JP5911358B2 - 希土類永久磁石、希土類永久磁石の製造方法、および、モータ - Google Patents

Description

この発明は、永久磁石の渦電流の低減およびモータの特性向上を実現できる希土類永久磁石、希土類永久磁石の製造方法、および、モータに関するものである。

従来、永久磁石を用いたモータでは、ロータに磁極として複数の永久磁石を配置している。そして、空隙を設けてロータと対向するように配置された固定子側のコイルに通電して、回転磁界を形成してロータを回転させる。近年、モータの小型化・高効率化を目的として、永久磁石はフェライト磁石からより磁気特性の高いＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石などの希土類永久磁石が用いられることが多くなっている。しかしながら、希土類永久磁石はフェライト磁石やボンド磁石に比べて電気抵抗が低いため、毎分数千から数万回転の高速駆動するようなモータにおいては永久磁石に生じる渦電流によってモータ効率の低下や、渦電流に伴う永久磁石の発熱による熱減磁が問題となっている。このことを解決するために従来、永久磁石に生じる渦電流を低減する手段として、複数の絶縁処理された永久磁石片を積層、一体化する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来として、永久磁石に複数のスリットを設け、有効断面積を低下させる方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−７９７４１号公報 特開２０００−２９５８０４号公報

先の従来の永久磁石では、永久磁石片を個別に治具などを用いて接着し一体化するため、作業工程が煩雑になる。また、複数の磁石を接着するために、個々に形状仕上げのための機械加工を施す必要があり、作業が煩雑になり、加工コストが増加する。また、複数の磁石の寸法誤差や接着時の組立誤差により、一体化した後の永久磁石の寸法精度が悪化するといった問題点があった。また、複数の磁石を成形する必要があるために成形コストが増加する。成形コストを低減するために大きな１つのブロック状の磁石を製造した場合には、上記永久磁石を切断する必要があり、加工コストが増加するという問題点があった。

後の従来の永久磁石では、磁石表面に内周または外周切断機やワイヤーソなどで加工して溝切れしてスリットを形成するものであるが、マルチワイヤーソなどでスリットを形成する場合では、加工速度が遅く、ワイヤを加工中に切れてしまうなど、加工が煩雑になるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、永久磁石に生じる渦電流を低減する希土類永久磁石、希土類永久磁石の製造方法、および、モータを提供することを目的とする。

この発明は、
希土類永久磁石であって、
上記希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から他方の外表面に向けて延在して形成されている分断層を有し、
上記分断層は、上記希土類永久磁石を構成する元素群と同一元素群からなり、
上記分断層の電気抵抗は、上記希土類永久磁石の電気抵抗より高く形成されているものである。

また、この発明の希土類永久磁石の製造方法は、
希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から分断層形成箇所に照射線を照射して上記希土類永久磁石を溶融し、その後に当該溶融部分を冷却して上記分断層として形成するものである。

また、この発明のモータは、
回転軸と、上記回転軸が中心に挿入された回転鉄心とを備えたモータにおいて、
上記回転鉄心には、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の希土類永久磁石が配設されているものである。

この発明は、
希土類永久磁石であって、
上記希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から他方の外表面に向けて延在して形成されている分断層を有し、
上記分断層は、上記希土類永久磁石を構成する元素群と同一元素群からなり、
上記分断層の電気抵抗は、上記希土類永久磁石の電気抵抗より高く形成されているので、
希土類永久磁石の渦電流を低減することができる。

また、この発明の希土類永久磁石の製造方法は、
希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から分断層形成箇所に照射線を照射して上記希土類永久磁石を溶融し、その後に当該溶融部分を冷却して上記分断層として形成するので、
渦電流を低減する希土類永久磁石を得ることができる。

また、この発明のモータは、
回転軸と、上記回転軸が中心に挿入された回転鉄心とを備えたモータにおいて、
上記回転鉄心には、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の希土類永久磁石が配設されているので、
渦電流を低減する希土類永久磁石により、モータの特性向上できる。

この発明の実施の形態１における希土類永久磁石の構成を示した斜視図である。 図１に示した希土類永久磁石の構成を示した断面図である。 図１に示した希土類永久磁石の製造方法を示した斜視図である。 図１に示した希土類永久磁石を用いたモータの構成を示した図である。 図１に示した希土類永久磁石を用いた他のモータの構成を示した図である。 図１に示した希土類永久磁石を用いたモータにおける希土類永久磁石の配置例を示した図である。 この発明の実施の形態１における他の希土類永久磁石の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における他の希土類永久磁石の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における他の希土類永久磁石の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における他の希土類永久磁石の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における他の希土類永久磁石の構成を示した図である。 この発明の実施の形態２における希土類永久磁石の構成を示した図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における希土類永久磁石の構成を示した斜視図、図２は図１に示した希土類永久磁石の断面を示した断面図および拡大断面図、図３は図１に示した希土類永久磁石の製造方法を示した斜視図である。図において、希土類永久磁石１は、希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａから他方の外表面１ｂに向けて連続して、また、配向方向Ａと平行な一方の外表面１ｃから他方の外表面１ｄに向けて連続して形成されている分断層２を複数有している。そしてこの分断層２は、希土類永久磁石１を構成する元素群と同一元素群からなり、分断層２の電気抵抗は、希土類永久磁石１の電気抵抗より高く形成されている。

本実施の形態１においては分断層２は、具体的には、図２に示すように、希土類永久磁石１と接する部分が、アモルファス合金２ａにて形成され、アモルファス合金２ａの内側は希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する方向に磁化容易軸方向Ｂを有する再結晶化永久磁石２ｂにて形成されている。また、希土類永久磁石１は、具体的には、Ｒ−Ｍ−Ｂ系組成（ＲはＹおよびＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種または２種以上、ＭはＦｅ、または、ＦｅおよびＣｏを主体とする遷移金属）からなる希土類の焼結磁石にて形成されている。

次に、上記のように構成された実施の形態１の希土類永久磁石の製造方法について説明する。まず、希土類永久磁石１は、モータなどに用いるために、以下に示した方法にて予め所定の形状に加工されている。Ｒ−Ｍ−Ｂ系組成（ＲはＹおよびＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種または２種以上、ＭはＦｅ、またはＦｅおよびＣｏを主体とする遷移金属）からなる希土類永久磁石１用合金をストリップキャスト法によって製造する。次に、ストリップキャスト法で得られたストリップキャスト合金を水素脆性化後、窒素ガスなどの不活性ガスを用いてジェットミル粉砕によって平均粒径３〜５μｍ程度の微粉末とする。

次に、得られた微粉末を金型で構成されたキャビティに充填し、磁場中でサーボプレス、油圧プレスなどを用いて圧縮成型し、成形体を得る。次に、成形体は真空中、もしくはアルゴンガス中で１０００〜１１００℃の温度で熱処理、すなわち焼結される。次に、保磁力をより高めるために４００〜６００℃程度で時効処理が施される。次に、このような方法で製造された希土類永久磁石１は、最終的に機械加工により研削加工が施されて所定の形状となる。

次に、希土類永久磁石１は真空チャンバに配置され、図３に示すように、照射線としての電子ビーム７を照射して、分断層２を形成する。この電子ビーム７は偏向コイルによって、偏向されて高速移動する。そして、電子ビーム７は、図３に示すように希土類永久磁石１の配向方向Ａに対して垂直（図３のｚ方向）に位置するように配置され、電子ビーム７のスポットは、ｘｙ面上に軌道を描くように照射する。そして、電子ビーム７が照射された希土類永久磁石１の分断層２の形成領域は、１４００℃以上に加熱され、溶融する。

そして、電子ビーム７は急速に希土類永久磁石１の一部を溶融しながら高速で移動するため、溶融された領域は、希土類永久磁石１全体へ伝熱することにより熱を奪われ、瞬時に急冷されることとなる。この際、電子ビーム７のエネルギーが大きすぎると、溶融される領域が必要以上に広くなるとともに、希土類永久磁石１の体積、すなわち熱容量に対して、電子ビーム７が希土類永久磁石１に供給するエネルギーが大きすぎるために伝熱が十分に行われず、再結晶化してアモルファス合金２ａが得られなくなる。従って、より好ましくは、希土類永久磁石１自体を電子ビーム７を照射する前に、熱伝導率の高い銅の型などに配置し、伝熱が十分に行われるようにしてもよい。

この希土類永久磁石１の溶融に用いた、電子ビーム７は、加速電圧が６０ｋＶ、ビーム電流が１０ｍＡ、ビーム偏向速度が２ｍ／ｍｉｎ、スポット径が約０．２ｍｍである。スポット径は小さいほどよく、エネルギーを集中させやすいため、溶融部の溶け込みの幅が小さくなり、アモルファス化する領域および再結晶化する領域が小さく、希土類永久磁石１全体の磁気特性の劣化を抑えることができる。また、電子ビーム７の偏向速度は遅すぎると溶け込みの領域が広がって希土類永久磁石１全体の磁気特性の劣化が顕著に表れるだけでなく、希土類永久磁石１全体の放熱が十分に行われず冷却速度が遅くなり、アモルファス合金２ａを生成できなくなる。

また、ビームの偏向速度が速すぎる場合は、希土類永久磁石１を溶融するエネルギーが不足し、希土類永久磁石１が溶融されない。本発明の場合には、加速電圧６０ｋｅＶ、ビーム電流１０ｍＡにおいて、ビーム偏向速度０．２〜５０ｍ／ｍｉｎの領域で希土類永久磁石１、すなわちＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の溶融が見られた。電子ビーム７の条件は、本発明で実施した条件に限らず、希土類永久磁石１、すなわちＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金を溶融できれば自由に選択することができるものである。

そしてこのとき、図２（ａ）に示すように、配向方向Ａに希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａから他方の外表面１ｂに向けての面（すなわち、「配向方向Ａに平行な面」）の断面では、電子ビーム７の照射によって、希土類永久磁石１の溶け込みが生じ、片側の外表面１ａ（照射する面）から照射方向の延長線上に位置する他方の外表面１ｂに向かって徐々に溶融される領域が狭くなる。

また、図２（ａ）の部分拡大図である図２（ｂ）に示すように、溶融されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂは、溶け込みの両側に位置する溶融されていないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金から熱を奪われ、配向方向Ａと直交する方向に結晶化していく。この過程で、溶融部と非溶融部との界面近傍の溶融したＮｄ−Ｆｅ−Ｂは１００００〜１００００００℃／ｓで急速に冷却されてアモルファス合金２ａとなる。この際に形成されるアモルファス合金２ａの厚みは５〜５０μｍ程度である。尚、上記にも示したように、具体的には、電子ビーム７が希土類永久磁石１に供給するエネルギーが多すぎるとＮｄ−Ｆｅ−Ｂは伝熱が十分に行われず、１００００℃／ｓ以下の冷却速度となり、アモルファス合金２ａが形成できなくなる。

そして、上記界面から溶融部に向かって徐々に結晶化が進む。再結晶化したＮｄ−Ｆｅ−Ｂは、配向方向Ａと直交する方向に結晶化していくため、配向方向Ａと直交する方向に長軸を持ち、配向方向Ａ（すなわち電子ビーム７の照射線と平行な方向）に短軸を持つＮｄ−Ｆｅ−Ｂの主相とＮｄ−リッチ相が生成される。このように、配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａから他方の外表面１ｂに向けて延在する方向（平行な方向）に電子ビーム７を照射して溶融・再結晶化された領域は、結晶成長の方向が配向方向Ａと直交する方向となるために電子ビーム７の照射方向と直交する方向に結晶方位が揃い、電子ビーム７の照射方向と直交する方向に磁化容易軸が揃った状態、つまり、希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する方向に磁化容易軸方向を有し配向された再結晶化永久磁石２ｂとなる。

この際に用いられる、希土類永久磁石１のサイズは、４５ｍｍ×３０ｍｍ×厚み５ｍｍであり、厚み５ｍｍの深さを分断層２が貫通している。あまり厚みが厚い希土類永久磁石１では、電子ビーム７によって希土類永久磁石１に与えるエネルギーを強くする必要があり、ビード幅が広くなり、溶融された領域が十分に冷却されず分断層２が生成されにくくなるとともに希土類永久磁石１ではない領域が広くなり、希土類永久磁石１全体の磁気特性が低下する。本発明で実施の形態１においては、約２０ｍｍ以下の厚みを持つ希土類永久磁石１で溶融、急冷することにより、分断層２の生成において良好な結果が得られた。また、電子ビーム７を希土類永久磁石１のｘｙ軸上で走査させる回数は１回でなくてもよく、放熱をよくするために、希土類永久磁石１の厚み方向の両面、片側の外表面１ａおよび他方の外表面１ｂの両面から電子ビーム７をそれぞれ照射して２回にわけて分断層２を形成するようにしてもよい。

そして、本実施の形態１によると、４５ｍｍ×３０ｍｍ×厚み５ｍｍの希土類永久磁石１を分断するように電子ビームを１回照射した場合（すなわち、分断層２を図１における内の１箇所のみ形成した場合）、分断層２形成前（電子ビーム７照射前）の電気抵抗が１．３〜１．６μΩｍであったのに対して、分断層２形成後（電子ビーム７照射後）の電気抵抗は０．０５〜０．２０ｍΩｍであった。尚、より渦電流を低減するため、複数箇所に電子ビーム７を照射して、希土類永久磁石１を３つ以上に分断するように分断層２を形成してもよい。

この分断層２に形成された、アモルファス合金２ａは結晶構造を持たないために磁石の磁化容易軸が揃っていない。つまり、配向しておらず、結晶磁気異方性が得られない。これは保磁力が得られないことを意味し、アモルファス合金２ａの磁気特性は軟磁性を示す。アモルファス合金２ａの厚さをあまり大きくしすぎると、磁束を発生する磁石体積の減少を招き、最終使用時に得られる磁束量や角型性が低下してしまう。ここで、角型性は角型比で表され、希土類永久磁石１の磁気特性を表す減磁曲線において、Ｂｒが９０％となるときの印加磁界Ｈｋ、保磁力をＨｃｊとしたときのＨｋ／Ｈｃｊを角型比とよび、通常の磁石では０．９〜０．９７程度となり、本実施の形態においても同程度を有するものである。

次に、このようにして形成された希土類永久磁石１をモータに用いる。その例について説明する。図４は図１に示した希土類永久磁石を用いたモータの構成を示した断面図および上面図、図５は図１に示した希土類永久磁石を用いた他のモータの構成を示した断面図および上面図、図６は図１に示した希土類永久磁石を用いたモータにおける希土類永久磁石の配置例を示した上面図である。図において、モータは回転軸４と、回転軸４が中心に挿入され電磁鋼板を積層して形成された回転鉄心５と、回転鉄心５の円周方向に等間隔に設けられた複数の嵌合孔に配置される複数の希土類永久磁石１とを備える。

図４および図５に示すように、回転鉄心５に設けられた複数の希土類永久磁石１は８個であり、希土類永久磁石１のモータの外周面に発生する磁極は、円周方向に交互にＮ極とＳ極を発生しているため、磁極数は８極である。尚、本実施の形態１では、磁極数は８極としているが、これに限らず２の倍数の磁極数であればよい。そして、希土類永久磁石１は、図４に示すように、分断層２が回転軸４に平行となるように配設されている場合、もしくは、図５に示すような回転軸４を分断する方向に設けられている場合がある。

また、図４および図５においては、１つの磁極に対して、１つの希土類永久磁石１が配設されて例を示しているが、例えば、図６（ａ）に示したように、１つの磁極に２つの希土類永久磁石１が、または、図６（ｂ）に示したように、１つの磁極に３つの希土類永久磁石１が、外周面に同一磁極を発生させるように配設されていてもよい。尚、図６においては、分断層２の記載は省略している。

次に、渦電流の抑制について説明する。渦電流とは磁束変化を妨げる向きに導体表面に発生する電流である。この渦電流は、固定子のコイルへ通電してロータが回転することで、ロータに組み込まれた希土類永久磁石１に交番磁界が印加され、それを妨げる向きに発生する。このとき、希土類永久磁石１にはロータの極数×回転数の数だけ交番磁界が印加されるだけでなく、ロータの磁束の歪や固定子の形状精度に伴う磁束の歪の中に含まれる高調波成分が、高周波の交番磁界となって希土類永久磁石１に印加され、希土類永久磁石１表層に渦電流が誘起されて希土類永久磁石１が発熱し、希土類永久磁石１が熱減磁するという問題があった。本実施の形態１においては、分断層２により、希土類永久磁石１に流れる渦電流を低減し、希土類永久磁石１の発熱を抑制して熱減磁を防止するものである。

このようなモータにおいて、希土類永久磁石１に流れる渦電流により、固定子から発生した磁束は希土類永久磁石１を通過するのを妨げられるため、通過しようとする磁束が強いほど希土類永久磁石１に流れる渦電流は大きくなる。従って、固定子に巻線されたコイルから距離が近いほど磁束は大きくなるため、固定子に近い希土類永久磁石１の領域は渦電流が大きい。従って、より渦電流の低減効果を得るために、分断層２の形成方向は、固定子が発生する磁束が希土類永久磁石１を通過する方向に対して平行（希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａから他方の外表面１ｂに向けての方向）となることが望ましい。

また、分断層２の形成された面は、固定子に対して対向するように配置することが望ましい。また、本実施の形態１においては、インナーロータ（回転軸４を有するロータに希土類永久磁石１が配置され、ロータの外周に存在する電機子に巻線したコイルが配置されている）の例を示したが、アウターロータ（回転軸４側が電機子であり、外周に希土類永久磁石１が配置されている）であってもよく、面対向（回転軸４の方向に向かい合わせにコイルと希土類永久磁石１が配置されている）であってもよい。

上記のように構成された実施の形態１の希土類永久磁石によれば、希土類永久磁石（母材）の電気抵抗と比較して電気抵抗の高い分断層が存在することにより、希土類永久磁石に流れる渦電流を低減し、希土類永久磁石の発熱を抑えることができる。また、このことを実現するために、形状仕上げの加工を施した磁石を機械的な切断などにより分割する必要がないため、各磁石片の位置や形状のバラツキが小さい。よって、モータに用いる複数の希土類永久磁石間において、磁気特性のバラツキが少ない。

また、分断層が希土類永久磁石を貫通して形成されている場合であっても、連結部を有するスリット加工などの電気的に分断されていない連結部が存在しないため、渦電流をより低減することができる。また、永久磁石はアモルファス合金と再結晶化永久磁石との磁石素材により連結されているため、スリット加工を施した磁石のように機械強度を上げるために樹脂や接着剤などでスリット部の空間を充填し、補強する必要がなく、磁石、またはロータの組立工程を複雑にする必要がないため、作業工程が煩雑にならない。

さらに、希土類永久磁石が配設されたロータを分解したり、希土類永久磁石に含まれる元素を再利用したり、希土類永久磁石として再利用するために溶解、分離生成などを行う際に、樹脂や接着剤などの有機物がないために、希土類永久磁石の特性劣化を引き起こすための有機物を除去する必要がなく、再利用工程が複雑にならない。また、このような有機物を含む場合は、炭素が含まれており、炭素は磁気特性、特に飽和磁束密度や保磁力を低下する要因となる。また、渦電流を低減し、モータ駆動時の自己発熱を抑制できるため、モータ駆動時の永久磁石の温度を低減できる。従って、耐熱性向上のためのＤｙ（ジスプロシウム）やＴｂ（テルビウム）などの高価格の元素の添加量を減らすことができ、希土類永久磁石を製造するための原料価格を低減できるため、希土類永久磁石の単価を低減することができる。

上記実施の形態１においては、分断層を、アモルファス合金と再結晶化永久磁石とにて構成する例を示したが、これに限られることはなく、分断層がアモルファス合金のみにて構成されている場合も考えられる。その場合、具体的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石において、ＺｒおよびＣｏを添加し、冷却速度を１〜１００℃／ｓに落とすことで、分断層全体をアモルファス合金にて形成することができる。これにより、電気抵抗の高い領域が増加し、渦電流の低減効果がより一層得られる。

また、上記実施の形態１においては、分断層２をｘｙ平面およびｘｚ平面において貫通し、分断層２が希土類永久磁石１を分断するように形成する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すように、分断層２は、ｘｙ平面およびｘｚ平面において貫通していないように形成してもよい。尚、渦電流の低減のみを考えるならば、分断するように形成する方が効果的である。

また、上記実施の形態１においては、分断層２をｘｙ平面およびｘｚ平面において平行に形成する例を示したが、これに限られることはなく、また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、分断層２をｘｙ平面およびｘｚ平面において傾斜するように形成してもよい。これらのような構成を有する希土類永久磁石１であっても上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１においては、希土類永久磁石１が直方体にて形成される例を示したが、これに限られることはなく、例えば、図９（ａ）に示すような「カマボコ型」、図９（ｂ）に示すような「瓦型」、図９（ｃ）に示すような「ラジアル異方性リング磁石」、図９（ｄ）に示すような「極異方性リング磁石」などにも同様に形成することができる。これらのような構成を有する希土類永久磁石１であっても上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。尚、図９（ｃ）および図９（ｄ）の配向方向Ａは、各図の図面上右側に示した希土類永久磁石１の上面図に示したように配向されている。

また、上記実施の形態１においては、希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａから他方の外表面１ｂに向けて延在して形成されている分断層２を、希土類永久磁石１の配向方向Ａと平行な一方の外表面１ｃから他方の外表面１ｄまで連続している構成する例を示しているが、これに限られることはなく、図１０に示すように、希土類永久磁石１の配向方向Ａと平行な一方の外表面１ｅから他方の外表面１ｆまで連続している分断層２を形成し、分断層２を希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する片側の外表面１ａ上において、交差して構成してもよい。このように構成すれば、より一層渦電流を低減することができる。

また、上記実施の形態１においては、１つの希土類永久磁石１に電子ビーム７を照射して分断層２を形成する例を示したが、これに限られることはなく、図１１に示すように第１希土類永久磁石１０と第２希土類永久磁石１１とを当接させ、当接部３０に電子ビームを照射して当接部３０を溶融・急冷して当接面に分断層２を生成し、複数の第１、第２希土類永久磁石１０、１１を一体に接合して希土類永久磁石１としてもよい。これらのような構成を有する希土類永久磁石１であっても上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１においては、希土類永久磁石１の溶融を行う照射線として、電子ビーム７を用いる例を示したが、これに限られることはなく、スポット径が小さく、希土類永久磁石１を高速で溶融、急冷させることができる照射線であれば、レーザーなどの他の照射線であってもよい。ただし、電子ビーム７はレーザーなどに比べると、出力あたりの溶け込み深さが大きく、ビード幅（溶融断面積）が小さく、溶融された領域が十分に冷却されてアモルファス合金が生成されやすくなるとともに希土類永久磁石１ではない分断層の領域を狭くできるため、好ましくは電子ビーム７を使用する場合であると考える。

また、上記実施の形態１において分断層２は図１のように２箇所に形成する例を示しているが、これに限られることはなく、分断層が１箇所でも存在すれば、渦電流の低減の効果を得ることはできる。また、３箇所以上でも同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
図１２はこの発明の実施の形態２における希土類永久磁石の構成を示す断面図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２においては、分断層２が、希土類永久磁石１に接する部分は酸化物、もしくは、フッ化物を含むアモルファス合金２０ａにてなり、アモルファス合金２０ａの内側は、希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する方向に磁化容易軸方向を有し、酸化物、もしくは、フッ化物を含む再結晶化永久磁石２０ｂにて構成されている。

次に、上記のように構成された実施の形態２の希土類永久磁石の製造方法について説明する。まず、上記実施の形態１と同様にＮｄ−Ｆｅ−Ｂのストリップキャスト合金を水素脆性、微粉砕、磁場中成形、焼結、時効、機械加工による形状仕上げを行った希土類永久磁石１を用意する。次に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素もしくは希土類元素を少なくとも１種含むフッ素化合物、もしくは、酸化物をアルコールなどでスラリー状にして、希土類永久磁石１に塗布する。ここで、具体的にはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｌａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｉなどを含むフッ化物、もしくは、酸化物である。

また、酸化物、もしくは、フッ化物２１を希土類永久磁石１表面に塗布する方法は、スラリー状のみに限らず、スパッタ法などを用いてもよい。ここでは、ＣａＯ粉末をスラリー状にして、希土類永久磁石１の表面に塗布した後、真空チャンバ内にセットして、電子ビーム７を上記実施の形態１と同様に照射する（図１２（ａ））。そして、電子ビーム７が照射された領域は、上記実施の形態１と同様に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの希土類永久磁石１が溶融されるとともに、ＣａＯが溶融したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の内部に取り込まれる。電子ビーム７は急速に希土類永久磁石１の一部を溶融しながら高速で移動するため、ＣａＯを内部に取り込んだＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の溶融された領域は、希土類永久磁石１全体へ伝熱することにより熱を奪われ、瞬時に急冷されることとなる。そして、配向方向Ａに平行な面の断面では、電子ビーム７の照射によって溶け込みが生じ、溶融されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂは、溶け込みの両側に位置する溶融されていないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金から熱を奪われ、配向方向と直交する方向に結晶化していく。

この過程で、本実施の形態２においては、溶融部と非溶融部の界面近傍の溶融したＮｄ−Ｆｅ−Ｂは急速に冷却されて酸化物、もしくは、フッ化物を含んだアモルファス合金２０ａとなり、さらに上記界面から溶融部に向かって徐々に結晶化が進む。そして、アモルファス合金２０ａの内側は、希土類永久磁石１の配向方向Ａと直交する方向に磁化容易軸方向を有し、酸化物、もしくは、フッ化物を含む再結晶化永久磁石２０ｂが構成される。このように、ＣａＯを取り込んだ溶融部は再結晶化された後もＣａＯを含んでおり、再結晶化された領域の電気抵抗を増加することができる。また、希土類永久磁石１の表面に塗布された酸化物、もしくは、フッ化物は電子ビーム７による加熱によって溶融、もしくは分解される（図１２（ｂ））。

上記のように構成された実施の形態２の希土類永久磁石によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、このように、再結晶化永久磁石内に酸化物、もしくは、フッ化物が存在することにより、希土類永久磁石の電気抵抗が上がり、より渦電流の低減効果がある。また、アモルファス合金内に酸化物、もしくは、フッ化物を含むことにより、アモルファス合金の電気抵抗が上がり、より渦電流を低減することができる。

尚、分断層以外の領域には加え、希土類永久磁石全体に酸化物、もしくは、フッ化物の成分がＮｄ−Ｆｅ−Ｂの主相と反応して磁気特性を低下させることになるが、本発明では、酸化物、もしくは、フッ化物は、分断層に形成されており、その他の領域では、酸化物、もしくは、フッ化物の成分は存在しないため、磁気特性の低下がより少ない。また、酸化物、もしくは、フッ化物が分散する領域が必ずしも電子ビームによって溶融された領域でなくてもよく、加熱によって酸化物、もしくは、フッ化物が希土類永久磁石の母材内部に拡散してもよい。また、フッ化物、もしくは、酸化物は主相中に拡散していてもよいが、より好ましくは主相でなく結晶粒界のみに拡散していれば、希土類永久磁石１の飽和磁束密度を低下させることなく電気抵抗を上げることができる。

また、酸化物、もしくは、フッ化物の粉末を微粉砕した磁石粉末に混合して磁石成形体を作製後、焼結により希土類永久磁石を製造する際には、希土類永久磁石全体に酸化物、もしくは、フッ化物の成分がＮｄ−Ｆｅ−Ｂの主相と反応して磁気特性を低下させることになるが、本発明では、フッ化物もしくは酸化物は、分断層内に形成されており、その他の領域では、酸化物、もしくは、フッ化物の成分は存在しないため、磁気特性の低下がより少ない。

尚、上記実施の形態２においては、分断層を、酸化物、もしくは、フッ化物を含んだ再結晶化永久磁石およびアモルファス合金にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、分断層は、酸化物、もしくは、フッ化物を含んだ再結晶化永久磁石のみにて構成しても、電気抵抗が高いため上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

また、上記各実施の形態においては、配向方向と直交する、また、配向方向と平行、また、配向方向に垂直などの直交、平行、垂直として記載しているが、発明を実施できうる範囲であれば、ほぼ直交、また、ほぼ平行、ほぼ垂直であってもよい。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 希土類永久磁石、１ａ 片側の外表面、１ｂ 他方の外表面、
１ｃ，１ｅ 一方の外表面、１ｄ，１ｆ 他方の外表面、２ 分断層、
２ａ，２０ａ アモルファス合金、２ｂ，２０ｂ 再結晶化永久磁石、４ 回転軸、
５ 回転鉄心、７ 電子ビーム。

Claims (9)

1. 希土類永久磁石であって、
   上記希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から他方の外表面に向けて延在して形成されている分断層を有し、
   上記分断層は、上記希土類永久磁石を構成する元素群と同一元素群からなり、
   上記分断層の電気抵抗は、上記希土類永久磁石の電気抵抗より高く形成されている希土類永久磁石。
2. 上記分断層は、
   アモルファス合金にて構成されているか、または、
   上記希土類永久磁石に接する部分はアモルファス合金にて成り、当該アモルファス合金の内側は、上記希土類永久磁石の配向方向と直交する方向に磁化容易軸方向を有する再結晶化永久磁石にて構成されているか、または、
   上記希土類永久磁石の配向方向と直交する方向に磁化容易軸方向を有し、酸化物、もしくは、フッ化物を含む再結晶化永久磁石にて構成されているか、または、
   上記希土類永久磁石に接する部分は酸化物、もしくは、フッ化物を含むアモルファス合金にて成り、当該アモルファス合金の内側は、上記希土類永久磁石の配向方向と直交する方向に磁化容易軸方向を有し、酸化物、もしくは、フッ化物を含む再結晶化永久磁石にて構成されている請求項１に記載の希土類永久磁石。
3. 上記希土類永久磁石は、Ｒ−Ｍ−Ｂ系組成（ＲはＹ及びＳｃを含む希土類元素から選ばれる１種または２種以上、ＭはＦｅ、またはＦｅ及びＣｏを主体とする遷移金属）からなる焼結磁石にて形成されている請求項１または請求項２に記載の希土類永久磁石。
4. 上記分断層は、上記希土類永久磁石の配向方向と直交する上記片側の外表面から上記他方の外表面まで連続して構成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の希土類永久磁石。
5. 上記分断層は、上記希土類永久磁石の配向方向と平行な一方の外表面から他方の外表面まで連続している構成されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の希土類永久磁石。
6. 上記分断層は、上記希土類永久磁石の配向方向と直交する上記片側の外表面上において、交差して構成されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の希土類永久磁石。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の希土類永久磁石の製造方法において、
   上記希土類永久磁石の配向方向と直交する片側の外表面から上記分断層形成箇所に照射線を照射して上記希土類永久磁石を溶融し、その後に当該溶融部分を冷却して上記分断層として形成する希土類永久磁石の製造方法。
8. 上記照射線を照射する前に、上記希土類永久磁石の外表面に酸化物、もしくは、フッ化物を塗布する請求項７に記載の希土類永久磁石の製造方法。
9. 回転軸と、上記回転軸が中心に挿入された回転鉄心とを備えたモータにおいて、
   上記回転鉄心には、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の希土類永久磁石が配設されているモータ。

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