JPH0232737A - 永久磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体急冷法を利用したＦｅ−Ｒ−Ｂ系希土類樹
脂磁石を構成部材とした熱安定性に優れた永久磁石に関
する。

従来の技術 Ｒ−Ｃｏ系或はＦｅ−Ｒ−Ｂ系希土類焼結磁石は例えば
薄肉・環状に形成し該半径方向に磁気異方化させること
が極めて難しい。その主な理由は焼結過程において異方
化に基づ（膨脹率の差が生じるためであり、該膨脹率の
差は磁気異方化の程度や形状にも影響されるが、従来に
おいては等方性にて環状に対応してきた。このため本来
ならば、（Ｂ　Ｈ）　ｍ　ａ　ｘ　２０〜３０　Ｍ　Ｇ
　Ｏｅも発生し１４る磁気性能も環状半径方向では５　
Ｍ　Ｇ　Ｏｅ程度に低下してしまう。更に当該磁石を高
度な寸法精度を要する永久磁石型モータに搭載するには
焼結後に研削加工が必要で製品の歩溜りが悪いため、経
済性において性能とのバランスに乏しい。また焼結磁石
は一般に機械的に脆弱であるため、その一部が永久磁石
型モータのロータとステータとの空隙や摺動部位に飛散
・移着してモータとしての機能維持や信頼性の確保に重
大な影響を及ぼす恐れもある。

一方、Ｒ−Ｃｏ系希土類樹脂磁石の場合にはマトリクス
である樹脂が半径方向へ磁気異方化された膨脹率の差を
吸収するため、薄肉・環状に形成し、該半径方向に磁気
異方化することが可能である。半径方向磁気異方化手段
としては、例えば特開明５８−１７０５０１号公報に記
載されているように環状キャビティを取り囲んで磁性体
ヨークと非磁性体ヨークとを交互に組み合わせ、且つ外
側に磁化コイルを配置した金型を用いるか、或は該キャ
ビティの外周に磁化コイルを埋設した金型を用いる方法
がある。かかる方法は環状キャビティ内に所定の強さの
磁界を発生させるため、高電圧低電流型の電源を用い、
且つ起磁力を大とすることが行われている。しかし、金
型の外周から磁性体ヨークにより磁化コイルで励磁した
磁束をキャビティ内に有効に集束させるため、磁路長を
長くせざるを得す、とくにＤ（外径）の小さな、或はＬ
　（長さ）／Ｄの大きな構造の永久磁石型モータの該磁
石の場合には起磁力のかなりの部分が漏洩磁束として消
費されてしまうため、半径方向へ十分な磁気異方化をす
ることが困難となり、モータとしての性能確保に重大な
影響を及ぼす恐れがあった。

上記のような背景から特開昭６２−１９６０５７号公報
に液体急冷法により作成した磁気的に等方性のＦｅ−Ｂ
−Ｒ系希土類樹脂磁石を搭載した永久磁石型モータが提
案され、モータの性能や構造など該設計対応力を高めた
。

発明が解決しようとする課題 しかし、液体急冷法による磁気的に等方性のＦｅ−Ｒ−
８３元素希土類樹樹脂面、例えば代表的な組成ｐ６ａ３
　Ｎｄｅ３８４での磁気性能は、該構造や形状或は着磁
方向に拘わらず、Ｂｒ６．ＩＫＧ。

ｂＨｃ５．３ＫＯｅ、ｉＨｃ１５ＫＯｅ、（ＢＨ）ｍａ
ｘ８ＭＧＯｅ、Ｂｒの温度係数−０，１９％１℃、ｉＨ
ｃの温度係数−０，４２％１°Ｃ，キュリー温度３１０
℃の磁気性能を有するもので、永久磁石型モータとして
は着磁エネルギーの低減とともに高効率、小型化、耐環
境性の向上などが要求される背景からＢｒの改善ととも
に非可逆減磁率に代表される熱安定性の改善が要望され
ている。

