JP2016032054A - 希土類系ボンド磁石、希土類系ボンド磁石の製造方法、モータ - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂のポリフェニレンサルファイド等の高耐熱樹脂を採用した希土類系ボンド磁石の製造工程においては、製造工程の環境温度が、従来よりも高温であり、希土類系ボンド磁石の磁気特性特の低下や、経時的変化（劣化）を回避するためには、磁石粉末の防錆処理は必須であり、かつ、磁石粉末の破砕による新生面の発生自体を抑制する、何らかの新生面発生抑制手段の必要性が新たに提起された。
【解決手段】希土類系磁石粉末１に耐候性皮膜２を施し、さらにその上に摺動性皮膜を施した摺動性磁石粉末４を作成する。希土類系磁石粉末１の皮膜部には、この希土類系磁石粉末の表面と接する側の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料（防錆材料）を含み、かつこの皮膜部の最上層の皮膜層の主成分に摺動性材料を含む構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、希土類系ボンド磁石、希土類系ボンド磁石の製造方法、希土類系ボンド磁石を搭載したモータに関する。

情報機器用、家電用、産業用、自動車用などに用いられるモータに搭載される磁石には、フェライト磁石や希土類焼結磁石、希土類系ボンド磁石などがある。特に高出力密度を求められる場合には、希土類系の磁石が使用される。希土類焼結磁石は現状、最も高い最大エネルギー積を有し、割れ、欠け、錆びなどの課題はあるものの、機器の小型、高出力化に貢献している。

一方、希土類系ボンド磁石は、希土類であるＮｄを含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末を樹脂で固めた樹脂結合型の磁石が一般的である。希土類系ボンド磁石は樹脂成分を含むために、希土類焼結磁石に比較し磁石成分が少なく、磁気特性は低くなるが、希土類系焼結磁石のように割れ、欠けの課題が少なく、成形後の後加工の必要もなく、一般に長尺、円筒、円筒や偏肉形状などの形状自由度が有効に働く、情報機器や家電等小型モータの高出力化に貢献している。

また近年、自動車のＥＶ、ＨＥＶ化の進展のため、自動車の動力となる主機モータ以外にも、油圧から電動へと変わるパーツも多く、小型モータの需要が拡大している。中でもエンジン周りに搭載されるオイルポンプなどのモータには、雰囲気温度やモータ内のコイルの発熱から１５０℃程度の高い耐熱要求もあり、形状自由度を活かした小型、高出力かつ高耐熱な希土類系ボンド磁石の開発が要望されている。

このモータなどに使用される希土類系ボンド磁石の製造方法の成形工程における、代表的な成形工程は圧縮成形及び射出成形である。

希土類系ボンド磁石の製造方法の成形工程に圧縮成形を用いる場合は、磁石粉末と熱硬化性樹脂を混合した複合粉末を、円筒形状の金型内で圧縮成形し、その後熱硬化性樹脂の硬化しボンド磁石とする。この圧縮成形による希土類系ボンド磁石の成形体は生産性良く、高密度の磁石が作製できることもあり希土類系ボンド磁石では圧縮成形による磁石が広く用いられている。

一方、希土類系ボンド磁石の製造方法の成形工程に射出成形を用いる場合は、磁石粉末と熱可塑性樹脂からなる複合材料を高温で溶融し、金型内に流し込み、冷却固化し磁石とすることで作製されるため、（１軸方向の圧縮によるため２次元平面的な形状の自由度しかない圧縮成形に比較し）、金型の形状を柔軟に変えることで３次元的な形状の自由度があり、モータ設計の幅を広げることが可能になるため、この近年は技術開発が盛んである。

そして、希土類系ボンド磁石及びその製造方法においては、従来から磁石粉末の性状に起因する特有の課題が存在する。この磁石粉末の性状に起因する課題は、磁石粉末が希土類元素を含む鉄系磁石合金であることから自明なとおり、磁石粉末自体が酸化し易く、この酸化によって希土類系ボンド磁石の磁気特性は低下する。したがって、磁気特性を低下させないために、何らかの防錆処理を施す必要がある。なお、磁石粉末の酸化は換言すれば、磁石粉末の錆び、とも表現し得る。

この種のボンド磁石の防錆処理に関しては、数々の提案が為されている。下記の特許文献等には、磁石粉末に防錆処理を施す方法や、希土類系ボンド磁石の完成品に防錆処理を施す方法や、磁石粉末及び希土類系ボンド磁石の完成品のいずれにも防錆処理を施す方法などが記されている。

例えば、特許文献１などには、リン酸鉄と希土類金属リン酸塩を含む被膜が表面に形成された希土類元素を含む鉄系磁石合金からなる磁石粉末と、樹脂バインダーとして熱可塑性または熱硬化性樹脂を含有した樹脂結合型磁石用組成物について記されている。さらに、同文献には、テトラアルコシシラン化合物が、インテグラルブレンド法により配合されている樹脂結合型磁石用組成物などを用いることも記されている。

その他にも、磁石粉末の酸化を抑制するために、粉末表面にリン酸塩処理やクロム酸塩処理などの化成処理を行うこと（特許文献２など）、亜鉛やアルミニウムを蒸着すること（特許文献３など）、高分子皮膜を形成すること（特許文献４など）、金属めっきをすること（特許文献５など）、磁石合金粉を皮膜処理する場合は、粉砕溶媒中にリン酸を添加し、希土類や鉄のリン酸塩を合金粉末表面に生成させる方法（特許文献６など）がある。

しかしながら、上述のような防錆処理を施しても、次の課題を内包している。その課題とは、この磁石粉末の形状に起因するものである。この種の磁石粉末の形状は粒状ではなく、厚み２０〜３０μｍで対角方向５０〜１５０μｍの不定形状の薄片であるため、希土類系ボンド磁石の製造工程における混錬工程や成形工程などの磁石粉末へ力学的負荷が加えられる工程によって、この磁石粉末はさらなる小片へと破砕され易い。

この破砕された小片には磁石粉末の生地が露出した新生面が生じる。そして、この新生面に現れた生地は、大気中の酸素などと反応して、次第に酸化する。このようにして、希土類系ボンド磁石を構成する材料のうち、磁石粉末が酸化してしまうことから、希土類系ボンド磁石の磁気特性に経時的な変化（経時的な磁気特性値の低下）が起きる。

したがって、特許文献７などのように単純にリン酸系皮膜のみを施したケースにおいては、圧縮成形時の高圧で磁石粉末に過剰な力が加わり、磁石粉末が破砕されリン酸系皮膜が施されていない新生面が発生し、その新生面から酸化が進行する。この課題に対しては、特許文献８などのように、防錆処理としてのリン酸系皮膜を施した磁石粉末と樹脂からなる混合粉末を圧縮成形した後に、再度、圧縮成形体をリン酸処理液に浸漬し圧縮成形体内部に浸透させることで、圧縮時の磁石粉末破砕によって生じた新生面へ耐候性処理し、耐熱性を高め、さらには希土類系ボンド磁石の完成品の表面に樹脂などの塗膜を施すことが記されている。

さて、上記の課題解決を講じても、製造工程の途中で生じた磁石粉末の新生面は、新生面発生直後から酸化が始まり、徐々に酸化は磁石粉末の深部まで進行することが推測される。また、希土類系ボンド磁石の外表面全体を樹脂などの塗膜にて覆っても、塗膜には少なからずピンホールが生じているため、このピンホールを介して大気中の酸素と磁石粉末の新生面とが接し、新生面は酸化することが推測される。このようにして、磁石粉末の新生面の酸化や、磁石粉末の深部への酸化進行によって、希土類系ボンド磁石の磁気特性の経時的な変化（磁気特性の低下）が生じることが推測される。

さて、上述の数々の課題を解決するとともに、希土類系ボンド磁石の更なる性能向上を図るため、高耐熱化が期待される熱可塑性樹脂のポリフェニレンサルファイドなどを用いた場合における、新たな課題の有無確認のために、以下に記す試作例にて、希土類系ボンド磁石のサンプルを作成した。

（試作例）
急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２に耐候性皮膜（防錆膜）のリン酸塩皮膜を施し、信越化学工業性のシランカップリング剤である３―グリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合し、さらにＤＩＣ株式会社製のポリフェニレンサルファイド熱可塑性樹脂粉末を混合した。この混合物を、２軸の押出混練機に投入し、複合材料を作製した。混練時の装置温度は３１０℃とした。

この得られた複合材料を温度３００℃で、射出圧力４ｔｏｎ／ｃｍ²の条件で射出成形し、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状磁石を作製し、理研電子株式会社製のＶＳＭ（振動試料型磁力計）にて磁気特性を測定した。

本試作例の耐候性皮膜のみのボンド磁石の保磁力Ｈｃｂは、３５０ｋＡ／ｍと測定され、ＭＱＰ−１４−１２の本来の保磁力Ｈｃｂの４７０ｋＡ／ｍに対して２５％も低下することが確認された。

つぎに、本試作例の熱可塑性樹脂のポリフェニレンサルファイドを採用した希土類系ボンド磁石の保磁力Ｈｃｂが低下した理由について考察する。

まず、上記のポリフェニレンサルファイドなどの耐熱樹脂の場合では、融点が約２８０℃である為、その混練工程及び射出成形工程の材料の温度は３００〜３５０℃の高温となる。通常常温で成形する熱硬化性樹脂の圧縮成形と異なり、熱可塑性樹脂の射出成型の場合は非常に高い温度（３００〜３５０℃）での成形工程を経ることとなる。また、磁石粉末と熱可塑性樹脂の混練時の温度も同様に非常に高い温度（３００〜３５０℃）での紺錬工程を経ることとなる。

当然、混練工程に使用する混練押出機のスクリューや壁面と磁石粉末との摩擦で磁石粉末は破砕されてしまう。そして、この破砕によって生じる新生面は、混練工程及び射出成形工程のいずれもが３００℃以上の高熱環境中であるため従来よりも過度に（磁石粉末の深部まで）酸化し、角型性や保磁力などの磁気特性特が大幅に低下することが、推測された。

また、上記のとおり、破砕によって生じる磁石粉末の新生面の酸化劣化は、３００℃以上の高熱環境中で発生しているため、従来よりも過度に磁石粉末の深部まで酸化が進行すると推定される。したがって、本試作例の射出成型を含む工程を経る場合の希土類系ボンド磁石の外表面全体を樹脂などの塗膜にて覆ったとしても、磁石粉末の酸化が進み過ぎているため、従来の通常常温で成形する熱硬化性樹脂の圧縮成形の場合のときほどの効果は発揮されないことも、推測された。

特開２０１１−１４６４１６号公報 特開昭６４−１４９０２号公報 特開昭６４−１５３０１号公報 特開平４−２５７２０２号公報 特開平７−１４２２４６号公報 特開２００２−８９１１号公報 特開２００３−７５２１号公報 特開２００５−２６８３５２号公報

熱可塑性樹脂のポリフェニレンサルファイド等の高耐熱樹脂を採用した希土類系ボンド磁石の製造工程においては、製造工程の環境温度が、従来よりも高温であり、希土類系ボンド磁石の磁気特性特の低下や、経時的変化（劣化）を回避するためには、磁石粉末の防錆処理は必須であり、かつ、磁石粉末の破砕による新生面の発生自体を抑制する、何らかの新生面発生抑制手段の必要性が新たに提起された。

第１の発明は、希土類系磁石粉末と樹脂成分とを含む希土類系ボンド磁石において、前記希土類系磁石粉末はその表面を覆う皮膜部を具備し、この皮膜部には前記希土類系磁石粉末の表面と接する側の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料（防錆材料）を含み、かつ前記皮膜部の最上層の皮膜層の主成分には新生面発生抑制手段としての摺動性材料を含む希土類系ボンド磁石である。

第２の発明は、第１の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石である。

第３の発明は、第１の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石である。

第４の発明は、第１の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石である。

第５の発明は、第１の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料には二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石である。

第６の発明は、第１〜第５の発明の希土類系ボンド磁石を含む電動機である。

第７の発明は、希土類系ボンド磁石の製造方法において、皮膜付き希土類系磁石粉末を用いる希土類系ボンド磁石の製造方法であり、前記皮膜付き希土類系磁石粉末の皮膜部の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料を含み、かつ前記皮膜部の最上層の皮膜層の主成分には新生面発生抑制手段としての摺動性材料を含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第８の発明は、第７の発明において、新生面発生抑制手段としての動摩擦係数の上限値が０．１である皮膜付き希土類系磁石粉末を用いる希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第９の発明は、第７の発明において、皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練押出機を用いる工程を含み、前記混練押出機は、新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜で被覆したスクリュー及び筐筒内面を備える希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１０の発明は、第７の発明において、皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練押出機を用いる工程を含み、さらに、前記混練押出機は、その内部に不活性ガスを満たす希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１１の発明は、第７の発明において、不活性ガスの雰囲気内にて皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練及び押出する工程を含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１２の発明は、第７の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１３の発明は、第７の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１４の発明は、第７の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料にはリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１５の発明は、第７の発明において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、新生面発生抑制手段としての摺動性材料には二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１６の発明は、第９の発明において、新生面発生抑制手段としての混練押出機の摺動性皮膜にニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１７の発明は、第９の発明において、新生面発生抑制手段としての混練押出機の摺動性皮膜にニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。

第１８の発明は、第９の発明において、新生面発生抑制手段としての混練押出機の摺動性皮膜にリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

第１９の発明は、第９の発明において、新生面発生抑制手段としての混練押出機の摺動性皮膜に二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法である。

本発明は、希土類系磁石粉末と樹脂成分から構成される希土類系ボンド磁石において、この希土類系磁石粉末の表面が耐候性皮膜で被覆され、さらにその上に、新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜で被覆されたことを特徴とする希土類系ボンド磁石である。

本発明によれば、磁石粉末と樹脂を混練する工程や射出成形する工程において、希土類系磁石粉末外周の摺動製皮膜が混練時や射出成形時のスクリューや壁面と磁石粉末、又は磁石粉末同士の摩擦を低減させ、磁石粉末に加わる圧力を分散し、磁石粉末の破砕を抑制し、新生面の発生を極力抑えるため、磁石粉末は耐候性皮膜に保護され、混練時や、射出成形時の高温による酸化劣化を抑制し、高耐熱のボンド磁石を提供できる。

また、上記希土類系磁石粉末を被覆する新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜の動摩擦係数の上限値が０．１であることを特徴とする希土類系ボンド磁石とすることで、破砕抑制効果を高めることができる。

さらに、上記希土類系磁石粉末と樹脂成分を混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練押出機のスクリューと筐筒内面が新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜で被覆されたことを特徴とする希土類系ボンド磁石とすることで、特に、混練時や射出成形時のスクリューや壁面と磁石粉末の摩擦を低減させ、磁石粉末の破砕を抑制できる。

さらにまた、上記希土類系磁石粉末と樹脂成分を混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するため混練押出機内を不活性ガスで満たし作製したことを特徴とする希土類系ボンド磁石とすることで、上記磁石粉末破砕抑制でも防止できなかった破砕粉の新生面への酸素の結合確率を、低酸素の状態とすることで低下させることが可能となる。

また、上記希土類系ボンド磁石を搭載したことを特徴とするモータとすることで、磁石粉末が有する本来の磁気特性を発揮させ、モータ製品としての出力密度を高めることができ、かつ長期的な高温環境での信頼性も得られる。

摺動性磁石粉末の模式図 摺動性磁石粉末と熱可塑性樹脂粉末の混合状態を示す図 混練押出機の内部構造の概要を示す図 摺動性磁石粉末混練時の混練押出機の内部を拡大した模式図 混練押出機で壁面やスクリュー及び磁石粉末同士にかかる力の模式図 摺動性磁石粉末同士の滑りによる材料整列の模式図 押出混練機の壁面及びスクリューへの摺動性皮膜の模式図 摺動性磁石粉末を用いたボンド磁石の模式図 耐候性磁石粉末の模式図 耐候性磁石粉末混練時の混練押出機の内部を拡大した模式図 耐候性磁石粉末の破砕状態と酸化膜の模式図 耐候性磁石粉末を用いたボンド磁石の模式図 本発明のボンド磁石を磁石埋め込み型コアに搭載したロータの外観図 磁石埋め込み型ロータを搭載したモータの外観図

以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態）
図１は、希土類系磁石粉末１に耐候性皮膜２を施し、さらにその上に新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜を施した摺動性磁石粉末４である。なお、希土類系磁石粉末１の皮膜部には、この希土類系磁石粉末の表面と接する側の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料（防錆材料）を含み、かつこの皮膜部の最上層の皮膜層の主成分に摺動性材料を含む構成を採用しても良い。

この摺動性磁石粉末４と熱可塑性樹脂粉末５とを混合し、図２の混合状態とした。この混合物を、図３に示す高温に加熱した混練押出機６に投入し、混練する。

図４に、摺動性磁石粉末混練時の混練押出機６の内部を拡大した模式図を示す。摺動性磁石粉末４や熱可塑性樹脂粉末５は図４のように、押出混練機内に配置され、スクリュー８が回転することで、スパイラル状に材料が流動する過程で溶融した熱可塑性樹脂粉末５の中に、摺動性磁石粉末４が練り込まれていく。その混練の際、摺動性磁石粉末には、図５のようなスクリューと筐筒の壁面とから受ける力１０や磁石粉末同士の摩擦によって受ける力１１などの力がかかる。

しかし本発明の摺動性磁石粉末４は、磁石粉末最外周が摩擦係数の低い摺動性の膜で被覆されているため、スクリュー８、筐筒の壁面７から受ける力や磁石粉末同士の摩擦によって受ける力を分散し、磁石粉末の破砕を抑制する。

従って図６のように、摺動性磁石粉末４は、スクリュー８や筐筒の壁面７から受ける力を分散し、摺動性磁石粉末４の長軸が流動方向に整列するように流動し、摺動性磁石粉末の摺動による流動方向への整列状態１２を形成する。

また図７に示すように押出混練機の筐筒の壁面７及びスクリュー８への新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜１３、摺動性皮膜１４を施した場合は、摺動性磁石粉末４の圧力分散の効果をさらに高めることができる。

なお、押出混練機の筐筒の壁面７、スクリュー８への新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜１３、摺動性皮膜１４は、例えば、商業的呼称として無電解ニッケルボロンめっき又は無電解ニッケルＰＴＦＥ複合めっきなどとして周知なものや、これと同等の性能を有するニッケル及びホウ素を含む皮膜や、ニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む皮膜でも良い。また、リン酸マンガンを含む皮膜や、二硫化モリブデンを含む皮膜でも良い。

さらに押出混練機の材料流動空間９を不活性ガスで満たした場合、たとえ摺動性磁石粉末４の摺動効果が不十分で磁石粉末が破砕した場合でも、酸素濃度を低下させているため、酸素による磁石粉末の劣化を最小限に抑制することが可能となる。

上記のように作製されたボンド磁石は、図８に示す摺動性磁石粉末を用いたボンド磁石１５のような形態を取り、磁石粉末の破砕がなく、酸化による角型性や保磁力などの磁気特性の劣化のない高性能なボンド磁石となる。

さらにまた、この摺動性磁石粉末を用いたボンド磁石１５を搭載したモータは、角型性や保磁力の劣化がないため、磁石の動作点での発生磁束を高めることが可能となりモータの出力密度を高めることができ、さらに、磁石粉末の破砕が最小限に抑えられているため高温環境での長期安定性も兼ね備える。

つぎに、上述の試作例と本発明との比較を簡単に述べる。上述の試作例では摺動性皮膜を具備しない、耐候性皮膜のみを具備した磁石粉末と、熱可塑性樹脂を用いて射出成形にて希土類ボンド磁石を作成した。図９には耐候性磁石粉末１６の模式図を示す。希土類系磁石粉末１に耐候性皮膜２を施した単純な構造である。図１０には耐候性磁石粉末混練時の混練押出機の内部の拡大した模式図を示す。

摺動性磁石粉末４の混練時と同様に、押出混練機の筐筒の壁面７、スクリュー８から、又は磁石粉末同士の摩擦から磁石粉末は外力を受ける。しかし磁石粉末の最外周表面には摺動性皮膜がないために、摩擦による圧力を分散することができずに、そのまま外力を磁石粉末自体で受けてしまう。これにより、流動した材料は、図１１の筐筒の壁面７やスクリュー８、磁石粉末同士の摩擦による磁石粉末破砕状態１７のように、磁石粉末は流動方向１１ａに長軸を整列するようなこともなく、磁石粉末は破砕し、熱可塑性樹脂を溶融する加工温度によって、破砕によって生じた新生面の酸化膜１８が形成され、磁石粉末の深部まで酸化が進行する。

このように作製された試作例の希土類ボンド磁石は、図１２に示す耐候性磁石粉末を用いたボンド磁石１９のような形態を取り、磁石粉末の破砕面が酸化し、角型性や保磁力などの磁気特性が劣化した希土類ボンド磁石に仕上がってしまう。

さらにまた、試作例の希土類ボンド磁石１９を搭載したモータは、希土類ボンド磁石の角型性や保磁力などの磁気特性が本発明よりも劣化しているため、磁石の動作点での発生磁束は低く、モータの出力密度も低下する。さらには、磁石粉末の破砕があるため高温環境での長期安定性も損なわれている。

以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明する。

急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２に耐候性材料（防錆材料）であるリン酸塩皮膜を施す。さらにその上に新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜であるニッケル及びホウ素を含む皮膜を施し摺動性を高めた磁石粉末とした。この摺動性磁石粉末に信越化学工業性のシランカップリング剤である３―グリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合し、さらにＤＩＣ株式会社製のポリフェニレンサルファイド熱可塑性樹脂粉末を混合した。この混合物を、２軸の押出混練機に投入し、複合材料を作製した。混練時の装置温度は３１０℃とした。

なお、新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜であるニッケル及びホウ素を含む皮膜は、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を下回る皮膜が好適であるが、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を多少上回る皮膜であっても有用である。本実施例では、商業的呼称として無電解ニッケルボロンめっきとして、周知のものを採用したが、これに限らず、同等な効果を発揮する皮膜であれば良く、その皮膜の具体的な様態は問わない。

また、耐候性材料（防錆材料）であるリン酸塩皮膜であるが、これに限らず、同等な効果を発揮する皮膜であれば良く、特に限定しない。

上述の製造方法にて得られた複合材料を射出成形し、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状磁石を作製し、理研電子製のＶＳＭにて磁気特性を測定する。

また、図１４に示すように、回転軸方向に積層された打ち抜き鋼板よりなるロータコア２０へ、複合材料を射出成形し、摺動性磁石粉末を用いた耐候性ボンド磁石２１を搭載したロータ２２を構成する。

そのロータ２２を図１５のように、ステータコア２３と固定子巻線２４からなるステータに搭載し、モータとして構成する。

急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２に（防錆材料）であるリン酸塩皮膜を施す。さらにその上に新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜であるニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む皮膜を施し摺動性を高めた磁石粉末とした。

なお、ニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む皮膜は、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を下回る皮膜が好適であるが、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を多少上回る皮膜であっても有用である。フッ素系高分子化合物は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ４フッ化エチレンなどと呼称されるものが代表的な材料である。本実施例では、商業的呼称として無電解ニッケルＰＴＦＥ複合めっきとして、周知のものを採用したが、これに限らず、同等な効果を発揮する皮膜であれば良く、その皮膜の具体的な様態は問わない。

また、耐候性材料（防錆材料）であるリン酸塩皮膜であるが、これに限らず、同等な効果を発揮する皮膜であれば良く、特に限定しない。以下は、実施例１と同様の手順である。

急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２に（防錆材料）であるリン酸塩皮膜を施し、さらにその上にリン酸マンガンを含む皮膜を施し摺動性を高めた磁石粉末とした。

なお、新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜であるリン酸マンガンを含む皮膜は、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を下回る皮膜が好適であるが、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を多少上回る皮膜であっても有用である。また、その皮膜の具体的な様態は問わない。

また、耐候性材料（防錆材料）であるリン酸塩皮膜であるが、これに限らず、同等な効果を発揮する材料であれば良く、特に限定しない。以下は、実施例１と同様の手順である。

急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２に（防錆材料）であるリン酸塩皮膜を施す。さらにその上に新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜である二硫化モリブデンを含む皮膜を施し摺動性磁石粉末とした。

なお、新生面発生抑制手段としての摺動性皮膜である二硫化モリブデンを含む皮膜は、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を下回る皮膜が好適であるが、皮膜どうしの動摩擦係数が０．１を多少上回る皮膜であっても有用である。また、その皮膜の具体的な様態は問わない。

また、耐候性材料（防錆材料）であるリン酸塩皮膜であるが、これに限らず、同等な効果を発揮する材料であれば良く、特に限定しない。以下は、実施例１と同様の手順である。
（試作例の評価）
上述の比較例を評価する。試作例は、上述のとおり、急冷薄板法により作製されるマグネクエンチ（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ）社製のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末ＭＱＰ−１４−１２にリン酸塩皮膜を施す。つぎに、実施例１と同様に、信越化学工業性のシランカップリング剤である３―グリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合し、さらにＤＩＣ株式会社製のポリフェニレンサルファイド熱可塑性樹脂粉末を混合する。この混合物を、２軸の押出混練機に投入し、複合材料を作製した。混練時の装置温度は３１０℃とした。

この得られた複合材料を温度３００℃で、射出圧力４ｔｏｎ／ｃｍ²の条件で射出成形し、直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状磁石を作製し、理研電子株式会社製のＶＳＭ（振動試料型磁力計）にて磁気特性を測定した。

