永磁体、以及利用该永磁体的电动机和发电机的制作方法_3

文档序号:8399364阅读:来源:国知局
030] 接着,将合金粉末填充至设置在电磁体等中的模具内,一边施加磁场一边加压成 型。由此,制作使结晶轴进行了取向后的压缩成形体。通过在适当的条件下烧结压缩成形 体,能得到具有高密度的烧结体。压缩成形体的烧结工序在惰性气体气氛或真空气氛中实 施。烧结工序也可将真空气氛中的烧成和惰性气体气氛中的烧成进行组合实施。优选地,烧 结温度在1110~1200°c的范围内。优选地,对应烧结温度的保持时间(烧结时间)在2~ 20小时范围内。烧结温度不足mere则烧结体的密度不充分,超过1200°C则Sm等稀±类 元素蒸发,容易产生成分偏差。更优选地,烧结温度为115(TCW上,进一步优选地为116(TC W上。优选地,烧结温度为119(TCW下。
[0031] 对得到的烧结体实施溶体化处理W及时效处理来控制结晶结构。溶体化处理工序 也可在烧结工序之后连续的实施。为了得到稳定的相分离结构的前驱体即1-7相,优选地, W1100~1180°C范围内的温度实施溶体化处理工序并保持6~28小时。不足1100°C的温 度或超过118(TC的温度,会使溶体化处理后的试料中的1-7相的比例减小,无法得到良好 的磁特性。更优选地,溶体化处理温度在1120~1170°C的范围内,进一步优选地在1130~ 117(TC范围内。为了防止氧化,溶体化处理优选地在真空中或Ar气体等惰性气氛中进行。
[0032] 溶体化处理工序中,优选地在上述温度保持了 一定时间之后进行急速冷却。该急 速冷却是为了在室温下也能够维持准稳定相即1-7相而实施的。若进行长时间的烧结或溶 体化处理,则有时会出现1-7相难W稳定化的情况。该时,若将冷却速度定义为从溶体化处 理温度降低至200°C的速度,通过将溶体化处理后的冷却速度设置为-170°C/minW上,1-7 相易于稳定化,容易体现矫顽力。更优选地,冷却速度为-240°C/minW上,进一步优选地冷 却速度为-500°C/min。
[003引溶体化处理后的冷却速度不足-170°C/min的情况下,有时会在冷却过程中生成CeaNi,型晶相(2-7相)。2-7相不仅是磁化和矫顽力下降的主要原因,而且化高浓度化的 情况较多。化在2-7相高浓度化,则在主相中的化浓度下降,难W由时效处理相分离成胞 相和胞壁相。进一步地,由于主相中的化浓度下降,即使在胞相和胞壁相之间产生化的相 互扩散,胞壁相内的化的最大浓度也无法充分的提高。该情况下,恐怕无法充分地减弱胞 壁相的磁化。
[0034] 接着,对溶体化处理后的烧结体实施时效处理。时效处理是控制结晶结构提高磁 体的矫顽力和矩形比的处理。通过W特定的温度保持一定时间之后缓慢冷却来实施时效处 理。该时,由于W低温长时间实施时效处理中的等温处理,并且在等温处理后的缓慢冷却处 理中减慢冷却速度,容易得到具有平均磁化在0. 2TW下的胞壁相的结构。优选地,W700~ 850°C的温度实施时效处理中的等温处理并保持55~120小时。等温处理后的缓慢冷却处 理优选地W-0. 2~-rC/min范围内的冷却速度缓慢冷却到400~650°C,再继续冷却到 室温为止。
[0035] 时效处理中的等温处理温度若超过850°C,则无法得到均质的胞相和胞壁相的混 合结构,并且向胞壁相的化高浓度化无法充分地进行。等温处理时间不足55小时的情况也 相同,在胞壁相的化高浓度化无法充分地进行。因此,无法充分地减弱胞壁相的磁化。若 等温处理时间超过120小时,则胞壁相的厚度变厚,胞相的体积比率减少,磁特性下降。优 选地,时效处理中的等温处理是W700~800°C的温度保持60~120小时。更优选地,等温 处理时间为80小时W上。时效处理的缓慢冷却处理中冷却速度超过-rC/min的情况下, 向胞壁相的化高浓度化也无法充分地进行。更优选地,冷却速度在-0. 2~-0. 5°C/min范 围内。
[0036] 时效处理也可由两个阶段的热处理进行实施。目P,所述的等温处理作为第一阶段 的热处理,在缓慢冷却到400~650°C之后,接着通过W400~650°C的温度保持一定时间 来进行第二阶段的热处理。第二阶段的热处理之后,利用炉冷冷却至室温。通过像该样实 施两个阶段的热处理,进一步地提高矫顽力。优选地,第二阶段的热处理温度的保持时间为 1~6小时。时效处理不限于两个阶段的热处理,也可为更多阶段的热处理,进一步地实施 多阶段的冷却也是有效的。进一步地,作为时效处理的前处理,有效方法是,W低于时效处 理的温度在短时间内实施预备的时效处理。为了防止氧化,时效处理优选地在真空中或Ar 气体等惰性气氛中进行。
[0037] 该实施方式的永磁体,能在各种电动机或发电机中使用。另外,也可作为可变磁通 电动机或可变磁通发动机的固定磁体或可变磁体来使用。通过使用该实施方式的永磁体, 构成各种电动机或发电机。将该实施方式的永磁体适用于可变磁通电动机的情况下,也可 在可变磁通电动机的构成或驱动系统中采用日本专利特开2008-29148号公报或日本专利 特开2008-43172号公报中公开的技术。
[003引接着,参照附图对实施方式的发电机和电动机进行说明。图2是表示实施方式中 的永磁体电动机。在图2所示的永磁体电动机1中,转子3配置在定子2内。实施方式的 永磁体5配置在转子3的铁屯、4中。基于实施方式的永磁体的特性等,能实现永磁体电动 机1的高效化、小型化、低成本化。
[0039] 图3是表示实施方式中的可变磁通电动机。在图3所示的可变磁通电动机11中, 转子13配置在定子12内。实施方式的永磁体作为固定磁体15和可变磁体16配置在转子 13的铁屯、14中。可变磁体16的磁通密度(磁通量)可W为可变的。由于可变磁体16的 磁化方向垂直于Q轴方向,因此其不受Q轴电流的影响,能利用D轴电流磁化。磁化线圈 (未图示)设置于转子13。由于电流从磁化电路流向该磁化线圈,其磁场直接地对可变磁 体16进行作用。
[0040] 利用实施方式的永磁体,能使固定磁体15得到良好的矫顽力。实施方式的永磁体 适用于可变磁体16的情况下,通过变更上述制造方法的各种条件(时效处理条件等),可将 例如矫顽力控制在100~500kA/m的范围内。另外,在图3所示的可变磁通电动机11中, 虽然固定磁体15W及可变磁体16的任何一个都能采用实施方式的永磁体,但也可其中某 一个磁体采用实施方式的永磁体。由于可变磁通电动机11可W小的装置尺寸输出大转矩, 因此适用于对电动机的高输出?小型化有要求的混合动力车或电动汽车等的电动机。
[0041] 图4是表示实施方式中的发电机。图4所示的发电机21包括采用了实施方式的 永磁体的定子22。配置在定子22的内侧的转子23,经由轴25与设置在发电机21的一端 的祸轮24相连接。祸轮24例如利用从外部提供的流体旋转。另外,也可通过传递汽车的 再生能量等的动态旋转来代替利用流体旋转的祸轮24,使轴25旋转。定子22和转子23能 采用各种已知的结构。
[0042] 轴25与配置在相对于转子23位于祸轮24的相反一侧的整流子(未图示)接触, 由转子23的旋转产生的电动势作为发电机21的输出,经由相分离母线和主变压器(未图 示),升压至系统电压后进行电力传送。发电机21可为通常的发电机和可变磁通发电机中 的一种。另外,由于来自祸轮24的静电或发电产生的轴电流,会使转子23发生带电。因此, 发电机21包括用来使转子23的带电进行放电的电刷26。 【实施例】
[0043] 接着,对实施例及其评价结果进行叙述。
[0044](实施例1) 将各原料W规定的比率进行称量混合,在Ar气体气氛中高频溶解后进行铸造,制作合 金铸块。将合金铸块粗粉碎,
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