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技術 希土類磁石の分離回収方法、希土類磁石の製造方法、及び回転電機の製造方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 荒木健中野善和
出願日 2012年3月27日 (9年6ヶ月経過) 出願番号 2014-506990
公開日 2015年8月3日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 WO2013-144995
状態 特許登録済
技術分野 固体廃棄物の処理 コア、コイル、磁石の製造
主要キーワード 平均粉径 所定温度範囲外 昇温工程後 アウタロータ式 ポリフェニレンスルファイド樹脂 所定温度域 各固定子コイル 抵抗加熱装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年8月3日)のものです。
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図面 (11)

課題・解決手段

この発明は、分離対象物から分離回収した希土類磁石純度を向上させることができる希土類磁石の分離回収方法、希土類磁石の製造方法、及び回転電機の製造方法を得ることを目的とする。 この発明に係る希土類磁石の分離回収方法は、まず、回転子鉄心2と回転子鉄心2に接着剤4を介して固定された永久磁石(希土類磁石)3とを含む回転子(分離対象物)1を水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で昇温させる(昇温工程)。この後、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で、850℃以上で1150℃以下の温度に回転子1の温度を維持する(所定温度域工程)。この後、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で回転子1を降温させる(降温工程)。接着剤4が崩壊し、永久磁石3を分離するので回収する。

概要

背景

従来、希土類−鉄−窒素系磁石材料粉末高分子化合物結着してなるボンド磁石に含まれる磁石材料を再利用するために、70モル%の水素ガス及び30モル%のアルゴンガスを混合した混合ガス中で、0.8気圧、950℃に維持しながら、ボンド磁石を2時間加熱することにより、高分子化合物を分解して希土類−鉄−窒素系磁石材料を回収する再生方法が知られている(例えば特許文献1参照)。

概要

この発明は、分離対象物から分離回収した希土類磁石純度を向上させることができる希土類磁石の分離回収方法、希土類磁石の製造方法、及び回転電機の製造方法を得ることを目的とする。 この発明に係る希土類磁石の分離回収方法は、まず、回転子鉄心2と回転子鉄心2に接着剤4を介して固定された永久磁石(希土類磁石)3とを含む回転子(分離対象物)1を水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で昇温させる(昇温工程)。この後、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で、850℃以上で1150℃以下の温度に回転子1の温度を維持する(所定温度域工程)。この後、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で回転子1を降温させる(降温工程)。接着剤4が崩壊し、永久磁石3を分離するので回収する。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、分離対象物から分離回収した希土類磁石の純度を向上させることができる希土類磁石の分離回収方法、希土類磁石の製造方法、及び回転電機の製造方法を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

鉄心と上記鉄心に有機系接着剤を介して固定された希土類磁石とを含む分離対象物から上記希土類磁石を分離回収する希土類磁石の分離回収方法であって、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で上記分離対象物を昇温させる昇温工程、上記昇温工程後、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で、850℃以上で1150℃以下の温度に上記分離対象物の温度を維持する所定温度域工程、及び上記所定温度域工程後、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で上記分離対象物を降温させる降温工程を備えていることを特徴とする希土類磁石の分離回収方法。

請求項2

上記所定温度域工程における水素分圧は、5kPa以上とされることを特徴とする請求項1に記載の希土類磁石の分離回収方法。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の希土類磁石の分離回収方法によって回収された希土類磁石を含む原料から再生希土類磁石を製造する希土類磁石の製造方法であって、上記原料を加熱して溶解する溶解工程、上記溶解工程で溶解した上記原料を冷却することによりインゴットを形成するインゴット形成工程、上記インゴットを粉砕して粉状体を得る粉砕工程、上記粉状体を加圧して成形体を得る成形工程、及び上記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程を備えていることを特徴とする希土類磁石の製造方法。

請求項4

請求項1又は請求項2に記載の希土類磁石の分離回収方法によって回収された希土類磁石を含む原料から再生希土類磁石を製造する希土類磁石の製造方法であって、上記希土類磁石の分離回収方法によって回収された上記希土類磁石を粉砕して粉末を得る粉砕工程、上記粉末を含む上記原料の粉状体を加圧して成形体を得る成形工程、及び上記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程を備えていることを特徴とする希土類磁石の製造方法。

