永久磁鐵、電動(dòng)機(jī)、以及發(fā)電機(jī)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供高性能的永久磁鐵。其具備組成式：RpFeqMrCutCo100?p?q?r?t所表示的組成、和包括具有Th2Zn17型結(jié)晶相的主相的金屬組織。在構(gòu)成主相的20以上的結(jié)晶粒中，F(xiàn)e濃度的平均值為28原子％以上，且R元素的濃度的平均值為10原子％以上。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)實(shí)施方式的專利技術(shù)涉及永久磁鐵、電動(dòng)機(jī)、以及發(fā)電機(jī)。
技術(shù)介紹
作為高性能稀土類磁鐵的例子，已知Sm-Co系磁鐵、Nd-Fe-B系磁鐵等。在這些磁鐵中，F(xiàn)e和Co有助于飽和磁化的增大。此外，這些磁鐵中含有Nd或Sm等稀土類元素,提供了來(lái)源于結(jié)晶場(chǎng)中的稀土類元素的4f電子的行為的較大的磁各向異性。藉此，可得到較大的矯頑磁力，實(shí)現(xiàn)高性能磁鐵。這樣的高性能磁鐵主要用于電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器、計(jì)量?jī)x器等電氣設(shè)備。為了應(yīng)對(duì)近年來(lái)各種電氣設(shè)備的小型輕量化、低耗電化的要求的提高，要求提高了永久磁鐵的最大磁能積(BHmax)的、更高性能的永久磁鐵。此外，近年，提出了可變磁通量型電動(dòng)機(jī)，其有助于電動(dòng)機(jī)的高效化。由于Sm-Co系磁鐵的固化溫度高，因此能夠在高溫下實(shí)現(xiàn)良好的電動(dòng)機(jī)特性，但希望進(jìn)一步高矯頑磁力化和高磁化，進(jìn)一步改善矩形比。認(rèn)為在Sm-Co系磁鐵的高磁化中Fe的高濃度化是有效的，但在以往的制法中，由于使Fe高濃度化而有矩形比下降的傾向。從這樣的情況出發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)高性能的電動(dòng)機(jī)用的磁鐵，需要在高Fe濃度組成中改善磁化的同時(shí)，能夠呈現(xiàn)良好的矩形比的呈現(xiàn)的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2014/156031號(hào)專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開(kāi)第2014/156047號(hào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)中所要解決的課題是通過(guò)控制Sm-Co系磁鐵中的金屬組織，提供高性能的永久磁鐵。實(shí)施方式的永久磁鐵具備組成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是選自稀土類元素的至少1個(gè)元素，M是選自Zr、Ti、以及Hf的至少1個(gè)元素，p是滿足10.5≤p≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足28≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù))所表示的組成、和含有具有Th2Zn17型結(jié)晶相的主相的金屬組織。在構(gòu)成主相的20以上的結(jié)晶粒中，F(xiàn)e濃度的平均值為28原子％以上，且R元素濃度的平均值為10原子％以上。附圖說(shuō)明圖1是表示磁化的下降的例的圖。圖2是表示永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的圖。圖3是表示可變磁通量電動(dòng)機(jī)的圖。圖4是表示發(fā)電機(jī)的圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，附圖是示意性的，有時(shí)例如厚度和平面尺寸的關(guān)系、各層的厚度的比例等與實(shí)物不同。此外，在實(shí)施方式中，對(duì)實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號(hào)，省略說(shuō)明。(第一實(shí)施方式)以下對(duì)本實(shí)施方式的永久磁鐵進(jìn)行說(shuō)明。<永久磁鐵的構(gòu)成例>本實(shí)施方式的永久磁鐵具備具有組成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是選自稀土類元素的至少1個(gè)元素，M是選自Zr、Ti、以及Hf的至少1個(gè)元素，p是滿足10.5≤p≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足28≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù))所表示的組成的燒結(jié)體。上述組成式中的R是可對(duì)磁鐵材料提供較大的磁各向異性的元素。作為R元素，例如可使用選自包括釔(Y)的稀土類元素的1個(gè)或多個(gè)元素等，例如可使用釤(Sm)、鈰(Ce)、釹(Nd)、鐠(Pr)等，特別優(yōu)選使用Sm。例如，在作為R元素使用包括Sm的多個(gè)元素的情況下，通過(guò)將Sm濃度設(shè)為能夠作為R元素適用的元素整體的50原子％以上，能夠提高磁鐵材料的性能、例如矯頑磁力。另外，進(jìn)一步優(yōu)選將能夠作為R元素適用的元素的70原子％以上設(shè)為Sm，更進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為90％以上。可通過(guò)將能夠作為R元素適用的元素的濃度例如設(shè)為10.5原子％以上12.4原子％以下來(lái)增大矯頑磁力。能夠作為R元素適用的元素的濃度低于10.5原子％的情況下，大量的α-Fe析出、矯頑磁力變小，在能夠作為R元素適用的元素的濃度超過(guò)12.4原子％的情況下，飽和磁化下降。能夠作為R元素適用的元素的濃度更優(yōu)選10.9原子％以上12.1原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選11.0原子％以上12.0原子％以上。