CN101369745A - 主轴电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低铁损的高效率主轴电动机。本发明的特征在于，与含有定子和转子的主轴电动机相关，转子具有永久磁铁，在含有氟化合物的层上部分地绝缘，该氟化合物含有稀土类元素或者碱土类元素中的至少一种元素，是电阻值为0.2mΩm以上的高电阻磁铁，此外，定子，具有定子铁心和定子线圈，定子铁心具有轭和突极，定子铁心由层叠的钢板制作，钢板的突极和轭通过蚀刻加工来形成。

Description

主轴电动机

技术领域

本发明涉及一种主轴电动机的构造部件的材料及电动机构造。

背景技术

伴随于信息的记录容量的增加，谋求HDD及光盘装置的小型轻量化、大容量化、及高速化。进而，作为携带用途从便利性考虑，需要增加在一次的蓄电池充电下的使用时间。决定该盘驱动装置的性能的要素之一是主轴电动机。为提高上述的性能，需要实现在主轴电动机的高效率下、可以高速、高精度旋转的主轴电动机。

在此，首先，对于大容量化、高效率、及高速化，有主轴电动机的效率提高、尤其是铁损降低的重要问题。

在此，作为上述现有的盘驱动用主轴电动机的例子，公开在专利文献1、专利文献2、及专利文献3中。在此，它们都公开了通过对厚板的电磁钢板进行冲孔加工来进行制作的方法，此外，对于磁铁的损失降低没有相关的记载。

专利文献1：日本特开2000—235766号公报

专利文献2：日本特开2000—156958号公报

专利文献3：日本特许第3551732号公报

为进行盘装置的高速、大容量的数据的交换，在此作为被使用的主轴电动机，需要脉动转矩的降低、高效率化。

相对于使用在高速化应对的用途上的主轴电动机的高效率化，铁损降低的比重大。在此，铁损能够以电磁钢板的磁滞损失和涡电流损失及永久磁铁内的涡电流损失之和来表示。

磁滞损失是利用交替磁场在磁心的磁区改变方向时产生的损失，并且其依存于磁滞曲线的内部的面积。

构成主轴电动机定子的定子铁心，以降低涡电流损失为目的，对电磁钢板进行层叠从而形成磁性回路。

此外，定子铁心呈具有突极的复杂的形状，现状是利用冲孔加工来制造定子铁心。在进行冲孔加工时电磁钢板的切断部分的结晶构造变形，磁特性劣化，磁滞曲线的内侧面积变大，铁损增大，所以有主轴电动机效率未得到改善的问题。

此外，在冲孔加工中，即使大也需要电动机外径为10mm～30mm的精度，其相反方面，由于冲孔加工的精度差，因此有齿槽转矩或转矩脉动未得到改善的缺点。

为了高效率化还需要使用稀土类磁铁，但在导电性的稀土类磁铁上发生涡电流损失，有电动机效率未得到改善的问题。

进而，在为应对高速化下，电动机转速增加时，发生在磁铁上的涡电流损失与转速的平方成比例增加，因此，需要降低发生在磁铁上的涡电流损失。

为减小磁铁的涡电流损失，有分割磁铁且切断涡电流的路径的手法，但会形成形状复杂的磁铁且零件个数也增加，因此，电动机制作成本增加。当使用导电率低的铁素体磁铁或稀土类连接磁铁(bond magnet)等时，虽然能够抑制发生在磁铁上的涡电流损失，但磁铁的能量积低，因此，存在无法得到足够的电动机效率的问题。

发明内容

本发明提供一种能够克服所述公开例的缺点，能够降低铁损的高效率的主轴电动机，并且提供一种盘驱动装置，其使用该主轴电动机，可以高速、大容量记录，并能够长时间使用。

本发明的主要的实施方式，在具有磁铁的主轴电动机中，所述磁铁采用的是在含有氟化合物的层上部分地被绝缘、高电阻且高能量积的磁铁，其中所述氟化合物含有稀土类元素或者碱土类元素中的至少一种元素，另外，为防止电磁钢板的冲孔加工引起的磁特性的劣化，及谋求磁特性的提高，使用高精度的蚀刻加工来加工钢板。

发明效果

根据本发明，提供一种能够降低铁损、高效率的主轴电动机及使用该主轴电动机的可以高速、大容量记录，并能够长时间使用的盘驱动装置。

附图说明

图1是表示与本发明的一实施例相关的主轴电动机的构造的图；

图2是表示与本发明的一实施例相关的HDD装置的图；

图3是表示高电阻磁铁的磁化磁场和磁化率的关系的图；

图4是表示磁铁极数和电动机特性的关系的图；

图5是表示电动机间隙和电动机效率的关系的图；

图6是反冲(recoil)透磁率和损失的关系；

图7是EDX分析分布图；

图8是EDX分析分布图；

图9是透射电子显微镜照片；

图10是透射电子显微镜照片；

图11是透射电子显微镜照片及电子线衍射像；

图12是电动机剖面图；

图13是磁性膜工艺图；

图14是表示电磁钢板的板厚和铁损的关系的图；

图15是表示硅钢板的硅含有量和铁损的关系的图；

图16是表示蚀刻加工引起的代表性的加工剖面形状的图；

图17是表示冲孔加工引起的代表性的加工剖面形状的图。

图中

1—机壳；2—突极端；3—永久磁铁；4—轮毂；5—定子线圈；6—突极；7—轭；8—定子；9—定子铁心；20—转子；31—永久磁铁；32—软磁性材；33—转子轴；34—线圈；41—NdFeB膜；42—衬底；43—基板；44—抗蚀剂；45—氟化合物层。

具体实施方式

以下，关于本发明的一实施例利用附图进行说明。

图1是表示本发明的实施例的主轴电动机。本实施例的永久磁铁电动机为外转型，是具有8极的转子20和6极的定子8的4：3构造主轴电动机。转子20具有8极的永久磁铁3和固定永久磁铁3的轮毂4。定子8具有6个突极6，在突极6上卷装有定子线圈5。由于关于检测永久磁铁3的磁极位置的方法不是本质性的问题，所以省略，但比如有如下方法：在机壳1上设置霍尔元件，有检测出在定子线圈5上产生的感应电压等的无刷型等。

在此，永久磁铁3使用高电阻磁铁，其在含有氟化合物的层上部分地被绝缘，该氟化合物包括稀土类元素或者碱土类元素中的至少一种元素，是残留磁通密度为1.0T以上1.4T以下的特性，且比电阻为0.2至2mΩcm。通过使用这样的高特性、高电阻磁铁，能够不损失磁铁的特性而仅使涡电流降低。

此外，相对于由现有例表示的冲孔加工，定子8利用薄板的蚀刻加工制作，因此能够防止切断部分的磁特性的劣化，可以进一步提高加工精度，因此齿槽转矩或转矩脉动变小，电动机效率提高。

这样，在降低转子侧的损失时，虽然定子侧的损失比例增加，但通过利用薄板的蚀刻加工制作定子8，定子侧的损失也能够降低，从而电动机效率飞跃地提高。

图2是表示使用了作为本发明的实施例的主轴电动机的HDD装置的例子。

在本实施例的HDD装置上使用的主轴电动机，是由图1的实施例说明的外转型的主轴电动机，通过使用图1的实施例表示的高效率磁铁、蚀刻加工电磁钢板，可以实现高效率。

在这样构成的HDD装置中，能得到非常高的效率，因此作为小型轻量化、大容量化、高速化、进而携带用途，能够增加在一次的蓄电池充电下的使用时间。此外，因外电磁钢板的加工精度提高，齿槽转矩小，所以能够减小记录磁信息的盘30的旋转速度变动，因此磁信息的记录再生稳定，从而可以实现高速、且使可靠性提高及使记录密度提高。

并且，在该例中表示了HDD装置，但在应用于在盘30上由激光对信息进行记录再生的CD—ROM装置或DVD装置等的情况下，也能得到非常高的效率，因此作为小型轻量化、大容量化、高速化、进而携带用途，能够增加在一次的蓄电池充电下的使用时间，并且盘30的旋转速度变动也能够变得极小，因此利用激光进行的信息的记录再生稳定，从而能够使可靠性提高及使记录密度提高。

其次，作为实施例2，对于如图1所示转子20的永久磁铁3的极数具有8极以上，定子8的突极6的数量为6个以上的多极构造的主轴电动机进行说明。通过构成永久磁铁3的极数为8极以上及突极6的数量为6个以上的多极构造，定子8和转子20之间的电动机间隙的磁通密度的值大到0.1T以上，电动机输出提高，响应性、效率提高。但是，与转子20的永久磁铁3的极数的多少成比例而在同一转速下的电动机频率上升，不能忽视发生在磁铁上的涡电流损失的增加，从而变为效率提高的阻碍。因此，在本发明中，在转子20的永久磁铁3的全部或者一部分上通过使用高电阻磁铁，能够抑制发生在磁铁上的涡电流损失，能够达到多极化引起的电动机效率的提高。

通过进行多极化，转子20的永久磁铁3的每一极的宽度变小，因此极间的未磁化部分、即中立区(neutral zone)的比例变大，进而与极数成比例而中立区的范围增加且磁铁的总磁通下降。为了电动机的高效率化，需要使该中立区变小。一般地说，虽然稀土类磁铁利用脉冲磁化而被磁化，但由于在磁化时磁铁内部产生的涡电流引起的去磁场的作用下，磁化变得困难，因此需要非常大的磁化磁场。为增大磁化磁场，虽然需要增加磁化线圈的安培匝数、即卷线，但若增加卷线，则与卷线空间的大小成比例使磁化线圈的极间扩大，其结果是中立区变大。但是，在使用于本发明的高电阻磁铁上几乎不发生涡电流，因此与通常的磁铁相比可以由少的磁场来磁化，其结果能够减少磁化线圈的卷线，能够将中立区的宽度减小到0.5mm以下。在图3中表示高电阻磁铁和通常的稀土类磁铁的磁化特性的比较。此外，在不使用脉冲磁化的情况下，磁化线圈的通电时间变长，因此磁化线圈发热，中立区变小，且很难得到充分的磁化磁场。以上，在本发明中通过使用高电阻磁铁，中立区极小的多极磁铁成为可能且能够使电动机效率提高。进而，通过多极化及中立区狭小化，磁铁的工作点提高，因此能够减少为得到同一转矩的磁铁量，还可以削减成本。

此外，通过多极化，电动机频率提高，定子8的磁通密度变大，因此定子侧的铁损也增加，但通过使用基于蚀刻加工的低损失电磁钢板，能够抑制定子侧的损失增加，通过与高效率磁铁组合而能够使电动机效率提高。进而，因为在多极化的作用下电动机的基本频率上升，所以也可以进行声音、振动的降低。

在此，图4表示磁铁的极数和电动机特性的关系图。随着磁铁极数的增加，输出转矩提高，但极数变得过多时，但在所述中立区或磁饱和、铁损等的影响下，相反地输出转矩下降。此外，当磁铁极数增加时心内的磁通密度变高，铁损也增加。在本发明中，通过使用高电阻磁铁、基于蚀刻加工的低损失电磁钢板，尤其在磁铁极数12极～22极之间效率变为最高，从而在多极化的作用下可以提高电动机效率。

其次，作为实施例3，通过减小定子8和转子20之间的电动机间隙，电动机间隙的磁通密度的值大到0.1T以上，电动机输出上升，可以提高电动机效率。但是，定子8在使用了由现有例表示的冲孔加工的情况下，切断部分的磁特性劣化，损失增大。进而，加工精度不好，因此在电动机间隙的极小化上有界限。在本发明中，由于通过蚀刻加工不会产生心切断面的磁性劣化，因此通过减小电动机间隙，与冲孔加工相比能更有效地使电动机效率提高。此外，蚀刻加工能够加工出高精度，因此能够以极小的间隙制作。图5表示在冲孔加工和蚀刻加工的情况下比较相对于电动机间隙的电动机效率的图表。

在此，对本发明的高电阻磁铁进行说明。

(实施例1)

制作以Nd₂Fe₁₄B为主的急冷粉作为NdFeB系粉末，在它们的表面上形成氟化合物。在急冷粉表面上形成NdF₃的情况下，作为原料用H₂O溶解Nd(CH₃COO)₃，并添加HF。通过添加HF形成明胶状的NdF₃·XH₂O。对其进行离心分离，除去溶剂，与上述NdFeB粉混合。使混合物的溶剂蒸发，通过加热使水合水蒸发。关于这样形成的皮膜利用XRD进行研究。其结果，判明了氟化合物膜由NdF₃、NdF₂、NdOF等构成。在磁特性下降的热处理温度即不到800℃的温度下通过一边防止氧化一边加热粒径从1至300μm的粉末，由此可得到在表面上形成高电阻层的残留磁通密度0.7T以上的磁粉。在粒径不到1μm时容易氧化且磁特性容易劣化。此外在大于300μm的情况下，高电阻化或者其他的效果即氟化合物形成引起的磁特性改善效果变小。在磁特性方面，将所述磁粉插入模具并利用2t/cm²的压缩荷重暂时成形后，不向大气中排放，进而在更大的模具中以500℃至800℃以下的温度进行加压成形。此时在1t/cm²以上的荷重的作用下模具中的以氟化合物及母相即Nd₂Fe₁₄B为主的磁粉变形，出现磁性各向异性。其结果是成形体的残留磁通密度能得到1.0T以上1.4T以下的特性，且能得到比电阻为0.2至2mΩcm的高电阻磁铁。成形体的减磁曲线的矩形性依存于成形条件、氟化合物形成条件。这是因为母相即Nd₂Fe₁₄B的结晶轴即c轴的朝向根据成形条件及氟化合物形成条件而不同。此外通过透射电子显微镜的构造解析及组成分析而判明了：在零磁场附近的成形体的减磁曲线的倾斜依存于上述c轴的朝向的分散度及氟化合物和磁粉的界面附近的构造或组成。在成形体的密度为90至99％的成形体中，上述氟化合物层在成形中合为一体、扩散、颗粒成长，在成形体中磁粉表面的氟化合物层变为粘合剂而部分地烧结。在氟化合物膜厚约为500nm的情况下，在磁粉上刚形成氟化合物之后的氟化合物的粒径为1至100nm，但在成形体中的氟化合物的粒径为10至500nm，在不同的磁粉表面形成的氟化合物层结合，在其中多能看见晶粒成长并烧结的部分。判明了在晶粒成长的氟化合物结晶之中存在铁。因为该铁在晶粒成长前的氟化合物中不存在，所以认为是在晶粒成长时从磁粉扩散移动的铁。可以推定随着铁的扩散，稀土类元素或原本处于磁粉表面的氧也扩散。铁扩散的氟化合物相比于NdF₃，NdF₂更多。通过EDX分析求出的铁的氟化合物中浓度平均为1％以上50％以下。在50％附近的组成中变为非晶质。此外因为还含有氧，所以在成形体中，除了以Nd₂Fe₁₄B母相为主的NdFeB磁粉以外，还存在NdF₂、NdF₃、Nd(O、F)及NdFeFO非晶质，在氟化合物及氟氧化合物中含有平均1％至50％的铁。虽然在氟化合物或者氟氧化物中铁原子配置在哪个位置上无法准确地知道，但推断是置换在氟或者稀土类原子位置上。能够同时达到上述高残留磁通密度及高电阻化，通过如下这样可以实现：在R-Fe-X(R为稀土类元素，X为第三元素)或者R-T化合物(R为稀土类元素，T为Fe或者Co、Ni)上形成氟化合物层，氟化合物层内的晶粒成长且与母相发生扩散反应，且氟化合物层变为烧结的粘合剂。作为这样的氟化合物，是通过从Li、Mg、Ca、3d过渡性金属或者稀土类元素之中选择1种元素以上的元素构成的元素R和氟形成的RFn(n为1至3)，且通过加热成形而磁粉的铁含有1至50％的化合物。氟化合物中的铁浓度高于50％，在50至80％中，氟化合物层的一部分变为非晶质从而存在使磁特性劣化的可能性，因此需要选择加热成形条件及氟化合物的形成条件以使氟化合物中的铁浓度变为50％以下。

氟化合物可以通过表面处理来形成，所述表面处理除使用NdF₃之外，还可以使用LiF，MgF₂，CaF₂，ScF₃，VF₂，VF₃，CrF₂，CrF₃，MnF₂，MnF₃，FeF₂，FeF₃，CoF₂，CoF₃，NiF₂，ZnF₂，AlF₃，GaF₃，SrF₂，YF₃，ZrF₃，NbF₅，AgF，InF₃，SnF₂，SnF₄，BaF₂，LaF₂，LaF₃，CeF₂，CeF₃，PrF₂，PrF₃，NdF₂，SmF₂，SmF₃，EuF₂，EuF₃，GdF₃，TbF₃，TbF₄，DyF₂，DyF₃，HoF₂，HoF₃，ErF₂，ErF₃，TmF₂，TmF₃，YbF₃，YbF₂，LuF₂，LuF₃，PbF₂，BiF₃或者在它们的氟化合物中含有氧或碳的溶液。通过使这些的氟化合物或者氟氧化合物中的铁浓度为1至50％以下，可以使反冲透磁率从1.05到小于1.30，从而可以降低磁铁损失。

(实施例2)

在未添加Dy或Tb、Pr等的高保磁力化元素的高残留磁通密度的Nd₂Fe₁₄B粉末上形成DyF₃或者TbF₃层，能够达到高残留磁通密度及高保磁力。通过高频率溶解来溶解接近于Nd₂Fe₁₄B的组成的合金，制作铸造铸块。使用粉碎机将该铸造铸块变为1至10μm的粉末。为了在该粉末表面形成氟化合物层，对明胶状的DyF₃·XH₂O或者TbF₃·XH₂O进行离心分离，将除去了溶剂的处理液与上述NdFeB粉混合，使混合物的溶剂蒸发，利用加热使水合水蒸发。该粉末通过横磁场冲压或者纵磁场中冲压在0.5T至1T的磁场中来使磁粉配向，在惰性气体中或者真空中以900至1100℃烧结四个小时后，在600℃下进行热处理从而得到密度90至99％的烧结体。在形成了Dy氟化合物的情况下，在烧结体之中氟化合物层由DyF₂、DyF₃、及Dy(O、F)等构成，通过烧结在这些氟化合物或者氟氧化合物上能够看到Fe或者Nd的扩散。因为当氟化合物层中的Fe变多时高保磁力化变得困难，因此需要抑制在50％以下。上述Dy或Tb在烧结后也在粒界附近偏析，可以同时确保高残留磁通密度及高保磁力。这样通过表面处理形成氟化合物，在磁粉的表面人工地制作了有助于高保磁力化的稀土类富相，由此，能得到残留磁通密度为1.3至1.6T，且保磁力为20至35kOe的矩形性好的烧结磁铁。在插入冲压机前由氟化合物进行了表面处理的急冷磁粉在500℃至800℃下进行热处理，能够确认以下这样的特性提高。通过进行这样的热处理，在氟化合物层形成含有1原子％的铁的部分，且也可见稀土类原子间的扩散。在比800℃更高温度下的热处理中，可见αFe那样的软磁性相的成长，从而磁特性劣化。所谓在500℃至800℃的热处理下的特性提高，是指保磁力提高、矩形性提高、温度特性提高、及高电阻化，能够制成与有机系粘合剂混合成形的连接磁铁。

(实施例3)

制作以Nd₂(Fe、Co)₁₄B为主的急冷粉作为NdFeB系粉末，在它们的表面上形成氟化合物。急冷粉也可以含有非晶质。在急冷粉表面上形成DyF₃的情况下，作为原料，用H₂O溶解Dy(CH₃COO)₃，并添加HF。通过HF的添加形成明胶状的DyF₃·XH₂O。对其进行离心分离，除去溶剂，并与上述NdFeB粉混合。使混合物的溶剂蒸发，通过加热使水合水蒸发。关于这样形成的膜厚为1至1000nm的氟化合物层利用XRD研究。其结果，判明了氟化合物膜由DyF₃、DyF₂及DyOF等构成。在磁特性下降的热处理温度即不到800℃的温度下通过一边防止氧化一边加热粒径从1至300μm的磁性粉末，由此可得到在表面上形成了高电阻层的残留磁通密度0.7T以上的磁粉。此时，通过350至750℃的热处理能够确认磁粉的保磁力提高和矩形性提高。在粒径不到1μm时，容易氧化且磁特性容易劣化。此外在大于300μm的情况下，高电阻化或者其他的效果即氟化合物形成引起的磁特性改善效果变小。在磁特性方面，将所述磁粉插入模具并利用1t/cm²的压缩荷重暂时成形后，不向大气中排放，进而在更大的模具中以400℃至800℃以下的温度进行加压成形。此时在1t/cm²以上的荷重的作用下模具中的以氟化合物及母相即Nd₂Fe₁₄B为主的磁粉变形，出现磁性各向异性。其结果是成形体的残留磁通密度能得到1.0T以上1.4T以下的特性，且能得到比电阻为0.2至20mΩcm的高电阻磁铁。成形体的减磁曲线的矩形性依存于成形条件、氟化合物形成条件。这是因为母相即Nd₂Fe₁₄B的结晶轴即c轴的朝向根据成形条件及氟化合物形成条件而不同。此外通过透射电子显微镜的构造解析及组成分析而判明了：在零磁场附近的成形体的减磁曲线的倾斜依存于上述c轴的朝向的分散度及氟化合物和磁粉的界面附近的构造或组成。在成形体的密度为90至99％的成形体中，上述氟化合物层在成形中合为一体、扩散、颗粒成长，在成形体中磁粉表面的氟化合物层变为粘合剂而部分地烧结。在氟化合物膜厚约为500nm的情况下，在磁粉上刚形成氟化合物之后的氟化合物的粒径为1至100nm，但在成形体中的氟化合物的粒径为10至500nm，在不同的磁粉表面形成的氟化合物层结合，在其中多能看见晶粒成长并烧结的部分。判明了在晶粒成长的氟化合物结晶之中存在铁、钴及Nd。因为该铁在晶粒成长前的氟化合物中不存在，所以认为是在晶粒成长时从磁粉扩散移动的铁。可以推定随着铁的扩散，稀土类元素或原本处于磁粉表面的氧也扩散。铁扩散的氟化合物相比于DyF₃，DyF₂更多。通过EDX分析求出的铁的氟化合物中浓度平均为1％以上50％以下。在50％附近的组成中变为非晶质。此外因为还含有氧，所以在成形体中，除了以Nd₂Fe₁₄B母相为主的NdFeB磁粉以外，还存在(Dy、Nd)F₂、NdF₃、Nd(O、F)及DyFeFO非晶质，在氟化合物及氟氧化合物中含有平均1％至50％的铁。虽然在氟化合物或者氟氧化物中铁原子配置在哪个位置上无法准确地知道，但推断是置换在氟或者稀土类原子位置上。能够同时达到上述高残留磁通密度及高电阻化，通过如下这样可以实现：在R-Fe-X(R为稀土类元素，X为第三元素)或者R-T化合物(R为稀土类元素，T为Fe或者Co、Ni)上形成氟化合物层，氟化合物层内的晶粒成长且与母相发生扩散反应，且氟化合物层变为烧结的粘合剂。可以将氟化合物作为粘合剂来使用，除了NdFeB系、SmCo系磁铁以外也能够用于Fe系软磁性材料即非结晶、硅钢板或者电磁不锈钢，通过毫米波或微波的照射，氟化合物选择性地发热，从而可以结合材料。

(实施例4)

制作以Nd₂(Fe、Co)₁₄B为主的急冷粉作为NdFeB系粉末，在它们的表面上形成氟化合物。急冷粉为厚度15—50μm的扁平粉，也可以含有非晶质。在急冷粉表面上形成NdF3的情况下，作为原料用H₂O溶解Nd(CH₃COO)₃，并添加HF。通过添加HF形成明胶状的NdF₃·XH₂O。对其进行离心分离，除去溶剂，与上述NdFeB粉混合。使混合物的溶剂蒸发，通过加热使水合水蒸发。关于这样形成的膜厚1至1000nm的氟化合物层利用XRD进行研究。其结果，判明了氟化合物膜由NdF₃、NdF₂、NdOF等构成。在磁特性下降的热处理温度即不到800℃的温度下通过一边防止氧化一边加热该粒径从1至300μm的磁性粉末，由此可得到在表面上形成了高电阻层的残留磁通密度0.7T以上的磁粉。此时，通过350至750℃的热处理能够确认磁粉的保磁力提高、矩形性提高。在粒径不到1μm时容易氧化且磁特性容易劣化。此外在大于300μm的情况下，高电阻化或者其他的效果即氟化合物形成引起的磁特性改善效果变小。在成形的情况下，将所述磁粉插入模具并利用1t/cm²的压缩荷重在模具中以400℃至800℃以下的温度进行加压成形。其结果是成形体的残留磁通密度能得到0.7～0.9T的特性，且能得到比电阻为0.2至20mΩcm的高电阻磁铁。成形体根据加热成形温度而密度不同，为得到90％以上的密度，优选在500～800℃下成形。虽然通过在高温下成形能得到高密度，但由于其他的元素容易扩散向氟化合物层，因此希望在低温度下高密度地成形。使用涂布了100nm的NdF₃层的磁粉来成形的试料剖面的透射电子显微镜照片如图9所示。在加热成形前的NdF₃涂布后的组织中，NdF₃层内的NdF₃粒径为1～20nm。通过加热成形NdF₃粒成长，变为如图9的A所示的100nm以上的粒径。该A部分的EDX分析分布图如图7(1)、(2)所示。在分布图中能看到Nd、Fe、F、O、Mo、Ga。Mo是承载TEM试料的网眼材料，不是来自成形体的信号。Ga是为TEM观察而在薄膜化时照射的离子。因为在刚涂布后的NdF₃或者NdF₂层的分布图中没见到Fe，所以可以推断通过加热成形，Fe向氟化合物中扩散。即使观察A以外的地方也可见Fe，变为1原子％(除去B的合计中的Fe)以上。在以比图9更高的温度成形的情况下，变为如图10那样，能看见与图9相比更大的晶粒(约200nm)的Nd氟化合物。与B及C的晶粒相关，图7(3)、(4)、(5)表示EDX分布图。分布图对应于相同符号的部分，EDX分布图对应于圆圈的区域的组成。在(3)至(5)任一个分布图中也能看见Fe，从而可知存在1％以上的Fe。因为该晶粒为NdF₂，所以认为Fe原子置换到NdF₂的结晶格子内。在进一步提高成形温度时，如图11所示，晶粒界变得不清晰，也能得到平均粒径500nm的试料。将D或F的部分的衍射像合起来表示。都如非晶质那样为宽幅的图案，可知D和F的部分的Fe原子浓度对应于图8的(6)(8)在4.0至8.0keV的范围中Fe的峰值高于Nd峰值。相对于此，F的部分与衍射像相比为NdF₂，该部分的Fe与非晶质部相比Fe浓度少。在D或E中Fe浓度超过50％，在F中不到50％。由此，通过抑制氟化合物或者氟化合物层内的Fe浓度，能够抑制具有接近于非晶质的构造的Fe50％以上的层的成长。因此，作为加热加压时的条件，能举出低温加压或者短时间成形、低氧成形。通过将氟化合物层中的Fe浓度设为50％以下，可以使减磁曲线的形状为反冲透磁率是1.04至1.30的小的形状。

(实施例5)

制作以Nd₂Fe₁₄B为主的氢处理粉作为NdFeB系粉末，在它们的表面形成氟化合物。在NdF₃涂布膜形成工艺的情况下：NdF₃浓度1g/10mL半透明胶体状溶液

(1)相对于平均粒径为70至150μm的稀土类磁铁用磁粉100g添加15mL的NdF₃涂布膜形成处理液，进行混合直到能够确认稀土类磁铁用磁粉整体润湿。

(2)将(1)的NdF₃涂布膜形成处理稀土类磁铁用磁粉在2～5torr的减压下进行溶剂的甲醇除去。

(3)将进行了(2)的溶剂的除去的稀土类磁铁用磁粉移动至石英制舟上，在1×10^-5torr的减压下进行200℃、30分钟和400℃、30分钟的热处理。

(4)研究通过(3)实施了热处理的稀土类磁铁用磁粉的磁特性。

关于这样形成的膜利用XRD来进行研究。其结果，判明了氟化合物膜由NdF₃、NdF₂、NdOF等构成。在500至不到1100℃的温度下通过一边防止氧化一边加热该粒径从70至150μm的粉末，由此在表面上形成高电阻层。在粒径不到1μm时容易氧化且磁特性容易劣化。此外在大于300μm的情况下，高电阻化或者其他的效果即氟化合物形成引起的磁特性改善效果变小。在磁特性方面，将所述磁粉插入模具并利用2t/cm²的压缩荷重在磁场中暂时成形后，不向大气中排放，进而在更大的模具中以500℃至不到1100℃的温度下进行烧结。其结果是成形体的残留磁通密度能得到1.0T以上1.4T以下的特性，且能得到比电阻为0.2至2mΩcm的高电阻磁铁。成形体的减磁曲线的矩形性依存于磁粉配向条件、烧结条件、氟化合物形成条件。此外在零磁场附近的成形体的减磁曲线的倾斜依存于上述c轴的朝向的分散度及氟化合物和磁粉的界面附近的构造或组成。在成形体的密度为90至99％的成形体中，上述氟化合物层在成形中合为一体、扩散、颗粒成长，在成形体中磁粉表面的氟化合物层变为粘合剂而部分地烧结。在氟化合物膜厚约为500nm的情况下，在磁粉上刚形成氟化合物之后的氟化合物的粒径为1至30nm，但在成形体中的氟化合物的粒径为10至500nm，在不同的磁粉表面形成的氟化合物层结合，在其中多能看见晶粒成长并烧结的部分。判明了在晶粒成长的氟化合物结晶之中存在铁。因为该铁在晶粒成长前的氟化合物中不存在，所以认为是在晶粒成长时从磁粉扩散移动的铁。可以推定随着铁的扩散，稀土类元素或原本处于磁粉表面的氧也扩散。铁扩散的氟化合物相比于NdF₃，NdF₂更多。通过EDX分析求出的铁的氟化合物中浓度平均为1％以上50％以下。在50％附近的组成中变为非晶质。此外因为还含有氧，所以在成形体中，除了以Nd₂Fe₁₄B母相为主的NdFeB磁粉以外，还存在NdF₂、NdF₃、Nd(O、F)及NdFeFO非晶质，在氟化合物及氟氧化合物中含有平均1％至50％的铁。虽然在氟化合物或者氟氧化物中铁原子配置在哪个位置上无法准确地知道，但推断是置换在氟或者稀土类原子位置上。能够同时达到上述高残留磁通密度及高电阻化，通过如下这样可以实现：在R-Fe-X(R为稀土类元素，X为第三元素)或者R-T化合物(R为稀土类元素，T为Fe或者Co、Ni)上形成氟化合物层，氟化合物层内的晶粒成长且与母相发生扩散反应，且氟化合物层变为烧结的粘合剂。作为这样的氟化合物，是通过从Li、Mg、Ca、3d过渡性金属或者稀土类元素之中选择1种元素以上的元素构成的元素R和氟形成的RFn(n为1至3)，且通过加热成形而使得磁粉的铁含有1至50％的化合物。氟化合物中的铁浓度高于50％，在50至80％中，氟化合物层的一部分变为非晶质从而存在使磁特性劣化的可能性，因此需要选择加热成形条件及氟化合物的形成条件以使氟化合物中的铁浓度变为50％以下。相对于各种的NdFeB系磁性粉将NdF₃膜或者NdF₂膜形成在磁粉表面，关于加热成形的密度95—98％的试料，由1kHz的频率对损失进行评价，通过解析分离为涡电流损失和磁滞损失。各损失和反冲透磁率及比电阻的关系如图6所示。当反冲透磁率增加时，即使比电阻大，损失也不减少。可以降低损失的反冲透磁率的范围为1.04至1.30，当超过1.30时，即使什么也不做损失也比NdFeB成形体的高。为使比电阻增加，增厚氟化合物的厚度，且在800℃以上的高温下加热成形时Fe扩散且软磁性成分增加，反冲透磁率增加。其与磁滞损失的增加相关，整体的损失增加。为不使反冲透磁率增加，需要使Fe在氟化合物中不扩散50％以上。因此为得到低损失，优选即使在500℃至800℃的成形温度范围之中也实施低温成形，使氟化合物的厚度为300nm以下，防止Fe向氟化合物层中扩散。

(实施例6)

以下关于在对NdFeB系烧结磁铁的表面进行酸洗等而去除氧化物后，在烧结磁铁表面形成NdF₃的情况进行说明。作为处理液的原料用H₂O溶解Nd(CH₃COO)₃，并添加HF。通过HF的添加形成明胶状的NdF₃·XH₂O。对其进行离心分离，除去溶剂，涂敷在上述NdFeB烧结体上。使涂敷膜的溶剂蒸发，通过加热使水合水蒸发。关于这样形成的膜利用XRD研究。其结果，判明了氟化合物膜由NdF₃、NdF₂、NdOF等构成。通过在350至不到700℃的温度下一边防止氧化一边加热该烧结体，由此在表面形成高电阻层。通过对在这样的表面上形成高电阻层的磁铁进行层叠，因此能够降低在磁铁置于高频磁场的情况下的涡电流损失。上述氟化合物层通过毫米波而发热，因此在对形成了氟化合物层的烧结磁铁进行粘接的情况下，通过照射毫米波，可以只选择性加热氟化合物层而对其进行粘接。因此，能够抑制烧结体中心部的加热，从而推进氟化合物中的稀土类元素或者母相构成元素与氟化合物的反应。通过这样的毫米波照射，在氟化合物层中铁原子扩散，达到平均为1％，但可以进行基于氟化合物选择加热的粘接，在磁铁厚度0.1～10mm的薄片磁铁的表面形成包含氟化合物的高电阻层后，通过选择加热，可以进行低损失烧结磁铁的制造。作为可以处理的氟化合物，是以含有碱元素、碱土类元素、稀土类元素中的至少一种元素的RFn(n为1至3，R为上述元素)为主的氟化合物。通过处理后的毫米波照射或者微波照射，含有上述氟氧化合物或Fe的氟化合物成长。上述手法可适用于各种尺寸形状的烧结磁铁，尤其对为了改善含有因加工而劣化的层的烧结磁铁的磁特性有效，且对于1mm以下的厚度的微小磁铁有效。

(实施例7)

制作以Nd₂Fe₁₄B为主的急冷粉作为NdFeB系粉末，在它们的表面上形成氟化合物。此外在Fe系软磁性粉的表面也形成氟化合物。在分别对NdFeB系磁粉及Fe系磁粉各自进行暂时成形后，通过对这至少2个的暂时成形体同时进行加热成形，可以制作含有软磁性体和硬磁性体的成形体，可以制造低损失的磁性回路用零件。作为高电阻膜，在将NdF₃形成在急冷粉表面的情况下，作为原料用H₂O溶解Nd(CH₃COO)₃，并添加HF。通过添加HF形成明胶状的NdF₃·XH₂O。对其进行离心分离，除去溶剂，与上述NdFeB粉混合。使混合物的溶剂蒸发，利用加热使水合水蒸发。同样地对Fe系磁粉也混合涂敷。关于这样形成的膜利用XRD进行研究。确认了氟化合物膜由NdF₃、NdF₂、NdOF等构成，且由于这样的相使得在800℃附近NdFeB及Fe系磁粉的磁粉电阻都高。形成了氟化合物层的NdFeB系磁粉通过在500℃至750℃下变形，显现各向异性，磁特性提高。此外，显示形成了氟化合物层的软磁性的Fe系磁粉也可以在上述温度范围成形，通过成形后去应力热处理，可以降低磁滞损失，且由于能够维持高电阻，因此也可以降低涡电流损失。在500℃至750℃下的成形，由于是形成了氟化合物的NdFeB磁粉及Fe系磁粉都在保持高电阻、磁特性不变的情况下能够进行冲压成形的温度，因此以90至99％的密度可以维持磁特性。在该情况下，氟化合物存在于NdFeB系磁粉和Fe粉之间，通过该氟化合物变形、扩散、结合来形成成形体。因为使用氟化合物，所以热膨胀系数的差能够降低，由于与使用磁场的各向异性附加工艺不同，因此可以同时成形。根据零件形状首先成形NdFeB系磁铁后，在室温附近成形Fe系磁粉，也可以最后实施去应力热处理。

(实施例8)

在玻璃基板上利用溅射法来形成膜厚10nm以上的Ta衬底层后，制作了膜厚10至100μm的NdFeB系厚膜。在形成DyF₃的情况下，作为原料用H₂O溶解Dy(CH₃COO)₃，对添加了HF的明胶状的DyF₃·XH₂O进行离心分离，并在厚膜表面上进行涂敷。之后去除溶剂，通过加热使水合水蒸发，DyF₃或者DyF₂在NdFeB厚膜表面上成长。氟化合物的厚度为1至100nm。其次，对氟化合物膜照射毫米波或者微波，加热氟化合物从而使Dy或F原子从NdFeB膜的表面扩散。基板可以采用难以通过上述毫米波或者微波加热的SiO₂系玻璃。在与Dy或F的扩散的同时，Fe或Nd也扩散，在氟化合物中可见1at％的Fe，并且NdFeB的保磁力、矩形性提高。能得到残留磁通密度0.7～1.1T、保磁力10～20kOe的厚膜磁铁。

(实施例9)

在图12中与软磁性材12接触来配置永久磁铁11。永久磁铁11为1μm至1mm的厚度。在该厚度下为使永久磁铁11的磁特性提高，在对表面进行氟化合物处理之后，使1至100nm的氟化合物粒子在永久磁铁表面成长，通过400至800℃的热处理使保磁力提高。永久磁铁为厚膜或者烧结磁铁的哪一个都可以。在其中插入轴13后配置线圈14。上述热处理也可以通过毫米波照射来进行加热。

(实施例10)

在图13中，在SiO₂系基板23上通过溅射形成1至100nm的Ta衬底层22，在衬底之上形成10至1000nm的NdFeB系膜21。在其上，使用旋转器以均一膜厚(1～1000nm)涂敷含有离心分离了的铁离子的明胶状溶液DyF₃·XH₂O。在该氟化合物层25上涂敷抗蚀剂24，沿着曝光显影后(2)那样使用的掩模残留有抗蚀剂24。其次，通过研磨等将氟化合物层25不被抗蚀剂覆盖的部分除去，形成(3)这样的构成后，利用有机溶剂等除去抗蚀剂，形成(4)那样的膜结构。在该状态下进行毫米波加热处理。毫米波加热使用富士电波工业制的28GHz毫米波加热装置，只对氟化合物进行选择性地加热。通过该加热，在与氟化合物相接的NdFeB膜之间引起扩散，反应层26成长，NdFeB的磁特性变化。反应层26只是与氟化合物层25的界面也可以。磁特性的变化根据使用的氟化合物的种类而不同。在使用DyF₃或者TbF₃等氟化合物的情况下，能够确认接触部附近的NdFeB膜的保磁力提高或者热减磁抑制等磁特性变化。这样，能够变为仅提高与氟化合物接触的NdFeB膜的一部分的磁特性，由于抗蚀剂图案的尺寸其面积可以改变，能够应对亚微米的细致的图案到大的图案。磁性膜不仅对于NdFeB，在Fe系磁性膜的FePt、FeSiB、NiFe或者Co系的CoFe、CoPt等磁性膜中，可以仅对接触部改变磁特性。此外，由于使用了毫米波，因此也可以一边限制基板的加热一边仅对氟化合物附近加热，在磁性膜整体上形成氟化合物膜，仅通过照射毫米波，能够缩短通常的热处理时间，在无衬底的情况下也可以进行规则化的热处理。这样的手法不仅对于磁记录介质，还可以用于磁头的在工艺中的局部加热。此外与上述相同，在使用溅射法在玻璃基板上形成膜厚10nm以上的Ta衬底层之后，制作了膜厚10至100μm的NdFeB系膜厚。在形成DyF₃的情况下，作为原料用H₂O溶解Dy(CH₃COO)₃，对添加了HF的明胶状的NdF₃·XH₂O进行离心分离，在厚膜表面上进行涂敷。之后除去溶剂，通过加热使水合水蒸发，DyF₃或者DyF₂在NdFeB厚膜表面上成长。氟化合物的厚度为1至100nm。氟化合物层也可以使用溅射法或蒸镀法。其次，对氟化合物膜照射毫米波或者微波，加热氟化合物，使Dy或F原子从NdFeB膜的表面扩散。基板可以使用难以通过上述毫米波或者微波加热的SiO₂系玻璃。与Dy或F的扩散同时Fe或Nd也扩散，在氟化合物中可见1at％的Fe，并且NdFeB的保磁力或矩形性提高。能得到残留磁通密度为0.7～1.1T、保磁力为10～20kOe的厚膜磁铁。

(实施例11)

在软磁性板上形成稀土类氟化合物或者碱土类金属氟化合物涂布膜的工艺由以下的方法来实施。

(1)用于形成钕氟化合物膜的处理液如下这样制作。

首先将含有在水中溶解度高的Dy的盐与水混合，搅拌溶解。缓慢添加到稀释了的氢氟酸中。进一步搅拌生成了凝胶状沉淀的氟化合物的溶液，离心分离后添加甲醇。进而搅拌甲醇溶液，将稀释了腐蚀性离子的甲醇溶液作为处理液。

(2)滴下NdF₃涂布膜形成处理液，进行混合直到能够确认软磁性板湿润。

(3)在2～5torr的减压下对NdF₃涂布膜形成处理软磁性板进行溶剂的甲醇去除。

(4)在1×10^-5torr的减压下对进行了溶剂去除的软磁性板进行200℃、30分钟和400℃、30分钟的热处理。

软磁性板为片状非结晶(非晶质)材或者电磁不锈钢板等铁系或者Co、Ni系强磁性材料。在这些软磁性板上形成氟化合物后，通过利用毫米波加热，可以仅加热与氟化合物接触的部分，通过局部地形成氟化合物层，仅形成了氟化合物的部分被毫米波照射而被局部地加热。为使非结晶的磁滞损失降低通过进行局部地加热，在非加热部保持机械强度，通过使加热部变为低损失，所以同时照顾强度和损失。此外在电磁不锈钢中，仅涂敷了氟化合物的部分由毫米波进行加热，由此可以仅使加热部分由强磁性变为非磁性化或者由非磁性变化为强磁性，可以适用于使用了磁阻转矩的旋转机。

(实施例12)

在通过机械研磨等加工NdFeB系烧结磁铁块时在表面形成加工变质层，磁特性劣化。在被加工的10×10×10mm的NdFeB烧结磁铁块表面上产生因加工研磨引起的微小的裂缝，裂缝表面的一部分氧化。这样的氧化物含有烧结磁铁的构成元素即稀土类元素或铁等，从而磁化容易逆转，容易引起残留磁通密度或者保磁力的下降等磁特性的下降。这样的磁特性的下降，由于削弱磁铁的减磁耐力，所以在高温下使用的情况下或者在高的减磁磁场下使用的情况下成为问题。作为为使磁特性恢复的有效的手法，有通过稀土类氟化合物溶液涂布的手法。稀土类氟化合物溶液，是使醋酸Dy或硝酸Dy等在水中溶解并搅拌之后，进行离心分离，添加甲醇。使用这样的溶液或者胶状溶液而在烧结磁铁块上进行涂敷、热处理的手法，与使用氟化合物等粉碎粉来涂敷的情况相比，有以下的优点。1)因为是溶液，所以可以容易地覆盖微小的裂缝表面。2)因为是溶液，不仅可以覆盖大小的裂缝表面，也可以在低洼处或孔等中积聚溶液。3)因为是溶液，与磁铁表面呈面接触，从而能够将热处理温度低温化或者短时间化。4)溶液中的碳等杂质在热处理的作用下与稀土类元素或氟原子一起容易进入磁铁内。5)因为是溶液，涂敷膜厚的控制容易，且涂敷膜厚的薄膜化也容易。6)可以使各种元素混合到溶液中。7)可以使用旋转器等均一地涂敷，从而能够将溶液再利用。8)不会引起粉末特有的微粉末的凝集那样的问题，能够进行均一地涂敷。9)使用异种氟化合物溶液并与热处理组合，可以进行多段的工艺(由Nd氟化合物溶液进行处理、热处理后，由其他的重稀土类氟化合物溶液进行处理、热处理)。即使在使用醋酸Dy，将大体透明的DyF系溶液涂敷成平均膜厚10nm的情况下，能够将DyF系溶液涂敷到从烧结磁铁块表面向深度方向延伸的裂缝内部。此时即使在裂缝内部存在孔等，微小的孔也可以由溶液充满。此外由于溶液与磁铁表面面接触，因此在低温下容易产生稀土类或杂质的扩散。由于膜厚分布与粉末涂敷相比变得均一，因此容易降低扩散的稀土类元素的使用量。在溶液中存在稀土类以外的轻元素的情况下，在热处理时该轻元素与稀土类元素即Dy或氟容易一起扩散，容易残留在粒界的一部分上。作为轻元素可列举出碳或氧等。混入溶液中的碳原子与稀土类元素或者氟原子一起，从NdFeB系烧结块的龟裂部或表面、粒界部附近扩散并扩散到烧结磁铁块内部。因此，在粒界或者烧结磁铁块表面通过EDX等能检测出碳。在以平坦部平均膜厚100nm涂敷了DyF系溶液之后，在与溶剂除去的同时，Dy或F(氟)或者C(碳)沿着粒界等的界面扩散。在磁铁块的最表面，含有厚度为1nm至100nm的(Nd、Dy)(O、F、C)等的碳的稀土类氧氟化合物、Dy氟化合物或者Dy氧化物成长，随着热处理温度变高，Dy及轻元素扩散向磁铁块内部。在500℃以上的热处理温度下，引起Dy和Nd的相互扩散，在粒界附近形成Dy多的相。Nd原子与氟、碳或者氧一部分结合而被固定在粒界上，Dy分布在从粒界起1～200nm的范围。由于碳的存在，容易发生在粒界部上的Nd和Dy的相互扩散，且在粒界附近Dy容易停留。由此，与使用氟化合物微粉相比，在使用溶液的场合下，溶液中的轻元素带来的稀土类固定效果发挥作用，可以实现保磁力的增大和Hk增大，在同一保磁力下的残留磁通密度的增加。在粒界3重点上也可见Dy或碳、氟偏析了的相。这样作为在使用溶液的情况下的特征，可以确认基于溶液内的轻元素杂质带来的稀土类元素(Dy)的粒界附近固定作用。通过使用DyF系溶液，使用甲醇、乙醇等作为溶剂，由此从烧结磁铁块表面至内部在粒界上碳浓度高的氟化合物或者氧氟化合物成长，在包含这样的碳的化合物和构成磁铁的稀土类元素之间进行扩散，Dy在粒界附近扩散，Nd或Dy在包含碳的化合物中含有很多。使用微粉末状的氟化合物并在烧结磁铁块表面涂敷后，与通过热处理使Dy向粒界附近扩散的情况相比，当使用本手法时，通过碳向粒界的扩散也助长了Dy的粒界扩散，也助长Dy和Nd的相互扩散。此外，溶液处理与粉末处理相比，由于溶液也进入烧结磁铁块的微小裂缝中，所以扩散用的时间短，减少了处理所必要的稀土类元素量，并且也可以增长扩散长度。在烧结磁铁块表面，含有能够用EDX观察的量的碳的稀土类氟化合物或者稀土类氧氟化合物在粒界或者粒界附近形成，在磁铁块中心部没有发现能够用EDX观测到的碳，稀土类氟化合物或者稀土类氧氟化合物成长为粒状或者层状。在这样的稀土类氟化合物或者稀土类氧氟化合物中Dy偏析。一部分的Dy在粒内部也偏析。在与含有上述那样的碳及Nd、Dy等稀土类元素的氟化合物或者氧氟化合物的成长的同时，通过向Dy的粒界附近的扩散，确认保磁力增加、矩形性提高、磁特性的温度系数降低、稀土类使用量降低、热减磁降低或者涡电流降低。

(实施例13)

以如下方式制作氟化合物溶液。首先用水将醋酸Dy或者硝酸Dy溶解，缓慢添加氢氟酸，得到凝胶状沉淀物之后，搅拌，在离心分离后，添加甲醇并搅拌。进一步离心分离后，添加乙醇并搅拌。在该乙醇溶液中将NdFeB系烧结磁铁块(10×10×10mm)浸渍后，进行干燥热处理，由此可以使Dy在NdFeB系烧结磁铁内部沿粒界扩散。热处理温度为500℃以上，优选为800℃以上。通过这样的热处理，存在于溶液中的氢、碳、氧或者氮与氟及Dy一起向烧结磁铁块扩散，在烧结磁铁块表面形成了这样的含有很多轻元素和Dy的Nd氟化合物。Dy或氟或者轻元素从该氟化合物向磁铁内部沿粒界扩散。因为使用溶液，所以溶液也浸入1nm宽的裂缝部或者凹凸部中，由于在低温下形成这样的氟化合物，因此与使用粉末的情况相比，在加工引起的磁特性劣化部，氟化合物也容易成长，在少的稀土类使用量下，磁特性得到改善。在磁铁内部的粒界的一部分上(Dy、Nd)_x(O、F、C)_y成长(x、y为整数)。在这样的含有碳等的轻元素的氟化合物或者氧氟化合物附近Dy偏析，在扩散的作用下产生Nd和Dy的交换。碳原子有助于这样的Dy的偏析、氟化合物或者氧氟化合物的稳定性、Nd和Dy的交换等。涂敷所述处理溶液0.5vol％，通过干燥后热处理，确认了保磁力增加50％。除保磁力的增加之外，还能确认减磁曲线的矩形性提高、温度特性改善、机械强度增加。处理溶液通过含有离子性成分，可以一边除去烧结磁铁表面的氧化物，一边形成氧氟化合物，不需要处理前的酸洗。此外，通过使用粘度低的处理溶液，溶液可以进入1至10nm的空隙中，与使用微粉的情况相比，在粒界上形成氟化合物或者氧氟化合物、或者含有碳的氧氟化合物，从而能够实现使Dy扩散的时间缩短、低温度化。

(实施例14)

以如下方式制作氟化合物溶液。首先用水将醋酸Dy或者硝酸Dy溶解，使其含有铁离子，缓慢添加氢氟酸，在得到凝胶状沉淀物之后，搅拌，在离心分离后，添加甲醇并搅拌。进而在离心分离后添加乙醇并搅拌。通过在该乙醇溶液中将NdFeB系烧结磁铁块(10×10×10mm)浸渍后进行干燥热处理，由此能够使Dy在NdFeB系烧结磁铁内部沿粒界扩散。热处理温度为500℃以上，优选800℃以上。通过这样的热处理，存在于溶液中的氢、碳、氧或者氮或铁与氟及Dy一起扩散向烧结磁铁块，在烧结磁铁块表面形成了这样的含有很多轻元素或铁和Dy的Nd氟化合物。Dy、氟或者轻元素从该氟化合物向磁铁内部沿粒界扩散。因为使用溶液，所以溶液也浸入1nm宽的裂缝部中，由于在低温下形成这样的氟化合物，因此与使用粉末的情况相比，在因加工引起的磁特性劣化部，氟化合物也容易成长，以少的稀土类使用量就改善了磁特性。在磁铁内部的磁场的一部分上(Dy、Nd)_x(O、F、C)_y成长(x、y为整数)。在这样的含有碳等轻元素或者铁的氟化合物或者氧氟化合物附近Dy偏析，在扩散的作用下产生Nd和Dy的交换。碳原子或者铁原子有助于这样的Dy的偏析、氟化合物或者氧氟化合物的稳定性、Nd和Dy的交换等。将所述处理溶液涂敷0.5vol％，干燥后进行热处理，由此确认了保磁力增加50％。除保磁力的增加之外，还能确认减磁曲线的矩形性提高、温度特性改善、机械强度增加。处理溶液除铁之外还含有醋酸基等离子性成分，由此，可以一边除去烧结磁铁表面的氧化物一边形成氧氟化合物，不需要处理前的酸洗。此外，通过使用粘度低的处理溶液，可以使溶液注入1至10nm的空隙中，与使用微粉的情况相比，在粒界上形成氟化合物或者氧氟化合物、或者含有1ppm以上的碳的氧氟化合物，从而能够实现使Dy扩散的时间缩短、低温度化。

(实施例15)

以如下方式制作氟化合物溶液。首先用水将醋酸Dy或者硝酸Dy溶解，使其含有铁离子，缓慢添加氢氟酸，在得到凝胶状沉淀溶液之后，搅拌，离心分离后添加甲醇并搅拌。进而离心分离后还添加乙醇并搅拌。在该乙醇溶液中将1个至1000个NdFeB系烧结磁铁块(10×10×10mm)同时浸渍后，进行干燥热处理，可以使Dy或铁在NdFeB系烧结磁铁内部沿粒界扩散。热处理温度为500℃以上，优选800℃以上。通过这样的热处理，存在于溶液中的氢、碳、氧或者氮或铁与氟及Dy一起向烧结磁铁块扩散，在烧结磁铁块表面形成含有这样的轻元素或者铁和Dy及Fe的Nd氟化合物。Dy、氟或者轻元素或铁从该氟化合物向磁铁内部沿粒界扩散。因为使用溶液，所以溶液还浸入1nm宽的裂缝部中，由于在低温下形成含有这样的铁的氟化合物，因此与使用粉末的情况相比，显示强磁性的氟化合物也容易成长在因加工引起的磁特性劣化部，在少的稀土类使用量下，磁特性得到改善。在磁铁内部的粒界的一部分上(Dy、Nd)_x(O、F、C)_y成长(x、y为整数)。在这样的含有碳等的轻元素或铁的氟化合物或者氧氟化合物附近Dy偏析，在扩散的作用下产生Nd和Dy的交换。碳原子或铁原子有助于这样的Dy的偏析、氟化合物或者氧氟化合物的稳定性、Nd和Dy的交换等。涂敷所述处理溶液0.01～1vol％，通过干燥后热处理，确认了保磁力增加50％。除保磁力的增加之外，还能确认减磁曲线的矩形性提高、温度特性改善、机械强度增加、局部电阻增加。处理溶液除Dy之外还可以形成含有其他的稀土类元素或者碱土类元素的氟化合物，使处理溶液中含有1至50wt％的粒径0.01至1μm的稀土类氟化合物微粉末或者稀土类氧氟化合物微粉而进行处理，通过进行如上述的热处理或者800℃以上的热处理和800℃以下的热处理，能够提高磁特性。使这些处理溶液循环并进行组成调整，能够反复使用多次。此外，处理溶液还能够以用酸性液等将烧结磁铁的构成元素溶解分离之后的物质为原料，通过循环利用而得到烧结磁铁。

(实施例16)

以如下方式制作氟化合物溶液。首先用水将醋酸Dy或者硝酸Dy溶解，缓慢添加氢氟酸，在得到凝胶状沉淀溶液之后，搅拌，在离心分离后添加甲醇并搅拌。进而离心分离后添加乙醇并搅拌。通过在该乙醇溶液中将NdFeB系烧结磁铁块(10×10×10mm)浸渍后进行干燥热处理(20℃)，由此能够使含有Dy的氟化合物或者氧氟化合物在NdFeB系烧结磁铁表面成长。接着通过在500℃以上，优选800℃以上的热处理，存在于溶液中的氢、碳、氧或者氮与氟及Dy一起向烧结磁铁块扩散，从烧结磁铁块表面至内部形成这样的含有很多轻元素和Dy的Nd氟化合物。Dy、氟或者轻元素从该氟化合物向磁铁内部沿粒界扩散。因为使用溶液，所以溶液也浸入1nm宽的裂缝部中，由于在低温下形成这样的氟化合物，因此与使用粉末的情况相比，在因加工引起的磁特性劣化部，氟化合物也容易成长，以少的稀土类使用量就改善了磁特性。在磁铁内部的磁场的一部分上(Dy、Nd)_x(O、F、C)_y成长(x、y为整数)。在这样的含有碳等轻元素的氟化合物或者氧氟化合物附近Dy偏析，在扩散的作用下产生Nd和Dy的交换。碳原子有助于这样的Dy的偏析、氟化合物或者氧氟化合物的稳定性、Nd和Dy的交换等。将所述处理溶液涂敷0.5vol％，干燥后进行热处理，由此确认了保磁力增加50％。除保磁力的增加之外，还能确认减磁曲线的矩形性提高、温度特性改善、机械强度增加。由于处理溶液含有离子性成分，所以可以一边除去烧结磁铁表面的氧化物一边形成氧氟化合物，不需要处理前的酸洗。此外，通过使用粘度低的处理溶液，可以使溶液注入1至10nm的空隙中，与使用微粉的情况相比，在粒界上形成氟化合物或者氧氟化合物、或者含有碳的氧氟化合物，从而能够实现使Dy扩散的时间缩短、低温度化。通过除Dy之外使用Nd、Tb的氟化合物处理液，确认了保磁力的增加。此外在碱土类元素的氟化合物溶液中也确认矩形性提高。因此，为了使磁特性提高，即使不使用稀土类氟化合物溶液，也可以通过使用其他的氟化合物溶液而与Nd扩散成长的(Nd、M)_xF_y、(Nd、M)_x(F、O)_y或者(Nd、M)_x(F、OC)_y等(x、y为正的整数)的氟化合物、氧氟化合物或者含有碳的氧氟化合物，使得烧结磁铁表面的稀土类元素的氧化为主要原因的劣化通过利用氟原子来进行还原而可以使其修复。

(实施例17)

以如下方式制作氟化合物溶液。首先用水将醋酸Mg或者硝酸Mg溶解，缓慢添加氢氟酸，在得到凝胶状沉淀溶液之后，搅拌，在离心分离后添加甲醇并搅拌。进而在离心分离后添加乙醇且搅拌。通过在该乙醇溶液中将NdFeB系烧结磁铁块(10×10×10mm)浸渍后进行干燥热处理(20℃)，由此能够使含有Mg的氟化合物或者氧氟化合物在NdFeB系烧结磁铁表面成长。接着通过在500℃以上，优选800℃以上的热处理，存在于溶液中的氢、碳、氧或者氮与氟及Mg一起向烧结磁铁块扩散，从烧结磁铁块表面至内部形成这样的含有很多轻元素和Mg的Nd氟化合物。Mg、氟或者轻元素从该氟化合物向磁铁内部沿粒界扩散。因为使用溶液，所以溶液也浸入1nm宽的裂缝部中，由于在低温下形成这样的氟化合物，因此与使用粉末的情况相比，在因加工引起的磁特性劣化部，氟化合物也容易成长，以少的稀土类使用量就改善了磁特性。在磁铁内部的磁场的一部分上(Mg、Nd)_x(O、F、C)_y成长(x、y为整数)。在这样的含有碳等轻元素的氟化合物或者氧氟化合物附近Mg偏析，在扩散的作用下产生Nd和Mg的交换。碳原子有助于这样的Mg的偏析、氟化合物或者氧氟化合物的稳定性、Nd和Mg的交换等。将所述处理溶液涂敷0.5vol％，干燥后进行热处理，由此确认了矩形性增加10％。还确认了温度特性改善、机械强度增加。由于处理溶液含有离子性成分，所以可以一边除去烧结磁铁表面的氧化物一边形成氧氟化合物，不需要处理前的酸洗。此外，烧结磁铁使用(Nd、Dy)FeB系磁铁，因此Mg氟化合物和稀土类元素反应，Nd及Dy混入成长的氟化合物或者氧氟化合物，通过热处理Dy、Nd从该氟化合物或者氧氟化合物沿烧结磁铁的粒界扩散，由此能够确认保磁力提高或矩形性提高等磁特性提高。即使用不含稀土类元素的氟化合物系处理液来覆盖烧结磁铁表面后，通过以500℃以上烧结温度以下的温度进行热处理，使含有烧结磁铁的构成元素的氟化合物或者氧氟化合物在表面附近成长，通过进一步实施扩散热处理，使稀土类元素沿粒界扩散，通过Dy和Nd的相互扩散，可以使Dy向粒界附近扩散。通过该方法利用不含稀土类元素的氟化合物处理液，可以使烧结磁铁表面的磁特性提高，减磁曲线的矩形性提高10％以上。通过在Mg氟化合物溶液中混合Dy等重稀土类元素氟化合物溶液或者对其进行多层处理，能够达到矩形性提高和保磁力增加。除能得到上述效果的Mg之外的氟化合物溶液，为碱、碱土类、过渡性金属元素的氟化合物溶液。

(实施例18)

在高耐热用途下使用NdFeB系烧结磁铁的情况下，添加重稀土类元素即Dy、Ho、Tb等或者混合Ga等半金属元素或Nb等过渡性金属元素。存在这样的烧结磁铁的母相即RE₂Fe₁₄B(RE为稀土类元素)和母相之外的粒界相或硼化物，在加工研磨工序中以烧结磁铁表面或者粒界部附近为中心产生裂缝而氧化。这样的氧化使磁特性劣化。此外，由于裂缝部为非磁性且是具有凹凸的界面，因此容易产生逆磁区，矩形性下降。当氟化合物溶液与这样的1nm至1000nm宽的裂缝或者烧结磁铁表面接触时，氟原子的一部分与氧或者稀土类元素在界面上结合，当附加热能量时从界面扩散，稀土类氟化合物或者稀土类氧氟化合物成长，从而稀土类元素的氧化物被还原为稀土类元素的氟化合物或氧氟化合物。因为使用溶液，所以在与溶液接触的面整体上产生这种的反应，主要可见氧氟化合物的成长，稀土类氧氟化合物相在烧结磁铁的表面附近成长。大约与此同时，氟、稀土类元素、或者溶液中的碳等原子沿粒界扩散到内部。若裂缝的宽为1000nm以下、氧化膜的厚度为100nm以下，则通过不含Mg等稀土类元素的氟化合物液进行的表面处理，可以使烧结磁铁的矩形性提高。即可以通过稀土类元素氧化物的还原使磁特性恢复。此外，在预先使用了重稀土类元素的烧结磁铁的情况下，使用这样的不含Mg等稀土类元素的氟化合物处理液通过热处理使重稀土类元素的氧氟化合物层成长，使重稀土类元素从该氧氟化合物沿粒界扩散，进而通过重稀土类元素和Nd的交换，也可以使重稀土类元素在粒界附近偏析。此时，在粒界附近能够检测出氟或者溶液中的扩散速度快的碳等轻元素。可知稀土类元素与碳、硼、氮、氧结合而分别形成化合物，利用这样的化合物的生成自由能量的差可以实现重稀土类和稀土类元素的交换反应。为了提高烧结磁铁整体的磁特性，使氟及稀土类元素沿粒界扩散，使氟及稀土类元素沿粒界偏析。通过氟及碳等和稀土类元素形成化合物的轻元素助长稀土类元素的粒界扩散。在从溶液扩散的情况下，溶液和烧结磁铁面接触，因此扩散在低温度下进行，且溶液中的轻元素也沿粒界扩散，助长稀土类元素的扩散。由此，能够减小沿粒界成长的含有稀土类元素的氟化合物或者稀土类氧氟化合物或者稀土类碳氧氟化合物的晶粒径。在使用溶液涂敷0.1至5vol％Dy氟溶液后，通过在500℃至1000℃下进行热处理，稀土类氟氧化合物及稀土类碳氧氟化合物在烧结磁铁表面成长，其粒径为0.1～10um，但在烧结磁铁内部的粒界上成长的稀土类氟氧化合物或者稀土类碳氧氟化合物，与最表面的粒径相比能够变小。这样的稀土类氟氧化合物或者稀土类碳氧氟化合物优选小粒径，在沿粒界成长的情况下，在与粒界平行的方向和与粒界垂直的方向上评价其尺寸时，与粒界平行的方向的尺寸比与粒界垂直的尺寸长，这有助于保磁力增加。上述稀土类氟氧化合物或者稀土类碳氧氟化合物中的氟浓度为0.1至50原子％，碳浓度为0.01至10原子％，氧浓度为0.01至10原子％。通过氟原子及碳原子沿粒界层状地偏析，稀土类元素间的扩散以粒界为中心在粒界的周围进行，磁特性提高。作为磁特性提高，确认了保磁力增加10～200％，减磁曲线的矩形性提高5～20％，其结果可见减磁耐力的提高。粒界附近的氟浓度存在0.1％以上的全粒界中所占的比例为10％以上，优选50％以上。从碳等的溶液扩散的轻元素，在烧结磁铁的表面附近的粒界部多见，其浓度显示出越到烧结磁铁内部越减少的倾向，但可以形成这样的稀土类元素和化合物的轻元素，通过存在于粒界，由于助长稀土类元素的扩散，并且助长热处理的低温化、短时间化及沿着含有氟的相的粒界的成长，因此磁特性容易提高。因此，通过使碳以1ppm以上优选100ppm以上预先存在于烧结裂缝中，助长溶液中的稀土类元素的粒界扩散，能够实现热处理时间的缩短或者磁特性的提高。如果利用溶液中的碳，在烧结磁铁裂缝表面能够使氧浓度的1/10至2倍左右的碳存在于氧氟化合物中，该碳通过溶液处理后的热处理而扩散，还沿粒界扩散向磁铁内部。将含有稀土类元素和氟的溶液涂敷在烧结磁铁块上，通过在1000℃以下的温度下进行热处理，能够确认10％以上的保磁力增大和减磁曲线的矩形性提高。作为使用溶液的特征能列举出以下的条目。1)因为是溶液，所以可以容易地覆盖1nm至100nm宽的微小的裂缝表面。2)因为是溶液，不仅可以覆盖大小的裂缝表面，也可以在低洼处或孔等中积聚溶液。此外，可以使要通过加工而剥离的NdFeB的粒粘结。3)因为是溶液，磁铁表面和氟或稀土类元素面接触，从而能够将热处理温度低温化或者短时间化。4)因为在氟化合物中使乙醇膨润，所以溶液中的碳等的杂质在热处理的作用下与稀土类元素或氟原子一起进入磁铁内，由此助长了在粒界上含有氟的相的层状成长。5)因为是溶液，涂敷膜厚的控制容易，且涂敷膜厚的薄膜化也容易，可以容易地形成平均膜厚1nm至1000nm的涂敷膜。6)可以使各种元素混合到溶液中。可以进行碳等轻元素(氢、氧、氮等)的混合、与各种酸溶液的混合、与稀土类氟化合物微粉的混合、与稀土类氮化合物的混合。7)可以使用旋转器等在形状复杂的磁铁上均一地进行涂敷，从而能够将溶液再利用。8)能够在不引起粉末特有的如微粉末彼此凝集这样的问题的情况下进行均一涂敷。9)使用异种氟化合物溶液来与热处理组合可以进行多段的过程(由Nd氟化合物溶液进行处理、热处理后，由其他的重稀土类氟化合物溶液进行处理、热处理)。产生这样的特征不仅是烧结块，还确认了基于NdFeB系磁粉的表面处理而带来的磁特性提高。

(实施例19)

在高耐热用途下使用NdFeB系烧结磁铁的情况下，添加重稀土类元素即Dy、Ho、Tb等或者混合Ga等半金属元素或Nb等过渡性金属元素。存在这样的烧结磁铁的母相即RE₂Fe₁₄B(RE为稀土类元素)和母相之外的稀土类元素浓度高的粒界相或硼化物，在加工研磨工序中，以烧结磁铁表面或者粒界部附近为中心产生裂缝，稀土类元素发生氧化。这样的氧化使磁特性劣化，在减磁曲线上作为保磁力小的相显现。此外，因为裂缝部为空间，所以为非磁性，并且是具有凹凸的界面，因此容易产生逆磁区，减磁曲线的矩形性下降。当含有稀土类元素的氟化合物溶液与这样的1nm至1000nm宽的裂缝或者烧结磁铁表面接触时，氟原子的一部分与氧或者构成烧结磁铁的稀土类元素在界面上结合，当附加热能量时，从界面扩散，稀土类氟化合物或者稀土类氧氟化合物成长，从而稀土类元素的氧化物被还原为稀土类元素的氟化合物或氧氟化合物。同时在溶液中的稀土类元素和构成烧结磁铁的稀土类元素之间发生交换扩散。因为使用溶液，所以在与溶液接触的全部面上发生这种反应，主要可见氧氟化合物的成长，稀土类氧氟化合物相在烧结磁铁的表面附近成长。在含有Dy和氟的溶液的情况下，溶液中的Dy和烧结磁铁中的Nd在相互扩散的作用下形成(Dy、Nd)x(F、O、C)y等化合物(x、y为正的整数)。几乎与此同时，氟、稀土类元素、或者溶液中的碳等原子沿粒界扩散到内部。如果裂缝的宽度为1000nm以下、且氧化膜的厚度为100nm以下，通过Mg、Ca或者Fe等不含稀土类元素的氟化合物液进行表面处理，可以使烧结磁铁的矩形性提高。即通过稀土类元素氧化物的还原可以使磁特性恢复。此外，在预先使用了Dy、Tb、Ho等重稀土类元素的烧结磁铁的情况下，使用这样的Mg等不含稀土类元素的氟化合物处理液通过热处理使重稀土类元素的氧氟化合物层成长，使重稀土类元素从该氧氟化合物沿粒界扩散，进而通过重稀土类元素和Nd的交换，也可以使重稀土类元素在粒界附近偏析。此时，在粒界附近能够检测出氟或者溶液中的扩散速度快的碳、氮等的轻元素。可知稀土类元素与碳、硼、氮、氧结合而分别形成化合物，利用这样的化合物的生成自由能量的差可以实现重稀土类和稀土类元素的交换反应。为了提高烧结磁铁整体的磁特性，使氟及稀土类元素沿粒界扩散，使氟及稀土类元素沿粒界偏析。通过氟及碳等与稀土类元素形成化合物的轻元素助长稀土类元素的粒界扩散。在从溶液扩散的情况下，溶液和烧结磁铁面接触，因此扩散在500℃以下200℃以上的低温度下进行，且溶液中的轻元素也沿粒界扩散，助长稀土类元素的扩散。由此，能够减小沿粒界成长的含有稀土类元素的氟化合物或者稀土类氧氟化合物或者稀土类碳氧氟化合物的晶粒径。在烧结磁铁表面成长的含有氟的化合物中，在氟浓度为50at％以上的情况下，虽然含有氟的化合物的电阻高，但在不到30％时，电阻急剧地变低，难以使烧结磁铁表面的电阻变成10倍以上稳定的高电阻。为使电阻增加50％以上，优选热处理温度为800℃以下，或将含氟溶液涂敷成100nm至1000nm以上，或者使用氟浓度变高的溶液来涂敷，以使氟浓度残留30％以上。

接下来，对本发明的蚀刻加工的定子铁心进行说明。

定子铁心(以下有时也称“铁心”)由层叠的钢板制作，钢板的突极通过蚀刻加工、优选通过光刻加工来形成。此时，钢板的厚度为0.08～0.30mm。

当然，通过蚀刻加工来加工定子铁心的整体，从磁特性及制造工序整体的操作性的角度看是优选的。

另外，与定子铁心一样，对于转子铁心，也对0.08～0.30mm厚的硅钢板进行蚀刻加工，从改善磁特性的观点看是优选的。即，基于冲孔加工的定子铁心或者转子铁心的加工，破坏了钢板内的规则的晶格结构，由此增大了磁滞损失。通过对定子铁心或者转子铁心进行蚀刻加工，可以防止规则的晶格结构的破坏，可防止磁滞损失的增大。

冲孔加工存在如下问题：加工对象的钢板加工得越薄，切断部的紊乱，如压塌、飞边、塌边等越大，显示出磁滞损失增大的倾向。

并且，冲孔加工可以加工的形状，有圆或直线这样的简单的形状。其原因是，冲孔加工必须用模具，而将该模具做成复杂曲线是十分困难的。另外，在研磨模具时，在模具具有复杂的曲线形状的情况下，还存在无法很好研磨的问题。

所以，在冲孔加工等机械加工中，虽然以降低涡流损失为目的而使电磁钢板的厚度变薄，但磁滞损失增大，不容易降低铁损。

蚀刻加工可以解决这些问题。利用该蚀刻加工可以较低地抑制磁滞损失，可以降低涡流损失。在主轴电动机中，通过对定子铁心进行蚀刻加工，可以进一步提高主轴电动机整体的效率。且，作为蚀刻加工的代表的方法，有光刻加工。

蚀刻加工由于可以防止对钢板内的规则的晶格结构的破坏，具有降低磁滞损失的效果，此外通过大幅度提高加工精度，可以期待主轴电动机特性的改善。

另外，由于能够高精度地加工磁间隙的宽度，通过降低转矩脉动或者高次谐波磁通，或者通过降低磁阻或降低漏磁通，可以改善主轴电动机的特性及效率。

并且，因为可以将定子铁心加工成具有与特性的改善和性能的提高有关的复杂的曲线形状，所以与冲孔加工相比，可以实现特性的改善和性能的提高。

例如，通过高精度地加工定子铁心与转子铁心间的间隙的形状，不仅可以提高效率，而且可以实现降低脉动等性能的提高及特性的改善。

下面就以下的方式具体说明。

本方式中，铁心的层叠铁心密度为90.0～99.9％，优选为93.0～99.9％。

而且，该层叠铁心密度也并不一定不可以通过机械压缩层叠铁心的方法来提高。然而，在这种情况下，会使铁损增加，并不能说是优选的。本方式中说明的是，没有设置这样的用于提高层叠铁心密度的特别的工序，可以提高层叠铁心密度。

这种铁心的层叠铁心密度的提高可以降低铁心内的磁感应强度，由此，有能够降低主轴电动机的铁损的效果。

在上述情况下，铁心的层叠铁心密度(％)，钢板的板厚是0.08～0.30mm，铁心的个数是20～100(个)左右，铁心的高度是5～20mm。

钢板的组成是，含C为0.001～0.060重量％，含Mn为0.1～0.6重量％，含P为0.03重量％以下，含S为0.03重量％以下，含Cr为0.1重量％以下，含Al为0.8重量％以下，含Si为0.5～7.0重量％，含Cu为0.01～0.20重量％，其余部分由不可避免的杂质和Fe构成。且，不可避免的杂质为氧或氮的气体成分等。

并且，优选的是，钢板的组成为，含C为0.002～0.020重量％，含Mn为0.1～0.3重量％，含P为0.02重量％以下，含S为0.02重量％以下，含Cr为0.05重量％以下，含Al为0.5重量％以下，含Si为0.8～6.5重量％，含Cu为0.01～0.1重量％，其余部分由杂质和Fe构成，具有晶粒子，是作为所谓的电磁钢板的硅钢板。

在决定这样的硅钢板的组成时，特别是从降低铁损的角度出发，Si和Al的含量很重要。从这个角度出发在规定Al/Si时，比值优选为0.01～0.60。更优选的是该比值是0.01～0.20。

且，硅钢板中的硅的浓度可以根据主轴电动机的种类，将采用0.8～2.0重量％的主轴电动机和采用4.5～6.5重量％的主轴电动机分开使用。

且，通过降低硅的含量，可以提高硅钢板的磁感应强度。在本方式中，可使之为1.8～2.2T。

在硅含量少的情况下，可提高轧制加工性，减少板的厚度，通过减少板的厚度，可以减少铁损。另一方面，在硅含量多的情况下，轧制加工性的降低可以通过在轧制加工后含有硅等方法解决，铁损也会减少。

另外，硅钢板含有的硅的分布，也可以相对于硅钢板的厚度方向大致均匀地分布，另外，也可以通过局部提高硅的浓度的方式，相对于硅钢板的厚度方向，使表面部的浓度高于内部的浓度。

并且，铁心在层叠的钢板与钢板之间，有厚度为0.01～0.2μm的绝缘被膜，该绝缘被膜的厚度也可分为0.1～0.2μm、优选为0.12～0.18μm的主轴电动机和0.01～0.05μm、优选为0.02～0.04μm的主轴电动机。

此外，在绝缘被膜的厚度为0.1～0.2μm的情况下，该绝缘被膜最好用有机或无机的膜。作为绝缘被膜的材料，可以用有机材料、无机材料及混合了有机材料与无机材料的混合材料。

且，在绝缘被膜的厚度为0.01～0.05μm的情况下，该绝缘被膜最好用氧化被膜。特别优选用铁系的氧化被膜。

即，通过使硅钢板的板厚变薄，也可以使绝缘被膜的厚度变薄。

现有的电磁钢板的绝缘皮膜，即使在冲孔加工后也可以维持绝缘性，同时为了提高冲孔加工性，还有润滑性、钢板的密接性、冲孔加工后的退火的耐热性、焊接层叠的电磁钢板来形成铁心时的焊接性等、绝缘性以外的特性，调整绝缘皮膜的厚度或成分，需要0.3μm左右的厚度。

然而，在本方式说明的薄壁化了的硅钢板中，需要使绝缘皮膜的厚度变薄。

在使用厚度与现有技术相同的绝缘被膜的情况下，由于硅钢板壁厚薄化，相对的，存在绝缘皮膜的体积率相对于硅钢板的体积率增加，磁感应强度下降的顾虑。

这样，在本方式说明的壁厚薄化了的硅钢板中，可以减少绝缘皮膜的厚度。

一般的，在使电磁钢板变薄时，需要增加绝缘被膜的厚度。但是，在本方式中，与该考虑方法不同，即使使电磁钢板的厚度变薄也不需要增加绝缘被膜的厚度，反而可以与电磁钢板一起变薄。所以，也提高了层叠铁心密度。

而且，需要考虑硅钢板中硅的分散状态和转子的使用条件进行讨论，可以根据用途区分使用在如下两种情况，其一是最高旋转速度的旋转域处于低速，由硅钢板组成的钢板中含有的硅向钢板的厚度方向分散的情况；其二是最高旋转速度的运转一般为数千～数万rpm，由硅钢板组成的钢板中含有的硅的浓度，表面部比内部高的情况。

旋转速度和铁损的关系是：旋转速度越上升，磁通的交变频率变得越高，从而铁损增加。旋转速度快的主轴电动机比旋转速度慢的主轴电动机处于铁损增加的倾向。从这点考虑，有必要讨论硅钢板中硅的含量。

而且，硅钢板含有的硅可用溶解法均匀地添加在电磁钢板中，也可以用表面改质或者离子注入、CVD(化学气相沉积)等方法，对电磁钢板局部地特别是向表面部添加。

另外，本方式说明的电磁钢板，以用于具有形成主轴电动机的定子的突极和磁轭的铁心为前提，厚度为0.08～0.30mm，突极及磁轭可通过蚀刻加工形成。

宽度为50～200cm的电磁钢板的蚀刻加工是如下这样进行的，在钢板上涂敷抗蚀剂，使定子铁心的形状曝光，显影，基于其形状除去抗蚀剂，用蚀刻液进行加工，用蚀刻液加工后，除去残余的抗蚀剂。

对于有利于低铁损化的硅钢板的薄壁化，由于硅钢板的轧制加工性差、冲裁铁心时的加工即冲孔加工性差，所以在工业规模下，成本大幅度的增加不可避免。如此，在将硅钢板作为在高效率、低转矩脉动的主轴电动机中使用的电磁钢板而使用的情况下，板厚以0.50mm和0.35mm为中心，长时间没有薄壁化的进展。

但是，在本方式中，不使用冲孔加工，而通过使用蚀刻加工，可以实现在工业规模下不引起成本大幅度的增加，使铁心使用的硅钢板的薄壁化成为可能，实现低铁损化。

在本方式中，为实现铁心的低铁损化，在使用铁损较小的硅钢板的同时，调整考虑了轧制加工的硅含量，对硅钢板的考虑了轧制加工之后的板厚进行薄壁化，考虑形成为铁心的形状的蚀刻加工的适用，考虑构成层叠的铁心的一片一片的硅钢板的低铁损化，考虑在硅钢板与硅钢板间形成的绝缘皮膜的作为铁心的低铁损化。

在使用模具的冲裁加工法即冲孔加工中，在切断部附近形成被称为加工硬化层、飞边或塌边(以下称为“飞边等”)的塑性变形层，产生残留变形或残留应力。在冲孔加工时产生的残留应力，破坏磁铁分子的排列的规则性，即破坏磁区，使铁损明显增大，需要进行用于除去残留应力的退火工序。退火工序进一步增加了铁心的制造成本。

在本方式中，因为不实施这样的冲孔加工来形成铁心，所以几乎不形成塑性变形层，不会产生残留变形或残留应力。因此，几乎不会破坏晶粒子的排列状态，可以防止对磁铁分子的排列、即磁区排列的损伤，防止磁特性即磁滞特性的恶化。

另外，铁心通过对加工后的硅钢板进行层叠而形成。通过对该硅钢板的残留变形或残留应力的产生进行抑制，可以进一步提高铁心的磁特性。

因此，本方式中的主轴电动机可以实现低铁损化、高输出化、小型轻量化。另外，该主轴电动机中使用的电磁钢板，具有在边缘部分几乎没有飞边等的良好特性。

飞边等是塑性变形层的一种，因为沿着切断部，从钢板的平面方向向空间方向锋利地突出，所以有时会破坏在电磁钢板表面形成的绝缘皮膜，破坏层叠的钢板间的绝缘。

另外，在层叠这种钢板的情况下，由于飞边等，在层叠的钢板间产生不需要的空隙，所以损害层叠铁心密度的增加，结果是磁感应强度降低。磁感应强度的降低阻碍主轴电动机的小型轻量化。

虽然也有时采用在将电磁钢板层叠后，通过将铁心在板厚方向上进行压缩，压塌飞边等，使层叠铁心密度提高的方法，但在这种情况下，通过加压压缩增加了残留应力，铁损增加。从而，还存在由飞边等引起的绝缘破坏的问题。

在本方式说明的铁心，由于基本不产生飞边等，不用进行加压压缩，可以提高层叠铁心密度，且不会引起绝缘破坏。因此，还可以降低铁损。

在用于铁心的作为电磁钢板的硅钢板中，硅的含量为6.5重量％，理论上铁损最低。但是，若硅含量增加，则轧制加工性及冲孔加工性会明显恶化。所以，不管铁损有多大，考虑到轧制加工性及冲孔加工性，硅钢板中硅的含量一般约为3.0重量％。

在本方式中说明的硅钢板，因为板厚可以薄壁化为0.3mm以下，所以即使硅的含量在2.0重量％以下，铁损也低。

在现有技术中，在板厚为0.3mm以下的薄壁化了的硅钢板的制造中，需要轧制、退火等特别的工序，但在本方式说明的硅钢板，因为不需要这样的特别的工序，所以还可以降低薄壁化了的硅钢板的制造成本。且，关于铁心的制造，因为不需要冲孔加工，所以可以进一步降低制造成本。

此外，与铁心的主要材料即硅钢板不同，公知有作为极薄电磁材料的在特殊用途限定使用的价格极其昂贵的非结晶材料，但是因为非结晶材料有使熔融金属急速凝固来形成箔体进行制造的特殊工序，所以可以实现厚度为0.05mm左右或其以下的超薄壁的300mm左右宽度的极少量的制造，但是在这以上的板厚或板宽的材料的制造，在工业规模下的制造却是不可能实现的。

如此，非结晶材料，因为材质硬且脆，并且过薄，不能进行冲孔加工，由于化学成分的限制，磁感应强度低等原因，不能作为铁心的主要材料。

在本方式中说明的电磁钢板与这样的非结晶材料不同，具有晶粒子。

另外，本方式中的电磁钢板，可以同时实现有利于低铁损化的薄壁化、变形的降低、高输出化、有利于小型轻量化的尺寸精度的提高，有利于高磁感应强度化的铁心层叠密度的提高。

即，根据本方式，可以提供能够实现低铁损和实现高输出、小型轻量化的铁心。

电磁钢板的板厚与铁损的关系如图14所示。

根据图14可知，板厚与铁损之间存在板厚越厚，铁损越高的关系。

其中一般采用的硅钢板的板厚，考虑到轧制加工或冲孔加工性，分为0.50mm和0.35mm这两种。

广泛用于铁心制造的这两种板厚的硅钢板，为了降低铁损，需要进行轧制和退火。另外，为实现进一步的薄壁化，由于作为对象的铁心的形状和大小的不同而使得反复的次数不同，但需要反复进行这样的轧制和退火。如此，在一般使用的硅钢板中，为实现薄壁化，需要追加轧制、退火等特别的工序进行制造，从而制造成本变高。

在本方式说明的铁心，因为可以降低制造成本，又可以解决铁心加工上的问题，所以可用于工业规模的大量生产。

本方式中使用的硅钢板的板厚为0.08～0.30mm。且，优选使用厚度为0.1～0.2mm的硅钢板，采用蚀刻加工制作铁心的形状。

在图14中，作为参考也表示了非结晶材料的板厚的区域。因为非结晶材料有使熔融金属急速凝固来形成箔体进行制造的特殊工序，所以适于厚度为0.05mm左右或其以下的超薄壁的制造，在这以上的板厚由于急速冷却很困难，所以制造困难。另外，只能制造板宽在300mm左右的窄的板，与特殊的制造工序一起，制造成本显著的提高。

另外，关于磁特性，虽然铁损低，但是存在磁感应强度也低的缺点。这是因为为了急速冷却凝固而在化学成分上存在限制。

在本方式中没有使用这种非结晶材料，而使用具有晶体粒子的硅钢板。

下面，介绍硅钢板的代表性的制造工序。

由可形成电磁钢板的材料制造钢。例如，使用具有如下组成的钢板材料：其组成是含C为0.005重量％，含Mn为0.2重量％，含P为0.02重量％，含S为0.02重量％，含Cr为0.03重量％，含Al为0.03重量％，含Si为2.0重量％，含Cu为0.01重量％，其余部分为Fe和若干杂质组成。

通过对这种钢板材料实施连续铸造、热轧、连续退火、酸洗、冷轧、连续退火，制造板宽为50～200cm、在此特别是板宽为50cm、板厚为0.2mm的硅钢板。

另外，在制作出的硅钢板的表面，为了降低铁损，进而也可以形成4.5～6.5重量％的硅。

然后，实施厚度为0.1μm的有机树脂的绝缘被膜涂敷，制造硅钢板。

根据情况不同，也可以不采用特别的绝缘被膜涂敷的工序，而制作厚度为0.01～0.05μm的酸化被膜。

另外，这里说明的绝缘被膜涂敷的工序在制造铁心时，优选在蚀刻加工的工序后进行。

另外，硅钢板形成为平板或线圈状、辊状。

下面，说明铁心的代表性的制造工序。

对制造的硅钢板进行预先处理，涂上抗蚀剂。对该抗蚀剂，利用掩模对定子铁心的形状进行曝光、显影。根据其形状除去抗蚀剂。进一步，用蚀刻液进行加工。在通过蚀刻液的加工后，除去残余的抗蚀剂，制造出所要的具有定子铁心的形状的硅钢板。这种制造中例如光刻加工是有效的，使用采用金属掩模的精密加工微细孔的方法也是有效的。

将制造的具有希望的定子铁心的形状、具有铁心形状的多个硅钢板进行层叠，通过焊接等固定层叠后的硅钢板，从而制造铁心。另外，在焊接时，优选利用纤维激光器等实施输入热量少的焊接。

通过利用蚀刻加工制造突极的形状，可以得到极高的加工精度，如误差在±10μm以下，优选在±5μm以下，可以制造希望形状的定子铁心。

另外，若用圆度表示误差，则在30μm以下，优选在15μm以下，更优选在10μm以下。而且，所谓圆度，是指圆形部分从几何学上的理想圆偏离的大小，是指用两个同心的几何学上的理想圆去夹圆形部分时，两圆之间区域最小时的半径差。

图15表示硅钢板中硅的含量与铁损间的关系。

如图15所示，硅含量为6.5重量％的硅钢板的铁损最少。但是，在硅钢板中硅的含量比6.5重量％大时，轧制加工很难进行，所希望厚度的硅钢板的制造很困难。因为轧制加工性存在电磁钢板中含有的硅越多，加工性越变差的倾向。从这个背景出发，综合考虑铁损和轧制加工性之间的平衡，一般使用硅含量为3.0重量％的硅钢板。

即，在本方式中，通过使硅钢板的板厚薄壁化，降低硅钢板的铁损，减小硅钢板中硅的含量对铁损的影响。

因此，在本方式中说明的硅钢板，不仅轧制加工性变好，而且通过使板厚薄壁化，对铁损影响大的硅钢板中硅的含量的自由度变大。因此，可以使硅钢板中硅的含量在0.5～7.0重量％的范围，也可以采用0.8～2.0重量％和4.5～6.5重量％的极端的不同的含量，根据铁心的规格或主轴电动机的用途，可以区分使用。

图16表示基于蚀刻加工的代表性的加工截面形状。

通过蚀刻加工硅钢板，在用酸液溶解的加工截面附近，如图(a)所示，不存在飞边等塑性变形层。可以相对于硅钢板的平面方向基本垂直地形成加工截面。

并且，在先进的光刻加工中，如图16(b)～(d)所示，也可以控制溶解部的形状。即，还可以形成规定的锥度(tape)，也可以在相对于板厚方向的垂直方向上形成凸凹。

如此，被蚀刻加工后的硅钢板，由该加工引起的残余应力几乎为0，塑性变形层几乎不存在，硅钢板的相对于厚度方向的塑性变形量几乎为0。另外，蚀刻加工引起的加工截面附近的塑性变形量也几乎为0。

并且，在加工截面中，可以控制硅钢板的加工截面的形状，可以形成加工引起的残余应力几乎为0、并且加工截面附近的塑性变形量也几乎为0的切断截面形状。

另外，通过采用这样的蚀刻加工，还可以在使硅钢板的微细的结晶组织、机械特性及表面部最佳化的状态下适用于铁心。考虑到硅钢板的结晶组织的各向异性，及基于此的磁特性的各向异性，还可以实现铁心的磁特性的最佳化。

图17表示基于冲孔加工的代表性的加工截面形状。

通过冲孔加工硅钢板，在塑性加工时的剪切应力的作用下，加工截面附近显著变形，形成10～100μm左右的飞边、塌边、压塌。

另外，关于硅钢板的平面方向的尺寸精度，在冲孔加工中因模具的尺寸精度而受到限制，通常相对于硅钢板的厚度在5％左右的间隙下被剪断，因此硅钢板的平面方向的尺寸精度下降。另外，在大量生产时因模具的损失，还存在精度随着时间的经过而降低等问题。另外，越是薄壁化后的硅钢板，冲孔加工越困难。

在适用蚀刻加工的本方式中，可以解决这种加工精度的问题，也可以消除因为时间经过而引起的精度的降低。

另外，在使用规定图案对定子铁心的形状进行曝光时，优选设置与电磁钢板的轧制方向有关的掩模或基准孔。

在层叠电磁钢板的情况下，将电磁钢板相对于轧制方向平均化，这在使主轴电动机的性能提高的方面来说是必要的。例如，相对于轧制方向，改变所定量的掩模或者基准孔的位置，在层叠电磁钢板时，通过使掩模或基准孔的为止对齐，可以实现作为主轴电动机的磁特性的提高。

用蚀刻制法制作以上的薄板电磁钢板的主轴电动机，可以使齿槽转矩变小，并且也可降低铁损，可以提供高精度、高效率的主轴电动机。

在具备本发明的主轴电动机的HDD装置中，因为齿槽转矩足够小，所以可以使记录磁信息的盘30的旋转速度变动极小，因此，可以使磁信息的记录再生稳定、实现高速、大容量、高可靠性。

Claims (13)

1.一种主轴电动机，其特征在于，

具有定子和转子，所述定子具有定子铁心和定子线圈，所述定子铁心具有突极，所述定子线圈配置在所述突极间，所述定子铁心由层叠的钢板制作，所述钢板的突极通过蚀刻加工形成，所述转子具有永久磁铁，

所述永久磁铁的全部或者一部分在以铁为主成分的强磁性材料的表面上层状地形成碱、碱土类元素或者稀土类元素的氟化合物层，在强磁性材料和氟化合物层的界面附近，在氟化合物层中铁以不改变氟化合物的基本结晶构造的方式存在，含有铁的氟化合物是存在于氟化合物层内的强磁性材料。

2.一种主轴电动机，其特征在于，

具有定子和转子，所述定子具有定子铁心和定子线圈，所述定子铁心具有突极，所述定子线圈配置在所述突极间，所述定子铁心由层叠的钢板制作，所述钢板的突极通过蚀刻加工形成，所述转子具有永久磁铁，

所述永久磁铁的全部或者一部分在以铁为主成分的强磁性材料的表面上形成碱、碱土类元素或者稀土类元素的氟化合物层，在强磁性材料和氟化合物层的界面附近，在氟化合物层中存在铁浓度为1原子％以上50原子％以下混合的晶粒，所述晶粒为含有铁氟化合物的强磁性材料。

3.一种主轴电动机，其特征在于，

具有定子和转子，所述定子具有定子铁心和定子线圈，所述定子铁心具有突极，所述定子线圈配置在所述突极间，所述定子铁心由层叠的钢板制作，所述钢板的突极通过蚀刻加工形成，所述转子具有永久磁铁，

所述永久磁铁的全部或者一部分在以铁为主成分的强磁性材料的表面上形成碱、碱土类元素或者稀土类元素的氟化合物层，在强磁性材料和氟化合物层的界面附近，在氟化合物层中存在含有铁及氧的晶粒，所述晶粒为含有铁氟氧化合物的强磁性材料。

4.一种主轴电动机，其特征在于，

具有定子和转子，所述定子具有定子铁心和定子线圈，所述定子铁心具有突极，所述定子线圈配置在所述突极间，所述定子铁心由层叠的钢板制作，所述钢板的突极通过蚀刻加工形成，所述转子具有永久磁铁，

所述永久磁铁的全部或者一部分在以铁为主成分的强磁性材料的表面上形成碱、碱土类元素或者稀土类元素的氟化合物层，氟化合物是由REFn表示的化合物，RE是碱土类或者稀土类元素，n为1至3，

在所述强磁性材料和氟化合物层的界面附近，在氟化合物层中存在混合了铁或者氧的晶粒，所述晶粒为含有铁氟氧化合物的强磁性材料。

5.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

转子及永久磁铁的全部或者一部分为氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的平均晶粒径在1nm至500nm的范围，

所述氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的电阻高于母相的强磁性材料的电阻。

6.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

转子的永久磁铁的全部或者一部分为高电阻磁铁，是氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的平均晶粒径在1nm至500nm的范围，反冲透磁率大于1.04且不到1.30，比电阻为0.2mΩcm以上。

7.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

作为转子的永久磁铁材料的强磁性材料的全部或者一部分是通过伴随氟化合物的粒成长的加热成形来形成的，氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的平均晶粒径在1nm至500nm的范围加热并且平均晶粒径增加，反冲透磁率与所述平均晶粒径一起变大。

8.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

作为转子的永久磁铁材料的强磁性材料的全部或者一部分是通过伴随氟化合物的粒成长的加热成形来使在母相磁粉上预先形成的氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物扩散粒成长，从而烧结成形体。

9.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

作为转子的永久磁铁材料的强磁性材料的全部或者一部分是通过伴随氟化合物的粒成长的加热成形来形成的，使氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的平均晶粒径在1nm至500nm的范围增加，反冲透磁率与所述平均晶粒径一起变大。

10.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

转子的永久磁铁是下述磁铁，其含有稀土类元素的强磁性材料的全部或者一部分是通过伴随氟化合物的粒成长的加热成形来形成的，氟化合物、铁氟化合物或者铁氟氧化合物的平均晶粒径在1nm至500nm的范围加热并且使平均晶粒径增加，反冲透磁率与所述平均晶粒径一起变大。

11.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

所述主轴电动机为多极主轴电动机，定子的突极的数目为6个以上。

12.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

所述主轴电动机为多极主轴电动机，转子的永久磁铁的极数为8个以上。

13.如权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

定子和转子的间隙的宽度为0.3mm以下。

Images