請求項5

固定子と、上記固定子に対して回転可能な回転子とを有する回転電機を製造する回転電機の製造方法であって、請求項3又は請求項4に記載の希土類磁石の製造方法により得られた再生希土類磁石を鉄心に固定することにより上記回転子又は上記固定子を得る磁石固定工程を備えていることを特徴とする回転電機の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、希土類磁石を含む分離対象物から希土類磁石を分離回収する希土類磁石の分離回収方法、分離対象物から分離回収された希土類磁石をリサイクルして再生希土類磁石を製造する希土類磁石の製造方法、及び再生希土類磁石を含む回転電機を製造する回転電機の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、希土類−鉄−窒素系磁石材料粉末高分子化合物結着してなるボンド磁石に含まれる磁石材料を再利用するために、70モル%の水素ガス及び30モル%のアルゴンガスを混合した混合ガス中で、0.8気圧、950℃に維持しながら、ボンド磁石を2時間加熱することにより、高分子化合物を分解して希土類−鉄−窒素系磁石材料を回収する再生方法が知られている(例えば特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2001−44013号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、特許文献1に示された再生方法によれば、高分子化合物を分解するだけでなく、希土類磁石も脆化して崩壊してしまうので、例えば、希土類磁石が樹脂製の接着剤鉄心に固定されているものから希土類磁石のみを取り出す場合、崩壊した希土類磁石に接着剤の残骸不純物として混入してしまい、取り出した希土類磁石の純度が著しく低下してしまう。

0005

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、分離対象物から分離回収した希土類磁石の純度を向上させることができる希土類磁石の分離回収方法、希土類磁石の製造方法、及び回転電機の製造方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

この発明に係る希土類磁石の分離回収方法は、鉄心と鉄心に有機系接着剤を介して固定された希土類磁石とを含む分離対象物から希土類磁石を分離回収する希土類磁石の分離回収方法であって、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で分離対象物を昇温させる昇温工程、昇温工程後、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で、850℃以上で1150℃以下の温度に分離対象物の温度を維持する所定温度域工程、及び所定温度域工程後、水素分圧が1kPa以下の真空又は非酸化性ガス中で分離対象物を降温させる降温工程を備えている。

発明の効果

0007

この発明に係る希土類磁石の分離回収方法では、水素分圧が1kPa以下の真空中で分離対象物を昇温させる昇温工程と、昇温工程後に、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空中で850℃〜1150℃の範囲に分離対象物の温度を維持する所定温度域工程と、所定温度域工程後に、水素分圧が1kPa以下の真空中で分離対象物を降温させる降温工程とが行われるので、分離対象物における希土類磁石の崩壊を回避しながら、有機系接着剤を崩壊させることができる。これにより、希土類磁石及び有機系接着剤の両方が崩壊してしまうことを防止することができ、希土類磁石及び有機系接着剤のそれぞれの残渣が混合してしまうことを防止することができる。従って、希土類磁石を崩壊させることなく有機系接着剤を崩壊させることができるので、希土類磁石から有機系接着剤を容易にかつより確実に除去することができ、分離対象物から分離回収した希土類磁石の純度を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0008

この発明の実施の形態1による希土類磁石の分離回収方法が適用される回転電機の回転子を示す横断面図である。
図1のII-II線に沿った断面図である。
図1の回転電機の回転子から永久磁石を分離回収する希土類磁石の分離回収装置を示す構成図である。
図2の回転電機の回転子から永久磁石が分離された状態を示す構成図である。
加熱容器内の水素分圧の条件を昇温工程、所定温度域工程及び降温工程でそれぞれ変えながら回転電機の回転子に対して行った希土類磁石の分離回収方法の実験結果を示す表である。
この発明の実施の形態2による希土類磁石の分離回収方法が適用される回転電機の回転子を示す横断面図である。
図6のVII-VII線に沿った断面図である。
この発明の実施の形態3による希土類磁石の製造方法の手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態4による希土類磁石の製造方法の手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態5による回転電機を示す断面図である。

実施例

0009

実施の形態1.
この実施の形態では、回転電機から取り出された回転子を分離対象物とし、分離対象物から希土類磁石を分離回収する希土類磁石の分離回収方法について説明する。

0010

図1は、この発明の実施の形態1による希土類磁石の分離回収方法が適用される回転子を示す横断面図である。また、図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。図において、分離対象物である回転子1は、軸線を持つ回転子鉄心2と、回転子鉄心2の外周面に固定され、回転子鉄心2の周方向へ並べられた複数の永久磁石3とを有している。即ち、この例では、SPM(Surface Permanent Magnet)タイプの回転電機(永久磁石を鉄心の外周面に固定した回転子を有する回転電機)から取り出された回転子が分離対象物とされている。

0011

回転子鉄心2の形状は、外径が50mm、軸線方向の寸法が60mmの円柱状とされている。また、回転子鉄心2は軸線方向へ積層された複数枚ケイ素鋼板を有し、各ケイ素鋼板の板厚は0.35mmとされている。

0012

各永久磁石3は、希土類元素を含む磁石、即ち希土類磁石とされている。この例では、ネオジム磁石(Nd-Fe-B系(ネオジム−鉄−ボロン系)の焼結磁石)(保持力:1.5MA/m、飽和磁化:1.3T)が永久磁石3として用いられている。また、各永久磁石3の形状は、幅寸法(回転子1の周方向についての寸法)が12mm、長さ寸法(回転子1の軸線方向についての寸法)が45mm、厚さ寸法が2mmの曲板状とされている。

0013

各永久磁石3は、接着剤4を介して回転子鉄心2に固定されている。接着剤4は、樹脂を主成分とする有機系接着剤である。この例では、エポキシ系樹脂を主成分とする接着剤(エポキシ系接着剤)が接着剤4として用いられている。

0014

回転子鉄心2には、回転子鉄心2を貫通する回転子軸5が固定されている。回転子軸5は、回転子鉄心2の軸線上に配置されている。

0015

次に、この発明の実施の形態1による希土類磁石の分離回収方法を実施する希土類磁石の分離回収装置について説明する。図3は、図1の回転子1から永久磁石3を分離回収する希土類磁石の分離回収装置を示す構成図である。図において、希土類磁石の分離回収装置(以下、単に「分離回収装置」という)11は、分離対象物である回転子1を収容する加熱容器12と、加熱容器12内の回転子1を加熱する加熱ヒータ加熱装置)13とを有している。

0016

加熱容器12には、ガスを加熱容器12内に導入するためのガス導入路14と、加熱容器12内のガスを排出するための排気路(図示せず)とが設けられている。加熱容器12内には、加熱容器12内への導入量を調整しながら水素ガスがガス導入路14から導入可能になっている。排気路からは、加熱容器12内の圧力が0.01kPa以下の真空レベルになるまで、加熱容器12内のガスを排出可能になっている。

0017

加熱ヒータ13は、加熱容器12の外周部分に配置されている。また、加熱ヒータ13は、通電による発熱により加熱容器12内の回転子1を加熱する抵抗加熱装置とされている。なお、加熱ヒータ13は、誘導加熱により回転子1を加熱する誘導加熱装置であってもよい。

0018

次に、分離対象物である回転子1から永久磁石(希土類磁石)3を分離回収する希土類磁石の分離回収方法について説明する。

0019

まず、回転子1を加熱容器12内に配置する。この後、加熱容器12内の圧力が0.01kPa以下の真空レベルになるまで加熱容器12内のガスを排気路から排出する。

0020

この後、ガス導入路14から水素ガスを加熱容器12内に導入し、加熱容器12内の状態を、水素分圧が1kPa以下の真空状態とする。これにより、加熱容器12内の回転子1は、水素分圧が1kPa以下の真空中に置かれることとなる。

0021

この後、加熱容器12内の水素分圧を1kPa以下に維持したまま、加熱ヒータ13への給電により回転子1を加熱し、10℃/分の昇温速度で室温から850℃になるまで回転子1を昇温させる(昇温工程)。

0022

この後、ガス導入路14から加熱容器12内に水素ガスをさらに導入して、加熱容器12内の水素分圧を上昇させ、加熱容器12内の水素分圧を1kPa以上で15kPa以下の範囲に調整する。この後、2時間を経過するまで、加熱容器12内の水素分圧を1kPa以上で15kPa以下の範囲に維持する。また、加熱容器12内の水素分圧を1kPa以上で15kPa以下の範囲に維持している間、加熱ヒータ13への給電量の調整により、加熱容器12内の回転子1の温度を850℃以上で1150℃以下の範囲に維持する(所定温度域工程)。

0023

この後、加熱容器12内のガス(水素ガス)を排気路から排出して、加熱容器12内の圧力を0.01kPa以下の真空レベルにまで低下させ、水素分圧が1kPa以下の真空状態とする。この後、加熱容器12内の水素分圧を1kPa以下に維持したまま、加熱ヒータ13への給電を停止することにより加熱容器12内の回転子1を冷却し、回転子1を室温にまで降温させる(降温工程)。なお、加熱容器12内のガス(水素ガス)を排気路から排出して、加熱容器12内の圧力を0.01kPa以下の真空レベルにまで低下させた後に、ガス導入路14から水素ガスを加熱容器12内に導入することにより、再度、加熱容器12内の状態を、水素分圧が1kPa以下の真空状態が維持されるように制御してもよい。また、所定温度域工程において850℃よりも高い温度で維持した場合は、水素分圧を1kPa以上に保ったままの状態で850℃まで温度を低下させた後に、上記のような降温工程に移行してもよい。

0024

上記の昇温工程、所定温度域工程及び降温工程を経ることにより、水素脆化による永久磁石3の崩壊が回避されつつ、接着剤4の崩壊(分解)が促進される。これにより、永久磁石3及び接着剤4のうち、接着剤4のみが崩壊し、図4に示すように、永久磁石3が回転子鉄心2から分離される。

0025

この後、永久磁石3の表面の洗浄処理を行うことにより、希土類磁石の分離回収方法が完了する。この例では、永久磁石3に対する洗浄処理としてバレル処理が用いられる(洗浄工程)。接着剤4の崩壊が不足し、永久磁石3の表面に接着剤4の一部が残っている場合、永久磁石3に対する洗浄処理により、永久磁石3の表面に残っている接着剤4が除去される。このようにして、希土類磁石の分離回収方法が実施される。

0026

ここで、昇温工程、所定温度域工程及び降温工程のそれぞれで加熱容器12内での水素分圧の条件を変えながら、上記の希土類磁石の分離回収方法の手順で回転子1に対する処理の実験を行った。実験では、昇温工程での水素分圧の条件を0.01kPa〜50kPaの範囲で変化させ、所定温度域工程での水素分圧の条件を1kPa〜50kPaの範囲で変化させ、降温工程での水素分圧の条件を0.01kPa〜50kPaの範囲で変化させた。また、所定温度域工程における処理温度所定温度範囲外の800℃、または1200℃とした場合の実験も行った。

0027

図5は、加熱容器12内の水素分圧の条件を昇温工程、所定温度域工程及び降温工程でそれぞれ変えながら回転子1に対して行った希土類磁石の分離回収方法の実験結果(実施例1〜18及び比較例1〜21)を示す表である。また、所定温度域工程における処理温度を所定温度範囲外の800℃、または1200℃とした場合の実験結果(比較例22〜29)を示す表である。

0028

実施例1〜3、7〜9、13〜15、及び比較例1〜4、8〜11、15〜18では、所定温度域工程での水素分圧を1kPaで一定とし、昇温工程及び降温工程のそれぞれでの水素分圧を0.01kPa〜50kPaの範囲で変化させている。さらに、実施例4〜6、10〜12、16〜18、及び比較例5〜7、12〜14、19〜21では、昇温工程及び降温工程のそれぞれでの水素分圧を0.1kPaで一定とし、所定温度域工程での水素分圧を5kPa〜50kPaの範囲で変化させている。

0029

図5に示すように、回転子1を昇温させる昇温工程、及び回転子1を降温させる降温工程では、水素分圧が1kPa以下では永久磁石3は崩壊せず(実施例1〜18)、水素分圧が2kPa以上になると永久磁石3の水素脆化が顕著になり、永久磁石3が崩壊してしまうことが分かる(比較例1〜4、8〜11、及び15〜18)。また、回転子1の温度を850℃以上で1150℃以下の範囲に維持する所定温度域工程では、水素分圧が1kPaから15kPaになるまでは永久磁石3は崩壊せず(実施例1〜18)、水素分圧が20kPa以上になると永久磁石3が崩壊してしまうことが分かる(比較例5〜7、12〜14、及び19〜21)。この結果から、水素ガス中で回転子1を加熱する場合、昇温工程及び降温工程のそれぞれでの水素分圧を1kPa以下とし、所定温度域工程での水素分圧を1kPa以上で15kPa以下とすることにより、永久磁石3の崩壊が回避されることが分かる。

0030

また、図5に示すように、昇温工程及び降温工程における水素分圧が0.1kPaで、所定温度域工程における水素分圧が1kPa〜15kPaであっても、所定温度域工程における処理温度が850℃よりも低いと、永久磁石3の水素脆化が顕著になり、永久磁石3が崩壊してしまう(比較例22〜25)。また、昇温工程及び降温工程における水素分圧が0.1kPaで、所定温度域工程における水素分圧が1kPa〜15kPaであっても、所定温度域工程における処理温度が1150℃よりも高いと、永久磁石3が溶融してしまい、永久磁石3が崩壊してしまう(比較例26〜29)。この結果から、水素ガス中で回転子1を加熱する場合、所定温度域工程における処理温度を850℃以上で1150℃以下とすることにより、永久磁石3の崩壊が回避されることが分かる。

