JP4867632B2 - 低損失磁石とそれを用いた磁気回路 - Google Patents

Description

本発明は低損失磁性材料の製造方法と低損失材料を用いた磁気回路に関し、低損失磁性
体を得るための磁粉に関するものである。

下記特許文献１には、フッ素化合物を含む希土類焼結磁石について記載されている。こ
の磁石では、フッ素化合物が粒状の粒界相となっており粒界相粒子の大きさが数μｍであ
る。

特開２００３−２８２３１２号公報

上記従来の発明では、ＮｄＦｅＢ焼結磁石用粉末とフッ素化合物であるＤｙＦ₃ を添加
して作製した焼結磁石の磁気特性が表３に記載されている。ＤｙＦ₃ を５重量％添加した
場合、残留磁束密度(Ｂｒ)の値は１１.９ｋＧであり、添加しない場合の値(１３.２ｋＧ)
と比較して約９.８％減少している。残留磁束密度が減少することにより、エネルギー積
（(ＢＨ)_MAX ）も減少が著しい。従って保磁力が増加しているにもかかわらず、エネルギ
ー積が小さいため高い磁束が必要な磁気回路あるいは高トルクを必要とする回転機等に使
用することは困難である。

上記目的を達成するために、粒界に板状のフッ素化合物を形成しフッ素化合物と主相と
の界面を増やすこと、フッ素化合物の厚さを薄くすること、あるいはフッ素化合物を強磁
性相にすることが挙げられる。前者はフッ素化合物を磁粉表面に形成する際に層状，板状
あるいは扁平状になるような手法を採用することが有効である。従来例である特開2003−
２８２３１２号公報にはＮｄＦ₃ の場合平均粒径０.２μｍ のＮｄＦ₃ 粉末とＮｄＦｅＢ
合金粉末を自動乳鉢を使用して混合しており、フッ素化合物の形状についての記載はなく
、焼結後のフッ素化合物の形状は塊状になっている。これに対し本手法の一例は、磁粉表
面に表面処理によりフッ素化合物の形状を層状にしている。表面処理はアルカリ金属元素
，アルカリ土類元素あるいは希土類元素を１種類以上含むフッ素化合物またはフッ素化合
物を磁粉表面に塗布する手法である。ゲル状フッ素化合物をアルコール溶媒中で粉砕し、
磁粉表面に塗布後、加熱により溶媒を除去する。２００℃から４００℃の熱処理で溶媒を
除去し、５００℃から８００℃の熱処理でフッ素化合物と磁粉間に酸素，希土類元素及び
フッ素化合物構成元素が拡散する。この熱処理には、抵抗加熱炉，赤外線加熱炉，高周波
誘導加熱炉などの外部加熱方式以外に、ミリ波加熱が使用できる。ミリ波加熱では磁粉表
面に形成した高抵抗層が磁粉よりも発熱し易いように材料設計する。すなわち、ある温度
で高抵抗層の誘電損失を磁粉よりも大きくなるように材料の組み合わせを選択することで
、高抵抗層のみが磁粉の主相よりも加熱され、高抵抗層付近の加熱にともない拡散が進行
する。磁粉には通常、酸素が含有しており、他の不純物元素としてＨ，Ｃ，Ｐ，Ｓｉ，
Ａｌ等の軽元素が含まれる。磁粉に含まれる酸素は、希土類酸化物やＳｉ，Ａｌなどの軽
元素の酸化物としてばかりでなく、母相中や粒界に化学量論組成からずれた組成の酸素を
含む相としても存在する。このような酸素を含んだ相は、磁粉の磁化を減少させ、磁化曲
線の形にも影響する。すなわち、残留磁束密度の値の低下，異方性磁界の減少，減磁曲線
の角型性の低下，保磁力の減少，不可逆減磁率の増加，熱減磁の増加，着磁特性の変動，
耐食性劣化，機械特性低下などにつながり、磁石の信頼性が低下する。酸素はこのように
多くの特性に影響するので、磁粉中に残留させないような工程が考えられてきた。酸素を
含む磁粉にフッ素化合物を形成させ、約３５０℃以上の温度で加熱すると、酸素の拡散が
生じる。磁粉の酸化物は磁粉中の希土類元素と結合している場合が多いが、これらの酸素
は、加熱によりフッ素化合物中に拡散し、酸フッ素化合物（フッ素化合物の一部に酸素が
混入したもの）を形成する。この酸フッ素化合物は、フッ素化合物よりも脆いため、磁粉
からの剥離が起こり易い。これは、フッ素化合物中に酸素が混入することにより、硬度が
増加し変形しにくくなるためであり、フッ素化合物付近にクラックが生じ易く成形性が低
下し高密度化が困難になる。したがって磁粉表面に高抵抗層を形成する場合磁粉の酸素濃
度を抑制することが重要でありフッ素化合物を形成した磁粉の酸素濃度は５０００ppm 以
下にする必要がある。この濃度よりも酸素濃度が高い磁粉では、フッ素化合物の一部にフ
ッ酸化物が形成され易くなり、成形等の後処理で剥離し易く、クラックが入り易い。また
磁粉との界面に酸化物やフッ酸化物が形成され易くなり成形能が低下する。表面処理以外
に磁粉を挿入し、減圧雰囲気でフッ素化合物のターゲットからスパッタリングされたフッ
素及び希土類元素を磁粉表面に付着させることができる。フッ素化合物や酸フッ素化合物
は、結晶構造が面心立方格子であり、その格子定数は０.５４から０.６０ｎｍである。こ
れらのフッ素化合物や酸フッ素化合物の成長は磁粉中の酸素を除去することで、残留磁束
密度の増加，保磁力増加，減磁曲線の角型性向上，熱減磁特性向上，着磁性向上，異方性
向上，耐食性向上などの効果がある。しかし、過剰な酸素は希土類元素と結合し易いため
、残留磁束密度の減少，保磁力減少，角型性低下，熱減磁特性低下，着磁性低下，異方性
低下，耐食性低下をまねく恐れがある。これは高抵抗層がフッ素化合物である場合だけで
なく、他の変形可能な高抵抗層の場合も同様である。変形可能な高抵抗層とは、室温で母
相の硬度よりも小さな硬度をもった高抵抗層であり、フッ素化合物，酸フッ素化合物，窒
化物や炭化物が混合したフッ素化合物が含まれる。また高温で成形する場合には、成形温
度で高抵抗層の硬度が母相の硬度よりも小さいことが望ましく、硬度の温度依存性によっ
て高抵抗層と母相材料を選択する。

本発明を用いることにより、高保磁力と高残留磁束密度と両立した高抵抗磁石の実現が
可能となる。また、酸素濃度を制限することにより成形能を高めることができる。

以下に本発明の実施形態を示す。

Ｆｅ合金粉末は、平均粒径１−１０μｍに粉砕したもので、ＮｄＦ₃ をＦｅ粉の表面に
スパッタリングする。ＮｄＦ₃ 粉から成形したターゲットを使用し、アルゴンガスあるい
はアルゴンとフッ素の混合ガス雰囲気中で、Ｆｅ合金粉末表面にフッ化物を含む層を形成
する。フッ化物のスパッタリング前に逆スパッタリングなどで粉末表面をクリーニングし
て酸化層を除去し、粉末の酸素濃度を３０００ppm 以下にする。Ｆｅ合金粉末に振動ある
いは回転運動を与え、粉末表面全体にフッ化物あるいはフッ素を含む層を形成する。Ｆｅ
合金粉末の表面には、母相と組成の異なる１〜１０ｎｍの相が存在しその付近に酸化層が
ある場合が多い。局所的に、母相と希土類元素の組成が異なる相の厚さ、酸化層の厚さは
異なり、粉末が不均一な場合はこれらの厚さは１０〜１００ｎｍになる。粉末表面に形成
するフッ素を含む層は上記希土類元素の組成の異なる層の厚さである１から１０ｎｍ以上
が必要であり、フッ素を含む層を形成した後に、損失低減のために６００℃以上の熱処理
をする場合は、酸化層の厚さを薄くすることが望ましい。これは酸化層及び希土類元素の
組成の異なる層は６００℃以上の温度で、フッ素を含む層との拡散が生じ易く、フッ素を
含む層の構造が変化するため、フッ素を含む層の界面付近は、欠陥や酸素の侵入，希土類
元素の拡散などにより、膜厚が薄い場合その連続性や結晶構造を維持できなくなるためで
ある。そこでフッ化物を形成した粉末の酸素濃度は５０００ppm 以下に抑えることが望ま
しい。フッ素を含む層は、スパッタリング等の手法で形成した直後は、構造的にアモルフ
ァスを含んだＮｄＦ₃ とＮｄＦ₂ 及びＮｄＦ_2-X の混合相であるが、形成条件を制御すれ
ば、アモルファスのみ、ＮｄＦ₃ のみ、あるいはＮｄＦ₂ のみのフッ素を含む層を形成す
ることができる。これらのフッ素を含む層が形成された後、６００℃〜８００℃の温度範
囲で熱処理を実施する。このとき、フッ素を含む層と接する層付近の構造が大きく変化す
る。希土類元素の組成が母相と異なる層は、熱処理温度が高くなるとさらに成長し、酸化
層の酸素はフッ素を含む層あるいは希土類元素の組成が異なる層のどちらにも拡散する。
酸素濃度が高い場合、磁気特性は厚さが厚くなるほど、低下する。このため、フッ素を含
む層の厚さも、必要な磁気特性により決定される。フッ素を含む層は、粉末表面に沿って
形成でき、その膜厚分布は＋２００％，−５０％の範囲になる。フッ素を含む層が形成さ
れた粉末を成形する場合、酸素濃度が５０００ppm を超えるとフッ素を含む層の硬さが高
くなり変形しにくく高密度成形体が得られない。また渦電流損失低減のためにフッ素を含
む層の抵抗は母相の１０倍以上が望ましい。希土類フッ素化合物は母相であるＦｅ合金の
１０倍以上の抵抗を示しかつ硬さもＦｅ合金と同等にすることが可能であり、酸素濃度を
５０００ppm 以下にすることでＦｅ合金粉の成形体の損失を低減できる。

Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末は、平均粒径１−１０μｍに粉砕したもので、ＣａＦ₂ をＦｅ−
Ｃｏ粉の表面にスパッタリングする。Ｃｏ組成は１−３０ａｔ％である。ＣａＦ₂ 粉から
成形したターゲットを使用し、アルゴンガスあるいはアルゴンとフッ素の混合ガス雰囲気
中で、Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末表面にフッ化物を含む層を形成する。フッ化物のスパッタリン
グ前に逆スパッタリングなどで粉末表面をクリーニングして酸化層を除去し、Ｆｅ−Ｃｏ
合金粉末の酸素濃度を３０００ppm 以下にする。Ｆｅ−Ｃｏ合金粉末に振動あるいは回転
運動を与え、粉末表面全体にフッ化物あるいはフッ素を含む層を形成する。Ｆｅ−Ｃｏ合
金粉末の表面には、母相と組成の異なる１〜１０ｎｍの相が存在しその付近に酸化層があ
る場合が多い。粉末表面に形成するフッ素を含む層は１から１０ｎｍ以上が必要であり、
フッ素を含む層を形成した後に、損失低減のために４００℃以上の熱処理をする場合は、
酸化層の厚さを薄くすることが望ましい。これは酸化層が４００℃以上の温度で、フッ素
を含む層との拡散が生じ易く、フッ素を含む層の構造が変化するため、フッ素を含む層の
界面付近は、欠陥や酸素の侵入，Ｃａの拡散などにより、膜厚が薄い場合その連続性や結
晶構造を維持できなくなるためである。そこでフッ化物を形成した粉末の酸素濃度は5000
ppm 以下に抑えることが望ましい。フッ素を含む層は、スパッタリング等の手法で形成し
た直後は、構造的にアモルファスを含んだＣａＦ₂ 及びＣａＦ_2-X の混合相及びこれらの
酸フッ素化合物であるが、形成条件を制御すれば、アモルファスのみ、ＣａＦ₂ のみ、あ
るいはＣａＦ_2-x のみのフッ素を含む層を形成することができる。これらのフッ素を含む
層が形成された後、４００℃〜９００℃の温度範囲で熱処理を実施する。このとき、フッ
素を含む層と接する層付近の構造が大きく変化する。酸化層の酸素はフッ素を含む層ある
いはＦｅ−Ｃｏ合金層のどちらにも拡散する。酸素濃度が高い場合、磁気特性は厚さが厚
くなるほど、低下する。このため、フッ素を含む層の厚さも、必要な磁気特性により決定
される。フッ素を含む層は、粉末表面に沿って形成でき、その膜厚分布は＋２００％，
−５０％の範囲になる。フッ素を含む層が形成された粉末を室温以上９００℃以下の温度
で成形する場合、酸素濃度が５０００ppm を超えるとフッ素を含む層の硬さが高くなり変
形しにくく高密度成形体が得られない。また渦電流損失低減のためにフッ素を含む層の抵
抗は母相の１０倍以上が望ましい。ＣａＦ₂ は母相であるＦｅ−Ｃｏ合金の１０倍以上の
抵抗を示しかつ硬さもＦｅ−Ｃｏ合金以下にすることが可能であり、酸素濃度を５０００
ppm 以下にすることでＦｅ−Ｃｏ合金粉の成形体の損失を低減できる。

ネオジムフッ素化合物コート膜を形成処理液は以下のようにして作製した。
（１）水に溶解度の高い塩である酢酸Ｎｄ、または硝酸Ｎｄ４ｇを約１００ｍＬの水に導
入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（２）約１０％に希釈したフッ化水素酸をＮｄＦ₃が生成する化学反応の当量分徐々に加
えた。
（３）ゲル状沈殿のＮｄＦ₃ が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時間以上攪
拌した。
（４）４０００r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノ
ールを加えた。
（５）ゲル状のＮｄＦ₃ を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波
攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（６）（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなく
なるまで、４回繰り返した。
（７）やや縣濁したゾル状のＮｄＦ₃となった。処理液としてはＮｄＦ₃が１ｇ／１５ｍＬ
のメタノール溶液を用いた。

次に、希土類磁石用磁粉にはＮｄＦｅＢ合金粉末を用いた。この磁粉は、平均粒径が
１００−２００μｍで磁気的に異方性を有している。希土類フッ素化合物又はアルカリ土
類金属フッ素化合物コート膜を希土類磁石用磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施
した。
（１）平均粒径が１００μｍの場合、希土類磁石用磁粉１００ｇに対して１０ｍＬの
ＮｄＦ₃ コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認で
きるまで混合した。
（２）（１）のＮｄＦ₃ コート膜形成処理希土類磁石用磁粉を２〜５torrの減圧下で溶媒
のメタノール除去を行った。
（３）（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０^-5
torrの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）（３）で熱処理した磁粉に対して、多孔質アルミナ容器に移したのち、１×１０^-5
torrの減圧後、ミリ波により加熱した。加熱温度は４００−８００℃である。
（５）ミリ波加熱には、富士電波工業社製２８ＧＨｚミリ波加熱装置を使用し、出力１−
１０ｋＷ、Ａｒ雰囲気中で２００℃に加熱後選択的にＮｄＦ₃ コート膜を加熱した
。
（６）（４）で熱処理を施した希土類磁石用磁粉の磁気特性を調べた。

磁気特性の結果を、表１に合わせて示した。

ＮｄＦ₃ を低酸素濃度のＮｄＦｅＢ粉表面に上記のように形成した場合、界面付近には
ＮｄＦ₂，ＮｄＦ₃が成長し、ＮｄＯＦは前記フッ化物よりも少ない。酸フッ素化合物の形
成を抑制することで、ＮｄＦｅＢ粉表面のフッ化物層の剥離を防止でき、ＮｄＦｅＢ粉に
負荷がかかった場合のフッ化物層の脱離を防止できる。このような希土類フッ素化合物に
は酸素が不純物として混入しやすいが、磁石粉を含んだ酸素濃度が５０００ppm を超える
と酸フッ素化合物が形成されやすく、磁石粉から剥離し易くなる。酸素濃度が高くなると
、フッ素化合物の機械的性質が変化し、高温圧縮成形時に高密度化が困難になる。図１に
７００℃で１０ｔの荷重で成形した１０×１０×１０mm³ の成形体の密度と磁粉酸素濃度
の関係を示す。酸素濃度が５０００ppm を超えると密度９８％未満となり高密度化が困難
なことを示している。また高抵抗層の抵抗は酸素濃度や反応により変化し、図２に示すよ
うに高抵抗層が母相の抵抗より１０倍以上で損失低減効果が１０％以上となる。この損失
は高抵抗層の厚さを１０００ｎｍにして磁粉の表面処理後９８％以上の密度になるように
成形した磁石部に高周波磁束を印加して評価したものであり、損失低減のためには高抵抗
層が１０倍以上の抵抗値にすることが必要である。このため酸素濃度を低減させる必要が
ある。酸素濃度低減のためには、表面処理プロセス中のフッ素化合物成長過程で酸素や水
分の混入を防止することが重要である。上記フッ素化合物層を形成させた磁性粉末をエポ
キシ樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ケルイミド樹脂，
マレイミド樹脂，ポリフェニルエーテル，ポリフェニレンスルヒド単体またはエポキシ樹
脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ケルイミド樹脂，マレイミド樹脂などの有
機樹脂と混合させたコンパウンドを作製し、磁場中あるいは無磁場中成形することにより
、ボンド磁石に成形することが可能である。ＮｄＦｅＢ合金粉末に異方性磁粉を用いるこ
とで、成形時に磁界を印加して成形後に異方性が付加されたボンド磁石を作製することが
可能である。

ネオジムフッ素化合物コート膜を形成処理液は以下のようにして作製した。
（１）水に溶解度の高い塩である酢酸Ｎｄ、または硝酸Ｎｄ４ｇを約１００ｍＬの水に導
入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（２）１０％に希釈したフッ化水素酸をＮｄＦ₃が生成する化学反応の当量分徐々に加え
た。
（３）ゲル状沈殿のＮｄＦ₃ が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時間以上攪
拌した。
（４）４０００r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノ
ールを加えた。
（５）ゲル状のＮｄＦ₃ を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波
攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（６）（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなく
なるまで、４回繰り返した。
（７）やや縣濁したゾル状のＮｄＦ₃となった。処理液としてはＮｄＦ₃が１ｇ／１５ｍＬ
のメタノール溶液を用いた。

次に、希土類磁石ブロックにはＮｄＦｅＢ系焼結磁石を用いた。この磁石は、平均粒径
が１−５０μｍで磁気的に異方性を有している。希土類フッ素化合物又はアルカリ土類金
属フッ素化合物コート膜を希土類磁石ブロックに形成するプロセスは以下の方法で実施し
た。
（１）希土類磁石１００ｇに対して１ｍＬのＮｄＦ₃ コート膜形成処理液を添加し、希土
類磁石全体が濡れるのが確認できるまで混合した。
（２）（１）のＮｄＦ₃ コート膜形成処理希土類磁石を２〜５torrの減圧下で溶媒のメタ
ノール除去を行った。
（３）（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石を石英製ボートに移し、１×１０^-5torrの
減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）（３）で熱処理した希土類磁石に対して、多孔質アルミナ容器に移したのち、１×
１０^-5torrの減圧後、ミリ波により加熱した。加熱温度は３００−１２００℃であ
る。
（５）ミリ波加熱には、富士電波工業社製２８ＧＨｚミリ波加熱装置を使用し、出力１−
１０ｋＷ、Ａｒ雰囲気中で２００℃に加熱後選択的にＮｄＦ₃ コート膜を加熱した
。
（６）（４）で熱処理を施した希土類磁石の磁気特性を調べた。

