JPS61159710A - 永久磁石 - Google Patents

永久磁石

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JPS61159710A
JPS61159710A JP60205005A JP20500585A JPS61159710A JP S61159710 A JPS61159710 A JP S61159710A JP 60205005 A JP60205005 A JP 60205005A JP 20500585 A JP20500585 A JP 20500585A JP S61159710 A JPS61159710 A JP S61159710A
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JP
Japan
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coercive force
permanent magnet
rare earth
composition
permanent magnets
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JP60205005A
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Kaneo Mori
佳年雄 毛利
Jiro Yamazaki
山崎 二郎
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Individual
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
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    • H01F1/0577Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered

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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〕 本発明は希土類−鉄永久磁石に関するものである。
〔従来の技術〕
希土類−F・−Bt−基本成分とする永久磁石につhで
の研究が近年活発になされ、その結果が公開特許公報等
により公表されるようになりつつある。
特開昭57−141901号公報によると、遷移族金属
(T)、メタロイド金属(M)、Yおよびランタニド元
素Rの組み合わせからなる組成を非晶質化し1次に非晶
質組成を熱処理により結晶化することKよって保磁力を
発生せしめる永久磁石粉末製法が記載されている。この
公報によると。
T は Tl   m  V  *  Cr  #  
Mn  s  Fe  *  Co  a  Nl  
 *  Cu  eZr + Nb + Mo e H
f @ Ta * Wより選ばれる1種もしくは2種以
上の組合せであり、またMはB。
Si、P、C’ よ)選ばれる1種もしくは2種以上の
組合せ、RはYおよびランタニド元素より選ばれる1種
もしくは2種以上の組合せであって、これらを(T1−
xMx)sRl−zなる関係式(但し、O≦X≦0.3
5.0.35≦冨≦0.90)で含有させた永久磁石粉
末についての特許が請求されている。
特開昭58−123853号会報によると。
LaおよびPr含有材料が提案されておプ、その組成は
’ (FexB、−x)y(L”z”WRl−z−w)
1−y’但し。
RはLa # Pr以外の希土類金属、x=0.75〜
0.8 5 .7=0.8 5〜0.95.  篤−0
,40〜O,フ5 。
w=0.25〜0.60 a s +v≦1.0である
この公報には、液体急冷法によシ非晶質化したR−F・
−B含有合金を焼鈍して結晶化させる際の保磁力増大を
適切にするために、希土類元素の種類および割合を上述
の(LaSprWR,−z−v)とする組成調節法が述
べられている。
特開昭59−46008号公報には、8〜30原子憾の
R(但し、Rは希土類元素の少なくとも1種)、2〜2
8原子優のB、及び残部Feからなる磁気異方性焼結体
が提案されている。この公報で公開された発明は液体急
冷法によらず焼結法によって任意の形状の永久磁石体t
−g造可能にすることをひとつの意図としている。また
、焼結体成分中のRに関しては、 Nd単独、Pr単独
、 NdとPrの組合せ、NdとC・の組合せ、 Sm
とPrの組合せ、 PrとYの組合せ、Nd 、 Pr
とLaの組合せ。
Tb単独、 D7単独、Ho単独、 grとTbの組合
せ等についての焼結体の磁気特性が示されている。
上述の如き従来技術をまとめるとR−re −B(但し
、Rは希土類金属、以下同じ)系永久磁石においてRが
NdまたはPrであるときく優れた磁石特性が得られて
いたことが分かる。
また、従来技術に訃いて、希土類元素としてLaおよび
C・が使用可能であることを特許請求しているものもあ
るが、LaのみをRとして使用するのではな(Lmの含
有量上限を制限していることにより多量のLaによる磁
気特性低下が避けられている。上記従来技術くおいては
L&およびC・を主体として希土類成分を具体的に構成
した永久磁石の例は危い。
第2図はJ、 Appl、 Phym、 Vol 55
 (1984)第2079頁に掲載されているグラフを
昇揚したR−F’・−B系永久磁石合金の減磁曲線であ
る。このグラフよシも、P r −a NdがR−F・
−B合金のR成・分として最も望ましく、LitたはC
@をR−F・−B系合金のR成分とした合金は永久磁石
としての特性をもたなくなることが分かる。このような
点からして、上述の従来技術は、Pr a Nd等の極
〈一部t−La、CIで置換することを開示していても
、L&またはC・を主体としてR成分を構成したR−F
e−B合金が永久磁石に表ることは何ら開示していない
と言えよう。
最近の希土類−鉄永久磁石に関する注目すべき進展は、
1984年10月のMMMK発表されたFe−(32,
5〜34.54)R−(1〜1.64)B。
(但しRはジジム(Nd −104Pr)、 5C@−
ジジム、または40−C・ジジム)がIHe= 10.
