永久磁铁、旋转电机及车辆制造技术

本发明专利技术的永久磁铁以组成式：RNX(CrpSiqM1‑p‑q)Z表示，包括具有选自Th2Ni17型、Th2Zn17型和TbCu7型的至少一种晶体结构的主相，和包含氧化物相和α‑Fe相的副相。氧化物相相对于主相和副相的总量的体积比例为3％以上8％以下。α‑Fe相的比表面积在5μm‑1以下。

【技术实现步骤摘要】
永久磁铁、旋转电机及车辆本申请以日本专利申请2017-056047(申请日：3/22/2017)为基础，享受上述申请的优先权。本申请通过援引上述申请而包含上述申请的全部内容。
本专利技术涉及永久磁铁、旋转电机及车辆。
技术介绍
作为高性能的永久磁铁，已知Sm-Co系磁铁和Nd-Fe-B系磁铁等稀土类磁铁。稀土类磁铁应用于电动机、扬声器、计量仪器等电器，以及混合动力汽车(HybridElectricVehicle：HEV)和电动汽车(ElectricVehicle：EV)等车辆。近年来，对各种电器的小型化的要求提高，而且HEV和EV中使用的电动机的需求增加。为了应对这些要求，希望开发出以最大磁能积(BHmax)的提高为目标的永久磁铁。作为用于获得更高性能的永久磁铁的磁铁材料，例如有希望的是稀土元素和Fe等过渡金属元素的组合。Sm-Fe-N系材料具有与Nd-Fe-B系材料匹敌的高饱和磁化强度和超越Nd-Fe-B系材料的较大磁各向异性，因此期待作为高性能磁铁的应用。然而，Sm-Fe-N系磁铁材料具有在约550℃以上的温度下加热时发生热分解的缺点。因此，Sm-Fe-N系材料无法通过烧结而致密化。针对这一点，提出了如下技术方案：通过将Sm-Fe-N系磁铁材料的Fe的一部分用Cr和Si置换，从而提高热分解温度。Sm-(Fe,Cr,Si)-N系的永久磁铁具有高饱和磁化强度、较大磁各向异性和高热分解温度，因此其应用受到期待。然而，如果欲获得高密度的Sm-(Fe,Cr,Si)-N系的永久磁铁，则在基于烧结的高密度化工艺中，Sm-(Fe,Cr,Si)-N系的永久磁铁被热分解，析出使矫顽力降低的α-Fe相。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题实施方式所要解决的课题是抑制永久磁铁的矫顽力的降低。解决技术问题所采用的技术方案实施方式的永久磁铁以组成式：RNX(CrpSiqM1-p-q)Z表示(R是选自稀土元素、Zr、Nb和Hf的至少一种元素，M是选自Fe和Co的至少一种元素，X是满足0.5≤X≤2.0的原子比，p是满足0.005≤p≤0.2的原子比，q是满足0.005≤q≤0.2的原子比，Z是满足4≤Z≤13的原子比)，包括具有选自Th2Ni17型、Th2Zn17型和TbCu7型的至少一种晶体结构的主相，和包含氧化物相和α-Fe相的副相。氧化物相相对于主相和副相的总量的体积比例为3％以上8％以下。α-Fe相的比表面积在5μm-1以下。附图说明图1是表示永久磁铁的截面的SEM观察图像的一例的图。图2是表示电动机的结构例的示意图。图3是表示可变磁通电动机的结构例的示意图。图4是表示发电机的结构例的示意图。图5是表示车辆的结构例的示意图。图6是表示车辆的结构例的示意图。符号的说明1…主相、2…氧化物相、3…α-Fe相、21…永久磁铁电动机、22…定子、23…转子、24…铁芯、25…永久磁铁、31…可变磁通电动机、32…定子、33…转子、34…铁芯、35…固定磁铁、36…可变磁铁、41…发电机、42…定子、43…转子、44…涡轮、45…轴、46…电刷、100…铁路车辆、101…旋转电机、200…汽车、201…旋转电机。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。标有相同符号的部件表示同样的部件。另外，附图是示意的或概念性的，各部分的厚度和宽度的关系、部分间的大小的比例系数等未必一定与实际情况相同。此外，即使在表示同一部分的情况下，根据附图的不同，有时也以不同的彼此尺寸和比例系数来表示。(第一实施方式)对实施方式的永久磁铁的例子进行说明。图1是表示永久磁铁的截面的SEM(ScanningElectronMicroscope，扫描电子显微镜)观察图像的一例的图。图1所示的组织包括主相1、包含氧化物相2和α-Fe相3的副相。主相1是永久磁铁中的各晶相及非晶相中体积占有率最高的相。氧化物相2是体积占有率比主相1低的相。氧化物相2具有与主相1不同的晶相或非晶相。α-Fe相3是与氧化物相2不同的异相。实施方式的永久磁铁的组成以下述组成式(1)表示。RNX(CrpSiqM1-p-q)Z…(1)(式中，R是选自稀土元素、Zr、Nb和Hf的至少一种元素。M是选自Fe和Co的至少一种元素。X是满足0.5≤X≤2.0的原子比。p是满足0.005≤p≤0.2的原子比。q是满足0.005≤q≤0.2的原子比。