磁気特性の結果を、表２に合わせて示した。

ＮｄＦ₃ を低酸素濃度のＮｄＦｅＢ磁石表面に上記のように形成した場合、界面付近に
はＮｄＦ₂，ＮｄＦ₃が成長し、ＮｄＯＦは前記フッ化物よりも少ない。磁石の酸素濃度を
１００００ppm 以下にして酸フッ素化合物の形成を抑制することで、ＮｄＦｅＢ粉表面の
フッ化物層の剥離を防止でき、ＮｄＦｅＢ粉に負荷がかかった場合のフッ化物層の脱離を
防止できる。１００００ppm 以下の酸素濃度にするためには、焼結プロセスにおいて粉砕
粉の酸素濃度の低減，粉砕粉の粉末径，粉末粉の合金組成，仮成形条件，焼結温度，焼結
時の真空度を適当にすること及び焼結ブロックの加工研磨後の上記フッ素化合物形成プロ
セスでの酸素や水分の混入を防止することが重要である。フッ素化合物形成プロセスは除
湿あるいは温調下で実施することと、フッ素化合物形成のための熱処理を３００℃から
１２００℃にし、必要に応じて還元ガス雰囲気中の熱処理を採用することで、酸素濃度を
１０ppm 以上１００００以下にすることが可能である。また、Ｎｄフッ素化合物以外に同
様なプロセスを用いて、ＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂，ＳｃＦ₃，ＶＦ₂，ＶＦ₃，ＣｒＦ₂，
ＣｒＦ₃，ＭｎＦ₂，ＭｎＦ₃，ＦｅＦ₂，ＦｅＦ₃，ＣｏＦ₂，ＣｏＦ₃，ＮｉＦ₂，ＺｎＦ₂
，ＡｌＦ₃，ＧａＦ₃，ＳｒＦ₂，ＹＦ₃，ＺｒＦ₃，ＮｂＦ₅，ＡｇＦ，ＩｎＦ₃，ＳｎＦ₂，
ＳｎＦ₄，ＢａＦ₂，ＬａＦ₂，ＬａＦ₃，ＣｅＦ₂，ＣｅＦ₃，ＰｒＦ₂，ＰｒＦ₃，ＮｄＦ₂
，ＮｄＦ₃，ＳｍＦ₂，ＳｍＦ₃，ＥｕＦ₂，ＥｕＦ₃，ＧｄＦ₃，ＴｂＦ₃，ＴｂＦ₄,ＤｙＦ₂
，ＤｙＦ₃，ＨｏＦ₂，ＨｏＦ₃，ＥｒＦ₂，ＥｒＦ₃，ＴｍＦ₂，ＴｍＦ₃，ＹｂＦ₃,ＹｂＦ₂
，ＬｕＦ₂，ＬｕＦ₃，ＰｂＦ₂，ＢｉＦ₃及びこれらのフッ素化合物の酸フッ素化合物やフ
ッ素が一部欠乏したフッ素化合物を層状に形成できる。このようなフッ素化合物の中に
ＮｄＦ₃ のように誘電損失がＮｄＦｅＢよりも２００℃以上の高温で大きいものは、ミリ
波加熱によりフッ素化合物が発熱し、フッ素化合物の形成してある部分付近のみ加熱され
るため、ＮｄＦｅＢ焼結体の内部磁気特性を劣化させずに、表層付近のみ磁気特性を向上
させることが可能となる。ＮｄＦｅＢ焼結体を加工したブロック焼結体は、最表面に加工
変質層が存在しやすく、この付近の磁気特性が劣化しやすい。この磁気特性の劣化を修正
するために、磁気異方性を大きくする元素を含むフッ素化合物を上記方法などで形成後、
ミリ波加熱をすることで、フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物が発熱し、フッ素化合物
が形成されている部分のみ希土類の拡散を進行させることが可能である。この拡散により
ＮｄＦｅＢの保磁力向上，角型性向上が確認できた。

ジスプロシウムフッ素化合物コート膜を形成処理液は以下のようにして作製した。
（１）水に溶解度の高い塩である酢酸Ｄｙ、または硝酸Ｄｙ４ｇを約１００ｍＬの水に導
入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（２）約１０％に希釈したフッ化水素酸をＤｙＦ₃が生成する化学反応の当量分徐々に加
えた。
（３）ゲル状沈殿のＤｙＦ₃が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時間以上攪
拌した。
（４）４０００r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノ
ールを加えた。
（５）ゲル状のＤｙＦ₃ を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波
攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（６）（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されなく
なるまで、４回繰り返した。
（７）やや縣濁したゾル状のＤｙＦ₃となった。処理液としてはＤｙＦ₃が１ｇ／１５ｍＬ
のメタノール溶液を用いた。

次に、希土類磁石用磁粉にはＮｄＦｅＢ合金粉末あるいはＳｍＣｏ合金粉を用いた。
ＮｄＦｅＢ合金粉と同様に希土類元素を少なくとも１種以上含むＦｅ合金あるいは希土類
元素を少なくとも１種以上及び半金属元素を含む合金に上記工程が適用可能である。また
ＳｍＣｏ合金は希土類元素を少なくとも１種以上含むＣｏ合金であり、このＣｏ合金に種
々の添加元素が添加されている合金の場合も上記工程が適用できる。これらの磁粉は、酸
素濃度が１０ppm 以上３０００ppm 以下で平均粒径が１〜１００μｍで磁気的に異方性で
ある。希土類フッ素化合物又はアルカリ土類金属フッ素化合物コート膜を希土類磁石用磁
粉に形成するプロセスは以下の方法で実施した。
（１）均粒径が１０μｍの場合、希土類磁石用磁粉１００ｇに対して１５ｍＬのＤｙＦ₃
コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるのが確認できるまで
混合した。
（２）（１）のＤｙＦ₃コート膜形成処理希土類磁石用磁粉を２〜５torrの減圧下で溶媒
のメタノール除去を行った。
（３）（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×１０^-5
torrの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（４）（３）で熱処理した磁粉に対して、容器に移したのち、１×１０^-5torrの減圧下で
、４００〜８００℃の熱処理を行った。
（５）（４）で熱処理を施した希土類磁石用磁粉の磁気特性を調べた。

磁気特性の結果を、表３に纏めた。

表３にはＤｙ以外の元素を含むフッ素化合物を上記手法と同様に表面処理して形成させ
た磁粉の磁気特性も示してある。フッ素化合物は表面処理によって形成される主なフッ素
化合物を記載し、界面相には、磁粉とフッ素化合物界面付近に生成した相を記載した。こ
れらの相は界面から約１０００ｎｍ以内で認められる相であり、ＴＥＭ，ＳＥＭ，ＡＥＳ
などの組成分析，構造解析及びＸＲＤパターンから解析することが可能である。ＤｙＦ₃
をＮｄＦｅＢ粉表面に上記のように形成した場合、界面付近にはＤｙＦ₂ ，ＮｄＦ₂ 及び
ＮｄＯ₂ が成長するように４００℃３０分から１時間の熱処理をした。さらに熱処理を
５００℃から８００℃の高温で進めることにより、上記界面相以外にＦｅが成長する。こ
のＦｅには希土類元素が含まれるが、酸素濃度は磁粉表面よりもフッ素化合物側に多い。
他のフッ素化合物を表面処理で形成した場合にも酸素濃度がフッ素化合物中の酸素濃度よ
りも少ないＦｅが成長するのは熱処理温度が４００℃よりも高い場合である。このように
熱処理温度を高温側にするとフッ素化合物と磁粉間で希土類元素や酸素などが拡散し、磁
粉の酸素の一部がフッ素化合物に拡散し、磁粉の希土類元素の一部がフッ素化合物に拡散
する。この拡散により磁粉表面のＦｅ相（Ｆｅ希土類合金）が成長し、その一部は母相の
ＮｄＦｅＢと交換結合する。Ｆｅ相には希土類元素が含まれＣｏなどのＮｄＦｅＢに添加
されている元素が含まれる場合もある。このＦｅ相の飽和磁束密度がＮｄＦｅＢよりも高
いため、ＮｄＦｅＢと交換結合することにより外部磁界に対してＦｅの磁化回転が困難と
なり、残留磁束密度が増加する。表３に示すように、Ｆｅが界面相として認められる磁粉
の残留磁束密度は、同じフッ素化合物を形成させた磁粉でＦｅが界面に認められない場合
と比較して、その値が大きくなることがわかる。また、Ｆｅが界面相として成長している
場合には最大エネルギー積、ＢＨmax が大きい。尚、熱処理温度が４００℃よりも低温側
でも長時間熱処理することにより上記Ｆｅ相が成長する。

ジスプロシウム・ネオジムフッ素化合物コート膜を形成処理液は以下のようにして作製
した。
（６）水に溶解度の高い塩である酢酸Ｄｙ、または硝酸Ｄｙ２ｇと酢酸Ｎｄ２ｇを約100
ｍＬの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
（７）約１０％に希釈したフッ化水素酸を(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ₃ が生成する化学反応の当量分
徐々に加えた。
（８）ゲル状沈殿の(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ₃ が生成した溶液に対して超音波攪拌器を用いて１時
間以上攪拌した。
（９）４０００r.p.m の回転数で遠心分離した後、上澄み液を取り除きほぼ同量のメタノ
ールを加えた。
（１０）ゲル状の(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ₃ を含むメタノール溶液を攪拌して完全に懸濁液にした
後、超音波攪拌器を用いて１時間以上攪拌した。
（１１）（４）と（５）の操作を酢酸イオン、又は硝酸イオン等の陰イオンが検出されな
くなるまで、４回繰り返した。
（１２）やや縣濁したゾル状の(Ｄｙ,Ｎｄ)Ｆ₃となった。処理液としては(Ｄｙ,Ｎｄ)Ｆ₃
が１ｇ／１５ｍＬのメタノール溶液を用いた。

次に、希土類磁石用磁粉にはＮｄＦｅＢ合金粉末あるいはＳｍＣｏ合金粉を用いた。
ＮｄＦｅＢ合金粉には希土類元素を少なくとも１種以上含むＦｅ合金あるいは希土類元素
を少なくとも１種以上及び半金属元素を含む合金である。またＳｍＣｏ合金は希土類元素
を少なくとも１種以上含むＣｏ合金であり、このＣｏ合金に種々の添加元素が添加されて
いる合金を含んでいる。これらの磁粉は、酸素濃度が１０ppm 以上３０００ppm 以下で平
均粒径が１〜１００μｍで磁気的に異方性である。希土類フッ素化合物又はアルカリ土類
金属フッ素化合物コート膜を希土類磁石用磁粉に形成するプロセスは以下の方法で実施し
た。
（１３）平均粒径が１０μｍの場合、希土類磁石用磁粉１００ｇに対して１５ｍＬの
(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ₃ コート膜形成処理液を添加し、希土類磁石用磁粉全体が濡れるの
が確認できるまで混合した。
（１４）（１）の(Ｄｙ，Ｎｄ)Ｆ₃ コート膜形成処理希土類磁石用磁粉を２〜５torrの減
圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
（１５）（２）の溶媒の除去を行った希土類磁石用磁粉を石英製ボートに移し、１×10^-5
torrの減圧下で２００℃，３０分と４００℃，３０分の熱処理を行った。
（１６）（３）で熱処理した磁粉に対して、多孔質アルミナ容器に移したのち、減圧下の
Ａｒガス雰囲気中でミリ波加熱装置により、４００〜８００℃の熱処理を行った。
（１７）（４）で熱処理を施した希土類磁石用磁粉の磁気特性を調べた。

磁気特性の結果を、表４に纏めた。

表４にはＤｙ以外の元素を含むフッ素化合物を上記手法と同様に表面処理して形成させ
た磁粉の磁気特性も示してある。フッ素化合物は表面処理によって形成される主なフッ素
化合物を記載し、界面相には、磁粉とフッ素化合物界面付近に生成した相を記載した。こ
れらの相は界面から約１０００ｎｍ以内で認められる相であり、ＴＥＭ，ＳＥＭ，ＡＥＳ
などの組成分析，構造解析及びＸＲＤパターンから解析することが可能である。ＤｙＦ₃
をＮｄＦｅＢ粉表面に上記のように形成した場合、界面付近にはＤｙＦ₂，ＮｄＦ₂及び
ＮｄＯ₂ が成長するように４００℃３０分から１時間の熱処理をした。さらに熱処理を
５００℃から８００℃の高温で進めることにより、上記界面相以外にＦｅが成長する。こ
のＦｅには希土類元素が含まれるが、酸素濃度は磁粉表面よりもフッ素化合物側に多い。
他のフッ素化合物を表面処理で形成した場合にも酸素濃度がフッ素化合物中の酸素濃度よ
りも少ないＦｅが成長するのは熱処理温度が４００℃よりも高い場合である。このように
熱処理温度を高温側にするとフッ素化合物と磁粉間で希土類元素や酸素などが拡散し、磁
粉の酸素の一部がフッ素化合物に拡散し、磁粉の希土類元素の一部がフッ素化合物に拡散
する。この拡散により磁粉表面のＦｅ相（Ｆｅ希土類合金）が成長し、その一部は母相の
ＮｄＦｅＢと交換結合する。Ｆｅ相には希土類元素が含まれＣｏなどのＮｄＦｅＢに添加
されている元素が含まれる場合もある。このＦｅ相の飽和磁束密度がＮｄＦｅＢよりも高
いため、ＮｄＦｅＢと交換結合することにより外部磁界に対してＦｅの磁化回転が困難と
なり、残留磁束密度が増加する。表４に示すように、Ｆｅが界面相として認められる磁粉
の残留磁束密度は、同じフッ素化合物を形成させた磁粉でＦｅが界面に認められない場合
と比較して、その値が大きくなることがわかる。また、Ｆｅが界面相として成長している
場合には最大エネルギー積、ＢＨmax が大きい。尚、熱処理温度が４００℃よりも低温側
でも長時間熱処理することにより上記Ｆｅ相が成長する。

ＮｄＦｅＢ合金は水素化脱水素処理を施した粒径約１−１０００μｍの粉であり、この
粉末の室温での保磁力は１６ｋＯｅである。このＮｄＦｅＢ（主相はＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ ）粉
末の酸素濃度は１０ppm 以上３０００ppm 以下にする。混合するフッ素化合物はＮｄＦ₃
である。ＮｄＦ₃原料粉は予め粉砕し０.０１から１００μｍの平均粒径にし、ＮｄＦｅＢ
粉とＮｄＦ₃ を混合して双ロールのロール間に注入する。フッ素化合物粉の形状を層状に
するために、ロール表面温度を３００℃から６００℃とし、ＮｄＦｅＢ粉やフッ素化合物
粉がロールにより変形しやすくする。フッ素化合物は双ロールによりＮｄＦｅＢ粉ととも
に変形して扁平状となる。加圧力は１００kg／cm² 以上とした。双ロールで加圧された磁
粉は磁粉表面にフッ素化合物が層状に形成され、必要に応じてフッ素化合物をさらに混合
し、双ロールで加圧しても良い。混合するフッ素化合物はＮｄＦ₃ 以外にＬｉＦ,ＭｇＦ₂
，ＣａＦ₂，ＳｃＦ₃，ＶＦ₂，ＶＦ₃，ＣｒＦ₂，ＣｒＦ₃，ＭｎＦ₂，ＭｎＦ₃，ＦｅＦ₂，
ＦｅＦ₃，ＣｏＦ₂，ＣｏＦ₃，ＮｉＦ₂，ＺｎＦ₂，ＡｌＦ₃，ＧａＦ₃，ＳｒＦ₂，ＹＦ₃，
ＺｒＦ₃，ＮｂＦ₅，ＡｇＦ，ＩｎＦ₃，ＳｎＦ₂，ＳｎＦ₄，ＢａＦ₂，ＬａＦ₂，ＬａＦ₃，
ＣｅＦ₂，ＣｅＦ₃，ＰｒＦ₂，ＰｒＦ₃，ＮｄＦ₂，ＮｄＦ₃，ＳｍＦ₂，ＳｍＦ₃，ＥｕＦ₂
，ＥｕＦ₃，ＧｄＦ₃，ＴｂＦ₃，ＴｂＦ₄，ＤｙＦ₂，ＤｙＦ₃，ＨｏＦ₂，ＨｏＦ₃，
ＥｒＦ₂，ＥｒＦ₃，ＴｍＦ₂，ＴｍＦ₃，ＹｂＦ₃，ＹｂＦ₂，ＬｕＦ₂，ＬｕＦ₃，ＰｂＦ₂
，ＢｉＦ₃がある。磁粉の酸素濃度が３０００ppmを超えるとこれらの混合粉やこれらのフ
ッ素化合物に酸素が結合した酸フッ素化合物がフッ素化合物よりも多く形成されるように
なり、ＮｄＦｅＢ粉の表面に酸フッ素化合物が層状あるいは粒状に形成される。

双ロールで加熱加圧された磁粉は、加圧により応力が加わるために、粉末に局所的な歪
みが残留する。この局所的歪みは、磁粉とフッ素化合物界面での拡散を促進させると推定
している。ＮｄＦ₃ と磁粉の界面は、ロール表面温度により異なり、４００℃以下の温度
では、ＮｄＦ₃／Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，ＮｄＦ₃／Ｎｄリッチ相、ＮｄＦ₃／Ｎｄ₂Ｏ₃などである
。ロール表面温度を４００℃よりも高くするとＮｄＦ₃の一部が磁粉と反応し、ＮｄＦ₂
が形成される。同時に、ＮｄＯＦも形成する。前記ＮｄＦ₂ にも酸素が混入し、４００℃
よりも高温側では、磁粉の酸素や希土類元素がフッ素化合物に拡散する。この拡散により
磁粉中の酸素濃度が低減され、残留磁束密度の増加，保磁力増加，磁化曲線の角型性向上
，熱減磁の減少などのいずれかの効果が確認される。