課題を解決するための手段 本発明の永久磁石は液体急冷法により作成した保磁力ｉ
Ｈｃ８〜１２ＫＯｅのｌ’；’６１００−ｘ−ｙＣｏｘ
　　Ｒｚ　　Ｂｙ（但し’ＲはＮｄまたは／およびｐｒ
、＋ｓ≦Ｘ≦３０．１０≦ｙ≦１３．５≦２≦８１Ｘ、
Ｙ、２　　はそれぞれＣｏ、Ｒ，Ｂの原子％）微細片と
熱重合性樹脂結合剤との顆粒状複合材料をグ」−ン体と
し、然るのち加熱処理した樹脂磁石を構成部材とするも
のである。

作用 先ず本発明で言う液体急冷法により作成するｉＨｃ８〜
１２ＫＯｅ　のＦ　ｅ　　１００−ｘ　　　−Ｖ−ＺＣ
ＯＸＲｙ　Ｂｚの組成について説明する。

一般に着磁エネルギーの低減には保磁力ｉ　Ｈｃの水準
を低くすることが有効である。また、非可逆減磁率に代
表される熱安定性はｉＨｃの水準と、該ｉＨＣの温度係
数（キュリー温度）の関数と考えて差し支えない。従っ
て、着磁エネルギーを低減し、且つ熱安定性を確保する
ためには、少な（ともｉＨｃの低減に見合う分だけ、ｔ
Ｈｃの温度係数の水準を低減する必要がある。

液体急冷法により作成したＦｅ　＋ｏｏ−ｘ−ｙ−Ｃｏ
ｘ　Ｒｙ　Ｂｚにおいて組成面からｉＨｃの水準に重要
な影響を及ぼすのはＲ量すなわちｙである。例えばＶ　
”　１４．０〜１４．４（ｚ　−Ｓ〜Ｇ）でのＩＨｅの
水準は＞１５ＫＯｅ　（２０℃）であり、ｙ−１０，０
−１３，０（ｚ　−５−８１とずれば、ｉ　ｉ（ｃの水
準は＞８ＫＯｅ（２０’Ｃ）となる。ここで〉１５ＫＯ
ｅ、＞８ＫＯｅとした理由はＣｏ量すなわちＸの増量に
伴って両者ともにｉ　Ｈｃの水準か漸増するからである
。

第１図は液体急冷法により作成したＦｅ＋ｏ。

ｙ　　−ＣＯＸ　　ＲＶ　　ＢＺにおいて、高ｉＨｃ水
準（ｙ　−１４，０−１４，４、ｚ　−５−８）、並び
に低ｉＨｃ水準（ｙ　−１０，０−１３，０、ｚ　−５
−８１の２系列で、それぞれＸ量を異にする微細片を用
意し、そのキュリー温度とｉＨｃの温度係数との関係を
示した特性図である。ここでキュリー温度Ｔｃ（℃）は
高ｉＨｃ水準、低ｉＨｃ水準の系列に拘わらず、１０．
０９５　　　＋　　３１０．７４２　（但しＸは原子？
６で示すＣｏｌであり、相関係数γ−ｏ、５９６）のよ
うにＸの値で律則される。図から明らかなように非可逆
減磁で代表される熱安定性に重大な影響を及ぼすｉ　Ｈ
ｃの温度係数はｉＨＣの水準によって異なり、ｉＨｃの
水準が同等であれば、キュリー温度すなわちＣｏ量Ｘに
依存することが明白である。

第２図は液体急冷法により作成したＦｅ＋ｏｏ−Ｖ　　
−Ｃｏｘ　　Ｒｙ　　１３ｚにおいて、高ｉＨｃ水準（
ｙ”　　１４．０　〜＋４．４　　、　ｚ　−５〜８　
）、並びに低ｉ　Ｈｃ水準（ｙ　−１０，０〜１３．０
　、　ｚ　”　５〜Ｂ）の２系列で、それぞれＣｏ量す
なわちＸを異にする微細片を用意し、該微細片と熱重合
性樹脂結合剤との顆粒状複合材料をグリーン体とし、然
るのち加熱処理した外径０．５ｃｍＢ／ＬＬ−１，−２
，−４゜〜７のＦｅ−Ｒ−Ｂ系希土類樹脂磁石のｉＨｃ
の温度係数と非可逆減磁率との関係を示す特性図である
。但し非可逆減磁率は各樹脂磁石の長手方向へ５０　Ｋ
　Ｏｅパルス着磁し、ヘルムホルツコイルと磁束計を用
いた測定系により磁束量を測定し、磁束量の初期値とし
、次に１５０℃に０．５Ｈ加熱保持し、室温に冷却後再
度磁束量を測定した結果から算出したものである。図か
ら明らかなようにＢ　／　Ｉ（が一定で、且つｉＨｃの
水準が同一であれば、非可逆減磁率はｉＨｃの温度係数
で律則される。また、ｉ　Ｈｃの温度係数が小さくなれ
ば、非可逆減磁率に及ぼすＢ　／　Ｈの影響をも低減す
ることができる。ここで、ｉＨｃの温度係数は第１図で
説明したように、該ｉＨｃの水準が同一であれば、Ｘの
値で律則されるものである。従って低ｉＨｃの水準の系
列であってもＸの値の範囲を特定ずれば高ｉＨｃ水準の
系列と同等な熱安定性を確保することが可能となる。

第３図は液体急冷法により作成したＦｅ＋ｏ。

ｘ−ｙ　　　　ＣｏｘＲｙ　Ｂｚにおいて高１１４Ｃ（
Ｘ−θ〜？、ｆｉ　、　ｙ　−１４，０〜１４．４　、
　ｚ　−５〜８）並びに低１）（（＋　ｘ　−＋ｓ　−
＋ｓ　　、　ｙ　−ｔｏ、ｏ　−１３，Ｏ２５〜　Ｂ　
）の微細片を用意し、該微細片と熱重合性樹脂結合剤と
の顆粒状複合材料をグリーン体とし、然るのち加熱処理
した外径０．５ｃｍ　　Ｂ／Ｈ−４の樹脂磁石の熱安定
性を温度に対する非可逆減磁率で表した特性図である。

但し６ｏ〜２２０℃までの各温度における非可逆減磁率
の測定は第２図の場合と同じである。図から明らかなよ
うに低ｉ　Ｈｃ水準の系列であってもｘ　−１５〜　１
６で非可逆減磁率に代表される熱安定性が高ｉＨｃ水準
の系列と同等になることが明白である。尚、低１）（ｃ
水準の系列において、ｘ−１５〜　１６とした場合のｉ
Ｈｃの水準は１１ＫＯｅであり、高ｉＨｃ系列でｘ−０
〜　７．６とした場合のｉＨｃの水準１５〜１７　Ｋ　
Ｏｅに比べて着磁エネルギーは概ね３０％低減され、且
っＢｒも１０％改善される。

