JPH10284314A

JPH10284314A - 磁心材料

Info

Publication number: JPH10284314A
Application number: JP9108094A
Authority: JP
Inventors: Masato Sagawa; 眞人佐川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【解決手段】高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶
粒を含むとともに、前記結晶粒が所望の方向に配向され
ている磁心材料であって、５ｋＯｅの磁界の下で測定さ
れた前記磁心材料の磁化容易方向の磁化の大きさ（Ｉ
ｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）との比（Ｉ
ｅ／Ｉｄ）が２以上で、且つ、保磁力が２ｋＯｅ以下の
磁心材料に関するものである。【効果】永久磁石や電磁石から発生する磁束を、磁心中
で、所望の方向に向けて、空隙の方に導くことができ、
それにより、空隙からの磁束の漏れを少なくすることが
できる。従って、空隙に、より強い、均一な磁界を発生
させることができる。また、磁心材料の保磁力を、２ｋ
Ｏｅ以下としたので、磁心材料の磁化の不可逆変化に起
因する装置の誤動作を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石や電磁石
から発生する磁束の通路としてヨークやポールピース等
に使用される磁心材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヨークやポールピース等に使用さ
れる磁心材料としては、Ｆｅや、ＦｅとＳｉやＣｏ等と
の合金が広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、磁心材料として
使用されているＦｅやＦｅ合金は、磁気的に等方的、即
ち、磁化のされ方に、実質的に方向性がない。そのた
め、磁心材料で磁力線が所望の方向に向かず、図１２に
模式図的に示されているように、ＦｅやＦｅ合金からな
るヨーク１、２の両端間により形成される空隙ｇに発生
する磁束が、空隙ｇ以外のところに漏れて、空隙に、強
い磁界を発生させることができない等の問題がある。

【０００４】例えば、図１３に示されているスピーカー
においては、側断面形状が略Ｕ字状の第１ヨーク３と、
永久磁石４の上端に取着された第２ヨーク５との間に形
成される空隙ｇに、できるだけ強い磁界を発生させるこ
とが、スピーカーの高性能化や小型化等にとって重要で
あるが、第１ヨーク３及び第２ヨーク５の材料として、
従来のような磁気的に等方的な磁心材料を使用すると、
上述したように、空隙ｇ以外の所に磁束が漏れて、空隙
ｇに発生する磁界が弱くなる。なお、６は、空隙ｇに配
置されたコーン紙（振動板）７に取着された、電流の変
化に応じて振動する可動コイルである。

【０００５】図１４には、核磁気共鳴画像診断装置に使
用される磁気回路が示されており、この場合にも、枠状
の第１ヨーク８に、対峙して配設された永久磁石９、１
０の先端部に取着された第２ヨーク１１、１２間に形成
される空隙ｇに、できるだけ強い、しかも、均一な磁界
を発生させることが重要であるが、従来のような磁気的
に等方的な磁心材料を使用すると、模式図的に矢印で示
されているように、空隙ｇ以外のところから磁束が漏れ
てしまい、空隙ｇに発生する磁界が弱くなるとともに、
空隙ｇの磁束密度が不均一になる。

【０００６】図１５には、磁気測定装置に使用される磁
気回路が示されており、この場合にも、周囲にコイル１
３ａ、１４ａが巻回されたヨーク１３、１４の先端部の
円錐台状のポールピース１３ｂ、１４ｂ間に形成される
空隙ｇに、できるだけ強い磁界を発生させることが重要
である。ポールピース１３ｂ、１４ｂを円錐台状に形成
してあるのは、ヨーク１３、１４から空隙ｇに向かう磁
束を、このポールピース１３ｂ、１４ｂで絞り込み、空
隙ｇに発生する磁界を強めるためである。しかし、上述
した例と同様に、ヨーク１３、１４やポールピース１３
ｂ、１４ｂの材料として、従来のような磁気的に等方的
な磁心材料を使用すると、空隙ｇ以外のところ、特に、
円錐台状のポールピース１３ｂ、１４ｂの側面から多量
に、磁束が漏れてしまい、円錐台状のポールピース１３
ｂ、１４ｂの磁束を絞る効果を余り大きくすることがで
きず、そして、多量の磁束の漏れのため、磁気回路の効
率（発生する磁束量に対する、空隙に発生する磁束量）
が大幅に低下するという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、空隙に、強い磁界を発生
させるための手段として、所望の方向に強い磁気異方性
を持つ磁心材料を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、第１には、高い結晶磁気異方性を有
する化合物の結晶粒を含むとともに、前記結晶粒が所望
の方向に配向されている磁心材料であって、５ｋＯｅの
磁界の下で測定された前記磁心材料の磁化容易方向の磁
化の大きさ（Ｉｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉ
ｄ）との比（Ｉｅ／Ｉｄ）を２以上とし、且つ、保磁力
を２ｋＯｅ以下としたものであり、第２には、磁性体と
して、高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶粒に加
えて、Ｆｅ及び／又はＦｅ合金の結晶粒が含まれている
ものであり、第３には、高い結晶磁気異方性を有する化
合物が一軸異方性を持ち、前記化合物の結晶粒のｃ軸方
向が所望の方向に配向されているものであり、第４に
は、高い結晶磁気異方性を有する化合物が面内異方性を
持ち、前記化合物の結晶粒のｃ軸に垂直な面が所望の方
向に配向されているものである。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定
されるものではない。