図３は本発明による高抵抗磁石モータの径方向断面形状を示す。図３において，高抵抗
磁石モータの固定子２はティース４とコアバック５からなる固定子鉄心６と、ティース４
間のスロット７内にはティース４を取り囲むように巻装された集中巻の電機子巻線８（三
相巻線のＵ相巻線８ａ，Ｖ相巻線８ｂ，Ｗ相巻線８ｃからなる）から構成される。ここで
、高抵抗磁石モータは４極６スロットであるから、スロットピッチは電気角で１２０度で
ある。回転子はシャフト孔９あるいは回転子挿入孔１０に挿入し、回転子シャフト３の外
周表面に永久磁石１を配置している。固定子にはハネウェル社製METGLAS2605TCA、厚さ約
２５μｍのＦｅＳｉＢのアモルファスを使用し、アモルファス薄帯を打ち抜き後、樹脂を
塗布し占積率を高めるためにプレス成形している。占積率が８０％のときアモルファス積
層体の飽和磁束密度は、１.２５Ｔ であった。固定子２にアモルファスを使用することで
、１０００rpm以上の高速回転で珪素鋼板（０.１５mmｔ）を用いた場合よりも効率が高く
なることを確認している。これはアモルファスのヒステリシス損や渦電流損が珪素鋼板に
比べて小さいからであり、高効率が要求されるエアコンなどの家電モータ，分散電源用発
電機，ＨＥＶ駆動モータなどに適している。高抵抗磁石の抵抗は０.２ 〜１０ｍΩcmの範
囲であり、ＮｄＦｅＢ系磁粉を溶液処理してフッ素化合物を含む層で部分的に高抵抗化し
ている。このときのフッ素化合物は、ＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂，ＳｃＦ₃，ＶＦ₂,ＶＦ₃
，ＣｒＦ₂，ＣｒＦ₃，ＭｎＦ₂，ＭｎＦ₃，ＦｅＦ₂，ＦｅＦ₃，ＣｏＦ₂，ＣｏＦ₃,ＮｉＦ₂
，ＺｎＦ₂，ＡｌＦ₃，ＧａＦ₃，ＳｒＦ₂，ＹＦ₃，ＺｒＦ₃，ＮｂＦ₅，ＡｇＦ，ＩｎＦ₃，
ＳｎＦ₂，ＳｎＦ₄，ＢａＦ₂，ＬａＦ₂，ＬａＦ₃，ＣｅＦ₂，ＣｅＦ₃，ＰｒＦ₂，ＰｒＦ₃
，ＮｄＦ₂，ＮｄＦ₃，ＳｍＦ₂，ＳｍＦ₃，ＥｕＦ₂，ＥｕＦ₃，ＧｄＦ₃，ＴｂＦ₃,ＴｂＦ₄
，ＤｙＦ₂，ＤｙＦ₃，ＨｏＦ₂，ＨｏＦ₃，ＥｒＦ₂，ＥｒＦ₃，ＴｍＦ₂，ＴｍＦ₃,ＹｂＦ₃
，ＹｂＦ₂，ＬｕＦ₂，ＬｕＦ₃，ＰｂＦ₂，ＢｉＦ₃ 及びこれらのフッ素化合物の酸フッ素
化合物やフッ素が一部欠乏したフッ素化合物であり層状に形成できる。なお、これらのフ
ッ素化合物に酸素，炭素あるいは窒素が混入してもその電気抵抗が大きく劣化するもので
なければ高抵抗層として使用できる。また上記層状フッ素化合物が複数のフッ素化合物か
ら構成されたり、フッ素化合物にＢＮ，ＴｉＮなどの窒素化合物や単化物が粒状に複合化
していても良い。これらのフッ素化合物が磁粉あるいは磁石表面の一部を表面処理工程あ
るいはスパッタリング等の乾式工程によって形成でき、酸素濃度を５０００ppm 以下にす
ることが可能である。酸素濃度低減のためには、原料であるＮｄＦｅＢ粉，ＳｍＣｏ粉，
ＳｍＦｅＮ粉などに含まれる酸素を低減した粉あるいは磁石を採用する。これらの粉ある
いは磁石に含まれる酸素は３０００ppm 以下にすることが必要である。また、フッ素化合
物形成時の酸素混入を低減するため、表面処理工程での除湿及び温調，表面処理後の熱処
理による不純物の除去が必要である。湿度は６０％以下、処理室温度は２０℃以下、熱処
理は３５０℃以上１０００℃以下で進めた。表面付近の酸素は、水素ガスを混合させた雰
囲気で熱処理することにより一部の酸素を除去し、成形体で１００００ppm 以下にするこ
とも可能である。フッ素化合物を用いた磁石において酸素濃度が１００００ppm を越える
と、熱減磁増加や耐食性低下，減磁曲線の角型性低下，崩壊性増加などの信頼性劣化や磁
気特性劣化の問題が生じる。酸素濃度を１００００ppm 以下にすることで、フッ素化合物
を使用した高抵抗磁石の信頼性が向上する。耐食性がさらに必要な場合には、これらのフ
ッ素化合物を使用した磁石に対して、Ｎｉめっき，Ｎｉ／Ｃｕめっき，Ｃｒめっき，樹脂
コートをすることも可能である。このようなフッ素化合物を使用した磁石を回転機に採用
することで、磁石部の発熱を抑制することが可能であり、表面処理後の粉あるいはこのよ
うな高抵抗磁石を用いることで磁石の渦電流損を低減できた。

図３において、固定子に珪素鋼板（あるいは電磁鋼板）を使用し、珪素鋼板を打ち抜い
た積層体を固定子鉄心６に用いた。回転子には永久磁石１を外周側にリング形状で配置し
てある。回転子シャフト３は鉄系材，圧粉鉄であり、高抵抗磁石が極異方性磁石の場合は
非磁性材でよい。図３の高抵抗磁石モータでは、永久磁石１の渦電流損を小さくすること
ができるので、回転子と固定子の間のギャップに高い磁束を発生させても損失は低減でき
、高トルク化に有利である。アモルファスに比べ、珪素鋼板あるいは圧粉鉄の飽和磁束密
度は高いので、ギャップ磁束密度も高くすることができる。高抵抗磁石の抵抗は、フッ素
化合物を含む高抵抗層の膜厚，高抵抗層の下地層の種類及び磁石の成形条件によって変え
ることができる。高抵抗層の厚さを厚くすると、残留磁束密度及びエネルギー積が減少す
るので、高残留磁束密度が必要な場合は、高抵抗層の平均膜厚を薄くする必要がある。希
土類元素あるいはアルカリ土類元素を少なくとも１種類以上含むフッ素化合物を含む高抵
抗層は、膜厚１０μｍ以下１ｎｍ以上であることが、磁気特性確保の点で望ましい。ギャ
ップ磁束密度が１Ｔで磁束密度の波形歪が０.５％ の場合、高抵抗磁石の比抵抗と損失低
減率との関係は図９のようになる。このときの高抵抗磁石はＮｄＦｅＢ系磁粉にＤｙＦ₃
及びＤｙＦ₂ を主成分とする平均膜厚１００ｎｍの高抵抗層を溶液処理により形成したも
のを使用した。残留磁束密度は１.２Ｔ 、保磁力は２５ｋＯｅである。比抵抗が０.２
ｍΩcm以上で損失の低減が確認できた。比抵抗が増加するにつれて損失低減率も増加する
ことがわかる。これは磁石の高抵抗化に伴い、磁石部の渦電流損が低減されること、渦電
流によるギャップ磁束への影響が小さくなったこと、及び渦電流損が小さくなったための
温度上昇抑制効果などが働いていると考えられる。

図４において、高抵抗磁石モータの固定子２はティース４とコアバック５からなる固定
子鉄心６と、ティース４間のスロット７内にはティース４を取り囲むように巻装された集
中巻の電機子巻線８（三相巻線のＵ相巻線８ａ，Ｖ相巻線８ｂ，Ｗ相巻線８ｃからなる）
から構成される。ここで、高抵抗磁石モータは４極６スロットであるから、スロットピッ
チは電気角で１２０度である。回転子はシャフト孔９あるいは回転子挿入孔１０に挿入し
、回転子シャフト３の外周側に永久磁石１を配置している。図４において、固定子に珪素
鋼板（あるいは電磁鋼板）を使用し、珪素鋼板を打ち抜いた積層体を固定子鉄心６に用い
た。回転子には永久磁石１を外周側にリング形状で配置してある。回転子シャフト３は鉄
系材であり、永久磁石１はラジアル異方性磁石である。図４の高抵抗磁石モータでは、永
久磁石１の渦電流損を小さくすることができるので、回転子と固定子の間のギャップに高
い磁束を発生させても損失は低減でき、高トルク化に有利である。永久磁石１のエネルギ
ー積を変えることでギャップ磁束密度を変えることができ、高抵抗磁石と通常の焼結磁石
とを比較して損失の差を調べた。その結果を図５に示す。損失低減効果は０.１Ｔ の磁束
密度以上の場合に認められ、磁束密度が高くなるほど、高抵抗磁石による低減率が大きく
なった。この時の永久磁石１の比抵抗は１.５ｍΩcm であり、さらに高い抵抗の場合損失
低も大きくすることができる。このような損失低減効果は極数あるいはスロット数が多い
ほど顕著になる。

図７および図８において、高抵抗磁石モータの固定子２はティース４とコアバック５か
らなる固定子鉄心６と、ティース４間のスロット７内にはティース４を取り囲むように巻
装された集中巻の電機子巻線８（三相巻線のＵ相巻線８ａ，Ｖ相巻線８ｂ，Ｗ相巻線８ｃ
からなる）から構成される。ここで、高抵抗磁石モータは４極６スロットであるから、ス
ロットピッチは電気角で１２０度である。回転子はシャフト孔９あるいは回転子挿入孔
１０に挿入し、回転子シャフト３の特定位置に永久磁石１を配置している。図５の場合、
永久磁石１の異方性の方向は短辺に平行にし、アモルファス，電磁鋼板の積層体あるいは
圧粉鉄などで作成されたシャフトの孔に挿入する。図６の場合は、リラクタンストルクを
多く活用できる構造としており、永久磁石１の断面は単純形状ではなく、アーク形状とな
っている。高抵抗磁石の加工品を挿入することができるが、高抵抗磁石の原料となるフッ
素化合物を含む磁粉と樹脂の混合物を磁石位置に磁石加工することなく、軟磁性材の積層
体あるいは圧粉鉄に直接射出成形などの手法で挿入することも可能である。

フッ素化合物を適用した高抵抗磁石は、以下に示すような種々の手法のいずれかが採用
される。第一は、焼結磁石ブロックの表面にフッ素化合物を含む高抵抗層を形成した場合
であり、複数の磁石ブロックの表面の一部あるいは全部をフッ素化合物を含んだ高抵抗層
で被覆する。その手法は表面処理やスパッタリングなどの蒸着が可能である。スパッタリ
ングの場合、ＢＮやＴｉＮなどの窒素化合物や炭化物のみの高抵抗層あるいはフッ素化合
物との混合層の形成も可能である。これらの化合物の表面皮膜が形成された磁石ブロック
にＧＨｚの周波数を有するミリ波を照射することで、化合物の皮膜付近のみが選択的に加
熱され、剥離防止や磁気特性向上を実現できる。特に、磁石ブロックの母相に対して異方
性を大きくする元素を含む化合物が形成されている場合には、保磁力や角型性の向上効果
が確認できる。第二に、磁石粉の粉末表面に表面処理やスパッタリングなどの手法でフッ
素化合物などのハロゲン元素を含む化合物や窒素化合物あるいは炭素化合物を形成する場
合である。この場合には溶液処理がプロセスコスト低減のために有効であり、磁石粉表面
に沿って層状のフッ素化合物が形成でき、磁石粉末の抵抗を増加できる。この磁石粉末を
電極間に挿んでＩＶ特性を測定すると電圧１００Ｖ以下で絶縁破壊しない高抵抗層が形成
できる。磁石粉がＳｍＣｏ，ＮｄＦｅＢなどのＦｅ系あるいはＣｏ系希土類磁石であれば
、フッ素化合物を母相とする高抵抗層の硬度のほうが上記希土類磁石よりも小さく、変形
させることが可能であるため、フッ素化合物をバインダにした磁石や、樹脂と表面処理し
た磁石粉を混合して射出や圧縮，押し出し成形によるボンド磁石の作製が可能である。一
般にボンド磁石のバインダ材料の体積を小さくして磁気特性を向上させようとすると、磁
石粉同士が接触し抵抗が減少する傾向があるが、上記表面処理磁石粉を使用することによ
り磁石の抵抗は高抵抗のままで、バインダ体積を１−１０％にすることが可能である。表
面処理した磁石粉に対してもミリ波照射による磁気特性向上や信頼性向上が可能であり、
フッ素化合物を形成した磁石粉にミリ波を照射し、フッ素化合物を発熱させ希土類元素の
拡散を促進させることで、保磁力向上，角型性向上，残留磁束密度向上，フッ素化合物層
の不純物除去，フッ素化合物と磁石粉の間の密着性向上，熱減磁減少などの効果が確認で
きる。第３に磁石粉以外のＦｅ系あるいはＣｏ系その他の粉末にフッ素化合物を形成しミ
リ波照射することで、フッ素化合物付近のみ加熱することが可能であり、粉末径が大きい
ほど粉末内部の熱影響を抑えてフッ素化合物が発熱するために、表面付近のみの磁気特性
改善や複数の粉末間でフッ素化合物が結合して焼結させることが可能である。