2 kG(BH)In□= 40 MGO・を達成した
ことである。
(r DIDYMIUM −F・−B  SIN TE
RED PERMANENTMAGNIm’I’8 J
論文)。だが、この永久磁石でもR成分はNdが主体と
なっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
R−F・−Bを基本成分とする永久磁石は磁気特性がす
ぐれているものの、そのひとつの問題点はすぐれた磁気
特性を得ようとするとNd 、 Pr f希土類金属の
主体とせざるを得す、このために永久磁石が高価になる
ことであった。よって、上記ジジム含有永久磁石は、比
較的安価なX)ジムを使用してもNd5Prと同等の磁
気特性を発揮できるので注目されているのである。
LmまたはC・は他の希土類元素と比較して多量に産出
されそして安価であるために、これらを希土類金属の主
成分として使用可能になれば希土類−鉄永久磁石の大幅
なコストダウンが可能に表る。
だが、第2図から分かるようにLa5C・は磁気特柱上
有害な元素である。i、a 、 C・が磁気特性上有害
である理由は、希土類−鉄永久磁石の強磁性成分はR2
F614B化合物であり、セしてRがLaであると該化
合物が不安定になるかもしくは生成されず、またRがC
・であるR (Ce ) 2 F・14Bは保磁力が小
さい念めである。
上述のように、従来技術はLJL I Caを希土類金
属の主成分として使用するに至っていない。
〔問題点を解決する念めの手段〕
第1図は、液体急冷法で製造した板厚20μm、板幅3
謁の”77(”1−!”り17B4合金の保磁力を測定
した結果を示すグラフである。
F・78(L轟1、C・x)17”sなる組成式にお込
て。
x=1(すなわちP @ y yc @ 17 B b
 ) >よびx = 0(すなわちF・77”17B!
 )のときの保磁力は第2図のそれぞれCa a La
のデータとほぼ一致している。なお、若干の差は両図に
保磁力が示され九合金の組成の差による。
@1図に示されているようにLmとC・の両者が希土類
元素として用りられるとLatたはCm単独の場合より
も保磁力が格段に高められる。X値が約0.65である
と保磁力(tea)は約7 ko・となる。
この保磁力はPrまたはNdをRの主体とする永久磁石
の保磁力の約捧であるが、La 、 C・等のみからR
成分を構成できるようKなると、かかる永久磁石はPr
 a Nd主体永久磁石と十分くコスト・性能の総合面
から競争できるようになる。
本発明(以下、第1発明と称する)は第1図の如(Lm
とC・の共存によって保磁力(IHc)が著しく高めら
れるとの発明にもとづいて成立しているものであって、
その特徴とするところは。
(C・x” 1−x) x (” 1−vBv) 1−
 x ”但し、0,4≦X≦0.9.0.05≦2≦0
.3.0.01≦マ≦0.3なる組成と4 ko・以上
の保磁力(tHa)IS;ある、R中の重希土類の量比
は0.4以下、@に0.2以下が望ましい。本発明にお
いて、Xが0.4未満もしくは0.9を越えるとそれぞ
れL&単独またはC・単独の組成と同等程度の保磁力し
か得られないために。
x = 0.4〜0.9とした。また2が0.05未満
であると角型比および保磁力が低下し、2が0.31−
越えると残留磁束密度が低下するために、 x = 0
.05〜0.3とした。さらに、マが0.01未満であ
ると保磁力が低下し、またマが0.3t−越えると残留
磁束密度が低下するためマ=0.01〜0゜3とした。
さらに、より高い保磁力を得るためには、0.6≦I≦