本試作例の耐候性皮膜のみのボンド磁石の保磁力Ｈｃｂは、３５０ｋＡ／ｍと測定され、ＭＱＰ−１４−１２の本来の保磁力Ｈｃｂの４７０ｋＡ／ｍに対し２５％も低下していた。

（実施例及び試作例の比較）
表１に各実施例、試作例の磁石粉末の皮膜構成とボンド磁石の磁気特性、モータに搭載した際の出力密度を示す。モータに搭載する際には、各実施例、試作例のボンド磁石の磁気特性の違いを、モータのロータの電磁鋼鈑の積厚を変えて調整し、モータの効率を略同等に合わせて、出力密度を算出した。

試作例の摺動性皮膜を施していない耐候性皮膜のみのボンド磁石の保磁力Ｈｃｂは３５０ｋＡ／ｍとＭＱＰ−１４−１２の本来の保磁力Ｈｃｂ＝４７０ｋＡ／ｍに対し２５％も低下しているのに対し、実施例１〜４の摺動性膜を施した摺動性磁石粉末を用いたボンド磁石の磁気特性は、ＭＱＰ−１４−１２の本来の保磁力Ｈｃｂ＝４７０ｋＡ／ｍに略等しい値を得ている。角型性も同様の傾向を示し、効率を略同等に調整したモータの出力密度は１．２倍まで向上可能であることを確認した。

小型、高出力かつ耐熱性の高い希土類系ボンド磁石とそれを搭載した高性能なモータを提供可能である。

１ 希土類系磁石粉末
２ 耐候性皮膜
５ 熱可塑性樹脂粉末
６ 混練押出機
７ 筐筒の壁面
８ スクリュー
９ 材料流動空間
１０ スクリューと筐筒の壁面とから受ける力
１１ 磁石粉末同士の摩擦によって受ける力
１２ 摺動性磁石粉末の摺動による流動方向への整列状態
１６ 耐候性磁石粉末
１８ 破砕によって生じた新生面の酸化膜
２０ ロータコア
２３ ステータコア
２４ 固定子巻線

Claims (19)

1. 希土類系磁石粉末と樹脂成分とを含む希土類系ボンド磁石において、前記希土類系磁石粉末はその表面を覆う皮膜部を具備し、この皮膜部には前記希土類系磁石粉末の表面と接する側の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料を含み、かつ前記皮膜部の最上層の皮膜層の主成分には摺動性材料を含む希土類系ボンド磁石。
2. 請求項１記載の希土類系ボンド磁石において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石。
3. 請求項１記載の希土類系ボンド磁石において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石。
4. 請求項１記載の希土類系ボンド磁石において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石。
5. 請求項１記載の希土類系ボンド磁石において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料には二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の希土類系ボンド磁石を含むモータ。
7. 希土類系ボンド磁石の製造方法において、皮膜付き希土類系磁石粉末を用いる希土類系ボンド磁石の製造方法であり、前記皮膜付き希土類系磁石粉末の皮膜部の最下層の皮膜層の主成分に耐候性材料を含み、かつ前記皮膜部の最上層の皮膜層の主成分には摺動性材料を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
8. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、動摩擦係数の上限値が０．１である皮膜付き希土類系磁石粉末を用いる希土類系ボンド磁石の製造方法。
9. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練押出機を用いる工程を含み、前記混練押出機は、摺動性皮膜で被覆したスクリュー及び筐筒内面を備える希土類系ボンド磁石の製造方法。
10. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練押出機を用いる工程を含み、さらに、前記混練押出機は、その内部に不活性ガスを満たす希土類系ボンド磁石の製造方法。
11. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、不活性ガスの雰囲気内にて皮膜付き希土類系磁石粉末と樹脂成分とを混合しボンド磁石用樹脂組成物へと加工するための混練及び押出する工程を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
12. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
13. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
14. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料にはリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
15. 請求項７記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、耐候性材料にはリン酸塩を含み、かつ、摺動性材料には二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
16. 請求項９記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、混練押出機の摺動性皮膜にニッケル及びホウ素を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
17. 請求項９記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、混練押出機の摺動性皮膜にニッケル及びフッ素系高分子化合物を含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
18. 請求項９記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、混練押出機の摺動性皮膜にリン酸マンガンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法。
19. 請求項９記載の希土類系ボンド磁石の製造方法において、混練押出機の摺動性皮膜に二硫化モリブデンを含む希土類系ボンド磁石の製造方法。

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