トヨタ、省ネオジム耐熱磁石を開発――ネオジムを最大50%削減、EV駆動用で10年以内に実用化へ

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写真は4代目プリウスモーター

トヨタ自動車は2018年2月20日、ネオジム(Nd)使用量を最大50%削減しつつ、高温環境でも使用可能なモーター用の新型磁石「省ネオジム耐熱磁石」を開発したと発表した。

省ネオジム耐熱磁石ではネオジムの一部を、レアアースの中でも安価で豊富なランタン(La)とセリウム(Ce)に置き換えた。埋蔵量が希少なレアメタルのテルビウム(Tb)やディスプロシウム(Dy)も使用していない。

ただ、単純にネオジム使用量を減らしてランタンとセリウムに置き換えるだけでは、磁力や耐熱性が悪化してしまう。そこでトヨタ自動車は、1) 磁石を構成する粒の微細化、2) 粒の表面を高特性にした二層構造化、3) ランタンとセリウムの特定の配合比――という3つの技術を新たに開発することで、磁力等の低下を最小限に抑えることに成功した。

粒の微細化については、磁石を構成する粒を従来のネオジム磁石の10分の1に。粒と粒の間にある仕切りの面積を広げ、高温でも保磁力を維持できるようにした。

また、従来のネオジム磁石では、ネオジムが磁石の粒の中にほぼ均等に存在していた。粒の内部にも必要以上にネオジムを使用していたことから、省ネオジム耐熱磁石では粒の表面だけネオジム濃度を高くして内部の濃度を薄くする二層構造にした。

さらに、ランタンとセリウムを混ぜてもネオジムの耐熱性・磁力が下がりにくいように、ランタンとセリウムの最適な配合比を研究。さまざまな配合比で評価した結果、ランタン:セリウム=1: 3で混ぜると、特性悪化を抑制できることを突き止めた。


トヨタ自動車は今後、自動車の電動パワーステアリングなどのモーターとして2020年代前半での実用化を、電動車の駆動用モーターとして今後10年以内での実用化を目指していく計画だ。

今回の研究・開発は、新エネルギー・総合技術開発機構(NEDO)が推進する「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発」の一環として実施されたもの。自動車関連の用途に加えて、ロボットやさまざまな家電製品に用いられる比較的高出力が必要なモーターなど、幅広い用途に応用できると期待している。

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