0.8.0.02≦マ≦0.15,0.1≦2≦0.2
の範囲であることが好ましい。よシ好ましくは。
0.03≦マ≦0.12である。
本発明に訃いて保磁力(tHa)を4 kO・以上とし
念のは、4kO・の保磁力が達成されると、C・とLm
の顕著な相乗効果が認められるからであ)、tた4kO
・以上の保磁力(夏He)t−有するF・−B−(Lm
 # C・)系磁石は、市場において各種永久磁石に代
替しつる特性を有するからである。前者の点は第1図か
ら明らかであシ、後者の点についてはFe−8という安
価な元素を用いかつ希土類金属中で4多量に産出される
La # C・を用いて、4kO・以上の保磁力を具備
する本発明の永久磁石は希土類コバルト系およびF・−
B −Pr(Nd)系、およびフェライト系永久磁石と
十二分に対抗しうるものであるから、これらの点から4
 ko・以上を本発明の構成要件とする。
第3図および第4図は、それぞれF・75’15Bl。
およびF・78’17BSなる組成式の合金を液体急冷
法で、単ロールの周速(V)を変化させて薄帯化した材
料の保磁力(tHa)を示すグラフである(図中−急冷
後、Oとして示す)。なお上記組成式中のMは、約32
1La、約484C@、約151Nd。
約4.5優のPr、約0.3優5ffi、残部F・その
他の不純物からなるミッシェメタルである。
第3図および第4図から分かるように、単ロールの周速
Mが約30m/sにおいて保磁力が最大の約8 ko・
になっている。
さらに、最大保磁力を達成する単ロールの周速以上の冷
却条件で得られた薄帯を550℃および600℃で時効
し虎後の保磁力もwE3図および第4図に示す。時効の
データから、上記 ”75’15B1Gおよび”78”17BSなる組成の
合金は液体急冷状態では保磁力(IHO)が低くとも時
効により高保磁力化することが分かる・ 第3図および第4図を引用して上述した如きところから
(i)taおよびC・以外の希土類元素が若干量存在し
ているときでもL&およびC・の相乗効果があり、(2
)このような相乗効果は液体急冷および時効処理等のプ
ロセスに依存性を有していす組成に起因するものである
ことが分かる。
本発明(以下、第2発明と称する)はこのような発見上
に成立しているものであって、その特徴とするところは
(:(c@x”1−x)yRl−y)s(F@r−、B
Y)、−、、但り。
Rは少なくとも1種の希土類金属(Yを含む)。
0.4≦X≦0.9 、0.2(y(’1.0 、0.
05≦3≦0.3,0.01≦マ≦0.03であり、 
RFiC・およびL1以外の少なくとも1種の希土類元
素である組成と、4kO*以上の保磁力(tT(c)と
にある、第2発明和おける! * N #マの限定理由
および好ましい範囲#i第1発明と同様である。また、
第2発明和おいてF t−0,2超えるようK(y>0
.2)定めたのはLa a C・の量が0.20以下で
は希土類元素のコストが高くなるからである。またy 
<1. oとしたのは、第1発明と第2発明の組成を区
別するためである。好ましいyの範囲#i0.5≦7 
(1,0である。
第1発明および第2発明に係る合金には、AL。
Ti t V a Cr # Mn # Zr # H
f # Nb # Ta # No 。
G*5SbsSn+B15Ni、W+Cu、Ag等の元
素を添加することができる。これらの元素は保磁力をさ
らに改善する効果がある。添加量はクレーム中のUが0
.2を越えると残留磁束密度が低下するので0≦U≦0
.2となる。高保磁力と高エネルイー積を考慮すると好
ましくは0.001≦U≦0.1.より好ましくは0.
002≦U≦0.05である。
さらに、第1発明および第2発明のBの一部を81aC
,kt、P、N、Go、S等で置換しても。
81等で置換されたBはB単独と同様な効果を有する。
加えて、Cof:第1発明および第2発明に係る合金を
添加すると、キエリ一温度が上昇し、磁気的性質、特に
Brの温度特性が改善される。添加量はクレーム中のW
が0.5を越えると安価な磁石としての特徴が薄れかつ
保磁力が低下するので、0(v≦0.5となる。好まし
くは0.001≦W≦0.35である。
〔作用〕
本発明に係る永久磁石の著しい特色は上述のように従来
の永久磁石と比較して組成上安価であるところにある。
すなわち、従来はF・−B−B系永久磁石の成分として
使用できないと考えられていたLa * C・を主体と
して極めて安価な永久磁石を製造することが本発明の特
色である。而して1本発明においては、LmとCIの原
子北本が約0.35対約0.65にシいて保磁力が最大
になり、tたかかる保磁力(*Hc )はLa単独のも
のに比較して約35倍、C・単独のものに比較して約3
.5倍となる。
本発明者等はかかるLJLとC・の共存による保磁力(
xHe)の顕著表増大の原因を究明すべく、第1図で説
明し九ys、8(La、−、c@、)、、g5の結晶構
造をX線で調ぺ−”2”14”型結晶の存在を確認した
この結晶は従来Nd −F’・−B系合金において検知
されていたものと同じ結晶形を有するものであった。
従来、LaはR2F・14B型結晶を作らないと考えら
れておプ、それ故L1はR−F・−B系永久磁石のR主
成分としては用いられていなかった。ところがL&とC
・が共存する本発明の組成におhてはR,F・14B型
結晶の存在が確認された之めに、 LaとC・が共存す
るとR2F614B型結晶が生成されることが分かつ念
。よって、この結晶が保磁力(rHc)の向上に寄与し
ていると考えられる。
また、C@ 2 F @ 、a Bは格子定数a@ =
0.877の正方晶結晶を作り、その保磁力(xHe)
はLa −F・−Bよシは格段に高りことが知られて込
る。ところが1本発明によると、C・とLaを共存させ
ることによって、C・2F614Bよりもはるかに高い
保磁力(* He )が得られている。この点を考慮す
ると。
本発明により得られる高い保磁力(IHc)は、L&と
C・がR2F・14B結晶中にある特定の割合で存在す
ることによる寄与もあると考えられる。このようなLa
とC・が結晶構造にどのような影響を及ぼすかは解明さ
れていない。その結晶学的機構解明については今後の研
究を待たなければならない。
以下、単ロールを用い九液体急冷法によシ製造した本発
明の永久磁石の実施例を説明する。
なお、本発明に係る永久磁石は、液体急冷法のほかに、
液体急冷一時効法および焼結法により製造することがで
きる。これらの方法について述べると、液体急冷一時効
法は、熱処理忙よって保磁力(寡He)を高める方法で
あり、焼結法は所定組成の粉末1900〜1150℃で
焼結することKより任意の形状の永久磁石を製造する方
法である。
なお1本発明の焼結法による磁石材料の製造法を一般に
説明するならば以下のようになる。先ず。
原材料を所望の組成になるごとく配合するこれをアルゴ
ン等の不活性ガス中あるいは、真空中で溶解し、鋳造後
合金のインボッ)を得る。この場合。
配合した組成又は一旦溶液後のインプットを溶解し。
液体急冷法を用いてり♂ンとしてもよい0次に。
得られ九インがットあるいはり♂ンを必要に応じて溶体
化あるじは時効後粉砕を行なう。粉砕は公知の粗粉砕ま
たは微粉砕法に従い、2〜15μの磁石合金粉とする。
その後無磁場あるいは3〜15 koe程度の磁場中で
圧縮成形を行なう。次に成形体を真空中あるいは不活性
ガス中で900〜1200℃にて0.5〜6時間焼結後
冷却する。次に必要に応じて時効処理ft350〜95
0℃で0.2〜60時間施こす。時効処理としては、高
温側で第1段目の時効後低温側で時効する多段時流処理
を用いた方が高い保磁力が得られる。このようにして1
本発明の磁石材料は製造される。
さらk、粉末結合法は、液体急冷法によ)得たりゼンt
eは粉末を必要ならばさらに時効処理および粉砕した後
に、樹脂等で結合してゲンディッド磁石とする方法であ
る。
さらに♂ンディット磁石材料の製造方法の詳細について
説明するなら以下の如くなる。
先ず、原材料を所望の組成になるごとく配合する。これ
をアルゴン等の不活性ガス中、あるいは真空中で溶解し
1合金のインゴットを得る。次に得られたインプットを
小片に砕き、液体急冷法によりリゼン状又は急冷粉体と
する。そのす/ン又は粉体く必要に応じて最適熱処理を
施す。又はインゴットを900〜1150℃にて0.5
〜30時間保持した後冷却する。この後、インゴットに
950〜350℃の温度範囲にて0.2〜60時間。
種々のプロフィールで最適熱処理を施す。この場合、熱
処理は不活性ガスな込し、真空下で行うことが好ましい
、上記の様にして作成したバルク体を粉砕する。粉砕は
公知の粗粉砕ま之は、微粉砕法に従う。5〜300μの
磁石合金粉末が得られる。この粉末には必要に応じて表
面処理が施される。次いで、この磁石合金粉末とバイン
ダーとを所定量比で混合する。バインダーとしては、樹
脂でもメタルバインダー等でもよい。又、バインダーは
