族元素であり、Ｂはホウ素である。）を主相とする結晶粒子を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石において、少なくとも結晶粒子内部に、形状記憶合金ナノ粒子が分散された希土類磁石を提供する。

本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石においては、形状記憶合金ナノ粒子が、少なくとも、正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主相とする結晶粒子内部に、分散された状態で含まれる。上記形状記憶合金ナノ粒子は、原子移動を伴わずに相変態が可能な微細結晶構造を有するため、Ｄｙ等の重希土類を添加しなくても、１５０℃を超える高温暴露後において最大エネルギー積を維持でき、昇温と降温を繰り返す温度サイクル特性に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石が得られる。

高温暴露後の最大エネルギー積の維持に必要な、Ｂ−Ｈ曲線の第二象限の形状維持に寄与する、保磁力維持のメカニズムについて、本発明者らは以下のように推察する。高温下において、磁区（結晶粒子全体に対応又は、結晶粒子内部に形成されている）が磁壁移動（具体的には、結晶粒子の内部や粒界相等に存在する磁壁の移動）により再構成される際、形状記憶合金ナノ粒子が原子移動を伴わない相変態をすることによって歪む。形状記憶合金ナノ粒子の歪みに起因する応力によって、磁壁移動が抑制され、保磁力の低下を抑制できるものと考えられる。このような保磁力の低下に対抗するメカニズムに加え、正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主相とする結晶粒子内部に、歪みを生じた形状記憶合金ナノ粒子が分散されることにより、主相を構成する原子の移動に対しピンニングの働きをすることとなり、不可逆減磁を低減でき、優れた温度サイクル特性が得られるものと考えられる。
本発明によれば、希少な金属資源であるＤｙ等の重希土類の使用量が低減され、また、一切添加されなくとも、供述のような効果を奏するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を提供することができる。

本発明においては、形状記憶合金ナノ粒子がＮｉ系合金から構成されるとよい。Ｎｉ系合金は、形状記憶合金の中でもＲ‐Ｔ−Ｂ系希土類磁石に対する相溶性が良好であり、好適に用いられる。

さらに、本発明は、上記希土類磁石を磁極として備える電動機を提供する。本発明に係る電動機は上記希土類磁石を磁極として備えるため、高温環境下で使用しても実動時の効率低下が少なく、また、停機時に磁気特性が回復する作用を備えるために着磁に至るまでのサイクル数を増やすことができる。

さらにまた本発明は、上記電動機を備える装置を提供する。本発明に係る装置は上記電動機を備えるため、高温環境下における実用性を維持することができる。

本発明によれば、１５０℃を超える高温暴露後においても、最大エネルギー積を維持でき、昇温と降温を繰り返す温度サイクル特性に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石、該希土類磁石を備える電動機、及び該電動機を備える装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を模式的に示した拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を模式的に示した拡大断面図である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石は、複数の結晶粒子１から構成される。結晶粒子１は、正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物（ここで、Ｒは希土類元素であり、Ｔは鉄族元素であり、Ｂはホウ素である。）を主相とする。複数の結晶粒子１の間には、粒界相３が存在する。結晶粒子１の内部には、形状記憶合金ナノ粒子２が分散されている。形状記憶合金ナノ粒子２は粒界相３に存在していてもよい。

結晶粒子１の主相を構成するＲ_２Ｔ_１４Ｂ化合物について、Ｒは希土類元素であり、軽希土類元素、重希土類元素、又はこれらの組み合わせである。ＲはＮｄ、Ｐｒ等が挙げられるが、材料コストの観点からＮｄが好ましい。Ｔは鉄族元素であり、Ｆｅ又はＦｅとＣｏとの組み合わせが好ましい。ただし、Ｒ，Ｔは、これらの具体例に限定されない。また、Ｂはホウ素である。本実施形態の希土類磁石において、全質量に対する各元素の含有量は、それぞれ以下の通りであることが好ましい。

Ｒの含有量は、希土類磁石全量を１００質量％として、２０〜４５質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることがより好ましく、２９．５〜３３質量％であることが特に好ましい。
Ｂの含有量は、希土類磁石全量を１００質量％として、０．１〜２．５質量％であることが好ましく、０．５〜１．５質量％であることがより好ましく、０．７〜０．９５質量％であることが特に好ましい。
形状記憶合金ナノ粒子の含有量（ただし、不可避不純物を除いた含有量である。）は、希土類磁石全量を１００質量％として、０．５〜７．０質量％であることが好ましく、１．０〜６．０質量％であることがより好ましく、２．０〜４．５質量％であることが特に好ましい。
Ｔは、実質的に、上記Ｒ、Ｂ、及び、形状記憶合金ナノ粒子を除いた残部である。

