CN102763180B - 磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序 - Google Patents

磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序。在本发明中，使用预先存储的表示δ（深度）－△HcJ（矫顽力增加量）的对应的数据库和表示Dy导入量－△HcJ的对应的数据库，根据磁体的形状信息和Dy导入面的信息求出磁体内的导入量的分布（S8），根据Dy导入量的分布计算磁体内的△HcJ的分布（S9）。对于不具有均匀矫顽力分布的磁体，使用计算出的△HcJ的分布来计算J－H曲线（S 11和12），使用温度系数来计算预定温度（100℃）下的去磁因数。

Description

磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序
技术领域
本发明涉及一种预先存储磁体的信息并通过运算装置计算磁体的磁力特性的方法，尤其涉及精度良好地计算磁力特性特别是去磁特性的磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序，其中磁力特性指的是使镝从磁体表面向磁体的主相外壳部扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体、以及使镝等重稀土类元素从其他磁体表面向内部扩散的磁体内部的磁力特性。
背景技术
作为高性能的永磁体，Nd－Fe－B类烧结磁体被用于多种设备，特别是被用于硬盘驱动器或各种马达。
Nd－Fe－B类烧结磁体在因高温曝晒等而被施加了去磁场时，有时其残留磁通量密度将会减少（去磁）。在这样的去磁中，存在返回到常温时将会恢复的“可逆去磁”、以及不会恢复的“不可逆去磁”这两种情况。在上述的多种设备中，使用环境的温度也各有不同，寻求的是即使在高温下被施加了去磁场时也不会发生不可逆去磁。至今为止，使用的是制作如下磁体的技术，即：对Nd－Fe－B类烧结磁体添加镝（Dy）等重稀土类元素，以重稀土类元素置换磁体的主相中的Nd，得到高矫顽力从而在高温下被施加了去磁场时也不会发生不可逆去磁的磁体。以下，在本说明书中将“不可逆去磁”简单表现为去磁。
但是，在以重稀土类元素置换Nd－Fe－B类烧结磁体中的Nd的方法中，当矫顽力增加时，残留磁通量密度依然降低。另外，重稀土类元素为稀缺资源，因此优选的是在维持耐热性的同时也削减要使用的重稀土类元素的量。因此，提出如下的技术：将镝等重稀土类元素从扩散源提供到磁体表面，利用以晶粒边界扩散为主体的热扩散，在磁体的主相外壳部制作重稀土类元素的浓度高的层（参见专利文献1）。在专利文献2中，公开了一种使镝等重稀土类元素从磁体表面向磁体内扩散的技术。由此，能够制造抑制永磁体整体的残留磁通量密度的降低、并使矫顽力提高的高性能永磁体。
在磁体被用于马达等时，为了适当地设计磁体，另外为了确定马达的特性等的规格，得知磁体的磁力特性、特别是取决于热等的去磁因数是相当重要的。在专利文献3－5中公开了进行永磁体的去磁评价的方法。在先技术文献：
专利文献1：国际公开2007/102391号小册子
专利文献2：国际公开2006/43348号小册子
专利文献3：日本专利第4228649号公报
专利文献4：日本专利公开2004－257879号公报
专利文献5：国际公开2008/123251号小册子
发明内容
发明要解决的问题：
使镝从磁体表面通过晶粒边界向内部扩散、并偏在于主相外壳部的Nd－Fe－B类烧结磁体、以及使镝等重稀土类元素从磁体表面向磁体内扩散的磁体的矫顽力，其在磁体的表面附近特别高，相对于深度方向是不均匀的。并且，矫顽力相对于温度变化进行非线性的变化，去磁场在各部位不同，因此去磁因数在各部位也不同。因此，为了以良好的精度求出使重稀土类元素从磁体表面向主相外壳部偏在的Nd－Fe－B类烧结磁体的去磁因数，需要按磁体内部的矫顽力不同的各部位得到去磁因数。
专利文献3－5所公开的技术虽然均是按磁体内的各部位求出去磁因数的方法，但初始值是根据在主体（bulk）中测量出的磁体整体的磁通量密度、去磁因数而进行计算的结构。与此不同，本发明的发明人得到了如下的见解：使用使镝进行了扩散的磁体现有的矫顽力增加量的信息对扩散处理后的磁体内的矫顽力分布进行了推测的结果是，能够精度良好地再现实测值。如果能够推测使重稀土类元素进行了扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体内的去磁前的矫顽力分布，则能够精度良好地计算之后磁体内的不同部分处的去磁因数。
本发明是鉴于这样的见解而做出的发明，其目的在于，提供一种精度良好地计算磁力特性特别是去磁特性的磁力特性计算方法、磁力特性计算装置以及计算机程序，其中磁力特性指的是使重稀土类元素扩散而向磁体的主相外壳部偏在的Nd－Fe－B类烧结磁体、以及使重稀土类元素从其他磁体表面扩散的磁体内部的磁力特性。
用于解决问题的手段：
本发明的磁力特性计算方法，求出使重稀土类元素从磁体表面导入而扩散到主相外壳部的磁体、或者使重稀土类元素扩散到内部的磁体中的磁力特性，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤，预先存储深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息，所述深度－矫顽力增加量特性信息表示相对于距离磁体表面的深度的重稀土类元素扩散引起的矫顽力增加量的分布，所述导入量－矫顽力增加量特性信息表示相对于重稀土类元素导入量的扩散引起的矫顽力增加量的特性，并且，根据预先存储的深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息，求出表示相对于深度的重稀土类元素的导入量分布的深度－导入量特性信息；第二步骤，接受表示上述磁体的大小和形状的形状信息；第三步骤，接受与接受到的形状信息相对应、并表示导入了重稀土类元素的1个或多个面的导入面信息；第四步骤，基于接受到的形状信息和导入面信息、以及求得的深度－导入量特性信息，按上述1个或多个面的每个面来计算从该面所导入的重稀土类元素的上述磁体内的导入量分布；第五步骤，根据在第四步骤中按每个面求出的导入量分布，求出上述磁体整体的导入量分布；以及第六步骤，基于在第五步骤中求出的上述磁体整体的导入量分布、以及所存储的导入量－矫顽力增加量特性信息，求出上述磁体内的扩散引起的矫顽力增加量的分布。
本发明的磁力特性计算方法，其特征在于，在第四步骤中，以里面为对称面而将如下导入量分布折回来进行相加，反复进行直到没有导入量分布的差，其中，上述导入量分布指的是相对于上述深度的重稀土类元素的导入量分布中、相对于超过从导入上述磁体的重稀土类元素的面到里面为止的距离的深度的导入量分布。
本发明的磁力特性计算方法，其特征在于，上述深度-矫顽力增加量特性信息或上述深度－导入量特性信息的矫顽力增加量以深度的指数函数的近似式来表示。
本发明的磁力特性计算方法，其特征在于，还包括如下步骤：第七步骤，预先存储重稀土类元素扩散前的磁化曲线、以及表示相对于不同的矫顽力的磁体温度变化引起的矫顽力变化量的温度系数信息，并且，基于所存储的磁化曲线、以及在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，来求出上述磁体的各部位的预定第一温度下的磁化曲线；第八步骤，基于求得的磁化曲线、以及所存储的上述温度系数的信息，计算预定第二温度下的磁化曲线；以及第九步骤，基于在第八步骤中计算出的磁化曲线，计算在第二温度下施加了各部位不同的去磁场而进行去磁后的上述预定第一温度下的去磁因数。
本发明的磁力特性计算方法，其特征在于，还包括：第十步骤，基于在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，求出上述磁体的不同温度下的去磁特性；第十一步骤，确定上述磁体的去磁因数变为预定率以下的去磁温度。
