JP7135490B2 - Ferrite sintered magnets, motors and generators - Google Patents
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Description
本開示は、フェライト焼結磁石、モータ、及び発電機に関する。 The present disclosure relates to sintered ferrite magnets, motors, and generators.
フェライト焼結磁石に用いられる磁性材料として、六方晶の結晶構造を有するＢａフェライト、Ｓｒフェライト及びＣａフェライトが知られている。このようなフェライトの結晶構造としては、マグネトプランバイト型（Ｍ型）、及びＷ型等が知られている。これらの中でも、モータ用等の磁石材料として、主にマグネトプランバイト型（Ｍ型）のフェライトが採用されている。Ｍ型フェライトは、通常ＡＦｅ１２Ｏ１９の一般式で表される。 Ba ferrite, Sr ferrite, and Ca ferrite having a hexagonal crystal structure are known as magnetic materials used for ferrite sintered magnets. Magnetoplumbite type (M type), W type and the like are known as the crystal structure of such ferrite. Among these, magnetoplumbite type (M type) ferrite is mainly used as a magnet material for motors and the like. M-type ferrite is generally represented by the general formula AFe 12 O 19 .
フェライト焼結磁石の磁気特性の指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）が用いられる。従来、Ｂｒ及びＨｃＪを向上させる観点から、フェライトの構成元素とは異なる種々の元素を添加することが試みられている。例えば、特許文献１では、ＳｉＯ２とＣａＣＯ３を添加することによって、六方晶のＭ型マグネトプランバイト構造を有するフェライト相以外に粒界相（第２相）と第３相を生成させ、磁気性能を向上することが検討されている。 Residual magnetic flux density (Br) and coercive force (HcJ) are generally used as indicators of the magnetic properties of sintered ferrite magnets. Conventionally, from the viewpoint of improving Br and HcJ, attempts have been made to add various elements different from the constituent elements of ferrite. For example, in Patent Document 1, by adding SiO 2 and CaCO 3 , a grain boundary phase (second phase) and a third phase are generated in addition to a ferrite phase having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure, and magnetic It is being considered to improve performance.
フェライト焼結磁石の主な用途であるモータ及び発電機等は、各技術分野において小型化が図られつつある。このため、内部構造が複雑化し、磁石の設置スペースも小さくなりつつある。したがって、設置スペースを低減するために厚みを小さくすることが考えられる。しかしながら、厚みを小さくすると、反磁界によってフェライト焼結磁石が減磁することが懸念される。 Motors and generators, which are the main applications of sintered ferrite magnets, are being downsized in various technical fields. As a result, the internal structure is becoming more complicated, and the installation space for magnets is becoming smaller. Therefore, it is conceivable to reduce the thickness in order to reduce the installation space. However, if the thickness is reduced, there is concern that the sintered ferrite magnet will be demagnetized by the demagnetizing field.
そこで、本開示は一つの側面において、十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石を提供する。本開示は別の側面において、十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石を備えるモータ又は発電機を提供する。 Accordingly, one aspect of the present disclosure provides a sintered ferrite magnet having a sufficiently high coercive force. In another aspect, the present disclosure provides a motor or generator comprising sintered ferrite magnets with sufficiently high coercive force.
本開示は、一つの側面において、六方晶のマグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライトからなる主相を含有するフェライト焼結磁石であって、ＣａＢ２Ｏ４を含む、フェライト焼結磁石を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a sintered ferrite magnet containing a main phase composed of ferrite having a hexagonal magnetoplumbite crystal structure, the sintered ferrite magnet containing CaB 2 O 4 . do.
上記フェライト焼結磁石は、十分に高い保磁力を有する。保磁力向上のメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下の要因が推察される。上記フェライト焼結磁石は、ＣａＢ２Ｏ４を含有する。ここで、ＣａＢ２Ｏ４は磁性体ではないものの、融点（１１２８℃）がフェライト焼結磁石の焼成温度に近い。このため、液相焼結における濡れ性等が改善され、フェライト焼結磁石中の各元素の分散性が向上する。これによって、例えば、主相である六方晶マグネトプランバイト型フェライトのＢサイトにおけるＦｅがＣｏに置換されやすくなると考えられる。このような作用によって、フェライト焼結磁石の保磁力を一層向上することができると推察される。ただし、保磁力向上のメカニズムはこれに限定されない。 The ferrite sintered magnet has a sufficiently high coercive force. Although the mechanism of coercive force improvement is not necessarily clear, the following factors are presumed. The ferrite sintered magnet contains CaB 2 O 4 . Although CaB 2 O 4 is not a magnetic material, its melting point (1128° C.) is close to the sintering temperature of ferrite sintered magnets. Therefore, the wettability and the like in liquid phase sintering are improved, and the dispersibility of each element in the sintered ferrite magnet is improved. As a result, for example, Fe in the B site of the hexagonal magnetoplumbite ferrite, which is the main phase, is likely to be replaced with Co. It is presumed that such action can further improve the coercive force of the sintered ferrite magnet. However, the mechanism of coercive force improvement is not limited to this.
上記ＣａＢ２Ｏ４は主相とは異なる結晶相である異相に含まれていてよい。また、焼結磁石の断面全体に対するＣａＢ２Ｏ４の面積比率は０．０５～２％であってよい。 The CaB 2 O 4 may be contained in a different phase, which is a crystal phase different from the main phase. Also, the area ratio of CaB 2 O 4 to the entire cross section of the sintered magnet may be 0.05 to 2%.
異相は、主相に比べて融点が低い傾向にある。このため、異相がＣａＢ２Ｏ４を含むことによって、液相焼結における濡れ性が一層向上できるものと考えられる。なお、ＣａＢ２Ｏ４は磁性体ではないことから、その面積比率は２％以下にすれば、磁気特性を一層高くすることができる。 The heterophase tends to have a lower melting point than the main phase. For this reason, it is considered that wettability in liquid phase sintering can be further improved by including CaB 2 O 4 in the different phase. Note that since CaB 2 O 4 is not a magnetic material, the magnetic properties can be further improved by setting the area ratio to 2% or less.
上記フェライト焼結磁石は、主相におけるＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率を比率（Ａ）、磁石全体におけるＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率を比率（Ｂ）としたときに、比率（Ｂ）に対する比率（Ａ）の比が１．２を超えてもよい。これによって、主相におけるＣｏの比率を、焼結体全体におけるＣｏの比率よりも十分に高くすることができる。したがって、フェライト焼結磁石の保磁力を一層高くすることができる。 In the ferrite sintered magnet, the atomic ratio of Co to the total of Fe and Co in the main phase is ratio (A), and the atomic ratio of Co to the total of Fe and Co in the entire magnet is ratio (B). The ratio of ratio (A) to (B) may exceed 1.2. As a result, the ratio of Co in the main phase can be made sufficiently higher than the ratio of Co in the entire sintered body. Therefore, the coercive force of the sintered ferrite magnet can be further increased.
上記比率（Ｂ）は３．５％以下であってよい。本開示のフェライト焼結磁石は、Ｃｏが主相中に十分に取り込まれていることから、フェライト焼結磁石におけるＣｏの含有量を少なくしても、十分に高い保磁力を維持することができる。 The ratio (B) may be 3.5% or less. Since Co is sufficiently incorporated in the main phase of the sintered ferrite magnet of the present disclosure, a sufficiently high coercive force can be maintained even if the Co content in the sintered ferrite magnet is reduced. .
フェライト焼結磁石の保磁力の温度係数は－０．０６～０［％／℃］であってよい。これによって不可逆低温減磁が抑制され、且つ、温度による保磁力の変化が小さくなるため、広い温度範囲で高性能を発揮できるフェライト焼結磁石とすることができる。 The temperature coefficient of coercive force of the sintered ferrite magnet may be -0.06 to 0 [%/°C]. As a result, irreversible low-temperature demagnetization is suppressed and changes in coercive force due to temperature are reduced, so that a sintered ferrite magnet can exhibit high performance over a wide temperature range.
本開示は、別の側面において、上記フェライト焼結磁石を備えるモータを提供する。本開示は、さらに別の側面において、上記フェライト焼結磁石を備える発電機を提供する。上記フェライト焼結磁石は、高い保磁力を有する。このようなフェライト焼結磁石は、モータ及び発電機等に厚みを薄くして搭載することができる。したがって、モータ又は発電機等の小型化に寄与することができる。 In another aspect, the present disclosure provides a motor including the sintered ferrite magnet. In still another aspect, the present disclosure provides a generator comprising the sintered ferrite magnet. The ferrite sintered magnet has a high coercive force. Such a sintered ferrite magnet can be mounted in motors, generators, and the like with a reduced thickness. Therefore, it is possible to contribute to miniaturization of motors, generators, or the like.
本開示は、一つの側面において、十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石を提供することができる。本開示は、別の側面において、十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石を備えるモータ又は発電機を提供することができる。 In one aspect, the present disclosure can provide a sintered ferrite magnet having a sufficiently high coercive force. In another aspect, the present disclosure can provide a motor or generator comprising sintered ferrite magnets with sufficiently high coercive force.
以下、場合により図面を参照して、幾つかの実施形態を説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。なお、各部材の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Several embodiments will now be described with occasional reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and overlapping descriptions are omitted in some cases. In addition, the dimensional ratio of each member is not limited to the illustrated ratio.
図１は、一実施形態に係るフェライト焼結磁石を模式的に示す斜視図である。異方性のフェライト焼結磁石１０は、端面が円弧状となるように湾曲した形状を有しており、一般にアークセグメント形状、Ｃ形形状、瓦型形状、又は弓形形状と呼ばれる形状を有している。フェライト焼結磁石１０は、例えばモータ又は発電機用の磁石として好適に用いられる。ただし、フェライト焼結磁石の形状は図１の形状に限定されるものではない。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a sintered ferrite magnet according to one embodiment. The anisotropic
フェライト焼結磁石は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相からなる主相を含有する。本開示において「主相」とはフェライト焼結磁石に最も多く含まれる結晶相をいう。フェライト焼結磁石において最も多く含まれる結晶相はフェライト相である。フェライト焼結磁石の断面における主相の面積割合は、例えば８０％以上であってもよく、８５％～９８％であってもよい。 A ferrite sintered magnet contains a main phase composed of a ferrite phase having a magnetoplumbite-type crystal structure. In the present disclosure, the term "main phase" refers to the crystalline phase most contained in the sintered ferrite magnet. The ferrite phase is the most abundant crystal phase in ferrite sintered magnets. The area ratio of the main phase in the cross section of the ferrite sintered magnet may be, for example, 80% or more, or may be 85% to 98%.
フェライト焼結磁石は、ＣａＢ２Ｏ４を含有する。ＣａＢ２Ｏ４は、融点（１１２８℃）がフェライト焼結磁石の焼成温度に近いため、液相焼結における濡れ性等の改善作用がある。このため、ＣａＢ２Ｏ４を含有することによって、フェライト焼結磁石中の各元素の分散性が向上し、主相におけるＦｅがＣｏに置換されやすくなる。したがって、フェライト焼結磁石全体におけるＣｏの含有量が少ない場合であっても、主相中にＣｏを効率的に取り込むことが可能となる。これによって、Ｃｏの使用量が少なくても、フェライト焼結磁石の保磁力を十分に高くすることができる。 A ferrite sintered magnet contains CaB 2 O 4 . Since CaB 2 O 4 has a melting point (1128° C.) close to the sintering temperature of ferrite sintered magnets, it has an effect of improving wettability and the like in liquid phase sintering. Therefore, by including CaB 2 O 4 , the dispersibility of each element in the sintered ferrite magnet is improved, and Fe in the main phase is easily replaced with Co. Therefore, even if the Co content in the entire sintered ferrite magnet is small, Co can be efficiently incorporated into the main phase. As a result, the coercive force of the sintered ferrite magnet can be sufficiently increased even if the amount of Co used is small.