このような手法によって作製された高抵抗磁石回転子の磁束密度波形歪と高抵抗磁石を用いた場合の損失低減率との関係を図６に示す。ギャップの磁束密度は１Ｔであり、磁石の比抵抗は１.５ｍΩcmである。損失低減は磁束密度波形歪が０.１％以上で認められ、波形歪が多いほど損失低減率が大きくなる。これは、波形歪が大きい場合、磁束密度波形に高調波を含み低抵抗の場合渦電流損が発生し易くなるが、磁石の高抵抗化により渦電流損と渦電流に起因する損失を低減することが可能であることを示している。このことは、ギャップ磁束密度の波形が高周波になるほど、磁束密度が高いほど渦電流損低減効果が顕著になり、磁石の発熱を防止することが可能となる。

ＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロックを機械研磨などで加工すると表面に加工変質層が形成され、磁気特性が劣化する。加工された１０×１０×１０mmのＮｄＦｅＢ焼結磁石ブロック表面には加工研磨による微小なクラックが発生しており、クラック表面の一部は酸化している。このような酸化物は焼結磁石の構成元素である希土類元素や鉄を含んでおり磁化が反転し易く残留磁束密度あるいは保磁力の低下を引き起こす。このような磁気特性の低下は磁石の減磁耐力を弱めるため高温で使用する場合あるいは高い減磁磁界で使用する場合など問題となる。磁気特性を回復させるために有効な手法として希土類フッ素化合物溶液で被覆する手法がある。希土類フッ素化合物溶液とは酢酸Ｄｙや硝酸Ｄｙなどを水に溶解させ攪拌した後、遠心分離しメタノールを添加する。このような溶液を使用して焼結磁石ブロックに塗布，熱処理する手法は、フッ素化合物などの粉砕粉を使用して塗布する場合と比較すると、以下のような利点がある。１）溶液のため微小なクラック表面を容易に被覆可能である。２）溶液のため、大小のクラック表面を被覆するばかりでなく窪みや穴などには溶液を溜めることが可能である。３）溶液のため磁石表面と面で接触し熱処理温度を低温化あるいは短時間化できる。４）溶液中の炭素などの不純物が熱処理により希土類元素やフッ素原子と一緒に磁石内に入り易い。５）溶液のため塗布膜厚の制御がし易く、塗布膜厚の薄膜化も容易である。６）種々の元素を溶液中に混合させることが可能である。７）スピンナーなどを使用して均一に塗布することが可能であり、溶液を再利用できる。８）粉末特有の微粉末の凝集のような問題が起きず均一に塗布できる。９）異種フッ素化合物溶液を使用して熱処理と組み合わせて多段のプロセス（Ｎｄフッ素化合物溶液で処理，熱処理後、他の重希土類フッ素化合物溶液で処理、熱処理）が可能である。酢酸Ｄｙを使用し、ほぼ透明なＤｙＦ系溶液を平均膜厚１０ｎｍに塗布した場合でも、焼結磁石ブロック表面から深さ方向に伸びるクラック内部ＤｙＦ系溶液を塗布できる。この時クラック内部に孔などが存在しても微小な孔は溶液で満たすことが可能である。また溶液は磁石表面と面で接触しているため希土類や不純物の拡散が低温で生じやすくなる。膜厚分布が粉末塗布に比べて均一なため、拡散させる希土類元素の使用量を低減することが容易である。溶液中に希土類以外の軽元素が存在する場合、熱処理時にこの軽元素が希土類元素であるＤｙやフッ素と一緒に拡散しやすくなり、粒界の一部に残留し易くなる。軽元素としては炭素が挙げられる。溶液中に混入している炭素原子は希土類元素あるいはフッ素原子とともにＮｄＦｅＢ系焼結ブロックの亀裂部や表面、粒界部付近より拡散し焼結磁石ブロック内部に拡散する。したがって粒界あるいは焼結磁石ブロック表面には炭素がＥＤＸなどにより検出される。ＤｙＦ系溶液を平坦部平均膜厚１００ｎｍで塗布した後、溶媒除去と同時に粒界などの界面に沿ってＤｙやＦ（フッ素）あるいＣ（炭素）が拡散する。磁石ブロックの最表面は厚さ１ｎｍから１００ｎｍの (Ｎｄ，Ｄｙ)(Ｏ，Ｆ，Ｃ) などの炭素を含む希土類酸フッ素化合物、Ｄｙフッ素化合物あるいはＤｙ酸化物が成長し、熱処理温度が高くなるとともに磁石ブロック内部にＤｙ及び軽元素が拡散するようになる。５００℃以上の熱処理温度ではＤｙとＮｄの相互拡散が起こり、粒界近傍にＤｙの多い相が形成される。Ｎｄ原子はフッ素，炭素あるいは酸素と一部結合し粒界に固定され、Ｄｙが粒界から１−２００ｎｍの範囲で分布するようになる。炭素の存在により粒界部でのＮｄと
Ｄｙの相互拡散が生じやすくなりかつ粒界付近にＤｙがとどまり易くなった。このことからフッ素化合物微粉を使用するよりも溶液を使用した場合の方が溶液中の軽元素による希土類固定効果が働き、保磁力の増大とＨｋ増大、同一保磁力での残留磁束密度の増加が可能となる。粒界３重点にもＤｙや炭素，フッ素が偏析した相がみられる。このように溶液を使用した場合の特徴として溶液内の軽元素不純物による希土類元素（Ｄｙ）の粒界近傍固定作用が確認できている。ＤｙＦ系溶液を使用し溶媒にメタノール，エタノールなどを使用することで焼結磁石ブロック表面から内部にかけて粒界に炭素濃度が高いフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物が成長し、このような炭素を含む化合物と磁石を構成する希土類元素との間に拡散が進行し、Ｄｙが粒界近傍に拡散し、ＮｄやＤｙは炭素を含む化合物に多く含有する。微粉末状のフッ素化合物を使用して焼結磁石ブロック表面に塗布後、熱処理によりＤｙを粒界近傍に拡散させる場合よりも、本手法を使用すると炭素の粒界への拡散によりＤｙの粒界拡散を助長したり、ＤｙとＮｄの相互拡散も助長される。また、溶液処理は粉末処理よりも焼結磁石ブロックの微小クラックにも溶液が入り込むため、拡散させるための時間が短く、処理に必要な希土類元素量が低減されると共に、拡散長も長くすることが可能である。焼結磁石ブロック表面にはＥＤＸで観察可能な量の炭素を含む希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が粒界あるいは粒界近傍に形成され、磁石ブロック中心部にはＥＤＸで観測可能な炭素は見当たらず、希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が粒状あるいは層状に成長する。このような希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物にはＤｙが偏析する。上記のような炭素およびＮｄ，Ｄｙなど希土類元素を含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の成長と同時にＤｙの粒界近傍への拡散により、保磁力増加，角型性向上，磁気特性の温度係数低減，希土類使用量低減，熱減磁低減を確認している。

フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙを拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には (Ｄｙ，Ｎｄ)_X(Ｏ，Ｆ，Ｃ)_y が成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＤｙの偏析、フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性、ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。

フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、鉄イオンを含有させフッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙを拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素または鉄がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素または鉄とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には(Ｄｙ，Ｎｄ)_X(Ｏ，Ｆ，Ｃ)_yが成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素または鉄を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子または鉄原子はこのようなＤｙの偏析、フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性、ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液が鉄以外に酢酸基などのイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。

フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、鉄イオンを含有させフッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック（１０×１０×１０mm）を１個から１０００個同時に浸漬後乾燥熱処理することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石内部に粒界に沿ってＤｙや鉄を拡散させることができた。熱処理温度は５００℃以上であり望ましくは
８００℃以上である。このような熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素または鉄がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面にはこのような軽元素または鉄とＤｙ及びＦｅを含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素または鉄が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのような鉄を含むフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にも強磁性を示すフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には (Ｄｙ，Ｎｄ)_X(Ｏ，Ｆ，Ｃ)_y が成長する（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素または鉄を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子または鉄原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.０１から１vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加，局所電気抵抗増加が確認された。処理溶液は
Ｄｙ以外に他の希土類元素あるいはアルカリ土類元素を含むフッ素化合物を形成可能であり、処理溶液に粒径０.０１ から１μｍの希土類フッ素化合物微粉末あるいは希土類酸フッ素化合物微粉を１から５０ｗｔ％含有させて処理し、上記のような熱処理あるいは800℃以上の熱処理と８００℃以下の熱処理を行うことで磁気特性を向上できる。これらの処理溶液は循環させて組成調整することで何回でも繰り返し使用できる。また処理溶液は焼結磁石の構成元素を酸性液などで溶解分離させたものを原料にすることも可能であり焼結磁石をリサイクルすることで得られる。

フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｄｙあるいは硝酸Ｄｙを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック(１０×１０×１０mm)を浸漬後乾燥熱処理（２００℃）することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石表面にＤｙを含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させることができた。次に５００℃以上であり望ましくは８００℃以上の熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＤｙと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面から内部にはこのような軽元素とＤｙを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＤｙやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には (Ｄｙ，Ｎｄ)_X(Ｏ，Ｆ，Ｃ)_y が成長する
（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＤｙが偏析しＮｄとＤｙの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＤｙの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＤｙの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで保磁力が５０％増加することを確認している。保磁力の増加以外に減磁曲線の角型性向上，温度特性改善，機械強度増加が確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、粘度の低い処理溶液を使用することで１から１０ｎｍの隙間に溶液を入れることが可能であり微粉を使用する場合よりもフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物、または炭素を含有する酸フッ素化合物を粒界に形成させ、Ｄｙを拡散させるための時間短縮，低温度化が実現できる。Ｄｙ以外にＮｄ，Ｔｂのフッ素化合物処理液を使用することで保磁力の増加を確認している。またアルカリ土類元素のフッ素化合物溶液においても角型性向上を確認している。従って磁気特性向上には希土類フッ素化合物溶液を使用しなくても、他のフッ素化合物溶液を使用してＮｄと拡散して成長する (Ｎｄ，Ｍ)_xＦｙ，
(Ｎｄ，Ｍ)_x(Ｆ，Ｏ)_yあるいは (Ｎｄ，Ｍ)_x(Ｆ，ＯＣ)_y など（ｘ，ｙは正の整数）のフッ素化合物，酸フッ素化合物あるいは炭素含有酸フッ素化合物により焼結磁石表面の希土類元素の酸化が主原因の劣化をフッ素原子により還元することで修復させることが可能である。

フッ素化合物溶液を次のようにして作製した。まず酢酸Ｍｇあるいは硝酸Ｍｇを水で溶解し、フッ化水素酸を徐々に添加しゲル状沈殿溶液を得た後、攪拌し遠心分離後メタノールを添加し攪拌させた。さらに遠心分離後エタノールを添加し攪拌した。このエタノール溶液にＮｄＦｅＢ系焼結磁石ブロック(１０×１０×１０mm)を浸漬後乾燥熱処理（２００℃）することでＮｄＦｅＢ系焼結磁石表面にＭｇを含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させることができた。次に５００℃以上であり望ましくは８００℃以上の熱処理により溶液中に存在した水素，炭素，酸素あるいは窒素がフッ素及びＭｇと共に焼結磁石ブロックに拡散し、焼結磁石ブロック表面から内部にはこのような軽元素とＭｇを多く含むＮｄフッ素化合物が形成される。このフッ素化合物から磁石内部に粒界に沿ってＭｇやフッ素あるいは軽元素が拡散する。溶液を使用するため、１ｎｍ幅のクラック部にも溶液が浸入しこのようなフッ素化合物が低温で形成されるため粉末を使用する場合よりも加工による磁気特性劣化部にもフッ素化合物が容易に成長し、少ない希土類使用量で磁気特性が改善される。磁石内部の粒界の一部には (Ｍｇ，Ｎｄ)_X(Ｏ，Ｆ，Ｃ)_y が成長する
（ｘ，ｙは整数）。このような炭素などの軽元素を含んだフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物近傍にはＭｇが偏析しＮｄとＭｇの交換が拡散により生じる。炭素原子はこのようなＭｇの偏析，フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の安定性，ＮｄとＭｇの交換などに寄与している。上記処理溶液を０.５vol％塗布し、乾燥後熱処理することで角型性が１０％増加することを確認している。温度特性改善，機械強度増加も確認された。処理溶液がイオン性成分を含むことにより、焼結磁石表面の酸化物を除去しながら酸フッ素化合物を形成することが可能であり、処理前の酸洗が不要である。また、焼結磁石に(Nd,Dy)FeB系磁石を用いることで、Ｍｇフッ素化合物と希土類元素が反応して成長するフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物にＮｄ及びＤｙが混入し、熱処理によってこのフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物からＤｙやＮｄが焼結磁石の粒界に沿って拡散することにより、保磁力向上や角型性向上などの磁気特性向上を確認できる。すなわち希土類元素を含まないフッ素化合物系処理液を用いて焼結磁石表面を被覆後、５００℃以上焼結温度以下の温度で熱処理することで、表面付近に焼結磁石の構成元素を含むフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物を成長させ、さらに拡散熱処理を施すことで粒界に沿って希土類元素を拡散させ、
ＤｙとＮｄの相互拡散によりＤｙを粒界付近に拡散させることが可能である。この手法により希土類元素を含まないフッ素化合物処理液により焼結磁石表面の磁気特性を向上させることが可能であり、減磁曲線の角型性が１０％以上向上する。Ｍｇフッ素化合物溶液にＤｙなどの重希土類元素フッ素化合物溶液を混合あるいは多層にして処理することで角型性向上と保磁力増加が達成できる。上記のような効果が得られるＭｇ以外のフッ素化合物溶液はアルカリ，アルカリ土類，遷移金属元素のフッ素化合物溶液である。

ＮｄＦｅＢ系焼結磁石を高耐熱用途で使用する場合、重希土類元素であるＤｙ，Ｈｏ，Ｔｂなどの添加あるいはＧａなどの半金属元素やＮｂなどの遷移金属元素が混合されている。このような焼結磁石の母相であるＲＥ₂Ｆｅ₁₄Ｂ(ＲＥは希土類元素) と母相以外の粒界相や硼化物があり、加工研磨工程で焼結磁石表面あるいは粒界部付近を中心にクラックが生じ酸化している。このような酸化は磁気特性を劣化させる。またクラック部は非磁性であり凹凸がある界面であるため逆磁区が発生し易く角型性が低下する。フッ素化合物溶液がこのような１ｎｍから１０００ｎｍ幅のクラックあるいは焼結磁石表面に接触するとフッ素原子の一部が酸素あるいは希土類元素と界面で結合し、熱エネルギーが付加されると界面から拡散し希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が成長し、希土類元素の酸化物が希土類元素のフッ素化合物や酸フッ素化合物に還元される。溶液を使用しているため溶液と接触している面全てでこの種の反応が起こり酸フッ素化合物の成長が主に認められ、焼結磁石の表面付近に希土類酸フッ素化合物相が成長する。これとほぼ同時にフッ素，希土類元素、あるいは溶液中の炭素などの原子が粒界に沿って内部に拡散する。クラックの幅が１０００ｎｍ以下で酸化膜の厚さが１００ｎｍ以下であればＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物液による表面処理で焼結磁石の角型性向上は可能である。すなわち希土類元素酸化物の還元による磁気特性回復が可能である。また重希土類元素をあらかじめ使用した焼結磁石の場合には、このようなＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物処理液を使用して熱処理により重希土類元素の酸フッ素化合物層を成長させ、この酸フッ素化合物から重希土類元素を粒界に沿って拡散させ、さらに重希土類元素とＮｄの交換により重希土類元素を粒界付近に偏析させることも可能である。このとき粒界付近にはフッ素あるいは溶液中の拡散速度の速い炭素などの軽元素が検出できる。希土類元素は炭素，硼素，窒素，酸素と結合しそれぞれ化合物を形成することは知られており、このような化合物の生成自由エネルギーの差を利用して重希土類と希土類元素の交換反応を実現させることが可能である。焼結磁石全体の磁気特性を向上させるためには、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を拡散させ、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を偏析させる。希土類元素の粒界拡散は、フッ素及び炭素など希土類元素と化合物を形成する軽元素によって助長される。溶液から拡散させる場合、溶液と焼結磁石は面接触のため拡散が低温度で進行し、かつ溶液中の軽元素も粒界に沿って拡散し、希土類元素の拡散を助長させる。このことにより、粒界に沿って成長する希土類元素を含むフッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物または希土類炭素酸フッ素化合物の結晶粒径を小さくすることができる。溶液を用いて０.１から５vol％Ｄｙフッ素溶液を塗布後、５００℃から１０００℃で熱処理することで、焼結磁石表面に希土類フッ素酸素化合物及び希土類炭素酸フッ素化合物が成長し、この粒径が０.１ から１０μｍとなるが、焼結磁石内部の粒界に成長する希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物は、最表面の粒径よりも小さくすることができる。このような希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物の粒径は小さい方が望ましく、粒界に沿って成長する場合、粒界に平行な方向と粒界に垂直な方向でその寸法を評価した時、粒界に平行な方向の寸法が粒界に垂直な寸法よりも長くなっており、このことが保磁力増加に寄与している。上記希土類フッ素酸素化合物あるいは希土類炭素酸フッ素化合物中のフッ素濃度は０.１ から５０原子％であり、炭素濃度が
０.１ から１０原子％、酸素濃度が０.０１ から１０原子％である。フッ素原子及び炭素原子が粒界に沿って層状に偏析することで、希土類元素間の拡散が粒界を中心にして粒界の周囲に進行し、磁気特性が向上する。磁気特性向上としては保磁力の１０から２００％増加、減磁曲線の角型性５から２０％向上が認められ、その結果減磁耐力の向上が認められる。粒界付近のフッ素濃度が０.１％ 以上存在する全粒界に占める割合は１０％以上であり望ましくは５０％以上である。炭素などの溶液から拡散した軽元素は焼結磁石の表面付近の粒界部に多く認められその濃度は焼結磁石内部になるほど減少する傾向を示すが、このような希土類元素と化合物を形成する可能性のある軽元素は、粒界に存在することにより希土類元素の拡散を助長させるため、熱処理の低温化，短時間化及び、フッ素を含む相の粒界に沿った成長を助長させるため、磁気特性が向上し易い。焼結磁石ブロック表面には酸素濃度の１／１０から２倍程度の炭素が酸フッ素化合物中に存在する。この炭素は溶液処理後の熱処理により拡散したものであり、磁石内部にも粒界に沿って拡散する。希土類元素とフッ素を含む溶液を焼結磁石ブロックに塗布し、１０００℃以下の温度で熱処理することで保磁力増大や減磁曲線の角型性向上が確認できた。溶液を使用する特徴として以下の項目が挙げられる。１）溶液のため１ｎｍから１００ｎｍ幅の微小なクラック表面を容易に被覆可能である。２）溶液のため、大小のクラック表面を被覆するばかりでなく窪みや穴などには溶液を溜めることが可能である。また加工により剥離しそうなNdFeBの粒を結着させることが可能である。３）溶液のため磁石表面とフッ素や希土類元素が面で接触し熱処理温度を低温化あるいは短時間化できる。４）溶液中の炭素などの不純物が熱処理により希土類元素やフッ素原子と一緒に磁石内に入ることで粒界に層状にフッ素を含む相の成長を助長させる。５）溶液のため塗布膜厚の制御がし易く、塗布膜厚の薄膜化も容易であり、平均膜厚１ｎｍから１０００ｎｍの塗布膜を容易に形成可能である。６）種々の元素を溶液中に混合させることが可能である。炭素等軽元素（水素，酸素，窒素など）の混合，各種酸溶液との混合，希土類フッ素化合物微粉との混合，希土類窒素化合物との混合が可能である。７）スピンナーなどを使用して複雑形状磁石に均一に塗布することが可能であり、溶液を再利用できる。８）粉末特有の微粉末同士の凝集のような問題が起きず均一に塗布できる。９）異種フッ素化合物溶液を使用して熱処理と組み合わせて多段のプロセス（Ｎｄフッ素化合物溶液で処理，熱処理後、他の重希土類フッ素化合物溶液で処理，熱処理）が可能である。このような特徴を生かして焼結ブロックだけでなく、
ＮｄＦｅＢ系磁粉の表面処理による磁気特性向上も確認している。

ＮｄＦｅＢ系焼結磁石を高耐熱用途で使用する場合、重希土類元素であるＤｙ，Ｈｏ，Ｔｂなどの添加あるいはＧａなどの半金属元素やＮｂなどの遷移金属元素が混合されている。このような焼結磁石の母相であるＲＥ₂Ｆｅ₁₄Ｂ(ＲＥは希土類元素) と母相以外の希土類元素濃度の高い粒界相や硼化物があり、加工研磨工程で焼結磁石表面あるいは粒界部付近を中心にクラックが生じ希土類元素は酸化している。このような酸化は磁気特性を劣化させ、減磁曲線に保磁力の小さい相として現れる。またクラック部は空間であるため非磁性であり凹凸がある界面であるため逆磁区が発生し易く減磁曲線の角型性が低下する。希土類元素を含むフッ素化合物溶液がこのような１ｎｍから１０００ｎｍ幅のクラックあるいは焼結磁石表面に接触するとフッ素原子の一部が酸素あるいは焼結磁石を構成している希土類元素と界面で結合し、熱エネルギーが付加されると界面から拡散し希土類フッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物が成長し、希土類元素の酸化物が希土類元素のフッ素化合物や酸フッ素化合物に還元される。同時に溶液中の希土類元素と焼結磁石を構成していた希土類元素との間に交換拡散が生じる。溶液を使用しているため溶液と接触している面全てでこの種の反応が起こり酸フッ素化合物の成長が主に認められ、焼結磁石の表面付近に希土類酸フッ素化合物相が成長する。Ｄｙとフッ素を含む溶液の場合、溶液中の
Ｄｙと焼結磁石中のＮｄが相互拡散により (Ｄｙ，Ｎｄ)_x(Ｆ，Ｏ，Ｃ)_y などの化合物が形成される（ｘ，ｙは正の整数）。これとほぼ同時にフッ素，希土類元素、あるいは溶液中の炭素などの原子が粒界に沿って内部に拡散する。クラックの幅が１０００ｎｍ以下で酸化膜の厚さが１００ｎｍ以下であればＭｇ，ＣａあるいはＦｅなど希土類元素を含まないフッ素化合物液による表面処理で焼結磁石の角型性向上は可能である。すなわち希土類元素酸化物の還元による磁気特性回復が可能である。またＤｙ，Ｔｂ，Ｈｏなど重希土類元素をあらかじめ使用した焼結磁石の場合には、このようなＭｇなど希土類元素を含まないフッ素化合物処理液を使用して熱処理により重希土類元素の酸フッ素化合物層を成長させ、この酸フッ素化合物から重希土類元素を粒界に沿って拡散させ、さらに重希土類元素とＮｄの交換により重希土類元素を粒界付近に偏析させることも可能である。このとき粒界付近にはフッ素あるいは溶液中の拡散速度の速い炭素，窒素などの軽元素が検出できる。希土類元素は炭素，硼素，窒素，酸素と結合しそれぞれ化合物を形成することは知られており、このような化合物の生成自由エネルギーの差を利用して重希土類と希土類元素の交換反応を実現させることが可能である。焼結磁石全体の磁気特性を向上させるためには、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を拡散させ、粒界に沿ってフッ素及び希土類元素を偏析させる。希土類元素の粒界拡散は、フッ素及び炭素など希土類元素と化合物を形成する軽元素によって助長される。溶液から拡散させる場合、溶液と焼結磁石は面接触のため拡散が５００℃以下２００℃以上の低温度で進行し、かつ溶液中の軽元素も粒界に沿って拡散し、希土類元素の拡散を助長させる。このことにより、粒界に沿って成長する希土類元素を含むフッ素化合物あるいは希土類酸フッ素化合物または希土類炭素酸フッ素化合物の結晶粒径を小さくすることができる。焼結磁石表面に成長するフッ素を含む化合物でフッ素濃度が５０ａｔ％以上の場合はフッ素を含む化合物の抵抗が高いが、３０％未満になると抵抗は急激に低くなり焼結磁石表面の高抵抗化が困難となる。抵抗を５０％以上増加させるためにはフッ素濃度を３０％以上残留させるように、熱処理温度を８００℃以下にするか、フッ素含有溶液を１００ｎｍから１０００ｎｍ以上塗布するかあるいはフッ素濃度を高くした溶液を使用して塗布することが望ましい。

本発明は硬質磁性材料及び軟磁性材料に高抵抗相を層状に形成し、高周波での損失を低
減することが可能であり、高周波磁界が印加される磁気回路に利用される。硬質磁性材料
ではＲ−Ｆｅ−Ｂ（Ｒは希土類元素）系磁石などの磁石においてエネルギー積低減を抑え
て損失を低減でき、高調波磁界が印加された時の磁石部発熱を抑制でき、埋め込み磁石モ
ータ，表面磁石モータあるいは発電機などの回転機に適用できる。このような磁石モータ
には、ハイブリッド自動車の駆動用，スタータ用，電動パワステ用，産業用，ＨＤＤスピ
ンドルモータ，サーボモータ，家電用，ロボット用，鉄道用が含まれる。

酸素濃度と成形体密度との関係。 高抵抗層の相対抵抗値と発熱低減率との関係。 高抵抗磁石モータの径方向断面形状。 高抵抗磁石モータの径方向断面形状。 高抵抗磁石モータの損失低減率と磁束密度の関係。 高抵抗磁石モータの損失低減率と磁束密度波形歪の関係。 高抵抗磁石モータの径方向断面形状。 高抵抗磁石モータの径方向断面形状。 高抵抗磁石モータの損失低減率と比抵抗の関係。

符号の説明

１ 永久磁石
２ 固定子
３ 回転子シャフト
４ ティース
５ コアバック
６ 固定子鉄心
７ スロット
８ 電機子巻線
９ シャフト孔
１０ 回転子挿入孔
１０１ 珪素鋼板
１０２ 軟磁性材

Claims (14)

1. 鉄又はコバルトを含む母相の表面又は粒界の一部に層状のフッ素化合物を含む粒界相が形成され、
   前記層状の粒界相は前記母相よりも抵抗が１０倍以上高く、
   かつ前記層状の粒界相は前記母相よりも硬度が小さく、
   前記母相及び前記層状の粒界相の酸素濃度が１０ppm以上１００００ppm以下であり、
   前記フッ素化合物と前記母相の間に希土類元素が拡散した磁石。
2. 前記フッ素化合物は、前記母相よりもミリ波加熱により発熱しやすい材料である請求項１に記載の磁石。
3. 前記フッ素化合物は、前記母相よりも２００℃以上の温度において誘電損失が大きい材料である請求項１に記載の磁石。
4. 前記希土類元素の拡散は、ミリ波加熱により前記フッ素化合物が発熱することにより進行した請求項１に記載の磁石。
5. 前記層状の粒界相は１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の厚さである請求項１に記載の磁石。
6. 前記層状の粒界相は前記母相に被覆形成される請求項１に記載の磁石。
7. 前記母相は１種以上の希土類元素を含む請求項１に記載の磁石。
8. 前記母相は１種以上の希土類元素及び１種以上の半金属元素を含む請求項１に記載の磁石。
9. 前記母相の残留磁束密度が０.４Ｔ以上である請求項１に記載の磁石。
10. 前記フッ素化合物はフッ素と１種以上のアルカリ金属，アルカリ土類金属，遷移金属，希土類金属とで構成される請求項１に記載の磁石。
11. 前記層状の粒界相の形成により前記母相の抵抗値を１０倍以上高めている請求項１に記載の磁石。
12. 複数のスロット及び複数のティースを形成する固定子と、
    前記ティースに巻かれる電機子巻線と、
    前記固定子の内部に配置する回転子とを有し、
    前記回転子の外周表面に請求項１に記載の磁石を配置する回転機。
13. 前記母相及び前記層状の粒界相の酸素濃度が１０ppm以上５０００ppm以下である請求項１に記載の磁石。
14. 請求項１に記載の磁石を用いた硬磁性材及び軟磁性材を有し、
    前記軟磁性材に交流磁界を印加した時の前記硬磁性材の渦電流損失が前記軟磁性材の渦電流損失よりも小さい磁気回路。

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