永磁体、电动机以及发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及永磁体、电动机W及发电机。
【背景技术】
[000引作为高性能的稀±类磁体的例子，已知有Sm-Co类磁体和Nd-Fe-B类磁体等。该 些磁体，有助于增大化或Co的饱和磁化。另外，由于该些磁体中含有Nd或Sm等稀±类元 素，在晶体场中稀±类元素的4f电子的动作导致有较大的磁各向异性。由此得到较大的矫 顽力，实现高性能的磁体。
[0003] 像该样的高性能磁体，主要用在电动机、扬声器化及测量器等电气设备。近年，由 于各种电器设备对小型轻量化、低功耗化的要求提高，为了与此对应，要求提高永磁体的最 大磁能量积炬血ax)，寻求一种具有更高性能的永磁体。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化。
[0004] 虽然Sm-Co类磁体由于居里温度高，能在高温下实现良好的电动机特性，但仍期 望进一步地高矫顽力化和高磁化，进一步地改善矩形比。虽然考虑化的高浓度化对Sm-Co 类磁体的高磁化是有效的，但W现有的制造方法则有由于化的高浓度化而使矩形比降低 的倾向。因此，为了实现高性能的电动机用的磁体需要一种技术，能在高化浓度成分中改 善磁化并且体现良好的矩形比。 现有技术文献 专利文献
[0005] 专利文献1 ;日本国专利特开2010-121167号公报
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的问题是，在Sm-Co类磁体中通过控制其金属结构，提供一种高 性能的永磁体。
[0007] 本发明的实施方式的永磁体具备：下述成分式所表示的成分： RpFegMrCUtC〇iw_p_g_r_t (式中，R为从稀±类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti W及Hf 中选出的至少一种元素，P为满足10. 5兰P兰12. 5原子％的数，q为满足23兰q兰40原 子％的数，r为满足0.88兰r兰4. 5原子％的数，t为满足4.5兰t兰10. 7原子％的数）； W及如下的金属结构，该金属结构包含；胞相，该胞相具有化2化17型晶相；胞壁相，该胞壁 相W分割化2Zn。型晶相的方式形成；富M片状相，该富M片状相垂直于化2Zn。型晶相的C 轴而形成，M元素的浓度比胞相高；W及富化片状相，该富化片状相沿着富M片状相形成， 化浓度比胞相高。
【附图说明】
[0008] 图1是表示TEM的明视场像的一个示例的图。 图2是表示TEM-EDX的映射结果的一个示例的图。 图3是表示TEM-EDX的映射结果的一个示例的图。 图4是表示永磁体电动机的图。 图5是表示可变磁通电动机的图。 图6是表示发电机的图。
【具体实施方式】
[0009] (第1实施方式） W下，对本实施方式的永磁体进行说明。
[0010] <永磁体的构成例〉 本实施方式的永磁体具备如下成分式所表示的成分；RpFegM击UtC〇i〇〇_p_q_t_t (式中，R为从稀上类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti化及Hf中选出的至少 一种元素，P为满足10. 5兰P兰12. 5原子％的数，q为满足23兰q兰40原子％的数，r为 满足0.88兰r兰4. 5原子％的数，t为满足4.5兰t兰10. 7原子％的数）
[0011] 所述成分式中的R是能使磁体材料有较大的磁各向异性的元素。能从例如含有 锭（巧的稀±类元素中选出一种或多种元素作为R元素，能使用例如衫（Sm)、锦（Ce)、钦 (Nd)、化及错（Pr)等，特别优选使用Sm。例如，使用含有Sm的多个元素作为R元素的情况 下，通过使Sm浓度在可作为R元素适用的全体元素的50原子％ ^上，能提高磁体材料的性 能、例如矫顽力。
[0012] 另外，优选地使Sm占能作为R元素适用的元素的70原子％ ^上。可作为R元素 适用的元素均可使磁体材料具有较大的磁各向异性，例如能通过使可作为R元素适用的元 素的浓度在10. 5原子％ ^上12. 5原子％ ^下来提高矫顽力。可作为R元素适用的元素的 浓度不足10. 5原子％的情况下，析出大量的a -化使矫顽力降低，可作为R元素适用的元 素的浓度超过12. 5原子％的情况下，饱和磁化下降。可作为R元素适用的元素的浓度优选 地在10. 7原子％ ^上12. 3原子％ ^下，更优选地在10. 9原子％ ^上12. 1原子％ W下。
[0013] 所述成分式中的M是能在高化浓度的成分中体现矫顽力的元素。例如从铁（Ti)、 错狂r)、W及給化f)中选择一种或多种元素作为元素M使用。M元素的含有量r在4. 5原 子％ ^上，则容易生成含有过剩的M元素的不均相，矫顽力、磁化都容易下降。另外，M元素 的含有量r不足0. 88原子％则提高化浓度的效果容易减小。目P，M元素的含有量r，优选 地为R元素W外的元素（Fe、Co、化、M)总量的0. 88原子％ ^上4. 5原子％ ^下。进一步 地，元素M的含有量r优选地在1. 14原子％ ^上3. 58原子％ ^下，更优选地在大于1. 49 原子％、2. 24原子％ W下。
[0014] M元素可为Ti、Zr、Hf中的任一种，但优选地至少含有Zr。特别地，通过使50原 子％ W上的M元素为Zr，能提高永磁体的矫顽力。另一方面，由于在M元素中Hf尤其昂贵， 则即便使用册，也优选地减少其使用量。例如，Hf的含有量优选地为不足M元素的20原 子％。
[0015] 化是能在磁体材料中体现高矫顽力的元素。化的含有量优选地在化、CoXu W及 M元素的总量的3. 5原子％ ^上10. 7原子％ ^下。若含有量大于上述范围，则磁化显著降 低，而若含有量小于上述范围，则难W得到高矫顽力和良好的矩形比。化的含有量t优选 地在化、CoXu W及M元素的总量的3. 9原子％ ^上9. 0原子％ ^下，进一步优选地在化、 Co、化W及M元素的总量的4. 3原子％ 1^上5. 8原子％ W下。
[0016] 化是主要用于永磁体的磁化的元素。虽然通过大量混合化能提高磁体材料的饱 和磁化，但若过量混合则由于a-Fe的析出和相分离难W得到所期望的晶相，矫顽力恐怕 会下降。由此，化的含有量q优选地在化、Co、化W及M元素的总量的23原子％ ^上40 原子％ ^下。化的含有量q优选地在26原子％ ^上36原子％ ^下，进一步优选地在29原 子％ !^上34原子％ W下。
[0017] Co是能用于磁体材料的磁化并且体现高矫顽力的元素。另外，大量混合Co则能得 到高居里温度，对提高磁体特性的热稳定性发挥作用。若Co的混合量减少则该效果减小。 然而，过量添加Co,则相对的化的比例降低，导致磁化下降。另外，通过将20原子％^下 的Co置换为Ni、V、Cr、Mn、A1、Si、Ga、佩、Ta、W能提高磁体特性、例如矫顽力。然而，由于 过剩置换有可能会导致磁化下降，因此优选地置换量在Co的20原子％ W下。
[001引进一步地，本实施方式的永磁体具备的金属结构含有多个六方晶系化2化17型晶相 (2-17型晶相）和多个富化相。
[0019] 一般而言，Sm-Co类磁体具备二维的金属结构，该金属结构含有；具有化2化17型晶 相（2-17型晶相）的胞化具有六方晶系化Cus型晶相（1-5型晶相）的胞壁化W及片状 相。例如，胞壁相是所述富化相的一种，利用胞壁相分割胞相。所述构造也称为晶胞构造。 另外，片状相是Zr等元素M的浓度比化2化17型晶相高的富M片状相，垂直于化2Zni7型晶相 的C轴形成。例如，片状相的Zr浓度比化Zni7型晶相高的情况下，也将该片状相称为富Zr 片状相。另外，本实施方式中，W化2Zni7型晶相的C轴为例进行说明。该化2Zni7型晶相的 C轴平行于化化7型晶相中的C轴，即易磁化轴。即，化2化17型晶相的C轴平行于易磁化轴 而存在。
[0020] 富化相是化浓度高的相。富化相的化浓度比化2Zn。型晶相的化浓度高。在 例如化2化17型晶相中含有C轴的剖面上，富化相W线状或板状存在。作为富化相的构造 并不特别限定，列举有例如六方晶系的化化e型晶相（1-5型晶相）等。另外，本实施方式 的永磁体也可具有不同相的多个富化相。
[0021] 富化相的磁壁能量比化Z]%型晶相的磁壁能量高，该磁壁能量的差变成磁壁移 动的障碍。目P，由于富化相作为钉扎点发挥作用，能抑制在多个胞相间的磁壁移动。该也 称为磁壁钉扎效果。
[0022] 含有23原子％ ^上的化的Sm-Co类磁体中，优选地，富化相的化浓度在30原 子％ ^上。在化浓度高的区域中富化相的化浓度容易发生偏差，例如产生磁壁钉扎效果 大的富化相和磁壁钉扎效果小的富化相，矫顽力和矩形比降低。更优选地，化浓度在35 原子％ ^上，更优选地在40原子％ W上。
[0023] 若钉扎点脱钉的磁壁移动，则由于磁化反转与移动的部分相对应的大小，磁化降 低。施加外磁场时，在某特定的磁场中同时使磁壁脱钉，则对于磁场的施加，由于中途施加 的磁场使磁化未降低，得到良好的矩形比。换言之，可W认为，若施加磁场时在低于矫顽力 的磁场中钉扎点脱钉，磁壁发生移动，则磁化减少与移动的量相对应的大小，导致矩形比的 恶化。可W认为，为了抑制矩形比的恶化，重要的是；增大磁壁钉扎效果，即使某个钉扎点脱 钉也在其它钉扎点重新进行磁壁钉扎，使磁化反转的区域被控制在最小限度。
[0024] 进一步地，还发现，本实施方式的永磁体中，富化相不仅形成在沿着胞壁相的方 向上，而且能形成在沿着富M片状相的方向上（例如平行于富M片状相的方向（0001面） 上）。另外，沿着富M片状相形成的富化相也称为富化片状相。优选地，富化片状相的化 浓度在7. 5原子％ ^上。另外，优选地，富化片状相的Sm浓度比化2Zni7型晶相高。另外， 富化片状相