JP2019054724A - 回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減磁が生じたとしても必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となり、回転電機のトルクや発電量が低下することを防止した回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法を提供する。【解決手段】磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１７を生成する。そして、生成したコンパウンド１７をシート状に成形したグリーンシート１９を作製する。その後、成形したグリーンシート１９に対して磁場を印加することにより磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシート１９を変形させることによって製品形状へと成形する。その後、焼結することにより永久磁石１を製造する。また、永久磁石１は、他のエリアに比べて減磁され易いエリアへと集束するように磁化容易軸が配向されるように構成する。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法に関する。

近年、工作機械、車両、航空機、風力原動機等では、エンジンなどから伝達される機械的運動エネルギーを電気エネルギーへと変換する発電機や、逆に電気エネルギーを機械的運動エネルギーへと変換するモータ（電動機）等の回転電機が一般的に用いられている。

ここで、回転電機に用いられる永久磁石の製造方法としては、従来より粉末焼結法が一般的に用いられる。ここで、粉末焼結法は、先ず原材料をジェットミル（乾式粉砕）等により粉砕した磁石粉末を製造する。その後、その磁石粉末を型に入れて、所望の形状にプレス成形する。そして、所望形状に成形された固形状の磁石粉末を所定温度（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では１１００℃）で焼結することにより製造する（例えば、特開平２−２６６５０３号公報）。また、一般的に永久磁石では磁気特性を向上させる為に、外部から磁場を印加することによる磁場配向が行われている。そして、従来の粉末焼結法による永久磁石の製造方法では、プレス成形時において型に磁石粉末を充填し、磁場を印加させて磁場配向させた後に圧力をかけ、圧粉された成形体を成形していた。また、他の押出成形法、射出成形法、圧延成形法等による永久磁石の製造方法では、磁場を印加させた雰囲気で圧力をかけて磁石を成形していた。それによって、永久磁石を構成する各磁石粒子の磁化容易軸（Ｃ軸）方向が磁場の印加方向に揃った成形体を形成することが可能となる。

ここで、異方性磁石の磁化容易軸を揃える方法としては、アキシャル異方性、ラジアル異方性、極異方性等が存在する。また、異方性磁石を回転電機に用いる場合には、各磁石粒子の磁化容易軸を同一方向に（即ち平行に）配向するのではなく、トルクリップルの軽減や駆動力の向上を目的として、磁化容易軸を集束するように配向させることについても行われていた（例えば、特開２００５−２８７１８１号公報）。

特開平２−２６６５０３号公報（第５頁） 特開２００５−２８７１８１号公報（第５頁、図２）

ここで、従来より回転電機に配置された永久磁石は、回転電機の使用に応じて徐々に磁束の減少、即ち減磁が生じる問題があった。そして、減磁が進行すると、回転電機のトルクや発電量が低下することとなる。減磁の理由としては、例えば磁束線の短絡によって反磁界が生じることや、磁石の形状や配置に起因するものがある。そして、このような減磁は永久磁石の全体に対して均等に生じるのではなく、一部のエリアに対して特に生じ易くなっている。

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、減磁され易いエリアに磁束を集中させることによって、減磁が生じたとしても必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となり、回転電機のトルクや発電量が低下することを防止した回転電機用永久磁石、回転電機用永久磁石の製造方法、該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本願の請求項１に係る回転電機用永久磁石は、回転電機のロータ又はステータに配置され、前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアである減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されたことを特徴とする。

また、請求項２に係る回転電機用永久磁石は、請求項１に記載の回転電機用永久磁石であって、前記減磁対象エリアを含むとともに前記回転電機用永久磁石の一部である集束対象エリアのみを対象として、前記減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されることを特徴とする。

また、請求項３に係る回転電機用永久磁石は、請求項２に記載の回転電機用永久磁石であって、前記集束対象エリア以外のエリアについてはラジアル方向又はパラレル方向に磁化容易軸が配向されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る回転電機用永久磁石は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石であって、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする。

また、請求項５に係る回転電機用永久磁石は、請求項４に記載の回転電機用永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。

また、請求項６に係る回転電機用永久磁石は、請求項５に記載の回転電機用永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。

また、請求項７に係る回転電機は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置したことを特徴とする。

また、請求項８に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、回転電機のロータ又はステータに配置される永久磁石の製造方法であって、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、前記磁場配向する工程では、前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアである減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向することを特徴とする。

また、請求項９に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項８に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記減磁対象エリアを含むとともに前記回転電機用永久磁石の一部である集束対象エリアのみを対象として、前記減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向することを特徴とする。

また、請求項１０に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項９に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記集束対象エリア以外のエリアについてはラジアル方向又はパラレル方向に磁化容易軸を配向することを特徴とする。

また、請求項１１に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする。

また、請求項１２に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする。

更に、請求項１３に係る回転電機の製造方法は、回転電機の製造方法であって、請求項８乃至請求項１２のいずれかの製造方法で製造された回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置することにより製造することを特徴とする。

前記構成を有する請求項１に記載の回転電機用永久磁石によれば、磁化容易軸の配向方向を制御することによって減磁され易いエリアに対して磁束を集中させることができ、減磁が生じたとしても必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となる。その結果、回転電機の使用に伴って回転電機のトルクや発電量が徐々に低下することを防止することが可能となる。また、耐減磁特性を高くできれば必要な耐減磁特性を保持した状態で磁石体積を減らすことも可能であり、永久磁石の小型化及び製造コストの削減を実現することが可能となる。例えば、必要な耐減磁特性を確保できる下限値まで磁石体積を減らすことによって、永久磁石の性能と製造コストのバランスを最適に保つことが可能である。

また、請求項２に記載の回転電機用永久磁石によれば、永久磁石の全体ではなく、減磁対象エリアを含む一部のエリアのみを対象として減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されるので、減磁対象エリアの磁束密度を高くできる一方で、磁化容易軸を集束させることによる弊害（例えば減磁対象エリアから離れたエリアで磁束密度の低下が生じること等）を解消することが可能となる。

また、請求項３に記載の回転電機用永久磁石によれば、磁化容易軸が減磁対象エリアへと集束するように配向された一部のエリアを除いて、ラジアル方向やパラレル方向に磁化容易軸を配向させるので、永久磁石を用いる回転電機の種類に応じた適切な配向を実現することが可能となる。

また、請求項４に記載の回転電機用永久磁石によれば、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、耐減磁性を確保するとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。

