[发明专利]永磁铁、使用该永磁铁的电动机及发电机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年9月27日提交的日本专利申请第2011-2114039号并要求享有其优先权，该申请的全部内容以引用方式包含于此。

技术领域

此处揭示的实施方式一般涉及永磁铁、使用该永磁铁的电动机及发电机。

背景技术

作为高性能的永磁铁已知有Sm-Co类磁铁或Nd-Fe-B类磁铁等稀土类磁铁。在混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)的电动机中使用永磁铁的情况下，要求永磁铁具有耐热性。在HEV、EV用电动机中采用以Dy置换Nd-Fe-B类磁铁的Nd的一部分以提高耐热性的永磁铁。由于Dy是稀有元素之一，因此，需求不使用Dy的永磁铁。尽管已知Sm-Co类磁铁中的不使用Dy的系列显示优秀的耐热性，但存在与Nd-Fe-B类磁铁相比(BH)_max较小这样的难点。

作为决定永磁铁的(BH)_max值的主要因素，除了剩余磁化和矫顽力以外，还可以例举磁滞回线的方形度。即使是剩余磁化较大的磁铁，若方形度较差，则(BH)_max值也会低于根据剩余磁化的大小所能期待的理论值。为了实现较高的(BH)_max值，除了要求磁化较大以外，还要求方形度较好。为了提高Sm-Co类磁铁的磁化，利用Fe来置换Co的一部分并且提高Fe浓度是有效的。但是，在Fe浓度较高的组分区域中，Sm-Co类磁铁的方形度有变差的趋势。为此，对于高Fe浓度的Sm-Co类磁铁，需要一种在确保较高的磁化和矫顽力的情况下提高其方形度的技术。

附图说明

图1是将实施方式的永磁铁的金属组织放大表示的TEM像。

图2是表示实施方式的永磁铁的磁化曲线的一个示例的图。

图3是表示实施方式的永磁电动机的图。

图4是表示实施方式的可变磁通电动机的图。

图5是表示实施方式的发电机的图。

具体实施方式

根据一个实施方式，提供一种具有由以下组成式表示的组成的永磁铁。

组成式：R(Fe_pM_qCu_r(Co_1+-p-q-r)_z…(1)

其中，R是选自稀土元素的至少一种元素，M是选自Ti、Zr及Hf的至少一种元素，p是满足0.3＜p≤0.45的数(原子比)，q是满足0.01≤q≤0.05的数(原子比)，r是满足0.01≤r≤0.1的数(原子比)，z是满足5.6≤z≤9的数(原子比)。

实施方式的永磁铁包括含有Th₂Zn₁₇型晶相、晶界相、以及片晶相(platelet phase)的金属组织。将晶界相中的Cu浓度的空间分布设为标准偏差在5以下。

以下，对实施方式的永磁铁进行详细说明。在组成式(1)中，作为R元素使用选自包含钇(Y)的稀土元素的至少一种元素。R元素使磁铁材料具有较大的磁各向异性，并赋予其高矫顽力。作为R元素，优选采用选自钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)及镨(Pr)的至少一种元素，尤其优选使用Sm。通过使R元素的50原子％以上为Sm，能重复性良好地提高永磁铁的矫顽力。优选R元素的70原子％以上为Sm。

将R元素掺和成R元素与除此之外的元素(Fe、M、Cu、Co)的原子比为1∶5.6～1∶9的范围(作为z值为5.6～9的范围/作为R元素的含量为10～15原子％的范围)。若R元素的含量小于10原子％，则会造成大量的α-Fe相析出，因而无法得到足够的矫顽力。另一方面，若R元素的含量超过15原子％，则饱和磁化显著下降。R元素的含量优选为10.2～14原子％的范围，更优选为10.5～12.5原子％的范围。

作为M元素，使用选自钛(Ti)、锆(Zr)及铪(Hf)的至少一种元素。通过掺和M元素，能在较高的Fe浓度的组分下体现较大的矫顽力。M元素的含量为R元素以外的元素(Fe、Co、Cu、M)的总量的1～5原子％的范围(0.01≤q≤0.05)。若q值超过0.05，则磁化会显著下降，此外，若q值小于0.01，则提高Fe浓度的效果较小。M元素的含量优选为0.012≤q≤0.04，更优选为0.015≤q≤0.03。