0031

一方、所定温度域工程における水素分圧が5kPa以上の範囲では、接着剤4の崩壊が顕著になることが分かる(実施例4〜6、10〜12、及び16〜18)。ただし、所定温度域工程での水素分圧が20kPa以上になると、接着剤4だけでなく永久磁石3も崩壊してしまうので、永久磁石3及び接着剤4のそれぞれの残渣が混合することとなり、かえって永久磁石3から接着剤4を分離(分別)することが困難になってしまう(比較例5〜7、12〜14、及び19〜21)。この結果から、所定温度域工程での水素分圧を5kPa以上で15kPa以下とすることにより、接着剤4が永久磁石3から除去されやすくなることが分かる。

0032

上記の実験結果から、昇温工程及び降温工程において、水素分圧を1kPa以下とすることにより回転子1に対する水素ガスの実質的な関与を抑え、所定温度域工程において、水素分圧を5kPa以上で15kPa以下の範囲に調整して永久磁石3の崩壊を回避しつつ接着剤4を崩壊(分解)させる程度の水素ガスを回転子1に対して関与させることにより、回転子1から永久磁石3が分離回収されることが分かる。

0033

また、所定温度域工程での水素分圧が5kPaよりも低い1kPaの場合であっても、永久磁石3の崩壊が回避されるので、接着剤4の崩壊が不足して接着剤4の一部が永久磁石3の表面に残ったとしても、例えばバレル処理等のような洗浄処理を永久磁石3の表面に行うことにより、接着剤4を永久磁石3から除去することができる。従って、希土類磁石を分離回収するときには、所定温度域工程での水素分圧を1kPa以上としてもよい。

0034

このような希土類磁石の分離回収方法では、水素分圧が1kPa以下の真空中で回転子(分離対象物)1を加熱して昇温させる昇温工程と、昇温工程後に、水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の真空中で850℃〜1150℃の範囲に回転子1の温を維持する所定温度域工程と、所定温度域工程後に、水素分圧が1kPa以下の真空中で回転子1を降温させる降温工程とが行われるので、回転子1における永久磁石(希土類磁石)3の崩壊を回避しながら、樹脂製の接着剤4を崩壊させることができる。これにより、永久磁石3と接着剤4の両方が崩壊してしまうことを防止することができ、永久磁石3及び接着剤4のそれぞれの残渣が混合してしまうことを防止することができる。従って、永久磁石3から接着剤4を容易にかつより確実に除去することができ、回転子1から分離回収した永久磁石3の純度を向上させることができる。

0035

また、所定温度域工程における水素分圧が5kPa以上とされるので、接着剤4をさらに確実に崩壊させることができ、永久磁石3から接着剤4をさらに容易に除去することができる。これにより、回転子1から分離回収した永久磁石3の純度を容易に向上させることができる。

0036

実施の形態2.
上記実施の形態1では、SPMタイプの回転電機から取り出した回転子1が分離対象物とされているが、IPM(Interior Permanent Magnet)タイプの回転電機(永久磁石を鉄心内に埋め込んだ回転子を有する回転電機)から取り出した回転子を分離対象物としてもよい。

0037

即ち、図6は、この発明の実施の形態2による希土類磁石の分離回収方法が適用される回転子を示す横断面図である。また、図7は、図6のVII-VII線に沿った断面図である。この実施の形態では、希土類磁石の分離回収方法が適用される分離対象物として、IPMタイプの回転電機から取り出された回転子1が用いられている。

0038

回転子1は、複数の磁石収容孔21が設けられた回転子鉄心2と、各磁石収容孔21に収容された状態で回転子鉄心2に固定された複数の永久磁石(希土類磁石)3とを有している。

0039

各磁石収容孔21は、回転子1の軸線に沿って回転子鉄心2を貫通する断面矩形状の貫通孔である。また、各磁石収容孔21は、回転子鉄心2の周方向に互いに間隔を置いて並んでいる。回転子鉄心2の他の構成は、実施の形態1の回転子鉄心2と同様である。

0040

永久磁石3の断面形状は、磁石収容孔21の断面形状に合わせた矩形状とされている。また、永久磁石3は、実施の形態1での永久磁石3と同様の組成を持つ希土類磁石である。永久磁石3の他の構成は、実施の形態1の永久磁石3と同様である。

0041

磁石収容孔21の内面と永久磁石3の外面との間には、接着剤(有機系接着剤)4が介在している。永久磁石3は、接着剤4を介して回転子鉄心2に固定されている。接着剤4の組成も、実施の形態1の接着剤4と同様である。

0042

また、IPMタイプの回転電機から取り出した回転子1から永久磁石(希土類磁石)3を分離回収する分離回収装置の構成も、実施の形態1と同様である。

0043

希土類磁石の分離回収方法も実施の形態1と同様であるが、永久磁石3が磁石収容孔21内に収容されているので、降温工程後に永久磁石3が回転子鉄心2から自然に分離されない場合がある。この場合には、永久磁石3を磁石収容孔21から押し出すことにより、永久磁石3が回転子鉄心2から分離される。