また、請求項５に記載の回転電機用永久磁石によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。

また、請求項６に記載の回転電機用永久磁石によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。

また、請求項７に記載の回転電機によれば、回転電機に配置された永久磁石に減磁が生じたとしてもトルクや発電量が低下することを防止することが可能となる。

また、請求項８に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、磁化容易軸の配向方向を制御することによって減磁され易いエリアに対して磁束を集中させることができ、製造された永久磁石に減磁が生じたとしても必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となる。その結果、回転電機の使用に伴って回転電機のトルクや発電量が徐々に低下することを防止することが可能となる。また、耐減磁特性を高くできれば必要な耐減磁特性を保持した状態で磁石体積を減らすことも可能であり、永久磁石の小型化及び製造コストの削減を実現することが可能となる。例えば、必要な耐減磁特性を確保できる下限値まで磁石体積を減らすことによって、永久磁石の性能と製造コストのバランスを最適に保つことが可能である。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、耐減磁性を確保するとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。

また、請求項９に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、永久磁石の全体ではなく、減磁対象エリアを含む一部のエリアのみを対象として減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向するので、減磁対象エリアの磁束密度を高くできる一方で、磁化容易軸を集束させることによる弊害（例えば減磁対象エリアから離れたエリアで磁束密度の低下が生じること等）を解消することが可能となる。

また、請求項１０に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、磁化容易軸が減磁対象エリアへと集束するように配向された一部のエリアを除いて、ラジアル方向やパラレル方向に磁化容易軸を配向するので、永久磁石を用いる回転電機の種類に応じた適切な配向を実現することが可能となる。

また、請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。

また、請求項１２に記載の回転電機用永久磁石の製造方法によれば、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。

更に、請求項１３に記載の回転電機の製造方法によれば、回転電機に配置された永久磁石に減磁が生じたとしてもトルクや発電量が低下することを防止することが可能となる。

本発明に係る永久磁石を示した全体図である。 永久磁石が配置された埋込磁石型のモータを示した図である。 永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。 埋込磁石型のモータに配置された永久磁石において減磁の生じ易いエリアを示した図である。 永久磁石の磁化容易軸方向を示した図である。 表面磁石型のモータに配置された永久磁石において減磁の生じ易いエリアを示した図である。 本発明に係る永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。 本発明に係る永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。 本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特にグリーンシートの成形工程及び磁場配向工程を示した説明図である。 本発明に係る永久磁石の製造工程の内、特に仮焼工程の昇温態様について説明した図である。

以下、本発明に係る回転電機用永久磁石及び回転電機用永久磁石の製造方法、並びに該回転電機用永久磁石を用いた回転電機及び回転電機の製造方法について具体化した一実施形態について以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。

［永久磁石の構成］
先ず、本発明に係る回転電機用永久磁石に相当する永久磁石１の構成について説明する。図１は本発明に係る永久磁石１を示した全体図である。図１に示すように本発明に係る永久磁石１は断面が台形形状である略直方体形状を有する永久磁石である。そして、図２に示すように埋込磁石型のモータ（又は発電機）２のロータ３に形成された収容部（スロット）４に収容され、埋込磁石型のモータ（又は発電機）を構成する。図２は、永久磁石１が配置された埋込磁石型のモータ（以下、ＩＰＭモータという）２を示した図である。尚、以下の実施例では永久磁石１の形状を断面が台形形状である略直方体形状とした例について説明するが、永久磁石１の形状は配置対象となる回転電機の種別や形状等によって適宜変更可能である。例えば、断面を台形形状ではなく弓型形状や矩形形状としても良い。また、埋込磁石型のモータ（又は発電機）以外に、ＳＰＭモータ等の表面磁石型のモータ（又は発電機）に適用することも可能である。

また、本発明に係る永久磁石１はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる。尚、各成分の含有量はＮｄ：２７〜４０ｗｔ％、Ｂ：０．８〜２ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６０〜７０ｗｔ％とする。また、磁気特性向上の為、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｍｇ等の他元素を少量含んでも良い。

更に、永久磁石１は、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物を成形した成形体（グリーン成形体）によって形成される。尚、混合物を直接に図１に示す略直方体形状に成形するのではなく、一旦略直方体形状以外（例えば、シート形状、ブロック形状等）に成形し、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって略直方体形状とする構成としても良い。また、特に混合物を一旦シート形状とした後に略直方体形状に加工する構成とすれば連続工程で生産することによって生産性を向上でき、また、成形の精度についても向上させることができる。混合物をシート形状とする場合には、例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば１ｍｍ）の厚さを備えた薄膜状のシート部材とする。尚、シート形状とした場合であっても、複数枚積層することとすれば、大型の永久磁石１を製造することも可能である。

また、本発明に係る永久磁石１は異方性磁石であり、図３に示すように磁化容易軸（Ｃ軸）が配向されている。ここで、永久磁石１は、断面から見ると基本的に３つのエリアに区分されており、台形の左辺側に位置する第１エリア５と、台形の右辺側に位置する第２エリア６と、台形の中央に位置する第３エリア７とからなる。そして、エリア毎に異なる方向に磁化容易軸が配向されている。

具体的には、第１エリア５と第２エリア６は、第１エリア５と第２エリア６に含まれる特定のエリア（以下、減磁対象エリアという）へと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向される。一方、第３エリア７は、磁化容易軸を集束させることなくパラレル方向に磁化容易軸が配向される。即ち、第１エリア５と第２エリア６が本発明に係る集束対象エリアに相当する。尚、第１エリア５及び第２エリア６において磁化容易軸（Ｃ軸）は、直線状に減磁対象エリアへと集束するように配向させても良いし、曲線に沿って減磁対象エリアへと集束するように配向させても良い。

ここで、第１エリア５と第２エリア６において磁化容易軸を集束させる目標となる減磁対象エリアは、磁石内部のエリアであって、図４に示すように永久磁石１をＩＰＭモータ２のロータ３に配置した場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアとなる。より具体的には、ステータやエアギャップに対向する辺の両端角付近となる。尚、図４に示す減磁対象エリアが他のエリアに比べて減磁し易いのは、磁束線の短絡によって大きな反磁界が生じることが考えられる。

また、図３に示す例では第３エリア７はパラレル方向に磁化容易軸を配向させる構成としているが、ラジアル方向（径方向）に配向させる構成としても良い。また、第１エリア５と第２エリア６と第３エリア７のサイズの比率は適宜変更することが可能である。例えば、第１エリア５を第２エリア６よりも大きくしても良い。また、図３に示す例では永久磁石１を３つのエリアに区分しているが、２つ又は４つ以上のエリアに区分し、エリア毎に異なる方向に磁化容易軸を配向するように構成しても良い。それによって減磁対象エリアが３か所以上ある場合であっても各減磁対象エリアへと磁化容易軸を収束させるように配向することが可能となる。

