JPS6237907A

JPS6237907A - 界磁用永久磁石

Info

Publication number: JPS6237907A
Application number: JP60177815A
Authority: JP
Inventors: Akio Kobayashi; 明男小林
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1987-02-18

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、永久磁石式発電機あるいは永久ｍ石式電動機
等の永久磁石式回転機に使用される界磁用永久磁石に関
する。

（従来の技術）従来から永久磁石を用いた回転電気機械、特に小型モー
タや発電機等には、界磁用永久磁石としてアークはグメ
ント状のフェライト磁石が一般に使用されている。特に
Ｔンジン起動用のスタータモータ、空調機のコンプレッ
サー駆動用モータ等の起動時の負荷が非常に大きいモー
タにおいては、電機子反作用による減磁界が大きくなる
ので、減磁耐力の大きいフェライト磁石が使用されてい
る。

しかるに、出力向上のためには残留磁束密度の高いこと
が必要で、しかも高出力になると電機子反作用による減
磁界が増加し、保磁力の高いことも必要となる。しかし
て、単一の組成のフェライト磁石でこのような要求を満
すことは困難であり、出力の向上および減磁時１４ｒの
点で一定の限度が存在していた。

そこでこの限度を乗り越えるために、例えば特開昭５２
−３１９９号及び同５５−５６４！ｉ６号の各公報に記
載されているにうに、互いに巽なった磁気特性を有する
、他方のセグメント部分よりも太きく２残留１４１束密
度を有づる部分と、他方の［ダメ２１〜部分Ｊ、りも大
きな保磁力を有する部分とからなり、両者が一体化され
た複合型）■ライ１ル磁石が提案され、実用に供せられ
ている。

（発明の解決しようとする問題点）上述した複合型フェライ１へ磁石は、保磁力（１１」ｃ
）は４５００〜５０’０００　ｅどかなり高い値を示づ
ので、減磁耐力の点では一応満足できるものの、残留磁
束密度（Ｂｒ　）は３７００〜４０００Ｇ程［αであり
、出力の点では必ずしも十分では／ｒかった。

特にこの複合型フェライト磁石は、含浸法等の特殊な方
法（例えば西独特許公開第３２４８８４６号明細書参照
）により製造されるので、甲−組成のフェライト磁石と
比べて高コストである。したがって］］ス１ヘパフＡ−
マンの貞Ｃは必ずしも有利どは言えない。

本発明の目的は、十）ホした従来技術の問題点を解消１
ノ、高い減磁耐力と高出力が得られ、」ストパフォーマ
ンスが大幅に向上した界磁用永久磁石を提供することて
゛ある。

（問題点を解決覆るための手段）本発明の界磁用永久磁石は、Ｒ７いに異なった磁気時Ｍ
を有する、他方よりも高い残留磁束密度を有４る第１の
領域と、他方」；りも高い保磁力を有する第２の領域と
からなり、第１の領域ど第２の端域とが一体的に結合さ
れでいる永久磁石であって、第１の領域が１京子比で８
へ・３０％のＲ＋　　（但しＹを含む希土類元素から、
ｌ）Ｖ　、　Ｔｔｉ　、ｌｌｏを除いた元素の内１秒以
−＋１　＞、２へ・２８％のＢおよび残部が実質的にｌ
−ｅからなる組成を有する焼結磁石であり、第２の領域
が原子比で８〜３０％の１で２（１’ｌｒ　、丁ｂ　、
Ｈｏの内の少なくとも１種とＲ１）、２〜・２８％の１
３および残部が実質的に「ｅからイする組成を有Ｊる焼
結磁石であることを特徴ど（るものである。

現イ［、永久磁石としては、）Ｔライｊ−磁石のほかに
、アルニコ磁石、Ｆ　ｅ　　Ｃｒ−ｃｏ磁石、希土類磁
石が知られているが、アルニコ磁石とＦｅ−Ｃｒ　−Ｃ
ｏ　１１石は保磁力が約２０００Ｑ　ｅ以下とフェライ
ト磁石よりもかなり低いため、実用に供し得ない。これ
に対し、希土類磁石は残留磁束密度および保磁力が大き
いため、性能の点では十分である。しかして希土類磁石
でも、希土類コバルト磁石は高価であり、コストパフォ
ーマンスの点では必ずしも有利とは言えない。

そこで本発明者は、磁気特性が人でありかつ磁気モーメ
ントも大きく、価格的に有利な希土類−ボロン−鉄系焼
結磁石（特開昭５９−４６００８号、同６０−３２３０
６号、同６０−３４００５号等の各公報参照）に注目し
、これを界磁用永久磁石として用いることにより、前記
目的を達成できることを見出した。

（構成）本発明の界磁用永久磁石１は、第１図に示すように高い
残留磁束密度を有する第１の領域２と、高い保母力を有
する第２の領域３とがらなり、両方の領域が一体的に結
合されている。

第１の領域は、十分なる残留磁束密度を得るために、希
土類元素（Ｒ１）とｌノで、Ｙを含む希土類元素からＤ
Ｖ　、Ｔｔ＋　、Ｈｏを除いた元素の内１種以上を用い
るものである。これらの希土類元素のうち、磁気特性の
点および価格の点からＮｄが好適である。

一方、第２の領域は、十分４Ｔる保磁力を１ｑるために
、希土類元素（Ｒ２）として、重希土類に属するＤＶ　
、　Ｔｂ　、　１−ｔｏ少なくとも１種１ス−ＶとＲ１
とを用いるものである。

これら希土類元素Ｒ１とＲ２の含有量は、原子比で（以
下も同様）で８〜３０％の範囲がよい。８％未満では保
磁力が低下する。−万福土類元素は燃え易く、取扱いが
難しく、又高価であることがら３０％以下とする。

Ｂの含有量は２〜２８％の範囲がよい。２％未満では十
分な保磁力が得られず、２８％を越えると残留磁束密度
が低下する。

残部は不可避の不純物を含むＦｅであるが、［ｅの一部
を４０％以下のＧｏで置換（〕てよい。ＣＯの添加によ
りキコーリ一点が高くイ１す、可逆調度係数が改善され
る。

ＣＯと同様の目的で、下記所定％以下のＡ元素の１種皮
トを含有させてもよい。但し、２種以上を含む場合は、
へ元素の含有量は当該へ元素のうち最大値を有するもの
の値以下とする。

１−ｉ　　４．５％以下　Ｎ１８％以下　１３１５％以
下Ｖ　　９，５　　　　　Ｎｂ　１２，５　　　　Ｔａ
　１０，５Ｃｒ　　８．５　　　　　Ｍａ　　９，５　
　　　Ｗ　　９．５Ｍｎ　　８　　　　　　ＡｃＬ９，
５　　　　Ｓｂ　　２，５Ｇｅ　　７　　　　　　Ｓｎ
　　３．５　　　　Ｚｒ　　５．５１１ｆ　　５．５　
　　　　ＣＬＩ　　３，５　　　８　　２Ｃ４Ｃａ８　
　　　　Ｍ（１８Ｓｉ８　　　　　０１　　　　　Ｐ３．５本発明の永久
磁石は次のような方法で製造することができる。

所定成分に調整し２種類のインボッ１〜を準備し、各々
のインボッ１へをショークラッシャーおＪ：びブラウン
ミルにて粗粉砕し、ついでボールミルまたはジェットミ
ルなどの粉砕手段にて微粉砕して平均粒径１〜２０μｍ
の磁石粉末を得る。１μｍ未満または２０μｍを越える
と、保磁力が低下する。

１ｕられた２種類の磁石粉末を、例えば、上下動可能な
仕切板により２つの領域に区画された成形空間に充填し
、次いで（１切板を除去してから圧縮成形づる。成形圧
力は１〜１０ｔ　／ｃｍ２の範囲がよく、ｊ：り好まし
くは２〜７１１０ｍ２の範囲である。

成形時に磁界（５ＫＯｅＬ′１．上）を印加することに
より、周方１１化が進み、高性能化することは言うまで
もない。

このようにして得られた成形体を、真空中あるいは、）
！元↑１ガス又は不活性ガスを使用する非酸化ｆり雰囲
気中にて９００〜１２００℃の温度にて焼結して、２種
類の１ｉ１１？−ｉ粉末が一体的に結合された焼結体が
１昇られる。ここで、希土類元素の酸化防止のために非
酸化性雰囲気中で焼結を行なうことが必要となる。焼結
調度が９００℃未満では密度が高くならないので十分な
残留磁束密度が得られず、１２００℃を越えると残留磁
束密度と角形性が低下りる。上記の焼結体は適当な熱処
理（例えば５００〜８００℃の温度で時効処理）を施し
て永久磁石化される。

（実施例）以下発明の詳細を実施例により説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

実施例１所定組成となるように秤量した原１１をＡｒガス中にて
溶解、鋳造して、原子比で１５％Ｎｄ−８％Ｂ−残部Ｆ
ｅからなる組成（組成ａ）のインゴットと、１３％Ｎｄ
−２％Ｄｙ−８％Ｂ−残部Ｆｅからなる組成（ＩＩＩ成
り）のインゴットとを製作した。

上記２種類のインゴットをいずれもショークラッシャー
およびブラウンミルにて平均粒径３．０〜３．３μｍに
微粉砕した。

得られた２種類の微粉砕粉を仕切板にてｌ切られたアー
クセグメンＩ・状の成形空間内に充填し、仕切板を除去
後、１０ＫＯｅの磁場中で５ｔ／ｃｍ２の圧力にて圧縮
成形した。

この成形体を真空（１０−４ｔｏｒｒ）中にＵ１１００
’Ｃｘ２ｈの条件で焼結【ノだ。得られた焼結体に６８
０’Ｃｘ２１１の熱処理を施してから急冷し、所定寸法
に加工して第１図に示す永久磁石（Ｎｏ１）を得た。

この永久磁石の寸法は、γ１＝３５ｍｍ、γ２−２６ｍ
ｍ、θ−５３°であり、高ｒ　ｌ−Ｉ　０部となる端部
３の体積は全体の１／４である。永久磁石１の磁気特性
を測定した結果、中央部２（組成ａ）では（３ｒ＝１１
．９ＫＧＸｒｌ−１ｃ　＝　９．５ＫＯｅ　Ｔ：あり、
端部３（組成ａ）では［３ｒ　＝　１１．２Ｋ　Ｇ、ｒ
　ＨＣ＝　１９．４ＫＱｅであった。また中央部のキコ
ーリ一点温麿（Ｔｃ　）は３１４℃であった。

実施例２組成ａのインゴットの代りに、１５％Ｎｄ−８％Ｂ−１
２％Ｃ〇−残部Ｆｅからなる組成（ａ′）のインゴット
を製作し、このインゴットを用いたＪｘ外は実施例１と
同様の条件で永久磁石（ＮＯ２）を製作した。

この永久磁石の磁気特性を測定した結果、端部３（組成
（））では実施例１と同様であり、中央部２（組成ａ’
）ではＢ　ｒ　＝　１１．８Ｋ　Ｇ　、　　ｒ　ＨＣ＝
　９．２１（Ｑｅであった。また中央部２のキューリ一
温度（Ｔｃ　）は、４１９℃であり、Ｆｅの一部をＣ０
で置換することにより、実施例１より　１０５℃だけ向
上したことがわかる。

実施例３表１に示す種々の組成のインボッ］へを準備し、これら
を用いて実施例１と同様の条件で、中央部２が組成１か
らなり、端部３が組成２からなる永久磁石（Ｎｏ３〜Ｎ
０１）を製作した。表２にこれらの永久磁石の磁気特性
とキューリ一温度（Ｔｃ　）を示す。

（以下余白）（以下余白）上記各実施例の永久磁石を自動車用スタータモータに組
み込み、通常の使用条件でテストをしたところ、複合型
３ｒフエライト磁石（高１３　ｒ部のＢｒ　＝　４．０
ＫＧ１高ＩＨｃ部の１１−１０　＝　５．０ＫＯｅ）と
比べて、モータ出力は１．５〜３倍に向上することが確
認できた。

（発明の効果）以上に記述の如く、本発明の界磁用永久磁石は、重希土
類元素を含む希土類・ホウ素・鉄系永久磁石と、軽希土
類元素を含む希土類・ホウ素・鉄系永久磁石とが一体化
された複合永久磁石であるため、スタータモータに使用
した場合に、従来よりも大幅に高い出力を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアークセグメン１〜型永久磁石の断面図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに異なった磁気特性を有する、他方よりも高
い残留磁束密度を有する第１の領域と、他方よりも高い
保磁力を有する第２の領域とからなり、前記第１の領域
と前記第２の領域とが一体的に結合されている界磁用永
久磁石において、前記第１の領域が原子比で８〜３０％
のＲ＿１（但しＹを含む希土類元素から、Ｄｙ、Ｔｂ、
Ｈｏを除いた元素の内１種以上）、２〜２８％のＢおよ
び残部が実質的にＦｅからなる組成を有する焼結磁石で
あり、前記第２の領域が原子比で８〜３０％のＲ＿２（
Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏの内の少なくとも１種とＲ＿１）、２
〜２８％のＢおよび残部が実質的にＦｅからなる組成を
有する焼結磁石であることを特徴とする界磁用永久磁石
。
（２）前記焼結磁石の少なくとも一方がＦｅの一部を原
子比で４０％以下のＣｕで置換した磁石であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の界磁用永久磁石。