JP2020152974A - モータコアの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】設計自由度の高いモータコアを、少ない金型で製造することができる、モータコアの製造方法を提供する。【解決手段】遷移金属元素を含有する軟磁性板１１を準備すること、Ｒ−Ｍ系合金（Ｒは希土類元素であり、ＭはＲ−Ｍ系合金の融点を前記軟磁性板１１の融点よりも低下させる元素である）を含有する改質部材２１を準備すること、前記軟磁性板１１の板面の一部に前記改質部材２１を接触させること、及び、前記軟磁性板１１と前記改質部材２１の接触面から前記軟磁性板１１の内部に前記改質部材を拡散浸透させて、前記軟磁性板１１の一部に硬磁性相含有部１６を形成すること、を含む、モータコアの製造方法。【選択図】図２Ａ

Description

本開示は、モータコアの製造方法に関する。本開示は、特に、軟磁性板の一部に改質部材を拡散浸透して形成した硬磁性相含有部を有するモータコアの製造方法に関する。
モータは、回転子と、回転子と相互作用して回転モーメントを発生させる固定子を備える。モータには、多数の種類があり、それに伴い、回転子及び固定子にも、多数の種類がある。
特許文献１には、永久磁石式モータ（ＰＭモータ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔモータ）、特に、内部磁石埋込型モータ（ＩＰＭモータ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）が開示されている。
特許文献１に開示されたモータにおいては、固定子として、軟磁性板の積層体に導体線が巻回されたモータコアが用いられ、回転子として、軟磁性板の積層体の内部に永久磁石が埋め込まれたモータコアが用いられている。
特許文献１に開示されたモータにおいては、軟磁性板の積層体の内部に永久磁石が埋め込まれているが、モータの種類によっては、軟磁性板の積層体の積層側面に永久磁石が貼り付けられている場合もある。また、モータの種類によっては、固定子に永久磁石が配置されている場合もある。このように、モータにおいては、その用途に合わせ、様々な種類のモータコアを準備する。そして、様々な種類のモータコアに対応するため、永久磁石にも様々な種類が存在する。
永久磁石には、大別して、ボンド磁石及び焼結磁石がある。これらは、永久磁石をその製造方法で分類したものである。ボンド磁石は、バインダを用いて磁性粉末を成型して製造される。バインダには、樹脂又は低融点金属（低融点合金を含む）等が用いられる。焼結磁石は、磁性粉末を無加圧焼結又は加圧焼結して製造される。永久磁石の製造方法には、これら以外にも、様々な製造方法がある。例えば、特許文献２及び３には、軟磁性材料に希土類元素を拡散浸透させて、希土類磁石及び／又はナノコンポジット磁石を製造する方法が開示されている。
特開２０１２−２４４６４９号公報 国際公開第２０１４／１９６６０５号 特許第６００７９４５号公報
ボンド磁石及び焼結磁石のいずれも、成型体である。また、特許文献２及び３で開示された製造方法では、磁性薄帯及び／又は磁性粉末が得られる。そして、それらの磁性粉末及び／又は磁性粉末を用いて、ボンド磁石及び／又は焼結磁石、すなわち成型体が得られる。
成型体は、金型を用いて得られる。そのため、成型体の形状自由度は、それほど高くない。また、複数種類の形状の永久磁石（成型体）が設置されたモータコアを製造するには、複数種類の永久磁石成型用金型を準備する必要がある。さらに、軟磁性板の積層体に空洞部を設け、その空洞部に永久磁石（成型体）を埋め込む場合には、空洞部を設けるための打抜き金型が必要である。図７Ａは、従来のモータコアに用いられる軟磁性板の積層体を示す模式図である。図７Ｂは、従来のモータコアに用いる永久磁石（成型体）を示す模式図である。図７Ｂに示した成型体の永久磁石６０を、軟磁性板１１の積層体の内部に埋め込んだモータコア３０を得るためには、軟磁性板１１それぞれに貫通孔７０を金型で打抜き、貫通孔７０それぞれを連結して空洞部を形成する。そして、その空洞部に永久磁石６０を挿入する。また、永久磁石６０の形状が複数種類ある場合には、空洞部の形状も複数種類あるため、複数種類の打抜き金型を準備する必要がある。また、軟磁性板１１の積層方向で永久磁石の断面形状、面積が異なるような、複雑な形状の永久磁石を有するモータコアを製造する場合、永久磁石を軟磁性板１１の積層体の空洞部に挿入することが困難である場合がある。より設計自由度が高いモータコアの製造方法が求められる。
軟磁性板の積層体に永久磁石が設置されたモータコアにおいては、モータコアの製造方法に起因して、モータコアの設計自由度が低い、という課題を本発明者らは見出した。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。本開示は、設計自由度の高いモータコアを製造することができる、モータコアの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示のモータコアの製造方法を完成させた。本開示のモータコアの製造方法は、次の態様を含む。
〈１〉遷移金属元素を含有する軟磁性板を準備すること、
Ｒ−Ｍ系合金（Ｒは希土類元素であり、ＭはＲ−Ｍ系合金の融点を前記軟磁性板の融点よりも低下させる元素である）を含有する改質部材を準備すること、
前記軟磁性板の板面の一部に前記改質部材を接触させること、及び
前記軟磁性板と前記改質部材の接触面から前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透させて、前記軟磁性板の一部に硬磁性相含有部を形成すること、
を含む、モータコアの製造方法。
〈２〉前記拡散浸透の後に、複数の前記軟磁性板を互いに積層する、〈１〉項に記載の方法。
〈３〉前記接触の後、かつ前記拡散浸透の前に、複数の前記軟磁性板を互いに積層する、〈１〉項に記載の方法。
〈４〉前記軟磁性板の板面方向で、少なくとも一枚の前記軟磁性板における前記改質部材の接触位置を、他の前記軟磁性板における前記改質部材の接触位置と異ならせ、少なくとも一枚の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部の形成位置が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部の形成位置と異なる、〈２〉又は〈３〉項に記載の方法。
〈５〉少なくとも一枚の前記軟磁性板に接触させる前記改質部材の組成を、他の前記軟磁性板に接触させる前記改質部材の組成と異ならせ、少なくとも一枚の軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成と異なる、〈２〉〜〈４〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈６〉少なくとも一枚の前記軟磁性板の組成を、他の前記軟磁性板の組成と異ならせ、少なくとも一枚の軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成と異なる、〈２〉〜〈５〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈７〉前記改質部材の接触を伴わず、さらに、少なくとも一枚の追加軟磁性板を積層する、〈２〉〜〈６〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈８〉前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度で、前記軟磁性板及び前記改質部材を熱処理して、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈９〉マイクロ波照射室内に前記改質部材を接触させた軟磁性板を装入し、前記改質部材の位置にマイクロ波を共振させて、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１０〉マイクロ波照射室内に前記改質部材を接触させた軟磁性板を装入し、前記軟磁性板の位置と前記改質部材の位置の両方にマイクロ波を共振させて、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記軟磁性板及び前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１１〉前記改質部材に電熱線を接触させ、前記電熱線に電流を流して、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１２〉前記Ｒが、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈１〉〜〈１１〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１３〉前記Ｍが、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ，Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｇ、及びＡｕからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈１〉〜〈１２〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１４〉前記Ｒ−Ｍ系合金が、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を含有する、〈１〉〜〈１１〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１５〉前記軟磁性板が、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金（Ｔは遷移金属元素である）、及び軟磁性遷移金属からなる群より選ばれる一種以上の合金又は金属を含有する、〈１〉〜〈１４〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈１６〉前記Ｔが、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈１５〉項に記載の方法。
〈１７〉前記軟磁性遷移金属が、Ｆｅ及びＣｏからなる群より選ばれる一種以上の金属である、〈１５〉項に記載の方法。
〈１８〉前記軟磁性板が、Ｆｅ−Ｂ系合金を含有する、〈１５〉項に記載の方法。
〈１９〉前記硬磁性相含有部が、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する、〈１８〉項に記載の方法。
本開示によれば、軟磁性板の内部に、希土類元素を拡散浸透して、軟磁性板積層体の所定位置に硬磁性相含有部を形成することにより、設計自由度の高いモータコアを製造可能な、モータコアの製造方法を提供することができる。
図１Ａは、軟磁性材料と改質材料が接触した状態を示す説明図である。 図１Ｂは、軟磁性材料に改質材料を拡散浸透した状態を示す説明図である。 図２Ａは、改質部材の拡散浸透の後に複数の軟磁性板を積層する態様において、軟磁性板の板面の一部に改質部材を接触させる一例を示す説明図である。 図２Ｂは、改質部材の拡散浸透の後に複数の軟磁性板を積層する態様において、硬磁性相含有部を形成した状態を示す説明図である。 図２Ｃは、改質部材の拡散浸透の後に複数の軟磁性板を積層する態様において、硬磁性相含有部を有する複数の軟磁性板を互いに積層した状態を示す説明図である。 図３Ａは、改質部材の接触前の軟磁性板の一例を示す平面図である。 図３Ｂは、一種類の形状の改質部材を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。 図３Ｃは、図３Ｂとは別の形状の改質部材を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。 図３Ｄは、二種類の形状の改質部材を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。 図４Ａは、拡散浸透の前に複数の軟磁性板を積層する態様において、軟磁性板に改質部材を接触させた状態を示す説明図である。 図４Ｂは、拡散浸透の前に複数の軟磁性板を積層する態様において、改質部材を軟磁性板に接触させたまま、複数の軟磁性板を互いに積層した状態を示す説明図である。 図４Ｃは、拡散浸透の前に複数の軟磁性板を積層する態様において、硬磁性相含有部が形成された状態を示す説明図である。 図５Ａは、軟磁性板の板面の２４か所に、改質部材を接触させた状態を示す説明図である。 図５Ｂは、図５Ａで示したように改質部材を接触させて、硬磁性相含有部を形成した状態を示す説明図である。 図５Ｃは、軟磁性板の板面の８か所に、改質部材を接触させた状態を示す説明図である。 図５Ｄは、図５Ｃで示したように改質部材を接触させて、硬磁性相含有部を形成した状態を示す説明図である。 図５Ｅは、改質部材を接触させない追加の軟磁性板を示す説明図である。 図５Ｆは、図５Ｂ、図５Ｄ、及び図５Ｅに示した複数の軟磁性板を互いに積層したモータコアを示す模式図である。 図６は、埋込磁石構造のモータコアの一例を示す模式図である。 図７Ａは、従来のモータコアに用いる軟磁性板の積層体を示す模式図である。 図７Ｂは、従来のモータコアに用いる永久磁石（成型体）を示す模式図である。
以下、本開示のモータコアの製造方法に係る実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示のモータコアの製造方法を限定するものではない。
先ず、本開示のモータコアの製造方法の原理について、図面を用いて説明する。
遷移金属元素と希土類元素は、磁性化合物を形成し易い。そのため、遷移金属元素を含有する軟磁性材料（以下、単に「軟磁性材料」ということがある。）には、希土類元素が拡散し易い。軟磁性材料に希土類元素を拡散させる方法としては、例えば、軟磁性材料に改質材料を接触させた状態で熱処理することが挙げられる。改質材料は、希土類元素と特定の金属元素との低融点合金を含有する。
図１Ａは、軟磁性材料と改質材料が接触した状態を示す説明図である。図１Ｂは、軟磁性材料に改質材料を拡散浸透した状態を示す説明図である。図１Ａに示したように、軟磁性材料１０と改質材料２０を接触させる。図１Ａに示した状態で、軟磁性材料１０及び改質材料２０を加熱すると、改質材料２０が軟磁性材料１０に拡散浸透する。それにより、改質材料２０が拡散浸透した部分に、硬磁性相含有部１５を形成することができる。このようにして、軟磁性材料１０の一部に硬磁性相含有部１５を形成することができ、あたかも、軟磁性材料１０の一部に永久磁石が埋め込まれたかのような状態を実現することができることを、本発明者らは知見した。
この知見に基づく、本開示のモータコアの製造方法の構成要件を、次に説明する。
本開示のモータコアの製造方法は、軟磁性板準備工程、改質部材準備工程、接触工程、及び拡散浸透工程を含む。また、随意に、積層工程を含む。以下、各工程について説明する。
《軟磁性板準備工程》
遷移金属元素を含有する軟磁性板（以下、単に「軟磁性板」ということがある。）を準備する。後述する拡散浸透工程において、軟磁性板中の遷移金属元素と、軟磁性材料中に拡散浸透した希土類元素とが、硬磁性相含有部を形成する。硬磁性相含有部の形成の観点からは、軟磁性板が含有する遷移金属元素は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選ばれる一種以上の元素が好ましく、Ｆｅ及びＣｏからなる群より選ばれる一種以上の元素がより好ましく、Ｆｅがより一層好ましいが、これらに限られない。
軟磁性板は、遷移金属元素を含有すれば、特に制限はないが、硬磁性相含有部の形成を阻害する元素、あるいは、硬磁性相含有部の磁気特性を低下させる元素の含有は少ない方が好ましい。このような軟磁性板としては、例えば、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金（Ｔは遷移金属元素、Ｂはホウ素）、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金（Ｔは遷移金属元素、Ｎは窒素）、軟磁性遷移金属並びにこれらの組合せを含有する板が挙げられる。
次に、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金、及び軟磁性遷移金属それぞれについて説明するとともに、これらの合金又は金属を含有する板について説明する。
〈Ｔ−Ｂ系軟磁性合金〉
Ｔ−Ｂ系軟磁性合金は、主成分として、Ｂ、及びＢと合金化して軟磁性を示す遷移金属元素を含有する。Ｔ−Ｂ系軟磁性合金中のＴは、後述する拡散浸透工程で形成される硬磁性相含有部において、硬磁性相として、Ｒ（希土類元素）とともに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の相を形成する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系の相としては、例えば、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相などが挙げられる。Ｔ−Ｂ系軟磁性合金中のＢの含有量が少ない場合には、Ｒ−Ｔ系の硬磁性相を含有してもよい。Ｒ−Ｔ系の硬磁性相としては、例えば、ＲＴ５相、Ｒ２Ｔ１７相、及びＲＴ１２相などが挙げられる。
モータコアとして実用上問題のない量のＲ−Ｔ−Ｂ系の相を得るという観点からは、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金中のＢの含有量は、１原子％以上、３原子％以上、５原子％以上、１０原子％以上、１５原子％以上、又は２０原子％以上であってよい。一方、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の相の形成に寄与しないＢの含有を抑制する観点からは、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金中のＢの含有量は、５０原子％以下、４０原子％以下、３５原子％以下、３０原子％以下、又は２５原子％以下であってよい。これらのことから、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金は、１〜５０原子％のＢ、並びにＴ（Ｔは遷移金属元素）及び不可避的不純物元素を含有する合金であってよい。そして、Ｔの含有量は、５０〜９９原子％であってよい。あるいは、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金は、１〜５０原子％のＢを含有し、残部がＴ（Ｔは遷移金属元素）及び不可避的不純物元素である合金であってよい。
Ｔ−Ｂ系軟磁性合金は、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、上述した主成分以外の元素を任意に含有してもよい。このような元素としては、例えば、軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素、軟磁性板の耐食性を向上させる元素、及び不可避的不純物元素等が挙げられる。
軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素としては、例えば、Ｃｕ及びＳｉ等が挙げられる。Ｃｕは銅、そして、Ｓｉはシリコンである。軟磁性板の耐食性を向上させる元素としては、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ等が挙げられる。Ｔｉはチタン、Ｎｂはニオブ、そして、Ｔａはタンタルである。Ｃｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａの含有量は、合計で、０原子％以上、１原子％以上、１０原子％以上、１５原子％以上、又は２０原子％以上であってよく、４０原子％以下、３５原子％以下、３０原子％以下、又は２５原子％以下であってよい。
不可避的不純物元素とは、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金の原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。
これまでの説明から、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金としては、例えば、１〜５０原子％のＢ、０〜４０原子％のＣｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素、並びにＴ（Ｔは、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ以外の遷移金属元素）及び不可避的不純物を含有する合金であってよい。あるいは、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金としては、例えば、１〜５０原子％のＢ、並びに０〜４０原子％のＣｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、残部がＴ（Ｔは、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ以外の遷移金属元素）及び不可避的不純物元素である合金であってよい。
Ｔ−Ｂ系軟磁性合金としては、例えば、４〜４０原子％のＢを含有するＦｅ系合金（以下、「Ｆｅ−Ｂ系合金」ということがある。）が挙げられる。
Ｆｅ−Ｂ系合金中のＢは、後述する拡散浸透工程で形成される硬磁性相含有部において、硬磁性相として、Ｒ（希土類元素）及びＦｅとともに、例えば、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相などを形成する。モータコアとして実用上問題のない量のＲ２Ｆｅ１４Ｂ相を得るという観点からは、Ｆｅ−Ｂ系合金中のＢの含有量は、４原子％以上、１０原子％以上、１５原子％以上、又は２０原子％以上であってよい。一方、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相の形成に寄与しないＢの含有を抑制する観点からは、Ｆｅ−Ｂ系合金中のＢの含有量は、４０原子％以下、３５原子％以下、３０原子％以下、又は２５原子％以下であってよい。
「硬磁性相含有部」は、硬磁性相以外の相を、少量であれば含有を許容することを意味する。硬磁性相以外の相としては、例えば、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相を形成しなかったＦｅ−Ｂ系合金が残留した相、あるいは、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相を形成しなかったＲが残留した相などが挙げられる。Ｒが残留した相としては、典型的には、Ｒリッチ相が挙げられる。Ｒリッチ相とは、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相よりもＲの含有量が多い相のことを意味する。また、Ｒリッチ相は、必ずしも、特定の結晶構造を有さず、非晶質であってもよい。
モータコアにおいて、硬磁性相含有部が硬磁性相としての働きを確保する観点からは、硬磁性相含有部全体に対して、硬磁性相の含有量は、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、又は９０体積％以上であってよい。一方、モータコアにおいて、硬磁性相含有部に、硬磁性相以外の相を、少量であればその含有を許容するという観点からは、硬磁性相含有部全体に対して、硬磁性相の含有量は、９９体積％以下、９８体積％以下、９７体積％以下、９６体積％以下、又は９５体積％以下であってよい。
Ｆｅ−Ｂ系合金のＦｅの一部又は全部は、Ｃｏで置換されていてもよい。Ｆｅの一部がＣｏで置換されていると、スレーターポーリング則により、硬磁性相において、自発磁化が増大して、異方性磁界と飽和磁化の両方が増大する。その結果、本開示の製造方法で得られたモータコアを用いたモータにおいて、一層高い出力が得られる。この観点からは、Ｃｏの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＣｏのモル比）は、０．３０以下、０．２５以下、又は０．２０以下であってよい。なお、Ｆｅ−Ｂ系合金において、Ｆｅの全部がＣｏで置換されていない場合、Ｃｏの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＣｏのモル比）は０である。
また、Ｆｅの一部がＣｏで置換されていると、軟磁性板のキュリー点が向上するだけでなく、後述する拡散浸透工程で形成された硬磁性相のキュリー点も向上する。その結果、本開示の製造方法で得られたモータコアを用いたモータにおいて、高温時の出力が向上する。この観点からは、Ｃｏの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＣｏのモル比）は、０．０５以上、０．１０以上、又は０．１５以上であってよい。硬磁性相において、高異方性磁界及び高飽和磁化をそれほど必要としない場合には、Ｃｏの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＣｏのモル比）は０．２５以上であってもよく、Ｆｅの全部がＣｏで置換されていてもよい。
また、Ｆｅの一部がＮｉで置換されていてもよい。これにより、後述する拡散浸透工程で形成された硬磁性相の自発磁化が向上する。Ｎｉの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＮｉのモル比）は、０．０５以上、０．１０以上、又は０．１５以上であってよく、０．３以下、０．２５以下、又は０．２０以下であってよい。
Ｆｅ−Ｂ系合金は、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、上述した成分以外の元素を任意に含有してもよい。このような元素としては、例えば、軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素、軟磁性板の耐食性を向上させる元素、及び不可避的不純物元素等が挙げられる。
軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素としては、例えば、Ｃｕ及びＳｉ等が挙げられる。Ｃｕは銅、そして、Ｓｉはシリコンである。Ｃｕの含有量は、０原子％以上、０．５原子％以上、又は１．０原子％以上であってよく、２．０原子％以下、１．７原子％以下、又は１．５原子％以下であってよい。Ｓｉの含有量は、０原子％以上、２原子％以上、又は５原子％以上であってよく、２０原子％以下、１５原子％以下、又は１０原子％以下であってよい。
軟磁性板の耐食性を向上させる元素としては、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ等が挙げられる。Ｔｉはチタン、Ｎｂはニオブ、そして、Ｔａはタンタルである。Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａの含有量は、合計で、０原子％以上、１原子％以上、２原子％以上、３原子％以上、４原子％以上、又は５原子％以上であってよく、１０原子％以下、９原子％以下、８原子％以下、７原子％、又は６原子％以下であってよい。
これまでの説明から、Ｆｅ−Ｂ系合金としては、例えば、４〜４０原子％のＢ、０〜２．０原子％のＣｕ、０〜２０原子％のＳｉ、０〜３０原子％のＣｏ、０〜３０原子％のＮｉ、０〜１０原子％のＴｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素、並びにＦｅ及び不可避的不純物元素を含有する合金であってよい。あるいは、Ｆｅ−Ｂ系合金としては、例えば、４〜４０原子％のＢ、０〜２．０原子％のＣｕ、０〜２０原子％のＳｉ、０〜３０原子％のＣｏ、０〜３０原子％のＮｉ、並びに、０〜１０原子％のＴｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物元素である合金であってよい。なお、各元素の含有量は、上述した範囲内で、Ｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｆｅ、及び不可避的不純物元素の合計が１００原子％となるようにする。
「Ｔ−Ｂ系軟磁性合金を含有する板」とは、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金以外の物質の含有を許容することを意味する。例えば、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金以外に、耐食性被膜及び／又は絶縁被膜等を、板側面に設けてもよいことを意味する。
耐食性被膜及び／又は絶縁被膜としては、例えば、樹脂及びコロイダルシリカを含有する被膜、樹脂及びアルミナゾルを含有する被膜、樹脂及びジルコニアゾルを含有する被膜、並びに樹脂及びリン酸塩を含有する被膜等が挙げられる。これらを組み合わせた被膜であってもよい。
Ｔ−Ｂ系軟磁性合金以外の物質には、さらに、不可避的不純物を含んでもよい。不可避的不純物とは、原材料中の不純物、及び製造工程で混入してしまう不純物等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。不可避的不純物には、不可避的不純物元素を含む。
〈Ｔ−Ｎ系軟磁性合金〉
Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、主成分として、Ｎ、及びＮと合金化して軟磁性を示す遷移金属元素を含有する。Ｔ−Ｎ系軟磁性合金中のＴは、後述する拡散浸透工程で形成される硬磁性相含有部において、硬磁性相として、Ｒ（希土類元素）及びＮとともに、Ｒ−Ｔ−Ｎ系の相を形成する。Ｒ−Ｔ−Ｎ系の相としては、例えば、Ｒ２Ｔ１７Ｎ３相などが挙げられる。Ｔ−Ｎ系軟磁性合金中のＮの含有量が少ない場合には、Ｒ−Ｔ系の硬磁性相を含有してもよい、Ｒ−Ｔ系の硬磁性相としては、例えば、ＲＴ５相、Ｒ２Ｔ１７相、及びＲＴ１２相などが挙げられる。
モータコアとして実用上問題のない量のＲ−Ｔ−Ｎ系の相を得るという観点からは、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金中のＮの含有量は、１原子％以上、３原子％以上、５原子％以上、１０原子％以上、１５原子％以上、又は２０原子％以上であってよい。一方、Ｒ−Ｎ−Ｂ系の相の形成に寄与しないＮの含有を抑制する観点からは、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金中のＮの含有量は、４５原子％以下、４０原子％以下、３５原子％以下、３０原子％以下、又は２５原子％以下であってよい。これらのことから、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、１〜４５原子％のＮ、並びにＴ（Ｔは遷移金属元素）及び不可避的不純物元素を含有する合金であってよい。そして、Ｔの含有量は、５５〜９９原子％であってよい。あるいは、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、１〜４５原子％のＮを含有し、残部がＴ（Ｔは遷移金属元素）及び不可避的不純物元素である合金であってよい。
Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、上述した主成分以外の元素を任意に含有してもよい。このような元素としては、例えば、軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素、軟磁性板の耐食性を向上させる元素、及び不可避的不純物元素等が挙げられる。
軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素としては、例えば、Ｃｕ及びＳｉ等が挙げられる。Ｃｕは銅、そして、Ｓｉはシリコンである。軟磁性板の耐食性を向上させる元素としては、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ等が挙げられる。Ｔｉはチタン、Ｎｂはニオブ、そして、Ｔａはタンタルである。Ｃｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａの含有量は、合計で、０原子％以上、１原子％以上、１０原子％以上、１５原子％以上、又は２０原子％以上であってよく、４０原子％以下、３５原子％以下、３０原子％以下、又は２５原子％以下であってよい。
不可避的不純物元素とは、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金の原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。
これまでの説明から、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、例えば、１〜４５原子％のＮ、０〜４０原子％のＣｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素、並びにＴ（Ｔは、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ以外の遷移金属元素）及び不可避的不純物元素を含有する合金であってよい。あるいは、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金は、例えば、１〜４５原子％のＮ、並びに、０〜４０原子％のＣｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、残部がＴ（Ｔは、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ以外の遷移金属元素）及び不可避的不純物元素である合金であってよい。
Ｔ−Ｎ系軟磁性合金としては、例えば、５〜３０原子％のＮを含有するＦｅ系合金（以下、「Ｆｅ−Ｎ系合金」ということがある。）が挙げられる。
Ｆｅ−Ｎ系合金中のＮは、後述する拡散浸透工程で形成される硬磁性相含有部において、硬磁性相として、Ｒ（希土類元素）及びＦｅとともに、例えば、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３相などを形成する。モータコアとして実用上問題のない量のＲ２Ｆｅ１７Ｎ３相を得るという観点からは、Ｆｅ−Ｎ系合金中のＮの含有量は、５原子％以上、１０原子％以上、又は１５原子％以上であってよい。一方、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３相の形成に寄与しないＮの含有を抑制する観点からは、Ｆｅ−Ｎ系合金中のＮの含有量は、３０原子％以下、２５原子％以下、又は２０原子％以下であってよい。
「硬磁性相含有部」は、硬磁性相以外の相を、少量であればその含有を許容することを意味する。硬磁性相以外の相としては、例えば、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３相を形成しなかったＦｅ−Ｎ系合金が残留した相、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３相を形成しなかったＲが残留した相などが挙げられる。
モータコアにおいて、硬磁性相含有部が硬磁性相としての働きを確保する観点からは、硬磁性相含有部全体に対して、硬磁性相の含有量は、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、又は９０体積％以上であってよい。一方、モータコアにおいて、硬磁性相含有部に、硬磁性相以外の相を、少量であればその含有を許容するという観点からは、硬硬磁性相含有部全体に対して、磁性相の含有量は、９９体積%以下、９８体積％以下、９７体積％以下、９６体積％以下、又は９５体積％以下であってよい。
Ｆｅ−Ｎ系合金のＦｅの一部又は全部は、Ｃｏで置換されていてもよいことは、Ｆｅ−Ｂ系合金と同様である。また、Ｃｏの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＣｏのモル比）についても、Ｆｅ−Ｂ系合金と同様である。
また、Ｆｅの一部がＮｉで置換されていてもよいことは、Ｆｅ−Ｂ系合金と同様である。そして、Ｎｉの置換率（Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの合計に対するＮｉのモル比）についても、Ｆｅ−Ｂ系合金と同様である。
Ｆｅ−Ｎ系合金は、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、上述した成分以外の元素を任意に含有してもよい。このような元素としては、例えば、軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素、軟磁性板の耐食性を向上させる元素、及び不可避的不純物元素等が挙げられる。
軟磁性板の結晶粒の粗大化を抑制する元素としては、例えば、Ｃｕ及びＳｉ等が挙げられる。Ｃｕは銅、そして、Ｓｉはシリコンである。Ｃｕの含有量は、０原子％以上、０．５原子％以上、又は１．０原子％以上であってよく、２．０原子％以下、１．７原子％以下、又は１．５原子％以下であってよい。Ｓｉの含有量は、０原子％以上、２原子％以上、又は５原子％以上であってよく、２０原子％以下、１５原子％以下、又は１０原子％以下であってよい。
軟磁性板の耐食性を向上させる元素としては、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａ等が挙げられる。Ｔｉはチタン、Ｎｂはニオブ、そして、Ｔａはタンタルである。Ｔｉ、Ｎｂ、及びＴａの含有量は、合計で、０原子％以上、１原子％以上、２原子％以上、３原子％以上、４原子％以上、又は５原子％以上であってよく、１０原子％以下、９原子％以下、８原子％以下、７原子％、又は６原子％以下であってよい。
これまでの説明から、Ｆｅ−Ｎ系合金としては、例えば、５〜３０原子％のＮ、０〜２．０原子％のＣｕ、０〜２０原子％のＳｉ、０〜３０原子％のＣｏ、０〜３０原子％のＮｉ、０〜１０原子％のＴｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素、並びにＦｅ及び不可避的不純物元素を含有する合金であってよい。あるいは、Ｆｅ−Ｎ系合金としては、例えば、５〜３０原子％のＮ、０〜２．０原子％のＣｕ、０〜２０原子％のＳｉ、０〜３０原子％のＣｏ、０〜３０原子％のＮｉ、並びに、０〜１０原子％のＴｉ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物元素である合金であってよい。なお、各元素の含有量は、上述した範囲内で、Ｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｆｅ、及び不可避的不純物元素の合計が１００原子％となるようにする。
「Ｔ−Ｎ系軟磁性合金を含有する板」については、「Ｔ−Ｂ系軟磁性合金を含有する板」についての説明と同様のことがいえる。
〈軟磁性遷移金属〉
軟磁性遷移金属とは、純度が９７質量％以上、９８質量％以上、又は９９質量％以上である軟磁性遷移金属ことを意味する。純度が１００質量％でなくてもよいのは、不可避的不純物の含有を許容するためである。不可避的不純物とは、軟磁性遷移金属の原材料に含まれる不純物、あるいは、軟磁性遷移金属の製造工程で混入してしまう不純物等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。
軟磁性遷移金属としては、例えば、鉄（Ｆｅ）及び／又はコバルト（Ｃｏ）等が挙げられる。これらの軟磁性遷移金属で、上述の純度のものは、それぞれ、純鉄、純コバルト、又は純ニッケルと呼んでもよい。後述する拡散浸透工程で形成される硬磁性相含有部において、硬磁性相として、鉄は希土類元素（Ｒ）と、例えば、Ｒ２Ｆｅ１７相を形成する。Ｒ２Ｆｅ１７相については、例えば、Ｓｍ２Ｆｅ１７相が挙げられる。Ｓｍはサマリウムである。なお、Ｒ２Ｆｅ１７相は、その形成後に窒化させて、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３相を得てもよい。コバルトは希土類元素（Ｒ）と、例えば、ＲＣｏ５相を形成する。ＲＣｏ５相としては、例えば、ＳｍＣｏ５相が挙げられる。
「硬磁性相含有部」は、硬磁性相以外の相を、少量であれば含有を許容することを意味する。硬磁性相以外の相としては、例えば、Ｒ２Ｆｅ１７相を形成しなかったＦｅが残留した相（αＦｅ相）、Ｒ２Ｆｅ１７相を形成しなかったＲが残留した相などが挙げられる。また、硬磁性相以外の相としては、例えば、硬磁性相を形成しなかったＣｏ及びＮｉが残留した相（Ｃｏ相及びＮｉ相）、Ｃｏ又はＮｉを含有する硬磁性相を形成しなかったＲが残留した相などが挙げられる。
モータコアにおいて、硬磁性相含有部が硬磁性相としての働きを確保する観点からは、硬磁性相含有部全体に対して、硬磁性相の含有量は、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、又は９０体積％以上であってよい。一方、モータコアにおいて、硬磁性相含有部に、硬磁性相以外の相を、少量であればその含有を許容するという観点からは、硬磁性相の含有量は、９９体積%以下、９８体積％以下、９７体積％以下、９６体積％以下、又は９５体積％以下であってよい。
「軟磁性遷移金属を含有する板」については、「Ｔ−Ｂ系軟磁性合金を含有する板」についての説明と同様のことがいえる。
〈軟磁性板の厚さ〉
次に軟磁性板の厚さについて説明する。以下の説明は、特に断りのない限り、軟磁性板中の合金種類（軟磁性遷移金属を含む）に依らない。
軟磁性板の厚さは、本開示の製造方法で得られるモータコアの特性に悪影響を及ぼさず、後続する工程に支障を及ぼさない限り、特に制限はない。軟磁性板の強度を確保して、各工程での取扱い性を向上させる観点からは、軟磁性板の厚さは、例えば、０．１０ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以上、又は０．３０ｍｍ以上であってよい。一方、後述する拡散浸透工程で、軟磁性板と改質部材との接触面と反対の面にまで、改質部材が拡散浸透するという観点、及び、モータコアの渦電流損を抑制する観点からは、軟磁性板は薄手である方がよい。このことから、軟磁性板の厚さは、例えば、２．００ｍｍ以下、１．５０ｍｍ以下、０．８０ｍｍ以下、又は０．６０ｍｍ以下であってよい。
〈軟磁性板の製造方法〉
次に軟磁性板の製造方法について説明する。以下の説明は、特に断りのない限り、軟磁性板中の合金種類（軟磁性遷移金属を含む）に依らない。
軟磁性板の製造方法としては、特に制限はなく、市販されている板状の軟磁性材料を用いてもよい。軟磁性板は、本開示の製造方法で得られるモータコアの平面形状（モータの回転軸に垂直な面の形状）に予め加工されていてもよいし、本開示の製造方法の途中又は最後にモータコアの平面形状に加工してもよい。モータコアの平面形状に予め加工しておけば、本開示の製造方法に用いる装置を小型化できる。一方、一枚の軟磁性板で、複数の単位コアを製造し、本開示の製造方法の途中又は最後にモータコアの平面形状に加工すれば、一度に多数の単位コアを製造することができる。本開示の製造方法で得られるモータコアは積層体であり、単位コアとは、その積層体を構成する一枚のコアを意味する。加工方法に特に制限はないが、典型的には、打抜き等が挙げられる。
軟磁性板の製造方法としては、例えば、軟磁性板が上述した組成になるように調整した溶湯を、鋳型に鋳造して鋳塊を準備し、その鋳塊を圧延して所望の板厚の軟磁性板を得ることが挙げられる。圧延は繰り返し行ってもよく、各圧延の前後で、適宜、熱処理をして、歪取り及び／又は組織を整えてもよい。
軟磁性板の製造方法としては、例えば、軟磁性板が上述した組成になるように調整した溶湯を準備し、液体急冷法又はストリップキャスト法によって、溶湯を急冷して、軟磁性板を得ることが挙げられる。このようにして得られる軟磁性板の一部又は全部は、非晶質であってもよい。あるいは、軟磁性板を熱処理して、所望の組織にしてもよい。
軟磁性板の組織は、ナノ結晶化されていることが好ましい。軟磁性板に改質部材を拡散浸透させて硬磁性相含有部を形成すると、軟磁性板の組成によっては、硬磁性相含有部は、硬磁性相と軟磁性相の両方を有する。硬磁性相含有部中の軟磁性相は、改質部材の拡散浸透時に、改質部材中の希土類元素と硬磁性相を形成しなかった軟磁性板中の軟磁性相に由来する。硬磁性相含有部において、硬磁性相と軟磁性相がナノ結晶化されていれば、これらには交換相互作用が働く。その結果、硬磁性相含有部のエネルギー積が向上し、本開示の製造方法で得られたモータコアを用いたモータの出力を向上させることができる。
軟磁性板の表面は、酸化膜等の被膜が除去され、脱脂されていることが好ましい。これにより、軟磁性板の表面から改質部材を拡散浸透し易い。酸化膜等の被膜の除去方法は、例えば、溶液による洗浄、及び／又は表面研磨等、周知の方法を適用できる。脱脂方法は、例えば、溶液による洗浄等、周知の方法を適用できる。
《改質部材準備工程》
Ｒ−Ｍ系合金を含有する改質部材（本明細書において、単に「改質部材」ということがある。）を準備する。Ｒは希土類元素であり、ＭはＲ−Ｍ系合金の融点を軟磁性板の融点より低下させる元素である。本明細書において、希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕの１７元素である。Ｓｃはスカンジウム、Ｙはイットリウム、Ｌａはランタン、Ｃｅはセリウム、Ｐｒはプラセオジム、Ｎｄはネオジム、Ｐｍはプロメチウム、Ｓｍはサマリウム、Ｅｕはユウロビウム、Ｇｄはガドリニウム、Ｔｂはテルビウム、Ｄｙはジスプロシウム、Ｈｏはホルミウム、Ｅｒはエルビウム、Ｔｍはツリウム、Ｙｂはイッテルビウム、そして、Ｌｕはルテニウムである。
改質部材中のＲ−Ｍ系合金においては、ＲとＭが合金化しているため、Ｒ−Ｍ系合金の融点は、軟磁性板の融点よりも低い。これにより、後述する拡散浸透工程で、軟磁性板を変質させることなく、軟磁性板の内部に改質部材を拡散浸透することができる。
「Ｒ−Ｍ系合金を含有する改質部材」とは、本開示のモータコアの製造方法の効果を阻害しない範囲、あるいは、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しない範囲で、Ｒ−Ｍ系合金以外の物質の含有を許容することを意味する。Ｒ−Ｍ系合金以外の物質としては、典型的には、不可避的不純物である。不可避的不純物とは、Ｒ−Ｍ系合金の原材料中の不純物、又はＲ−Ｍ系合金の製造工程で混入してしまう不純物等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。不可避的不純物には、不可避的不純物元素を含む。
Ｒ−Ｍ系合金の融点が、軟磁性板の融点よりも低くなれば、Ｒ及びＭの種類及びＭの含有量は制限されない。Ｒとしては、典型的には、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素である。Ｍとしては、典型的には、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｇ、及びＡｕからなる群より選ばれる一種以上の元素である。Ｒ−Ｍ系合金において、典型的には、Ｍの含有量は、１０〜５０原子％であり、Ｒは残部及び不可避的不純物元素である。
Ｒ−Ｍ系合金としては、典型的には、Ｎｄ−Ｃｕ系合金、Ｐｒ−Ｃｕ系合金、Ｎｄ−Ａｌ系合金、Ｐｒ−Ａｌ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ａｌ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ系合金、Ｎｄ−Ｇａ系合金、Ｐｒ−Ｇａ系合金、Ｎｄ−Ｎｉ系合金、Ｐｒ−Ｎｉ系合金、Ｎｄ−Ｚｎ系合金、及びＰｒ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。これらの典型的合金の融点は、４７０℃以上、４８５℃以上、又は５００℃以上であり、８５０℃以下、８００℃以下、７５０℃以下、７００℃以下、又は６５０℃以下である。
Ｎｄ−Ｃｕ系合金は、Ｎｄ及びＣｕの他に、少量（Ｎｄ−Ｃｕ系合金全体に対して０〜５原子％）であれば、本開示のモータコアの製造方法の効果を実質的に阻害せず、本開示のモータコアの製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を実質的に阻害しない元素を含有してもよい。また、これらの元素としては、例えば、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｇ、及びＡｕからなる群より選ばれる一種以上の元素が挙げられる。Ｎｄ−Ｃｕ系合金は、これらの元素の他に、さらに、不可避的不純物元素の含有を許容する。不可避的不純物元素とは、Ｎｄ−Ｃｕ系合金の原材料に含まれる不純物元素、あるいは、Ｎｄ−Ｃｕ系合金の製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避できない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。Ｎｄ−Ｃｕ系合金について説明したことは、Ｎｄ−Ｃｕ系合金以外の上述の典型的合金についてもいえる。
上述した典型的合金のうち、後述する拡散浸透工程で、改質部材の軟磁性板への拡散浸透し易さと、改質部材の拡散浸透によって得られた硬磁性相の磁気特性が良好であることの均衡から、Ｎｄ−Ｃｕ系合金が好ましい。好ましいＮｄ−Ｃｕ系合金としては、２０〜５０原子％のＣｕを含有し、残部がＮｄ及び不可避的不純物元素である合金が挙げられる。特に好ましいＮｄ−Ｃｕ系合金としては、２０〜４０原子％のＣｕを含有し、残部がＮｄ及び不可避的不純物元素である合金が挙げられる。
