希土類フリー、低減磁石の耐熱性、磁力向上と電動車用モーターへの応用

第1部 サマリウム – 鉄 – 窒素焼結磁石の作製技術と課題

(2017年1月18日 10:15〜11:45)

　ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータの発展を担うのは、高温において高性能な永久磁石をいかに開発するかに依る。サマリウム – 鉄 – 窒素磁石は高温においてネオジム磁石を超える性能を有するにもかかわらず、焼結磁石の作製が難しいことからこれまで注目されなかった。 　産総研では、このサマリウム – 鉄 – 窒素磁石に焦点を絞って詳細な研究開発を行うことにより、その磁気特性を低下させることなく焼結磁石を作製することに世界で初めて達成した。 　本講演ではその経緯の詳細を述べるとともに、現在の実用化に向けた研究の最前線を紹介する。

1. サマリウム – 鉄 – 窒素焼結磁石の開発動機
   1. 高効率モータと永久磁石材料
   2. 産総研における永久磁石の研究開発
   3. サマリウム – 鉄 – 窒素磁石の潜在力と課題
2. サマリウム – 鉄 – 窒素焼結磁石の課題
   1. 焼結による保磁力低下現象
   2. 焼結時の微視的変化の理解
   3. 保磁力低下メカニズムの提案
3. サマリウム – 鉄 – 窒素焼結磁石の開発
   1. 作製プロセスの開発
   2. 保磁力低下のない焼結磁石
   3. 焼結磁石の特性
4. 高性能焼結磁石に向けて
   1. 高性能化に向けた課題
   2. 粉末コーティング技術の開発
   3. 超微細粉末の合成
   4. 焼結磁石作製プロセスの高度化
5. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第2部 Nd – Fe – B磁石の保磁力支配要因の解析とDy低減技術

(2017年1月18日 12:30〜14:00)

　Nd – Fe – B磁石はハイブリッド自動車などの環境対応製品の普及により需要が拡大しています。特に自動車用途では高温環境で磁石が所望の性能を発揮するために高い保磁力が要求され、Dyなどの重希土類元素が活用されてきましたが、近年顕在化した資源問題を背景として、高保磁力磁石のDy低減が強く望まれています。 　本講義ではこのようなNd – Fe – B磁石の課題解決に向けた保磁力支配要因の解析ならびに高保磁力Nd – Fe – B磁石のDy低減技術について研究開発動向を概説します。

1. はじめに
   1. Nd – Fe – B磁石～製法と特徴
   2. Nd – Fe – B磁石におけるDyの役割
   3. 希土類の資源問題
2. Nd – Fe – B磁石の保磁力支配要因の解析
   1. 永久磁石の保磁力発現原理 ～古典的なモデル
   2. 古典的なモデルをNd – Fe – B磁石に適用する際の課題
   3. 磁化反転挙動解析の取り組み (計測、シミュレーション)
   4. 粒界相近傍組織解析の取り組み (組成、磁性など)
3. Nd – Fe – B磁石のDy低減技術
   1. Dy分布制御
   2. 結晶粒微細化
   3. 粒界相制御
• 質疑応答

第3部 熱間加工法による重希土フリー磁石の開発とHEV用モーターへの応用

(2017年1月18日 14:10〜15:20)

　ネオジム磁石は、工業生産されている磁石の中で最も高磁力を有するため、モータ用材料としての需要が急増している。その中でも、HEVやEVの駆動モータに使用されるネオジム磁石には、高い磁力だけでなく、高い耐熱性 (=高保磁力) が要求される。そのため、これらに対しては、通常は保磁力向上に有効な重希土類元素が5~10wt.%添加されている。しかし、資源面の問題により、重希土類元素の使用量を減らすことは、世界的な課題となっている。 　そこで、主に組織制御で高保磁力を達成するため、耐熱性に有効な微細組織を有する熱間加工磁石に着目し、本磁石に対して、プロセス条件と成分設計の最適化を行ない、量産車への適用が可能な重希土類元素完全フリー磁石を開発した。

1. 背景
   1. 自動車の電動化
   2. ネオジム磁石について
   3. 希土類磁石原料の資源問題と磁石業界の課題
2. 熱間加工ネオジム磁石について
   1. ネオジム磁石の種類と熱間加工磁石の特徴
   2. 製造方法
   3. 結晶粒配向メカニズム
   4. 熱間加工磁石の磁気特性
3. 熱間加工磁石の成形プロセスと磁気特性の関係
   1. 磁気特性への組織の影響
   2. 磁気特性への組成の影響
   3. 重希土類低減磁石の開発
4. 製品紹介および最近の研究紹介
5. まとめと今後の課題
• 質疑応答

第4部 DyフリーNdFeB系異方性ボンド磁石の開発とモータへの応用

(2017年1月18日 15:30〜17:00)

　NdFeB合金と独自の水素反応処理の発明により安定的に高い飽和磁化を持つ高性能磁粉の量産に成功し、さらに粒界拡散法によりDyフリーで高い保磁力を有するNd系異方性ボンド磁石 (マグファイン) の開発に成功した。 　圧縮成形リング磁石により、従来のフェライト焼結磁石を使用したシートモータの重量、サイズを大幅に低減し小型軽量化が実現した。また、熱可塑性樹脂を用いた射出成形工法の場合、モータコアに直接一体成形が可能となり、モータ製造時において大幅な工程省略を実現し、現在市場拡大中である。 　形状自由度に優れ、高い電気抵抗率を有するDyフリー・マグファインは、今後のパワーエレクトロニクスの技術の進歩と伴に、さらなる高効率モータへの実現に大きな期待が集まっている。

1. 背景
   1. 21世紀の資源・エネルギー環境
   2. 磁石材料進展の歴史
   3. パワーエレクトロニクスの進展によるモータの高効率化
   4. モータ用磁石に求められる課題
2. DyフリーNd系異方性ボンド磁石 (マグファイン) の開発
   1. 磁石の種類と異方性ボンド磁石の特徴
   2. d – HDDR法による異方化現象の発見と量産技術の開発
   3. 粒界拡散法による保磁力発現機構の発見
3. Dyフリー・マグファインの製造プロセスと磁気特性
   1. Dyフリー・マグファインの製造プロセス
   2. Dyフリー・マグファインの成形法と磁気特性
   3. Dyフリー・マグファインの機械的・物理的特性
   4. 成形プロセスによるアプリケーション上の優位性
4. Dyフリー・マグファインのモータ設計事例と製品紹介
   1. DCモータへの応用
   2. ブラシレスモータへの応用
5. まとめと今後の展望
• 質疑応答