形状記憶合金ナノ粒子２は、形状記憶合金として知られている組成の合金であって、平均粒子径が、ナノオーダーの粒子である。平均粒子径がナノオーダーであれば、サイズの分布は特に限定されず、粒度分布が複数のピークを有していてもよい。形状記憶合金ナノ粒子２の平均粒子径は、好ましくは１０〜５００ｎｍ、より好ましくは５０〜４００ｎｍ、さらに好ましくは１００〜３５０ｎｍの粒子である。形状記憶合金ナノ粒子２は、原子移動を伴わずに相変態が可能な微細結晶構造を有しており、少なくとも結晶粒子２の内部に分散された微細結晶部を形成する。微細結晶部は、オーステナイト相（変態温度より高温側の相）とマルテンサイト相（変態温度より低温側の相）との間における相変態を利用することができる。

高温下暴露後の最大エネルギー積を維持でき、優れた温度サイクル特性の得られる効果は、以下の作用によるものと考えられる。高温下において、磁区（結晶粒子１全体に対応又は、結晶粒子１内部に形成されている）が磁壁移動（具体的には、結晶粒子２の内部や粒界相３等に存在する磁壁の移動）により再構成される際、形状記憶合金ナノ粒子２が、上述のような原子移動を伴わない相変態をすることによって歪み、形状記憶合金ナノ粒子２の歪みに起因する応力によって、保磁力の低下を抑制できるものと考えられる。また、正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主相とする結晶粒子１内部に、歪みを生じた形状記憶合金ナノ粒子２が分散されることにより、主相を構成する原子の移動に対しピンニングの働きをすることとなり、不可逆減磁を低減でき、優れた温度サイクル特性が得られるものと考えられる。

形状記憶合金としては、残留磁束密度を高められる磁性金属を必須成分元素として含むものが好ましく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石に対する相溶性を良好にする観点から、Ｎｉ系合金から構成されることがより好ましい。具体的には、Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕが挙げられる。これらの合金の組成は、合金全量を基準として、Ｎｉ−Ｔｉにおいて、Ｎｉは４５〜６０ａｔ％、Ｔｉは残部であり、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｏにおいて、Ｎｉは４５〜６０ａｔ％、Ｃｏは０．５〜５ａｔ％、Ｔｉは残部であり、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕにおいて、Ｎｉは４５〜６０ａｔ％、Ｃｕは３〜１２ａｔ％、Ｔｉは残部である。

次に、本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を磁極として備える電動機（たとえばモータ）の好適な実施形態について説明する。本実施形態に係る電動機は、電気自動車用のモータ（永久磁石型同期モータ）として用いることができる。具体的には、本実施形態に係る電動機は、ロータ部のコアに沿って、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を配置することにより得ることができる。より具体的には、円筒状のロータとこのロータの内側に配置されるステータとを備える。ロータは円筒状のコアと円筒状のコアの内周面に沿ってＮ極とＳ極が交互になるように設けられた複数のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石と、を有する。ステータは、外周面に沿って設けられた複数のコイルを有する。このコイルとＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石とは互いに対向するように配置される。

本実施形態に係る電動機は、本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石をロータに備えることにより、磁極におけるＤｙ等の重希土類の含有量が低減され、又は、一切含有されなくとも、高温環境下での使用において、実動時の効率低下を抑制でき、また、停機時に磁気特性が回復するため着磁に至るまでのサイクル数を増やすことができる。そのため、コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の装置に用いることができる。

以下、本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の製造方法について好適な実施形態を説明する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の製造方法としては、焼結法等が挙げられ、その原料合金の製造方法としてはストリップキャスト法等が挙げられる。ここで、好適な製法の一例として、原料合金をストリップキャスト法で製造する場合について以下に説明する。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の製造方法は、（ａ）原料作製工程、（ｂ）形状記憶合金ナノ粒子分散工程、（ｃ）粉砕工程、（ｄ）成形工程、（ｅ）焼成工程、（ｆ）熱処理工程を含む。

（ａ）原料作製工程
原料作製工程は、原料１作製工程と、原料２作製工程と、を含む。原料１作製工程は、形状記憶合金ナノ粒子（原料１）を準備する工程である。製法としては電気化学的な手法である還元法、プラズマガス中蒸発法、ガスアトマイズ法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法などから適宜選択すればよい。
原料２作製工程は、形状記憶合金ナノ粒子を除くＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の原料（原料２）を、その溶解温度以上に加熱することにより、Ｎｄ，Ｆｅ，Ｂを主として含む溶湯を準備する工程である。

（ｂ）形状記憶合金ナノ粒子分散工程
形状記憶合金ナノ粒子分散工程は、原料１及び原料２を用いて、形状記憶合金ナノ粒子を、少なくとも正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主相とする結晶粒子の内部に分散する工程である。本工程においては、形状記憶合金ナノ粒子の融点Ｔ_１と、形状記憶合金ナノ粒子を除いたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の構成成分を溶解する加熱温度Ｔ_２と、後述する冷却ロール面上の温度Ｔ_３とを最適化することにより、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の微細構造を得ることができる。ここで、Ｔ_１、Ｔ_２、及びＴ_３の温度の関係を最適化して本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の微細構造を得る方法として、具体的には、下記の製法Ａ，Ｂが挙げられる。
（製法Ａ）
原料２の溶湯を冷却ロール表面に供給し、原料２の溶湯が冷却されることによって薄帯が形成される過程において、温度Ｔ_１以下で、且つ、原料２が溶融状態にある間に、形状記憶合金ナノ粒子（原料１）を含む水蒸気ジェットを上記薄帯に吹き付ける。水蒸気ジェットを吹き付ける部位の表面温度（上述の冷却ロール面上の温度に対応）をＴ_３として、Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３の条件設定を最適化することにより、形状記憶合金ナノ粒子の分散を制御する。
（製法Ｂ）
Ｔ_１＞Ｔ_２の関係にあり、且つ、原料１及び原料２が混合した溶湯において、形状記憶合金ナノ粒子が、ナノ粒子のまま孤立して安定化している条件範囲においてＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_３を最適化する。原料１及び原料２が混合された溶湯を冷却ロール面に供給することにより、所望の薄帯を製作することができる。

（ｃ）粉砕工程
本工程において、上記（ｂ）工程によって得られた薄帯を粉砕する。具体的には、上記（ｂ）工程によって得られた薄帯を、不活性ガス雰囲気や必要に応じて水素雰囲気中、酸化の進行を抑制しながら粉砕する、又は、水素を吸蔵させ（水素脆化処理）その後粉砕することにより微粉末(以下、「原料微粉末」という)を得る。本工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とが含まれる。粗粉砕工程の後、微粉砕工程を行う２段階が好ましいが、１段階としてもよい。粗粉砕工程は、例えばスタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いて行うことができる。粗粉砕工程においては、原料合金を、平均粒子径が数百μｍから数ｍｍ程度となるまで粉砕を行う。

微粉砕工程は、粗粉砕工程で得られた粗粉末を微粉砕して、平均粒子径が数μｍ程度の原料微粉末を作製する。原料微粉末の平均粒子径は、焼結後の結晶粒の成長度合を勘案して設定すればよい。微粉砕は、例えば、ジェットミルを用いて行うことができる。

（ｄ）成形工程
本工程は、上記（ｃ）工程によって得られた原料微粉末を磁場中で成形して成形体を作製する工程である。具体的には、原料微粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により磁場を印加して原料微粉末の結晶軸を配向させながら、原料微粉末を加圧することにより成形を行う。この磁場中の成形は、例えば、１０００〜１６００ｋＡ／ｍの磁場中、３０〜３００ＭＰａ程度の圧力で行えばよい。

（ｅ）焼成工程
本工程は、上記（ｄ）工程によって得られた成形体を焼成して焼結体を得る工程である。磁場中での成形後、成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼成し、焼結体を得ることができる。焼成条件は、成形体の組成、原料微粉末の粉砕方法、粒度等の条件に応じて適宜設定することが好ましいが、例えば、１０００℃〜１１００℃で１〜１０時間程度行えばよい。

（ｆ）熱処理工程
本工程は、上記（ｅ）工程によって得られた焼結体を時効処理する工程である。本工程を経ることにより、隣接する結晶粒子間に形成される粒界相の幅およびその組成が決定される。しかしながら、これらの微細構造はこの工程のみで制御されるのではなく、上記（ｅ）焼結工程の諸条件及び、原料微粉末の状態との兼ね合いで決定される。従って、本工程における熱処理温度、時間等の条件は、上記（ｅ）工程によって得られた焼結体の微細構造の状態を勘案しながら設定すればよい。熱処理は、通常４５０℃〜９００℃の温度範囲で行えばよいが、７００〜９００℃、好ましくは７５０〜８５０℃での熱処理を行った後、４５０〜６５０℃、好ましくは５００〜６００℃での熱処理を行うというふうに２段階に分けて行ってもよい。

上記（ｅ）工程によって得られたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石は、用途に応じて、加工、表面処理、着磁の工程を経ることにより製品化が完了する。

以上、本発明を上記実施形態に基づき説明したが、実施形態は例示であり、様々な変形および変更が可能である。

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の作製＞
（ａ）原料作製工程及び（ｂ）形状記憶合金ナノ粒子分散工程
（製法Ａ）
原料１：平均粒子径２４０ｎｍの形状記憶合金ナノ粒子からなる原料と、原料２：Ｎｄ、Ｆｅ及びＢを含む合金と、をそれぞれ所定量秤量した。原料２を、電子ビーム加熱溶解炉において、表１に示す加熱温度（Ｔ_２）にて加熱溶解し、合金溶湯を得た。得られた合金溶湯を、タンデイッシュを経て、冷却ロール面に沿って供給した。該合金溶湯が冷却ロール面に沿って送られる間に結晶化が進行し、合金薄帯が形成された。薄帯厚みと、冷却ロール面に供給した合金溶湯の表面温度を光学的に非接触で測定し、形状記憶合金ナノ粒子を添加する位置を決定した。超純水溶液中に分散された形状記憶合金ナノ粒子からなる流体を加熱パイプに通し、０．３〜０．８ＭＰａ、１５０〜２００℃の形状記憶合金ナノ粒子を含んだ水蒸気ジェットを、上述のようにして決定した位置に向けて照射し、薄帯中に形状記憶合金ナノ粒子が分散された。

（製法Ｂ）
原料１：平均粒子径２４０ｎｍの形状記憶合金ナノ粒子からなる原料と、原料２：Ｎｄ、Ｆｅ及びＢを含む合金と、をそれぞれ所定量秤量した。原料２を、電子ビーム加熱溶解炉において、表１に示す加熱温度（Ｔ_２）にて加熱溶解し、合金溶湯を得た。得られた合金溶湯に原料１を混合し、タンデイッシュを経て、冷却ロール面に沿って供給した。該合金溶湯が冷却ロール面に沿って送られる間に結晶化が進行し、合金薄帯が形成された。薄帯中には形状記憶合金ナノ粒子が分散されていた。

（ｃ）粉砕工程
（粗粉砕工程）
次に、得られた合金薄帯に水素を吸蔵させる水素脆化処理を行い、Ａｒ雰囲気で６００℃、１時間放置した後、粉砕処理を行った。その後、得られた粉砕物をＡｒ雰囲気下で室温まで冷却した。
（微粉砕工程）
得られた粉砕物に粉砕助剤としてオレイン酸アミドを添加し、混合後、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒子径が約２〜３μｍである原料微粉末を得た。

（ｄ）成形工程
得られた原料微粉末を、低酸素雰囲気下において、配向磁場１２００ｋＡ／ｍ、成形圧力１２０ＭＰａの条件で成形を行って、成形体を得た。

（ｅ）焼成工程
得られた成形体を、真空中で１０３０〜１０５０℃にて３時間焼成した後、急冷して焼結体を得た。

（ｆ）熱処理工程
得られた焼結体に対し、８００℃と５００℃との２段階の熱処理を行った。一段目の８００℃での熱処理（時効１）については１時間、一定温度を保持し、その後５００℃まで放熱後、二段目の５００℃での熱処理（時効２）については３時間、一定温度を保持して加熱した。

上記（ａ）〜（ｆ）工程を経て得られたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石から、厚さ１ｍｍ×長さ３６ｍｍ×幅４ｍｍの小片を切り出し下記の方法によって、最大エネルギー積（ＭＯｅ）及び、１４０℃及び１７０℃におけるサイクル減磁性率（％）を評価した。
なお、形状記憶合金ナノ粒子の添加効果について予備的な検討を行い、１００〜３５０ｎｍの平均粒子径の範囲ではサイズ依存性がほとんど見られなかったことから、平均粒子径２４０ｎｍの形状記憶合金ナノ粒子を用いた。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の特性評価＞
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の最大エネルギー積及びサイクル減磁率の評価方法について説明する。
（最大エネルギー積の測定）
上記の方法によって作製した小片を評価用試料として用い、先ず室温（２５℃）においてＢ−ＨカーブトレーサーにてＢ−Ｈカーブを記録した。最大エネルギー積（ＢＨ_ｍａｘ）を算出し、これをＢＨ_ｍａｘ０とした。
（サイクル減磁率の測定）
次に、評価用試料を１４０℃で２時間加熱し、室温に戻した（１サイクル）。このサイクルを６０サイクル繰り返した後、評価用試料の温度が室温に戻ったら残留磁束を測定し、測定値をＢＨ_ｍａｘ１とした。同様に、１７０℃での高温暴露の測定値をＢＨ_ｍａｘ２とした。１４０℃におけるサイクル減磁率Ｄ_１４０及び１７０℃におけるサイクル減磁率Ｄ_１７０は、それぞれ下記式（１）、（２）により算出した。
Ｄ_１４０＝（ＢＨ_ｍａｘ１−ＢＨ_ｍａｘ０）／ＢＨ_ｍａｘ０＊１００（％）…（１）
Ｄ_１７０＝（ＢＨ_ｍａｘ２−ＢＨ_ｍａｘ０）／ＢＨ_ｍａｘ０＊１００（％）…（２）