そして、図３に示すように永久磁石１を配向した場合には、永久磁石１がＩＰＭモータ２に配置された場合において、減磁され易い減磁対象エリアに磁化容易軸（Ｃ軸）が集束するように配向されることとなる。その結果、永久磁石１がＩＰＭモータ２に配置され且つ着磁された場合に、減磁され易い減磁対象エリアへと磁石内部の磁束が集中する（即ち、磁束密度が高くなる）こととなる。従って、ＩＰＭモータ２の使用に伴って永久磁石１に減磁が生じたとしても、必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となる。また、永久磁石１の全体ではなく、第１エリア５と第２エリア６のみを対象として減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向するので、減磁対象エリアの磁束密度を高くできる一方で、磁化容易軸を集束させることによる弊害（例えば減磁対象エリアから離れたエリアで磁束密度の低下が生じること等）を解消することが可能となる。尚、第１エリア５と第２エリア６を第３エリア７に対して大きくすれば、磁石内部の磁束を減磁対象エリアにより集中させることができるが、その一方で磁化容易軸を集束させることによる弊害が生じる虞が高くなる。

次に、本発明に係る永久磁石１を表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）に適用する場合についても説明する。ＳＰＭモータに適用する場合には図５に示すように永久磁石１をセグメント形状とし、左辺側に位置する第１エリア８と、右辺側に位置する第２エリア９と、中央に位置する第３エリア１０とから構成する。

そして、第１エリア８と第２エリア９は、減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が傾斜して配向される。一方、第３エリア１０は、磁化容易軸を集束させることなくラジアル方向（径方向）に磁化容易軸が配向される。即ち、第１エリア８と第２エリア９が本発明に係る集束対象エリアに相当する。ここで、第１エリア８と第２エリア９において磁化容易軸を集束させる目標となる減磁対象エリアは、図６に示すように永久磁石１をＳＰＭモータのロータ３に配置した場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアとなる。より具体的には、ステータやエアギャップに対向する辺の両端角付近となる。

また、第１エリア８及び第２エリア９において磁化容易軸（Ｃ軸）は、直線状に減磁対象エリアへと集束するように配向させても良いし、曲線に沿って減磁対象エリアへと集束するように配向させても良い。

尚、図５に示す例では第３エリア１０はラジアル方向に磁化容易軸を配向させる構成としているが、パラレル方向（平行方向）に配向させる構成としても良い。また、第１エリア８と第２エリア９と第３エリア１０のサイズの比率は適宜変更することが可能である。例えば、第１エリア８を第２エリア９よりも大きくしても良い。また、図５に示す例では永久磁石１を３つのエリアに区分しているが、２つ又は４つ以上のエリアに区分し、エリア毎に異なる方向に磁化容易軸を配向するように構成しても良い。

そして、図５に示すように永久磁石１を配向した場合においても、図３と同様に減磁され易い減磁対象エリアへと磁石内部の磁束が集中する（即ち、磁束密度が高くなる）こととなる。従って、ＳＰＭモータの使用に伴って永久磁石１に減磁が生じたとしても、必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となる。また、第１エリア８と第２エリア９のみを対象として減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を傾斜して配向するので、磁化容易軸を集束させることによる弊害（例えば減磁対象エリアから離れたエリアで磁束密度の低下が生じること等）を解消することが可能となる。

また、本発明に係る永久磁石１では、後述のように磁石粉末とバインダーを混合した混合物に対して磁場を印加して配向するので、圧粉成形のように配向後に付加された圧力によって磁石粒子が回動することがなく、配向度を向上させることが可能である。また、ＰＬＰ法のように磁石粉末の密度分布にばらつきが生じることがないので、ニアネットシェイプ性が向上する。更に、製品形状（例えば図１に示す略直方体形状）への成形前の混合物に対して磁場を印加して一旦配向を行った後に、混合物の磁化容易軸の方向を考慮して混合物を成形（例えば変形加工）し、製品形状へと成形することとすれば、製品形状への成形過程において磁化容易軸の方向を操作することができる。即ち、製造者の意図する方向へ磁化容易軸を適切に配向させることが可能となる。その結果、複雑な方向へと磁化容易軸を配向した永久磁石（例えば図３、図５に示すような磁化容易軸を特定方向に集束させるように配向した異方性磁石）を容易且つ精度良く実現することが可能となる。

また、上述したように本発明に係る永久磁石１は、減磁対象エリアへと磁化容易軸が集束するように配向されたエリア（例えば第１エリア５、８や第２エリア６、９）と、磁化容易軸が集束することなくパラレル方向やラジアル方向に配向されたエリア（例えば第３エリア７、１０）とに区分されるが、混合物を製品形状に成型する際には、各エリアを異なる成形体で成形し、磁場配向された各成形体を焼結前又は焼結後に接合することによって最終的な製品形状としても良い。その場合には、各エリアを一体に成形する場合と比較して成形体の接合を行う工程が新たに必要となるが、磁場配向工程は容易且つ高配向が実現可能となる。

また、本発明では特に永久磁石１を製造する場合において、磁石粉末に混合されるバインダーは、樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を所望形状（例えば略直方体形状）に成形する際に生じた混合物の残余物を再利用する為、及び混合物を加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式（１）に示されるモノマーから選ばれる１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが該当する。

（但し、Ｒ１及びＲ２は、水素原子、低級アルキル基、フェニル基又はビニル基を表す）

上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソプレンの重合体であるポリイソプレン（イソプレンゴム、ＩＲ）、１，３−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン（ブタジエンゴム、ＢＲ）、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、２−メチル−１−ペンテンの重合体である２−メチル−１−ペンテン重合樹脂、２−メチル−１−ブテンの重合体である２−メチル−１−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。尚、α−メチルスチレン重合樹脂は柔軟性を与えるために低分子量のポリイソブチレンを添加することが望ましい。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子を含むモノマーの重合体又は共重合体（例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等）を少量含む構成としても良い。更に、上記一般式（１）に該当しないモノマーが一部共重合していても良い。その場合であっても、本願発明の目的を達成することが可能である。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に２５０℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は流動開始温度が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。

一方、バインダーに長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。具体的には炭素数が１８以上である長鎖飽和炭化水素を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を長鎖炭化水素のガラス転移点又は流動開始温度以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。

また、バインダーに脂肪酸エステルを用いる場合においても同様に、室温で固体、室温以上で液体であるステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとの混合物を磁場配向する際には、混合物を脂肪酸エステルの流動開始温度以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。

磁石粉末に混合されるバインダーとして上記条件を満たすバインダーを用いることによって、磁石内に含有する炭素量及び酸素量を低減させることが可能となる。具体的には、焼結後に磁石に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする。また、焼結後に磁石に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とする。

また、バインダーの添加量は、スラリーや加熱溶融したコンパウンドを成形する際に成形体の厚み精度を向上させる為に、磁石粒子間の空隙を適切に充填する量とする。例えば、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。

［回転電機の構成］
また、上記永久磁石１がロータ３のスロット４に収容される埋込磁石型のＩＰＭモータ２は、図２に示すようにステータ１１と、ステータ１１の内側で回転自在に配置されたロータ３とから基本的に構成される。