上述組成式中的M是在高Fe濃度的組成下可使其呈現(xiàn)較大矯頑磁力的元素。作為M元素，例如可使用選自鈦(Ti)、鋯(Zr)、以及鉿(Hf)的1個(gè)或多個(gè)元素。如果M元素的含量r超過(guò)4.3原子％，則容易生成過(guò)多地含有M元素的異相，矯頑磁力、磁化都容易下降。此外，如果M元素的含量r低于0.88原子％，則Fe濃度變高的效果容易變小。即，M元素的含量r優(yōu)選0.88原子％以上4.3原子％以下。元素M的含量r更優(yōu)選1.14原子％以上3.58原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選大于1.49原子％且為2.24原子％以下，更進(jìn)一步優(yōu)選1.55原子％以上2.23原子％以下。M元素優(yōu)選至少含有Zr。尤其，通過(guò)將M元素的50原子％以上設(shè)為Zr，可提高永久磁鐵的矯頑磁力。另一方面，由于M元素中Hf尤其昂貴，因此即使在使用Hf的情況下，也優(yōu)選減少其用量。例如，優(yōu)選Hf的含量低于M元素的20原子％。Cu是可在磁鐵材料中呈現(xiàn)高矯頑磁力的元素。Cu的含量?jī)?yōu)選例如3.5原子％以上13.5原子％以下。如果摻和超過(guò)該范圍上限的Cu，則磁化的下降顯著，且如果為低于該范圍下限的量則難以得到高矯頑磁力和良好的矩形比。Cu的含量t更優(yōu)選3.9原子％以上9.0原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選4.3原子％以上5.8原子％以下。Fe是主要承擔(dān)磁鐵材料的磁化的元素。通過(guò)大量摻和Fe可提高磁鐵材料的飽和磁化，但如果過(guò)多摻和則由于α-Fe的析出和相分離而難以得到所希望的結(jié)晶相，有使矯頑磁力下降之虞。因此，F(xiàn)e的含量q優(yōu)選28原子％以上40原子％以下。Fe的含量q更優(yōu)選29原子％以上36原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選30原子％以上33原子％以下。Co是在承擔(dān)磁鐵材料的磁化的同時(shí)使高矯頑磁力呈現(xiàn)的元素。此外，如果大量摻和Co則可得到高固化溫度，可提高磁鐵特性的熱穩(wěn)定性。如果Co的混合量少，則這些效果減弱。但是，如果過(guò)多添加Co，則Fe的比例相對(duì)地減少，有導(dǎo)致磁化下降之虞。此外，通過(guò)將20原子％以下的Co用選自Ni、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Nb、Ta、W的1個(gè)或多個(gè)元素取代，可提高磁鐵特性、例如矯頑磁力。本實(shí)施方式的永久磁鐵具備包括具有六方晶系的Th2Zn17型結(jié)晶相(2-17型結(jié)晶相)的主相、和設(shè)置于構(gòu)成主相的結(jié)晶粒之間的晶界相的二維金屬組織。而且，主相包括具有2-17型結(jié)晶相的晶胞相、和具有六方晶系的CaCu5型結(jié)晶相(1-5型結(jié)晶相)的富Cu相。富Cu相優(yōu)選以包圍晶胞相的方式形成。上述構(gòu)造也稱為晶胞結(jié)構(gòu)。此外，富Cu相中也包括分割晶胞相的晶胞壁相。Th2Zn17型結(jié)晶相的c軸優(yōu)選以與易磁化軸平行的方式存在。另外，平行的含義可包括從平行方向±10度以內(nèi)的狀態(tài)(大致平行)。富Cu相是Cu濃度高的相。富Cu相的Cu濃度比Th2Zn17型結(jié)晶相的Cu濃度高。例如，富Cu相的Cu濃度優(yōu)選Th2Zn17型結(jié)晶相的Cu濃度的1.2倍以上。富Cu相例如在Th2Zn17型結(jié)晶相中的包括c軸的剖面中以線狀或板狀存在。作為富Cu相的構(gòu)造，沒(méi)有特別的限定，例如可例舉六方晶系的CaCu5型結(jié)晶相(1-5型結(jié)晶相)等。此外，永久磁鐵也可以具有相不同的多個(gè)富Cu相。富Cu相的磁疇壁能比Th2Zn17型結(jié)晶相的磁疇壁能高，該磁疇壁能的差成為磁疇壁移動(dòng)的障礙。即，富Cu相通過(guò)作為釘扎位置起作用，可抑制在多個(gè)晶胞相間的磁疇壁移動(dòng)。尤其本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種永久磁鐵，其具備組成式：RpFeqMrCutCo100?p?q?r?t所表示的組成、和含有具有Th2Zn17型結(jié)晶相的主相的金屬組織，在構(gòu)成所述主相的20以上的結(jié)晶粒中，F(xiàn)e濃度的平均值為28原子％以上，且R元素的濃度的平均值為10原子％以上，所述組成式中，R是選自稀土類元素的至少1個(gè)元素，M是選自Zr、Ti、以及Hf的至少1個(gè)元素，p是滿足10.5≤p≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足28≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】1.一種永久磁鐵，其具備組成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t所表示的組成、和含有具有Th2Zn17型結(jié)晶相的主相的金屬組織，在構(gòu)成所述主相的20以上的結(jié)晶粒中，F(xiàn)e濃度的平均值為28原子％以上，且R元素的濃度的平均值為10原子％以上，所述組成式中，R是選自稀土類元素的至少1個(gè)元素，M是選自Zr、Ti、以及Hf的至少1個(gè)元素，p是滿足10.5≤p≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足28≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的永久磁鐵，其特征在于，在M-H曲線中，磁場(chǎng)為-200kA/m時(shí)的磁化為剩余磁化的90％以上。3.如權(quán)利要求1所述的永久磁鐵，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：堀內(nèi)陽(yáng)介，櫻田新哉，萩原將也，小林剛史，小林忠彥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社東芝，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP