永久磁石制造技术

本发明专利技术抑制了进行从低速旋转至高速旋转的可变速驱动的旋转电机的输出功率的降低。本发明专利技术的永久磁石具有包含选自稀土类元素中的至少一种元素的组成。剩余磁化强度在1.16T以上。M‑H曲线上的矫顽力Hcj在1000kA/m以上。B‑H曲线上的回复磁导率在1.1以上。

【技术实现步骤摘要】
本申请以日本专利申请2015-140538(申请日：7/14/2015)和日本专利申请2016-131870(申请日：7/1/2016)为基础并享受上述申请的优先权。本申请通过参照上述申请而包含它们的全部内容。
实施方式的专利技术涉及永久磁石。
技术介绍
已知在汽车或铁道车辆中为了提高效率而使用具备Nd-Fe-B类磁石的电动机或发电机等旋转电机。Nd-Fe-B类磁石具有高磁通密度。因此，通过在旋转电机中使用Nd-Fe-B类烧结磁石，能够得到高扭矩。上述汽车或铁道车辆用的电动机中进行从低速旋转至高速旋转的可变速驱动。此时，具备以往的Nd-Fe-B类烧结磁石的电动机虽然在低速旋转侧得到了高扭矩，但在高速旋转侧由于产生感应电压(反电动势)而导致输出功率降低。Nd-Fe-B类烧结磁石等的永久磁石的交链磁通总是以固定的强度产生。此时，永久磁石产生的感应电压与旋转速度成比例地升高。因此，高速旋转下的电动机的电压达到电源电压的上限，输出所需要的电流流失。结果是输出功率大幅降低，进而无法在高速旋转的范围内驱动。作为抑制高速旋转下感应电压的影响的方法，可例举例如弱磁控制法。所谓弱磁控制法，是指产生逆磁场而使磁通密度降低而使交链磁通数降低的方法。然而，对于像Nd-Fe-B类烧结磁石这样具有高磁通密度的永久磁石，则无法在高速旋转时充分降低磁通密度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于抑制进行从低速旋转至高速旋转的可变速驱动的旋转电机的输出功率的降低。实施方式的永久磁石具有包含选自稀土类元素中的至少一种元素的组成。剩余磁化强度在1.16T以上。M-H曲线上的矫顽力Hcj在1000kA/m以上。B-H曲线上的回复磁导率在1.1以上。附图说明[图1]是显示本实施方式的永久磁石的磁性例的图。[图2]是显示比较例的永久磁石的磁性例的图。[图3]是显示通过STEM-EDX得到的明域图像的一例的图。[图4]是显示通过STEM-EDX得到的Sm映射图像的图。[图5]是显示通过STEM-EDX得到的氧映射图像的图。[图6]是显示电动机的图。(符号说明)1a…曲线、1b…曲线、2a…曲线、2b…曲线、3a…曲线、3b…曲线、11…区域、12…区域、13…区域、100…永久磁石电动机、103…转子、104…铁芯、105…永久磁石、a…操作点、b…操作点。具体实施方式下面，参照附图对实施方式进行说明。另外，附图是示意性的，存在例如厚度与平面尺寸的关系、各层厚度的比例等与现实不同的情况。另外，在实施方式中，实质上相同的构成要素以相同的符号表示并省略其说明。(第一实施方式)在本实施方式中，对能够适用于进行从低速至高速的可变速驱动的电动机的永久磁石的例子进行说明。图1是显示本实施方式的永久磁石的磁性例的图，图2是显示比较例的永久磁石的磁性例的图。另外，在图1和图2中，横轴表示磁场H，纵轴表示磁通密度B或磁化强度M。图1所示的曲线1a表示本实施方式的永久磁石的M-H曲线，曲线1b表示本实施方式的永久磁石的B-H曲线。本专利技术的永久磁石在B-H曲线上具有高磁化强度。另外，当利用弱磁控制法施加逆磁场时，从B-H曲线上操作点a变化到操作点b时的磁化强度降低幅度大。即，本实施方式的永久磁石中，B-H曲线上的回复磁导率高。回复磁导率按以下方式定义。利用磁化机或脉冲磁场使烧结体磁石磁化。对该磁石进行磁化强度测定，得到B-H曲线。通过对该B-H曲线进行线性拟合来求得斜率。该斜率除以真空磁导率1.26×10-6得到的值就是回复磁导率。另外，本实施方式的永久磁石具有B-H曲线上不产生坡变点的特性。所谓坡变点(knickpoint)，是指由于外部磁场而使磁通密度降低时斜率变化而磁通密度急剧降低的变化点。图2所示的曲线2a表示钕烧结磁石的M-H曲线，曲线2b表示钕烧结磁石的B-H曲线。在钕烧结磁石的场合下，如图2所示，从操作点a变化到操作点b时的磁化强度降低幅度比本实施方式的永久磁石小。也就是说，对于钕烧结磁石，即使使用弱磁控制法也难以降低磁通密度。在弱磁场中，利用由弱磁场电流产生的磁通量来抵消磁石的磁通量。但是，由弱磁场电流产生的磁通量和磁石的磁通量各自的空间波形互不相同。因此，即使抵消了空间基波成分的磁通量，空间高谐波成分也无法抵消，并会根据情况而扩大。