[发明专利]R‑T‑B系永久磁铁

说明书

技术领域

本发明涉及R-T-B系永久磁铁。

背景技术

众所周知以四方晶R₂T₁₄B化合物作为主相的R-T-B系永久磁铁(R为稀土元素，T为Fe或者其一部分被Co置换的Fe，B为硼)具有优异的磁特性，自1982年的发明(专利文献1：日本专利特开昭59-46008号公报)以来是一种代表性的高性能永久磁铁。

稀土元素R由Nd、Pr、Dy、Ho、Tb构成的R-T-B系磁铁其各向异性磁场Ha大且作为永久磁铁材料优选。其中将稀土元素R做成Nd的Nd-Fe-B系磁铁其饱和磁化强度Is、居里温度Tc以及各向异性磁场Ha的平衡良好，并且在资源量、耐蚀性方面比使用了其他稀土元素R的R-T-B系磁铁更为优异所以被广泛使用。

作为民生、产业以及运输设备的动力装置一直在使用永磁同步电动机。但是，由永久磁铁产生的磁场一定的永磁同步电动机由于感应电压与旋转速度成比例地提高，因此难以驱动。从而，永磁同步电动机在中/高速区域以及轻负载时需要进行用由电枢电流(armature current)产生的磁通来抵消永久磁铁的磁通的弱磁控制以使得感应电压不会成为电源电压以上，其结果存在降低电动机效率的问题。

为了解决上述技术问题而开发了一种使用了通过使来自外部的磁场作用从而磁力可逆地变化的磁铁(磁力可变磁铁)的可变磁通电动机。在可变磁通电动机中，在中/高速区域以及轻负载时，通过减小磁力可变磁铁的磁力能够抑制由如现有的弱磁导致的电动机的效率降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭59-46008号公报

专利文献2：日本专利特开2010-34522号公报

专利文献3：日本专利特开2009-302262号公报

在可变磁通电动机中，并用磁力一定的固定磁铁和能够使磁力变化的可变磁铁。为了可变磁通电动机的高输出化和高效率化要求从可变磁铁能获取与固定磁铁同等的磁通。然而，可变磁铁需要在被装入电动机的状态下用能够施加的小的外部磁场来控制磁化状态。即，对可变磁铁来说要求高剩余磁通密度和低矫顽力等磁性能。

在专利文献2中公开了将Sm-Co系永久磁铁作为可变磁铁的可变磁通电动机，通过将Nd-Fe-B系永久磁铁作为固定磁铁的结构，能够获得电动机效率的改善。但是，作为可变磁铁的Sm-Co系永久磁铁的剩余磁通密度Br为1.0T左右，没有达到作为固定磁铁的Nd-Fe-B系永久磁铁的剩余磁通密度Br的1.3T左右，从而成为电动机输出和效率降低的原因。

在专利文献3中公开了将以作为稀土元素R的Ce为必需成分的R-T-B系永久磁铁作为可变磁铁的可变磁通电动机，通过将与作为固定磁铁的Nd-Fe-B系永久磁铁同等的结构的R-T-B系永久磁铁作为可变磁铁，从而能够期待从可变磁铁也能获得与固定磁铁同等的剩余磁通密度Br。但是，在专利文献3中，如果为了将矫顽力控制在作为可变磁铁优选的低值而作为稀土元素R将Ce作为必需成分，剩余磁通密度Br为0.80T～1.25T左右，则不会达到作为固定磁铁的Nd-Fe-B系永久磁铁的剩余磁通密度Br的1.3T左右。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明就是认识到上述技术问题而完成的发明，其目的在于提供一种在宽的旋转速度区域中能够维持高效率的适宜于可变磁通电动机的高剩余磁通密度、高矩形性且低矫顽力的可变磁铁。

解决技术问题的手段

本发明的R-T-B系永久磁铁的特征在于：含有组成为(R_1-xY_x)₂T₁₄B(R为由La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的1种以上构成的稀土元素，T为以Fe或者Fe和Co作为必需成分的1种以上的过渡金属元素，0.2≤x≤0.7)的主相颗粒，剩余磁通密度Br为1.1T以上，矫顽力HcJ为400kA/m以下，用于将剩余磁通密度Br控制为0所需的外部磁场Hex与矫顽力HcJ之比Hex/HcJ为1.10以下。

本发明人发现，在R-T-B系永久磁铁中，通过将稀土元素R中的一定量做成Y可获得适宜作为可变磁通电动机用的可变磁铁的永久磁铁，该永久磁铁具有高剩余磁通密度且具有低矫顽力，并且通过小的外部磁场就能够控制磁化状态。