本发明的磁力特性计算装置，求出使重稀土类元素从磁体表面导入而扩散到主相外壳部的磁体、或者使重稀土类元素扩散到内部的磁体中的磁力特性，其特征在于，包括：预先存储深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息的装置，所述深度－矫顽力增加量特性信息表示相对于距离磁体表面的深度的重稀土类元素扩散引起的矫顽力增加量的分布，所述导入量－矫顽力增加量特性信息表示相对于重稀土类元素导入量的扩散引起的矫顽力增加量的特性；根据预先存储的深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息，求出表示相对于深度的重稀土类元素的导入量分布的深度－导入量特性信息的装置；接受表示上述磁体的大小和形状的形状信息的装置；接受与接受到的形状信息相对应、并表示导入了重稀土类元素的1个或多个面的导入面信息的装置；基于接受到的形状信息和导入面信息、以及求得的深度－导入量特性信息，按上述1个或多个面的每个面来计算从该面所导入的重稀土类元素的上述磁体内的导入量分布的装置；根据按每个面求出的导入量分布，求出上述磁体整体的导入量分布的装置；以及基于在求出的上述磁体整体的导入量分布、以及所存储的导入量－矫顽力增加量特性信息，求出上述磁体内的扩散引起的矫顽力增加量的分布的装置。
本发明的磁力特性计算装置其特征在于，还包括：预先存储重稀土类元素扩散前的磁化曲线、以及表示相对于不同的矫顽力的磁体温度变化引起的矫顽力变化量的温度系数信息，并且，基于所存储的磁化曲线、以及在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，来求出上述磁体的各部位的预定第一温度下的磁化曲线的装置；基于求得的磁化曲线、以及所存储的上述温度系数的信息，计算预定第二温度下的磁化曲线的装置；以及基于计算出的磁化曲线，计算在第二温度下施加了各部位不同的去磁场而进行去磁后的上述预定第一温度下的去磁因数的装置。
本发明的计算机程序，使用深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息，计算使重稀土类元素从磁体表面导入而扩散到主相外壳部的磁体、或者使重稀土类元素扩散到内部的磁体中的磁力特性，所述深度－矫顽力增加量特性信息表示相对于距离磁体表面的深度的重稀土类元素扩散引起的矫顽力增加量的分布，所述导入量－矫顽力增加量特性信息表示相对于重稀土类元素导入量的扩散引起的矫顽力增加量的特性，该计算机程序使计算机执行如下步骤：第一步骤，根据预先存储的深度－矫顽力增加量特性信息和导入量－矫顽力增加量特性信息，求出表示相对于深度的重稀土类元素的导入量分布的深度－导入量特性信息；第二步骤，接受表示上述磁体的大小和形状的形状信息；第三步骤，接受与接受到的形状信息相对应、并表示导入了重稀土类元素的1个或多个面的导入面信息；第四步骤，基于接受到的形状信息和导入面信息、以及求得的深度－导入量特性信息，按上述1个或多个面的每个面来计算从该面所导入的重稀土类元素的上述磁体内的导入量分布；第五步骤，根据在第四步骤中按每个面求出的导入量分布，求出上述磁体整体的导入量分布；以及第六步骤，基于在第五步骤中求出的上述磁体整体的导入量分布、以及所存储的导入量－矫顽力增加量特性信息，求出上述磁体内的扩散引起的矫顽力增加量的分布。
本发明的计算机程序，其特征在于，还使用预先存储重稀土类元素扩散前的磁化曲线、以及表示相对于不同的矫顽力的磁体温度变化引起的矫顽力变化量的温度系数信息的存储装置，还使计算机执行如下步骤：第七步骤，基于所存储的磁化曲线、以及在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，来求出上述磁体的各部位的预定第一温度下的磁化曲线；第八步骤，基于求得的磁化曲线、以及所存储的上述温度系数的信息，计算预定第二温度下的磁化曲线；以及第九步骤，基于计算出的磁化曲线，计算在第二温度下施加了各部位不同的去磁场而进行去磁后的上述预定第一温度下的去磁因数。
在本发明中，基于根据作为计算磁力特性的对象的磁体形状、以及镝等重稀土类元素的导入面的信息而求得的相对于距离导入面的深度的导入量分布，求出与计算对象的磁体的结构相应的重稀土类元素的导入量的分布。根据所求得的导入量的分布求出磁体内的重稀土类元素的扩散引起的矫顽力增加量的分布。通过使用求得的矫顽力增加量的分布，能够根据扩散前的均匀的矫顽力来精度良好地推测扩散后的各部位不同的矫顽力。
在本发明中，利用上述的发明，在求出作为磁力特性的计算对象的磁体的距离各导入面的导入量分布时，相对于预先求出的深度的重稀土类元素的导入量分布的深度不限长度地对应，但实际上距离磁体的上述导入面的距离是有限的，推测出在边界面内侧导入的向重稀土类元素的内部的反射，因此采用将相对于超过上述导入面到里面的距离的深度的导入量分布折回到上述里面内的导入量分布的方式来相加，从而求出导入量分布。由此，能够精度良好地求出磁体内的重稀土类元素的导入量的分布，所求出的矫顽力变化量的分布的精度也得到提高。
在本发明中，对于相对于磁体的深度的矫顽力增加量的分布，并不存储不同深度的矫顽力增加量的信息，而存储以将深度作为参数的的指数函数进行了近似的算式并加以使用。由此，能够在维持计算精度的同时，削减预先存储的信息量，并且不需要增补等处理。
在本发明中，基于扩散前的均匀的磁体（母材）的磁化曲线、以及由上述发明求得的矫顽力增加量的分布，求出扩散后的磁体的各部位的预定第一温度（例如常温）下的磁化曲线，进而，基于根据求出的磁化曲线而按不同的矫顽力存储的表示矫顽力的温度变化量的温度系数的信息，求出扩散后的磁体的各部位的预定第二温度（例如加热温度）下的磁化曲线，进而求出以预定第二温度施加了不同的去磁场之后的返回到第一温度（常温）后的磁体内的各部位的磁化曲线（磁力特性）。由此，能够精度良好地计算作为磁体整体的去磁因数。
优选的是，将温度系数的信息作为矫顽力的二次函数进行近似而预先存储，从而能够精度良好地计算按各部分具有不同的矫顽力的值、即具有矫顽力分布的重稀土类元素的扩散后的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁力特性。
在本发明中，基于扩散前的均匀的磁体（母材）的磁化曲线、以及由上述发明求得的矫顽力增加量的分布，精度良好地求出扩散后的磁体的预定第一温度（例如常温）下的负载时的磁化曲线，进而，基于表示按不同的各矫顽力存储的表示矫顽力的温度变化量的温度系数的信息，求出被施加处于第二温度下的磁体的多个不同部位的各个部位处的矫顽力不同的、多个在第二温度下不同的去磁场而进行了去磁时的第一温度下的磁体整体的去磁因数，确定在预定率以下的去磁温度。由此，能够精度良好地计算高温下的去磁特性，作为扩散了重稀土类元素的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁力特性。
发明效果：
根据本发明，能够通过计算而精度良好地推测使镝等重稀土类元素扩散而向磁体的主相外壳部偏在的Nd－Fe－B类烧结磁体、或者使重稀土类向其他磁体内扩散的磁体内的各部位处不同的矫顽力的分布，因此能够精度良好地计算作为磁体整体的磁力特性。
尤其是，在预定于马达那样的高温下使用的磁体中，需要精度良好地计算不可逆的残留磁通量密度的下降率、即所谓的不可逆去磁因数，但即使在使重稀土类元素进行了扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体中矫顽力相对于扩散和温度的变化具有分布，也能够精度良好地计算去磁因数。
附图说明
图1是表示本实施方式中磁力特性计算装置的结构的框图。
图2是表示本实施方式中磁力特性计算装置的运算部执行的磁力特性计算处理的一例的流程图。
图3是表示δ－△HcJ数据库的内容例的说明图。
图4是表示Dy导入量－△HcJ数据库的内容例的说明图。
图5是根据δ－△HcJ数据库和Dy导入量－△HcJ数据库计算出的深度δ与Dy导入量的对应的说明图。
图6是表示本实施方式中磁力特性计算装置的运算部计算出的与1个导入面对应的、到厚度D为止的Dy导入量分布的例子的曲线图。
图7是表示运算部根据按各导入面求得的Dy导入量分布求出磁体整体的Dy导入量的分布的例子的说明图。
图8是本实施方式中磁力特性计算装置的运算部计算出的磁体内的Dy导入量分布和变换后的矫顽力增加量△HcJ分布的说明图。
图9是表示用于矫顽力增加量△HcJ分布的计算精度的验证的磁体的形状信息的说明图。
图10是表示磁体上表面的中央部C处的相对于深度（距离）δ的矫顽力增加量△HcJ分布的计算结果和测量结果的曲线图。
图11是表示磁体上表面的中央部C与周边部R各自的相对于深度（距离）δ的矫顽力增加量△HcJ分布的测量结果的曲线图。
图12是表示J－H曲线的修正例的曲线图。
图13是表示预先存储到存储部中的矫顽力的温度系数的内容例的曲线图。
图14是表示实施例1～3的磁体M1～M3的母材的磁力特性的曲线图。
图15是表示实施例1～3的针对母材的Dy导入量与矫顽力增加量△HcJ的对应的曲线图。
图16是实施例1的SPM马达的大致上方立体图。
图17是表示实施例1的磁体的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。
图18是表示关于实施例1的磁体的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。
图19是示意地表示针对实施例1的磁体而计算出的△HcJ分布的例子的示意图。
图20是表示对使用了具有图19所示的△HcJ分布的实施例1的磁体的SPM马达的去磁特性的计算结果与实测结果的例子的曲线图。
图21是示意地表示具有图19所示的△HcJ分布的实施例1的磁体被去磁了2％时的温度下Br减少率的分布的计算结果的示意图。
图22是实施例2的IPM马达的大致上方立体图。
图23是表示实施例2的磁体的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。
图24是表示针对实施例2的磁体的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。
图25是示意地表示针对实施例2的磁体而计算出的△HcJ分布的例子的示意图。
图26是表示对使用了具有图25所示的△HcJ分布的实施例2的磁体的IPM马达的去磁特性的计算结果和实测结果进行了比较的例子的曲线图。
图27是示意地表示具有图25所示的△HcJ分布的实施例2的磁体被去磁了2％时的温度下Br减少率的分布的计算结果的示意图。
图28是实施例3的IPM马达的大致上方立体图。
图29是表示实施例3的磁体的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。
图30是表示关于实施例3的磁体的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。
图31是示意地表示针对实施例3的磁体而计算出的△HcJ分布的例子的示意图。
图32是表示对使用了具有图31所示的△HcJ分布的实施例3的磁体的IPM马达的去磁特性的计算结果和实测结果进行了比较的例子的曲线图。
图33是示意地表示具有图31所示的△HcJ分布的实施例3的磁体被去磁了2％时的温度下Br减少率的分布的计算结果的示意图。
具体实施方式
以下，将本发明基于表示其实施方式的附图进行具体说明。
在以下的实施方式中，说明如下的例子：基于本发明的计算机程序，使计算机执行磁力特性计算方法而作为磁力特性计算装置进行工作，计算使作为重稀土类元素的镝（以下标记为Dy）进行了扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁力特性。
图1是表示本实施方式中磁力特性计算装置1的结构的框图。在本实施方式中磁力特性计算装置1中，使用个人计算机。磁力特性计算装置1包括：控制各结构部的动作并执行运算的运算部10；存储各种信息的存储部11；用于运算部10的处理的临时存储部12；从可移动型存储介质2读出信息的读取部13；以及用于在显示器14、键盘15、鼠标16等输入输出装置和运算部10之间进行中继的接口（I/F）17。
运算部10使用CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）、MPU（Micro Processing Unit：微处理单元）等。运算部10读出存储在存储部11中的磁力特性计算程序1P并加以执行。由此，运算部10执行用于计算在设计中利用的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁力特性的各处理。
存储部11使用硬盘（HardDisk）或SSD（Solid State Drive：固态驱动器）等外部存储装置。存储部11除了存储有上述的磁力特性计算程序1P之外，还存储有后述的δ－△HcJ数据库（深度－矫顽力增加量特性信息）111和Dy导入量－△HcJ数据库（导入量－矫顽力增加量特性信息）112，以使得能够在运算部10计算磁力特性的处理时进行参照。
临时存储部12使用DRAM（Dynamic Random Access Memory动态随机存取存储器）、SRAM（Static RAM静态RAM）等易失性随机存取存储器。临时存储部12临时存储有从存储部11读出的磁力特性计算程序1P等、以及由于运算部10的处理而产生的各种信息。
读取部13能够从DVD、CD－ROM、软磁盘等可移动型存储介质2读出数据。在可移动型存储介质2中存储有用于使计算机作为磁力特性计算装置1进行工作的磁力特性计算程序2P。存储在存储部11中的磁力特性计算程序1P也可以是复制由运算部10利用读取部13从可移动型存储介质2读出的磁力特性计算程序2P而得到的程序。
I/F17进行如下处理：将运算部10如后述那样输出的图像信息等输出到显示器14的处理、检测由键盘15输入的信息而通知给运算部10的处理、检测由鼠标16输入的信息而通知给运算部10的处理等。操作磁力特性计算装置1而想要设计磁体和使用了磁体的产品的操作者（技术者），能够利用键盘15和鼠标16而输入操作者在设计中使用的磁体的相关信息，使运算部10计算关于该磁体的特性。
在如上述那样构成的磁力特性计算装置1中，说明作为使Dy等重稀土类元素扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁力特性计算出基于热以及去磁场的去磁因数的过程。在此，作为被扩散的重稀土类元素，举例Dy来进行说明。首先，运算部10求出作为特性计算对象的磁体内的Dy扩散后的矫顽力（HcJ）的增加量（△HcJ）的分布。然后，运算部10基于扩散前的母材的矫顽力求出磁体内的矫顽力（HcJ）分布，确定各部位的J－H曲线，作为磁体整体的磁力特性而计算出在预定温度（预定第二温度、例如100℃）下使用时而返回到常温（预定第一温度、例如20℃）后的去磁因数。
图2是表示本实施方式中磁力特性计算装置1的运算部10计算Dy扩散后的磁体的磁力特性的处理顺序的一例的流程图。
运算部10生成用于输入或选择磁体的形状信息、从磁体的哪一面导入Dy的信息的画面，将其经由I/F17输出到显示器14中（步骤S1）。运算部10经由I/F17接受利用键盘15和鼠标16的磁体的形状信息的输入、Dy导入面的选择（步骤S2）。
在步骤S2中接受的磁体的形状信息，指的是例如有限要素法的网点信息（节点或要素信息）。同样地在步骤S2中接受的Dy导入面的信息，指的是分别确定与形状信息对应的导入面的数量和导入面的信息。
运算部10读出存储在存储部11中的表示相对于距Dy导入面的深度δ的矫顽力增加量△HcJ的分布的δ－△HcJ数据库111、以及Dy导入量－△HcJ数据库112（步骤S3），计算表示深度δ与Dy导入量的对应的δ－Dy导入量信息（步骤S4）。
运算部10基于在步骤S2中接受的形状信息和Dy导入面的信息，选择1个导入面，确定相对于选择出的导入面的深度δ的界限、即选择出的导入面距离里面的厚度D（步骤S5）。运算部10基于在步骤S4中计算出的δ－Dy导入量信息，考虑诺依曼型边界条件来计算所确定的到厚度D为止的Dy导入量的分布（步骤S6）。对于诺依曼型边界条件将在后面说明。
接着，运算部10判断是否选择了所有的导入面，并计算了Dy导入量的分布（步骤S7）。运算部10在判断为没有计算针对所有的导入面的Dy导入量的分布时（S7：否）、将处理返回至步骤S5，计算针对其他导入面的Dy导入量的分布。
运算部10在判断为针对所有导入面计算了Dy导入量的分布时（S7：是），叠加针对所有导入面的Dy导入量的分布，计算磁体内的Dy导入量的分布（步骤S8）。
运算部10基于Dy导入量－△HcJ数据库112，将在步骤S8中计算出的磁体内的Dy导入量的分布变换为磁体内的矫顽力增加量△HcJ分布（步骤S9）。
接着，运算部10基于扩散前的磁体、即磁体的母材的磁体特性、以及在步骤S9中求得的矫顽力增加量△HcJ，计算常温（20°C）下的Dy扩散后的矫顽力HcJ分布（步骤S10）。运算部10基于计算出的矫顽力HcJ分布，并考虑不同的温度系数，计算磁体温度上升到去磁评价温度100℃为止的情况下的J－H曲线作为磁力特性（步骤S11），在磁体温度上升到去磁评价温度100°C为止的状态下，给予被施加去磁场这样的负载而发生了去磁之后，基于所存储的温度系数计算返回到常温（20℃）时的J－H曲线（步骤S12）。运算部10基于步骤S11和步骤S12的计算结果，计算去磁评价温度100℃下的去磁因数（步骤S13），结束处理。在此，去磁因数使用了减少率，该减少率采用了成为去磁评价温度的前后常温下的评价对象的磁体的马达特性的转矩。