0044

このように、IPMタイプの回転電機から取り出した回転子1が分離対象物であっても、回転子1における永久磁石(希土類磁石)3の崩壊を回避しながら、樹脂製の接着剤4を崩壊させることができる。これにより、永久磁石3から接着剤4を容易にかつより確実に除去することができ、回転子1から分離回収した永久磁石3の純度を向上させることができる。

0045

なお、実施の形態1及び2では、回転子1の接着剤4が、エポキシ系樹脂を主成分とするエポキシ系接着剤とされているが、これに限定されず、樹脂を主成分とする有機系接着剤であればよい。例えば、回転子1の接着剤4が、ポリプロピレン樹脂ポリアミド樹脂ABS樹脂アクリルニトリルブタジエンスチレン重合合成樹脂)、又はPPS樹脂ポリフェニレンスルファイド樹脂)等を主成分とする有機系接着剤であってもよい。

0046

また、実施の形態1及び2では、ネオジム磁石(Nd−Fe−B系磁石)が永久磁石3とされているが、永久磁石3は希土類磁石であればよく、例えばサマリウムコバルト磁石(Sm−Co系磁石)やプラセオジム磁石(Pr−Co系磁石)等を永久磁石3としてもよい。

0047

また、実施の形態1及び2では、昇温工程、所定温度域工程及び降温工程において真空中の水素分圧が調整されるようになっているが、水素ガス及び非酸化性ガス(例えば窒素ガスやArガス等)の混合気体を加熱容器12内に導入し、加熱容器12内への水素ガスの導入量を調整することにより、非酸化性ガス中の水素分圧を調整するようにしてもよい。この場合でも、昇温工程における水素分圧が1kPa以下に調整され、所定温度域工程における水素分圧が1kPa以上で15kPa以下の範囲に調整され、降温工程における水素分圧が1kPa以下に調整される。このようにしても、永久磁石(希土類磁石)3の崩壊を回避しながら、接着剤4の崩壊を促進することができ、永久磁石3から接着剤4をより確実に除去することができる。従って、回転子1から分離回収した永久磁石3の純度を向上させることができる。

0048

また、実施の形態1及び2では、回転電機の回転子が分離対象物とされているが、分離対象物は、例えばリニアモータ直線運動を行う可動子発電機の回転子等を分離対象物としてもよい。

0049

また、実施の形態1及び2では、固定子が回転子の外周を囲むインナロータ式のモータから取り出した回転子が分離対象物とされているが、回転子が固定子の外周を囲むアウタロータ式のモータから取り出した回転子又は固定子を分離対象物としてもよい。

0050

また、実施の形態1及び2では、回転子鉄心と回転子鉄心に有機系接着剤を介して固定された希土類磁石とを有する回転子が分離対象物とされているが、固定子鉄心と固定子鉄心に有機系接着剤を介して固定された希土類磁石とを有する固定子を分離対象物としてもよい。

0051

実施の形態3.
この実施の形態では、実施の形態1又は2による希土類磁石の分離回収方法によって回収された希土類磁石(以下、「回収希土類磁石」という)を含む原料から再生希土類磁石を製造する希土類磁石の製造方法について説明する。

0052

図8は、この発明の実施の形態3による希土類磁石の製造方法の手順を示すフローチャートである。図8に示すように、まず、実施の形態1又は2による希土類磁石の分離回収方法によって、分離対象物である回転子から永久磁石(希土類磁石)を回収希土類磁石として回収しておく(S20:回収工程)。

0053

一方、希土類金属(例えばネオジム等)を含む鉱石製錬して、希土類金属の単体を取り出しておく(S1:製錬工程)。この後、必要ならば精錬により希土類金属から不純物を取り除いて、希土類金属の純度を高めておく。

0054

この後、回転子から回収した回収希土類磁石、鉱石から取り出した希土類金属、及びその他の必要な材料を原料として配合する。例えば、ネオジム磁石を製造する場合には、回転子から回収したネオジム磁石(回収希土類磁石)、鉱石から取り出したネオジム(希土類金属)、及び鉄(Fe)やホウ素(B)等(その他の必要な材料)を原料として配合する(S2:配合工程)。

0055

この後、原料を加熱して溶解することにより、原料を合金化する。原料の溶解は真空中又は不活性ガス(例えばArガス)中で行い、原料の加熱は誘導加熱により行うのが好ましい(S3:溶解工程)。

0056

この後、溶解工程で溶解した原料を冷却することによりインゴットを形成する(S4:インゴット形成工程)。

0057

この後、インゴットを粉砕して粉状体を得る。このとき、平均粉径3μm〜5μm程度の微粉となるようにインゴットを粉砕することが好ましい(S5:粉砕工程)。

0058

この後、粉砕工程で得た粉状体を所定の形状の金型内充填し、金型内の粉状体を加圧して成形体を得る。このとき、粉状体の粒子同士の摩擦を減らすための有機減摩剤等を使用した場合には、成形後の成形体を200℃程度に加熱して有機系減摩剤を揮発させておく(S6:成形工程)。

0059

この後、成形工程で得た成形体を焼結して焼結体を得る。成形体を焼結するときには、ネオジム磁石の場合、焼結温度が例えば1100℃程度とされ、焼結を行う時間が例えば1時間程度とされる(S7:焼結工程)。

0060

この後、焼結工程よりも低い温度で焼結体の熱処理を行う。ネオジム磁石の場合、焼結体の熱処理温度は例えば500℃〜900℃程度とされる(S8:熱処理工程)。

0061

この後、表面の研削研磨、切断等の加工を焼結体に対して行う。また、必要に応じて、耐食性を高める表面処理(例えば耐食性材料によるコーティング等)を焼結体に対して行う。例えば、ネオジム磁石の場合は、表面が酸化しやすいため、ニッケル等によるコーティングを焼結体に対して行うことが好ましい(S9:加工表面処理工程)。

0062

この後、例えば固有保磁力の1.5倍〜2倍程度の磁場を焼結体に印加して着磁させる。これにより、再生希土類磁石が完成する(S10:着磁工程)。

0063

このような希土類磁石の製造方法では、実施の形態1又は2による希土類磁石の分離回収方法によって純度を高く保ったまま回収された回収希土類磁石を再生希土類磁石の原料に含ませているので、再生希土類磁石を製造するときに、回収希土類磁石から精錬により不純物を取り除く作業をなくすことができ、回収希土類磁石を含む原料をそのまま加熱溶解してインゴットを形成することができる。これにより、再生希土類磁石の製造コストを低減することができる。

0064

実施の形態4.
上記実施の形態3では、回転子から回収された回収希土類磁石を含む原料によりインゴットを形成し、インゴットを粉砕して粉状体を得るようにしているが、回収希土類磁石を除く原料によりインゴットを形成し、インゴット及び回収希土類磁石のそれぞれを粉砕して粉状体を得るようにしていてもよい。

0065

即ち、図9は、この発明の実施の形態4による希土類磁石の製造方法の手順を示すフローチャートである。図9に示すように、まず、実施の形態3と同様にして、回収工程で回収希土類磁石を回転子から回収しておく(S20)。また、製錬工程で希土類金属を鉱石から取り出しておく(S1)。

0066

この後、回転子から回収した回収希土類磁石、鉱石から取り出した希土類金属、及びその他の必要な材料を、再生希土類磁石の原料とし、これらの原料のうち、回収希土類磁石を除く材料を配合する。例えば、ネオジム磁石を製造する場合には、鉱石から取り出したネオジム(希土類金属)、及び鉄(Fe)やホウ素(B)等(その他の必要な材料)を配合する(S2:配合工程)。

0067

この後、配合工程(S2)で配合された材料に対して、実施の形態3と同様の溶解工程(S3)及びインゴット形成工程(S4)を行うことにより、回収希土類磁石を除く原料から構成されたインゴットを形成する。

0068

この後、インゴットを粉砕するとともに、回収工程(S20)で回収された回収希土類磁石も併せて粉砕することにより、インゴット及び回収希土類磁石のそれぞれの粉末を含む粉状体(即ち、再生希土類磁石の原料をすべて含む粉状体)を得る。このとき、平均粉径3μm〜5μm程度の微粉となるようにインゴット及び回収希土類磁石を粉砕することが好ましい(S5:粉砕工程)。

0069

この後、実施の形態3と同様の工程(S6〜S10)を行うことにより、再生希土類磁石が完成する。

0070

このような希土類磁石の製造方法では、実施の形態1又は2による希土類磁石の分離回収方法によって純度を高く保ったまま回収された回収希土類磁石を再生希土類磁石の原料に含ませているので、再生希土類磁石を製造するときに、回収希土類磁石から精錬により不純物を取り除く作業をなくすことができる。また、回収希土類磁石を粉砕して得られた粉末をそのまま成形するので、回収希土類磁石を加熱溶解する必要がなくなる。このようなことから、再生希土類磁石の製造コストをさらに低減することができる。

