重希土類が供給のボトルネックとなった理由
磁石は電気自動車（EV）やハイブリッド車のモーターの中核を担う。市販されている磁石の中で最も強力なのは、ネオジム・鉄・ホウ素磁石だ。小型モーターでも高いトルクを発揮する一方、ネオジム磁石には高温になると磁力が低下し始めるという弱点がある。熱への対策として、メーカーは従来、主にジスプロシウムとテルビウムという重希土類元素を少量加えてきた。いずれも保磁力、つまり減磁への抵抗力を高め、駆動モーターが高温になっても磁力を保てるようにする。
重希土類の供給は一部に集中している。業界調査や最近の報道によると、中国は世界の希土類鉱石の大きな割合を採掘し、酸化物や金属の大半を精製するほか、自動車や電子機器に使われる磁石の約90％を生産している。輸出規制が強化されると、サプライチェーンはすぐに影響を受ける。ここ数カ月、自動車メーカーは磁石材料の代替調達に奔走した。スズキは部材不足を受けて一部の組立ラインを一時停止し、サプライヤーは半導体不足を想起させる供給逼迫の可能性を警告した。ロイター通信は、希土類の供給網のボトルネックをめぐり、自動車メーカーや部品メーカーがパニック状態に陥っていると報じた。
日本の新型磁石がもたらす可能性
日本の材料メーカーは、モーター性能と重希土類金属の結びつきを断ち切ろうとしている。日立金属から社名を変更したプロテリアルは、重希土類を一切使わずに性能を維持する駆動モーター用ネオジム磁石を開発したと発表した。同社によると、製造工程で不純物と微細構造を厳密に制御することで、EVやハイブリッド車に十分な磁力を持つグレードを実現した。
業界関係者が公表した技術情報によると、ジスプロシウムとテルビウムを使わない焼結ネオジム磁石の新グレードが2種類ある。1つは駆動モーター、電動パワーステアリング、コンプレッサー向けで、残留磁束密度B_rは約1.40テスラ、固有保磁力H_cJは少なくとも1671キロアンペア毎メートル。より高いトルクが求められる用途向けのもう1つのグレードは、B_rを約1.42テスラ、H_cJを1830キロアンペア毎メートル以上としている。簡単に言えば、B_rは磁石が生み出せる磁束の大きさを示し、H_cJは高温時にどれだけ減磁しにくいかを示す。
プロテリアルによると、1つ目のグレードは量産ラインで製造したサンプルの提供がすでに可能で、より耐熱性の高いタイプも2026年4月までにサンプル提供を始める見通しだ。同社はネオジム焼結磁石に関する数百件の特許を保有し、特定のモーターコアの軽量化と損失低減につながる可能性がある、高磁束の軟磁性合金の開発も明らかにしている。駆動モーター向け磁石の要点は、トルクと耐熱性の主要な基準を満たしながら、重希土類を排除することだ。
同社は埼玉県熊谷市と兵庫県養父市で国内生産の準備を進めている。契約がまとまれば、北京の政策変更の影響を受けにくい供給網を求める自動車メーカーにとって、駆動モーター用磁石の国内供給源となる。
大同特殊鋼、早くも実用化
大同特殊鋼と子会社の大同電子は、重希土類を使わないハイブリッド車向けネオジム磁石をすでに製品化している。同社の手法では、磁石内部の結晶粒を微細化する。これにより保磁力が高まり、モーターの温度が上昇しても性能が安定する。ホンダは2016年、主要自動車メーカーとして初めてこれらの磁石をハイブリッド車に採用した。
需要の兆しが再び強まっている。大同特殊鋼によると、日本と米国の自動車メーカーから、ハイブリッド車やバッテリーEV向けの問い合わせが増えている。予想される受注に対応するため、同社は岐阜県中津川市にある大同電子の工場に50億円を投資する計画だ。2026年春までに月産能力を約45トンに、2030年度には約150トンに引き上げることを目指す。
同社は重希土類を使わず、従来の焼結法と比べて製造時の消費電力も抑えられる熱間加工磁石の技術開発も進めている。工場での二酸化炭素排出量を減らし、希土類市場の中でも特に供給が逼迫する品目への依存を下げられる可能性がある。大同電子は日本、タイ、中国、米国へ生産と顧客支援を広げており、オハイオ州で駆動モーター用磁石を生産する計画もある。
新型磁石はEVの熱負荷に耐えられるか
ファミリーカーの駆動モーター内部は150度を大きく超える温度になることがあり、急な上り坂や繰り返しの加速では局所的にさらに高温になる。熱は磁石の磁力を弱め、固有保磁力が十分でなければ、元に戻らない減磁を引き起こすこともある。重希土類の添加でH_cJが高まるため、最も厳しい条件向けの高性能グレードでは標準的に使われてきた。
プロテリアルは、焼結時に不純物と結晶配向を制御することで、ジスプロシウムやテルビウムを使わずに十分なH_cJとB_rを実現したとしている。アナリストは進展を歓迎する一方、第三者による検証に注目している。数千回に及ぶ熱サイクルや、速度と負荷の全域にわたる運転、湿気や塩水噴霧への暴露後も性能を維持できる必要がある。業界関係者からは、新型磁石が性能とコストの両面で、ジスプロシウムを含む最高性能のグレードに匹敵、あるいは上回るかどうかも問われている。
技術者が検証する項目
設計チームは、作動温度での減磁曲線全体を描き、過負荷がかかった後に不可逆的な減磁がないかを試験する。また、磁石単体の特性だけでなく、発電機とインバーターの組み合わせに照らしてトルクと効率を確認する。機械的な健全性も重要だ。磁石のグレード、形状、コーティング、接着剤、ロータースリーブのすべてが、繰り返される熱的・機械的な負荷に耐えなければならない。
検証には生産の一貫性も含まれる。試験生産で仕様を満たしたグレードは、量産でも毎月同じ水準を維持する必要がある。サプライヤーは統計的工程管理のデータやトレーサビリティー、加速寿命試験の故障解析を求める。試験室での作業に数カ月かかることがあり、部品を試作車に組み込んでからは1年以上を要する場合もある。
世界的な調達競争と代替技術
希土類をめぐる政策は自動車業界の圧力点となっている。精製の大半と磁石生産の約90％を中国が握る。最近の許認可の遅れでは、欧州のサプライヤーが一時的に生産ラインを停止し、磁石を安定調達できなければ自動車メーカーの工場も停止する可能性があると警告した。半導体不足の再来を思わせる状況が、企業に技術と生産地の両面で多角化を促している。
代替モーターの設計も選択肢の一つだ。巻線界磁同期モーター、誘導モーター、スイッチトリラクタンスモーターは永久磁石を使わない。フェライト磁石を使う方式もある。フェライトは豊富に存在するものの磁力が弱く、新たな形状設計で性能を補う。欧州の複数ブランドは、一部車種に磁石を使わないモーターを採用した。テスラは次世代の永久磁石モーターで希土類を使わないとしており、新素材や新たなモーター構造の探索を後押ししている。市場調査によると、2015年から2022年にかけて電気自動車では永久磁石モーターが依然として4分の3を超えるシェアを占めた一方、希土類の使用量が減り、代替技術も徐々に広がった。
中国以外の国々も不足分を補おうと急いでいる。インドでは、モーター企業やスタートアップがフェライト磁石とリラクタンス原理を用いた磁石不要の駆動方式のライセンスを取得する一方、国内のリサイクル業者は電子廃棄物から希土類を回収する技術に取り組んでいる。目標は一時しのぎにとどまらない。急成長する車両計画を支えられる地域サプライチェーンの構築を目指している。
北米ではリサイクルと新たな精製拠点の整備が加速している。オンタリオ州に拠点を置くサイクリック・マテリアルズは、リサイクル希土類の引き取り契約を化学大手ソルベイと結んだ。カナダは米州と欧州の顧客に供給するため、精製能力への投資も進めている。業界幹部は、貿易摩擦が独立した供給網の構築計画を加速させたと述べる。ユーコアのパット・ライアン最高経営責任者（CEO）は、最近の政策転換に関する声明でこの機運を端的に表現した。