また、ステータ１１は、電磁鋼板等の磁性材料からなるステータコア１２と、ステータコア１２に巻装された複数の巻線１３とから基本的に構成される。更に、ステータコア１２は、円環状のヨークと、ヨークから径方向外側に突出する複数のティースからなり、巻線１３はティースに巻き付けられている。尚、巻線１３の巻装形態には、集中巻き方式と分布巻き方式がある。集中巻き方式とは、ティース毎に巻線１３が巻装される形態であり、分布巻き方式とは、複数のティースに跨って巻線１３が巻装される形態である。

一方、ロータ３には、永久磁石１が収容されるスロット４が形成される。スロット４は、ロータ３の軸方向に沿って永久磁石１と対応する形状（例えば断面台形形状）に複数（図２では４個）形成される。尚、スロット４の端部にはフラックスバリアとして空隙を形成しても良い。そして、スロット４内には上述した永久磁石１が配置される。尚、永久磁石１はスロット４に充填された充填剤を介してスロット４に固定される。充填剤としては、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いることができる。

また、本発明に係る永久磁石１は異方性磁石であり、例えば図３に示す方向に磁化容易軸（Ｃ軸）が配向される。その結果、永久磁石１がロータ３のスロット４に収容され、永久磁石１の磁化容易軸に平行に磁場を印加し着磁を行った場合には、ＩＰＭモータ２を実現する為の磁場を形成することが可能となる。更に、前記したように着磁後の永久磁石１は、減磁し易い減磁対象エリアへと磁束が集中するように構成される。

一方、ロータ３の中央には、ロータ３に一端が固定された回転軸１４を備える。そして、回転軸１４はロータ３が回転するとロータ３の回転に伴って回転するように構成される。

そして、上記構成を有するＩＰＭモータ２において、ステータ１１の巻線１３に電流を印加すると、ロータ３とステータ１１との間に磁気による吸引力と反発力が生じ、回転軸１４を中心にロータ３が回転する。また、減磁し易い減磁対象エリアへと磁束が集中するように構成することによって、減磁によるトルクの低下を防止することが可能である。

［永久磁石及び永久磁石を用いた回転電機の製造方法］
次に、本発明に係る永久磁石１及び永久磁石１を用いた回転電機の製造方法について図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１を用いた回転電機の製造工程を示した説明図である。

先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（例えばＮｄ：３２．７ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６５．９６ｗｔ％、Ｂ：１．３４ｗｔ％）からなる、インゴットを製造する。その後、インゴットをスタンプミルやクラッシャー等によって２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。若しくは、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法でフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。それによって、粗粉砕磁石粉末１５を得る。

次いで、粗粉砕磁石粉末１５をビーズミル１６による湿式法又はジェットミルを用いた乾式法等によって微粉砕する。例えば、ビーズミル１６による湿式法を用いた微粉砕では溶媒中で粗粉砕磁石粉末１５を所定範囲の粒径（例えば０．１μｍ〜５．０μｍ）に微粉砕するとともに溶媒中に磁石粉末を分散させる。その後、湿式粉砕後の溶媒に含まれる磁石粉末を真空乾燥などで乾燥させ、乾燥した磁石粉末を取り出す。また、粉砕に用いる溶媒の種類に特に制限はなく、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチル等のエステル類、ペンタン、ヘキサンなどの低級炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族類、ケトン類、それらの混合物等が使用できる。尚、好ましくは、溶媒中に酸素原子を含まない溶媒が用いられる。

一方、ジェットミルによる乾式法を用いた微粉砕では、粗粉砕した磁石粉末を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１〜０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中で、ジェットミルにより微粉砕し、所定範囲の粒径（例えば０．７μｍ〜５．０μｍ）の平均粒径を有する微粉末とする。尚、酸素濃度が実質的に０％とは、酸素濃度が完全に０％である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。

次に、ビーズミル１６等で微粉砕された磁石粉末を所望形状に成型する。尚、磁石粉末の成形には、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形することにより行う。以下の実施例では、混合物を一旦製品形状以外に成形した状態で磁場を印加して磁場配向を行い、その後に打ち抜き加工、切削加工、変形加工等を行うことによって製品形状（例えば図１に示す略直方体形状）とする。特に、以下の実施例では混合物をシート形状のグリーン成形体（以下、グリーンシートという）に一旦成形した後に製品形状とする。また、混合物を特にシート形状に成形する場合には、例えば磁石粉末とバインダーとが混合したコンパウンドを加熱した後にシート形状に成形するホットメルト塗工や、磁石粉末とバインダーと有機溶媒とを含むスラリーを基材上に塗工することによりシート状に成形するスラリー塗工等による成形が有る。

以下では、特にホットメルト塗工を用いたグリーンシート成形について説明する。
先ず、ビーズミル１６等で微粉砕された磁石粉末にバインダーを混合することにより、磁石粉末とバインダーからなる粘土状の混合物（コンパウンド）１７を作製する。ここで、バインダーとしては、上述したように樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸エステルやそれらの混合物等が用いられる。例えば、樹脂を用いる場合には構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーからなる熱可塑性樹脂を用い、一方、長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。また、脂肪酸エステルを用いる場合には、ステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド１７における磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％となる量とする。

また、上記コンパウンド１７には、後に行われる磁場配向工程での配向度を向上させる為に配向を助長する添加剤を添加しても良い。配向を助長する添加剤としては例えば炭化水素系の添加剤が用いられ、特に極性を有する（具体的には酸解離定数ｐＫａが４１未満の）添加剤を用いるのが望ましい。また、添加剤の添加量は磁石粉末の粒子径に依存し、磁石粉末の粒子径が小さい程、添加量を多くする必要がある。具体的な添加量としては、磁石粉末に対して０．１部〜１０部、より好ましくは１部〜８部とする。そして、磁石粉末に添加された添加剤は、磁石粒子の表面に付着し、後述の磁場配向処理において、磁石粒子の回動を補助する役目を有する。その結果、磁場を印加した際に配向が容易に行われ、磁石粒子の磁化容易軸方向を同一方向に揃えること（即ち、配向度を高くすること）が可能となる。特に、磁石粉末にバインダーを添加する場合には、粒子表面にバインダーが存在するため、配向時の摩擦力が上がり、粒子の配向性が低下する為、添加剤を添加する効果がより大きくなる。

尚、バインダーの添加は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行う。尚、磁石粉末とバインダーの混合は、例えば磁石粉末とバインダーをそれぞれ攪拌機に投入し、攪拌機で攪拌することにより行う。また、混練性を促進する為に加熱攪拌を行っても良い。また、磁石粉末とバインダーの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行うことが望ましい。また、特に磁石粉末を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた溶媒から磁石粉末を取り出すことなくバインダーを溶媒中に添加して混練し、その後に溶媒を揮発させ、後述のコンパウンド１７を得る構成としても良い。

続いて、コンパウンド１７をシート状に成形することによりグリーンシートを作成する。特に、ホットメルト塗工では、コンパウンド１７を加熱することによりコンパウンド１７を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材１８上に塗工する。その後、放熱して凝固させることにより、支持基材１８上に長尺シート状のグリーンシート１９を形成する。尚、コンパウンド１７を加熱溶融する際の温度は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが５０〜３００℃とする。但し、用いるバインダーの流動開始温度よりも高い温度とする必要がある。尚、スラリー塗工を用いる場合には、多量の溶媒中に磁石粉末とバインダー（更に配向を助長する添加剤を含めても良い）を分散させ、スラリーをセパレータ等の支持基材１８上に塗工する。その後、乾燥して溶媒を揮発させることにより、支持基材１８上に長尺シート状のグリーンシート１９を形成する。

ここで、溶融したコンパウンド１７の塗工方式は、スロットダイ方式やカレンダーロール方式等の層厚制御性に優れる方式を用いることが好ましい。特に、高い厚み精度を実現する為には、特に層厚制御性に優れた（即ち、基材の表面に高精度の厚さの層を塗工できる方式）であるダイ方式やコンマ塗工方式を用いることが望ましい。例えば、スロットダイ方式では、加熱して流体状にしたコンパウンド１７をギアポンプにより押し出してダイに挿入することにより塗工を行う。また、カレンダーロール方式では、加熱した２本ロールのギャップにコンパウンド１７を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材１８上にロールの熱で溶融したコンパウンド１７を塗工する。また、支持基材１８としては、例えばシリコーン処理ポリエステルフィルムを用いる。更に、消泡剤を用いたり、加熱真空脱泡を行うこと等によって展開層中に気泡が残らないよう充分に脱泡処理することが好ましい。また、支持基材１８上に塗工するのではなく、押出成型や射出成形によって溶融したコンパウンド１７をシート状に成型するとともに支持基材１８上に押し出すことによって、支持基材１８上にグリーンシート１９を成形する構成としても良い。

また、スロットダイ方式によるグリーンシート１９の形成工程では、塗工後のグリーンシート１９のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ２０と支持基材１８間のギャップをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ２０に供給する流体状のコンパウンド１７の量の変動は極力低下させ（例えば±０．１％以下の変動に抑える）、更に塗工速度の変動についても極力低下させる（例えば±０．１％以下の変動に抑える）ことが望ましい。それによって、グリーンシート１９の厚み精度を更に向上させることが可能である。尚、形成されるグリーンシート１９の厚み精度は、設計値（例えば１ｍｍ）に対して±１０％以内、より好ましくは±３％以内、更に好ましくは±１％以内とする。尚、他方のカレンダーロール方式では、カレンダー条件を同様に実測値に基づいて制御することで、支持基材１８へのコンパウンド１７の転写膜厚を制御することが可能である。

尚、グリーンシート１９の設定厚みは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、多層積層しなければならないので生産性が低下することとなる。

次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１８上に形成されたグリーンシート１９の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材１８とともに連続搬送されるグリーンシート１９を加熱することによりグリーンシート１９を軟化させる。具体的には、グリーンシート１９の粘度が１〜１５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１〜５００Ｐａ・ｓとなるまで軟化させる。それによって、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。

尚、グリーンシート１９を加熱する際の温度及び時間は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、例えば１００〜２５０℃で０．１〜６０分とする。但し、グリーンシート１９を軟化させる為に、用いるバインダーのガラス転移点又は流動開始温度以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート１９を加熱する加熱方式としては、例えばホットプレートによる加熱方式や熱媒体（シリコーンオイル）を熱源に用いた加熱方式が有る。次に、加熱により軟化したグリーンシート１９の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。印加する磁場の強さは５０００[Oe]〜１５００００[Oe]、好ましくは、１００００[Oe]〜１２００００[Oe]とする。その結果、グリーンシート１９に含まれる磁石結晶のＣ軸（磁化容易軸）が一方向に配向される。尚、磁場を印加する方向としてはグリーンシート１９の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することとしても良い。また、複数枚のグリーンシート１９に対して同時に磁場を印加する構成としても良い。

更に、グリーンシート１９に磁場を印加する際には、加熱工程と同時に磁場を印加する工程を行う構成としても良いし、加熱工程を行った後であってグリーンシートが凝固する前に磁場を印加する工程を行うこととしても良い。また、ホットメルト塗工により塗工されたグリーンシート１９が凝固する前に磁場配向する構成としても良い。その場合には、加熱工程は不要となる。

次に、図９を用いてグリーンシート１９の加熱工程及び磁場配向工程についてより詳細に説明する。図９はグリーンシート１９の加熱工程及び磁場配向工程を示した模式図である。尚、図９に示す例では、加熱工程と同時に磁場配向工程を行う例について説明する。

図９に示すように、上述したスロットダイ方式により塗工されたグリーンシート１９に対する加熱及び磁場配向は、ロールによって連続搬送された状態の長尺シート状のグリーンシート１９に対して行う。即ち、加熱及び磁場配向を行う為の装置を塗工装置（ダイ等）の下流側に配置し、上述した塗工工程と連続した工程により行う。

具体的には、ダイ２０やコーティングロール２２の下流側において、搬送される支持基材１８及びグリーンシート１９がソレノイド２５内を通過するようにソレノイド２５を配置する。更に、ホットプレート２６をソレノイド２５内においてグリーンシート１９に対して上下一対に配置する。そして、上下一対に配置されたホットプレート２６によりグリーンシート１９を加熱するとともに、ソレノイド２５に電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１９の面内方向（即ち、グリーンシート１９のシート面に平行な方向）で且つ長さ方向に磁場を生じさせる。それによって、連続搬送されるグリーンシート１９を加熱により軟化させるとともに、軟化したグリーンシート１９の面内方向且つ長さ方向（図９の矢印２７方向）に対して磁場を印加し、グリーンシート１９の適切且つ均一な磁場配向を実現することが可能となる。特に、磁場を印加する方向を面内方向とすることによって、グリーンシート１９の表面が逆立つことを防止できる。
また、磁場配向した後に行うグリーンシート１９の放熱及び凝固は、搬送状態で行うことが好ましい。それによって、製造工程をより効率化することが可能となる。

尚、磁場配向をグリーンシート１９の面内方向且つ幅方向に対して行う場合には、ソレノイド２５の代わりに搬送されるグリーンシート１９の左右に一対の磁場コイルを配置するように構成する。そして、各磁場コイルに電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１９の面内方向で且つ幅方向に磁場を生じさせることが可能となる。

また、磁場配向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向とすることも可能である。磁場配向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向に行う場合には、例えばポールピース等を用いた磁場印加装置により行う。尚、磁場配向方向をグリーンシート１９の面に対して垂直方向とする場合には、グリーンシート１９に対して支持基材１８が積層された反対側の面にもフィルムを積層することが好ましい。それによって、グリーンシート１９の表面の逆立ちを防止することが可能となる。

また、上述したホットプレート２６による加熱方式の代わりに熱媒体（シリコーンオイル）を熱源とした加熱方式を用いても良い。

ここで、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等によりスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１９を成形した場合には、磁場の勾配が生じているところにグリーンシート１９が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート１９に含まれる磁石粉末が引き寄せられることとなり、グリーンシート１９を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート１９の厚みの偏りが生じる虞がある。それに対して、本発明のようにコンパウンド１７をホットメルト成形によりグリーンシート１９に成形する場合には、室温付近での粘度は数万〜数十万Ｐａ・ｓに達し、磁場勾配通過時の磁性粉末の寄りが生じることが無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。

また、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等により有機溶媒を含むスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１９を成形した場合には、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成しようとすると乾燥時においてスラリー等に含まれる有機溶媒が気化することによる発泡が課題となる。更に、発泡を抑制する為に乾燥時間を長時間化すれば、磁石粉末の沈降が生じ、それに伴って重力方向に対する磁石粉末の密度分布の偏りが生じ、焼成後の反りの原因となる。従って、スラリーからの成形では、厚みの上限値が実質上規制される為、１ｍｍ以下の厚みでグリーンシートを成形し、その後に積層する必要がある。しかし、その場合にはバインダー同士の絡まり合いが乏しくなり、その後の脱バインダー工程（仮焼処理）で層間剥離を生じ、それがＣ軸（磁化容易軸）配向性の低下、即ち残留磁束密度（Ｂｒ）の低下原因となる。それに対して、本発明のようにコンパウンド１７をホットメルト成形によりグリーンシート１９に成形する場合には、有機溶媒を含まないので、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成した場合でも上述したような発泡の懸念が解消する。そして、バインダーが十分に絡まり合った状態にあるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。

また、複数枚のグリーンシート１９に対して同時に磁場を印加させる場合には、例えばグリーンシート１９を複数枚（例えば６枚）積層した状態で連続搬送し、積層したグリーンシート１９がソレノイド２５内を通過するように構成する。それによって生産性を向上させることが可能となる。

そして、図９に示す方法によりグリーンシート１９の磁場配向を行った後に、グリーンシート１９に荷重をかけてグリーンシート１９を変形させ、製品形状へと成形する。尚、上記変形によって、最終的な製品で要求される磁化容易軸の方向となるように磁化容易軸の方向を変位させる。それによって、図３に示すように第１エリア５と第２エリア６については減磁対象エリアへと磁化容易軸が集束し、第３エリア７については磁化容易軸を集束させることなくパラレル方向やラジアル方向に配向されるように磁化容易軸の方向を操作することが可能となる。尚、グリーンシート１９は変形させる前に、最終製品形状と最終製品で要求される磁化容易軸の方向を考慮した形状（即ち、変形させることによって最終製品形状にした場合に最終製品で要求される磁化容易軸の方向が実現できる形状）に予め打ち抜き、その後に変形させる。

また、本発明に係る永久磁石１は、減磁対象エリアへと磁化容易軸が集束するように配向されたエリア（例えば第１エリア５や第２エリア６）と、磁化容易軸が集束することなくパラレル方向やラジアル方向に配向されたエリア（例えば第３エリア７）とに区分されるが、各エリアを一体に成形しても別体に成型しても良い。

例えば一体に成形する場合（パターン１）には、先ず、直線状のグリーンシート１９の面に対して垂直方向に磁場を印加する。その後、グリーンシート１９を製品形状に対応する形状（例えば直方体形状）に打ち抜き、打ち抜いたグリーンシート１９の幅方向の両端から中央側に対して荷重をかけることにより上辺を縮めて台形形状へと成形する。その結果、グリーンシート１９の変形に伴ってグリーンシート１９の磁化容易軸の方向も補正され、図３に示すような配向を実現した成形体３０を作製することが可能となる。尚、グリーンシート１９にかける荷重の方向や値を適正化することによって、中央の第３エリア７の磁化容易軸についてはパラレル方向を維持して、左右の第１エリア５と第２エリア６の磁化容易軸のみを傾斜させることが可能となる。

一方で別体に成形する場合（パターン２）には、先ず、直線状のグリーンシート１９の面に対して垂直方向に磁場を印加する。次に、グリーンシート１９を打ち抜くことによって、第１エリア５に対応する第１成形体３１と、第２エリア６に対応する第２成形体３２と、第３エリア７に対応する第３成形体３３を、それぞれ成形する。その後、第１成形体３１と第２成形体３２については、両側から中央側に対して荷重をかけることにより上辺を縮めて台形形状へと変形させる。その結果、第１成形体３１と第２成形体３２の変形に伴って第１成形体３１と第２成形体３２の磁化容易軸の方向も補正され、第１成形体３１と第２成形体３２については上辺側に磁化容易軸が集束された断面が台形形状の成形体となる。一方、第３成形体３３については変形させず、パラレル方向の配向を維持する。その後、各成形体３１〜３３を接合することによって、図３に示すような配向を実現した成形体３０を作製することが可能となる。尚、成形体３１〜３３の接合は、接着剤、可塑剤、熱圧着により行われる。また、成形体３１〜３３の接合は焼結前に行っても良いし、焼結後に行っても良い。

また、大きな形状の磁石を製造する場合には、同形状に変形させた複数枚のグリーンシート１９を積層し、樹脂などで互いに固定することにより成形しても良い。尚、グリーンシート１９を積層した後に変形させても良い。また、製品形状に対応する成形体を成形した後に、成形体に磁場を印加して磁場配向を行う構成としても良い。更に、成形体を成形した後に磁場配向を行う場合には、成形体をスロット４内に収容した後に、スロット４に収容された成形体に対して磁場を印加することにより磁場配向を行うことも可能である。

その後、成形並びに磁場配向された成形体３０を大気圧、又は大気圧より高い圧力や低い圧力（例えば、１．０Ｐａや１．０ＭＰａ）に加圧した非酸化性雰囲気（特に本発明では水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気）においてバインダー分解温度で数時間〜数十時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。水素雰囲気下で行う場合には、例えば仮焼中の水素の供給量は５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダー等の有機化合物を解重合反応等によりモノマーに分解し飛散させて除去することが可能となる。即ち、成形体３０中の炭素量を低減させる所謂脱カーボンが行われることとなる。また、仮焼処理は、成形体３０中の炭素量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うこととする。それによって、その後の焼結処理で成形体３０の全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度や保磁力の低下を抑制する。また、上述した仮焼処理を行う際の加圧条件を大気圧より高い圧力で行う場合には、１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。尚、加圧条件は大気圧より高い圧力、より具体的には０．２ＭＰａ以上とすれば特に炭素量軽減の効果が期待できる。

尚、バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定する。具体的にはバインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲が選ばれる。バインダーの種類により異なるが２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃（例えば４５０℃）とする。

また、上記仮焼処理は、一般的な磁石の焼結を行う場合と比較して、昇温速度を小さくするのが好ましい。具体的には、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下（例えば１．５℃／ｍｉｎ）とする。従って、仮焼処理を行う場合には、図１０に示すように２℃／ｍｉｎ以下の所定の昇温速度で昇温し、予め設定された設定温度（バインダー分解温度）に到達した後に、該設定温度で数時間〜数十時間保持することにより仮焼処理を行う。上記のように仮焼処理において昇温速度を小さくすることによって、成形体３０中の炭素が急激に除去されず、段階的に除去されるので、焼結後の永久磁石の密度を上昇させる（即ち、永久磁石中の空隙を減少させる）ことが可能となる。そして、昇温速度を２℃／ｍｉｎ以下とすれば、焼結後の永久磁石の密度を９５％以上とすることができ、高い磁石特性が期待できる。

また、仮焼処理によって仮焼された成形体３０を続いて真空雰囲気で保持することにより脱水素処理を行っても良い。脱水素処理では、仮焼処理によって生成された成形体３０中のＮｄＨ_３（活性度大）を、ＮｄＨ_３（活性度大）→ＮｄＨ_２（活性度小）へと段階的に変化させることによって、仮焼処理により活性化された成形体３０の活性度を低下させる。それによって、仮焼処理によって仮焼された成形体３０をその後に大気中へと移動させた場合であっても、Ｎｄが酸素と結び付くことを防止し、残留磁束密度や保磁力の低下を抑制する。また、磁石結晶の構造をＮｄＨ_２等からＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ構造へと戻す効果も期待できる。

続いて、仮焼処理によって仮焼された成形体３０を焼結する焼結処理を行う。尚、成形体３０の焼結方法としては、真空中での無加圧焼結、一軸方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結、２軸方向に加圧した状態で焼結する２軸加圧焼結、等方に加圧した状態で焼結する等方加圧焼結等がある。例えば、成形体３０をスロット４に収容した際にロータ３の軸方向と同方向となる方向に加圧した状態で焼結する一軸加圧焼結を用いる。また、加圧焼結としては、例えば、ホットプレス焼結、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、放電プラズマ（ＳＰＳ）焼結等がある。但し、一軸方向に加圧可能であって且つ通電焼結により焼結するＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。尚、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、その後５分保持することが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、焼結体３５が製造される。

その後、ロータ３のスロット４に収容されている焼結体３５に対してＣ軸に沿って着磁を行う。具体的には、ロータ３に収容された複数の焼結体３５について、ロータ３の周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されるように着磁を行う。その結果、永久磁石１を製造することが可能となる。尚、焼結体３５の着磁には、例えば着磁コイル、着磁ヨーク、コンデンサー式着磁電源装置等が用いられる。また、永久磁石１はスロット４に収容する前に着磁を行う構成としても良い。

その後、ステータ１１や回転軸１４等のロータ３以外の部材を組み付けることによりＩＰＭモータ２が製造される。

以上説明したように、本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１の製造方法では、磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１７を生成する。そして、生成したコンパウンド１７をシート状に成形したグリーンシート１９を作製する。その後、成形したグリーンシート１９に対して磁場を印加することにより磁場配向を行い、磁場配向されたグリーンシート１９の磁場配向方向を考慮しつつグリーンシート１９を変形させることによって製品形状へと成形する。その後、焼結することにより永久磁石１を製造する。また、永久磁石１は、他のエリアに比べて減磁され易いエリアへと集束するように磁化容易軸が配向されるので、磁化容易軸の配向方向を制御することによって減磁され易いエリアに対して磁束を集中させることができ、減磁が生じたとしても必要十分な表面磁束密度を保持することが可能となる。その結果、回転電機の使用に伴って回転電機のトルクや発電量が徐々に低下することを防止することが可能となる。また、耐減磁特性を高くできれば必要な耐減磁特性を保持した状態で磁石体積を減らすことも可能であり、永久磁石の小型化及び製造コストの削減を実現することが可能となる。例えば、必要な耐減磁特性を確保できる下限値まで磁石体積を減らすことによって、永久磁石の性能と製造コストのバランスを最適に保つことが可能である。
また、永久磁石１の全体ではなく、減磁対象エリアを含む一部のエリアのみを対象として減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されるので、減磁対象エリアの磁束密度を高くできる一方で、磁化容易軸を集束させることによる弊害（例えば減磁対象エリアから離れたエリアで磁束密度の低下が生じること等）を解消することが可能となる。
また、磁化容易軸が減磁対象エリアへと集束するように配向された一部のエリアを除いて、ラジアル方向やパラレル方向に磁化容易軸を配向させるので、永久磁石を用いる回転電機の種類に応じた適切な配向を実現することが可能となる。
また、磁石粉末とバインダーとを混合した混合物を成形するように構成することによって、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、着磁後において適切に磁束を集中させることが可能となり、耐減磁性を確保するとともに磁束密度のバラつきも防止できる。
また、バインダーとの混合物を成形するので、圧粉成形等を用いる場合と比較して、配向後に磁石粒子が回動することも無く、配向度についても向上させることが可能となる。
また、バインダーとの混合物に対して磁場配向を行う場合には、電流のターン数を利用できるため磁場配向を行う際の磁場強度を大きく確保することができ、且つ静磁場で長時間の磁場印加を施せるので、バラつきの少ない高い配向度を実現することが可能となる。そして、配向後に配向方向を補正することとすれば、高配向かつバラつきの少ない配向を確保することが可能となる。
更に、バラつきの少ない高配向が実現できる事は、焼結による収縮のバラつきの低減に繋がる。即ち、焼結後の製品形状の均一性が確保できる。その結果、焼結後の外形加工に対する負担が軽減され、量産の安定性が大きく向上する事が期待できる。
また、磁場配向する工程では、磁石粉末とバインダーとの混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された混合物を成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うので、一旦磁場配向された混合物を変形することによって、配向方向を補正し、減磁対象エリアへと磁化容易軸を適切に集束させるように配向することが可能となる。その結果、高配向かつバラつきの少ない配向を行うことが可能となる。また、混合物を成形体へと成形する際に、成形体への変形を行うと同時に配向方向を補正することが可能となる。その結果、永久磁石の成形工程と配向工程とを一の工程で行うことが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。
また、混合物を一旦シート状に成形した後に磁場配向を行い、その後に成形体への変形を行うので、成形工程や磁場配向工程を連続工程で効率よく行うことが可能であり、生産性を向上させることが可能となる。
更に、永久磁石１が配置された回転電機では、永久磁石１に減磁が生じたとしてもトルクや発電量が低下することを防止することが可能となる。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、成形条件、磁場配向工程、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではビーズミルを用いた湿式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ジェットミルによる乾式粉砕により粉砕することとしても良い。また、仮焼を行う際の雰囲気は非酸化性雰囲気であれば水素雰囲気以外（例えば窒素雰囲気、Ｈｅ雰囲気等、Ａｒ雰囲気等）で行っても良い。また、仮焼処理を省略しても良い。その場合には、焼結処理の過程で脱炭素が行われることとなる。

また、上記実施例では、磁石粉末とバインダーとの混合体を一旦シート形状のグリーン成形体に成型した後に磁場配向を行う構成としているが、シート形状以外の形状に成型した後に磁場配向を行う構成としても良い。例えば、ブロック形状のグリーン成形体に成型しても良い。そして、磁場配向されたブロック形状のグリーン成形体を更に加工することによって略直方体形状の成形体３０へと成形する。

また、上記実施例では、磁石粉末とバインダーとの混合体に対して磁場配向を行った後に、略直方体形状の成形体３０へと成形する構成としているが、略直方体形状の成形体３０に成型した後に磁場配向を行っても良い。更に、成形体３０をスロット４内に収容した後に磁場配向を行っても良い。

また、上記実施例では、永久磁石１を断面が台形形状をなす略直方体形状としているが用いる用途に応じてその他の形状（例えば、弓型形状、蒲鉾型形状）とすることも可能である。更に、実現する磁束密度分布の形状は、永久磁石の形状や用途によって適宜変更することが可能である。

また、永久磁石１をロータ側では無くステータ側に形成された収容部に配置する回転電機に対しても適用することが可能である。また、インナーロータ型の回転電機に限らず、アウターロータ型の回転電機にも適用可能である。更に、永久磁石１は表面磁石型の回転電機や永久磁石を平面状に配置したリニアモータに対しても適用可能である。また、本発明に係る永久磁石１はモータ以外に、発電機や磁気減速機等の各種回転電機、更には回転電機以外の永久磁石１を用いる各種装置に対して適用可能である。尚、本発明に係る回転電機を磁気減速機に適用する場合には、ステータ１１をステータコア１２や巻線１３に代えて磁性材料からなる所定数の磁極片により構成する。

また、上記実施例では、ステータコア１２に巻線１３を巻装したステータコア１２を有する回転電機としているが、ステータコア１２は磁性体以外に非磁性体により構成しても良い。更に、回転電機はステータコアを有さないコアレスモータとしても良い。その場合には、巻線１３を樹脂等によりカップ状に固定したものをステータ１１とする。このようなコアレスモータでは、鉄損を無くすことができるので回転電機の効率を高めることが可能となる。

また、上記実施例では、磁石粉末を成形した後に水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気において仮焼を行っているが、成形前の磁石粉末に対して仮焼処理を行い、仮焼体である磁石粉末を成形体に成形し、その後に焼結を行うことによって永久磁石を製造することとしても良い。このような構成とすれば、粉末状の磁石粒子に対して仮焼を行うので、成形後の磁石粒子に対して仮焼を行う場合と比較して、仮焼対象となる磁石の表面積を大きくすることができる。即ち、仮焼体中の炭素量をより確実に低減させることが可能となる。但し、バインダーを仮焼処理で熱分解させる為に、成形後に仮焼処理を行うことが望ましい。

また、本発明ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を例に挙げて説明したが、他の磁石（例えばサマリウム系コバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等）を用いても良い。また、磁石の合金組成は本発明ではＮｄ成分を量論組成より多くしているが、量論組成としても良い。

１ 永久磁石
２ モータ
３ ロータ
４ スロット
５、８ 第１エリア
６、９ 第２エリア
７、１０ 第３エリア
１１ ステータ
１７ コンパウンド
１９ グリーンシート
３０ 成形体
３１ 第１成形体
３２ 第２成形体
３３ 第３成形体
３５ 焼結体

前記目的を達成するため本願の請求項１に係る回転電機用永久磁石は、回転電機のロータ又はステータに配置され、前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易い周方向の端部に位置する減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されたことを特徴とする。

また、請求項８に係る回転電機用永久磁石の製造方法は、回転電機のロータ又はステータに配置される永久磁石の製造方法であって、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、前記磁場配向する工程では、前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易い周方向の端部に位置する減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向することを特徴とする。

Claims (13)

1. 回転電機のロータ又はステータに配置され、
   前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアである減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されたことを特徴とする回転電機用永久磁石。
2. 前記減磁対象エリアを含むとともに前記回転電機用永久磁石の一部である集束対象エリアのみを対象として、前記減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸が配向されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機用永久磁石。
3. 前記集束対象エリア以外のエリアについてはラジアル方向又はパラレル方向に磁化容易軸が配向されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機用永久磁石。
4. 磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
   前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
   前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
   磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、により製造されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機用永久磁石。
5. 前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項４に記載の回転電機用永久磁石。
6. 前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項５に記載の回転電機用永久磁石。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置したことを特徴とする回転電機。
8. 回転電機のロータ又はステータに配置される永久磁石の製造方法であって、
   磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、
   前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
   前記混合物に対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
   磁場配向された前記混合物の成形体を焼成温度で保持することにより焼結する工程と、を有し、
   前記磁場配向する工程では、前記ロータ又は前記ステータに配置された場合に、他のエリアに比べて減磁され易いエリアである減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向することを特徴とする回転電機用永久磁石の製造方法。
9. 前記磁場配向する工程では、前記減磁対象エリアを含むとともに前記回転電機用永久磁石の一部である集束対象エリアのみを対象として、前記減磁対象エリアへと集束するように磁化容易軸を配向することを特徴とする請求項８に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
10. 前記磁場配向する工程では、前記集束対象エリア以外のエリアについてはラジアル方向又はパラレル方向に磁化容易軸を配向することを特徴とする請求項９に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
11. 前記磁場配向する工程では、前記混合物に対して磁場を印加するとともに、磁場の印加された前記混合物を前記成形体へと変形することによって磁化容易軸の方向を操作して、磁場配向を行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
12. 前記磁場配向する工程では、前記混合物をシート状に成形した後に、シート状の前記混合物に磁場を印加することを特徴とする請求項１１に記載の回転電機用永久磁石の製造方法。
13. 請求項８乃至請求項１２のいずれかの製造方法で製造された回転電機用永久磁石をロータ又はステータに配置することにより製造することを特徴とする回転電機の製造方法。

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