次に本発明で言う熱重合性樹脂結合剤について説明する
。

熱重合性樹脂結合剤とは一般に樹脂磁石の結合剤として
使用されるようなエポキシ樹脂組成物と必要に応じて加
える成形助剤等の添加剤とから構成されるものである。

ここで言うエポキシ樹脂とはエポキシ樹脂と、これを３
次元的に橋架けする硬化剤、並びに必要に応して加える
非反応性から反応性各種添加剤を抱括するものである。

ここでエポキシ樹脂とは下記一般式で示すことのできる
１分子中に少な（とも２個以上のオキシラン環を有する
化合物を言う。

ＣＨ２＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ−ＣＨ２ 但し、上式中Ｙは多官能ハロヒドリンであり、例えばエ
ピクロルヒドリンと多価フェノールとの反応生成物残基
である。ここで有用な多価フェノールとしてはレゾシノ
ールおよびフェノールとアルデヒド或はケトンとの結合
によって得られる種／／のビスフェノール類である。こ
のビスフェノール類の代表的なものとして２・２′ビス
（Ｐ−ヒドロキシフェニルプロパン）であるビスフェノ
ールＡ、４・４′−ジヒドロキシビフェニル、４・４′
ジヒドロキシビフエニルメタン、２・２′ンヒドロキシ
ジフエニルオギサイドなどがある。最も普通のエポキシ
樹脂としては下記一般式で示されるグリシジルエーテル
型が例示できる。

但し上式中Ｒ１は−Ｉ（または−ＣＨ，であり、Ｒ２，
Ｒ３、Ｒ４，Ｒ６，Ｒｅ、Ｒ７，Ｒｅはそれぞれ独立に
−１（、−ＣＱ　、　−Ｂ　ｒ　、　−Ｆであり、Ａは
炭素数１〜８のアルキレン基、−８−−Ｏ−、−５Ｏ２
−であり、ｎはＯもしくは１〜１０の整数である。また
、一方の硬化剤としては脂肪酸ポリアミン類、ポリアミ
ド類、複素環ジアミン類、芳香族ポリアミン類、酸無水
物類、含芳香核脂肪酸ポリアミン類、イミダゾール類、
有機酸ジヒドラジド類、ポリイソシアナート再生体類な
ど各種化合物を例示することができる。

上記エポキシ樹脂、並びにその硬化剤とともに必要に応
じて用いる各種添加剤、成形助剤としては各種モノエポ
キシ化合物類、脂肪酸およびその石鹸類、脂肪酸アミド
類、脂肪酸アルコール類。

脂肪酸エステル類、カーボンファンクショナルシラン等
を例示することができる。

上記のような熱重合性樹脂結合剤の構成成分は互いに完
溶或は混合状態更には両者の混在であっても差し支えな
いが、少な（とも室温で非粘着の固体であり、しかも、
少な（とも顆粒状複合材料の段階では重合不活性でなけ
ればならない。

このような室温で非粘着の固体で、且つ少なくとも顆粒
状複合材料の段階で、重合不活性とするための手段とし
ては、エポキシ樹脂に対して潜在硬化性を示す有機酸ジ
ヒドラジド類、ポリイソシアナート再生体類などを使用
するか、或はまた液体構成成分を他の固体構成成分に完
溶せしめるか、更には反応基質を有する構成成分や液体
構成成分をマイクロカプセル化して混在させる手段があ
る。

それらの手段は必要に応じて併用しても差し支えない。

次に、液体急冷法により作成した磁気的に等方性のｉＨ
ｃ８〜１２ＫＯｅのｐ６１００−ｘ−ｙ−ｚＣｏＸ　Ｒ
ｙ　Ｂｚ（但しＲはＮｄまたは／およびＰｒ、１５≦×
≦３０．　ＩＩ≦ｙ≦１３．５≦２≦８．　ｘ、ｙ２は
それぞれＣｏ、Ｒ，Ｂの原子％）微細片と熱重合性樹脂
結合剤との顆粒状複合材料をグリーン体とし、加熱処理
する手段について説明する。

液体急冷法により作成したＦ　Ｂ＋ｏｏ　−ｘ　−ｙＣ
ｏＸ　　Ｒｙ　　Ｂｚ（但しＲはＮｄまたは／およびＰ
ｒ。

５≦Ｘ≦３０．１０≦ン≦１３．５≦２≦８＋Ｘ＋７＋
ＺｌまそれぞれＣｏ、Ｒ，Ｂの原子％）微細片は一般に
５０〜３００μｍ程度の粒子径を有する。しかし厚さ２
０〜３０μｍの板状であるため５０〜３００μｍの広い
粒度分布であっても、該比表面積は０゜０４〜０．０５
ｃｎ？／ｇであり、熱重合性樹脂結合剤成分量が概ね３
重量％以上であれば、該微細片を完全に濡らすことがで
きる。しかしながら微細片の形状は板状であるため粉末
流動性に乏しいため、該微細片を熱重合性樹脂結合剤で
粉末成形に供し得る顆粒状複合材料とするのである。但
し、微細片を顆粒状にするものは熱重合性樹脂結合剤の
構成成分の一部であっても或は全量であっても差し支え
ない。

上記のような顆粒状複合材料は粉末成形法などの常法に
より無磁界中で容易に種々形状のグリーン体とすること
ができる。該グリーン体の加熱処理は熱重合性樹脂構成
成分の重合硬化のために行うものである。

以上の如き非可逆減磁に代表される熱安定性を少なくと
も維持確保しなから着磁エネルギーの低減、Ｂｒの改善
を実現した樹脂磁石を構成部材とした永久磁石型モータ
は、モータの性能や構造など、該設計思想により柔軟性
を与えることになり、高効率化や小形化、或は耐環境性
などの対応力を高める効果がある。尚、ここで言う永久
磁石型モータとは、いわゆる永久磁石回転子型、或は永
久磁石界磁型の両者が包含される。

実施例 以下、実施例により具体的に説明する。

エピクロルヒドリンとビスフェノールＡとの結合によっ
て得られる粘度η２５℃１００〜１６０ｐ□ｉｓｅのグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂の存在下で、アクリロ
ニトリルとメチルメタアクリレートとの共重合体を１ｎ
−ｓｉｔｕ重合法にて合成することによりマイクロカプ
セルとした。

このカプセルは液体エポキシ樹脂を７０重量％内包する
平均粒子径８μｍの単核球状カプセルである。

一方、液体急冷法により作成したｉＨｃｌｌＫＯｅ、粒
子径５３〜３５０μｍの）；’ｅｅｓ２（Ｑ１０．２Ｎ
　ｄ　１２．２８ｓ、ｓおよびｉＨｃ１５ＫＯｅ、粒子
径５３〜３５０μｍのＦｅａ＋、ｏ　Ｎｄ＋４Ｂｓ、ｏ
微細片を、それぞれ９６重量部に対しＤｕ　ｒ　ｒａｎ
’ｓｍｐ６５〜７５℃のグリシジルエーテル型エポキシ
樹脂５０重量％アセトン溶液３重量部で混練し、脱溶媒
し、粉砕することにより５３〜５００μｍに粒度調整し
た顆粒状中間材とした。

上記顆粒状中間材に前述したマイクロカプセル２重量部
、下記構造を有し、且つ粒子径５〜１０μｍの１．３−
ビス（ヒドラジノノノルポエチル×５＝イソプロピルヒ
ダントイン０．４５重量部、およびステアリン酸カルシ
ウム０．２重量部を混合し顆粒状複合材料とした。この
材料は室温で非粘着、重合不活性であって、しかも粉末
流動性を備えている。

次に外径４７．９ｍｍ、内径８ｍｍの環状であって、厚
さ０．５腎の電磁鋼板を２２枚積層した積層コアを金型
部材に装填し、該積層電磁鋼板の外周に径５０．１ｍｍ
の環状キャビティを形成した。

この環状キャビデイに顆粒状腹合材料２種を、それぞれ
個別に充填し、１２ｔｏｎの荷重で圧縮し環状グリーン
体を成形した。これを脱型し、然るのち熱重合性樹脂結
合剤の硬化のため１２０　’Ｃで１時間加熱処理した。

第４図は得られた樹脂磁石と積層量！ｃ！１鋼板の要部
断面写真である。図中１はＦ　ｅ６５．２　Ｃ０１Ｇ、
２Ｎ　ｄ＋２．２Ｂ６．３およびＦｅａ＋、ｏ　Ｎｄ＋
４．ｏ　Ｂｓ、。

を使用したＦｅ−Ｒ−Ｂ系希土類樹脂磁石であり、２は
積層電磁鋼板である。いずれの樹脂磁石ち密度５．７ｇ
／ｃｎ？であり、本発明にかかる１トＩＣ１１，０ＫＯ
ｅのＦ　６［ｉ５．２　　ＣＯｌ、６．２　　Ｎｄ１２
．２　　Ｂ８．３　樹脂磁石の磁気特性は密度よりＢ　
ｒ６．８ＫＧ、ｂ［（ｃ５．８ＫＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ
９．８ＭＧＯｅと推定され、一方のｉＨｃ１５ＫＯｅの
ｐ６ｓ＋、ｏＮｄ１４．０　８５　　樹脂磁石の場合は
Ｂｒ６．ＩＫＧ、ｂｌ（ｃ５．２ＫＯｅ、（ＢＨ）ｍａ
ｘ７．９ＭＧＯｅと推定される。

第１表は上記積層電磁鋼板の内孔に軸を挿入したのち、
環状樹脂磁石に外周４極パルス着磁し、永久磁石型モー
タとした場合のファン負荷時（１４２０ｒｐｍ、２０℃
）のトルクを着磁電流波高値との関係で示す。（但し、
励磁コイルの１極当たりの巻数は２２） □□□□−−−−」 単位ｋｇ−ｃ＋ｅ 表から明らかなように本発明例によれば着磁エネルギー
を２０〜３０％低減し、且つ概ね１０％程度のトルクア
ップが実現できる。

発明の効果 以上の如く本発明は、液体急冷法により作成したｉＨｃ
８〜１２ＫＯｅのＦｅ１ｏＯ−Ｘ−Ｖ−ＺＣｏｘ　　Ｒ
ｙ　　Ｂ２　　（但しＲはＮｄまたは／およびｐｒ、＋
５≦Ｘ≦３０．ＩＱ≦ン≦１２．５≦２≦６゜×１１＋
ＺはそれぞれＣｏ、Ｒ，Ｂの原子％）Ｗｌ細片と熱重合
性樹脂結合剤上の顆粒状腹合材料をグリーン体とし、然
るのち加熱処理した樹脂磁石を（Ｒ成部材とするもので
ある。従って非可逆減磁率に代表される熱安定性を維持
・確保しなから着磁エネルギーの低減やＢｒが改善され
るものであるから、永久磁石モータの高効率化・小形化
に効果的である。しかし、顆粒状複合材料をグリーン体
とし、然るのち加熱処理するものであるから薄肉・環状
或は他の部材との一体成形など構造面での柔軟性を兼ね
備えたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はｉＨｃの温度係数とキュリー温度との関係を示
す特性図、第２図はｉＨｃの温度係数と非可逆減磁率の
関係を示す特性図、第３図は低ｉＨｅ水準（ｘ＝１５〜
１６）と高ｉＨｃ水準の各温度における非可逆減磁率を
示す特性図、第４図は永久磁石型モータに適用した際の
永久磁石の粒子構造を示す顕微鏡写真である。 第 り 図 ０．３５ 、、：Ｈｃ／　１ｅｃ Ｏ／。１０ｃ 第 図 温＆　０ｃ 第 図 ０　、　Ｉ　ｍｎ’＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体急冷法により作成した保磁力ｉＨｃ８〜１２ＫＯｅ
   のＦｅ＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＣｏ＿ｘ
   Ｒ＿ｚＢ＿ｙ（但しＲはＮｄまたは／およびＰｒ、１５
   ≦ｘ≦３０、１０≦ｙ≦１３、５≦ｚ≦８、ｘ、ｙ、ｚ
   はそれぞれＣｏ、Ｒ、Ｂの原子％）微細片と熱重合性樹
   脂結合剤との顆粒状複合材料をグリーン体とし、然るの
   ち加熱処理した樹脂磁石を構成部材とした永久磁石。