Z是满足4≤Z≤13的原子比。)组成式(1)中，R是选自稀土元素、锆(Zr)、铌(Nb)和铪(Hf)的至少一种元素。作为稀土元素，可例举例如钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)和钐(Sm)等。作为R，可以使用1种元素，也可以使用多种元素。R赋予磁铁以较大的磁各向异性和较高的矫顽力。优选R的50原子％以上是Sm。理想的是R的70原子％以上是Sm。通过使用稀土元素作为R，能以良好的再现性提高永久磁铁的性能，尤其是矫顽力。氮(N)存在于主相1和副相的晶格中。如果晶格中含有氮，则晶格扩大，电子结构发生变化。藉此，永久磁铁的居里温度、磁各向异性和饱和磁化强度提高。当R为1时，氮的原子比为0.5以上2.0以下。即，X是满足0.5≤X≤2.0的原子比。更优选X是满足1.0≤X≤1.5的原子比。X小于0.5的情况下，无法充分地获得在永久磁铁中含有氮所带来的效果。如果X大于2.0，则永久磁铁的饱和磁化强度等降低。N的一部分可以被选自氢(H)、硼(B)和碳(C)的至少一种元素置换。作为上述置换元素，可以使用1种元素，也可以使用多种元素。上述置换元素呈现出与上述氮同样的效果。但是，如果过量地置换氮，则会招致永久磁铁的磁各向异性的降低等。因此，优选氮的50原子％以下被上述元素置换。M是选自铁(Fe)和钴(Co)的至少一种元素。作为M，可以使用1种元素，也可以使用多种元素。M是主要承担永久磁铁的磁化的元素。通过比较大量地含有M，可提高永久磁铁的饱和磁化强度。但是，如果M的含量过量，则α-Fe相等析出，矫顽力降低。优选M的50原子％以上是Fe。更优选M的70原子％以上是Fe。M中的Fe特别有助于永久磁铁的磁化强度的提高。通过使永久磁铁含有Co作为M的一部分，永久磁铁的居里温度提高，永久磁铁的热稳定性提高。此外，永久磁铁的矫顽力也提高。M的一部分可以被选自钛(Ti)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)和锗(Ge)的至少一种元素置换。作为置换元素，可以使用1种元素，也可以使用多种元素。置换M的一部分的元素有助于磁特性、例如矫顽力的提高。但是，如果将M的一部分过度置换，则永久磁铁的磁化强度降低。因此，优选M的20原子％以下、更优选M的10原子％以下被上述元素置换。铬(Cr)或硅(Si)使R-M-N系永久磁铁的热分解温度升高。铬(Cr)或硅(Si)主要置换主相中的M所占的位点。Cr可通过改变晶体内的d电子的数量来提高晶体的热稳定性。Si可通过缩小晶格的大小来提高晶体的热稳定性。通过使永久磁铁中含有Cr和Si这两者，可将R-M-N系永久磁铁的热稳定性提高至能够适用烧结工序的状态。永久磁铁中的Cr的含量相对于M和Cr和Si的总含量为0.5原子％以上20原子％以下(0.005≤p≤0.2)。如果Cr的含量过少，则无法充分地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永久磁铁，其是以组成式：RNX(CrpSiqM1‑p‑q)Z表示的永久磁铁，R是选自稀土元素、Zr、Nb和Hf的至少一种元素，M是选自Fe和Co的至少一种元素，X是满足0.5≤X≤2.0的原子比，p是满足0.005≤p≤0.2的原子比，q是满足0.005≤q≤0.2的原子比，Z是满足4≤Z≤13的原子比；其中，包括具有选自Th2Ni17型、Th2Zn17型和TbCu7型的至少一种晶体结构的主相，和包含氧化物相和α‑Fe相的副相；所述氧化物相的总量相对于所述主相和所述副相的总量的体积比例为3％以上8％以下；所述α‑Fe相的比表面积在5μm‑1以下。

【技术特征摘要】
2017.03.22 JP 2017-0560471.一种永久磁铁，其是以组成式：RNX(CrpSiqM1-p-q)Z表示的永久磁铁，R是选自稀土元素、Zr、Nb和Hf的至少一种元素，M是选自Fe和Co的至少一种元素，X是满足0.5≤X≤2.0的原子比，p是满足0.005≤p≤0.2的原子比，q是满足0.005≤q≤0.2的原子比，Z是满足4≤Z≤13的原子比；其中，包括具有选自Th2Ni17型、Th2Zn17型和TbCu7型的至少一种晶体结构的主相，和包含氧化物相和α-Fe相的副相；所述氧化物相的总量相对于所述主相和所述副相的总量的体积比例为3％以上8％以下；所述α-Fe相的比表面积在5μm-1以下。2.如权利要求1所述的永久磁铁，其中，所述氧化物相含有所述R的氧化物。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥利英，真田直幸，樱田新哉，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP