永磁体、以及使用该永磁体的电动机和发电机制造技术

在一实施例中，永磁体包括：由以下组成式所表示的组成：R

Permanent magnet, motor and generator using the same

In one embodiment, the permanent magnet includes a composition represented by the following compositions: R;

【技术实现步骤摘要】
永磁体、以及使用该永磁体的电动机和发电机相关申请的交叉引用本申请基于2012年11月20日提交的日本专利申请No.2012-254746并要求其优先权的权益；该申请的全部内容通过引用结合于此。
本文所揭示的实施方式主要涉及永磁体、以及使用该永磁体的电动机和发电机。
技术介绍
作为高性能的稀土磁体，已知有Sm-Co基磁体和Nd-Fe-B基磁体等。如今已大规模生产的这些磁体含有大量的铁（Fe）和钴（Co），将有助于提高饱和磁化强度。另外，这些磁体含有钕（Nd）、钐（Sm）等稀土元素，归因于晶场中稀土元素的4f电子行为，产生了较强的磁各向异性。这使得能够获得较大的矫顽力，从而实现高性能磁体。这种高性能磁体被用于电子设备中，例如各种电动机、发电机、扬声器、以及测量仪器。近年来，越来越需要降低各种电子设备的重量和功耗，为了有效应对，需要一种最大磁能积（BHmax）得到改善的高性能永磁体。在将永磁体用于混合电动车（HEV）、电动车（EV）、轨道车等的电动机时，要求永磁体具有高耐热性。在HEV、EV、轨道车等所用的电动机中，使用了如下这种永磁体，即，将Nd-Fe-B基磁体中的Nd（钕）置换为Dy（镝）从而提高了永磁体的耐热性。由于Dy是稀土元素的一种，因此为了在HEV和EV中大规模使用，存在着不在永磁体中使用Dy的需求。由于其较高的居里温度，已知有Sm-Co基磁体不使用Dy而表现出优越的耐热性。Sm-Co基磁体能够实现较好的电动机特性，并且在高温下也能保持该较好的电动机特性，但目前仍需要进一步提高其矫顽力和磁通密度。为了提高Sm-Co基磁体的磁通密度，提高Fe浓度是有效手段。然而，在具有较高Fe浓度的成分范围内，矫顽力趋于减小。另外，Fe浓度的提高还可能产生异相，使得难以获得足够的烧结体密度。这些成为了降低矫顽力和磁化强度的因素。为了实现高性能永磁体，需要一种能够在具有高Fe浓度的Sm-Co基磁体中同时实现高矫顽力和高磁化强度的技术。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的永磁体，包括：由以下组成式所表示的组成，即：RpFeqMrCusCo100-p-q-r-s，其中，R是从稀土元素所构成的组中选出的至少一种元素，M是从锆（Zr）、钛（Ti）、铪（Hf）所构成的组中选出的至少一种元素，p满足10≦p≦13.5at%，q满足25≦q≦40at%，r满足1.35≦r≦1.75at%，并且s满足0.88≦s≦13.5at%；以及金属结构，该金属结构包括Th2Zn17晶相和富铜晶相，其中Th2Zn17晶相皆具有25at%以上的Fe浓度，富铜晶相皆具有25at%至70at%的Cu浓度；其中，富铜晶相的平均厚度在20nm以下，富铜晶相间的平均距离在200nm以下。此外，本专利技术的实施方式的电动机包括所述永磁体。此外，本专利技术的实施方式的发电机包括所述永磁体。附图说明图1是示出一实施方式的永磁体电动机的图。图2是示出一实施方式的可变磁通电动机的图。图3是示出一实施方式的发电机的图。具体实施方式根据一个实施方式，提供了一种永磁体，包括：由以下组成式所表示的组成，即：RpFeqMrCusCo100-p-q-r-s...(1)，其中，R是从由稀土元素构成的组中选择的至少一种元素，M是从由Zr，Ti以及Hf构成的组中选择的至少一种元素，p满足10≦p≦13.5at%，q满足25≦q≦40at%，r满足1.35≦r≦1.75at%，s满足0.88≦s≦13.5at%；以及金属结构，该金属结构包括Th2Zn17晶相和富铜晶相，其中Th2Zn17晶相皆具有25at%以上的Fe浓度，富铜晶相皆具有25at%至70at%的Cu浓度。在该实施方式的永磁体中，富铜晶相的平均厚度tCu-rich在20nm以下，富铜晶相间的平均距离dCu-rich在200nm以下。已知Sm-Co基磁体的矫顽力类型为畴壁钉扎型。畴壁钉扎型矫顽力源自于热处理所生成的纳米级两相分离结构。该两相分离结构由Th2Zn17晶相（也被称为晶胞相，以下称为2-17相）以及围绕该2-17相而形成的富铜晶相（也被称为晶胞壁相，以下称为富铜相）构成。富铜相起到畴壁的钉扎位置（pinningsite）的功能，以防止畴壁的错位。结果，表现出畴壁钉扎型矫顽力。富铜相主要由CaCu5晶相构成（以下称为1-5相）。当Sm-Co基磁体的Fe浓度变高时，将难以表现上述矫顽力。可能的原因在于难以产生作为钉扎位置的富铜相。关于这一点，有一个历史背景，即，通过添加锆（Zr），常规技术已经能够在高Fe浓度的成分范围内得到矫顽力。在Sm-Co基磁体中添加Zr使得在老化处理过程中发生的亚稳分解引起2-17相和富铜相的两相分离之前生成富锆片相（Zr-richplateletphase）。富锆片相起到促进元素扩散的元素扩散路径的功能，使得容易生成两相分离结构。Fe浓度为大约15at%的常规Sm-Co基磁体的Zr浓度为大约0.7at%至大约0.9at%。另外，通过将Zr浓度设置为大约2at%至大约2.5at%，能够在Fe浓度提高至接近25at%的Sm-Co基磁体中获得较高的矫顽力。常规典型的Sm-Co基磁体包含大约20at%的Fe和大约2at%的Zr。基于该历史背景，可以预计，通过根据Fe浓度相应地提高Zr浓度，能够改善提高了Fe浓度的Sm-Co基磁体的矫顽力。然而事实上，为了提高包含25at%以上Fe的Sm-Co基磁体的矫顽力，即使根据Fe含量相应地提高Zr含量，也不能提高矫顽力。相反地，矫顽力趋于下降，而且剩余磁化强度也下降。根据提高矫顽力的常规思维方式，25at%以下就是Sm-Co基磁体中Fe浓度的提升上限。本专利技术的专利技术人仔细研究了将Sm-Co基磁体中Fe浓度设置为25at%以上时矫顽力降低的原因。结果发现，在常规R-Co-Fe-Cu-M基磁体（R为稀土元素，M为从Ti、Zr、Hf中选择的至少一个元素）中，例如，在Sm-Co-Fe-Cu-Zr基磁体中，可能会产生富锆异相。当Fe浓度提高时，Sm-Co-Fe-Cu-Zr基磁体中Zr的溶解限值降低，没有完全固态溶解的Zr产生异相。因此，即便在含25at%以上Fe的Sm-Co-Fe-Cu-Zr基磁体中加入通常被认为合适的大约2at%的量的Zr，Zr也不会完全起到提高矫顽力的作用。还发现，富锆异相还具有相对较高Cu浓度。当富锆异相中的Cu浓度变高时，Cu中主相劣化，阻碍了原本应该在老化处理时发生的亚稳分解。可以推测，富锆异相的产生也引起了磁化强度变差。如上所述，对于包含大约20at%的Fe和大约2at%的Zr的普通Sm-Co基磁体而言，根据常规思维方式可以预计，提高Zr浓度将是进一步改善提高Zr浓度的有效手段。然而，从金属结构的角度来看，已经发现难以通过提高Zr浓度来实现Fe浓度的提高。因此，在具有25at%以上Fe浓度的成分范围内，本专利技术的专利技术人将注意力放在了具有低Zr浓度的组成结构上，而按照常规思维方式，该组成结构预计将会降低矫顽力。本专利技术的专利技术人仔细研究了一种能够在Zr浓度低到足以抑制异相产生的成分范围内表现较高矫顽力的技术。常规Sm-Co基磁体中具有较低Zr浓度的成分范围内之所以无法表现足够的矫顽力，一个可能的原因在于老化处理过程中的亚稳分解变得不够充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁体，其特征在于，包括：由以下组成式所表示的组成，即：R

【技术特征摘要】
2012.11.20 JP 2012-2547461.一种永磁体，其特征在于，包括：由以下组成式所表示的组成，即：RpFeqMrCusCo100-p-q-r-s，其中，R是从稀土元素所构成的组中选出的、50at％以上为钐(Sm)的至少一种元素，M是从锆(Zr)、钛(Ti)、铪(Hf)所构成的组中选出的至少一种元素，p满足10≦p≦13.5at％，q满足25≦q≦40at％，r满足1.35≦r≦1.75at％，并且s满足0.88≦s≦13.5at％；以及金属结构，该金属结构包括Th2Zn17晶相和富铜晶相，其中Th2Zn17晶相皆具有25at％以上的Fe浓度，富铜晶相皆具有25at％至70at％的Cu浓度；其中，所述富铜晶相的平均厚度在20nm以下，所述富铜晶相间的平均距离在200nm以下。2.如...

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