以下，详细说明图2的流程图所示的各处理。首先，说明步骤S3和步骤S4中基于δ－△HcJ数据库111和Dy导入量－△HcJ数据库112的深度δ与Dy导入量的对应的计算。
图3是表示δ-△HcJ数据库111的内容例的说明图。
在图3的说明图，通过曲线图示出相对于距Dy的导入面的深度（距离）δ的矫顽力增加量△HcJ。具体而言，δ－△HcJ数据库111既可以是例如每0.5毫米的矫顽力增加量△HcJ的信息，也可以是以指数函数等对图3的说明图所示的曲线进行了近似的算式。如图3所示，在δ－△HcJ数据库111中存在如下的关系：深度δ越深则矫顽力增加量△HcJ就越减少。
图4是表示Dy导入量－△HcJ数据库112的内容例的说明图。在图4的说明图中，相对于Dy导入量的矫顽力增加量△HcJ通过曲线图而示出。具体而言，Dy导入量－△HcJ数据库112既可以是多个不同的各Dy导入量的矫顽力增加量△HcJ的信息（以预定导入量的单位被标准化），也可以是以对图4的说明图所示的曲线进行了近似的算式。
在步骤S4中，使用处于图3和图4所示的关系的δ－△HcJ数据库111和Dy导入量－△HcJ数据库112来计算相对于深度δ的Dy导入量的分布。
图5是表示根据δ－△HcJ数据库111和Dy导入量－△HcJ数据库112计算的深度δ与Dy导入量的对应的说明图。在图5的说明图中，利用曲线图示出相对于深度δ的Dy导入量的分布。如图5所示，深度δ越深则Dy导入量越减少。
在步骤S4中所计算的深度δ与Dy导入量的对应既可以是不同的多个深度δ、例如每0.5毫米的Dy导入量的数值，也可以是以指数函数等对图5的说明图所示的曲线进行了近似的算式。
接下来，详细说明步骤S6中的Dy导入量分布的计算处理。诺依曼型边界条件指的是在边界面处物理量的变化率变为零的边界条件。相对于深度δ的Dy导入量从磁体的导入面呈指数函数性地减少，但Dy应考虑在里面与磁体外部的边界面进行反射，而不是漏掉里面来进行分布。
相对于深度δ的Dy导入量的分布考虑诺依曼型边界条件，以等于厚度D的深度δ折回图5所示的分布的曲线图而叠加的方式来进行计算。运算部10使用求得的相对于深度δ的Dy导入量分布进行运算，以使得Dy导入量相对于超过了从Dy导入面到里面为止的距离（厚度）D的量的深度δ的曲线图被折回，将各深度的Dy导入量分别相加。进而，运算部10进行运算，以使得被折回的曲线图在深度δ＝0处进一步被折回，使其被重复相加。
图6是表示本实施方式中磁力特性计算装置1的运算部10计算出的与1个导入面对应的到厚度D为止的Dy导入量分布的例子的曲线图。运算部10如上述那样进行运算，以使得相对于超过了从Dy导入面到里面为止的距离（厚度）D的量的深度δ的Dy导入量（图6中B部分）如虚线C所示那样，以里面为对称面折回从而进行相加。此时的运算反复进行到没有折回相加引起的差变为止。其结果是，如图6所示那样，根据相对于图5所示的深度δ的Dy导入量的分布得到与1个导入面对应的Dy导入量分布（图6中粗实线A）。
接着，详细说明基于步骤S8中的来自各导入面的Dy导入量分布的Dy导入量计算处理。图7是表示运算部10根据按各导入面求得的Dy导入量分布求出磁体整体的Dy导入量的分布的例子的说明图。在图7的左上部示出作为磁力特性的计算对象的磁体的例子。图7中的磁体为扁平的长方体形状，从3个导入面分别导入Dy。1个为位于上表面的扁平面，其他2个为相对的侧面。
在图7中，使用通过上表面扁平面、相对的2个侧面这三个面来等分磁体的剖面图表示Dy导入量的分布。在图7左上部的磁体的下方示出将上表面的扁平面作为导入面的情况（1）、将剖面图中右侧的侧面作为导入面的情况（2）、以及将左侧的侧面作为导入面的情况（3）各自的Dy导入量的分布的图像。
在将上表面的扁平面作为导入面的情况下，在上表面Dy导入量最多，随着深度δ越深、即向下部越深，Dy导入量越减少。减少的方式描绘出图6所示那样的曲线。在将右侧的侧面作为导入面的情况下，在右侧侧面Dy导入量最多，随着深度δ越深、即向左侧的侧面的宽度越大，则Dy导入量越减少。减少的方式描绘出图6所示那样的曲线。将左侧的侧面作为导入面的情况与将右侧的侧面作为导入面的情况是对称的。
在图7的右侧，示出叠加了将各面作为导入面时相对于深度δ的Dy导入量分布的情况的剖面图。如图7所示那样，从上表面和2个相对的侧面导入了Dy时，Dy导入量在边沿部分最多，距离上表面和两个侧面的距离越长，则Dy导入量越少。
图8是表示本实施方式中磁力特性计算装置1的运算部10计算出的磁体内Dy导入量分布和变换后的矫顽力增加量△HcJ分布的说明图。在图8的左侧示出磁体内的Dy导入量分布内、相对于距离1个导入面的深度δ的Dy导入量分布，在右侧示出变换后的相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ的分布。由于在存储部11的Dy导入量－△HcJ数据库112中存储有Dy导入量与矫顽力增加量△HcJ的对应关系，因此运算部10将图8的左侧所示的纵轴的Dy导入量变换而得到矫顽力增加量△HcJ的分布。这样，并不是叠加相对于距各导入面的深度δ的矫顽力增加量△HcJ的分布，而是一次求出距各导入面的Dy导入量分布的结构。由此，能够考虑图4所示的Dy导入量－△HcJ的非线性，精度良好地推测矫顽力增加量△HcJ的分布。
在此，示出关于相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ分布的计算精度的验证结果。图9是表示用于矫顽力增加量△HcJ分布的计算精度的验证的磁体的形状信息的说明图。在验证中，使用纵47.5mm、横32.5mm、且厚度2.5mm或9.5mm的扁平长方体形状的、厚度不同的磁体，分别在相同条件下使用专利文献1所述的方法进行了Dy扩散之后，测量出磁体的上表面中央部C和周边部R的矫顽力增加量△HcJ。上表面周边部是距离长边（47.5mm）的距离2.0mm、距离短边（32.5mm）的距离约24mm的部分。然后，如图9的白箭头所示那样，从上表面和4个侧面分别同样地使Dy向磁体扩散。在此，在Dy浓度的测量中使用了ICP（InductivelyCoupled Plasma，感应耦合等离子体）分析法。对于矫顽力HcJ的测量，使磁体按2.8mm×2.8mm×1.0mm的测量部位而切出，使用VSM（VibratingSample Magnetometer，振动样品磁力计）来进行。此外，为了使ICP分析法和VSM的测量间距均能够以0.5mm测量，而用以同一条件制作出的多个磁体进行了测量。
图10是表示磁体上表面的中央部C处相对于深度（距离）δ的矫顽力增加量△HcJ分布的计算结果和测量结果的曲线图。在图10的横轴，以“mm（毫米）”为单位表示深度δ，在纵轴以“kA/m（千安培每米）”为单位表示矫顽力增加量△HcJ。在图10中，利用实线示出厚度为9.5mm的磁体的相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ的实测值分布。在图10中，用×标记表示厚度为2.5mm的磁体的相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ分布的计算结果，用白圆圈表示厚度为2.5mm的磁体的矫顽力增加量△HcJ分布的实测结果。
基于图10中以实线示出的厚度为9.5mm的磁体（边界条件δ＝9.5）的相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ的实测值分布（δ－矫顽力增加量△HcJ的实测对应关系），以图6和图8所示的扩散边界模型，计算出厚度为2.5mm的磁体、也就是将边界条件取为δ＝2.5mm时的矫顽力增加量△HcJ分布（×标记）。深度δ为0.5mm、1.0mm、1.5mm、以及2.0mm时的计算结果（×标记）、各自的深度δ处的矫顽力增加量△HcJ的实测结果（白圆圈），与边界条件为9.5mm时的分布存在很大不同，并且该计算结果与该实测结果以良好的精度相符。
这样，能够使用深度δ－△HcJ数据库111和Dy导入量－△HcJ数据库112，对于任意形状的磁体，以图6和图8所示的扩散边界模型精度良好地求出矫顽力增加量△HcJ的分布。
此外，在扁平长方体形状的磁体中，来自上表面的扩散效果与来自面积小于上表面的较窄侧面的扩散效果有可能不同。因此，对是否也可以简单地叠加来自各面的导入量分布来变换为矫顽力增加量△HcJ分布进行了验证。为此，对距离作为导入面的侧面为2.0mm处的矫顽力增加量△HcJ和距离作为另一导入面的上表面2.0mm（深度2.0mm）处的矫顽力增加量△HcJ进行实测从而进行了比较。
图11是表示磁体上表面的中央部C与周边部R各自的相对于深度（距离）δ的矫顽力增加量△HcJ分布的测量结果的曲线图。在图11中，以白圆圈表示中央部C处相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ的分布，以白三角表示周边部R处相对于深度δ的矫顽力增加量△HcJ的分布。如图11所示那样，中央部C处的深度δ＝2.0mm的矫顽力增加量△HcJ为约75（kA/m）。并且，距离侧面2.0mm的周边部R处的深度δ最大的部位（距离上表面的影响较少的部位）的矫顽力增加量△HcJ为约95（kA/m）。也就是说，距离侧面2.0mm处的矫顽力增加量△HcJ、距离作为导入面的上表面的深度2.0mm处的矫顽力增加量△HcJ没有太大变化，来自上表面的扩散效果和来自侧面的扩散效果几乎相同。
由此，可推测，即使在如图2的流程图所示，通过叠加来自各面的导入量分布而求出Dy导入量分布，并将求出的Dy导入量分布变换为矫顽力增加量△HcJ分布的方法中，也可维持精度。因此，在使Dy扩散到扁平长方体形状的磁体中的情况的磁力特性的计算工序中，并不区别来自上表面的扩散效果和来自侧面的扩散效果而叠加来自各面的Dy导入量分布，能够精度良好地求出矫顽力增加量△HcJ分布。
接着，详细说明步骤S11和S12中的J－H曲线的计算处理。J－H曲线是用于确定磁体的磁化曲线内、表示了磁化强度J（T）与磁场H（A/m）的关系的磁力特性的重要信息。
在磁力特性计算装置1的存储部11中，存储有作为扩散前的母材的磁体的磁力特性的信息。磁力特性的信息中含有磁化曲线（J－H曲线、B－H曲线）。运算部10使用母材的磁化曲线，根据利用扩散的矫顽力增加量△HcJ，求出各部位的矫顽力HcJ，根据求得的矫顽力HcJ按各部位计算J－H曲线。使用所存储的各矫顽力的温度系数来修正计算出的J－H曲线，得到高温时（例如100℃）的磁力特性。
下面，说明磁体被加热到100℃而涉及到负载后，返回到常温（20℃）时的J－H曲线的修正方法。图12是表示J－H曲线的修正例的曲线图。在横轴示出磁场H、在纵轴表示磁化强度J。在图12中的细虚线中，示出20℃和100℃下的扩散后的磁体内任意部位的J－H曲线。
通过运算部10的处理，计算无负载时的J－H曲线上的导磁系数Pc’－（图12中线i）。在此，所谓的导磁系数是J－H曲线上的导磁系数，在以下的说明中也是同样的。无负载时的导磁系数Pc’取决于磁力特性计算对象的磁体的形状和磁路构造，无负载时的20℃下的工作点变为线i和20℃的J－H曲线的交点（A）。运算部10计算在20℃下被施加了负载时的工作点B，使线i平行移动以使得与工作点B重合而作为线ii，由此计算去磁场Hd。运算部10通过100℃的J－H曲线和线ii，来计算100℃下被施加了去磁场Hd时的工作点C。工作点C位于100℃的J－H曲线的偏曲部（急弯）之下，因此为发生了不可逆去磁的状态。在100℃下被施加去磁场Hd而发生了去磁时的等价J-H曲线由图12中的粗虚线示出。
在J－H曲线中，磁化强度J为零时磁场H为矫顽力HcJ，磁场H为零时磁化强度J为残留磁通量密度Br。运算部10基于所存储的上述的温度系数的信息，计算在100℃下发生了不可逆去磁后的20℃下的J－H曲线、与在100℃下施加了去磁场Hd而发生了去磁时的等价的J－H曲线（图12中粗虚线）的HcJ、Br。在100℃下发生了不可逆去磁后的20℃下的J－H曲线以图12中的粗实线示出。
如上所述，Dy扩散后的磁体的矫顽力并不是在磁体内为均匀的，而是在各部位矫顽力不同。因此，残留磁通量密度Br的降低程度也在各部位不同，所以为了精度良好地求出磁体的去磁特性，而必须按各部位考虑矫顽力的温度变化的不同。因此，需要与不同的矫顽力（绝对值）相应的温度系数。
图13是表示预先存储在存储部11中的矫顽力的温度系数的内容例的曲线图。在图13中，在横轴表示矫顽力（kA/m），在纵轴表示相对于温度变化的矫顽力的变化的比例β（％/℃）。根据图13中的白圆圈所示的温度变化系数的20℃～140℃下的实测值，如实线所示那样能够对矫顽力HcJ预先计算例如二次近似式，并对Dy扩散后的磁体内的各部位不同的任意的矫顽力HcJ使用温度系数。
在图2的流程图的步骤S11和S12中，通过基于J－H曲线的温度系数的修正来求出基于温度上升的去磁特性。由此，扩散后的磁体在被加热到100℃的状态下施加负载，能够在步骤S13中计算发生了去磁时的去磁因数。在步骤S13的计算处理中，运算部10在步骤S12中将按各部位计算出的J－H曲线变换为B－H曲线，通过基于用于计算去磁因数的现有程序的处理，来计算磁体整体的去磁因数。
在步骤S11中计算100℃下的J－H曲线，在步骤S12中求出在100℃被施加去磁场进行了去磁后而降低到20℃时的J－H曲线，由此求出100℃下的去磁因数，但是，不言而喻，通过将步骤S11中的温度设为100℃以外的温度，也能够计算不同温度下的去磁因数。能够计算多个基于不同温度的去磁因数，确定去磁因数在特定值以下的温度而作为Dy扩散后的磁体的去磁特性求出。用于马达的Nd-Fe-B类烧结磁体因马达的旋转、马达周边的环境等而往往在高温下使用，取决于温度的残留磁通量密度的降低程度是尤为重要的。也就是说，需要如下这样的信息，即：表示达到怎样的温度，再继续使用也不会被去磁的信息。因此，利用本实施方式中磁力特性计算装置1而精度良好地求出的去磁温度是非常有用的。
作为上述那样计算出的磁力特性的例子，以下示出分别计算被用于3个种类的马达的Nd－Fe－B类磁体（实施例1～3）的去磁特性，与实测去磁特性进行比较而得到的结果。
在以下说明的实施例1～3中，作为母材分别使用以下材料。其中，形状是在实施例1～3中分别不同的形状。
NMX－S52（日立金属株式会社制，Nd－Fe－B类烧结磁体）
残留磁通量密度Br：1.46（T）
矫顽力HcJ：901（kA/m）
图14是表示实施例1～3的磁体M1～M3的母材磁力特性的曲线图。图14是20℃、60℃、100℃和140℃下的磁化曲线，在横轴示出磁场H（kA/m）、在纵轴示出磁化B或J（T）。上侧的曲线为J－H曲线，下侧的曲线为B－H曲线。在磁力特性计算装置1的存储部11预先存储有图14所示的母材的磁化曲线，由此，运算部10能够如上述那样计算Dy扩散后的J－H曲线和温度变化后的J－H曲线。
图15是表示针对实施例1～3的母材的Dy导入量和矫顽力增加量△HcJ的对应的曲线图。在横轴示出Dy导入量（mass％）、在纵轴取为矫顽力增加量△HcJ（kA/m），由白圆圈表示实测值，由实线表示近似式。此外，在实例中，使Dy进行了扩散的母材被切出为2.8mm×2.8mm×1.0mm的单片试料，使用ICP测量Dy导入量而得到。另外，△HcJ通过以VSM测量出的试料矫顽力HcJ与母材的矫顽力HcJ的差值来求得。将如图15所示那样对应的Dy导入量－△HcJ数据库112预先存储在存储部11中，从而运算部10能够如上述那样计算磁体内的△HcJ分布。
（实施例1）
作为实施例1，计算用于扇形磁体型SPM（Surface Permanent Magnet：表面永磁体）马达的磁体的磁力特性、特别是相对于温度的去磁因数，与实测值进行了比较。SPM马达往往被用于例如EV（Electric Vehicle：电动汽车）的一部分、以及电动功率控制（steering）等的车辆产业领域、或者伺服马达等的FA（Factory Automation：工厂自动化）的用途中。
图16为实施例1的SPM马达的大致上方立体图。图16中的3是实施例1的SPM马达，M1是用于SPM马达3的进行了Dy扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体。SPM马达3是6极9槽的马达，磁体M1为6个，在转子的外周沿着圆周方向等间隔地排列。在实施例1中，磁体M1分别以沿着转子的外周的方式形成弓型形状，位于外周即与转子的接合面相反一侧的面、以及沿着转子的轴方向的侧面为Dy导入面。
在实施例1中，作为磁体M1，采用方形形状的磁体，以专利文献1所记载的方法制作厚度10mm的扩散条件不同的2个扩散材料A和扩散材料B，计算各自的磁力特性（去磁因数），与实测结果相比较。对于扩散材料A，其通过将处理温度取为900℃、将Dy提供0.25小时使其扩散而制作出来。
对于扩散材料B，其通过将处理温度取为900℃、将Dy提供1.0小时使其扩散而制作出来。