ＣａＢ２Ｏ４は、異相に含まれてよい。ＣａＢ２Ｏ４が異相に含まれることによって、液相焼結における濡れ性が一層向上できるものと考えられる。フェライト焼結磁石の断面において、断面全体に対する、ＣａＢ２Ｏ４の面積比率は、非磁性体の割合を抑制する観点から２％以下であってよい。また、当該面積比率は、主相のＣｏ含有量を十分に高くする観点から０．０５％以上であってよく、０．１％以上であってもよい。 CaB 2 O 4 may be included in the heterophase. It is considered that the wettability in liquid phase sintering can be further improved by including CaB 2 O 4 in the heterophase. In the cross section of the sintered ferrite magnet, the area ratio of CaB 2 O 4 with respect to the entire cross section may be 2% or less from the viewpoint of suppressing the proportion of non-magnetic material. In addition, the area ratio may be 0.05% or more, or 0.1% or more, from the viewpoint of sufficiently increasing the Co content of the main phase.
フェライト焼結磁石に含まれるＣａＢ２Ｏ４は、フェライト焼結磁石の断面を、ＨＲＴＥＭ（高分解能透過電子顕微鏡）を用いて観察し、観察画像を２次元フーリエ変換して結晶面の面間隔と面角を求めて同定することができる。ＣａＢ２Ｏ４の面積は、この同定結果と観察画像に基づいて求めることができる。 CaB 2 O 4 contained in the sintered ferrite magnet is obtained by observing the cross section of the sintered ferrite magnet using an HRTEM (high-resolution transmission electron microscope) and performing a two-dimensional Fourier transform on the observed image to determine the interplanar spacing of the crystal planes. It can be identified by determining the face angle. The area of CaB 2 O 4 can be obtained based on this identification result and the observed image.
フェライト焼結磁石全体におけるＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率［Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］を比率（Ｂ）としたとき、比率（Ｂ）は、例えば５％以下であってよく、３．５％以下であってもよい。また、主相におけるＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率［Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］を比率（Ａ）としたとき、比率（Ａ）は例えば３～５％であってよい。比率（Ｂ）に対する比率（Ａ）の比は、１．２を超えてよく、１．３以上であってよく、１．４以上であってもよい。このように、比率（Ｂ）に対する比率（Ａ）の比を大きくすることによって、フェライト焼結磁石全体におけるＣｏの含有量を低減しても十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石とすることができる。本実施形態のフェライト焼結磁石は、ＣａＢ２Ｏ４を含むことから、比率（Ｂ）に対する比率（Ａ）の比を大きくすることができる。 When the atomic ratio of Co to the sum of Fe and Co in the entire sintered ferrite magnet [Co/(Fe+Co)] is defined as the ratio (B), the ratio (B) may be, for example, 5% or less, or 3.5 % or less. Further, when the atomic ratio of Co to the total of Fe and Co in the main phase [Co/(Fe+Co)] is defined as the ratio (A), the ratio (A) may be, for example, 3 to 5%. The ratio of ratio (A) to ratio (B) may be greater than 1.2, may be greater than or equal to 1.3, or may be greater than or equal to 1.4. Thus, by increasing the ratio of the ratio (A) to the ratio (B), a ferrite sintered magnet having a sufficiently high coercive force even if the Co content in the entire sintered ferrite magnet is reduced. can be done. Since the sintered ferrite magnet of the present embodiment contains CaB 2 O 4 , the ratio of ratio (A) to ratio (B) can be increased.
フェライト焼結磁石は、主相とは異なる結晶相（異相）を含有する。フェライト焼結磁石に含まれる異相は、一種であってもよいし、二種以上であってもよい。複数種の異相を含む場合、全ての異相がＣａＢ２Ｏ４を含有してもよいし、一種の異相がＣａＢ２Ｏ４を含有してもよい。ＣａＢ２Ｏ４は、Ｂの原子比率がＦｅよりも高い異相に含まれる傾向にある。以下、ＣａＢ２Ｏ４を含有する異相を第１副相と称する。 A sintered ferrite magnet contains a crystal phase (heterogeneous phase) different from the main phase. The different phases contained in the sintered ferrite magnet may be of one type or two or more types. When multiple kinds of heterophases are included, all of the heterophases may contain CaB 2 O 4 , or one heterophase may contain CaB 2 O 4 . CaB 2 O 4 tends to be included in a heterophase in which the atomic ratio of B is higher than that of Fe. The heterophase containing CaB 2 O 4 is hereinafter referred to as the first subphase.
フェライト焼結磁石における第１副相は、例えば、Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂ及びＦｅを含み、Ｃａの原子比率がＬａの原子比率よりも高く、Ｂの原子比率がＦｅよりも高く、Ｆｅの原子比率が主相よりも低い。フェライト焼結磁石の断面において、ＣａＢ２Ｏ４と同定された部分と第１副相の面積から、第１副相におけるＣａＢ２Ｏ４の面積比率を求めることができる。フェライト焼結磁石の断面において、第１副相に対する、ＣａＢ２Ｏ４の面積比率は、非磁性体の割合を抑制しつつ主相のＣｏ含有量を十分に高くする観点から、例えば１１％以下であってよく、１．５～６．３％であってもよい。 The first subphase in the sintered ferrite magnet contains, for example, La, Ca, Si, B and Fe, the atomic ratio of Ca is higher than the atomic ratio of La, the atomic ratio of B is higher than that of Fe, and the atomic ratio of Fe is higher than that of Fe. The atomic ratio is lower than that of the main phase. In the cross section of the sintered ferrite magnet, the area ratio of CaB 2 O 4 in the first subphase can be obtained from the area of the portion identified as CaB 2 O 4 and the first subphase. In the cross section of the ferrite sintered magnet, the area ratio of CaB 2 O 4 to the first subphase is, for example, 11% or less from the viewpoint of sufficiently increasing the Co content of the main phase while suppressing the ratio of the non-magnetic material. or 1.5 to 6.3%.
フェライト焼結磁石の断面全体に対する第１副相の面積比率と、第１副相に対するＣａＢ２Ｏ４の面積比率から、フェライト焼結磁石の断面全体に対するＣａＢ２Ｏ４の面積比率を算出することができる。フェライト焼結磁石の断面全体に対するＣａＢ２Ｏ４の面積比率は、一層高い保磁力を得る観点から２％以下であってよく、１％以下であってもよい。各元素の分散性を一層向上する観点から、フェライト焼結磁石の断面全体に対するＣａＢ２Ｏ４の面積比率は、０．１％以上であってよく、０．２％以上であってもよい。 Calculating the area ratio of CaB 2 O 4 to the entire cross section of the sintered ferrite magnet from the area ratio of the first subphase to the entire cross section of the sintered ferrite magnet and the area ratio of CaB 2 O 4 to the first subphase. can be done. The area ratio of CaB 2 O 4 to the entire cross section of the sintered ferrite magnet may be 2% or less, or 1% or less, from the viewpoint of obtaining a higher coercive force. From the viewpoint of further improving the dispersibility of each element, the area ratio of CaB 2 O 4 to the entire cross section of the sintered ferrite magnet may be 0.1% or more, or 0.2% or more.
フェライト焼結磁石は、ＣａＢ２Ｏ４を含有しない異相を含んでもよい。以下、ＣａＢ２Ｏ４を含有しない異相を第２副相と称する。第２副相としては、Ｂの原子比率がＦｅよりも低い異相が挙げられる。これに加えて、第２副相は、例えば、Ｌａ、Ｃａ及びＦｅを含み、主相よりもＬａの原子比率が高く、Ｌａの原子比率がＣａの原子比率よりも高い。 The sintered ferrite magnet may contain a heterophase that does not contain CaB 2 O 4 . Hereinafter, the heterophase that does not contain CaB 2 O 4 will be referred to as the second subphase. Examples of the second subphase include a heterophase in which the atomic ratio of B is lower than that of Fe. In addition, the second subphase contains, for example, La, Ca and Fe, has a higher La atomic proportion than the main phase, and has a higher La atomic proportion than the Ca atomic proportion.
フェライト焼結磁石における、主相及び異相（第１副相及び第２副相）のそれぞれの面積比率は、フェライト焼結磁石の断面の走査型透過電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＴＥＭ／ＥＤＸ）を用いて観察し、画像処理を行うことによって求めることができる。主相及び第２副相のそれぞれの組成は、ＳＴＥＭ／ＥＤＸを用いて測定することができる。第１副相の組成は、走査型透過電子顕微鏡／電子エネルギー損失分光法（ＳＴＥＭ／ＥＥＬＳ）を用いて測定することができる。 The area ratios of the main phase and the different phases (first subphase and second subphase) in the sintered ferrite magnet were obtained by scanning transmission electron microscopy/energy dispersive X-ray analysis (STEM/ It can be obtained by observing with EDX) and performing image processing. The composition of each of the main phase and the second subphase can be measured using STEM/EDX. The composition of the first subphase can be determined using scanning transmission electron microscopy/electron energy loss spectroscopy (STEM/EELS).
図２は、フェライト焼結磁石の断面の一部を拡大してその微細構造を模式的に示す図である。フェライト焼結磁石１０は、主相１２、並びに主相１２の粒子間に含まれる第１副相１３及び第２副相１４を含有する。主相１２は六方晶のマグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相である。一方、第１副相１３及び第２副相１４は主相１２とは異なる結晶構造を有する異相である。第１副相１３は、ＣａＢ２Ｏ４化合物を含有する。第２副相１４は、ＣａＢ２Ｏ４化合物を含有せず、例えば、オルソフェライトを含んでいてもよい。オルソフェライトは、希土類元素（Ｒ）と鉄元素（Ｆｅ）を含むペロブスカイト構造を有する化合物（ＲＦｅＯ３）である。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the cross section of the sintered ferrite magnet to schematically show its microstructure. A
第１副相１３は、Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂ及びＦｅを含み、Ｃａの原子比率がＬａの原子比率よりも高く、Ｂの原子比率がＦｅよりも高く、Ｆｅの原子比率が主相よりも低い。第１副相１３は、Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂ及びＦｅの合計を１００原子％としたときに、例えば、Ｌａの比率が１～２５原子％、Ｃａの比率が３０～７０原子％、Ｓｉの比率が５０原子％以下、Ｂの比率が８～６０原子％、及び、Ｆｅの比率が２０原子％以下である。第１副相１３は、主相１２におけるＣｏの含有量を高くする観点から、Ｃｏを含まなくてもよい。第１副相１３は、Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂ、Ｆｅ及びＣｏの合計を１００原子％としたときに、Ｃｏの比率は０．５原子％以下であってもよい。これによって、主相におけるＣｏの原子比率を高くすることができる。
The
第１副相１３において、Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｂ及びＦｅの合計を１００原子％としたときに、Ｃａの原子比率とＬａの原子比率の合計は、例えば３１～９５原子％である。第１副相１３は、上述の元素以外の元素を含んでもよい。第１副相１３の組成は、図２に示すようなフェライト焼結磁石の断面において、少なくとも１０個の第１副相１３を任意に抽出し、それぞれの分析結果の平均値として求めることができる。
In the
フェライト焼結磁石における第１副相１３の面積比率は１％以上である。保磁力と残留磁束密度を十分に高くする観点から、第１副相１３の面積比率は、例えば３～２０％であってもよく、７～１５％であってもよい。第１副相１３の面積比率は、原材料を配合の際のホウ素（Ｂ）を含む原料化合物の配合割合を変えることによって調節することができる。
The area ratio of the
第２副相１４は、Ｌａ、Ｃａ及びＦｅの合計を１００原子％としたときに、例えば、Ｌａの比率は１０～６０原子％、Ｃａの比率は０～１９原子％、及び、Ｆｅの比率は１０～６０原子％であってもよい。第２副相１４は、Ｌａ、Ｃａ及びＦｅ以外の元素を含んでもよい。そのような元素としては、例えば、Ｓｉが挙げられる。Ｌａ、Ｃａ、Ｆｅ及びＳｉの合計を１００原子％としたときに、例えば、Ｓｉの比率は０～１９原子％であってもよい。第２副相の組成は、図２に示すようなフェライト焼結磁石の断面において、少なくとも１０個の第２副相１４を任意に抽出し、それぞれの分析結果の平均値として求めることができる。
The
フェライト焼結磁石の断面における第２副相１４の面積比率は、５％以下であってもよく、０．５～４％であってもよく、１～３％であってもよい。第２副相の面積比率が大きくなり過ぎると、十分に優れた保磁力が損なわれる場合がある。一方、第２副相の面積比率が小さくなり過ぎても、十分に優れた保磁力が損なわれる場合がある。第２副相の面積比率は、例えば、原材料を配合の際のＬａを含む原料化合物の配合割合を変えることによって調節してもよい。
The area ratio of the
主相、及び異相を含有するフェライト焼結磁石の全体の組成は、下記一般式（Ｉ）で表したときに、下記式（１）、（２）及び（３）を満たすものであってもよい。一般式（Ｉ）におけるｘ、ｙ及びｍはモル基準の比率を示している。一般式（Ｉ）において、Ｒは、Ｌａ、又は、ＬａとＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素とを示し、ＡはＣａ、又は、ＣａとＳｒ及びＢａの一方又は双方とからなる元素を示す。
Ｒ１－ｘＡｘＦｅｍ－ｙＣｏｙ （Ｉ）
０．２≦ｘ≦０．８ （１）
０．１≦ｙ≦０．６５ （２）
３≦ｍ＜１４ （３）
The overall composition of the ferrite sintered magnet containing the main phase and the heterophase may satisfy the following formulas (1), (2) and (3) when represented by the following general formula (I). good. x, y and m in general formula (I) represent ratios on a molar basis. In general formula (I), R represents La or at least one element selected from rare earth elements including La and Y, and A represents Ca, or one or both of Ca, Sr and Ba. Indicates an element.
R 1-x A x Fe m-y Co y (I)
0.2≤x≤0.8 (1)
0.1≤y≤0.65 (2)
3≦m<14 (3)
一般式（Ｉ）におけるｘは、保磁力を一層高くする観点から、０．７以下であってもよく、０．６以下であってもよい。ｘは、同様の観点から、０．２５以上であってもよく、０．３以上であってもよい。また、ｘは、不可逆低温減磁を抑制する観点から０．５５未満であってもよく、０．５以下であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｙは、磁気特性を一層高くする観点から、０．６以下であってもよく、０．５以下であってもよい。 From the viewpoint of further increasing the coercive force, x in the general formula (I) may be 0.7 or less, or 0.6 or less. From the same point of view, x may be 0.25 or more, or 0.3 or more. Also, x may be less than 0.55 or 0.5 or less from the viewpoint of suppressing irreversible low-temperature demagnetization. From the viewpoint of further enhancing the magnetic properties, y in the general formula (I) may be 0.6 or less, or may be 0.5 or less.
一般式（Ｉ）におけるｙは、同様の観点から、０．１５以上であってもよく、０．２以上であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、４以上であってもよく、５以上であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｍは、同様の観点から、１３以下であってもよく、１２以下であってもよい。一般式（Ｉ）におけるｍは、不可逆低温減磁を抑制する観点から、７．５を超えることが好ましく、８以上であることがより好ましい。一般式（Ｉ）におけるｍは、保磁力を一層高くしつつ不可逆低温減磁を抑制する観点から、８～１３であってもよく、８～１２であってもよい。 From the same viewpoint, y in general formula (I) may be 0.15 or more, or 0.2 or more. In general formula (I), m may be 4 or more, or 5 or more, from the viewpoint of further increasing the coercive force. From the same viewpoint, m in formula (I) may be 13 or less, or 12 or less. From the viewpoint of suppressing irreversible low-temperature demagnetization, m in general formula (I) preferably exceeds 7.5, more preferably 8 or more. From the viewpoint of suppressing irreversible low-temperature demagnetization while further increasing the coercive force, m in the general formula (I) may be 8 to 13, or may be 8 to 12.
上記フェライト焼結磁石は式（４）及び（５）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ＜０．５５ （４）
７．５＜ｍ＜１４ （５）
上記式（４）及び（５）を満たすことによって、不可逆低温減磁が一層抑制され、低温における磁気特性に一層優れるフェライト焼結磁石とすることができる。
The ferrite sintered magnet preferably satisfies formulas (4) and (5).
0.2≦x<0.55 (4)
7.5<m<14 (5)
By satisfying the above formulas (4) and (5), irreversible low-temperature demagnetization is further suppressed, and a ferrite sintered magnet having even better magnetic properties at low temperatures can be obtained.
一般式（Ｉ）におけるＡは、磁気特性を高くする観点から、主成分としてＣａ又はＣａ及びＳｒを含むことが好ましい。ＡはＣａのみ、又は、Ｃａ及びＳｒのみからなっていてもよい。 From the viewpoint of enhancing magnetic properties, A in general formula (I) preferably contains Ca or Ca and Sr as main components. A may consist of only Ca or only Ca and Sr.
一般式（Ｉ）は、幾つかの実施形態において、一般式（ＩＩ）で表されるものであってもよい。一般式（Ｉ）におけるｘは、一般式（ＩＩ）におけるｘ１＋ｘ２に等しい。したがって、ｘの範囲に関する記載内容は、ｘ１＋ｘ２の範囲にも適用される。一般式（ＩＩ）において、Ｒは、Ｌａ、又は、ＬａとＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種の元素とを示し、ＥはＳｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種の元素を示す。
Ｒ１－ｘ１－ｘ２Ｃａｘ１Ｅｘ２Ｆｅｍ－ｙＣｏｙ （ＩＩ）
General formula (I) may be represented by general formula (II) in some embodiments. x in general formula (I) is equal to x1+x2 in general formula (II). Therefore, statements regarding the range of x also apply to the range of x1+x2. In general formula (II), R represents La or at least one element selected from rare earth elements including La and Y, and E represents at least one element selected from the group consisting of Sr and Ba. show.
R 1-x1-x2 Ca x1 E x2 Fe m-y Co y (II)
フェライト焼結磁石の組成は、一般式（ＩＩ）で表したときに、下記式（６）、（７）、（８）及び（９）を満たす。一般式（ＩＩ）におけるｘ１、ｘ２、ｙ及びｍは、モル基準の比率を示している。すなわち、フェライト焼結磁石の組成は、一般式（Ｉ）で表したときに式（１）を満たしつつ、一般式（ＩＩ）で表したときに式（６）、（７）、（８）及び（９）を満たすものであってもよい。
０．１≦ｘ１≦０．６５ （６）
０≦ｘ２＜０．５ （７）
０．１≦ｙ≦０．６５ （８）
３≦ｍ＜１４ （９）
The composition of the sintered ferrite magnet satisfies the following formulas (6), (7), (8) and (9) when represented by general formula (II). x1, x2, y and m in the general formula (II) represent ratios on a molar basis. That is, the composition of the sintered ferrite magnet satisfies the formula (1) when represented by the general formula (I), and the formulas (6), (7), and (8) when represented by the general formula (II). and (9) may be satisfied.
0.1≤x1≤0.65 (6)
0≦x2<0.5 (7)
0.1≤y≤0.65 (8)
3≦m<14 (9)
一般式（ＩＩ）におけるｘ１は、保磁力を一層高くする観点から、０．６以下であってもよく、０．５以下であってもよい。ｘ１は、同様の観点から、０．２以上であってもよく、０．３以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｘ２は、保磁力を一層高くする観点から、０．４以下であってもよく、０．３以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｘ２は、０であってもよい。 From the viewpoint of further increasing the coercive force, x1 in general formula (II) may be 0.6 or less, or may be 0.5 or less. From the same point of view, x1 may be 0.2 or more, or may be 0.3 or more. From the viewpoint of further increasing the coercive force, x2 in general formula (II) may be 0.4 or less, or may be 0.3 or less. 0 may be sufficient as x2 in general formula (II).
一般式（ＩＩ）におけるｙは、磁気特性を一層高くする観点から、０．６以下であってもよく、０．５以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｙは、同様の観点から、０．１５以上であってもよく、０．２以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、保磁力を一層高くする観点から、４以上であってもよく、５以上であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、同様の観点から、１３以下であってもよく、１２以下であってもよい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、低温における磁気特性を向上する観点から、７．５を超えることが好ましく、８以上であることがより好ましい。一般式（ＩＩ）におけるｍは、保磁力を一層高くしつつ不可逆低温減磁を抑制する観点から、８～１３であってもよく、８～１２であってもよい。 y in the general formula (II) may be 0.6 or less or 0.5 or less from the viewpoint of further enhancing the magnetic properties. From the same viewpoint, y in general formula (II) may be 0.15 or more, or 0.2 or more. m in the general formula (II) may be 4 or more, or 5 or more, from the viewpoint of further increasing the coercive force. From the same viewpoint, m in general formula (II) may be 13 or less, or 12 or less. From the viewpoint of improving magnetic properties at low temperatures, m in formula (II) preferably exceeds 7.5, more preferably 8 or more. m in general formula (II) may be 8 to 13 or 8 to 12 from the viewpoint of suppressing irreversible low-temperature demagnetization while further increasing the coercive force.
上記フェライト焼結磁石は式（１０）及び（１１）を満たすことが好ましい。
０．２≦ｘ１＋Ｘ２＜０．５５ （１０）
７．５＜ｍ＜１４ （１１）
上記式（１０）及び（１１）を満たすことによって、不可逆低温減磁が一層抑制され、低温における磁気特性に一層優れるフェライト焼結磁石とすることができる。
The ferrite sintered magnet preferably satisfies formulas (10) and (11).
0.2≦x1+X2<0.55 (10)
7.5<m<14 (11)
By satisfying the above formulas (10) and (11), the irreversible low-temperature demagnetization is further suppressed, and a ferrite sintered magnet having even better magnetic properties at low temperatures can be obtained.
一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）に示される各元素の含有比率は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。なお、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）に示される各元素の含有比率は、通常、後述する配合工程における各原材料の配合比率と同一である。Ｂ（ホウ素）の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ発光分光分析）で測定することができる。 The content ratio of each element represented by general formula (I) and general formula (II) can be measured by fluorescent X-ray analysis. The content ratio of each element represented by general formula (I) and general formula (II) is usually the same as the mixing ratio of each raw material in the mixing step described later. The content of B (boron) can be measured by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP emission spectrometry).
