R-t-b系永久磁铁的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及R-T-B系永久磁铁。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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 (armaturecurrent)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。
[0005] 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。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本专利特开昭59-46008号公报
[0009] 专利文献2 :日本专利特开2010-34522号公报
[0010] 专利文献3 :日本专利特开2009-302262号公报
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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】
[0014] 发明所要解决的技术问题
[0015] 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。
[0016] 解决技术问题的手段
[0017] 本发明的R-T-B系永久磁铁的特征在于：含有组成为为由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。
[0018] 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。
[0019] 作为稀土磁铁的矫顽力的起源的磁晶各向异性是由于稀土离子的单离子各向异 性束缚结晶整体的磁矩而产生的。该稀土离子的单离子各向异性是由原子组态和离子的电 子云来决定的。例如，作为代表性的R-T-B系永久磁铁的四方晶Nd2Fe14B结构的磁各向异 性起因于来自Nd的薄煎饼型的电子云的单离子各向异性。
[0020] 如果能够将显示成为磁晶各向异性的起源的单离子各向异性的元素置换成不显 示各向异性的元素，则能够这样维持R-T-B系永久磁铁的高磁化而仅降低磁各向异性。即， 能够获得适宜作为可变磁通电动机用的可变磁铁的具有高剩余磁通密度且具有低矫顽力 的永久磁铁。
[0021] 在能够成为四方晶R2T14B结构的稀土元素R的元素中，具有不显示各向异性的球 形电子云的元素为Y和La。然而，La因为离子半径大，所以在四方晶R2T14B结构的稀土元 素R中所占的La的量有限制。即，如果选择Y作为四方晶R2T14B结构的稀土元素R，则能用 比较容易的制造工序得到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并且具有低矫顽力，并且可以通过R中所占的Y的量在大的范围内调 整矫顽力。
[0022] 另外，由于Y的原子量为88. 91并且小于Nd的原子量144. 2,所以通过将Nd置换 成Y而获得的永久磁铁与现有的Nd-Fe-B系永久磁铁相比变得轻了。
[0023] 发明效果
[0024] 根据本发明，通过将R-T-B系永久磁铁中的稀土元素R中的规定量做成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。
【附图说明】
[0025] 图1是用于求得本发明的实施例4中的剩余磁通密度Br成为0的外部磁场Hex 的磁化-磁场曲线。
【具体实施方式】
[0026] 以下详细说明本发明的优选的实施方式。另外，实施方式是不限定发明的例示，实 施方式所记载的所有特征或其组合不一定限于发明的本质内容。
[0027] 本发明的R-T-B系永久磁铁特征在于：含有组成为（RhYx)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做成0所需的 外部磁场Hex与矫顽力HcJ之比Hex/HcJ为1. 10以下。
[0028]在本实施方式中，1?为由1^、〇6、？1'、制、5111、￡11、6(1、113、〇7、11〇、￡1'、1'111、￥13和1^的 1种以上构成的稀土元素。
[0029] 在本实施方式中，在主相颗粒的组成中所占有的Y的量x为0.2 0.7。伴随 x的增加，大致维持剩余磁通密度Br不变，而仅矫顽力HcJ降低。本发明人认为这是由于伴 随于Y的量的增加试样的磁晶各向异性降低了。然而，如果x超过0. 7则矩形性Hk/HcJ会 显著降低，并且作为电动机用的磁铁所获取的磁通降低。另外，在本实施方式中，对于在主 相颗粒的组成中所占的Y的量X，如果0. 4 <