空间高谐波成分是高速旋转时磁芯损耗和磁石涡流损耗的原因。而且，磁石温度因磁石涡流损耗而上升，容易发生热去磁。特别是对于嵌入磁石型，磁石的磁通量接近矩形波，包含大量空间高谐波。另外，由于间隙长度短而槽波成分的空间高谐波大，问题很大。认为其原因之一在于未消除而残留下来的低次的空间高谐波被槽波改变频率而变成高次的空间高谐波。作为降低磁通密度的方法，可例举例如使用粘结磁石。图2的曲线3a是显示钕粘结磁石的M-H曲线的图，曲线3b是显示钕粘接磁石的B-H曲线的图。如图2所示，钕粘结磁石从操作点a变化到操作点b时磁化强度减小幅度比钕烧结磁石大，即回复磁导率更高。然而，由于剩余磁化强度低且矫顽力Hcj变小的原因，具备该磁石的电动机在进行从低速至高速的可变速驱动时，难以在低速旋转下得到高扭矩。作为回复磁导率高的磁石，除了钕粘结磁石以外，还可例举例如未完全磁化状态的Al-Ni-Co类磁石。然而，由于未完全磁化状态的Al-Ni-Co类磁石也与钕粘结磁石一样剩余磁化强度小，难以在低速旋转下得到高扭矩。另外，虽然钕磁石或钐磁石的磁化强度高，能得到高扭矩，但是这些磁石的回复磁导率一般在1左右，难以获得回复磁导率大的特性。与此相对，本实施方式的永久磁石的剩余磁化强度在1.16以上，M-H曲线上的矫顽力Hcj在1000kA/m以上，回复磁导率在1.15以上。剩余磁化强度优选在1.2以上。矫顽力优选在1200kA/m以上。回复磁导率优选在1.2以上。籍此，本实施方式的永久磁石除了具有高磁化强度和高矫顽力以外，还具有高回复磁导率。因此能够抑制进行从低速至高速的可变速驱动的电动机中输出功率的降低。上述旋转电机中设置有转子，在转子铁芯内配置多个磁极。另外，在转子的外周隔着气隙配置定子。还在定子上设置电枢绕组。利用由上述电枢绕组形成的磁场能够使构成转子磁极的永久磁石的磁通量可逆地变化。然而，由于需要两种以上的磁石，具有结构复杂、且制造工序也增多的问题。与此相对，本实施方式的永久磁石由于通过单一磁石就具有高磁化强度与高回复磁导率两者兼备的特性，能够简化电动机或发电机等旋转电机的结构、抑制制造工序数的增加。进一步对具有上述特性的永久磁石的例子进行说明。本实施方式的永久磁石具备具有以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R为选自稀土类元素中的至少一种元素，M为选自Zr、Ti和Hf中的至少一种元素，p为满足10.8≤p≤12.5原子％的数值，q为满足25≤q≤40原子％的数值，r为满足0.88≤r≤3.5原子％的数值，t为满足3.5≤t≤13.5原子％的数值)表示的组成的烧结体。上述组成式中的R是能够赋予磁石材料以大的磁各向异性的元素。作为R元素，例如可使用选自包括钇(Y)在内的稀土类元素中的一种或多种元素等，例如可使用钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)、镨(Pr)等，特别优选使用Sm。例如，在使用包括Sm在内的多种元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永久磁石，该永久磁石是具有包含选自稀土类元素中的至少一种元素的组成的永久磁石，其特征在于，剩余磁化强度在1.16T以上，M‑H曲线上的矫顽力Hcj在1000kA/m以上，B‑H曲线上的回复磁导率在1.1以上。

【技术特征摘要】
2015.07.14 JP 2015-140538;2016.07.01 JP 2016-131871.一种永久磁石，该永久磁石是具有包含选自稀土类元素中的至少一种元素的组成的永久磁石，其特征在于，剩余磁化强度在1.16T以上，M-H曲线上的矫顽力Hcj在1000kA/m以上，B-H曲线上的回复磁导率在1.1以上。2.如权利要求1所述的永久磁石，其特征在于，所述B-H曲线上的矫顽力Hcb在800kA/m以下，磁化强度为剩余磁化强度的90％时的磁场Hk90相对于所述矫顽力Hcj的比在70以下。3.如权利要求1或2所述的永久磁石，其特征在于，具备具有所述组成的烧结体，所述烧结体具有以外露于所述烧结体表面的方式设置的含有所述稀土类元素的氧化物的相，含有所述稀土类元素的氧化物的相的厚度在50微米以上800微米以下。4.如权利要求3所述的永...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀内阳介，樱田新哉，松下真琴，高桥则雄，长谷部寿郎，木内宏彰，徳增正，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP