永磁体、电动机及发电机制造技术

本发明专利技术提供高性能的永磁体。永磁体具备：以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是从稀土类元素中选出的至少一种元素，M是从由Zr、Ti和Hf所构成的组中选出的至少一种元素，p是满足10≤p≤13.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤7.2原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)来表示的组成；以及包含主相、及设于构成主相的晶粒之间的晶界相的金属组织。晶粒满足下式：0.001≤|(100/p1max)-(100/p1min)|≤1.2(式中，p1是各晶粒内的上述R元素的浓度(原子％)、p1max是全部晶粒内的上述p1的最大值、p1min是全部晶粒内的上述p1的最小值)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
实施方式的专利技术涉及永磁体、电动机及发电机。
技术介绍
近年来，对资源和环境的关心日益增加，与绿色能源和节能等有关的研究开发受 到关注。其中之一是高性能稀土类磁体。作为高性能稀土类磁体的示例，已知有Sm-Co类 磁体、Nd-Fe-B类磁体等。在这些磁体中，Fe、Co有助于饱和磁化的增大。另外，在这些磁 体中包含NcUSm等稀土类元素，结晶场中的稀土类元素的4f电子的移动会导致较大的磁各 向异性。由此，能获得较大的矫顽力，能实现高性能磁体。 这样的高性能磁体主要用于电动机、扬声器、测量器等电气设备。近年来，对各种 电气设备提出了小型轻量化、低功耗化的要求，为了对此进行应对，要求提高永磁体的最大 磁能积（BHniax)，获得更加高性能的永磁体。另外，近年来，提出了可变磁通型电动机，有助于 电动机的高效率化。 Nd-Fe-B类磁体耐热性差、在混合动力汽车等高温使用环境下，磁体特性显著降 低。对此，已知有通过添加Dy来提高耐热性的方法，但由于Dy具有价格昂贵等问题，希望 得到其它的解决对策。 另一方面，Sm-Co类磁体由于居里温度较高，因此能在高温下实现良好的电动机特 性，但希望能进一步实现高矫顽力化和高磁化，进而改善矩形比。虽然可以认为Fe的高浓 度化对Sm-Co类磁体的高磁化是有效的，但在现有的制造方法中，存在因Fe的高浓度化、矩 形比恶化且高耐热性优点受损的倾向。因此，为了实现高性能的电动机用磁体，需要一种能 在高Fe浓度组成中既改善磁化又显现良好的矩形比的技术。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本专利特开2010-121167号公报
技术实现思路
本专利技术中所要解决的课题是通过在Sm-Co类磁体中对其金属组织进行控制从而 提供高性能的永磁体。 实施方式的永磁体具备：以组成式ApFeJ^CUtCOi。。pq ^t (式中，R是从稀土类元素 中选出的至少一种元素，M是从由Zr、Ti和Hf所构成的组中选出的至少一种元素，p是满足 10彡p彡13. 5原子％的数，q是满足25彡q彡40原子％的数，r是满足0? 88彡r彡7. 2 原子％的数，t是满足3. 5 <t< 13. 5原子％的数）来表示的组成；以及金属组织，该金属 组织包含具有Th2Zn17型晶相的主相、及设于构成主相的晶粒之间的晶界相。构成主相的晶 粒满足下式：0.001彡I(l〇〇/pl_)-(l〇〇/pl_)I彡1.2(式中，pi是各晶粒内的R元素的 浓度（原子％ )、plmax是全部晶粒内的上述pl的最大值、plmin是全部晶粒内的上述pl的最 小值）。【附图说明】 图1是表示永磁体电动机的图。 图2是表示可变磁通电动机的图。 图3是表不发电机的图。 图3是表示永磁体的组成和矩形比之间的关系的图。 图5是表示永磁体的组成和矩形比之间的关系的图。 图6是表示永磁体的组成和矩形比之间的关系的图。 图7是表示永磁体的组成和矩形比之间的关系的图。【具体实施方式】 下面，参照附图对实施方式进行说明。此外，附图是示意性的图，例如厚度与平面 尺寸之间的关系、各层的厚度的比率等有时会与现实情况不同。另外，在实施方式中，对实 质相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。 (实施方式1) 以下对本实施方式的永磁体进行说明。 <永磁体的结构例> 本实施方式的永磁体具有以组成式ApFeJ^CUtCOi。。pq ^t表示的组成， (式中，R是从稀土类元素中选出的至少一种元素，M是从由Zr、Ti和Hf所构成的组中 选出的至少一种元素，P是满足10彡P彡13. 5原子％的数，q是满足25彡q彡40原子％ 的数，r是满足0. 88彡r彡7. 2原子％的数，t是满足3. 5彡t彡13. 