【００１０】ある種の磁性体は、その単結晶或いは結晶
粒の磁化曲線を測定すると、結晶方向によって、磁化さ
れやすさに、相違があることが知られている。例えば、
正方晶又は六方晶等の結晶において、ｃ軸方向に、磁界
を印加した場合には、磁化されやすく、ｃ軸と垂直な面
内の方向に、磁界を印加した場合には、磁化されにくい
という、所謂、一軸磁気異方性の大きな磁性体や、同じ
く、正方晶又は六方晶等の結晶において、ｃ軸方向に、
磁界を印加した場合には、磁化されにくく、ｃ軸に垂直
な面内に磁界を印加した場合には、磁化されやすいとい
う、所謂、面内磁気異方性の大きな磁性体が知られてい
る。なお、磁化されやすい方向を磁化容易方向といい、
磁化されにくい方向を磁化困難方向という。

【００１１】上述した磁気異方性について、化合物の結
晶粒の集合体の模式図である図１を用いて、より具体的
に説明する。この集合体は直方体の形状で、その上下面
及び側面を、図示のようにＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓ面とする。図
１に示されているように、一軸磁気異方性の大きな結晶
粒ｓのｃ軸を、矢印で示されているように、Ｐ、Ｑ面に
垂直になるように揃えると、磁束は、これらの面に垂直
な方向には、極めて通りやすく、また、これらＰ、Ｑ面
に平行な方向は、どの方向にも、極めて通りにくい。ま
た、面内磁気異方性の大きな結晶粒ｓのｃ軸を、図１に
示されているように、一方向に揃えた場合には、磁束
は、Ｐ、Ｑ面に垂直な方向には、極めて通りにくく、ま
た、これらの面に平行な方向は、どちらの方向でも、磁
束は、極めて通りやすい。

【００１２】上述した一軸磁気異方性或いは面内磁気異
方性の大きな化合物としては、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ、Ｒ₂Ｆｅ
₁₇Ｎ₃、Ｒ₂Ｆｅ₁₁Ｔｉ，ＲＦｅ₁₁Ｖ，ＲＦｅ₁₁Ｔｉ
Ｎ，Ｒ₂（Ｆｅ_1-xＣｏ_x）₁₇等がある。これらは、希
土類（Ｒ）の種類（１７種）によって、室温で一軸磁気
異方性を示す場合と、面内磁気異方性を示す場合とがあ
る。例えば、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂの化合物においては、Ｒ＝Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｄｙのとき一軸磁気異方性を示し、ま
た、Ｒ＝Ｓｍのとき面内磁気異方性を示す。また、Ｒ₂
Ｆｅ₁₇Ｎ₃の化合物においては、Ｒ＝Ｐｒ，Ｎｄのとき
面内磁気異方性を示し、また、Ｒ＝Ｓｍのとき一軸磁気
異方性を示す。

【００１３】即ち、一軸磁気異方性を示す化合物として
は、Ｐｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｔｂ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ，Ｄｙ₂Ｆｅ₁₄Ｂ_,Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ_{3 ,}Ｓｍ₂（Ｆ
ｅ_1-xＣｏ_x）₁₇等があり、また、面内磁気異方性を示
す金属間化合物としては、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｎｄ₂Ｆｅ
₁₇Ｎ₃，Ｐｒ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｄｙ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｔｂ₂
Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｎｄ₂（Ｆｅ_1-xＣｏ_x）₁₇，Ｐｒ₂（Ｆ
ｅ_1-xＣｏ_x）₁₇，ＮｄＦｅ₁₁Ｖ，ＮｄＦｅ₁₁Ｔｉ，Ｐ
ｒＦｅ₁₁Ｖ，ＰｒＦｅ₁₁Ｔｉ等がある。本発明の磁心材
料では、これらの高い結晶磁気異方性を有する化合物の
結晶粒を含む。ここで、高い結晶磁気異方性とは、異方
性磁界（Ｈａ）で、その結晶磁気異方性を表したとき、
異方性磁界（Ｈａ）が、２０ｋＯｅ以上、望ましくは、
３０ｋＯｅ以上の化合物をいう。

【００１４】本発明は、これらの高い結晶磁気異方性を
有する化合物の結晶粒を含み、その結晶磁気異方性の効
果により、磁性体全体として、磁化容易方向と磁化困難
方向を持ち、その磁化容易方向と磁化困難方向における
磁化の差が大きい磁性体を磁心材料として利用すること
を提案する。そして、本発明の磁心材料は、磁心材料を
構成する高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶粒の
配向方向が、磁心材料の用途に応じて、所望の方向に制
御されたものであり、更に、本発明の磁心材料は、保磁
力が、２ｋＯｅ以下、好ましくは、１ｋＯｅ以下である
ことを特徴とするものである。以下に、この点について
説明する。

【００１５】先ず最初に、本発明の磁心材料の特徴ある
構成としての磁化容易方向と磁化困難方向における磁化
の差が大きいという点について説明する。なお、磁化容
易方向と磁化困難方向は、一般に、上述の高い結晶磁気
異方性を有する化合物の結晶粒について定義されるもの
であるが、以下に述べる磁化容易方向と磁化困難方向
は、これら化合物の結晶粒を含む磁性体全体としての磁
気的性質に関するものでもある。

【００１６】磁気異方性を有する磁性体の磁化容易方向
と磁化困難方向における磁化曲線は、一例として、図２
に示されているようになる。即ち、磁化容易方向、即
ち、磁束の通りやすい方向に磁界を印加した場合には、
図２の磁化曲線（ａ）に示されているように、飽和磁化
（Ｉｓ）まで、略垂直に立ち上がっているが、磁化困難
方向に磁界を印加した場合には、磁化曲線は、（ｂ）に
示されているように、飽和磁化（Ｉｓ）までの立ち上が
りの勾配が緩やかである。

【００１７】本発明の磁心材料に使用される磁性体は、
磁化困難方向に磁界を印加した場合の磁化曲線におけ
る、飽和磁化（Ｉｓ）までの立ち上がり勾配が、磁化容
易方向に磁界を印加した場合の磁化曲線における、飽和
磁化（Ｉｓ）までの立ち上がり勾配に比べて、極めて、
緩やかであることが重要である。本発明においては、こ
の勾配の差を表す指標として、磁界が５ｋＯｅのときに
測定される、磁化容易方向の磁化の大きさ（Ｉｅ）と磁
化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）との比を用いた。そ
して、本発明の磁心材料においては、磁化容易方向の磁
化の大きさ（Ｉｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉ
ｄ）との比（Ｉｅ／Ｉｄ）（なお、この比を、磁気異方
性の比ともいう。）が、２以上であることが必要であ
る。この条件を、本発明の磁心材料の磁気異方性に関す
る基準に選んだ理由は、これまで使われた磁心材料の中
で、５ｋＯｅもの高磁界で、これほど大きい磁化の異方
性、即ち、大きい磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）を示す
材料は前例が無く、方向性硅素鋼板や積層鋼板等、磁気
的な異方性を持つことが知られている磁心材料でも、上
記の基準と比べると、はるかに、磁気異方性が小さいか
らである。５ｋＯｅという高磁界を印加すると、従来の
磁心材料では、印加方向がどんな方向でも、磁心材料が
測定方向に細長ければ（反磁界係数が小さければ）、磁
化は、かなり飽和に近くなる。５ｋＯｅという高磁界
は、磁気的な異方性に関して、本発明の磁心材料を、従
来のものと区別するための測定磁界として最適である。

【００１８】上述したように、磁化容易方向の磁化の大
きさ（Ｉｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）と
の比（Ｉｅ／Ｉｄ）を、２以上とすることにより、磁心
材料を通過する磁束が、磁化容易方向から外れることが
少なくなり、この性質をうまく利用して、即ち、磁心材
料中において、これら磁化容易方向と磁化困難方向を、
目的に応じて、所望の方向に制御することにより、永久
磁石や電磁石から発生する磁束を有効に利用し、そし
て、それにより、空隙以外のところからの磁束の漏れを
防止することができる。（Ｉｅ／Ｉｄ）の比が、更に大
きくなると、磁束の所望の方向からの曲がりが少なくな
り、よい磁心材料になる。なお、比（Ｉｅ／Ｉｄ）が、
２以上であることを判定するための磁化測定において
は、試料の形状に起因する反磁界を補正した磁化曲線に
よらなければならない。

【００１９】次に、本発明の磁心材料の特徴である、保
磁力が、２ｋＯｅ以下、好ましくは、１ｋＯｅ以下であ
る点について説明する。

【００２０】磁心材料の１つの磁気特性として、飽和磁
化（Ｉｓ）が大きいことが重要である。飽和磁化（Ｉ
ｓ）を大きくすることにより、磁心材料の磁束通過断面
積を小さくすることができるので、ヨーク、ポールピー
ス、各種モーターに使用されるロータヨーク等を小さく
することができ、従って、このようなヨーク、ポールピ
ース、ロータヨーク等が組み込まれた装置自体を小型化
することができるからである。

【００２１】ところで、強い磁気異方性を有する磁性体
として、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄ＢやＳｍＣｏ₅等の希土類化合物
からなる異方性の永久磁石がある。永久磁石の特徴は、
保磁力（ｉＨｃ）が大きいことである。永久磁石材料で
は、飽和磁化の大きい合金組成において、高保磁力を得
ることは、一般に困難である。例えば、永久磁石材料の
典型的な材料であるＮｄＦｅＢ焼結磁石においては、Ｎ
ｄの量を減少させて、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂの化学量論組成に
近づけていくと、磁石の（ＢＨ）ｍａｘの可能な上限
は、一例として、図３に示されているように上がってい
く。これは、Ｎｄの量が減るに従って、合金としての飽
和磁化（Ｉｓ）が上がっていることに起因している。一
方、Ｎｄの量が減るに従って、図４に示されているよう
に、保磁力（ｉＨｃ）は漸減していき、焼結磁石中に含
まれる酸素（Ｏ₂）量により、限界点では、保磁力（ｉ
Ｈｃ）はゼロなる。このような傾向は、他の磁石につい
ても、一般的に見られる現象である。このように、永久
磁石において、大きな飽和磁化（Ｉｓ）と大きな保磁力
（ｉＨｃ）とを両立させることは非常に困難なことであ
る。

【００２２】上述したように、永久磁石の使命である保
磁力（ｉＨｃ）を、所定の値に維持しながら、永久磁石
の飽和磁化（Ｉｓ）を大きくすることができない。その
ため、図１３、図１４及び図１５に示されている磁気回
路において、磁心にあたるところを、全て、異方性の永
久磁石に置き換えて、磁束の方向を所望の方向に固定
し、磁束の漏れを防止しようとすると、磁心材料として
ＦｅやＦｅ合金を使用する場合と比べて、ヨーク、ポー
ルピース、ロータヨーク等に相当する部分がかえって大
型になり、このようなヨーク、ポールピース、ロータヨ
ーク等に相当する部分が組み込まれた装置自体が大型化
してしまう。

【００２３】希土類化合物からなる永久磁石において、
飽和磁化（Ｉｓ）が大きい合金組成を選び、しかし、保
磁力（ｉＨｃ）は小さい異方性永久磁石を、ヨーク、ポ
ールピース、ロータヨーク等の磁心材料の代わりに使用
して、磁束の方向を所望の方向に固定する方法が考えら
れる。この方法は、保磁力の大きい（しかし、飽和磁化
の小さい）永久磁石を、磁気回路全体に使用する場合よ
りも、装置を小型化することもできるが、問題は、保磁
力（ｉＨｃ）の小さい永久磁石は、減磁しやすいことで
ある。減磁しやすい永久磁石を、ヨーク等にあたる部分
に使用すると、熱や、界磁コイルからの逆磁界や、修理
等のために装置から、これらを取り外した際の形状によ
る反磁界等により減磁することがある。一旦、減磁する
と、再度、元の状態に戻すためには、パルス磁界等の強
力な磁界を印加しなければならないが、減磁の度に、パ
ルス磁界を印加することは、実用上、不可能である。

【００２４】図１３、図１４及び図１５に示されている
磁気回路において、ヨークやポールピースにあたるとこ
ろに、永久磁石を使用して、磁束を所望の方向に向け、
空隙以外のところからの磁束の漏れを防止できるが、永
久磁石は、磁化反転の拡大を防止するために、結晶粒を
微細にしなければならず、その他、高保磁力化のため
に、合金組成や製造条件に多くの制約があり、厳しい品
質管理が必要で、そのため、製造コストが高くなるとい
う問題もある。本発明の磁心材料は、このような磁化反
転が起こっても、何ら、問題にならないので、結晶粒を
微細化する必要がなく、従って、磁気回路を、全部、高
保磁力の永久磁石で形成する方法に比べて、本発明の磁
心材料を使う方法は、製造コストが大幅に低減化でき
る。

【００２５】本発明においては、ヨーク等に、飽和磁化
が大きく、且つ、磁気的にソフトな（即ち、保磁力が小
さい）高異方性磁心材料を使うことを提案する。即ち、
上述したように、保磁力を、２ｋＯｅ以下、好ましく
は、１ｋＯｅ以下としたものである。保磁力を、２ｋＯ
ｅ以下とした場合には、最初に、本発明の磁心材料から
なるヨーク等が、該ヨーク等が組み込まれた装置中に装
備されている電磁石や永久磁石により磁化された後に、
使用中又は分解修理中に、何らかの理由により、望まし
くない方向に磁化されてしまっても、ヨーク等が組み込
まれた装置中に装備されている電磁石や永久磁石からの
磁束により、正常な方向に再磁化されるので、減磁のた
めに、装置が異常動作等を起こすことなく、常に、正常
に動作することになる。保磁力（ｉＨｃ）が、２ｋＯｅ
を越えると、一旦、減磁されたり、正常方向と異なる方
向に磁化されてしまったとき、磁化の可逆性が失われ、
正常な方向に磁化するためには、装置中に装備された電
磁石や永久磁石からの磁界では強度不足で、別に用意さ
れたパルス磁界源等による強力な着磁が必要となる。こ
れは実用的ではない。保磁力を、１ｋＯｅ以下とするこ
とにより、磁化の可逆性は、更に高まり、上述の中途半
端な保磁力を持つ磁心材料を、ヨーク等に使うことによ
り起こり得る種々の問題が、全くなくなる。磁心材料と
共に装備される永久磁石や電磁石の磁界強度が低い用途
に対しては、保磁力が１ｋＯｅ以下の方が望ましい。

【００２６】本発明の磁心材料は、磁心材料を構成する
高い結晶磁気異方性を有する結晶粒の磁化容易方向が、
磁心材料の用途に応じて、所望の方向に制御されている
ことを特徴としている。

【００２７】上述した一軸磁気異方性の磁心材料は、一
軸磁気異方性を有する化合物の結晶粒を含む粉末に、希
望する方向に制御された磁界を印加して、その磁界の方
向にｃ軸を配向させることにより得られる。ｃ軸方向が
所望の方向に配向された粉末を、プレスで圧縮成形して
圧粉体を成形した後に、粉末に、予め混ぜておいた樹脂
をキュアしたり、或いは、プレスして圧縮成形した圧粉
体を焼結して、一軸磁気異方性を有する磁心材料を製造
することができる。上記の磁界の印加方向が、一軸磁気
異方性を有する磁心材料の磁化容易方向、即ち、磁束の
通りやすい方向になる。

【００２８】永久磁石材料の製法と異なる点は、本発明
の磁心材料では、結晶粒が、永久磁石材料の場合よりは
るかに大きいことである。永久磁石材料では、粉末の粒
径を２〜４μｍと微細にしたり、超急冷法により、合金
組織を、極めて微細にする必要がある。本発明の磁心材
料には、粉末は１０μｍ以上、更には、２０〜３０μｍ
以上の大粒径の粉末を使用して、樹脂ボンド磁心材料や
焼結磁心材料が作られる。このように、大きい粒径の粉
末を使うことにより、保磁力（ｉＨｃ）が２ｋＯｅ以
下、更には、１ｋＯｅ以下の磁心材料が得られる。

【００２９】また、面内磁気異方性の磁心材料は、面内
磁気異方性を有する化合物の結晶粒を含む粉末に、回転
磁界を作用させることにより、回転磁界の回転軸の方向
がｃ軸となり、回転軸に対して垂直な面が、極めて磁化
しやすい面になるように、粉末を配向させた後、上述し
た場合と同様に、配向した粉末を、プレスで圧縮成形し
て圧粉体を成形した後に、粉末に、予め混ぜておいた樹
脂をキュアしたり、或いは、プレスして圧縮成形した圧
粉体を焼結して、磁気異方性を有する磁心材料を製造す
ることができる。上記の回転磁界の回転軸に対して垂直
な面が、磁心材料の磁化容易方向、即ち、磁束の通りや
すい面になる。面内異方性の場合にも、粒径が１０μｍ
以上、更には、２０〜３０μｍ以上の粉末が使われる。
面内異方性の場合には、粒径は１０μｍ以下であって
も、保磁力が小さい磁心材料が作られる。

【００３０】一般に、面内異方性を有する化合物によ
り、本発明の磁心材料を作った方が、一軸異方性を有す
る化合物によるよりも、製造条件が同じであれば、保磁
力を小さくできる。保磁力が小さいことが重要な用途に
は、面内異方性を持つ化合物を使用して磁心材料が作ら
れる。磁界による粉末の配向という観点からは、一軸異
方性の化合物の配向が、面内異方性の化合物の回転磁界
による配向よりも配向装置が簡単になるという利点があ
る。

【００３１】また、所望する方向に配向された磁気異方
性を有する磁心材料を、熱間圧延加工法により製造する
こともできる。例えば、図５に示されているように、Ｒ
₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の板状の圧延材ｗ１を、７００°
Ｃ以上の高温で、一対のローラー１５、１６間で圧延加
工すると、ローラー１５、１６により、寸法が収縮した
方向と平行に、即ち、図５に矢印で示した上下方向に、
Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶粒のｃ軸が配向した磁気異方性を有
する磁心材料が製造できる。

【００３２】更に、磁気異方性を有する磁心材料を、図
６に示されているような熱間ダイアプセット法により製
造することもできる。例えば、７００°Ｃ以上の高温に
加熱されたＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の塊ｗ２を、筒状の
ダイ１７に挿着された下パンチ１８上に載置し、次い
で、ダイ１７に挿入された上パンチ１９と下パンチ１８
との間で、上記の無配向のＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の塊
ｗ２を圧縮すると、寸法が収縮した方向と平行に、即
ち、下パンチ１８と上パンチ１９の移動方向に、Ｒ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂの結晶粒のｃ軸が配向した磁気異方性を有する磁
心材料が製造できる。

【００３３】更にまた、例えば、７００°Ｃ以上の高温
に加熱されたＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の断面十字状の素
材塊ｗ３を、太い十字状から、徐々に、細い十字状に、
押し出し加工すると、図７（ｂ）に示されているよう
に、寸法が収縮した方向と平行に、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶
粒のｃ軸が配向した磁気異方性を有する、側断面形状が
十字状の磁心材料２０が製造できる。この場合、十字状
の磁心材料２０の４つの突出部分２０ａは、内側に収縮
しているので、矢印で示されているように、突出部分２
０ａの突出方向に対して垂直な方向にｃ軸が配向し、ま
た、十字状の磁心材料２０の４つの窪んだ角部２０ｂ
は、角部２０ｂの曲率半径方向にｃ軸が配向することに
なる。

【００３４】上述した３種類の加工法は、永久磁石材料
の製法としても知られているが、本発明の磁心材料は、
保磁力（ｉＨｃ）が２ｋＯｅ以下、好ましくは、１ｋＯ
ｅ以下であることが必要なので、組成的には、Ｒ₂Ｆｅ
₁₄Ｂの化合物だけでなく、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒を含
むように調整される。また、面内異方性を有する化合
物、例えば、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金を使用すること
により、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒を含む場合でも、これ
らの結晶粒を含まない場合でも、低保磁力の磁心材料が
作られる。

【００３５】これら３種類の加工法、即ち、熱間圧延
法、熱間ダイアプセット法及び熱間押出法により、上述
したように、合金塊に含まれているＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂのｃ軸
方向を種々の方向に、目的に合わせて所望の方向に揃え
ることができる。Ｒの選択により、化合物が、Ｒ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ等の一軸異方性を示す化合物の場合には、上述のｃ
軸が配向された方向に磁化容易方向が向けられる。ま
た、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂ等の面内異方性を有する化合物の場
合には、図５〜図７に矢印で示したｃ軸方向に垂直な面
が、磁化容易方向となり、ｃ軸方向は、磁化困難方向に
なる。上述した図７（ｂ）の十字状の磁心材料におい
て、Ｒとして、Ｓｍを選ぶことにより、化合物は面内異
方性を示す。図７（ｂ）の矢印のようにｃ軸が配向され
た面内磁気異方性を有する十字状の磁心材料２０は、リ
ラクタンスモーターのロータとして使用することができ
る。

【００３６】本発明の磁気異方性を有する磁心材料は、
図１に示されているように、実質的に、磁気異方性を有
する化合物の結晶粒ｓのみからなる場合と、図８に模式
図的に示すように、磁気異方性を有する化合物の結晶粒
ｓと、Ｆｅ又は／及びＦｅ合金の混合物からなる場合が
ある。特に高い磁気異方性が要求される場合には、磁気
異方性を有する化合物の結晶粒のみからなる磁心材料が
使用される。また、磁気異方性は、若干、低下しても、
高い飽和磁化が重視される場合には、磁気異方性を有す
る化合物の結晶粒と、Ｆｅ又は／及びＦｅ合金の結晶粒
の混合物からなる磁心材料が使用される。

【００３７】磁気異方性を有する化合物の結晶粒と、Ｆ
ｅ又はＦｅ合金の結晶粒が、微細に均一に分散している
と、ＦｅやＦｅ合金の磁化のされ方は、等方的でも、配
向された化合物の結晶粒の磁化の影響を受けて、Ｆｅや
Ｆｅ合金の磁化も方向性を持つことになる。ＦｅやＦｅ
合金の磁化の大きさは、化合物の磁化の大きさより大き
いので、このような混合物からなる磁心材料は、実質的
に、磁気異方性を有する化合物だけからなる磁心材料に
比べて、飽和磁化の大きさが大きく、磁気異方性の比
（Ｉｅ／Ｉｄ）は、少し小さい磁心材料になる。飽和磁
化の大きさが大きいことが重要で、磁化異方性の比（Ｉ
ｅ／Ｉｄ）は、中程度でよい用途には、このような混合
物の磁心材料が使われる。