フェライト焼結磁石におけるＢの含有量は、ＣａＢ２Ｏ４の含有量を高くする観点から、Ｂ２Ｏ３換算で例えば０．１５～０．６質量％である。磁気特性を一層高くする観点から、Ｂの上記含有量は、０．５質量％以下であってもよく、０．４質量％以下であってもよい。磁気特性を一層高くする観点から、Ｂの上記含有量は、０．１８質量％を超えていてもよく、０．２質量％以上であってもよい。ＣａＢ２Ｏ４の含有量を十分に高くする観点から、Ｂの上記含有量は、０．２質量％を超え且つ０．４質量％以下であることが好ましい。 The content of B in the sintered ferrite magnet is, for example, 0.15 to 0.6% by mass in terms of B 2 O 3 from the viewpoint of increasing the content of CaB 2 O 4 . From the viewpoint of further enhancing the magnetic properties, the content of B may be 0.5% by mass or less, or 0.4% by mass or less. From the viewpoint of further enhancing the magnetic properties, the content of B may exceed 0.18% by mass, or may be 0.2% by mass or more. From the viewpoint of sufficiently increasing the content of CaB 2 O 4 , the content of B is preferably more than 0.2% by mass and 0.4% by mass or less.
一般式（ＩＩ）におけるＥは、磁気特性を高くする観点から、主成分としてＳｒを含むことが好ましい。ＥはＳｒのみからなっていてもよい。 From the viewpoint of enhancing magnetic properties, E in general formula (II) preferably contains Sr as a main component. E may consist only of Sr.
一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）におけるＲは、Ｌａ（ランタン）、又は、Ｌａ（ランタン）と、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）及びＳｍ（サマリウム）からなる群より選ばれる１種以上の元素と、を含むことが好ましい。Ｒは、Ｌａのみからなっていてもよい。 R in general formula (I) and general formula (II) is La (lanthanum), or the group consisting of La (lanthanum), Ce (cerium), Pr (praseodymium), Nd (neodymium) and Sm (samarium) and one or more selected elements. R may consist only of La.
フェライト焼結磁石は、上記一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）に示されていない元素を副成分としてＳｉを含有する。Ｓｉ以外の副成分としては、Ｎａが挙げられる。これらの副成分は、例えば、それぞれの酸化物又は複合酸化物としてフェライト焼結磁石に含まれる。 A ferrite sintered magnet contains Si as a subcomponent of an element not shown in the general formula (I) or (II). Subcomponents other than Si include Na. These subcomponents are contained in the sintered ferrite magnet, for example, as respective oxides or composite oxides.
フェライト焼結磁石におけるＳｉの含有量は、ＳｉをＳｉＯ２に換算して、例えば、３質量％以下であってもよい。磁気特性を一層高くする観点から、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉの含有量は、ＳｉをＳｉＯ２に換算して、０．３質量％未満であってもよい。同様の観点から、フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉとＢの合計含有量は、ＳｉとＢをそれぞれＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３に換算して、０．１～０．８質量％であってもよく、０．２～０．５質量％であってもよい。Ｓｉ（ケイ素）の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ発光分光分析）で測定することができる。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＮａの含有量は、ＮａをＮａ２Ｏに換算して、例えば０～０．２質量％であってもよい。 The content of Si in the sintered ferrite magnet may be, for example, 3% by mass or less in terms of SiO 2 . From the viewpoint of further enhancing magnetic properties, the Si content in the sintered ferrite magnet and ferrite particles may be less than 0.3% by mass in terms of Si converted to SiO 2 . From the same point of view, the total content of Si and B in the sintered ferrite magnet and ferrite particles is 0.1 to 0.8% by mass when Si and B are converted to SiO 2 and B 2 O 3 , respectively. may be 0.2 to 0.5% by mass. The content of Si (silicon) can be measured by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP emission spectrometry). The content of Na in the sintered ferrite magnet and ferrite particles may be, for example, 0 to 0.2% by mass in terms of Na 2 O.
フェライト焼結磁石におけるＮａの含有量は、ＮａをＮａ２Ｏに換算して、例えば０．２質量％以下であってもよく、０．０１～０．１５質量％であってもよく、０．０２～０．１質量％であってもよい。 The content of Na in the sintered ferrite magnet may be, for example, 0.2% by mass or less, may be 0.01 to 0.15% by mass, or may be 0.01 to 0.15% by mass. 0.02 to 0.1% by mass.
フェライト焼結磁石には、上述の成分の他に、原料に含まれる不純物又は製造設備に由来する不可避的な成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、Ｔｉ（チタン），Ｃｒ（クロム），Ｍｎ（マンガン），Ｍｏ（モリブデン），Ｖ（バナジウム）及びＡｌ（アルミニウム）等が挙げられる。これらの成分はそれぞれの酸化物又は複合酸化物としてフェライト焼結磁石に含まれていてもよい。上述の副成分、不純物及び不可避的成分の含有量は、蛍光Ｘ線分析、又はＩＣＰ発光分光分析によって測定することができる。上述の副成分、不純物及び不可避的成分は、フェライト焼結磁石におけるフェライト結晶粒の粒界に偏析して、第１副相及び第２副相とは異なる異相を構成してもよい。 A ferrite sintered magnet may contain, in addition to the above components, impurities contained in raw materials or unavoidable components derived from manufacturing equipment. Examples of such components include Ti (titanium), Cr (chromium), Mn (manganese), Mo (molybdenum), V (vanadium) and Al (aluminum). These components may be contained in the sintered ferrite magnet as respective oxides or composite oxides. The contents of the subcomponents, impurities, and unavoidable components described above can be measured by fluorescent X-ray analysis or ICP emission spectroscopic analysis. The subcomponents, impurities, and unavoidable components described above may segregate at grain boundaries of ferrite crystal grains in the sintered ferrite magnet to constitute a heterophase different from the first subphase and the second subphase.
フェライト焼結磁石における主相の組成範囲は、上述のフェライト焼結磁石の全体の組成が上述の範囲となるように設定される。 The composition range of the main phase in the sintered ferrite magnet is set so that the composition of the entire sintered ferrite magnet is within the above range.
フェライト焼結磁石における主相を含む結晶粒（フェライト粒子）の平均粒径は、例えば５μｍ以下であってもよく、４μｍ以下であってもよく、０．５～３μｍであってもよい。このような平均粒径を有することで、保磁力を一層高くすることができる。フェライト焼結磁石の結晶粒の平均粒径は、ＴＥＭ又はＳＥＭによるフェライト焼結磁石の断面の観察画像を用いて求めることができる。具体的には、数百個の結晶粒を含むＳＥＭ又はＴＥＭの観察画像において、画像処理を行って粒径分布を測定する。測定した個数基準の粒径分布から、結晶粒の粒径の個数基準の平均値を算出する。このようにして測定される平均値を、結晶粒の平均粒径とする。 The average grain size of crystal grains (ferrite grains) containing the main phase in the sintered ferrite magnet may be, for example, 5 μm or less, 4 μm or less, or 0.5 to 3 μm. By having such an average particle size, the coercive force can be further increased. The average grain size of the crystal grains of the sintered ferrite magnet can be obtained by using an observation image of the cross section of the sintered ferrite magnet by TEM or SEM. Specifically, an SEM or TEM observation image containing several hundred crystal grains is subjected to image processing to measure the grain size distribution. From the measured number-based particle size distribution, the number-based average value of the grain sizes of the crystal grains is calculated. Let the average value measured in this way be the average grain size of the crystal grains.
フェライト焼結磁石の２０℃における保磁力は、例えば、好ましくは４９００Ｏｅ以上であり、より好ましくは５０００Ｏｅ以上である。フェライト焼結磁石の２０℃における残留磁束密度は、好ましくは３０００Ｇ以上であり、より好ましくは３５００Ｇ以上である。フェライト焼結磁石は、保磁力（ＨｃＪ）と残留磁束密度（Ｂｒ）の両方に優れることが好ましい。 The coercive force of the ferrite sintered magnet at 20° C. is, for example, preferably 4900 Oe or more, more preferably 5000 Oe or more. The residual magnetic flux density of the sintered ferrite magnet at 20° C. is preferably 3000 G or more, more preferably 3500 G or more. A sintered ferrite magnet is preferably excellent in both coercive force (HcJ) and residual magnetic flux density (Br).
フェライト焼結磁石の－３０℃における保磁力は、例えば、好ましくは４９００Ｏｅ以上であり、より好ましくは５０００Ｏｅ以上である。本開示における保磁力の温度係数（ＨｃＪ温度係数）は、－３０℃と２０℃における保磁力の値から算出される。このようにして算出されるＨｃＪ温度係数は、－０．０６～０［％／℃］であってもよいし、－０．０１～０［％／℃］であってもよい。 The coercive force of the sintered ferrite magnet at −30° C. is, for example, preferably 4900 Oe or more, more preferably 5000 Oe or more. The temperature coefficient of coercive force (HcJ temperature coefficient) in the present disclosure is calculated from coercive force values at -30°C and 20°C. The HcJ temperature coefficient calculated in this way may be -0.06 to 0 [%/°C] or -0.01 to 0 [%/°C].
着磁させたフェライト磁石の残留磁束密度は、十分に低い温度まで冷却した後、再び元の温度に戻した時に、低下してしまうことがある。これを不可逆低温減磁という。このような不可逆低温減磁は、従来のフェライト磁石の本質的な弱点である。本実施形態のフェライト焼結磁石は、十分に高い保磁力を有することから不可逆低温減磁を抑制することができる。また、ＨｃＪ温度係数を０［％／℃］以下にすることによっても、不可逆低温減磁を抑制することができる。 The residual magnetic flux density of a magnetized ferrite magnet may decrease when it is cooled to a sufficiently low temperature and then returned to its original temperature. This is called irreversible low-temperature demagnetization. Such irreversible low temperature demagnetization is an inherent weakness of conventional ferrite magnets. Since the ferrite sintered magnet of the present embodiment has a sufficiently high coercive force, irreversible low-temperature demagnetization can be suppressed. Irreversible low-temperature demagnetization can also be suppressed by setting the HcJ temperature coefficient to 0 [%/°C] or less.
フェライト焼結磁石は、例えば、モータ又は発電機に用いることができる。より具体的には、フューエルポンプ用、パワーウィンドウ用、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）用、ファン用、ワイパ用、パワーステアリング用、アクティブサスペンション用、スタータ用、ドアロック用、電動ミラー用等の自動車用モータの磁石として使用することができる。また、ＦＤＤスピンドル用、ＶＴＲキャプスタン用、ＶＴＲ回転ヘッド用、ＶＴＲリール用、ＶＴＲローディング用、ＶＴＲカメラキャプスタン用、ＶＴＲカメラ回転ヘッド用、ＶＴＲカメラズーム用、ＶＴＲカメラフォーカス用、ラジカセ等キャプスタン用、ＣＤ／ＤＶＤ／ＭＤスピンドル用、ＣＤ／ＤＶＤ／ＭＤローディング用、ＣＤ／ＤＶＤ光ピックアップ用等のＯＡ／ＡＶ機器用モータの磁石として使用することができる。さらに、エアコンコンプレッサー用、冷凍庫コンプレッサー用、電動工具駆動用、ドライヤーファン用、シェーバー駆動用、電動歯ブラシ用等の家電機器用モータの磁石としても使用することができる。さらにまた、ロボット軸、関節駆動用、ロボット主駆動用、工作機器テーブル駆動用、工作機器ベルト駆動用等のＦＡ機器用モータの磁石としても使用することが可能である。 Ferrite sintered magnets can be used, for example, in motors or generators. More specifically, fuel pumps, power windows, ABS (anti-lock braking systems), fans, wipers, power steering, active suspensions, starters, door locks, electric mirrors, etc. can be used as a magnet for automotive motors. Capstans for FDD spindles, VTR capstans, VTR rotary heads, VTR reels, VTR loadings, VTR camera capstans, VTR camera rotary heads, VTR camera zooms, VTR camera focus capstans, etc. CD/DVD/MD spindles, CD/DVD/MD loading, CD/DVD optical pickups, and other OA/AV equipment motor magnets. Furthermore, it can also be used as a magnet for motors for home appliances such as air conditioner compressors, freezer compressors, power tool drivers, dryer fans, shavers, and electric toothbrushes. Furthermore, it can also be used as a magnet for FA equipment motors such as robot shafts, joint drives, robot main drives, machine tool table drives, and machine tool belt drives.
図３は、モータの一実施形態を示す模式断面図である。本実施形態のモータ３０は、フェライト焼結磁石１０を備える。モータ３０は、ブラシ付き直流モータであり、有底筒状のハウジング３１（ステータ）と、ハウジング３１の内周側に同心に配置された回転可能なロータ３２と、を備える。ロータ３２は、ロータ軸３６とロータ軸３６上に固定されたロータコア３７とを備える。ハウジング３１の開口部にはブラケット３３が嵌め込まれており、ロータコアは、ハウジング３１とブラケット３３とで形成される空間内に収容されている。ロータ軸３６は、互いに対向するように、ハウジング３１の中心部とブラケット３３の中心部にそれぞれ設けられた軸受３４，３５によって回転可能に支持されている。ハウジング３１の筒部分の内周面には、２個のＣ型のフェライト焼結磁石１０が互いに対向するように固定されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the motor. A
図４は、図３のモータ３０のＩＶ－ＩＶ線断面図である。モータ用磁石としてのフェライト焼結磁石１０は、その外周面を接着面として、ハウジング３１の内周面上に接着剤で接着されている。フェライト焼結磁石１０は、厚みを薄くすること可能であることから、ハウジング３１とロータ３２の隙間を十分に小さくすることができる。したがって、モータ３０は、その性能を維持しながら小型化することができる。
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of
次に、フェライト焼結磁石の製造方法の一例を説明する。以下に説明する製造方法は、配合工程、仮焼工程、粉砕工程、成形工程及び焼成工程を含む。各工程の詳細を以下に説明する。 Next, an example of a method for manufacturing a sintered ferrite magnet will be described. The production method described below includes a compounding step, a calcining step, a pulverizing step, a molding step and a firing step. Details of each step are described below.
配合工程では、複数の原材料を配合して原料組成物を得る。原材料としては、一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）に示す元素及びホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一つを構成元素とする１種又は２種以上を含む化合物（原料化合物）が挙げられる。原料化合物は、例えば粉末状のものが好適である。原料化合物としては、酸化物、又は焼成により酸化物となる化合物（炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等）が挙げられる。例えばＳｒＣＯ３、Ｌａ（ＯＨ）３、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、及びＢ２Ｏ３等が例示できる。原料化合物の粉末の平均粒径は、例えば、配合を容易にする観点から、例えば０．１～２．０μｍ程度である。 In the blending step, a raw material composition is obtained by blending a plurality of raw materials. Examples of raw materials include compounds (raw material compounds) containing one or more of at least one constituent element selected from the group consisting of the elements represented by the general formula (I) or (II) and boron. The raw material compound is preferably in powder form, for example. Examples of raw material compounds include oxides and compounds that become oxides upon firing (carbonates, hydroxides, nitrates, etc.). Examples include SrCO 3 , La(OH) 3 , Fe 2 O 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Co 3 O 4 and B 2 O 3 . The average particle size of the raw material compound powder is, for example, about 0.1 to 2.0 μm from the viewpoint of facilitating blending.
酸化ホウ素等のホウ素化合物は、他の原材料に比べて水に溶けやすく且つ加熱条件下で飛散し易い傾向にある。このため、フェライト焼結磁石におけるホウ素の含有割合に比べて、配合工程の原料組成物におけるホウ素化合物の配合割合を多くする必要がある。上記含有割合に対する配合割合の比率は、例えば１２０～３００％である。 Boron compounds such as boron oxide are more likely to dissolve in water than other raw materials and tend to scatter under heating conditions. Therefore, it is necessary to increase the blending ratio of the boron compound in the raw material composition in the blending step compared to the boron content in the sintered ferrite magnet. The ratio of the compounding ratio to the above content ratio is, for example, 120 to 300%.
配合工程では、必要に応じて、副成分の原料化合物（元素単体、酸化物等）を配合してもよい。原料組成物は、例えば、各原材料を、所望とするフェライト焼結磁石が得られるように秤量し、混合した後、湿式アトライタ、ボールミル等を用い、０．１～２０時間程度、混合、粉砕処理することにより原料組成物を得ることができる。 In the blending step, if necessary, raw material compounds (single elements, oxides, etc.) as subcomponents may be blended. For the raw material composition, for example, each raw material is weighed so as to obtain a desired sintered ferrite magnet, mixed, and then mixed and pulverized for about 0.1 to 20 hours using a wet attritor, ball mill, or the like. By doing so, a raw material composition can be obtained.
仮焼工程では、配合工程で得られた原料組成物を仮焼する。仮焼は、例えば、空気等の酸化性雰囲気中で行ってもよい。仮焼の温度は、例えば１１００～１４００℃であってもよく、１１００～１３００℃であってもよい。仮焼の時間は、例えば１秒間～１０時間であってもよく、１秒間～３時間であってもよい。仮焼により得られる仮焼粉（フェライト粒子）におけるフェライト相（Ｍ相）の比率は、例えば７０体積％以上であってもよく、７５体積％以上であってもよい。このフェライト相の比率は、フェライト焼結磁石におけるフェライトの主相の比率と同様にして求めることができる。 In the calcining step, the raw material composition obtained in the blending step is calcined. The calcination may be performed, for example, in an oxidizing atmosphere such as air. The calcination temperature may be, for example, 1100 to 1400.degree. C. or 1100 to 1300.degree. The calcination time may be, for example, 1 second to 10 hours, or 1 second to 3 hours. The ratio of the ferrite phase (M phase) in the calcined powder (ferrite particles) obtained by calcination may be, for example, 70% by volume or more, or may be 75% by volume or more. The ratio of the ferrite phase can be obtained in the same manner as the ratio of the main phase of ferrite in the sintered ferrite magnet.
粉砕工程では、仮焼工程により顆粒状や塊状となった仮焼粉を粉砕する。このようにしてフェライト粒子が得られる。粉砕工程は、例えば、仮焼粉を粗い粉末となるように粉砕（粗粉砕工程）した後、これを更に微細に粉砕する（微粉砕工程）、２段階の工程に分けて行ってもよい。 In the pulverizing step, the calcined powder that has become granular or lumpy in the calcining step is pulverized. Ferrite particles are thus obtained. The pulverization step may be carried out in two stages, for example, pulverizing the calcined powder into coarse powder (coarse pulverization step) and then pulverizing it further finely (fine pulverization step).
粗粉砕は、例えば、振動ミル等を用いて、仮焼粉の平均粒径が０．５～５．０μｍとなるまで行うことができる。微粉砕では、粗粉砕で得られた粗粉を、さらに湿式アトライタ、ボールミル、ジェットミル等によって粉砕する。微粉砕では、得られる微粉（フェライト粒子）の平均粒径が、例えば０．０８～２．０μｍ程度となるように粉砕を行う。微粉の比表面積（例えばＢＥＴ法により求められる。）は、例えば７～１２ｍ２／ｇ程度とする。好適な粉砕時間は、粉砕方法によって異なり、例えば湿式アトライタの場合、３０分間～１０時間であり、ボールミルによる湿式粉砕では１０～５０時間である。フェライト粒子の比表面積は、市販のＢＥＴ比表面積測定装置（Ｍｏｕｎｔｅｃｈ製、商品名：ＨＭ Ｍｏｄｅｌ－１２１０）を用いて測定することができる。 Coarse pulverization can be performed, for example, by using a vibration mill or the like until the average particle size of the calcined powder reaches 0.5 to 5.0 μm. In fine pulverization, coarse powder obtained by coarse pulverization is further pulverized by a wet attritor, ball mill, jet mill, or the like. In fine pulverization, pulverization is performed so that the average particle size of the obtained fine powder (ferrite particles) is, for example, about 0.08 to 2.0 μm. The specific surface area of the fine powder (obtained by the BET method, for example) is, for example, about 7 to 12 m 2 /g. Suitable pulverization time varies depending on the pulverization method, and is, for example, 30 minutes to 10 hours for a wet attritor and 10 to 50 hours for wet pulverization by a ball mill. The specific surface area of ferrite particles can be measured using a commercially available BET specific surface area measuring device (manufactured by Mountaintech, trade name: HM Model-1210).
微粉砕工程では、焼成後に得られる焼結体の磁気的配向度を高めるため、例えば一般式Ｃｎ（ＯＨ）ｎＨｎ＋２で示される多価アルコールを添加してもよい。一般式におけるｎは、例えば４～１００であってもよく、４～３０であってもよい。多価アルコールとしては、例えばソルビトールが挙げられる。また、２種類以上の多価アルコールを併用してもよい。さらに、多価アルコールに加えて、他の公知の分散剤を併用してもよい。 In the pulverization step, for example, a polyhydric alcohol represented by the general formula Cn(OH) nHn +2 may be added in order to increase the degree of magnetic orientation of the sintered body obtained after firing. n in the general formula may be, for example, 4-100 or 4-30. Examples of polyhydric alcohols include sorbitol. Also, two or more polyhydric alcohols may be used in combination. Furthermore, in addition to the polyhydric alcohol, other known dispersants may be used in combination.
多価アルコールを添加する場合、その添加量は、添加対象物（例えば粗粉）に対して、例えば０．０５～５．０質量％であってもよく、０．１～３．０質量％であってもよい。なお、微粉砕工程で添加した多価アルコールは、後述する焼成工程で熱分解して除去される。 When a polyhydric alcohol is added, the amount added may be, for example, 0.05 to 5.0% by mass, or 0.1 to 3.0% by mass, relative to the object to be added (eg, coarse flour). may be The polyhydric alcohol added in the pulverization step is thermally decomposed and removed in the firing step described later.
粗粉砕工程及び／又は微粉砕工程では、副成分としてＳｉＯ２等の粉末を添加する。このような副成分を添加することによって、焼結性を向上すること、及び磁気特性を向上することができる。ただし、磁気特性を十分に高くする観点から、ＳｉＯ２の添加量は過剰にならないようにすることが好ましい。 In the coarse pulverization step and/or the fine pulverization step, powder such as SiO 2 is added as an auxiliary component. By adding such subcomponents, it is possible to improve sinterability and magnetic properties. However, from the viewpoint of sufficiently improving the magnetic properties, it is preferable that the amount of SiO 2 added is not excessive.
成形工程では、粉砕工程で得られたフェライト粒子を、磁場中で成形して、成形体を得る。成形は、乾式成形及び湿式成形のいずれの方法でも行うことができる。磁気的配向度を高くする観点からは、湿式成形で行うことが好ましい。 In the molding step, the ferrite particles obtained in the pulverization step are molded in a magnetic field to obtain a compact. Molding can be carried out by either dry molding or wet molding. From the viewpoint of increasing the degree of magnetic orientation, wet molding is preferred.
湿式成形により成形する場合は、例えば上述した微粉砕工程を湿式で行うことでスラリーを得た後、このスラリーを所定の濃度に濃縮して、湿式成形用スラリーを得る。この湿式成形用スラリーを用いて成形を行うことができる。スラリーの濃縮は、遠心分離又はフィルタープレス等によって行うことができる。湿式成形用スラリーにおけるフェライト粒子の含有量は、例えば３０～８０質量％である。スラリーにおいて、フェライト粒子を分散する分散媒としては例えば水が挙げられる。スラリーには、グルコン酸、グルコン酸塩、ソルビトール等の界面活性剤を添加してもよい。分散媒としては非水系溶媒を使用してもよい。非水系溶媒としては、トルエンやキシレン等の有機溶媒を使用することができる。この場合には、オレイン酸等の界面活性剤を添加してもよい。なお、湿式成形用スラリーは、微粉砕後の乾燥状態のフェライト粒子に、分散媒等を添加することによって調製してもよい。 In the case of molding by wet molding, for example, slurry is obtained by performing the fine pulverization step described above in a wet manner, and then this slurry is concentrated to a predetermined concentration to obtain slurry for wet molding. Molding can be performed using this wet molding slurry. Concentration of the slurry can be performed by centrifugation, filter press, or the like. The content of ferrite particles in the slurry for wet molding is, for example, 30 to 80% by mass. In the slurry, water is an example of a dispersion medium for dispersing the ferrite particles. Surfactants such as gluconic acid, gluconate, and sorbitol may be added to the slurry. A non-aqueous solvent may be used as the dispersion medium. Organic solvents such as toluene and xylene can be used as non-aqueous solvents. In this case, a surfactant such as oleic acid may be added. The wet molding slurry may be prepared by adding a dispersion medium or the like to the ferrite particles in a dry state after pulverization.
湿式成形では、次いで、この湿式成形用スラリーに対し、磁場中成形を行う。その場合、成形圧力は、例えば９．８～４９ＭＰａ（０．１～０．５ｔｏｎ／ｃｍ２）である。印加する磁場は、例えば３９８～１１９４ｋＡ／ｍ（５～１５ｋＯｅ）である。 In the wet molding, the wet molding slurry is then molded in a magnetic field. In that case, the molding pressure is, for example, 9.8-49 MPa (0.1-0.5 ton/cm 2 ). The applied magnetic field is, for example, 398-1194 kA/m (5-15 kOe).
焼成工程では、成形工程で得られた成形体を焼成してフェライト焼結磁石を得る。成形体の焼成は、大気中等の酸化性雰囲気中で行うことができる。焼成温度は、例えば１０５０～１２７０℃であってもよく、１０８０～１２４０℃であってもよい。また、焼成時間（焼成温度に保持する時間）は、例えば０．５～３時間である。 In the firing step, the compact obtained in the forming step is fired to obtain a sintered ferrite magnet. Firing of the compact can be performed in an oxidizing atmosphere such as the atmosphere. The firing temperature may be, for example, 1050-1270°C or 1080-1240°C. Also, the firing time (the time during which the firing temperature is maintained) is, for example, 0.5 to 3 hours.
焼成工程では、焼成温度まで到達させる前に、例えば室温から１００℃程度まで、０．５℃／分程度の昇温速度で加熱してもよい。これによって、焼結が進行する前に成形体を十分に乾燥することができる。また、成形工程で添加した界面活性剤を十分に除去することができる。なお、これらの処理は、焼成工程のはじめに行ってもよく、焼成工程よりも前に別途行っておいてもよい。 In the sintering step, heating may be performed, for example, from room temperature to about 100° C. at a rate of temperature increase of about 0.5° C./min before reaching the sintering temperature. This allows the compact to be sufficiently dried before sintering proceeds. Moreover, the surfactant added in the molding process can be sufficiently removed. These treatments may be performed at the beginning of the firing process, or may be performed separately prior to the firing process.
このようにしてフェライト焼結磁石を製造することができる。ただし、フェライト焼結磁石の製造方法は、上述の例に限定されない。例えば、成形工程及び焼成工程は、以下の手順で行ってもよい。すなわち、成形工程は、ＣＩＭ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ（セラミック射出成形）成形法、又は、ＰＩＭ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ、粉末射出成形の一種）で行ってもよい。ＣＩＭ成形法では、まず、乾燥させたフェライト粒子をバインダ樹脂とともに加熱混練してペレットを形成する。このペレットを、磁場が印加された金型内で射出成形して予備成形体を得る。この予備成形体を脱バインダ処理することによって成形体が得られる。より詳細な手順を以下に説明する。 A ferrite sintered magnet can be manufactured in this manner. However, the method for producing a sintered ferrite magnet is not limited to the above example. For example, the molding step and the firing step may be performed according to the following procedures. That is, the molding process may be performed by CIM (Ceramic Injection Molding) molding method or PIM (Powder Injection Molding, a type of powder injection molding).In the CIM molding method, first, dried ferrite Particles are heated and kneaded with a binder resin to form pellets.These pellets are injection-molded in a mold to which a magnetic field is applied to obtain a preform.The preform is subjected to binder removal treatment to form a formed article. A more detailed procedure is described below.
湿式粉砕で得られたフェライト粒子を含む微粉砕スラリーを乾燥させる。乾燥温度は、例えば８０～１５０℃であってもよく、１００～１２０℃であってもよい。乾燥時間は、１～４０時間あってもよく、５～２５時間であってもよい。乾燥後の磁性粉末の一次粒子の平均粒径は、例えば０．０８～２μｍであってもよく、０．１～１μｍであってもよい。 The finely pulverized slurry containing ferrite particles obtained by wet pulverization is dried. The drying temperature may be, for example, 80-150°C or 100-120°C. The drying time may be from 1 to 40 hours, or from 5 to 25 hours. The average particle size of the primary particles of the magnetic powder after drying may be, for example, 0.08 to 2 μm, or may be 0.1 to 1 μm.
乾燥後のフェライト粒子を、バインダ樹脂、ワックス類、滑剤、可塑剤、及び昇華性化合物等の有機成分と共に混練し、ペレタイザなどで、ペレットに成形する。有機成分は、成形体中に、例えば３５～６０体積％含まれていてもよく、４０～５５体積％含まれていてもよい。混練は、例えば、ニーダーなどで行えばよい。ペレタイザとしては、例えば、２軸１軸押出機が用いられる。混練及びペレット成形は、使用する有機成分の溶融温度に応じて、加熱しながら実施してもよい。 The dried ferrite particles are kneaded with organic components such as a binder resin, waxes, lubricants, plasticizers and sublimation compounds, and formed into pellets using a pelletizer or the like. The organic component may be contained, for example, in an amount of 35 to 60% by volume, or may be contained in an amount of 40 to 55% by volume. Kneading may be performed, for example, with a kneader. As the pelletizer, for example, a twin-screw single-screw extruder is used. Kneading and pelletization may be carried out while heating depending on the melting temperature of the organic component used.
バインダ樹脂としては、熱可塑性樹脂などの高分子化合物が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アタクチックポリプロピレン、アクリルポリマー、ポリスチレン、及びポリアセタール等が挙げられる。 A polymer compound such as a thermoplastic resin is used as the binder resin. Examples of thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, atactic polypropylene, acrylic polymer, polystyrene, and polyacetal.
ワックス類としては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、及びポリエチレングリコール等の合成ワックスが用いられる。 As waxes, in addition to natural waxes such as carnauba wax, montan wax and beeswax, synthetic waxes such as paraffin wax, urethanized wax and polyethylene glycol are used.
滑剤としては、例えば、脂肪酸エステル等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸エステルが挙げられる。 Examples of lubricants include fatty acid esters. Plasticizers include, for example, phthalates.
バインダ樹脂の添加量は、フェライト粒子１００質量％に対して、例えば３～２０質量％である。ワックス類の添加量は、フェライト粒子１００質量％に対して、例えば３～２０質量％である。滑剤の添加量は、フェライト粒子１００質量％に対して、例えば０．１～５質量％である。可塑剤の添加量は、バインダ樹脂１００質量％に対して、例えば０．１～５質量％である。 The amount of the binder resin added is, for example, 3 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the ferrite particles. The amount of waxes to be added is, for example, 3 to 20% by mass with respect to 100% by mass of ferrite particles. The amount of lubricant to be added is, for example, 0.1 to 5% by mass with respect to 100% by mass of ferrite particles. The amount of the plasticizer added is, for example, 0.1 to 5% by mass with respect to 100% by mass of the binder resin.
次に、通常の磁場射出成形装置にペレットを導入し、所定形状のキャビティを有する金型内に射出成形する。金型への射出前に、金型には磁場が印加される。ペレットは、押出機の内部で、たとえば１６０～２３０℃に加熱溶融され、スクリューにより金型のキャビティ内に射出される。金型の温度は、例えば２０～８０℃である。金型への印加磁場は３９８～１５９２ｋＡ／ｍ（５～２０ｋＯｅ）程度とすればよい。このようにして磁場射出成形装置によって予備成形体が得られる。 Next, the pellet is introduced into a conventional magnetic field injection molding apparatus and injection molded into a mold having a cavity of a predetermined shape. A magnetic field is applied to the mold prior to injection into the mold. The pellets are heated and melted at, for example, 160 to 230° C. inside the extruder and injected into a mold cavity by means of a screw. The mold temperature is, for example, 20 to 80°C. The magnetic field applied to the mold may be about 398-1592 kA/m (5-20 kOe). Thus, a preform is obtained by the magnetic field injection molding apparatus.
得られた予備成形体を、大気中又は窒素中において１００～６００℃の温度で熱処理して、脱バインダ処理を行って成形体を得る。有機成分を複数種使用している場合、脱バインダ処理を複数回に分けて実施してもよい。 The obtained preform is heat-treated at a temperature of 100 to 600° C. in the air or nitrogen to remove the binder, thereby obtaining a formed article. When a plurality of types of organic components are used, the binder removal treatment may be performed in multiple steps.
次いで焼成工程において、脱バインダ処理した成形体を、例えば、大気中で１１００～１２５０℃、又は１１６０～１２３０℃の温度で０．２～３時間程度焼成して、フェライト焼結磁石を得る。 Next, in the sintering step, the binder-removed green body is sintered in air at a temperature of 1100 to 1250° C. or 1160 to 1230° C. for about 0.2 to 3 hours to obtain a sintered ferrite magnet.
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、また、モータは、図３，４の実施形態に限定されるものではなく、別の形態のモータであってもよい。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, also the motor is not limited to the embodiment of FIGS. 3 and 4, but may be of another form.
本発明の内容を実施例及び比較例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The content of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
［フェライト焼結磁石の製造］
（製造例１～１１）
原材料として、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）、水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）３）を準備した。これらの原材料を、一般式（Ｉ）の組成が、表１のとおりになるように配合した。このようにして得られた配合物に対して酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を所定量添加し、湿式アトライタを用いて１０分間の混合及び粉砕を行ってスラリーを得た（配合工程）。製造例１～１０では、表１に示す組成を有するフェライト焼結磁石が得られるように各原材料の配合比を変更した。
[Manufacturing of ferrite sintered magnet]
(Production Examples 1 to 11)
As raw materials, iron oxide (Fe 2 O 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), and lanthanum hydroxide (La(OH) 3 ) were prepared. These raw materials were blended so that the composition of general formula (I) was as shown in Table 1. A predetermined amount of boron oxide (B 2 O 3 ) was added to the compound thus obtained, and the mixture was mixed and pulverized for 10 minutes using a wet attritor to obtain a slurry (blending step). In Production Examples 1 to 10, the compounding ratio of each raw material was changed so as to obtain sintered ferrite magnets having the compositions shown in Table 1.
このスラリーを乾燥した後、大気中、１３００℃で２時間保持する仮焼を行って仮焼粉を得た（仮焼工程）。得られた仮焼粉を、小型ロッド振動ミルで１０分間粗粉砕して粗粉を得た。この粗粉に対して、０．２質量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を添加した。その後、湿式ボールミルを用いて３５時間微粉砕し、フェライト粒子を含むスラリーを得た（粉砕工程）。 After the slurry was dried, it was calcined in the air at 1300° C. for 2 hours to obtain a calcined powder (calcining step). The obtained calcined powder was coarsely pulverized for 10 minutes with a small rod vibration mill to obtain a coarse powder. 0.2% by mass of silicon oxide (SiO 2 ) was added to this coarse powder. After that, fine pulverization was performed using a wet ball mill for 35 hours to obtain a slurry containing ferrite particles (pulverization step).
微粉砕後に得られたスラリーを、固形分濃度が７３～７５％となるように調整して湿式成形用スラリーとした。この湿式成形用スラリーを、湿式磁場成型機を使用して、７９６ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の印加磁場中で成形し、直径３０ｍｍ×厚み１５ｍｍの円柱状を有する成形体を得た（成形工程）。得られた成形体を、大気中、室温にて乾燥し、次いで大気中、１１８０℃で１時間保持する焼成を行った（焼成工程）。このようにして円柱状のフェライト焼結磁石を得た。 The slurry obtained after pulverization was adjusted to have a solid content concentration of 73 to 75% to prepare a slurry for wet molding. This wet molding slurry was molded in a magnetic field of 796 kA/m (10 kOe) by using a wet magnetic field molding machine to obtain a cylindrical molding with a diameter of 30 mm and a thickness of 15 mm (molding step). The molded body thus obtained was dried at room temperature in the air, and then sintered at 1180° C. for 1 hour in the air (sintering step). Thus, a cylindrical ferrite sintered magnet was obtained.
＜組成分析＞
各製造例のフェライト焼結磁石におけるＢ（ホウ素）及びＳｉ（ケイ素）の含有量を以下の手順で測定した。フェライト焼結磁石の試料０．１ｇを、過酸化ナトリウム１ｇ及び炭酸ナトリウム１ｇと混合して加熱し融解した。融解物を、純水４０ｍｌ及び塩酸１０ｍｌの溶液に溶解した後、純水を加えて１００ｍｌの溶液とした。この溶液を用いて、ＩＣＰ発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）によってホウ素のＢ２Ｏ３換算の含有量、及びケイ素のＳｉＯ２換算の含有量を求めた。ＩＣＰ発光分光分析には島津製作所製の分析装置（装置名：ＩＣＰＳ ８１００ＣＬ）を用い、測定にあたってはマトリックスマッチングを行った。上記一般式（Ｉ）におけるｘ，ｙ及びｍは、配合工程における原材料の配合比率に基づいて算出した。これらの結果を表１に示す。
<Composition analysis>
The contents of B (boron) and Si (silicon) in the ferrite sintered magnets of each production example were measured by the following procedure. A 0.1 g sample of a ferrite sintered magnet was mixed with 1 g of sodium peroxide and 1 g of sodium carbonate and heated to melt. After the melt was dissolved in a solution of 40 ml of pure water and 10 ml of hydrochloric acid, pure water was added to make a 100 ml solution. Using this solution, the content of boron converted to B 2 O 3 and the content of silicon converted to SiO 2 were determined by ICP emission spectrometry (ICP-AES). An analyzer manufactured by Shimadzu Corporation (device name: ICPS 8100CL) was used for the ICP emission spectroscopic analysis, and matrix matching was performed for the measurement. x, y and m in the general formula (I) were calculated based on the blending ratio of the raw materials in the blending step. These results are shown in Table 1.
＜副相の分析＞
各製造例のフェライト焼結磁石における、主相、及び異相（第１副相及び第２副相）の有無、及びそれぞれの面積比率の測定を、ＴＥＭ（ＦＥＩ社 製、商品名：Ｔｉｔａｎ Ｇ２）、ＴＥＭ／ＥＤＸ（ＦＥＩ社製、商品名： Ｓｕｐｅｒ－Ｘ）及びＴＥＭ／ＥＥＬＳ（Ｇａｔａｎ社製、商品名：ＧＩＦ Ｑｕａｎｔｕｍ ＥＲ）を用いて行った。具体的には、フェライト焼結磁石を配向軸に平行な断面が見られるように切断し、走査型透過電子顕微鏡を用いて切断面を観察した。図５に示すような観察画像において、フェライト焼結磁石の全体の組成とほぼ同一の組成を有する主相と、主相とは色が異なる２種類の異相を同定した。そして、ＴＥＭ／ＥＤＸとＴＥＭ／ＥＥＬＳ（ＴＥＭ付属の電子エネルギー損失分光装置、Ｇａｔａｎ社製、商品名：ＧＩＦ Ｑｕａｎｔｕｍ ＥＲ）によって、第１副相（観察画像における黒色部分）及び第２副相（観察画像における白色部分）を同定した。観察画像の画像解析を行って、フェライト焼結磁石の切断面における第１副相と第２副相の面積比率を求めた。これらの結果を表２に示す。また、実施例及び比較例の区別を、表２の備考欄に示した。
<Analysis of subphases>
In the ferrite sintered magnets of each production example, the presence or absence of the main phase and the different phases (the first subphase and the second subphase) and the respective area ratios were measured using a TEM (manufactured by FEI, trade name: Titan G2). , TEM/EDX (manufactured by FEI, trade name: Super-X) and TEM/EELS (manufactured by Gatan, trade name: GIF Quantum ER). Specifically, the sintered ferrite magnet was cut so that a cross section parallel to the orientation axis could be seen, and the cut surface was observed using a scanning transmission electron microscope. In the observation image shown in FIG. 5, two kinds of phases were identified: a main phase having almost the same composition as the entire composition of the sintered ferrite magnet, and a different phase different in color from the main phase. Then, by TEM / EDX and TEM / EELS (electron energy loss spectrometer attached to TEM, manufactured by Gatan, trade name: GIF Quantum ER), the first subphase (black part in the observation image) and the second subphase (observation white areas in the image) were identified. Image analysis of the observed image was performed to obtain the area ratio of the first subphase and the second subphase in the cross section of the sintered ferrite magnet. These results are shown in Table 2. In addition, the distinction between Examples and Comparative Examples is shown in the remarks column of Table 2.
＜第１副相の結晶相の同定＞
図６は、製造例６のフェライト焼結の断面において、主相１２に取り囲まれた第１副相１３及びその近傍を、ＨＲＴＥＭ（高分解能透過電子顕微鏡）で観察したときの画像である。図６に示すように第１副相１３の中に、化合物２２（結晶）が生成していることが確認された。そこで、化合物２２の高分解能像の２次元フーリエ変換を行い、フーリエ変換像を得た。電子回折像と同様にしてフーリエ変換像を解析し、化合物２２の結晶相の同定を行った。具体的にはフーリエ変換像に現れる周期性を示すスポットから結晶面の面間隔を求め、２つのスポット間の角度から２つの結晶面の間の角度（面角）を求めた。この２つの結晶面の面間隔と面角に基づいて結晶相を同定した。面間隔、及び面角の値は、測定による誤差及び組成によるゆらぎが影響するため、面間隔は±８％、面角は±２度を許容誤差範囲とした。
<Identification of the crystal phase of the first subphase>
FIG. 6 is an image of the
図６の右上の写真は、化合物２２の高分解能像である。図７は、化合物２２を２次元フーリエ変換して得られたフーリエ変換像である。２つの結晶面の面間隔と面角に基づいて、この化合物２２の結晶相の同定を行った結果、ＣａＢ２Ｏ４であることが確認された。他の製造例についても、同様の分析を行って、ＣａＢ２Ｏ４の有無を確認した。
The upper right photograph of FIG. 6 is a high-resolution image of
＜ＣａＢ２Ｏ４の定量＞
ＣａＢ２Ｏ４を含む各製造例のフェライト焼結磁石について、図６に示すようなＨＲＴＥＭ画像を用いてＣａＢ２Ｏ４の定量分析を行った。図８は、分析方法を説明するための図６のＨＲＴＥＭ画像に対応するモデル図である。図６及び図８に示すように、化合物２２（ＣａＢ２Ｏ４）は第１副相１３中に点在している。そこで、第１副相１３の画像解析を行って、第１副相１３に対する化合物２２（ＣａＢ２Ｏ４）の面積比率を求めた。そして、当該面積比率と、フェライト焼結磁石の切断面における第１副相１３の面積比率とを掛け合わせて、フェライト焼結磁石の切断面における化合物２２（ＣａＢ２Ｏ４）の面積比率を算出した。これらの結果を表２に示す。
<Quantification of CaB 2 O 4 >
Quantitative analysis of CaB 2 O 4 was performed using HRTEM images as shown in FIG. 6 for the ferrite sintered magnets of each production example containing CaB 2 O 4 . FIG. 8 is a model diagram corresponding to the HRTEM image of FIG. 6 for explaining the analysis method. As shown in FIGS. 6 and 8, compound 22 (CaB 2 O 4 ) is scattered in
［フェライト焼結磁石の評価］
＜磁気特性の評価＞
フェライト焼結磁石の上下面を加工した後、最大印加磁場２９ｋＯｅのＢ－Ｈトレーサを用いて、２０℃及び－３０℃における磁気特性を測定した。これによって、それぞれの温度における残留磁束密度［Ｂｒ（Ｇ）］及び保磁力［ＨｃＪ（Ｏｅ）］と、ＨｃＪ温度係数及びＢｒ温度係数を求めた。－３０℃における磁気特性の測定は、チラーとペルチェ素子を使用した冷却装置を用いて、作製したフェライト焼結磁石の試料と、ＢＨトレーサの試料測定周辺部及び雰囲気を－３０℃に冷却し、試料及び測定周辺部の温度が安定した後に測定を行った。これによって、－３０℃における残留磁束密度［Ｂｒ（Ｇ）］及び保磁力［ＨｃＪ（Ｏｅ）］を測定した。これらの結果を表３に示す。なお、－３０℃における磁気特性は、一部の製造例について行った。
[Evaluation of sintered ferrite magnet]
<Evaluation of magnetic properties>
After processing the upper and lower surfaces of the sintered ferrite magnet, the magnetic properties at 20° C. and −30° C. were measured using a BH tracer with a maximum applied magnetic field of 29 kOe. From this, the residual magnetic flux density [Br(G)], coercive force [HcJ(Oe)], HcJ temperature coefficient and Br temperature coefficient at each temperature were obtained. Measurement of magnetic properties at -30 ° C. is performed by cooling the prepared ferrite sintered magnet sample, the sample measurement peripheral part of the BH tracer and the atmosphere to -30 ° C. using a cooling device using a chiller and a Peltier element, Measurements were taken after the temperature of the sample and measurement surroundings had stabilized. With this, the residual magnetic flux density [Br(G)] and the coercive force [HcJ(Oe)] at -30°C were measured. These results are shown in Table 3. Magnetic properties at −30° C. were measured for some production examples.
