[发明专利]永磁铁及其制造方法、使用该永磁铁的电动机及发电机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年9月27日提交的日本专利申请第2011-210123号并要求享有其优先权，该申请的全部内容以引用方式包含于此。

技术领域

此处揭示的实施方式一般涉及永磁铁及其制造方法、使用该永磁铁的电动机及发电机。

背景技术

作为高性能的永磁铁已知有Sm-Co类磁铁或Nd-Fe-B类磁铁等稀土类磁铁。在混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)的电动机中使用永磁铁的情况下，要求永磁铁具有耐热性。在HEV、EV用电动机中采用以Dy置换Nd-Fe-B类磁铁的Nd的一部分以提高耐热性的永磁铁。由于Dy是稀有元素之一，因此，需求不使用Dy的永磁铁。作为高效率的电动机、发电机，已知有使用可变磁铁和固定磁铁的可变磁通电动机、可变磁通发电机。为了可变磁通电动机、可变磁通发电机的高性能化和高效率化，要求提高可变磁铁、固定磁铁的矫顽力和磁通密度。

已知Sm-Co类磁铁由于居里温度较高，因此，其不使用Dy的系列显示优秀的耐热性，能在高温下实现良好的电动机特性。Sm-Co类磁铁中的Sm₂Co₁₇型磁铁基于其矫顽力机制等也可以用作可变磁铁。对Sm-Co类磁铁也要求提高其矫顽力和磁通密度。尽管提高Fe浓度对Sm-Co类磁铁的高磁通密度化是有效的，但在高Fe浓度的组分区域存在矫顽力减小的趋势。为此，需要使高Fe浓度的Sm-Co类磁铁体现较大的矫顽力的技术。

附图说明

图1是将实施方式的永磁铁的金属组织放大表示的SEM像。

图2是将图1所示的永磁铁的主相的显微组织放大表示的TEM像。

图3是将现有的永磁铁的金属组织放大表示的SEM像。

图4是将图3所示的永磁铁的主相的显微组织放大表示的TEM像。

图5是表示在实施方式的永磁铁的制造工序中使用的合金粉末的差热分析结果的一个示例的图。

图6是表示在实施方式的永磁铁的制造工序中使用的合金粉末的差热分析结果的另一示例的图。

图7是表示实施方式的永磁电动机的图。

图8是表示实施方式的可变磁通电动机的图。

图9是表示实施方式的永磁发电机的图。

具体实施方式

根据一个实施方式，提供一种具有由以下组成式表示的组成的永磁铁。

组成式：R_pFe_qM_rCu_sCo_100-p-q-r-s…(1)

其中，R是选自稀土元素的至少一种元素，M是选自Zr、Ti及Hf的至少一种元素，p是满足10≤p≤13.5原子％的数，q是满足28≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤7.2原子％的数，s是满足4≤s≤13.5原子％的数。

实施方式的永磁铁包括以Fe浓度为28摩尔％以上的组分区域为主相的金属组织。主相中的Cu浓度为5摩尔％以上。

以下，对实施方式的永磁铁进行详细说明。在组成式(1)中，作为R元素使用选自包含钇(Y)的稀土元素的至少一种元素。R元素使永磁铁具有较大的磁各向异性，并赋予其高矫顽力。作为R元素，优选采用选自钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)及镨(Pr)的至少一种元素，特优选使用Sm。通过使R元素的50原子％以上为Sm，能重复性良好地提高永磁铁的性能、特别是矫顽力。而且，优选R元素的70原子％以上为Sm。

R元素的含量p为10～13.5原子％的范围。若R元素的含量p小于10原子％，则会造成大量的α-Fe相析出，因而无法得到足够的矫顽力。另一方面，若R元素的含量超过13.5原子％，则饱和磁化显著下降。R元素的含量p优选为10.3～13原子％的范围，更优选为10.5～12.5原子％的范围。

铁(Fe)是主要负责永磁铁磁化的元素。通过大量含有Fe，能提高永磁铁的饱和磁化。不过，若过度含有Fe，则会造成α-Fe相析出，或难以获得后述的所需的二相组织，因此，矫顽力有可能下降。为此，Fe的含量q为28～40原子％的范围。Fe的含量q优选为29～38原子％的范围，更优选为30～36原子％的范围。