5原子％的数）。 上述组成式中的R是能使磁体材料具有较大的磁各向异性的元素。作为R元素， 能使用例如从包含钪（Sc)、钇（Y)的稀土类元素中选出的一种或几种元素等，能使用例如 钐（Sm)、铈（Ce)、钕（Nd)、镨（Pr)等，特别优选为使用Sm。例如，在使用包含Sm的多种元 素来作为R元素的情况下，将Sm浓度设为能作为R元素来适用的所有元素的50原子％以 上，从而能提高磁体材料的性能、例如矫顽力。此外，进一步优选为将能作为R元素来适用 的兀素的70原子％以上设为Sm。 通过将R元素的含量p设为10原子％以上13. 5原子％以下，从而能增大矫顽力。 若R元素的含量P过少，则会析出大量的a-Fe从而矫顽力减小，若R元素的含量p过多， 则饱和磁化降低。因此，将R元素的含量P设为10原子％以上13.5原子％以下。R元素的 含量P优选为10. 2原子％以上13原子％以下，更优选为10. 5原子％以上12. 5原子％以 下。 上述组成式中的M是能在高Fe浓度的组成中显现较大的矫顽力的元素。M元素的 含量r优选为0.88原子％以上7. 2原子％以下。例如使用从由钛（Ti)、锆（Zr)和铪（Hf) 所构成的组中选出的一种或几种元素来作为M元素。若M元素的含量r过多，则容易生成 过量含有M元素的非均相，矫顽力和磁化也容易下降。另外，若M元素的含量r过少，则提 高Fe浓度的效果容易减小。因此，M元素的含量r设为0. 88原子％以上7. 2原子％以下。 元素M的含量r更优选为1. 14原子％以上3. 58原子％以下，进一步优选为1. 49原子％以 上2. 24原子％以下。M元素优选为至少包含Zr。特别地，通过将M元素的50原子％以上设为Zr，能提 高永磁体的矫顽力。另一方面，由于M元素中的Hf的价格尤其高，因此，优选为即使在使用 M的情况下，也要减少M的使用量。例如，M的含量优选为小于M元素的20原子％。 Cu是能在磁体材料中显现高矫顽力的元素。Cu的含量t例如优选为3. 5原子％ 以上13.5原子％以下。若Cu的含量t过多，则磁化显著降低。此外，若Cu的含量t过少， 则难以使主相中的Cu浓度成为5原子％以上，难以获得高矫顽力和良好的矩形比。因此， Cu的含量t设为3. 5原子％以上13. 5原子％以下。Cu的含量t进一步优选为3. 9原子％ 以上9. 0原子％以下，更进一步优选为4. 2原子％以上7. 2原子％以下。 Fe是主要负责磁体材料的磁化的元素。Fe的含量q优选为25原子％以上40原 子％以下。若Fe的含量q过少，则无法获得需要的磁特性。此外，随着Fe的含量q增多， 能提高磁体材料的饱和磁化，但若其含量过多，则因析出a-Fe、发生相分离，而导致不易获 得希望的晶相，矫顽力有可能降低。因此，Fe的含量q优选为25原子％以上40原子％以 下。Fe的含量q进一步优选为26原子％以上36原子％以下，更进一步优选为29原子％以 上34原子％以下。 Co是负责磁体材料的磁化并能显现高矫顽力的元素。另外，若较多地混合有Co， 则能获得高居里温度，并能提高作为磁体特性的热稳定性。若Co的混合量较少，则这些效 果也会较小。然而，若过量添加Co,则Fe的比例相对减少，有可能会导致磁化的下降。另 外，通过用从由Ni、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Nb、Ta、W所构成的组中选出的一种或几种元素来 替换Co的20原子％以下，能提高磁体特性、例如矫顽力。 如上所述的R-Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁体，具备：以组成式：RpFeqMrCutCo100‑p‑q‑r‑t表示的组成，(式中，R是从稀土类元素中选出的至少一种元素，M是从由Zr、Ti和Hf所构成的组中选出的至少一种元素，p是满足10≤p≤13.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤7.2原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)；以及金属组织，该金属组织包含具有Th2Zn17型晶相的主相、及设于构成所述主相的晶粒之间的晶界相，所述永磁体的特征在于，构成所述主相的晶粒满足式：0.001≤|(100/p1max)‑(100/p1min)|≤1.2，(式中，p1是各晶粒内的所述R元素的浓度(原子％)、p1max是全部晶粒内的所述p1的最大值、p1min是全部晶粒内的所述p1的最小值)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤将起，樱田新哉，堀内阳介，真田直幸，萩原将也，小林忠彦，小林刚史，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP