[发明专利]永磁体以及使用所述永磁体的电动机和发电机

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于并要求2012年3月15日提交的在先日本专利申请第2012-058867号的优先权，该申请全文通过引用纳入本文。

技术领域

本文公开的实施方式总体上涉及一种永磁体,以及使用所述永磁体的电动机和发电机。

背景技术

已知稀土磁体如Sm-Co基磁体和Nd-Fe-B基磁体可以作为高性能永磁体。永磁体用于混合电动车（HEV）或电动车（EV）的发动机时，需要所述永磁体具有耐热性。在HEV或EV的电动机中，在使用的永磁体中，通过Dy代替Nd-Fe-B基磁体中的部分Nd而提高其耐热性。由于Dy是一种稀有元素，因此需要不使用Dy的永磁体。已知使用可变磁体和固定磁体的可变磁通电动机和可变磁通发电机是具有高效率的电动机和发电机。为了改进可变磁通电动机和可变磁通发电机的性能和效率，需要提高可变磁体和固定磁体的矫顽力和磁通密度。

已知由于Sm-Co基磁体的居里温度高，Sm-Co基磁体在不使用Dy的情况下表现出优异的耐热性，并且在高温下能实现良好的电动机特性等等。Sm-Co基磁体中，Sm₂Co₁₇型磁体由于其矫顽力显示机理等等可以用作可变磁体。Sm-Co基磁体也需要改进矫顽力和磁通密度。为了增加Sm-Co基磁体的磁通密度，增大Fe浓度是有效的，但组分中Fe浓度高时矫顽力会减小。在这种情况下，需要一种制备具有高Fe浓度同时具有高矫顽力的Sm-Co基磁体的技术。

附图简要说明

图1示出一个实施方式的永磁体中胞壁相(cell wall phase)附近的构成元素的浓度曲线的一个实例。

图2示出一个实施方式的永磁体电动机。

图3示出一个实施方式的可变磁通电动机。

图4示出一个实施方式的发电机。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方式，提供一种永磁体，其包括：组成由以下组成式表示：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和Hf的至少一种元素，p满足10.8原子％≤p≤13.5原子％，q满足28原子％≤q≤40原子％，r满足0.88原子％≤r≤7.2原子％，以及s满足3.5原子％≤s≤13.5原子％；以及其金属结构，其包括胞相(cell phase)和胞壁相。所述胞相具有Th₂Zn₁₇晶相。所述胞壁相包围(surround)所述胞相。在上述永磁体中，所述胞壁相中Cu浓度为30原子％-70原子％。

下面将更详细地描述本发明实施方式的永磁体。在组成式(1)中，使用选自稀土元素的至少一种元素作为元素R，所述稀土元素包括钇(Y)。任一元素R能使所述永磁体具有大的磁各向异性和高矫顽力。优选使用选自钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)和镨(Pr)的至少一种元素作为元素R，特别优选使用Sm。当大于或等于50原子％的元素R是Sm时，可以提高永磁体的性能，特别是矫顽力，同时具有良好的再现性。此外，优选大于或等于70原子％的元素R是Sm。

元素R的含量p的范围为10.8原子％≤p≤13.5原子％。当元素R的含量p小于10.8原子％时，由于各种原因例如大量α-Fe相沉淀，不能获得足够的矫顽力。另一方面，当元素R的含量p大于13.5原子％时，饱和磁化强度明显降低。元素R的含量p的优选范围为11.0原子％≤p≤13原子％，更优选11.2原子％≤p≤12.5原子％。

永磁体磁化主要归功于铁(Fe)元素。含有大量Fe时，可以增加永磁体的饱和磁化强度。但是，含Fe量过大时，α-Fe相沉淀，难以得到下述所需的两相分离结构，可能导致矫顽力变小。因此，Fe的含量q的范围为28原子％≤q≤40原子％。Fe的含量q的优选范围为29原子％≤q≤38原子％，更优选30原子％≤q≤36原子％。