【００３８】磁心材料の磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）
に影響する因子は、次の３つである。（１）化合物の異
方性磁界の大きさ、（２）化合物の結晶粒の配向度、
（３）Ｆｅ及び／又はＦｅ合金結晶粒と化合物の結晶粒
の磁性体全体の中での含有体積比。上記の（１）異方性
磁界が大きいほど、（２）配向度が大きいほど、そし
て、（３）Ｆｅ及び／又はＦｅ合金の結晶粒の含有量が
小さいほど、磁性体全体としての磁気異方性の比（Ｉｅ
／Ｉｄ）は大きくなる。これらの因子は、用途に応じて
調整され使用に供される。

【００３９】次に、本発明の磁気異方性を有する磁心材
料を、上述したスピーカー、核磁気共鳴画像診断装置の
磁気回路及び磁気測定装置の磁気回路に使用した実施例
について説明する。

【００４０】図９に示されているスピーカーを構成する
円柱状の永久磁石２１の上下面に、それぞれ、Ｆｅから
なる円錐状の上部及び下部中間部材２２、２３を、接着
等により接合する。側断面形状が略Ｕ字状の第１ヨーク
２４の中程に形成された逆円錐状の凹部２４ａに、下部
中間部材２３を嵌合するとともに、下部中間部材２３に
第１ヨーク２４を接合する。また、中程に上部中間部材
２２が嵌合可能な、円錐状の凹部２５ａを有する円盤状
の第２ヨーク２５を、上部中間部材２２に接合する。

【００４１】第２ヨーク２５には、ｃ軸が、図９におい
て、上下方向に配向された面内磁気異方性を有する磁心
材料が使用されているので、ｃ軸に対して垂直な方向、
即ち、図９において、水平方向が磁化容易方向であり、
上下方向が磁化困難方向となる。側断面形状が略Ｕ字状
の第１ヨーク２４の水平部２４ｂは、ｃ軸が上下方向に
配向された面内磁気異方性を有する磁心材料で形成され
ているので、ｃ軸に対して垂直な方向、即ち、図９にお
いて、水平方向が磁化容易方向であり、上下方向が磁化
困難方向となる。また、相対して配置された垂直部２４
ｃは、ｃ軸が水平方向に配向された面内磁気異方性を有
する磁心材料で形成されているので、ｃ軸に対して垂直
な方向、即ち、図９において、上下方向が磁化容易方向
であり、水平方向が磁化困難方向となる。そしてに、水
平部２４ｂの両端部の４５°に形成された傾斜面と、垂
直部２４ｃの下端部の４５°に形成された傾斜面とが接
着等により接合されている。更に、垂直部２４ｃの上端
部の４５°に形成された傾斜面には、ｃ軸が上下方向に
配向された、従って、水平方向が磁化容易方向で、上下
方向が磁化困難方向となる、側断面形状が三角形状の面
内磁気異方性を有する磁心材料からなるブロック２４ｄ
が、接着等により接合されている。そして、ブロック２
４ｄと、水平状の第２ヨーク２５の両端部間に空隙ｇが
形成されている。

【００４２】空隙ｇを形成するブロック２４ｄと第２ヨ
ーク２５は、共に、水平方向が磁化容易方向であり、垂
直方向は、磁束が通りにくい磁化困難方向であるので、
従って、永久磁石２１からの磁束は、空隙ｇ間に収束
し、空隙ｇ以外から漏れる磁束が非常に少なく、高性能
のスピーカーを実現することができる。なお、図９に
は、空隙ｇに配置されるコーン紙（振動板）や可動コイ
ルが省略されている。

【００４３】図１０には、図１４に示されている公知の
核磁気共鳴画像診断装置の磁気回路の第２ヨーク１１、
１２として、ｃ軸が、上下方向に配向された、一軸磁気
異方性を有する磁心材料を使用した核磁気共鳴画像診断
装置の磁気回路が示されている。このように、第２ヨー
ク１１、１２は、ｃ軸が、上下方向に配向されており、
従って、上下方向が磁化容易方向であるので、永久磁石
９、１０からの磁束が、第２ヨーク１１、１２の側面か
ら漏れることが少なくなり、空隙ｇにおける磁束密度を
大きく、均一に形成することができる。このように、本
発明の磁心材料からなる第２ヨーク１１、１２を使用す
ることにより、磁気回路の効率が増大し、磁気回路に使
用する永久磁石の量を減少することができ、磁気回路の
値段を下げることができる。

【００４４】図１１には、図１５に示されている公知の
磁気測定装置のポールピース１３ｂ、１４ｂとして、ｃ
軸が、空隙ｇの中心（０）方向に配向された、一軸異方
性を有する磁心材料を使用した磁気測定装置が示されて
いる。このように、ｃ軸が、空隙ｇの中心（０）方向に
配向された磁心材料を、ポールピース１３ｂ、１４ｂに
使用したので、空隙ｇの中心（０）に向かって、磁束が
集中し、ポールピース１３ｂ、１４ｂの側面からの磁束
の漏れが減り、空隙ｇに高磁界が作られ、小型で、高性
能の磁気測定装置を実現することができる。

【００４５】これまでにも、磁束を所望の方向へ導くこ
とを目的として、ＦｅやＦｅ合金からなる針金を束ねた
もの、或いは、ＦｅやＦｅ合金の薄板を積層したもの
等、従来のＦｅやＦｅ合金による磁心材料により、磁性
体に異方性を与える試みはあっが、本発明の磁心材料の
ように、大きい磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）を、５ｋ
Ｏｅもの高磁界で持たせることができなかった。本発明
の磁心材料の多くの用途においては、５ｋＯｅ又はそれ
以上の磁界の中で、磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）が十
分大きいことが必要であり、これらの用途において、従
来の磁心材料を、本発明の磁心材料の代わりに使うこと
ができない。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、以上説明した構成を有してい
るので、以下に記載する効果を奏するものである。

【００４７】永久磁石や電磁石から発生する磁束を、磁
心中で、所望の方向に向けて、空隙の方に導くことがで
き、それにより、空隙以外のところからの磁束の漏れを
少なくすることができる。従って、空隙に、より強い、
均一な磁界を発生させることができる。また、磁心材料
の保磁力を、２ｋＯｅ以下としたので、磁心材料の磁化
の不可逆変化に起因する装置の誤動作を防止することが
できる。

【００４８】Ｆｅ及び／又はＦｅ合金を混合させたの
で、高い磁気異方性と高い飽和磁化とを両立させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は化合物の結晶粒の集合体の模式図であ
る。

【図２】図２は磁心材料の磁化曲線である。

【図３】図３はＮｄ量と（ＢＨ）ｍａｘとの関係を示す
グラフである。

【図４】図４はＮｄＦｅＢ焼結磁石のＮｄ量と保磁力
（ｉＨｃ）との関係を示すグラフである。

【図５】図５は面内磁気異方性を有する磁心材料を製造
するための熱間圧延加工装置の側面図である。

【図６】図６は面内磁気異方性を有する磁心材料を製造
するための熱間ダイアプセット装置の側断面図である。

【図７】図７は断面形状が十字状の面内磁気異方性を有
する磁心材料の素材の断面図と該素材から成形された磁
心材料の断面図である。

【図８】図８は磁気異方性を有する結晶粒とＦｅとの混
合物からなる磁心材料の模式図である。

【図９】図９は本発明の磁心材料が使用された一例とし
てのスピーカーの側断面図である。

【図１０】図１０は本発明の磁心材料が使用された一例
としての核磁気共鳴画像診断装置の磁気回路の側面図で
ある。

【図１１】図１１は本発明の磁心材料が使用された一例
としての磁気測定装置の磁気回路の側断面図である。

【図１２】図１２は従来の磁心材料からなるヨークの正
面図である。

【図１３】図１３は従来の磁心材料が使用されたスピー
カーの側断面図である。

【図１４】図１４は従来の磁心材料が使用された核磁気
共鳴画像診断装置の磁気回路の側面図である。

【図１５】図１５は従来の磁心材料が使用された磁気測
定装置の磁気回路の側断面図である。

【符号の説明】

ｓ・・・・・・・・・・・結晶粒ｗ１、ｗ２、ｗ３・・・・素材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶
粒を含むとともに、前記結晶粒が所望の方向に配向され
ている磁心材料であって、５ｋＯｅの磁界の下で測定さ
れた前記磁心材料の磁化容易方向の磁化の大きさ（Ｉ
ｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）との比（Ｉ
ｅ／Ｉｄ）が２以上で、且つ、保磁力が２ｋＯｅ以下で
あることを特徴とする磁心材料。
【請求項２】磁性体として、高い結晶磁気異方性を有す
る化合物の結晶粒に加えて、Ｆｅ及び／又はＦｅ合金の
結晶粒が含まれていることを特徴とする請求項１に記載
の磁心材料。
【請求項３】高い結晶磁気異方性を有する化合物が一軸
異方性を持ち、前記化合物の結晶粒のｃ軸方向が所望の
方向に配向されていることを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の磁心材料。
【請求項４】高い結晶磁気異方性を有する化合物が面内
異方性を持ち、前記化合物の結晶粒のｃ軸に垂直な面が
所望の方向に配向されていることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の磁心材料。