上述の典型的な合金において、モータコアの磁気特性が実用上問題とならない範囲で、Ｎｄの一部又は全部を、Ｎｄよりも希少性の低いＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＳｍからなる群から選ばれる一種以上の元素で置換することができる。Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＳｍからなる群から選ばれる一種以上の元素による置換率（モル比）は、０以上、０．１以上、０．２以上、０．３以上、又は０．４以上であってよく、１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、又は０．６以下であってよい。この置換率は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＳｍからなる群から選ばれる二種以上の元素で置換する場合、これらの元素の合計の置換率である。
また、Ｎｄの一部又は全部を、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素で置換することによって、モータコアの磁気特性、特に、高温（１３０〜１７０℃）での磁気特性を向上させることができる。Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素による置換率（モル比）は、０以上、０．１以上、０．２以上、０．３以上、又は０．４以上であってよく、１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、又は０．６以下であってよい。この置換率は、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる二種以上の元素で置換する場合、これらの元素の合計の置換率である。軟磁性板がナノ結晶化されている場合には、後述する拡散浸透工程で、ナノ結晶が粗大化しないようにする。この場合には、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素による置換率（モル比）は、０．５以下、０．４以下、又は０．３以下が好ましい。
軟磁性板１１に接触させる改質部材２１の量は、軟磁性板１１の単位厚さ（ｍｍ）に対する改質部材２１中の希土類元素の量（原子％）で適宜決定する。軟磁性板１１の単位厚さに対する改質部材２１中の希土類元素の量（原子％）は、７原子％／ｍｍ以上、８原子％／ｍｍ以上、又は９原子％／ｍｍ以上であってよく、２０原子％／ｍｍ以下、１５原子％／ｍｍ以下、又は１２原子％／ｍｍ以下であってよい。
改質部材の表面は、酸化膜等の被膜が除去され、脱脂されていることが好ましい。これにより、軟磁性板の表面から改質部材を拡散浸透し易い。酸化膜等の被膜の除去方法は、例えば、溶液による洗浄、及び／又は表面研磨等、周知の方法を適用できる。脱脂方法は、例えば、溶液による洗浄等、周知の方法を適用できる。
改質部材の製造方法としては、後続する工程に支障を生ずることなく、本開示の製造方法で得られた成果物（モータコア）の特性を阻害しなければ、特に制限はない。
改質部材の製造方法としては、例えば、改質部材が上述した組成になるように調整した溶湯を準備し、その溶湯を鋳型に鋳造して鋳塊を得ることが挙げられる。鋳塊を熱処理して、鋳塊中の偏析を抑制しておくことが好ましい。
改質部材の製造方法としては、例えば、改質部材が上述した組成になるように調整した溶湯を準備し、液体急冷法又はストリップキャスト法によって、溶湯を急冷して、改質部材を得ることが挙げられる。上述の鋳塊を得る方法と比べて、液体急冷法又はストリップキャスト法によって、溶湯を急冷すると、得られた改質部材の偏析は少ない。さらに熱処理して、偏析を一層抑制してもよい。
《接触工程》
軟磁性板の板面の一部に改質部材を接触させる。改質部材が軟磁性板の全面を覆ってしまうと、後述する拡散浸透工程において、軟磁性板の全部に改質部材が拡散浸透して、軟磁性板の全領域が硬磁性相含有部になってしまい、モータコアとして機能しなくなる。したがって、軟磁性板の板面の一部に改質部材を接触させる。なお、軟磁性板の板面とは、軟磁性板の厚さ方向に垂直な面を意味する。
軟磁性板の板面の一部に改質部材を接触させる態様について、図面を用いて説明する。図２Ａは、軟磁性板の板面の一部に改質部材を接触させる一態様を示す図である。図２Ａでは、内部磁石埋込型モータの回転子の例を示しているが、これに限られない。図２Ａに示した態様では、軟磁性板１１の中心部分には貫通孔が設けられており、その貫通孔にはモータの回転軸が挿入されるが、これに限られない。また、図２Ａに示した態様では、軟磁性板１１の外周は円形であるが、これに限られず、例えば、軟磁性板１１の外周には、切り欠き等が設けられていてもよい。
接触の一態様としては、図２Ａに示したように、バルク体の改質部材２１の面を、軟磁性板１１の板面の一部に接触することが挙げられる。図２Ａに示した態様では、２４個の改質部材２１が示されているが、改質部材が軟磁性板１１の板面の全面を覆わなければ、これに限られず、例えば、８個、１６個、４０個、又は４８個等であってもよい。また、図２Ａに示した態様では、直方体の改質部材２１が示されているが、これに限られず、例えば、立方体、矩形柱、円柱、楕円柱、及びセグメント形（Ｃ形）柱などであってよく、これらの組合せであってもよい。バルク体の改質部材２１は、予め、多数個を準備しておくことができ、軟磁性板１１を、予め、所定の形状に打抜いておく場合には、打抜き工程に合わせて軟磁性板１１と改質部材２１を接触させ易い。
バルク体の改質部材２１の個数及び形状の具体例について、図面を用いて説明する。バルク体の改質部材２１の個数及び形状が、この具体例に限られないのは、もちろんである。図３Ａは、改質部材を接触させる前の軟磁性板の一例を示す平面図（軟磁性材の板厚方向から見た図）である。図３Ｂは、一種類の形状の改質部材（バルク体）を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。図３Ｃは、図３Ｂとは別の形状の改質部材（バルク体）を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。図３Ｄは、二種類の形状の改質部材（バルク体）を軟磁性板に接触させた状態の一例を示す平面図である。
図３Ａに示した軟磁性板１１の板面には、例えば、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、バルク体の改質部材２１を接触させることができる。図３Ｂに示されるように、２４個の直方体の改質部材２１を軟磁性板１１に接触させてもよい。図３Ｃに示されるように、８個の楕円柱の改質部材２１を軟磁性板１１に接触させてもよい。図３Ｄに示されるように、楕円柱と三角柱の二種類の改質部材２１を軟磁性板に接触させてもよい。図３Ａに示した一種類の軟磁性板１１を用いて、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示した複数の態様で改質部材２１を接触させることにより、後述する拡散浸透工程を経て、複数種類の硬磁性相含有部１６を有する軟磁性板１１が得られる。
バルク体の態様は特に制限されず、例えば、合金塊、圧粉体、及び薄帯積層体等であってよく、これらの組合せであってもよい。
合金塊の製造方法としては、例えば、改質部材の溶湯を鋳型に鋳造すること等が挙げられる。合金塊は、熱処理して、偏析を抑制しておくことが好ましい。合金塊については、比較的短時間で多数個の合金塊を製造できる点で有利である。
圧粉体の製造方法としては、例えば、合金塊並びに薄帯若しくは薄片を粉砕して粉末を得て、その粉末を圧粉すること等が挙げられる。薄帯又は薄片の製造方法としては、例えば、液体急冷法又はストリップキャスト法等で、改質部材の溶湯を冷却すること等が挙げられる。圧粉体は成分偏析が少ない点で有利である。また、粉末を多量に準備しておけば、多数の圧粉体を比較的短時間に準備することができる。
薄帯積層体の製造方法としては、例えば、液体急冷法又はストリップキャスト法等で得た薄帯を積層すること等が挙げられる。薄帯は成分偏析が少なく、積層に金型等を要しない点で有利である。液体急冷法又はストリップキャスト法等で得た薄帯を積層することなく、一枚の薄帯を、軟磁性板１１に接触させてもよい。
接触の別の態様としては、改質部材の粉末をスラリ状にし、図２Ａに示したように、スラリ状の改質部材２１を、軟磁性板１１の板面の一部に塗布することによって、改質部材２１を、軟磁性板１１の板面の一部に接触させてもよい。バルク体の改質部材２１と異なり、スラリ状の改質部材２１の塗布には、バルク体成型用の金型等を有しない点で有利である。特に複数種類の形状の改質部材２１を準備する際には、複数種類のバルク体成型金型を準備することなく、複数種類の形状にスラリ状の改質部材２１を軟磁性板１１に塗布するだけでよい。また、バルク体の改質部材２１と比べて、スラリ状の改質部材２１は、その形状自由度が高い。図２Ａにおいて、スラリ状の改質部材の高さ（図２Ａの上下方向距離）は、スラリ状の改質部材２１の塗布厚さを示す。
改質部材の粉末をスラリ状にする方法としては、溶媒中に、改質部材の粉末を混合する方法等が挙げられる。改質部材が変質しない限りにおいて、溶媒に制限はなく、例えば、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂、及びブチラール樹脂からなる群より選ばれる一種以上の溶媒を含有する非磁性スラリが挙げられる。
スラリ状の改質部材２１を、軟磁性板１１の板面の一部に塗布する場合においても、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄを用いて説明した具体例を示すことができる。図３Ａに示した軟磁性板１１には、例えば、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、スラリ状の改質部材２１を塗布することができる。図３Ｂに示されるように、軟磁性板１１の２４か所に、改質部材２１を長方形の形状に塗布してもよい。図３Ｃに示されるように、軟磁性板１１の８か所に、改質部材２１を楕円状に塗布してもよい。図３Ｄに示されるように、軟磁性板１１に、改質部材２１を長方形及び楕円の二種類の形状に塗布してもよい。スラリ状の改質部材２１の塗布においては、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示した態様を準備するとき、改質部材２１の形状ごとに成型用金型を準備する必要がない点が有利である。
バルク体の改質部材２１及びスラリ状の改質部材２１のいずれの態様であっても、少なくとも一つの改質部材２１の組成を、他の改質部材２１の組成と異なるものとして、軟磁性板１１に接触させることができる。
例えば、図３Ｄで示される態様において、軟磁性板１１としてＦｅ−Ｂ系合金板を選択し、内側の改質部材２１としてＮｄ−Ｃｕ系合金を選択し、そして、外側の改質部材２１として（Ｎｄ、Ｄｙ）−Ｃｕ系合金を選択する。図３Ｄにおいて、内側の改質部材２１とは、三角柱の形状を有する改質部材２１を意味し、外側の改質部材２１とは、楕円柱の形状を有する改質部材２１を意味する。また、（Ｎｄ、Ｄｙ）−Ｃｕ系合金とは、Ｎｄ−Ｃｕ系合金のＮｄの一部をＤｙで置換した合金である。そうすると、拡散浸透後、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を接触させた領域には、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する硬磁性相含有部１６が形成され、（Ｎｄ、Ｄｙ）−Ｃｕ系合金を接触させた領域には、（Ｎｄ、Ｃｅ）２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する硬磁性相含有部１６が形成される。
このようにして得られた複数の軟磁性板１１を互いに積層したモータコア３０を、内部磁石埋込型モータの回転子に使用すると、次のような利点がある。固定子からの外部磁場の影響を受け易い外側の硬磁性相含有部１６は（Ｎｄ、Ｄｙ）２Ｆｅ１４Ｂ相を含有し、固定子からの外部磁場の影響を受け難い内側の硬磁性相含有部１６はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する。モータが高温になったときにも、保磁力が特に必要となる回転子の外側の硬磁性相含有部１６は、（Ｎｄ、Ｄｙ）２Ｆｅ１４Ｂ相を含有するため、モータコア３０の性能を維持できる。一方、モータが高温になったときにも、回転子の外側の硬磁性相含有部１６と比べて、保磁力が要求されない、回転子の内側の硬磁性相含有部１６は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する。そのため、モータコア３０全体の性能を維持しつつ、高価なＤｙの使用量を抑制することができる。
《軟磁性板積層工程》
随意に、複数の軟磁性板１１を互いに積層する。積層の態様としては、改質部材２１を拡散浸透した軟磁性板１１を複数準備し、その複数の軟磁性板１１を互いに積層することが挙げられる。この態様を、以下、「改質部材２１の拡散浸透後に複数の軟磁性板１１を互いに積層する態様」ということがある。積層の別の態様としては、改質部材２１を接触させた軟磁性板１１を複数枚準備し、改質部材２１の拡散浸透の前に、その複数の軟磁性板１１を互いに積層することが挙げられる。この態様を、以下、「改質部材２１の拡散浸透前に複数の軟磁性板１１を互いに積層する態様」ということがある。
上述した積層の態様について、図面を用いて、さらに説明する。改質部材２１の拡散浸透後に複数の軟磁性板１１を互いに積層する態様としては、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示す態様が挙げられる。図２Ａに示したように、軟磁性板１１に改質部材２１を接触させる。そして、図２Ｂに示したように、軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透させて、軟磁性板１１の一部に硬磁性相含有部１６を形成する。その後、図２Ｃに示したように、硬磁性相含有部１６を有する複数の軟磁性板１１を互いに積層して、モータコア３０を得る。なお、図２Ｃにおいては、各軟磁性板１１の状態が認識できるように、各軟磁性板１１が離間されて記載されているが、実際のモータコア３０においては、各軟磁性板１１が、隙間なく積層されている。
拡散浸透前に、複数の軟磁性板１１を互いに積層する態様としては、例えば、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示す態様が挙げられる。図４Ａに示したように、軟磁性板１１に改質部材２１を接触させる。そして、改質部材２１を軟磁性板１１に接触させた状態で、複数の軟磁性板１１を互いに積層する。そして、図４Ｂに示した状態で、軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透させて、図４Ｃに示した積層体を得る。図４Ｃに示した積層体において、それぞれの軟磁性板１１の一部には、硬磁性相含有部１６が形成されている。なお、図４Ｃにおいては、各軟磁性板１１の状態が認識できるように、各軟磁性板１１が離間されて記載されているが、実際のモータコア３０においては、各軟磁性板１１が、隙間なく積層されている。
複数の軟磁性板１１を互いに積層する際に、少なくとも一枚の軟磁性板１１に接触させる改質部材２１の組成を、他の軟磁性板１１に接触させる改質部材２１の組成と異ならせてもよい。これにより、少なくとも一枚の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６中の硬磁性相の組成は、他の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６中の硬磁性相の組成と異なる。これにより、モータコアにおいて、積層段ごとに、硬磁性相含有部１６の組成を変えることができる。
例えば、図２Ｃ又は図４Ｃに示したモータコア３０を製造するにあたり、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を含有する改質部材２１を接触させたＦｅ−Ｂ系の軟磁性板１１と、Ｃｅ−Ｃｕ系合金を含有する改質部材２１を接触させたＦｅ−Ｂ系の軟磁性板１１とを準備する。そして、改質部材２１の拡散浸透前又は後に、これらを交互に積層する。そうすると、図２Ｃ又は図４Ｃに示したモータコア３０において、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する硬磁性相含有部１６と、Ｃｅ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する硬磁性相含有部１６とが積層段ごとに交互に形成される。これにより、硬磁性相含有部１６全体で、Ｎｄの一部を安価なＣｅで置換して、モータコア３０全体の磁気特性低下を抑制しつつ、Ｎｄの使用量を減少させることができる。改質部材及び軟磁性板の組成並びに積層時の配置等は、ここで示した例に限定されない。
また、複数の軟磁性板１１を互いに積層する際に、少なくとも一枚の軟磁性板１１の組成を、他の軟磁性板１１の組成と異ならせてもよい。これにより、少なくとも一枚の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６中の硬磁性相の組成は、他の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６中の硬磁性相の組成と異なる。
例えば、図２Ｃ又は図４Ｃに示したモータコア３０を製造するにあたり、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を含有する改質部材２１を接触させたＦｅ−Ｂ系の軟磁性板１１と、Ｓｍ−Ｃｕ系合金を含有する改質部材２１を接触させたＦｅ−Ｎ系の軟磁性板１１とを準備する。そして、改質部材２１の拡散浸透前又は後に、これらを交互に積層する。そうすると、図２又は図４Ｃに示したモータコア３０において、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する硬磁性相含有部１６と、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３相を含有する硬磁性相含有部１６とが積層段ごとに交互に形成される。これにより、硬磁性相含有部１６全体で、高磁化のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相と高保磁力のＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３相が共存して、磁化と保磁力の両方に優れるモータコア３０が得られる。改質部材及び軟磁性板の組成並びに積層時の配置等は、ここで示した例に限定されない。
本開示のモータコアの製造方法においては、軟磁性板１１を互いに積層する際、軟磁性板１１の板面方向で、少なくとも一枚の軟磁性板１１における改質部材２１の接触位置を、他の軟磁性板１１と異ならせて、複数の軟磁性板１１を互いに積層してもよい。これにより、軟磁性板１１の板面方向で、少なくとも一枚の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６の形成位置が、他の軟磁性板１１における硬磁性相含有部１６と異なるようにすることができる。これについて、図面を用いて説明する。なお、「軟磁性板１１の板面方向で」とは、軟磁性板１１の板面と平行な投影面内での方向を意味する。
図５Ａは、軟磁性板１１の板面の２４か所に、改質部材２１を接触させた状態を示す説明図である。図５Ｂは、図５Ａで示したように改質部材２１を接触させて、硬磁性相含有部１６を形成した状態を示す説明図である。図５Ｃは、軟磁性板１１の板面の８か所に、改質部材２１を接触させた状態を示す説明図である。図５Ｄは、図５Ｃで示したように改質部材２１を接触させて、硬磁性相含有部１６を形成した状態を示す説明図である。図５Ｅは、改質部材２１を接触させず、硬磁性相含有部を有さない軟磁性板１１を示す説明図である。
図５Ａに示した２４個の改質部材２１のうち、軟磁性板１１の外周に沿うように接触させた８個の改質部材２１の接触位置は、軟磁性板１１の板面方向で、図５Ｃに示した８個の改質部材２１の接触位置と同一である。すなわち、図５Ａに示した２４個の改質部材２１のうち、１６個（２４−８個）の改質部材２１の接触位置は、軟磁性板１１の板面方向で、図５Ｃに示した８個の改質部材２１の接触位置と異なる。本開示のモータコアの製造方法においては、図５Ａ及び図５Ｃに示した例に限られず、少なくとも一枚の軟磁性板１１と他の軟磁性板１１とで、軟磁性板１１の板面方向で、少なくとも一個の改質部材２１の接触位置が異なってよい。
図５Ａ及び図５Ｃに示した軟磁性板１１それぞれについて、改質部材２１を拡散浸透させると、図５Ｂ及び図５Ｄそれぞれに示した硬磁性相含有部１６を形成する。図５Ｂに示した２４個の硬磁性相含有部１６のうち、１６個（２４−８個）の硬磁性相含有部１６の形成位置は、軟磁性板１１の板面方向で、図５Ｄに示した８個の硬磁性相含有部１６の形成位置と異なる。本開示のモータコアの製造方法においては、図５Ｂ及び図５Ｄに示した例に限られず、少なくとも一枚の軟磁性板１１と他の軟磁性板１１とで、少なくとも一個の硬磁性相含有部１６の形成位置が異なってよい。
図５Ｂに示した位置に形成された硬磁性相含有部１６を有する軟磁性板を第一単位コア３２ａとする。図５Ｄに示した位置に形成された硬磁性相含有部１６を有する軟磁性板１１を第二単位コア３２ｂとする。図５Ｅに示した、改質部材２１を接触させず、硬磁性相含有部１６を有さない軟磁性板１１を追加軟磁性板３２ｃとする。第一単位コア、第二単位コア、及び追加軟磁性板３２ｃを積層して、モータコア３０を得る。
図５Ｆは、図５Ｂ、図５Ｄ、及び図５Ｅに示した軟磁性板（第一単位コア３２ａ、第二単位コア３２ｂ、及び追加軟磁性板３２ｃ）を積層したモータコアを示す模式図である。なお、図５Ｆにおいては、第一単位コア３２ａ、第二単位コア３２ｂ、及び追加軟磁性板３２ｃの状態が認識できるように、これらが離間されて記載されているが、実際のモータコア３０においては、これらが、隙間なく積層されている。
図５Ｆに示したモータコア３０の態様においては、図面上部から、三枚の第一単位コア３２ａ、一枚の追加軟磁性板３２ｃ、三枚の第二単位コア３２ｂ、一枚の追加軟磁性板３２ｃ、一枚の第一単位コア３２ａを積層している。本開示のモータコアの製造方法においては、図５Ｆに示した例に限られず、各単位コアの枚数は任意に選択することができる。これにより、本開示のモータコアの製造方法によれば、軟磁性板１１の板面方向で、単位コアごとに、硬磁性相含有部１６の形成位置を異ならせることができる。
図５Ｆに示したモータコア３０の態様においては、第一単位コア３２ａと第二単位コア３２ｂの間に、一枚の追加軟磁性板３２ｃを積層しているが、これに限られず、追加軟磁性板３２ｃの枚数は任意に選択することができる。追加軟磁性板３２ｃを積層しなくてもよい。また、追加軟磁性板３２ｃを、モータコア３０の最上部及び最下部の少なくともいずれかに積層してもよい。すなわち、本開示のモータコアの製造方法においては、改質部材２１の接触を伴わず、少なくとも一枚の追加軟磁性板３２ｃを積層してもよい。
図５Ｆに示したモータコア３０の態様においては、例えば、上から二枚目に第一単位コア３２ａが配置されており、上から五枚目に第二単位コア３２ｂが配置されている。このことから、少なくとも一枚の軟磁性板１１（第一単位コア３２ａ）における硬磁性相含有部１６の形成位置は、軟磁性板１１の板面方向で、他の軟磁性板１１（第二単位コア３２ｂ）における硬磁性相含有部１６の形成位置と異なる。これは、少なくとも一枚の軟磁性板１１における改質部材２１の接触位置を、軟磁性板１１の板面方向で、他の軟磁性板１１における改質部材２１の接触位置と異ならせたことに由来する。
図５Ｆに示したモータコア３０の態様においては、第一単位コア３２ａと第二単位コア３２ｂの二種類の単位コアが用いられているが、これに限られず、単位コアの種類数は任意に選択することができる。また、単位コアの全部が硬磁性相含有部１６になっていなければ、単位コアにおける硬磁性相含有部１６の形状及び個数に制限はない。
図５Ｆに示したモータコア３０は、改質部材２１の拡散浸透の前又は後のいずれに複数の軟磁性板を積層しても得ることができる。
本開示のモータコアの製造方法においては、上述したような単位コアを複数種類準備し、さらには、追加軟磁性板を準備して、これらを積層してモータコアを得るため、モータコア内の硬磁性相含有部の形状及び位置等の自由度が非常に高い。そのため、本開示のモータコアの製造方法によれば、設計自由度の高いモータコアを提供することができる。
《拡散浸透工程》
軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透させて、軟磁性板１１の一部に硬磁性相含有部１６を形成する。軟磁性板１１の内部へ改質部材２１を拡散浸透させることができれば、その方法は特に制限されないが、典型的には、例えば、改質部材２１を加熱する。
改質部材２１を加熱する温度は、改質部材２１中のＲ−Ｍ系合金が溶融し、かつ、軟磁性板１１が溶融しない温度であればよい。このことから、加熱温度は、例えば、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋５℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋１０℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋５０℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋１００℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋１５０℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋２００℃以上、Ｒ−Ｍ系合金の融点＋２５０℃以上、又はＲ−Ｍ系合金の融点＋３００℃以上であってよい。一方、加熱温度は、例えば、軟磁性板の融点未満、軟磁性板の融点−５℃以下、軟磁性板の融点−１０℃以下、軟磁性板の融点−５０℃以下、軟磁性板の融点−１００℃以下、軟磁性板の融点−１５０℃以下、軟磁性板の融点−２００℃以下、軟磁性板の融点−２５０℃以下、又は軟磁性板の融点−３００℃以下であってよい。
上述した温度で改質部材２１を加熱できれば、加熱の方法は制限されない。加熱方法としては、例えば、熱処理炉中で、軟磁性板１１及び改質部材２１を、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、軟磁性板１１の融点未満で熱処理することが挙げられる。あるいは、マイクロ波を用いて、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、軟磁性板１１の融点未満に、改質部材２１を加熱することが挙げられる。あるいは、改質部材２１に電熱線を接触させ、電熱線に電流を流して改質部材２１を、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、軟磁性板１１の融点未満に加熱することが挙げられる。以下、それぞれの方法について説明する。
先ず、熱処理について説明する。
熱処理炉中で改質部材２１を接触させた複数の軟磁性板１１を熱処理する場合には、改質部材２１を拡散浸透前に複数の軟磁性板を積層する態様、すなわち、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示す態様が好ましい。この態様では、図４Ｂに示したように、改質部材２１を接触させた多数の軟磁性板１１を積層しており、熱処理炉内に多数の軟磁性板１１を格納できるため、一度の熱処理で、多数枚の軟磁性板１１について改質部材２１の拡散浸透処理を行える。特に、バッチ式の熱処理炉を用いる場合には、この態様での拡散浸透が好ましい。
次に、マイクロ波で改質部材２１を加熱する方法について説明する。
マイクロ波で改質部材２１を加熱する場合には、改質部材２１を拡散浸透後に複数の軟磁性板１１を積層する態様、すなわち、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃで示した態様が好ましい。改質部材２１を接触させた軟磁性板１１を、積層しない状態でマイクロ波照射室に格納するため、マイクロ波照射室を、軟磁性板１１の板厚方向に大きくしなくてよい。マイクロ波で改質部材２１を加熱する場合には、改質部材２１の拡散浸透処理に要する時間が短いため、一度のマイクロ波照射で拡散浸透処理できる軟磁性板１１の枚数は少なくてもよい。マイクロ波で改質部材２１を加熱するには、次のような方法がある。
マイクロ波照射室内に改質部材２１を接触させた軟磁性板１１を装入し、改質部材２１の位置にマイクロ波を共振させて、マイクロ波を照射してもよい。これにより、軟磁性板１１への熱影響を抑制しつつ、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、軟磁性板１１の融点未満の温度に改質部材２１を加熱して、軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透することができる。このようにすると、例えば、少なくとも一部が非晶質である軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透するとき、非晶質が結晶化することを抑制することができる。
あるいは、マイクロ波照射室内に改質部材２１を接触させた軟磁性板１１を装入し、軟磁性板１１の位置と改質部材２１の位置の両方にマイクロ波を共振させて、マイクロ波を照射してもよい。これにより、Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、軟磁性板１１の融点未満の温度に、軟磁性板１１及び改質部材２１を加熱する。そして、軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透することができる。このとき、マイクロ波照射の加熱源以外の作用効果を享受することができる。例えば、軟磁性板１１の少なくとも一部に非晶質を有する場合に、マイクロ波照射により、その非晶質を特定の方向に配向させながら結晶化させることができる。
次に、電熱線で改質部材２１を加熱する方法について説明する。
電熱線で改質部材２１を加熱する場合には、改質部材２１の拡散浸透後に複数の軟磁性板の積層をする態様、すなわち、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃで示した態様が好ましい。図２Ａに示した状態であれば、改質部材２１の上面（軟磁性板１１と反対側の面）に、比較的簡便に、電熱線を接触させることができる。
いすれの方法で改質部材２１を加熱する場合でも、改質部材２１中のＲ−Ｍ系合金の溶融が一旦開始されると、Ｒ−Ｍ系合金中の希土類元素は速やかに軟磁性板１１に浸透していく。その結果、Ｒ−Ｍ系合金中の希土類元素濃度は急激に低下する。Ｒ−Ｍ系合金が共晶合金であると、Ｒ−Ｍ系合金中の未溶融部分の組成は、急速に共晶組成に近づき、Ｒ−Ｍ系合金中の未溶融部分の融点は低下する。このことから、Ｒ−Ｍ系合金が共晶合金である場合には、加熱初期は高温にして、拡散浸透が開始したら、加熱温度を低温にしてもよい。これにより、拡散浸透を速やかに行うことができると同時に、軟磁性板１１の結晶粒の粗大化を抑制することができる。この観点からは、Ｒ−Ｍ系合金が、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を含有することが好ましい。
速やかに拡散浸透を行う観点からは、加熱温度は、保持温度で、５５０℃以上、６００℃以上、又は６５０℃以上であってよい。一方、軟磁性板１１の結晶粒の粗大化を抑制する観点からは、加熱温度は、保持温度で、９００℃以下、８００℃以下、７５０℃以下、又は７００℃以下であってよい。保持温度とは、昇温終了後、冷却開始前、軟磁性板１１及び改質部材２１を、一定温度領域内に保持する温度を意味する。
拡散浸透時の雰囲気は、軟磁性板１１及び改質部材２１の酸化を抑制するため、不活性ガス雰囲気が好ましい、不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。
拡散浸透時間は、拡散浸透の方法、軟磁性板１１の厚さ、改質部材２１の加熱温度、並びに軟磁性板１１及び改質部材２１の質量等により、適宜決定すればよい。
熱処理炉中で軟磁性板１１及び改質部材２１を熱処理する場合には、拡散浸透時間（熱処理時間）は、例えば、０．１時間以上、０．３時間以上、０．５時間以上、１時間以上、２時間以上、４時間以上、６時間以上、又は８時間以上であってよく、６０時間以下、３０時間以下、２０時間以下、又は１０時間以下であってよい。拡散浸透時間（熱処理時間）は、保持温度を維持する時間を意味する。改質部材２１に電熱線を接触させて改質部材２１を加熱する場合には、拡散浸透時間（加熱時間）は、熱処理時間に準じて、適宜決定すればよい。
マイクロ波を改質部材２１に照射する場合には、マイクロ波の周波数及び出力、並びに軟磁性板１１に接触させる改質部材２１の質量等により、拡散浸透時間（マイクロ波照射時間）を決定すればよい。マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚ、出力が５０Ｗ以上、１００Ｗ以上、２００Ｗ以上、３００Ｗ以上、４００Ｗ以上、又は５００Ｗ以上であり、１０００Ｗ以下、９００Ｗ以下、８００Ｗ以下、７００Ｗ以下、６００Ｗ以下である場合、マイクロ波の照射時間は、０．５分以上、１分以上、５分以上、１０分以上、３０分以上、６０分以上、９０分以上、又は１２０分以上であってよく、６００分以下、５００分以下、４００分以下、３００分以下、又は２００分以下であってよい。
軟磁性板１１の内部に改質部材２１を拡散浸透した後に、軟磁性板１１の表面に絶縁被膜を施してもよい。これにより、硬磁性相含有部１６以外の部分において、渦電流の発生を抑制し、鉄損値を改善する。なお、硬磁性相含有部１６においては、絶縁被膜によって、硬磁性相含有部１６が積層ごとに分断されるが、硬磁性相含有部１６の硬磁性相としての機能は、実用上、ほとんど低下しない。この理由については後述する。
絶縁被膜としては、例えば、樹脂及びコロイダルシリカを含有する被膜、樹脂及びアルミナゾルを含有する被膜、樹脂及びジルコニアゾルを含有する被膜、並びに樹脂及びリン酸塩を含有する被膜等が挙げられる。これらを組み合わせた被膜であってもよい。絶縁被膜は、軟磁性板１１及び硬磁性相含有部１６の表面の耐食性を確保するものであることが好ましい。
《モータコアの使用》
本開示の製造方法で得られたモータコアは、軟磁性相と硬磁性相の両方を備えるモータコアとして、使用することができる。
本開示の製造方法で得られたモータコアは、典型的には、電機子巻線を固定子に設け、回転子で界磁する回転界磁形の同期モータの回転子に使用できるが、これに限られない。本開示の製造方法で得られたモータコアを、回転界磁形の同期モータの回転子に使用する場合、硬磁性相含有部１６の形成位置によって、表面磁石構造にもできるし、埋込磁石構造にもできる。軟磁性板１１の外周部分に硬磁性相含有部１６を形成すれば、表面磁石構造のモータコアとして使用することができる。軟磁性板１１の内部に硬磁性相含有部１６を形成すれば、埋込磁石構造のモータコアとして使用することができる。
図６は、埋込磁石構造のモータコアの一例を示す模式図である。図６に示したモータコア３０は、軟磁性板１１の積層体の外周よりも内側に硬磁性相含有部１６が配置されており、あたかも、永久磁石が埋め込まれているかのような構造になっている。そして、モータコア３０の中心部には回転軸５０が挿入され、図６に示したモータコアは、回転子１００として用いられる。理論に拘束されないが、モータの形式にかかわらず、モータコアの硬磁性相含有部１６（従来のモータコアの場合にはバルク体の永久磁石）は、そのＮ極及びＳ極が軟磁性板１１の板面方向（モータの回転軸と垂直な方向）で対峙するように着磁される（図６、参照）。したがって、硬磁性相含有部１６が積層ごとに分割されていても、硬磁性相含有部１６の硬磁性相としての機能は、積層された硬磁性相含有部１６の形状と同一形状の一体形の永久磁石（バルク体）と実質的に同等であると考えられる。このことは、硬磁性相含有部１６の各積層表面の絶縁被膜の有無に依らないと考えられる。
そして、本開示のモータコアの製造方法によれば、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、及び図５Ｆに示されるように、硬磁性相含有部１６の形状及び位置の自由度が高い。また、図５Ｆにおいて、例えば、第一単位コア３２ａと第二単位コア３２ｂを交互に積層するなどして、軟磁性板１１ごとに、軟磁性板１１の板面方向で、硬磁性相含有部１６の形成位置を異ならせることがきる。そのため、上述の表面磁石構造及び埋込磁石構造以外の全く新しい構造のモータコアとして使用できる。
また、本開示の製造方法で得られたモータコアは、例えば、直流サーボモータ等で、固定子にも使用することができる。本発明によれば複数種類の形状の永久磁石を用いるモータコアの製造を製造する際に、多種類の金型を準備する必要がなく、少ない金型で製造することができる。改質材料の接触箇所を変えることにより、一つのラインで複数種類のモータコアを造り分けることも容易である。また、従来、軟磁性板に設けた空洞部に挿入できないような複雑な形状の永久磁石を有するモータコアを製造することができる。さらに、従来、永久磁石の組成を有する溶湯を準備し、それを冷却して合金塊を得た後、その合金塊を粉砕して得た磁性粉末を圧粉し焼結して永久磁石を製造していた。そして、その永久磁石を軟磁性板に設けた空洞部に挿入してモータコアを製造していたが、本発明は軟磁性板に改質部材を拡散浸透して、工程数を少なくして、簡易にモータコアを製造することができる。
《変形》
これまでの説明は、本開示のモータコアの製造方法の実施形態を例示したものにすぎず、特許請求の範囲の記載範囲内において種々の変形を加えることができる。例えば、硬磁性相含有部１６を形成する前又は後に、硬磁性相含有部１６の少なくとも一部を残して軟磁性板１１に空洞部を設け、空洞部が軟磁性及び硬磁性のいずれも有さないようにすることができる。あるいは、空洞部に永久磁石を挿入して、本開示のモータコアの製造方法の効果とともに、永久磁石の効果を享受してもよい。
１０ 軟磁性材料
１１ 軟磁性板
１５、１６ 硬磁性相含有部
２０ 改質材料
２１ 改質部材
３０ モータコア
３２ａ 第一単位コア
３２ｂ 第二単位コア
３２ｃ 追加軟磁性板
５０ 回転軸
６０ 永久磁石
７０ 貫通孔
１００ 回転子

Claims (19)

  1. 遷移金属元素を含有する軟磁性板を準備すること、
    Ｒ−Ｍ系合金（Ｒは希土類元素であり、ＭはＲ−Ｍ系合金の融点を前記軟磁性板の融点よりも低下させる元素である）を含有する改質部材を準備すること、
    前記軟磁性板の板面の一部に前記改質部材を接触させること、及び
    前記軟磁性板と前記改質部材の接触面から前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透させて、前記軟磁性板の一部に硬磁性相含有部を形成すること、
    を含む、モータコアの製造方法。
  2. 前記拡散浸透の後に、複数の前記軟磁性板を互いに積層する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記接触の後、かつ前記拡散浸透の前に、複数の前記軟磁性板を互いに積層する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記軟磁性板の板面方向で、少なくとも一枚の前記軟磁性板における前記改質部材の接触位置を、他の前記軟磁性板における前記改質部材の接触位置と異ならせ、少なくとも一枚の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部の形成位置が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部の形成位置と異なる、請求項２又は３に記載の方法。
  5. 少なくとも一枚の前記軟磁性板に接触させる前記改質部材の組成を、他の前記軟磁性板に接触させる前記改質部材の組成と異ならせ、少なくとも一枚の軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成と異なる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 少なくとも一枚の前記軟磁性板の組成を、他の前記軟磁性板の組成と異ならせ、少なくとも一枚の軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成が、他の前記軟磁性板における前記硬磁性相含有部中の硬磁性相の組成と異なる、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記改質部材の接触を伴わず、さらに、少なくとも一枚の追加軟磁性板を積層する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度で、前記軟磁性板及び前記改質部材を熱処理して、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. マイクロ波照射室内に前記改質部材を接触させた軟磁性板を装入し、前記改質部材の位置にマイクロ波を共振させて、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  10. マイクロ波照射室内に前記改質部材を接触させた軟磁性板を装入し、前記軟磁性板の位置と前記改質部材の位置の両方にマイクロ波を共振させて、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記軟磁性板及び前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記改質部材に電熱線を接触させ、前記電熱線に電流を流して、前記Ｒ−Ｍ系合金の融点以上、前記軟磁性板の融点未満の温度に前記改質部材を加熱し、前記軟磁性板の内部に前記改質部材を拡散浸透する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記Ｒが、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＤｙからなる群より選ばれる一種以上の元素である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記Ｍが、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ，Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ａｇ、及びＡｕからなる群より選ばれる一種以上の元素である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記Ｒ−Ｍ系合金が、Ｎｄ−Ｃｕ系合金を含有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記軟磁性板が、Ｔ−Ｂ系軟磁性合金、Ｔ−Ｎ系軟磁性合金（Ｔは遷移金属元素である）、及び軟磁性遷移金属からなる群より選ばれる一種以上の合金又は金属を含有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記Ｔが、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉからなる群より選ばれる一種以上の元素である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記軟磁性遷移金属が、Ｆｅ及びＣｏからなる群より選ばれる一種以上の金属である、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記軟磁性板が、Ｆｅ−Ｂ系合金を含有する、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記硬磁性相含有部が、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ相を含有する、請求項１８に記載の方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011096521A1 (ja) * 2010-02-05 2011-08-11 信越化学工業株式会社 永久磁石回転機
CN105374485A (zh) * 2015-11-26 2016-03-02 宁波科星材料科技有限公司 一种多层复合磁体及其制备方法
US20160141083A1 (en) * 2013-06-05 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rare-earth magnet and method for manufacturing same
JP2018113333A (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
JP2018139305A (ja) * 2014-08-12 2018-09-06 アーベーベー・シュバイツ・アーゲー 異なる磁気特性の領域を有する磁石およびそのような磁石の形成方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ197894A (en) 1980-08-11 1985-07-12 Hydro Int Ltd Vortex separator for sewage treatment;conical flow modifier in solids outlet
JP2571244B2 (ja) * 1987-12-25 1997-01-16 株式会社神戸製鋼所 希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁石積層物の製造方法
KR100348962B1 (ko) * 1997-01-20 2003-01-24 가부시키 가이샤 메이덴샤 희토류자석과금속재료의일체접합구조물및그의접합방법
EP1830451A4 (en) * 2004-12-17 2016-03-23 Hitachi Metals Ltd ROTOR FOR A MOTOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP4677942B2 (ja) 2006-03-31 2011-04-27 日立金属株式会社 Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法
JP4415980B2 (ja) * 2006-08-30 2010-02-17 株式会社日立製作所 高抵抗磁石およびそれを用いたモータ
JP2009153356A (ja) 2007-12-25 2009-07-09 Hitachi Ltd 自己始動式永久磁石同期電動機
JP2009225608A (ja) 2008-03-18 2009-10-01 Nitto Denko Corp モータ用永久磁石及びモータ用永久磁石の製造方法
JP2012244649A (ja) 2011-05-16 2012-12-10 Daikin Ind Ltd 回転子および回転電機
US20130153088A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Method for producing a rare earth-based magnet
JP6044549B2 (ja) * 2011-12-20 2016-12-14 日立金属株式会社 超微結晶合金薄帯の製造方法
JP6003920B2 (ja) * 2014-02-12 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
JP6007945B2 (ja) 2014-06-05 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 ナノコンポジット磁石の製造方法
JP6232359B2 (ja) * 2014-09-08 2017-11-15 株式会社豊田中央研究所 圧粉磁心、磁心用粉末およびそれらの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011096521A1 (ja) * 2010-02-05 2011-08-11 信越化学工業株式会社 永久磁石回転機
US20160141083A1 (en) * 2013-06-05 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rare-earth magnet and method for manufacturing same
JP2018139305A (ja) * 2014-08-12 2018-09-06 アーベーベー・シュバイツ・アーゲー 異なる磁気特性の領域を有する磁石およびそのような磁石の形成方法
CN105374485A (zh) * 2015-11-26 2016-03-02 宁波科星材料科技有限公司 一种多层复合磁体及其制备方法
JP2018113333A (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法

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