（実施例１〜実施例１４、比較例１〜８）
融点Ｔ_１のＮｉ系形状記憶合金ナノ粒子と、形状記憶合金ナノ粒子を除くＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の構成成分を原料として用い、上記製法Ａ及び上記製法Ｂにより、下記表１に表される組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を作製した。実施例９〜１４及び比較例１〜５の製法Ｂにおいて、冷却ロール面上の温度はＴ_３であった。なお、表１に示した各元素の含有量について、Ｒ（Ｎｄ，Ｄｙ）、Ｔ（Ｆｅ）、及び形状記憶合金ナノ粒子の構成元素（Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｃｕ）は、蛍光Ｘ線分析により測定し、Ｂは、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した。

実施例１〜１４及び比較例１〜８について、得られた最大エネルギー積の値（ＢＨ_ｍａｘ０）と、１４０℃におけるサイクル減磁率Ｄ_１４０及び１７０℃におけるサイクル減磁率Ｄ_１７０を表１に示す。なお、比較例１〜５は、Ｎｉ，Ｔｉが形状記憶合金の組成となっていない例であり、比較例６は原料１を含まない例であり、比較例７、８は原料１に代えてＤｙを含む例である。

実施例１〜１４について、得られる最大エネルギー積は比較例７のＤｙ５％添加とほぼ等価の値であり、１７０℃サイクル減磁率Ｄ_１７０は本実施例品のほうが優れていた。オーステナイト相とマルテンサイト相の相変態が、加熱，冷却の温度サイクルにおいて、磁壁移動に対してピンニング作用があり、且つこの相変態が可逆であることから、従来から提案されてきたさまざまな組成の微調整とは異なる作用効果に基づいたものであることが見て取れる。組成としてＮｉ，Ｔｉが形状記憶合金ナノ粒子組成になっていない比較例１〜５の結果を見れば、従来の組成最適化のアプローチと異なる成果であり、形状記憶合金ナノ粒子の相変態が効果的に作用していることが明らかである。特筆すべき点は、代表的なＮｉ−Ｔｉ形状記憶合金は、これまで知られている、Ｄｙ添加効果と遜色のない高温での使用を可能にする作用をもたらしているということである。本発明の微細構造を得る製法として二つのタイプを示したが、製法による優位差は見られていない。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を磁極として備える電動機の評価＞
次に、表１で示した実施例１と比較例６〜８のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石を、永久磁石型同期モータに組み込んで、試作したモータの１０％負荷時の効率の変化を評価した。評価は電気自動車での実使用を想定して、周囲温度１２０℃で１０時間運転、その後２時間停止のサイクルを５０サイクル繰り返し、２５℃において初期効率との効率比較を行った。その結果、効率の低下は実施例１の希土類磁石を組みこんだ場合８％、比較例６は１５．２％、比較例７は１０．７％、比較例８は７．２％であった。このように、電動機においても、Ｄｙ等の重希土類の使用量を低減、さらには一切使用せずとも、高温環境下での使用における実用性が見込める。

なお、上記実施例１〜１４においては、Ｄｙを積極的に用いていないが、Ｄｙを添加した場合にも、同等以上の効果が得られるものと推察される。本発明の効果を発現するメカニズムと、Ｄｙの添加が果たす役割は異なる面もあり、且つ、おおむね独立性があると考えられることから、Ｄｙを添加した系についても、より高性能な磁石を得る観点では有用性は高い。

１…結晶粒子、２…形状記憶合金ナノ粒子、３…粒界相

Claims (4)

1. 正方晶Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物（ここで、Ｒは希土類元素であり、Ｔは鉄族元素であり、Ｂはホウ素である。）を主相とする結晶粒子を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石において、少なくとも前記結晶粒子内部に、形状記憶合金ナノ粒子が分散された希土類磁石。
2. 前記形状記憶合金ナノ粒子が、Ｎｉ系合金から構成される請求項１に記載の希土類磁石。
3. 請求項１又は２に記載の希土類磁石を磁極として備える電動機。
4. 請求項３に記載の電動機を備える装置。

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