表３中、ＨｃＪ温度係数及びＢｒ温度係数は、以下の式によって求めた。
ＨｃＪ温度係数（％／℃）＝［ＨｃＪ（２０℃）－ＨｃＪ（－３０℃）］／５０（℃）／ＨｃＪ（２０℃）×１００
Ｂｒ温度係数（％／℃）＝［Ｂｒ（２０℃）－Ｂｒ（－３０℃）］／５０（℃）／Ｂｒ（２０℃）×１００
上式中、ＨｃＪ（２０℃）及びＨｃＪ（－３０℃）は、それぞれ２０℃及び－３０℃におけるＨｃＪ（Ｏｅ）を示す。Ｂｒ（２０℃）及びＢｒ（－３０℃）は、それぞれ２０℃及び－３０℃におけるＢｒ（Ｇ）を示す。
In Table 3, the HcJ temperature coefficient and the Br temperature coefficient were determined by the following equations.
HcJ temperature coefficient (%/°C) = [HcJ (20°C) - HcJ (-30°C) ]/50 (°C)/HcJ (20°C) x 100
Br temperature coefficient (%/°C) = [Br (20° C) - Br (-30°C) ]/50 (°C)/Br (20°C) x 100
In the above formula, HcJ (20°C) and HcJ (-30°C) represent HcJ (Oe) at 20°C and -30°C, respectively. Br (20°C) and Br (-30°C) denote Br(G) at 20°C and -30°C, respectively.
表１～表３に示すとおり、製造例１～４，９，１０のフェライト焼結磁石では、ＣａＢ２Ｏ４が検出されなかった。これに対し、製造例５～８，１１のフェライト焼結磁石では、第１副相中にＣａＢ２Ｏ４が検出された。なお、これらの製造例でも、第１副相以外の相にはＣａＢ２Ｏ４は検出されなかった。これらの製造例は、十分に高い保磁力を有していた。また、製造例５，６は、ＨｃＪ温度係数が負特性を示し、不可逆低温減磁が発生しないことが確認された。 As shown in Tables 1 to 3, CaB 2 O 4 was not detected in the sintered ferrite magnets of Production Examples 1 to 4, 9 and 10. In contrast, in the ferrite sintered magnets of Production Examples 5 to 8 and 11, CaB 2 O 4 was detected in the first subphase. Also in these production examples, CaB 2 O 4 was not detected in phases other than the first subphase. These production examples had sufficiently high coercive force. Moreover, it was confirmed that Production Examples 5 and 6 showed a negative HcJ temperature coefficient and did not cause irreversible low-temperature demagnetization.
＜各相の組成の分析１＞
図５は、走査型透過電子顕微鏡を用いて製造例６のフェライト焼結磁石の切断面を観察したときの観察画像（倍率：２０００倍）の写真である。図９は、走査型透過電子顕微鏡を用いて製造例６のフェライト焼結磁石の切断面を観察したときの観察画像（倍率：１０，０００倍）の写真である。図５、図９の写真に示される黒色部分が第１副相、及び白色部分が第２副相であり、それ以外の灰色部分が主相である。製造例６及び製造例１１のフェライト焼結磁石に含まれる主相、第１副相の組成を上述のＴＥＭ／ＥＤＸを用いて測定し、第２副相の組成を上述のＴＥＭ／ＥＥＬＳを用いて測定した。製造例１についても同様に測定した。
<Analysis of composition of each phase 1>
FIG. 5 is a photograph of an observed image (magnification: 2000 times) when a cut surface of the sintered ferrite magnet of Production Example 6 was observed using a scanning transmission electron microscope. FIG. 9 is a photograph of an observed image (magnification: 10,000 times) when a cut surface of the ferrite sintered magnet of Production Example 6 was observed using a scanning transmission electron microscope. The black portion shown in the photographs of FIGS. 5 and 9 is the first subphase, the white portion is the second subphase, and the other gray portion is the main phase. The compositions of the main phase and the first subphase contained in the ferrite sintered magnets of Production Examples 6 and 11 were measured using the above-described TEM/EDX, and the composition of the second subphase was measured using the above-described TEM/EELS. measured by Production Example 1 was also measured in the same manner.
製造例６，１１の主相、第１副相及び第２副相の組成は、表４に示すとおりであった。製造例６，１１の主相の組成は、フェライト焼結磁石の全体の組成とほぼ同一であった。主相及び第１副相については、任意に選択した１３箇所のそれぞれにおいて測定を行い、Ｓｉ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｌａの合計を１００原子％としたときのそれぞれの元素の原子比率を求めた。これらの算術平均値を、各相の組成とした。第２副相についても、任意に選択した１３箇所のそれぞれにおいて測定を行い、Ｓｉ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｌａ，Ｂの合計を１００原子％としたときのそれぞれの元素の原子比率を求めた。これらの算術平均値を、第２副相の組成とした。製造例６，１１の第２副相には、Ｃｏが含まれていなかった。 The compositions of the main phase, first subphase and second subphase of Production Examples 6 and 11 were as shown in Table 4. The composition of the main phase of Production Examples 6 and 11 was almost the same as the composition of the entire sintered ferrite magnet. The main phase and the first subphase are measured at each of 13 arbitrarily selected points, and the atomic ratio of each element is obtained when the total of Si, Ca, Fe, Co, and La is 100 atomic %. rice field. The arithmetic mean value of these values was taken as the composition of each phase. The second subphase was also measured at each of the 13 arbitrarily selected locations, and the atomic ratio of each element was obtained when the total of Si, Ca, Fe, Co, La, and B was taken as 100 atomic %. . The arithmetic mean value of these values was taken as the composition of the second subphase. The second subphase of Production Examples 6 and 11 did not contain Co.
製造例１のフェライト焼結磁石は、主相と第２副相を含有していたが、第１副相を含有していなかった。そして、第２副相として、組成が大きく異なる２種類の相が検出された。各相の組成を製造例６，１１と同様にして測定した。その結果は表５に示すとおりであった。表５には、第２副相のとして２種類の相の組成を示した。製造例１の主相の組成は、フェライト焼結磁石の全体の組成とほぼ同一であった。 The sintered ferrite magnet of Production Example 1 contained the main phase and the second subphase, but did not contain the first subphase. As the second subphase, two types of phases with greatly different compositions were detected. The composition of each phase was measured in the same manner as in Production Examples 6 and 11. The results were as shown in Table 5. Table 5 shows the composition of two types of phases as the second subphase. The composition of the main phase of Production Example 1 was almost the same as the composition of the entire sintered ferrite magnet.
＜各相の組成の分析２＞
「各相の組成の分析１」と同様にして、各製造例のフェライト焼結磁石に含まれる主相の組成を上述のＴＥＭ／ＥＤＸを用いて測定し、Ｓｉ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｌａの合計を１００原子％としたときの各元素の元素比率を求めた。そして、主相における、ＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率を求めた。これらの結果は表６に示すとおりであった。また、表１の測定値に基づいて、フェライト焼結磁石全体におけるＦｅとＣｏの合計に対するＣｏの原子比率を求めた。これらの結果は表６に示すとおりであった。
<Analysis of composition of each phase 2>
The composition of the main phase contained in the ferrite sintered magnet of each production example was measured using the above-described TEM/EDX in the same manner as in "Analysis 1 of composition of each phase", and Si, Ca, Fe, Co, La The element ratio of each element was determined when the total of 100 atomic %. Then, the atomic ratio of Co to the total of Fe and Co in the main phase was determined. These results were as shown in Table 6. Also, based on the measured values in Table 1, the atomic ratio of Co to the total of Fe and Co in the entire sintered ferrite magnet was determined. These results were as shown in Table 6.
上述の主相における原子比率［Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］を比率（Ａ）、フェライト焼結磁石全体における原子比率［Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］を比率（Ｂ）としたときに、比率（Ｂ）に対する比率（Ａ）の比を算出した。この結果も表６に示した。 When the above atomic ratio [Co/(Fe+Co)] in the main phase is the ratio (A) and the atomic ratio [Co/(Fe+Co)] in the entire ferrite sintered magnet is the ratio (B), the ratio (B) is The ratio of ratio (A) was calculated. This result is also shown in Table 6.
各製造例のうち、第２副相がＣａＢ２Ｏ４を含有する製造例５～８については、比率（Ａ）／比率（Ｂ）の比が１．２を超えていた。このことは、主相中にＣｏが効率的に取り込まれ、主相中のＦｅがＣｏによって十分に置換されていることを示している。このように主相中のＦｅのＣｏによる置換割合の向上が、保磁力及び温度特性の向上に寄与していると考えられる。 Among the production examples, in production examples 5 to 8 in which the second subphase contained CaB 2 O 4 , the ratio of ratio (A)/proportion (B) exceeded 1.2. This indicates that Co is efficiently incorporated into the main phase, and Fe in the main phase is sufficiently substituted with Co. It is considered that the improvement in the substitution ratio of Co for Fe in the main phase contributes to the improvement in coercive force and temperature characteristics.
第２副相がＣａＢ２Ｏ４を含有する製造例１１は、製造例５～８よりも「主相中のＣｏ／焼結磁石中のＣｏ」の比が低かった。これは、製造例１１では、表１に示すとおり、フェライト焼結磁石全体におけるＦｅに対するＣｏの比率が高いため、主相にすでにＣｏが十分に取り込まれていることが要因として考えられる。このことから、第２副相のＣａＢ２Ｏ４は、フェライト焼結磁石全体におけるＣｏの含有量が比較的低い場合（製造例５～８）でも、主相中にＣｏを効率よく取り込む作用があるといえる。 Production Example 11, in which the second subphase contained CaB 2 O 4 , had a lower ratio of “Co in the main phase/Co in the sintered magnet” than in Production Examples 5-8. As shown in Table 1, in Production Example 11, the ratio of Co to Fe in the entire sintered ferrite magnet is high, and therefore Co is already incorporated sufficiently into the main phase. From this fact, the second subphase CaB 2 O 4 has the effect of efficiently incorporating Co into the main phase even when the Co content in the entire sintered ferrite magnet is relatively low (manufacturing examples 5 to 8). It can be said that there is.
本開示によれば、十分に高い保磁力を有するフェライト焼結磁石が提供される。また、上記フェライト焼結磁石を備えるモータ及び発電機が提供される。 According to the present disclosure, a sintered ferrite magnet with sufficiently high coercive force is provided. Also provided are a motor and a generator comprising the sintered ferrite magnet.
１０…フェライト焼結磁石、１２…主相、１３…第１副相、１４…第２副相、２２…化合物、３０…モータ、３１…ハウジング、３２…ロータ、３３…ブラケット、３４，３５…軸受、３６…ロータ軸、３７…ロータコア。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記主相がＦｅ及びＣｏを含有し、
ＣａＢ２Ｏ４を含有する、フェライト焼結磁石。 A sintered ferrite magnet containing a main phase composed of ferrite having a hexagonal magnetoplumbite crystal structure,
The main phase contains Fe and Co,
A ferrite sintered magnet containing CaB2O4 .
焼結磁石の断面全体に対する前記ＣａＢ２Ｏ４の面積比率が０．０５～２％である、請求項１に記載のフェライト焼結磁石。 The CaB 2 O 4 is contained in a heterophase that is a crystal phase different from the main phase,
The ferrite sintered magnet according to claim 1, wherein the area ratio of said CaB 2 O 4 to the entire cross section of the sintered magnet is 0.05-2%.
A generator comprising the sintered ferrite magnet according to any one of claims 1 to 4.
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