0071

なお、実施の形態3及び4では、分離対象物から回収された回収希土類磁石の他に、製錬により鉱石から取り出した希土類金属も、再生希土類希釈の原料に含まれているが、回収希土類磁石のみを再生希土類磁石の原料としてもよい。

0072

実施の形態5.
この実施の形態では、実施の形態3又は4による希土類磁石の製造方法によって得られた再生希土類磁石を適用した回転電機について説明する。

0073

図10は、この発明の実施の形態5による回転電機を示す断面図である。図において、回転電機である回転電機31は、軸線を中心に回転可能な回転子32と、回転子32の外周を囲む円筒状の固定子33とを有している。

0074

回転子32は、軸線方向へ積層された複数枚の鋼板を含む円柱状の回転子鉄心34と、回転子鉄心34の外周面に固定され、回転子鉄心34の周方向へ並べられた複数の永久磁石35とを有している。従って、この実施の形態での回転電機31は、SPMタイプの回転電機モータとされている。

0075

回転子鉄心34には、回転子鉄心34を貫通する回転子軸36が固定されている。回転子軸36は、回転子鉄心34の軸線上に配置されている。

0076

各永久磁石35は、実施の形態3又は4による希土類磁石の製造方法によって得られた再生希土類磁石とされている。また、各永久磁石35は、樹脂製の接着剤を介して回転子鉄心34に固定されている。各永久磁石35の形状は、回転子鉄心34の外周面に沿った曲板状とされている。

0077

固定子33は、軸線方向へ積層された複数枚の鋼板を有する円筒状の固定子鉄心37と、固定子鉄心37に設けられた複数の固定子コイル38とを有している。固定子鉄心37の内周面には、固定子鉄心37の周方向へ互いに間隔を置いて配置された複数のスロット37aが設けられている。各固定子コイル38は、各スロット37a内に配置されている。固定子33は、固定子コイル38への通電により回転磁界を発生する。これにより、回転子32は、軸線を中心として固定子33に対して回転される。

0078

次に、回転電機31の製造方法について説明する。回転電機31は、回転子32及び固定子33を作製した後、回転子32を固定子33の内側に挿入し、回転子32を回転自在に支持する一対のブラケットを固定子33の軸線方向両側に固定することにより製造される。

0079

固定子33は、所定の形状に打ち抜いた複数枚の鋼板を積層して固定子鉄心37を作製した後(固定子鉄心作製工程)、固定子鉄心37の各スロット37a内に固定子コイル38を配置する(固定子コイル装着工程)ことにより、作製される。

0080

また、回転子32は、所定の形状に打ち抜いた複数枚の鋼板を積層して回転子鉄心34を作製した後(回転子鉄心作製工程)、実施の形態3又は4による希土類磁石の製造方法によって得られた複数の再生希土類磁石を永久磁石35として回転子鉄心34の外周面に接着剤により固定する(磁石固定工程)ことにより、作製される。

0081

このような回転電機31の製造方法では、再生希土類磁石を回転子鉄心34に固定することにより回転子32を得る磁石固定工程が含まれているので、例えば使用済みの回転電機の回転子等に含まれる希土類磁石の有効利用を図ることができる。

0082

なお、上記の例では、この発明の回転電機の製造方法によって製造される回転電機が、永久磁石35が回転子鉄心34の外周面に固定されたSPMタイプの回転電機とされているが、この発明の回転電機の製造方法によって製造される回転電機を、発電機や、永久磁石が回転子鉄心内に埋め込まれたIPMタイプの回転電機としてもよい。IPMタイプの回転電機の場合、接着剤により永久磁石を回転子鉄心に固定してもよいし、焼きばめにより永久磁石を固定子鉄心に固定してもよい。

0083

また、上記の例では、再生希土類磁石が回転電機の回転子に適用されているが、例えば回転電機の固定子や、リニアモータの可動子又は固定子等に再生希土類磁石を適用してもよい。さらに、アウタロータ式の回転電機の回転子又は固定子に再生希土類磁石を適用してもよい。

0084

本発明によれば、分離対象物から分離回収した希土類磁石の純度を向上させることができ、資源の有効活用ができるとともに、希土類磁石の製造や回転電機の製造を低コスト化も実現できる。

0085

1回転子(分離対象物)、2回転子鉄心(鉄心)、3永久磁石(希土類磁石)、4接着剤(有機系接着剤)、31回転電機(モータ)、32 回転子、33固定子、34 回転子鉄心(鉄心)、35 永久磁石(再生希土類磁石)。

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