JP2022151625A - フェライト焼結磁石、フェライト粒子、ボンド磁石、及び、回転電気機械 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂｒ及び角型性に優れるフェライト焼結磁石等を提供すること。【解決手段】この磁石は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有するフェライト焼結磁石であって、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含み、金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含み、金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含み、金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす。【選択図】なし

Description

本開示は、フェライト焼結磁石、フェライト粒子、ボンド磁石、及び、回転電気機械に関する。

フェライト焼結磁石に用いられる磁性材料として、六方晶系の結晶構造を有するＢａフェライト、Ｓｒフェライト及びＣａフェライトが知られている。このようなフェライトの結晶構造としては、マグネトプランバイト型（Ｍ型）が知られている。Ｍ型フェライトは、通常ＡＦｅ_１２Ｏ_１９の一般式で表される。

このようなＭ型フェライトとして、引用文献１には、ＦｅをＺｎ等の元素Ｍで置換すると共に、ＳｒやＢａ等の元素ＡをＬａ等の元素Ｒで置換したＭ型フェライトの主相を有する磁石粉末が開示されている。

特開平９－１１５７１５号公報

ところで、マグネトプランバイト型（Ｍ型）のフェライトは、モータ用等の磁石材料として用いられており、モータには、小型で高トルクであることが求められている。そのため、フェライト焼結磁石には、更に高い磁気特性が要求される。

フェライト焼結磁石の磁気特性の指標として、残留磁束密度（Ｂｒ）及び角型性（Ｈｋ／ＨｃＪ）が用いられる。特許文献１に開示の磁石粉末には、Ｂｒ及び角型性の点で改善の余地がある。

本発明の一側面は、Ｂｒ及び角型性に優れるフェライト焼結磁石等を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有するフェライト焼結磁石であって、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含み、金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含み、金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含み、金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす、フェライト焼結磁石である。
Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
０．１５≦ｃ＜０．５ （２）
０．０１≦ａ≦０．１ （３）
０．４５＜ｒ≦０．８０ （４）
０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
０．１≦ｍ≦０．５０ （７）
ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）

一態様において、上記フェライト焼結磁石は、下記（３－１）、（５－１）、（６－１）及び（７－１）式を更に満たしてもよい。
０．０３≦ａ≦０．０５ （３－１）
０．０１≦ｂ≦０．０５ （５－１）
９．３５＜ｆ≦１１．２５ （６－１）
０．２５≦ｍ≦０．４５ （７－１）

本発明の他の一側面は、上記フェライト焼結磁石を備える、回転電気機械である。

本発明の更に他の一側面は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有するフェライト粒子であって、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含み、金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含み、金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含み、金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす、フェライト粒子である。
Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
０．１５≦ｃ＜０．５ （２）
０．０１≦ａ≦０．１ （３）
０．４５＜ｒ≦０．８０ （４）
０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
０．１≦ｍ≦０．５０ （７）
ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）

本発明の更に他の一側面は、上記フェライト粒子と、樹脂とを含む、ボンド磁石である。

本発明の更に他の一側面は、上記ボンド磁石を備える、回転電気機械である。

本発明の一側面によれば、Ｂｒ及び角型性に優れるフェライト焼結磁石等が提供される。

図１は、一実施形態に係るフェライト焼結磁石又はフェライト粒子の断面模式図である。 図２は、一実施形態に係るモータを示す模式断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

（フェライト焼結磁石及びフェライト粒子）
本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子について説明する。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有する。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含む。

金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素である。

金属元素Ａ中のＢａの原子比率は、Ｂｒ及び角型性を一層向上させることから、５０原子％以上であることができ、７０原子％以上であることができ、９０原子％以上であることができ、９５原子％以上であることができ、９７原子％以上であることができ、９９原子％以上であることができ、１００原子％であることもできる。金属元素Ａに占める、Ｂａ以外の原子の比率に特に限定はない。

金属元素Ａ中のＳｒの原子比率は、Ｂｒ及び角型性を一層向上させることから、５０原子％以上であることができ、７０原子％以上であることができ、９０原子％以上であることができ、９５原子％以上であることができ、９７原子％以上であることができ、９９原子％以上であることができ、１００原子％であることもできる。金属元素Ａに占める、Ｓｒ以外の原子の比率に特に限定はない。

金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含む。

希土類元素は、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）である。

金属元素Ｒ中においてＬａを５０原子％以上含むことでき、９５原子％以上含むことができ、９９原子％以上含むことができ、１００原子％であってもよい。

金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含む。

金属元素Ｍ中においてＣｏを５０原子％以上含むことができ、９５原子％以上含むことができ、９９原子％以上含むことができ、１００原子％であってもよい。

金属元素ＭがＡｌを含む場合、金属元素Ｍ中においてＡｌを１原子％以上含むことができ、５原子％以上含むことができ、１３原子％以下含むことができ、１０原子％以下含むことができる。

金属元素ＭがＮｉを含む場合、金属元素Ｍ中においてＮｉを１原子％以上含むことができ、５原子％以上含むことができ、１３原子％以下含むことができる。

金属元素ＭがＺｎを含む場合、金属元素Ｍ中においてＺｎを１原子％以上含むことができ、５原子％以上含むことができ、１３原子％以下含むことができる。

金属元素ＭがＣｕを含む場合、金属元素Ｍ中においてＣｕを１原子％以上含むことができ、５原子％以上含むことができ、１３原子％以下含むことができる。

金属元素ＭがＣｒを含む場合、金属元素Ｍ中においてＣｒを１原子％以上含むことができ、５原子％以上含むことができ、１５原子％以下含むことができる。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす。
Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
０．１５≦ｃ＜０．５ （２）
０．０１≦ａ≦０．１ （３）
０．４５＜ｒ≦０．８０ （４）
０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
０．１≦ｍ≦０．５０ （７）
ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）

別の実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす。
Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
０．２≦ｃ＜０．５ （２）
０．０１≦ａ≦０．１ （３）
０．４５＜ｒ≦０．７５ （４）
０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
０．１≦ｍ≦０．４５ （７）
ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）

（１）式におけるｃは、０．２０以上であってよく、０．２５以上であってもよく、０．３０以上であってもよい。ｃは、０．４５以下であってもよく、０．４０以下であってもよい。

（１）式におけるａは、異相の比率が低減され、また、Ｂｒ、ＨｃＪ及び角型性が一層向上することから、０．０１以上であってもよく、０．０３以上であってもよい。同様の観点から、０．０８以下であってもよく、０．０５以下であってもよい。

（１）式におけるｒは、Ｂｒが一層向上し、保磁力の低温減磁が抑制される傾向にあることから、０．５０以上であってもよく、０．５５以上であってもよい。ｒは、保磁力の低下が抑制される傾向があり、高温でなくとも焼成が可能となる傾向にあることから、０．８０未満であってよく、０．７５以下であってもよく、０．７０以下であってもよく、０．６５以下であってもよい。

（１）式におけるｂは、仮焼成の温度を下げ、保磁力の角型を一層向上させる観点から、０．０１５以上であってよく、０．０２０以上であってもよく、異相の比率が一層低減されることから、０．０８以下であってもよく、０．０６以下であってもよく、０．０５以下であってもよい。

（１）式におけるｆは、磁化を高め、異相を一層低減する観点から、９．５０以上であってもよく、９．７０以上であってもよく、Ｂｒ、ＨｃＪ及び角型性が一層向上することから、１１．５０以下であってもよく、１１．２５以下であってもよい。

（１）式におけるｍは、磁化及び保磁力を高め、異相を一層低減する観点から、０．１５以上であってもよく、０．２０以上であってもよく、０．２５以上であってもよい。（１）式におけるｍは、同様の観点から、０．４５以下であってもよく、０．４０以下であってもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、ＨｃＪが一層向上し、異相の比率が一層低減されることから、下記（３－１）、（５－１）、（６－１）及び（７－１）式を更に満たすことが好ましい。

０．０３≦ａ≦０．０５ （３－１）
０．０１≦ｂ≦０．０５ （５－１）
９．３５＜ｆ≦１１．２５ （６－１）
０．２５≦ｍ≦０．４５ （７－１）

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、ＨｃＪを一層向上させることから、Ｓｉを含んでいてもよい。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉの含有量は、ＨｃＪを一層向上させることから、ＳｉをＳｉＯ_２に換算して、０．０１質量％以上であってもよく、０．０５質量％以上であってもよく、０．１０質量％以上であってもよい。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＳｉの含有量は、同様の観点から、ＳｉをＳｉＯ_２に換算して、０．７０質量％以下であってもよく、０．６０質量％以下であってもよく、０．４０質量％以下であってもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、ＨｃＪを一層向上させることから、Ａｌを含んでいてもよい。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＡｌの含有量は、ＨｃＪを一層向上させることから、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３に換算して、０．０１質量％以上であってもよく、０．０５質量％以上であってもよく、０．１０質量％以上であってもよい。フェライト焼結磁石及びフェライト粒子におけるＡｌの含有量は、同様の観点から、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３に換算して、０．７０質量％以下であってもよく、０．６０質量％以下であってもよく、０．４０質量％以下であってもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子には、上述の成分の他に、原料に含まれる不純物又は製造設備に由来する不可避的な成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｏ（モリブデン）及びＶ（バナジウム）が挙げられる。これらの成分はそれぞれの酸化物又は複合酸化物としてフェライト焼結磁石及びフェライト粒子に含まれていてもよい。副成分は、フェライト焼結磁石におけるフェライト結晶粒の粒界に偏析して異相を構成してもよい。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子中の金属元素の含有比率は、蛍光Ｘ線分析によって測定することができる。

フェライト焼結磁石及びフェライト粒子中のＳｉ（ケイ素）等の半金属元素の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ発光分光分析）で測定することができる。

図１は、本実施形態に係るフェライト焼結磁石（フェライト粒子）１００の断面模式図である。本実施形態に係るフェライト焼結磁石（フェライト粒子）１００は、図１に示すように、マグネトプランバイト型（Ｍ型）の結晶構造を有するフェライト相（結晶粒）４と、フェライト相（結晶粒）４間に存在する粒界相６とを有する。

Ｍ型フェライトは六方晶型の結晶構造を有する。Ｍ型フェライトの例は、以下の式（ＩＩＩ）で表されるフェライトである。
ＡＸ_１２Ｏ_１９ （ＩＩＩ）
Ａは、Ｃａ及びＬａを必ず含み、Ｓｒ及び／又はＢａを含んでもよい。ＭはＲを含んでもよい。ＸはＦｅを含み、Ｃｏを含んでよい。
なお、上式（ＩＩＩ）におけるＡ（Ａサイト）及びＸ（Ｂサイト）の比率や、酸素（Ｏ）の比率は、実際には上記範囲から多少偏った値を示すことから、上記の数値から若干ずれていてもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、磁気特性を十分に高くする観点から、主相として上記フェライト相４を有することが好ましい。なお、本明細書において「主相として」とは、本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子中で最も質量割合が多い結晶相であることをいう。本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、主相とは異なる結晶相（異相）を有していてもよい。異相の割合は、フェライト相（Ｍ相）を基準として、３０％以下であってよく、２０％以下であってよく、１５％以下であってよく、１０％以下であってよく、５％以下であってもよい。

異相としては、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３相及びＬａＦｅＯ_３相が挙げられる。Ｆｅ_２Ｏ_３相の比率は、フェライト焼結磁石又はフェライト粒子のＸＲＤパターンを測定し、Ｆｅ_２Ｏ_３相の（１０４）面に由来するピーク強度（２θ：３３．２１°）をＭ型相の（１０７）面に由来するピーク強度（２θ：３２．３５°）で除した値として求められる。ＬａＦｅＯ_３相の比率は、フェライト焼結磁石又はフェライト粒子のＸＲＤパターンを測定し、ＬａＦｅＯ_３相の（１０１）面に由来するピーク強度（２θ：２２．６７°）をＭ型相の（１０７）面に由来するピーク強度で除した値として求められる。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石におけるフェライト相（結晶粒）の平均粒径は、例えば５μｍ以下であってもよく、４．０μｍ以下であってもよく、０．５～３．０μｍであってもよい。このような平均粒径を有することで、保磁力（ＨｃＪ）を一層高くすることができる。フェライト相（結晶粒）の平均粒径は、ＴＥＭ又はＳＥＭによる断面の観察画像を用いて求めることができる。具体的には、数百個のフェライト相（結晶粒）を含むＳＥＭ又はＴＥＭの断面における各主相粒子の断面積を画像解析により求めたうえで、該断面積を有する円の直径（円相当径）を、その断面における該主相粒子の粒径と定義して粒径分布を測定する。測定した個数基準の粒径分布から、フェライト相（結晶粒）の粒径の個数基準の平均値を算出する。このようにして測定される平均値を、フェライト相の平均粒径とする。

粒界相６は酸化物を主成分とする。具体的には、酸化物の例は、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、及びＡｌからなる群より選択される少なくとも一種を有する酸化物並びにこれらの２以上の複合酸化物が挙げられる。このような酸化物としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ，Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４，ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、及びＣｒ_２Ｏ_３が挙げられる。またケイ酸ガラスを含んでもよい。酸化物の質量割合は９０質量％以上であることができ、９５質量％以上であることもでき、９７質量％以上であることもできる。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石の断面において、フェライト相４及び粒界相６の合計に占める粒界相６の面積比率は０．１～５％とすることができる。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石の形状に特に限定はなく、たとえば、端面が円弧状となるように湾曲したアークセグメント（Ｃ型）形状、平板形状等、種々の形状をとることができる。

フェライト粒子は、例えば、後述の粉砕工程によって得ることができる。フェライト粒子の平均粒子径は、例えば、０．１～７μｍである。フェライト粒子の平均粒子径も、フェライト焼結磁石の結晶粒の平均粒径と同様にして、ＴＥＭ又はＳＥＭによるフェライト粒子の観察画像を用いて求めることができる。具体的には、数百個のフェライト粒子を含むＳＥＭ又はＴＥＭの各主相粒子の面積を画像解析により求めたうえで、該面積を有する円の直径（円相当径）を、その該フェライト粒子の粒子径と定義して粒径分布を測定する。測定した個数基準の粒子径分布から、フェライト粒子の粒子径の個数基準の平均値を算出する。このようにして測定される平均値を、フェライト粒子の平均粒子径とする。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子の２３℃におけるＢｒは、例えば、４５００Ｇ以上であってよく、４６００Ｇ以上であってよく、４７００Ｇ以上であってもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子の２３℃におけるＨｃＪは、例えば、１８００Ｏｅ以上であってよく、２０００Ｏｅ以上であってよく、２２００Ｏｅ以上であってもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子の２３℃における角型性は、８０％以上であってもよく、８２％以上であってもよく、８５％以上であってもよい。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子のＢｒ、ＨｃＪ及び角型性は、直流自記磁束計を用いて測定できる。

（作用効果）
本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを組み合わせて含み、Ｌａを必ず含み、Ｃｏを必ず含み、且つ、これらの含有量を（２）～（８）式を満たす範囲とすることで、Ｂｒ及び角型性が優れたものとなる。

また、本実施形態に係るフェライト焼結磁石及びフェライト粒子は、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを組み合わせて含み、Ｌａを必ず含み、Ｃｏを必ず含み、且つ、これらの含有量を（２）～（８）式を満たす範囲とすることで、低温で焼成でき、ＨｃＪに優れ、且つ、異相の比率が低減されたものとなる傾向がある。

（ボンド磁石）
次に、本実施形態に係るボンド磁石について説明する。

本実施形態に係るボンド磁石は、上記実施形態に係るフェライト粒子と、樹脂とを含む。樹脂の例は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、多芳香族環を有する樹脂、トリアジン環を有する樹脂（トリアジン樹脂）等の熱硬化性樹脂；スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ナイロン等のポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂である。

本実施形態に係るボンド磁石における樹脂の含有率は、優れた磁気特性と優れた形状保持性とを両立させる観点から、例えば０．５～１０質量％であってもよく、１～５質量％であってもよい。ボンド磁石における樹脂の含有率は、製造時に用いる樹脂を含有する溶液中の樹脂濃度や、成形体作製時の成形圧力を変えることによって調整することができる。同様の観点から、ボンド磁石におけるフェライト粒子の含有率は、例えば９０～９９．５質量％であってもよく、９５～９９質量％であってもよい。

ボンド磁石の形状にとくに限定はなく、フェライト焼結磁石と同様とすることができる。

本実施形態に係るフェライト焼結磁石、及び、ボンド磁石は、モータ及び発電機などの回転電気機械、スピーカ及びヘッドホン用マグネット、マグネトロン管、ＭＲＩ用磁場発生装置、ＣＤ－ＲＯＭ用クランパ、ディストリビュータ用センサ、ＡＢＳ用センサ、燃料・オイルレベルセンサ、マグネトラッチ、又はアイソレータ等の磁場発生部材として用いることができる。また、磁気記録媒体の磁性層を蒸着法又はスパッタ法等で形成する際のターゲット（ペレット）として用いることもできる。

（回転電気機械）
続いて、本実施形態に係るモータ２００を図２に示す。モータ２００は、ステータ３１と、ロータ３２と、を備える。ロータ３２は、シャフト３６及びローターコア３７を有する。本実施形態のモータ２００では、ステータ３１に永久磁石であるＣ字型のフェライト焼結磁石又はボンド磁石１００が設けられ、ロータ３２のローターコア３７に電磁石（コイル）が設けられている。

なお、フェライト焼結磁石がロータに設けられ、電磁石（コイル）がステータに設けられたモータでもよい。モータの形態に特段の限定はない。また、回転電気機械の他の一例は、ロータ及びステータを有する発電機である。フェライト焼結磁石はロータ又はステータに設けられることができる。

（フェライト焼結磁石等の製造方法）
次に、フェライト粒子、フェライト焼結磁石及びボンド磁石の製造方法の一例を説明する。以下に説明する製造方法は、配合工程、仮焼成工程、粉砕工程、成形工程及び本焼成工程を含む。各工程の詳細を以下に説明する。

配合工程は、仮焼成用の混合粉末を調製する工程である。仮焼成用の混合粉末は、フェライトの構成元素、例えば、Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを含むことができる。配合工程では、各元素を含む粉末の混合物を、アトライタ、又はボールミル等で１～２０時間程度混合するとともに粉砕処理を行って混合粉末を得ることが好適である。

Ｓｉ等の添加元素は、上記粉末にあらかじめ含まれていてもよいが、配合工程に当該添加元素を含む別の粉末をさらに添加して仮焼成用の混合粉末を得てもよい。別の粉末の例は、Ｓｉを含む粉末である。

各元素を含む粉末の例は、各元素の単体、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、ケイ酸塩及び有機金属化合物である。一つの粉末が、２以上の金属元素を含んでいてもよいし、一つの粉末が実質的に一つの金属元素のみを含有してもよい。

Ｃａを含む粉末の例は、ＣａＣＯ_３、及び、ＣａＯである。
Ｓｒを含む粉末の例は、ＳｒＣＯ_３、及び、ＳｒＯである。
Ｒを含む粉末の例は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＯＨ）_３である。
Ｂｉを含む粉末の例は、Ｂｉ_２Ｏ_３である。
Ｆｅを含む粉末の例は、Ｆｅ_２Ｏ_３である。
Ｃｏを含む粉末の例は、Ｃｏ_３Ｏ_４である。
Ｚｎを含む粉末の例は、ＺｎＯである。
Ａｌを含む粉末の例は、Ａｌ_２Ｏ_３である。
Ｓｉを含む粉末の例は、ＳｉＯ_２である。

原料粉末の平均粒径は特に限定されず、例えば０．１～２．０μｍである。

配合工程の後、必要に応じて、原料組成物を乾燥させ、篩により粗粒を除去することが好適である。

仮焼成工程では、配合工程で得られた原料組成物を仮焼成する。仮焼成は、例えば、空気等の酸化性雰囲気中で行うことが好ましい。仮焼成の温度は、例えば１０５０～１３５０℃であってもよく、１２００～１３１０℃であってもよく、１２２０～１３１０℃であってもよい。仮焼成の時間は、例えば１分間～１０時間であってもよく、１分間～５時間であってもよく、１分間～２時間であってもよい。

粉砕工程では、仮焼成工程により顆粒状や塊状となった仮焼成粉を粉砕する。このようにしてフェライト粒子が得られる。粉砕工程は、例えば、仮焼成粉を粗い粉末となるように粉砕（粗粉砕工程）した後、これを更に微細に粉砕する（微粉砕工程）、２段階の工程に分けて行ってもよい。

粗粉砕は、例えば、振動ミル等を用いて、仮焼成粉の平均粒径が０．１～５．０μｍとなるまで行うことができる。

微粉砕では、粗粉砕で得られた粗粉を、さらに湿式アトライタ、ボールミル、ジェットミル等によって粉砕する。微粉砕では、得られる微粉（フェライト粒子）の平均粒径が、例えば０．０８～２．０μｍ程度となるように粉砕を行う。微粉の比表面積（例えばＢＥＴ法により求められる。）は、例えば７～１２ｍ^２／ｇ程度とする。好適な粉砕時間は、粉砕方法によって異なり、例えば湿式アトライタの場合、３０分間～１０時間であり、ボールミルによる湿式粉砕では１０～５０時間である。フェライト粒子の比表面積は、市販のＢＥＴ比表面積測定装置（Ｍｏｕｎｔｅｃｈ製、商品名：ＨＭ Ｍｏｄｅｌ－１２１０）を用いて測定することができる。

微粉砕工程では、本焼成後に得られる焼結体の磁気的配向度を高めるため、例えば一般式Ｃ_ｎ（ＯＨ）_ｎＨ_ｎ＋２で示される多価アルコールを添加してもよい。一般式におけるｎは、例えば４～１００であってもよく、４～３０であってもよい。多価アルコールとしては、例えばソルビトールが挙げられる。また、２種類以上の多価アルコールを併用してもよい。さらに、多価アルコールに加えて、他の公知の分散剤を併用してもよい。

多価アルコールを添加する場合、その添加量は、添加対象物（例えば粗粉）に対して、例えば０．０５～５．０質量％であってもよく、０．１～３．０質量％であってもよい。なお、微粉砕工程で添加した多価アルコールは、後述する本焼成工程で熱分解して除去される。

なお原料粉末の全てを配合工程で混合せずに、粗粉砕工程及び／又は微粉砕工程において、一部の原料粉末、例えば、ＣａＣＯ_３粉末の一部、ＳｉＯ_２粉末の一部又は全部、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の一部又は全部、及び、ＢａＣＯ_３粉末の一部又は全部を添加することが好適である。仮焼成後にこのような成分を含む粉末を添加することによって、本焼成工程での焼結性を向上すること、及び磁気特性を向上することができる。なお、これらの副成分は、湿式で成形を行う場合にスラリーの溶媒とともに流出することがあるため、フェライト焼結磁石１００質量％における目標の含有量よりも多めに配合することができる。

例えば、Ｃａを含む粉末の一部を仮焼成後に添加する場合、Ｃａの添加量は、ＣａをＣａＣＯ_３に換算して、フェライト磁石全体に対して０．０１質量％以上であっても良く、１．６０質量％以下であってもよい。

成形工程では、粉砕工程で得られたフェライト粒子を、磁場中で成形して、成形体を得る。成形は、乾式成形及び湿式成形のいずれの方法でも行うことができる。磁気的配向度を高くする観点からは、湿式成形で行うことが好ましい。

湿式成形により成形する場合は、例えば上述した微粉砕工程を湿式で行うことでスラリーを得た後、このスラリーを所定の濃度に濃縮して、湿式成形用スラリーを得る。この湿式成形用スラリーを用いて成形を行うことができる。スラリーの濃縮は、遠心分離又はフィルタープレス等によって行うことができる。湿式成形用スラリーにおけるフェライト粒子の含有量は、例えば３０～８０質量％である。スラリーにおいて、フェライト粒子を分散する分散媒としては例えば水が挙げられる。スラリーには、グルコン酸、グルコン酸塩、ソルビトール等の界面活性剤を添加してもよい。分散媒としては非水系溶媒を使用してもよい。非水系溶媒としては、トルエンやキシレン等の有機溶媒を使用することができる。この場合には、オレイン酸等の界面活性剤を添加してもよい。なお、湿式成形用スラリーは、微粉砕後の乾燥状態のフェライト粒子に、分散媒等を添加することによって調製してもよい。

湿式成形では、次いで、この湿式成形用スラリーに対し、磁場中成形を行う。その場合、成形圧力は、例えば９．８～１９６ＭＰａ（０．１～２．０ｔｏｎ／ｃｍ^２）である。印加する磁場は、例えば３９８～１１９４ｋＡ／ｍ（５～１５ｋＯｅ）である。

本焼成工程では、成形工程で得られた成形体を焼成してフェライト焼結磁石を得る。成形体の焼成は、大気中等の酸化性雰囲気中で行うことができる。焼成温度は、例えば１０５０～１３５０℃であってもよく、１２００～１３１０℃であってもよく、１２００～１２８０℃であってもよい。また、焼成時間（焼成温度に保持する時間）は、例えば０．５～３時間であってもよく、０．５～１時間であってもよい。

本焼成工程では、焼結温度まで到達させる前に、例えば室温から１００℃程度まで、０．５℃／分程度の昇温速度で加熱してもよい。これによって、焼結が進行する前に成形体を十分に乾燥することができる。また、成形工程で添加した界面活性剤を十分に除去することができる。なお、これらの処理は、本焼成工程のはじめに行ってもよく、本焼成工程よりも前に別途行っておいてもよい。

このようにしてフェライト焼結磁石を製造することができる。フェライト焼結磁石ではなく、ボンド磁石を製造する場合は、上述の成形工程で得られた成形体に樹脂を含浸させ、加熱して樹脂を硬化することによりボンド磁石を得ることができる。具体的には、成形体を予め調製した樹脂含有溶液に浸漬し、密閉容器中で減圧することによって脱泡させて樹脂含有溶液を成形体の空隙内に浸透させる。その後、成形体を樹脂含有溶液中から取り出し、成形体の表面に付着した余剰の樹脂含有溶液を取り除く。余剰の樹脂含有溶液を取り除くには遠心分離機などを用いればよい。

樹脂含有溶液に浸漬する前に成形体を密閉溶液中に入れ減圧雰囲気に保持しつつトルエン等の溶剤に浸漬することによって、脱泡が促進されて樹脂の含浸量を増やすことが可能となり、成形体中の空隙を減らすことができる。

フェライト粒子、フェライト焼結磁石及びボンド磁石の製造方法は、上述の例に限定されない。例えば、ボンド磁石を製造する場合、上述した粉砕工程までを行った後、得られたフェライト粒子と樹脂とを混合し、これを磁場中で成形して、フェライト粒子と樹脂とを含むボンド磁石を得てもよい。

また例えば、成形工程及び本焼成工程は、以下の手順で行ってもよい。すなわち、成形工程は、ＣＩＭ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ（セラミック射出成形）成形法、又は、ＰＩＭ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ、粉末射出成形の一種）で行ってもよい。ＣＩＭ成形法では、まず、乾燥させたフェライト粒子をバインダ樹脂とともに加熱混練してペレットを形成する。このペレットを、磁場が印加された金型内で射出成形して予備成形体を得る。この予備成形体を脱バインダ処理することによって成形体が得られる。次いで本焼成工程において、脱バインダ処理した成形体を、例えば、大気中で好ましくは１１００～１２８０℃、より好ましくは１２００～１２８０℃の温度で０．２～３時間程度焼結して、フェライト焼結磁石を得ることができる。

本開示の内容を実施例及び比較例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［フェライト焼結磁石の製造］
（実施例１～２１及び比較例１～２１）
原材料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）_３）、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）の粉末を準備した。これらの原材料粉末を、原子比率が、表１及び２のとおりになるように配合した。ただし、後述するように酸化アルミニウム、炭酸カルシウム及び炭酸バリウムを粉砕工程時に添加する場合には、あらかじめその分を控除した。そして、これらの原材料粉末を鋼製のボールミルを用いて混合及び粉砕を行ってスラリーを得た（配合工程）。

このスラリーを乾燥し乾燥物を得た。次いで、乾燥物から粗粒を除去した。次いで、大気中で表１及び２に示す仮焼成温度で乾燥物を仮焼成し、仮焼成粉を得た（仮焼成工程）。仮焼成は、電気炉（スーパーバーン）を用いた。得られた仮焼成粉を小型ロッド振動ミルで粗粉砕して粗粉を得た。その後、湿式ボールミルを用いて微粉砕し、スラリーを得た（粉砕工程）。

微粉砕後に得られたスラリーの水分量を遠心分離機により調節して湿式成形用スラリーを得た。この湿式成形用スラリーを、湿式磁場成型機を使用して、７９６ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の印加磁場中で成形し、成形体を得た（成形工程）。成形体は、直径３０ｍｍ×厚み１５ｍｍの円柱状であり、厚み方向に配向を有していた。得られた成形体を、大気中、室温にて乾燥した。次いで、表１及び２に示す温度で大気中にて成形体を本焼成した（本焼成工程）。本焼成には、電気炉（スーパーバーン）を用いた。このようにして円柱状のフェライト焼結磁石を得た。

（実施例２２～３０）
粗粉に対して酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）粉末、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）粉末及びソルビトールをフェライト焼結磁石の質量に対して表３に示す量となるよう添加した上で、湿式ボールミルを用いて微粉砕し、スラリーを得たこと以外は、実施例１～２１及び比較例１～２１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

（実施例３１～５２）
原材料粉末を、原子比率が、表４のとおりになるように配合したこと以外は、実施例１と同様にしてフェライト焼結磁石を得た。

［フェライト粒子の評価］
フェライト粒子として、粗粉のＸＲＤパターンを測定した。測定には、株式会社リガク製の粉末Ｘ線回折装置を用いた。測定条件は、特性Ｘ線：Ｃｕ－Ｋα線、サンプリング幅：２θ＝１０～７０°、走査速度：４．０°／分、Ｘ線管電圧＝５０キロボルト、Ｘ線管電流：３００ミリアンペア、拡散スリット：１°、拡散スリット縦幅限界：１０ｍｍ、受光スリット：０．３ｍｍとした。得られたＸＲＤパターンから、Ｍ型相を１００％とした場合の、Ｆｅ_２Ｏ_３相の比率と、ＬａＦｅＯ_３相の比率とを算出した。Ｆｅ_２Ｏ_３相の比率は、Ｆｅ_２Ｏ_３相の（１０４）面に由来するピーク強度（２θ：３３．２１°）をＭ型相の（１０７）面に由来するピーク強度（２θ：３２．３５°）で除した値とした。ＬａＦｅＯ_３相の比率は、ＬａＦｅＯ_３相の（１０１）面に由来するピーク強度（２θ：２２．６７°）をＭ型相の（１０７）面に由来するピーク強度で除した値とした。結果を表５～７に示した。

［フェライト焼結磁石の評価］
＜磁気特性の評価＞
フェライト焼結磁石の上下面をバーチカル研削機により加工した後、最大印加磁場２３８９ｋＡ／ｍの直流自記磁束計を用いて、２３℃におけるＢｒ、ＨｃＪ、Ｈｋ、角型性（Ｈｋ／ＨｃＪ）をそれぞれ測定した。結果を表５～７に示した。

＜組成分析＞
フェライト焼結磁石におけるＳｉ（ケイ素）の含有量を以下の手順で測定した。フェライト焼結磁石の試料０．１ｇを、過酸化ナトリウム１ｇ及び炭酸ナトリウム１ｇと混合して加熱し融解した。融解物を、純水４０ｍｌ及び塩酸１０ｍｌの溶液に溶解した後、純水を加えて１００ｍｌの溶液とした。この溶液を用いて、ＩＣＰ発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）によってケイ素のＳｉＯ_２換算の含有量を求めた。ＩＣＰ発光分光分析には島津製作所製の分析装置（装置名：ＩＣＰＳ ８１００ＣＬ）を用い、測定にあたってはマトリックスマッチングを行った。フェライト焼結磁石におけるａ、ｂ、ｃ、ｒ、ｆ及びｍは、蛍光Ｘ線分析によって測定した。結果を表１、２及び４に示す。

４…フェライト相（主相）、６…粒界相、３１…ステータ（ステータカバー）、３２…ロータ、３６…シャフト、３７…ローターコア、１００…フェライト焼結磁石又はボンド磁石、２００…モータ。

Claims (6)

1. マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有するフェライト焼結磁石であって、
   Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含み、
   金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
   金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含み、
   金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含み、
   金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす、フェライト焼結磁石。
   Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
   ０．１５≦ｃ＜０．５ （２）
   ０．０１≦ａ≦０．１ （３）
   ０．４５＜ｒ≦０．８０ （４）
   ０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
   ９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
   ０．１≦ｍ≦０．５０ （７）
   ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）
2. 下記（３－１）、（５－１）、（６－１）及び（７－１）式を更に満たす、請求項１のフェライト焼結磁石。
   ０．０３≦ａ≦０．０５ （３－１）
   ０．０１≦ｂ≦０．０５ （５－１）
   ９．３５＜ｆ≦１１．２５ （６－１）
   ０．２５≦ｍ≦０．４５ （７－１）
3. 請求項１又は２に記載のフェライト焼結磁石を備える、回転電気機械。
4. マグネトプランバイト型の結晶構造を有するフェライト相を含有するフェライト粒子であって、
   Ｃａ、金属元素Ａ、金属元素Ｒ、Ｂｉ、Ｆｅ、及び、金属元素Ｍを少なくとも含み、
   金属元素Ａは、Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素であり、
   金属元素Ｒは、Ｙを含む希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｌａを必ず含み、
   金属元素Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ及びＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｃｏを必ず含み、
   金属元素の原子比率を（１）式で表したときに、（１）式中、ｃ、ａ、ｒ、ｂ、ｆ及びｍが、下記（２）～（８）式を満たす、フェライト粒子。
   Ｃａ_ｃＡ_ａＲ_ｒＢｉ_ｂＦｅ_ｆＭ_ｍ （１）
   ０．１５≦ｃ＜０．５ （２）
   ０．０１≦ａ≦０．１ （３）
   ０．４５＜ｒ≦０．８０ （４）
   ０．０１≦ｂ＜０．１ （５）
   ９．３５＜ｆ＜１１．９０ （６）
   ０．１≦ｍ≦０．５０ （７）
   ｃ＋ａ＋ｒ＋ｂ＝１ （８）
5. 請求項４に記載のフェライト粒子と、樹脂とを含む、ボンド磁石。
6. 請求項５に記載のボンド磁石を備える、回転電気機械。
   
   

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