成形後、含浸してもよい0次に3〜10 ko・穆度の
磁場中で配向、圧縮成型を行り、圧縮成型後充分な固化
を行う。この場合、磁場中配向と圧縮成型とは、同時に
ワン・ステップで行ってもよく、更に圧力成型としては
通常の加圧成型の他、射出成型を行ってもよ−。なお配
向、圧縮成型。
固化に際しては、その際の圧縮力、固化時間、温度等は
公知のゼンディッド磁石における条件と同等のものでよ
い。
以下1本発明の詳細な説明する。
実施例1 第1表に組成を示すインゴットを溶解法によシ調遺し、
インがットを小片に砕き、これを片ロールを用いた液体
急冷法によりロールの表面速度を変化させてす♂ン状の
試料を製造した。保磁力(rHc)が最大となるロール
の表面速度において得られた試料の保磁力を次表に示す
以下余白 実施例2 第2表に組成を示すインゴットを溶層法により製造し、
次に粗粉砕、微粉砕を行い約3〜6μmの微粉末とした
。その後、約10kO・# 1.5 ton/cIL2
の条件で磁場中プレスを施した。その後。
1000〜1100℃で2時間焼結を行った。さらに、
得られた焼結体に500〜900℃で時効処理を施し友
。得られ九磁石特性を第2表に示す。
以下余白 実施例3 wt3表に組成を示す試料(21〜24)を実施例2と
同様に作製し、Brの温度係数を屓11定した。
第3表よりCo添加はBrの温度係数を改善する′″2
″Lbipゝ°            ユ下オ。
〔発明の効果〕
本発明に係る永久磁石は極めて安価であ)また保磁力(
x)IC)は満足すべき高い値を有するために各種用途
に使用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図はF・77(L”1−x”z)17B6のX値と
保磁′力(*He)の関係を示すグラフ。 IE2図はR(L155”IQ、935”O,(165
)0.845 ノ減磁界曲線。 第3図および第4図はF・75M15B1GおよびF・
711M17BSの単冷却ロールの周速CV)と保磁力
(!Hc)の関係を示すグラフである。 第 1図 第2図 H(koe) 第3回 V(m/s) 第4図 V(m/s) 手続補正書(自発) 昭和60年10月3θ日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第205005号 2、発明の名称 永久磁石 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 氏名 毛 利 佳年雄 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号5、
補正の対象 明細書 6、 補正の内容 明細書浄書(内容に変更なし) 7、添付書類の目録 タイプ浄書明細書         1通

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、〔Ce_xLa_1_−_xR_1_−_y〕_z
    〔(Fe_1_−_uM_u)_1_−_vB_v〕_
    1_−_z−但し、RはCa、La以外の少なくとも1
    種の希土類金属(Yを含む)、またMはAl、Ti、V
    、Cr、Mn、Zr、Hf、Nb、Ti、Mo、Ge、
    Sb、Sn、Bi、Ni、W、CuおよびAgよりなる
    群の少なくとも1種の元素、 0.4≦x≦0.9、0.2<y≦1.0、0.05≦
    z≦0.3.0.01≦v≦0.3、0≦u≦0.2−
    なる組成を有し、4kOe以上の保磁力(iHc)を有
    することを特徴とする焼結型永久磁石。 2、〔(Ce_xLa_1_−_x)_yR_1_−_
    y〕_z〔(Fe_1_−_u_−_wCo_wM_u
    )_1_−_vB_v〕_1_−_z−但し、RはCe
    、La以外の少なくとも1種の希土類金属(Yを含む)
    、またMはAl、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Hf、
    Nb、Ta、Mo、Ge、Sb、Sn、Bi、Ni、W
    、CuおよびAgよりなる群の少なくとも1種の元素。 0.4≦x≦0.9、0.2<y≦1.0、0.05≦
    z≦0.3、0.01≦v≦0.3、0≦u≦0.2、
    0<w≦0.5 −なる組成を有し、4kOe以上の保磁力(iHc)を
    有することを特徴とする焼結量永久磁石。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0254529A2 (en) * 1986-07-23 1988-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent-magnetic material
JP2010074084A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toshiba Corp 永久磁石および永久磁石の製造方法
JP2022054231A (ja) * 2020-09-25 2022-04-06 トヨタ自動車株式会社 磁性材料及びその製造方法

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