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。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10.8≤p≤12.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.3原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)来表示的组成；以及包含具有Th2Zn17型晶相的主相的金属组织。构成主相的晶粒中，具有10μm以下粒径的晶粒的比例在5％以下，且具有在与易磁化轴偏移30度以上的方向上与Th2Zn17型晶相的(001)面垂直的结晶方位的晶粒的比例在40％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁体、电动机及发电机
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
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Nd、Sm等稀土类元素，结晶场中的稀土类元素的4f电子的变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，为应对这一情况，要求提高永磁体的最大磁能积(BHmax)，进而获得更高性能的永磁体。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。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，存在矩形比因Fe的高浓度化而下降的倾向。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：国际公开第2014/156031号专利文献2：国际公开第2014/156047号
技术实现思路
本专利技术中所要解决的问题是在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。本实施方式的永磁体具备：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10.8≤p≤12.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.3原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)来表示的组成；以及包含具有Th2Zn17型晶相的主相的金属组织。构成主相的晶粒中，具有10μm以下粒径的晶粒的比例在5％以下，且具有在与易磁化轴偏移30度以上的方向上与Th2Zn17型晶相的(001)面垂直的结晶方位的晶粒的比例在40％以下。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是表示发电机的图。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备烧结体，该烧结体具有以组成式：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10.8≤p≤12.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.3原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)来表示的组成。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元素来应用的所有元素的50原子％以上，从而能提高磁体材料的性能、例如矫顽力。此外，更优选为将能作为R元素来应用的元素的70原子％以上设为Sm，进一步优选为将能作为R元素来应用的元素的90原子％以上设为Sm。通过将能作为R元素来应用的元素的浓度设为例如10.8原子％以上12.5原子％以下，能增大矫顽力。在能作为R元素来应用的元素的浓度小于10.8原子％的情况下，大量的α-Fe析出从而导致矫顽力减小，在能作为R元素来应用的元素的浓度超过12.5原子％的情况下，饱和磁化会下降。更优选为能作为R元素来应用的元素的浓度在10.9原子％以上12.1原子％以下，进一步优选为能作为R元素来应用的元素的浓度在11.0原子％以上12.0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。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超过4.3原子％，则容易生成过量含有M元素的非均相，矫顽力和磁化都容易下降。另外，若M元素的含量r小于0.88原子％，则提高Fe浓度的效果容易变小。即，M元素的含量r优选为0.88原子％以上4.3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，进一步优选为大于1.49原子％小于等于2.24原子％，再进一步优选为1.55原子％以上2.23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Hf的情况下，也要减少Hf的使用量。例如，Hf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的含量例如优选为3.5原子％以上13.5原子％以下。若混合量多于上述含量，则磁化会显著下降，另外，若少于上述含量，则难以获得高矫顽力和良好的矩形比。Cu的含量t更优选为3.9原子％以上9.0原子％以下，进一步优选为4.3原子％以上5.8原子％以下。Fe是主要负责磁体材料的磁化的元素。虽然能通过增多Fe的混合量来提高磁体材料的饱和磁化，但若过量地进行混合，则会因α-Fe的析出或相分离导致难以获得所希望的晶相，有可能会使矫顽力下降。由此，Fe的含量q优选为25原子％以上40原子％以下。Fe的含量q更优选为26原子％以上36原子％以下，进一步优选为30原子％以上33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，若多混合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，则这些效果也会变小。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，通过将Co的20原子％以下替换为从由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，能提高磁体特性、例如矫顽力。本实施方式的永磁体具备以下二维的金属组织：该二维的金属组织包含具有六方晶系的Th2Zn17型晶相(2-17型晶相)的主相、以及设于构成主相的晶粒之间的晶界相。此外，主相包含具有2-17型晶相的晶胞相(cellphase)、以及具有六方晶系的CaCu5型晶相(1-5型晶相)的富Cu相。富Cu相优选为以包围晶胞相的方式形成。也将上述结构称为晶胞结构。另外，富Cu相中还包含使晶胞相断裂的晶胞壁相。优选为Th2Zn17型晶相的c轴与易磁化轴平行。此外，所谓平行，也可以包含从平行方向偏离±10度以内的状态(大致平行)。富Cu相是Cu浓度较高的相。富Cu相的Cu浓度比Th2Zn17型晶相的Cu浓度要高。例如富Cu相的Cu浓度优选为Th2Zn17型晶相的Cu浓度的1.2倍以上。富Cu相例如在Th2Zn17型晶相中的包含c轴的截面上以线状或板状的方式存在。作为富Cu相的结构并无特别限定，例如可以举出六方晶系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁体，具备：以组成式：RpFeqMrCutCo100‑p‑q‑r‑t(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10.8≤p≤12.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.3原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)表示的组成；以及包含具有Th2Zn17型晶相的主相的金属组织，该永磁体的特征在于，构成所述主相的晶粒中，具有10μm以下粒径的晶粒的比例在5％以下，且具有在与易磁化轴偏移30度以上的方向上与所述Th2Zn17型晶相的(001)面垂直的结晶方位的晶粒的比例在40％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种永磁体，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10.8≤p≤12.5原子％的数，q是满足25≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.3原子％的数，t是满足3.5≤t≤13.5原子％的数)表示的组成；以及包含具有Th2Zn17型晶相的主相的金属组织，该永磁体的特征在于，构成所述主相的晶粒中，具有10μm以下粒径的晶粒的比例在5％以下，且具有在与易磁化轴偏移30度以上的方向上与所述Th2Zn17型晶相的(001)面垂直的结晶方位的晶粒的比例在40％以下。2.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，构成所述主相的晶粒的平均粒径为35μm以上。3.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述金属组织包含富Cu-M相，该富Cu-M相具有比所述主相高的Cu浓度及...

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