首先，需要扩散材料A和B各自情况下的磁体M1的深度δ－△HcJ的对应关系。图17是表示实施例1的磁体M1的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。在横轴示出深度（距离）δ、在纵轴示出矫顽力增加量△HcJ。在此，在各深度δ的矫顽力HcJ的测量中，分别准备多个扩散材料A和B以使得测量间距为0.5mm，将各磁体切为2.8mm×2.8mm×1.0mm的单片，按各部位利用VSM进行了测量。此外，将从磁体M1的上表面观察到的距扩散面（侧面）的单片的位置取为深度δ。此外，图17中的圆圈表示扩散材料A的磁体M1的深度δ－△HcJ的对应关系、三角表示扩散材料B的磁体M1的深度δ－△HcJ的对应关系。实线是各自的近似曲线，均用以下的近似式（1）来表示。
△HcJ（δ）＝a·EXP（b·δ）…（1）
在实施例1中，作为与δ－△HcJ数据库111对应的内容，识别表示针对扩散材料A和B各自的近似曲线的近似式（1）的系数a和b并将其预先存储。扩散材料A的a＝730、b＝-2.098，扩散材料B的a＝841、b＝－0.892。
在图17所示的曲线图中，通过达到深度δ＝10mm的实测值识别出近似式的系数。但是，在使用较薄形状的磁体的情况下，有时无法实测相对于充分的深度δ的矫顽力增加量△HcJ。在该情况下，在测量出达到厚度量的矫顽力增加量△HcJ之后，将这些测量值如图6所示那样应用于基于诺依曼型边界条件的扩散模型，求出近似式（1）的系数a和b即可。
图18是表示对于实施例1的磁体M1的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。横轴表示深度（距离）δ，纵轴表示矫顽力增加量△HcJ。由白圆圈表示扩散材料A的磁体M1的各深度δ处的矫顽力变化量△HcJ的实测值，由黑圆圈表示对于扩散材料A的磁体M1的、通过近似式（1）（a＝730、b＝－2.098）得到的矫顽力增加量△HcJ的计算结果。另外，由白三角表示扩散材料B的磁体M1的各深度δ处的矫顽力增加量△HcJ的实测值，由黑三角表示对于扩散材料B的磁体M1的、通过近似式（1）（a＝841、b＝－0.892）得到的矫顽力增加量△HcJ的计算结果。
如图18所示那样，近似式（1）由于充分再现实测值，因此就算是不对许多磁体厚度实测δ－△HcJ特性，也使用充分地针对深度δ的δ－△HcJ数据库111，能够精度良好地得到针对磁体厚度的δ－△HcJ的特性。
图19是示意地表示针对实施例1的磁体M1而计算出的△HcJ分布的例子的示意图。在左侧表示扩散材料A、在右侧表示扩散材料B的△HcJ分布的例子。采用以垂直于SPM马达3的轴的面对磁体M1进行等分的方式而切断时的剖面图示出分布。如上所述，在磁体M1中，位于与转子的接合面相反一侧的面（图19中的上表面）和轴方向的侧面（图19中的两侧面）为Dy导入面。因此，对于磁体M1内的矫顽力增加量△HcJ，具有越靠近上部和两侧部越大，向与转子的接合面的中心而减少的分布。
图20是表示使用了具有图19所示的△HcJ分布的实施例1的磁体M1的SPM马达3的去磁特性的计算结果与实测结果比较后的例子的曲线图。此外，去磁因数利用转矩的减少率而计算出来。图20的横轴表示用于评价去磁因数的温度（℃）、纵轴表示去磁因数（％）。白圆圈为相对于Dy扩散处理前的母材的不同温度的去磁因数的实测值、黑圆圈为相对于Dy扩散处理前的母材的不同温度的去磁因数的计算值。白三角为扩散材料A的磁体M1的去磁因数的实测值、黑三角为扩散材料A的磁体M1的去磁因数的计算值。白正方形为扩散材料B的磁体M1的去磁因数的实测值、黑正方形为扩散材料B的磁体M1的去磁因数的计算值。
去磁因数通过如下方式而求出，即：将使用了磁体M1的SPM马达3在设定有温度的恒温槽中工作后返回到常温，测量常温状态下的转矩，计算乘以负载前的常温下相对于转矩的减少率而求出。恒温槽的温度如图20所示，在50～140℃中每隔10℃来设定，在分别设定的温度下使SPM马达3旋转。
当着眼于图20所示的去磁因数的计算结果和实测结果内、去磁因数变为2％时的设定温度时，变为如下的情况。对于母材的去磁因数变为2％的温度，实测值为91℃、计算结果为88℃，误差为-3℃。对于使用了扩散材料A的磁体M1的去磁因数变为2％的温度，实测值为98℃、计算结果为96℃，误差为-2℃。对于使用了扩散材料B的磁体M1的去磁因数为2％的温度，实测值为122℃、计算结果为122℃，误差为零。可以得知通过Dy扩散而使磁体M1的去磁耐热性提高。由此，可以说以足够的精度分析出了去磁特性。
图21是示意地示出具有图19所示的△HcJ分布的实施例1的磁体M1被去磁2％时的温度下Br减少率分布的计算结果的示意图。在图21的左上方表示母材、在左下表示扩散材料A、在右下方表示扩散材料B的例子。均与图19同样地采用以垂直于SPM马达3的轴的面切断了磁体M1时的剖面图来示出分布。如上述那样，母材在88℃下去磁因数变为2％。母材的矫顽力的分布为均匀的，但去磁因数具有分布，越接近SPM马达3的外侧则去磁因数越高，Br减少率有变高的趋势。通过计算得出扩散材料A和扩散材料B分别在96℃和122℃下去磁因数变为2％。对于此时的Br减少率，其趋势为在图19所示的矫顽力的增加量较大的部位的去磁因数变低，矫顽力的增加量较小的部位的去磁因数变高。在此，在去磁因数的计算中，将扩散材料A和扩散材料B分别加热到96℃和122℃，施加了去磁场之后，根据返回到室温（约20℃）时的Br的减少量而求出去磁因数。
（实施例2）
作为实施例2，计算用于IPM（Interior Permanent Magnet：永磁体）马达的磁体的磁力特性、特别是相对于温度的去磁因数，与实测进行了比较。IPM马达应用于EV（Electric Vehicle）和HEV（Hybrid EV）、空调、工业用大型马达、和电动车用马达等。
图22是实施例2的IPM马达的大致上方立体图。图22中的4是实施例2的IPM马达，M2是用于IPM马达4的进行了Dy扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体。IPM马达4是6极9槽的马达，平板状的磁体M2为6个，以马达轴为中心，以旋转对称的方式嵌入到转子中。在实施例2中，磁体M2分别形成平板形状，IPM马达4的外周面和沿着马达的轴方向的侧面为Dy导入面。
在实施例2中，作为磁体M2，通过专利文件1所记载的方法制作扩散条件不同的2个扩散材料C和D，计算各自的磁力特性（去磁因数），与实测结果相比较。对于扩散材料C，将处理温度取为900℃，提供Dy并使其扩散2.0小时而制作出来。对于扩散材料D，将处理温度取为900℃，提供Dy并使其扩散4.0小时而制作出来。
首先，需要扩散材料C和D各自情况的磁体M2的深度δ－△HcJ的对应关系。图23是表示实施例2的磁体M2的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。在横轴表示深度（距离）δ，在纵轴表示矫顽力增加量△HcJ。矫顽力HcJ的测量与实施例1是同样的。圆圈表示扩散材料C的磁体M2的深度δ－△HcJ的对应关系，三角表示扩散材料D的磁体M2的深度δ－△HcJ的对应关系。实线是各自的近似曲线，均以上述的近似式（1）来表现。
在实施例2中，作为与δ－△HcJ数据库111对应的内容，识别表示对于分别使用了扩散材料C和D的情况的近似曲线的近似式（1）的系数a和b并将其预先存储。使用了扩散材料C的情况下，a＝507、b＝－1.326；使用了扩散材料D的情况下，a＝763、b＝－0.888。在此，也与实施例1同样地，在无法实测相对于足够的深度δ的矫顽力增加量△HcJ时，如图6所示的那样，适用于基于诺依曼型边界条件的扩散模型，求出对最后得到的曲线进行了近似的近似式（1）的系数a和b即可。
图24是表示针对实施例2的磁体M2的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。在横轴表示深度（距离）δ、在纵轴表示矫顽力增加量△HcJ。由白圆圈表示扩散材料C的磁体M2的各深度δ处的矫顽力增加量△HcJ的实测值，由黑圆圈表示通过针对扩散材料C的磁体M2的近似式（1）（a＝507、b＝－1.326）而得到的矫顽力增加量△HcJ的计算结果。另外，由白三角表示扩散材料D的磁体M2的各深度δ处的矫顽力增加量△HcJ的实测值，由黑三角表示过针对扩散材料D的磁体M2的近似式（1）（a＝763、b＝－0.888）而得到的矫顽力增加量△HcJ的计算结果。实施例2也在近似式（1）中充分地再现实测值。
图25是示意地示出针对实施例2的磁体M2计算出的△HcJ分布的例子的示意图。在左侧表示扩散材料C、在右侧表示扩散材料D的△HcJ分布的例子。均是由采用在垂直于IPM马达4的轴的面对磁体M2进行等分的方式而切断时的剖面图示出分布。如上所述，磁体M2中位于IPM马达4的外侧的宽面（图25中的上表面）、以及位于轴方向的侧面（图25中的两侧面）为Dy导入面。因此，磁体M2内的矫顽力增加量△HcJ被计算出为具有如下的分布：越靠近上部和两侧部越大，向着IPM马达4的中心侧而减少。
图26是表示使用了具有图25所示的△HcJ分布的实施例2的磁体M2的IPM马达4的去磁特性的计算结果与实测结果进行了比较的例子的曲线图。此外，去磁因数通过转矩的减少率而计算出来。与使用了实施例1的磁体M1的SPM马达的情况相同。图26的横轴表示用于评价去磁因数的温度（DC）、纵轴表示去磁因数（％）。
白圆圈是Dy扩散处理前的相对于母材的不同温度的去磁因数的实测值、黑圆圈是Dy扩散处理前的相对于母材的不同温度的去磁因数的计算值。白三角是扩散材料C的磁体M2的去磁因数的实测值、黑三角是扩散材料C的磁体M2的去磁因数的计算值。白正方形是扩散材料D的磁体M2的去磁因数的实测值、黑正方形是扩散材料D的磁体M2的去磁因数的计算值。去磁因数的测量方法与实施例1同样，因此省略详细的说明。
与实施例1同样地，若关注于去磁因数变为2％时的设定温度，则如以下那样。对于母材的去磁因数变为2％的温度，实测值为93℃、计算结果为91℃，误差为-2℃。对于扩散材料C的磁体M2的去磁因数变为2％的温度，实测值为107℃、计算结果为102℃，误差为-5℃。对于扩散材料D的磁体M2的去磁因数变为2％的温度，实测值为114℃、计算结果为117℃、误差为-3℃。由此，可以说能够以足够精度分析去磁特性。
另外，可以得知实施例2也通过Dy扩散使磁体M2的去磁耐热性提高。
图27是示意地表示具有图25所示的△HcJ分布的实施例2的磁体M2被去磁为2％时的温度下Br减少率分布的计算结果的示意图。在图27的左上方表示母材、在左下方表示扩散材料C、在右下方表示扩散材料D的例子。与图25同样，均是由采用在垂直于IPM马达4的轴的面对磁体M2进行等分的方式而切断时的剖面图示出分布。如上述那样，母材在91℃下去磁因数变为2％时被进行计算。母材的矫顽力的分布是均匀的，但是去磁因数具有分布，在IPM马达4的外侧的角部去磁因数最高，Br减少率高。扩散材料C和扩散材料D各自在102℃和117℃下去磁因数变为2％是通过计算而得到的。对于Dy扩散后的磁体M2的Br减少率，具有如下趋势：图25所示的矫顽力的增加量大的部位的去磁因数低，矫顽力的增加量小的部位的去磁因数高。在实施例2中也与实施例1同样地求得。
（实施例3）
作为实施例3，计算用于IPM马达的磁体的磁力特性、特别是相对于温度的去磁因数，与实测进行了比较。实施例3中的马达与实施例2相比较，其特征在于磁体被配置成V字型。以下，说明计算该配置下磁力特性的变化、并与实测进行了比较的例子。
图28是实施例3的IPM马达的大致上方立体图。图28中的5是实施例3的IPM马达，M3是用于IPM马达5的进行了Dy扩散的Nd－Fe－B类烧结磁体。IPM马达5的结构为：以分别平行于马达轴的直线对实施例2的IPM马达4的磁体M2进行2等分，以配置为V字型的方式嵌入到转子中。磁体M3分别形成平板形状。Dy导入面是磁体M3、M3、…各自的IPM马达5的外周面和沿着轴方向的侧面。
在实施例3中，作为磁体M3，以专利文献1所记载的方法使扩散材料E的处理温度为900℃、提供Dy使其扩散4.0小时而制作出来。与实施例1和2同样，首先需要扩散材料E的磁体M3的深度δ－△HcJ的对应关系。图29是表示实施例3的磁体M3的深度δ－△HcJ的对应关系的实测值的曲线图。横轴表示深度（距离）δ，纵轴表示矫顽力变化量△HcJ。矫顽力HcJ的测量与实施例1同样。
通过圆圈表示扩散材料E的磁体M3的深度δ－△HcJ的对应关系。实线为近似曲线，由上述的近似式（1）来表现。
在实施例3中，作为与δ－△HcJ数据库111对应的内容，根据实测值识别表示磁体M3的近似曲线的近似式（1）的系数a和b并将其预先存储。对于实施例3中的磁体M3，a＝705、b＝－1.120。在此，也与实施例1同样地，当无法实测相对于足够的深度δ的矫顽力增加量△HcJ时，如图6所示那样，适用于基于诺依曼型边界条件的扩散模型，求出近似式（1）的系数a和b即可。
图30是表示对于实施例3的磁体M3的δ－△HcJ的实测值与计算结果的比较结果的曲线图。在横轴表示深度（距离）δ，在纵轴表示矫顽力增加量△HcJ。由白圆圈表示扩散材料E的磁体M3的各深度δ的矫顽力增加量△HcJ的实测值，由黑圆圈表示通过相对于扩散材料E的磁体M3的近似式（1）（a＝705、b＝－1.120）而得到的矫顽力增加量△HcJ的计算结果。在实施例3中，也是近似式（1）充分地再现实测值。
图31是示意地表示针对实施例3的磁体M3计算出的△HcJ分布的例子的示意图。在图31所示的例子中，由采用在垂直于IPM马达5的轴的面对成对的2个磁体M2、M3进行等分的方式而切断时的剖面图示出分布。如上述那样，磁体M3、M3各自的IPM马达5的外周面（图31中的上表面）和轴方向的侧面（图31中的各两侧面）为Dy导入面。因此，磁体M3中的矫顽力增加量△HcJ计算出具有如下的分布：越接近磁体M3各自的IPM马达5的外周面侧和轴方向的侧面侧越大，在IPM马达5的中心侧减少。
图32是表示使用了具有图31所示的△HcJ分布的实施例3的磁体M3的IPM马达5的去磁特性的计算结果和实测结果的例子的曲线图。此外，去磁因数通过转矩的减少率而计算出来。图32的横轴表示用于评价去磁因数的温度（℃），纵轴表示去磁因数（％）。白圆圈是Dy扩散处理前的相对于母材不同温度的去磁因数的实测值、黑圆圈是Dy扩散处理前的相对于母材不同温度的去磁因数的计算值。白三角是扩散材料E的磁体M3的去磁因数的实测值、黑三角是扩散材料E的磁体M3的去磁因数的计算值。去磁因数的测量方法与实施例1同样，因此省略详细的说明。
与实施例1、2同样地，若关注于去磁因数变为2％时的设定温度，则如以下那样。对于母材的去磁因数变为2％的温度，实测值为100℃、计算结果为92℃、误差为-8℃。对于使用了扩散材料E的磁体M3的去磁因数变为2％的温度，实测值为122℃、计算结果为113℃、误差为-9℃。由此，可以说能够以足够的精度分析去磁特性。另外，可以得知在实施例3也通过Dy扩散使磁体M3的去磁耐热性提高。
图33是示意地示出具有图31所示的△HcJ分布的实施例3的磁体M3被去磁为2％时的温度下Br减少率的分布的计算结果的示意图。在图33的左侧表示母材、在右侧表示扩散材料E的磁体M3的例子。与图31同样地，均是由采用在垂直于IPM马达5的轴的面对磁体M3进行等分的方式而切断时的剖面图示出分布。如上所述，母材被计算出在92℃下去磁因数变为2％。母材的矫顽力的分布是均匀的，但去磁因数具有分布，在位于IPM马达5外侧的角部，去磁因数最高，Br减少率高。扩散材料E的磁体M3通过计算而得到在113℃下去磁因数变为2％，此时的Br减少率具有如下的倾向：图32所示的矫顽力的增加量较大的部位的去磁因数低、矫顽力的增加量较小的部位的去磁因数高。此外，在实施例3中，对于去磁因数的测量，也是使扩散材料E加热到113摄氏度，返回到室温（20℃）后进行。
如实施例1～3所示，通过基于本实施方式的磁力特性计算装置1的磁力特性计算程序1P的处理，能够根据扩散Dy等重稀土类元素而得到的Nd－Fe－B类烧结磁体的磁体内各部位不同的矫顽力增加量△HcJ的分布的计算结果，精度良好地求出去磁因数。
在实施方式和实施例1～3中，使用Dy为例说明了重稀土类元素。但是，本发明并不限于此，能够广泛应用于扩散Tb等重稀土类元素而得到的磁体的磁力特性的计算。
此外，应该认为，在所公开的实施方式中，所有内容仅为例示而并不是用于限制。本发明的范围并不是上述的说明，而是由权利要求书所示出，谋求包含与权利要求书同样的含义和所请求的范围内所有的变更。
标号说明
1磁力特性计算装置
10运算部
11存储部
111δ－△HcJ数据库（深度－矫顽力增加量特性信息）
112Dy导入量－△HcJ数据库（导入量－矫顽力增加量特性信息）
1P磁力特性计算程序
2P磁力特性计算程序
M1、M2、M3磁体

Claims (11)

1.一种磁力特性计算方法，求出使重稀土类元素从磁体表面导入而扩散到主相外壳部的磁体中、或者使重稀土类元素扩散到内部的磁体中的磁力特性，其特征在于，包括如下步骤：
第一步骤，预先存储深度-矫顽力增加量特性信息和导入量-矫顽力增加量特性信息，所述深度-矫顽力增加量特性信息表示相对于距离磁体表面的深度的重稀土类元素扩散引起的矫顽力增加量的分布，所述导入量-矫顽力增加量特性信息表示相对于重稀土类元素导入量的扩散引起的矫顽力增加量的特性，并且，
根据预先存储的深度-矫顽力增加量特性信息和导入量-矫顽力增加量特性信息，求出表示相对于深度的重稀土类元素的导入量分布的深度-导入量特性信息；
第二步骤，接受表示所述磁体的大小和形状的形状信息；
第三步骤，接受与接受到的形状信息相对应、并表示导入了重稀土类元素的1个或多个面的导入面信息；
第四步骤，基于接受到的形状信息和导入面信息、以及求得的深度-导入量特性信息，按所述1个或多个面的每个面来计算从该面所导入的重稀土类元素的所述磁体内的导入量分布；
第五步骤，根据在第四步骤中按每个面求出的导入量分布，求出所述磁体整体的导入量分布；以及
第六步骤，基于在第五步骤中求出的所述磁体整体的导入量分布、以及所存储的导入量-矫顽力增加量特性信息，求出所述磁体内的扩散引起的矫顽力增加量的分布。
2.根据权利要求1所述的磁力特性计算方法，其特征在于，
在第四步骤中，以里面为对称面而将如下导入量分布折回来进行相加，反复进行直到没有导入量分布的差，其中，以上将如下导入量分布折回中所述的导入量分布指的是相对于所述深度的重稀土类元素的导入量分布中、相对于超过从导入所述磁体的重稀土类元素的面到里面为止的距离的深度的导入量分布。
3.根据权利要求1或2所述的磁力特性计算方法，其特征在于，
所述深度-矫顽力增加量特性信息或所述深度-导入量特性信息的矫顽力增加量以深度的指数函数的近似式来表示。
4.根据权利要求1或2所述的磁力特性计算方法，其特征在于，还包括如下步骤：
第七步骤，预先存储重稀土类元素扩散前的磁化曲线、以及表示相对于不同的矫顽力的磁体温度变化引起的矫顽力变化量的温度系数信息，并且，基于所存储的磁化曲线、以及在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，来求出所述磁体的各部位的预定第一温度下的磁化曲线；
第八步骤，基于求得的磁化曲线、以及所存储的所述温度系数的信息，计算预定第二温度下的磁化曲线；以及
第九步骤，基于在第八步骤中计算出的磁化曲线，计算在第二温度下施加了各部位不同的去磁场而进行去磁后的所述预定第一温度下的去磁因数。
5.根据权利要求4所述的磁力特性计算方法，其特征在于，还包括：
第十步骤，基于在第六步骤中求得的矫顽力增加量的分布，求出所述磁体的不同温度下的去磁特性；
第十一步骤，确定所述磁体的去磁因数变为预定率以下的去磁温度。
6.一种磁力特性计算方法，其特征在于，包括：
步骤S1，磁力特性计算装置的运算部生成用于接受输入或选择磁体的形状信息、从磁体的哪一面导入Dy的信息，将其经由接口输出到显示器中；
步骤S2，所述运算部经由接口接受利用键盘和鼠标的磁体的形状信息的输入、Dy导入面的选择；
步骤S3，所述运算部读出存储在存储部中的表示相对于距Dy导入面的深度δ的矫顽力增加量ΔHcJ的分布的深度δ-ΔHcJ数据库、以及Dy导入量-ΔHcJ数据库；
步骤S4，所述运算部计算表示深度δ与Dy导入量的对应的深度δ-Dy导入量信息；
步骤S5，所述运算部基于在步骤S2中接受的形状信息和Dy导入面的信息，选择1个导入面，确定相对于选择出的导入面的深度δ的界限、即选择出的导入面距离里面的厚度D；
步骤S6，所述运算部基于在所述步骤S4中计算出的δ-Dy导入量信息，考虑诺依曼型边界条件来计算所确定的到厚度D为止的Dy导入量的分布；
步骤S7，所述运算部判断是否选择了所有的导入面，并计算了Dy导入量的分布，在判断为没有针对所有导入面计算了Dy导入量的分布时，返回至所述步骤S5以进行所述步骤S5和所述步骤S6的处理，计算针对其他导入面的Dy导入量的分布；
步骤S8，所述运算部通过所述步骤S7在判断为针对所有导入面计算了Dy导入量的分布时，叠加针对所有导入面的Dy导入量的分布，计算磁体内的Dy导入量的分布；以及
步骤S9，所述运算部基于Dy导入量-△HcJ数据库，将在所述步骤S8中计算出的磁体内的Dy导入量的分布变换为磁体内的矫顽力增加量△HcJ分布。
7.根据权利要求6所述的磁力特性计算方法，其特征在于，
在所述步骤S6中，以里面为对称面而将如下导入量分布折回来进行相加，反复进行直到没有导入量分布的差，其中，上述导入量分布指的是相对于上述深度的重稀土类元素的导入量分布中、相对于超过从导入上述磁体的重稀土类元素的面到里面为止的距离的深度的导入量分布。
8.根据权利要求6或7所述的磁力特性计算方法，其特征在于，
深度δ-矫顽力增加量ΔHcJ信息或深度δ-Dy导入量信息的矫顽力增加量ΔHcJ以深度δ的指数函数的近似式来表示。
9.根据权利要求6或7所述的磁力特性计算方法，其特征在于，还包括：
步骤S10，所述运算部基于扩散前的磁体的磁体特性、以及在所述步骤S9中求得的矫顽力增加量△HcJ，计算常温下的Dy扩散后的矫顽力HcJ分布；
步骤S11，所述运算部基于计算出的矫顽力HcJ分布，并考虑不同的温度系数，计算磁体温度上升到去磁评价温度为止的情况下的J-H曲线作为磁力特性；
步骤S12，所述运算部在磁体温度上升到去磁评价温度为止的状态下，给予被施加去磁场这样的负载而发生了去磁之后，基于所存储的温度系数计算返回到常温时的J-H曲线；以及
步骤S13，所述运算部基于所述步骤S11和所述步骤S12的计算结果，计算去磁评价温度下的去磁因数。
10.一种磁力特性计算装置，求出使重稀土类元素从磁体表面导入而扩散到主相外壳部的磁体中、或者使重稀土类元素扩散到内部的磁体中的磁力特性，其特征在于，包括：
第一存储部，预先存储深度-矫顽力增加量特性信息和导入量-矫顽力增加量特性信息，所述深度-矫顽力增加量特性信息表示相对于距离磁体表面的深度的重稀土类元素扩散引起的矫顽力增加量的分布，所述导入量-矫顽力增加量特性信息表示相对于重稀土类元素导入量的扩散引起的矫顽力增加量的特性；
深度-导入量特性信息获取部，根据预先存储的深度-矫顽力增加量特性信息和导入量-矫顽力增加量特性信息，求出表示相对于深度的重稀土类元素的导入量分布的深度-导入量特性信息；
第一接受部，接受表示所述磁体的大小和形状的形状信息；
第二接受部，接受与所述形状信息相对应、并表示导入了重稀土类元素的1个或多个面的导入面信息；
导入量分布计算部，基于接受到的形状信息和导入面信息、以及求得的深度-导入量特性信息，按所述1个或多个面的每个面来计算从该面所导入的重稀土类元素的所述磁体内的导入量分布；
导入量分布获取部，根据按每个面求出的导入量分布，求出所述磁体整体的导入量分布；以及
矫顽力增加量分布计算部，基于在求出的上述磁体整体的导入量分布、以及所存储的导入量-矫顽力增加量特性信息，求出上述磁体内的扩散引起的矫顽力增加量的分布。
11.根据权利要求10所述的磁力特性计算装置，其特征在于，还包括：
第二存储部，预先存储重稀土类元素扩散前的磁化曲线、以及表示相对于不同的矫顽力的磁体温度变化引起的矫顽力变化量的温度系数信息；
磁化曲线获取部，基于所存储的磁化曲线、以及所求得的矫顽力增加量的分布，来求出所述磁体的各部位的预定第一温度下的磁化曲线；
磁化曲线计算部，基于求得的磁化曲线、以及所存储的所述温度系数的信息，计算预定第二温度下的磁化曲线；以及
去磁因数计算部，基于计算出的磁化曲线，计算在第二温度下施加了各部位不同的去磁场而进行去磁后的所述预定第一温度下的去磁因数。
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Denomination of invention: Magnetic properties calculation method, magnetic properties calculation device, and computer program

Granted publication date: 20150401

License type: Common License

Record date: 20170209

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Correction item: A transferee of the entry into force of the contract

Correct: Hitachi metal ring magnets (Nantong) Co. Ltd.

False: Hitachi metal ring Ci material (Nantong) Co. Ltd.

Number: 11

Volume: 33