[发明专利]电能和机械能转换装置及使用该装置的产业机械

说明书

本发明提供一种使用难以产生磁场颠倒、可维持高顽磁力的永久磁铁的电能和机械能转换装置及产业机械。移动部件(3)含有12极的永久磁铁(301～312)。永久磁铁(301～312)为金属或合金的烧结体，由强磁性相和非磁性相的纳米复合结构形成。非磁性相为外延生长氧化物，在强磁性相的边界或强磁性相内以膜状或粒子状存在，发挥对于强磁性相的应变吸收作用。

技术领域

本发明涉及电能和机械能转换装置及使用该装置的产业机械。在本发明中，所谓电能和机械能转换装置，指的是将电能转换成机械能，或者将机械能转换成电能的装置。此外，在本发明中，所谓产业机械，指的是汽车、铁路车辆、飞机、船舶、机器人、医疗器械、机床、木工机械、工程机械、农业机械、矿山机械、化工机械、环境装置、运输机械、炼铁机械或发电装置等。

背景技术

在此种电能和机械能转换装置中，常常如永磁同步电动机或同步发电机等那样使用永久磁铁。在此种情况下，作为谋求小型化、同时谋求高性能化的手段，如日本特开2010-178489号公报所公开的那样，使用稀土类永久磁铁。即使在稀土类永久磁铁中，钕磁铁由于最大能积(BH)max较大，所以适合谋求小型化及高性能化。于是，使用钕磁铁的电能和机械能转换装置在上述产业机械的广泛领域，其应用范围正在快速扩大。

随着上述应用范围的扩大，电能和机械能转换装置多在高温、寒冷、多湿、腐蚀性气氛、振动、冲击等恶劣的严酷环境下使用，对于构成其主要部分的钕磁铁，提高耐热性、耐蚀性、化学稳定性及机械强度等是非常重要的。

然而，迄今所知的钕磁铁虽然最大能积(BH)max较大，但存在容易生锈、磁场强度相对温度的变化(热去磁)比较大等问题。

在上述问题中，例如对于容易生锈的，已知有在表面形成防锈膜等技术。可是，在此种情况下，额外地需要防锈处理工序。

对于热去磁，一般进行镝的添加，认为通过添加1％的镝，热去磁改善15℃。可是，由于镝的产地集中在地球上的局部地区，所以存在受价格暴涨或输出限制等影响的问题。日本特开平11-307327号公报、日本特开2001-319806号公报等也没有公开对热去磁的解决手段。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题在于提供一种使用难产生磁场颠倒、可维持高顽磁力的永久磁铁的电能和机械能转换装置及产业机械。

用于解决课题的手段

为解决上述课题，本发明的电能和机械能转换装置具有移动部件(movingelement)和定子。所述移动部件或定子中的任一方含有永久磁铁。所述永久磁铁为金属或合金的烧结体，具有强磁性相和非磁性相的纳米复合结构。所述非磁性相为外延生长氧化物，在所述强磁性相的边界以薄膜状或粒子状存在。所述非磁性相的膜厚(或粒径)在可吸收所述强磁性相的应变能的范围内。

在本发明中，永久磁铁由强磁性相和非磁性相的纳米复合结构构成。根据该纳米复合结构，可使最大能积(BH)max上升。而且由于可得到高的居里温度，所以可得到即使在以往产生热去磁的高温区域，也不会产生热去磁而稳定地工作的电能和机械能转换装置。

此外，在上述的纳米复合结构中，外延生长氧化物即非磁性相在强磁性相的边界以薄膜状或粒子状存在，其膜厚(或粒径)在可吸收所述强磁性相的应变能的范围，所以可得到难以产生磁场颠倒、可维持高顽磁力的永久磁铁。也就是说，相邻的强磁性相中的结晶方位的差异被外延生长氧化物即非磁性相吸收，其结果是，强磁性相中的原子位置的变动减小，强磁性相中的应变能减小，从而难以产生磁场颠倒。因此，可以推测顽磁力得以提高。众所周知，顽磁力越大，越抗反磁场，即使温度上升也难进行热去磁。

关于非磁性相的膜厚或粒径，具体地说包含落入50nm～300nm的范围的区域。只要在该范围，就可以确实期待利用非磁性相吸收应变的作用。