CN103187811A - 烧结磁铁电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烧结磁铁电动机。在现有技术中，没有使Nd2Fe14B烧结磁铁的最大能积增加且使剩余磁通密度为可变的例子，难以提供使用了烧结磁铁的磁通可变电动机。本发明的烧结磁铁电动机由转子、定子及线圈构成，在转子中配置有烧结磁铁。该烧结磁铁电动机通过由线圈电流产生的磁场控制烧结磁铁的剩余磁通密度。

Description

烧结磁铁电动机
技术领域
本发明涉及应用了将显示高饱和剩余磁通密度的Fe系合金和NdFeB系化合物的复合材料进行烧结的磁铁的电动机。
背景技术
专利文献1中公开有应用了高矫顽力磁铁和低矫顽力磁铁的材料组成不同的永久磁铁的电动机的例子。高矫顽力磁铁为NdFeB磁铁，低矫顽力磁铁有涉及铝镍钴磁铁、或FeCrCo磁铁的例子的记载，但是在使用一种烧结磁铁，通过控制烧结磁铁的剩余磁通密度所致磁通可变方面没有记载。
专利文献2中有使用氟化物使硬磁性材料和软磁性材料成形的材料的记载，但是没有关于软磁性材料所致的磁铁特性的提高及软磁性材料和硬磁性材料的磁性的结合所致的剩余磁通密度的控制和实现它们的工序的记载。
在专利文献3中有关于使氟化物及氟氧化物成长为层状的高阻磁铁适用电动机的记载，还有关于使用形成了氟化物的软磁性材料和硬磁性材料的转动设备的记载，但是没有关于高饱和剩余磁通密度材料和硬磁性材料的复合磁铁材料及其磁铁特性提高及磁通可变导致的效果的记载。
专利文献4中有利用了软磁粉末和粘结磁铁的组合的转子的记载，但是没有关于软磁性材料向硬磁性材料分散从而进行烧结的复合磁铁的记载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2010-45068号公报
专利文献2：特开2006-66870号公报
专利文献3：特开2006-238604号公报
专利文献4：特开2006-180677号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1～4的技术中，没有使Nd2Fe14B烧结磁铁的最大能积增加且使剩余磁通密度为可变的例子，难以提供使用了一种烧结磁铁的磁通可变电动机。
用于解决课题的手段
本发明的烧结磁铁电动机由转子、定子及线圈构成，在转子中配置有烧结磁铁。该烧结磁铁电动机通过由线圈电流产生的磁场来控制烧结磁铁的剩余磁通密度。
发明效果
根据本发明，能够满足稀土永久磁铁的稀土元素使用量降低、矫顽力增加、最大能积增加，能够降低磁铁使用量。由此，有助于各种各样的磁铁应用制品的小型轻量化。
附图说明
图1是本发明涉及的烧结磁铁电动机的示意图；
图2是用于本发明涉及的磁通控制的构成图；
图3是本发明涉及的烧结磁铁的退磁曲线。
符号说明：
1  电动机
2  定子
4  齿
5  磁芯背面
7  线圈插入位置
8  线圈
8a  3相绕组的U相绕组
8b  3相绕组的V相绕组
8c  3相绕组的W相绕组
9   齿的前端部
10  转子插入部
100 转子
101 烧结磁铁
201 烧结磁铁的磁化方向
具体实施方式
使用了以Nd2Fe14B系烧结磁铁为代表的稀土铁硼系等稀土元素的永久磁铁在各种的磁路中使用。在高温或大的退磁场环境中使用的永久磁铁中除了轻稀土元素以外必须添加重稀土元素。减少包括重稀土元素的稀土元素的使用量，从地球资源保护的观点考虑为极其重要的课题。在现有技术中，在减小稀土元素使用量时，最大能积、矫顽力的任一种都降低，应用困难。在磁铁材料中，满足稀土元素使用量的降低、矫顽力增加、最大能积增加成为课题。
为提高电动机的效率，将应用了利用磁铁扭矩及磁阻扭矩的嵌入磁铁转子的电动机进行成品化。从永久磁铁泄漏的磁通越高则磁铁扭矩变得越大，但是由于磁铁的漏磁通高，定子的铁损变大，电动机效率降低。为了抑制该效率降低，应用NdFeB系烧结磁铁的磁通能够可变控制的烧结磁铁。本发明中使用的NdFeB系烧结磁铁材料能够降低稀土元素含有量，且剩余磁通密度因施加磁场而可变，与电动机的效率增加相关。
在本发明中，将饱和剩余磁通密度高的FeCo系等FeM系粉末(M为过渡元素，除铁及稀土元素外)和NdFeB系粉末的复合体进行烧结。FeM系粉末的饱和磁化比NdFeB系粉末的饱和磁化更大。另外，烧结后的FeM系结晶在单体中容易磁通反转，因此，通过与NdFeB系结晶的磁性的结合来抑制反转。为了获得磁性的结合，需要使经由晶界与FeM系结晶接触的NdFeB系结晶的结晶磁各向异性能量增加，且晶界附近的FeM系结晶和NdFeB系结晶磁性地结合。
在本发明中，具有比Nd2Fe14B更高的饱和磁化的FeM系结晶为饱和剩余磁通密度1.5T以上且不足2.8T的合金。只要在该饱和剩余磁通密度的范围内，则对其组成没有限制，也可以含有稀土元素及半金属元素、各种金属元素。由于饱和剩余磁通密度比Nd2Fe14B更高，因此，通过与Nd2Fe14B的晶粒进行磁性地结合，能够使剩余磁通密度增加。FeM系结晶和Nd2Fe14B结晶经由重稀土元素偏析相接触。在该重稀土偏析相中含有氟、氧、碳。
另外，烧结辅助材料在烧结温度使液相的量充分，为提高液相和FeCo系结晶的晶粒及Nd2Fe14B的晶粒的润湿性、提高烧结后的密度而使用。含氟相与稀土元素浓度高的相容易反应，因此液相的量减少。因此，烧结后的密度降低，矫顽力也降低。为了抑制这样的密度及矫顽力减少而作为烧结辅助材料添加Fe-70％Nd合金粉等。
还有，在烧结前的预成形工序中，通过在Nd2Fe14B的居里点附近的温度以上施加磁场，由此在FeM系粉末的磁化比Nd2Fe14B的磁化变得更大的温度范围能够实现磁场施加效果，对FeCo系粉末选择性地附加各向异性，能够促进氟化物导致的脱氧和FeCo有序相的成长。有序相的一部分在烧结后，晶格变形导入且在界面附近晶格变形，各向异性能量增大。
作为制造方法，为使重稀土元素偏析化而使用氟化物溶液处理。在用于氟化物溶液处理的溶液中含有100ppm量级以下的阴离子成分，因此，在对大量含有稀土元素的材料的处理中，被处理材料的表面的一部分腐蚀或氧化。在本发明中，在烧结磁铁中使用NdFeB系和FeM系粉末的至少二种的铁磁性合金粉，将实施氟化物溶液处理的材料设为抗蚀性良好的FeM系粉末，防止氟化物溶液处理所致的腐蚀及氧化。另外，FeM系结晶在单独的情况下通常矫顽力小，因此，在晶界附近使稀土元素、尤其是重稀土元素偏析化有助于矫顽力增加和稀土元素使用量降低。
上述烧结磁铁的剩余磁通密度的变化是指在表示剩余磁通密度和磁场关系的退磁曲线的第一象限(磁场和磁通为正)、第二象限(磁场为负，磁通为正)中为可逆的，在烧结磁铁的磁通比RE2Fe14B(RE为稀土元素)的磁化磁场更小的磁场中为可变的。通过将这样的烧结磁铁的磁通可变现象使用于旋转设备，能够使电动机效率增加。另外，关于退磁曲线的详细说明使用图3后述。
将本实施例的烧结磁铁插入嵌入磁铁型转子，在绕组磁化后，一边测定感应电压一边用逆变器控制在定子绕组中流过的电流值，通过适当的电流波形使转子旋转。
为了在需要高扭矩的情况下增强烧结磁铁的磁通，对退磁曲线的第一象限通可施加磁场的电流，增大烧结磁铁的剩余磁通密度。为了在需要低扭矩的情况下减弱烧结磁铁的磁通，对退磁曲线的第二象限通可施加磁场的电流，减小烧结磁铁的剩余磁通密度。
在上述可变磁通电动机中，控制构成复合磁铁的高磁化相即FeM合金的磁化倾斜，能够增减烧结磁铁的磁通。使用的烧结磁铁为复合磁铁的一种，其特征为，FeM合金的使用比例越增加，稀土元素使用量能够越降低，因为是烧结磁铁，所以不存在粘结磁铁那样的耐热性的问题及磁通不足等。
实施例1
Fe-10％Co粉用水雾化法制成，平均粒径为10μm。在表面附近含有氧。若氧量为500ppm以上，则在Fe-10％Co粉的表面形成氟化物后，氟氧化物成长。这种氟氧化物用RExOyFz(RE为稀土元素，O为氧，F为氟，x、y、z为正的整数)表示，作为杂质含有碳、氮等不可避免的元素。氟氧化物通过在水雾化粉的表面涂敷含有氟化物和氧的醇溶液，加热到350～900℃后，以10℃／秒急速冷却而形成。
在将氟氧化物涂敷雾化粉和NdFeB系粉末以2：8的混合比混合后，在室温进行磁场成形后(0.5t／cm2、10kOe)，再在NdFeB系粉末的居里点以上在磁场中预成形。通过以350℃的温度在磁场中预成形(0.5t／cm2、20kOe)，仅使氟化物涂敷雾化粉在磁场施加方向平行一致，氟化物涂敷雾化粉的容易磁化方向和NdFeB系粉末的难以磁化方向大致成为平行。在预成形后，也可以实施静水压挤压。氟化物涂敷雾化粉的饱和剩余磁通密度在20℃为2.1T，FeCo有序相在与氟化物或氟氧化物的界面成长。
将经由预成形工序的预成形体在惰性气体中在1050℃加热3小时，使之烧结。烧结后，在500℃、加热1小时后急冷，制成烧结磁铁。烧结磁铁的剩余磁通密度为1.65T，最大能积为64MGOe。
以下示出本实施例的烧结磁铁的特征。
1)构成磁铁的铁磁性相为RE2Fe14B系相和FeM合金系相(RE为稀土元素，M为过渡元素，且为除铁及稀土元素外的过渡元素)，在这些铁磁性相间可见磁性的结合。作为磁性结合的例子，退磁曲线不是上述多个铁磁性相的和，认为是磁性结合导致的曲线的形状的变化。
2)烧结磁铁整体的FeM合金(不含稀土元素的铁磁性相)的体积率为0.1～50％。在不足0.1％时，不能发现使FeM合金复合化的显著效果。在超过50％时，磁性结合变弱，矫顽力减少。另外，为了抑制矫顽力减少，有效的是在晶界附近形成除了RE2Fe14B(RE为稀土元素，Fe为铁，B为硼)之外的显示亚铁磁性的氧化物及Mn系化合物，及在FeM合金的晶粒外周侧形成有序相。
3)在退磁曲线的第二象限中，磁化进行不可逆的变化。
4)矫顽力为10kOe以上。
在上述的特征中，烧结磁铁的磁化相对于磁场为不可逆变化对应的是一部分的铁磁性相的磁化从磁化方向倾斜。具有从磁化方向倾斜的磁化的FeM系合金通过与RE2Fe14B磁性结合而成为难以磁通反转的状态，但是在通过温度上升及退磁场的强度、磁场的方向等而满足规定的条件时，磁化容易倾斜，烧结磁铁的磁通以比矫顽力更小的磁场减少。
减少的剩余磁通密度与FeM系合金的磁化旋转相当，通过在第一象限施加与磁化方向平行的磁场，以比RE2Fe14B的磁化磁场更小的磁场恢复。即，只要FeM系合金的磁化与RE2Fe14B的磁化大致平行，则剩余磁通密度就高，因其角度差在1度以上180度以下的范围内倾斜，所以剩余磁通密度变化。即使在局部FeM系合金的磁化成为与RE2Fe14B磁化相反方向，与FeM系合金的晶粒邻近的RE2Fe14B的矫顽力因重稀土元素偏析而上升，因此不会引起主相即RE2Fe14B的磁通反转，通过磁化方向成分的磁场，FeM系合金的磁化容易与RE2Fe14B的磁化大致平行。在烧结磁铁的矫顽力不足10kOe时，容易产生不可逆的退磁，控制磁通变得困难。于是，烧结磁铁的矫顽力需要为10kOe以上。
另外，所谓“与FeM系合金的磁化旋转相当”为如下的意思。FeM系合金与RE2Fe14B磁性地结合，但是该结合磁场比RE2Fe14B的矫顽力更小，相对于与RE2Fe14B的磁化方向相反方向的成分的磁场，比RE2Fe14B磁化的方向更容易改变。在FeM系合金的磁化和RE2Fe14B的磁化之间由于在磁化方向一致的静磁性的作用，在施加与磁化方向相反方向的磁场时，在RE2Fe14B之前，FeM系合金的磁化向相反方向的磁场的方向旋转。该磁化旋转使烧结磁铁的剩余磁通密度减少。
上述那样的剩余磁通密度的变化意思是在第一、第二象限中为可逆的，烧结磁铁的磁通在比RE2Fe14B的磁化磁场更小的磁场中是可变的。通过将这样的烧结磁铁的磁通可变现象使用于旋转设备，能够使其效率增加。
将本实施例的烧结磁铁插在嵌入磁铁型转子中，绕组磁化后，一边测定感应电压一边用逆变器控制在定子绕组中流过的电流值，通过适当的电流波形使转子旋转。为了在需要高扭矩的情况下增强烧结磁铁的磁通，对退磁曲线的第一象限通可施加磁场的电流，增大烧结磁铁的剩余磁通密度。为了在需要低扭矩的情况下减弱烧结磁铁的磁通，对退磁曲线的第二象限通可施加磁场的电流，减小烧结磁铁的剩余磁通密度。
上述可变磁通旋转设备的特征如下述。1)将构成复合磁铁的高磁化相即FeM系合金的磁化方向控制在与RE2Fe14B磁化为1度～180度范围内使烧结磁铁的磁通变化。2)使用的烧结磁铁仅为复合磁铁的一种。3)FeM合金的使用比例越增加，稀土元素使用量能够越降低。4)因为是烧结磁铁，所以没有粘结磁铁那样的耐热性的问题及磁通不足。
在本实施例中，FeM系合金的元素M为除铁及稀土元素以外的过渡元素，尤其希望是3d或4d过渡元素。在烧结磁铁中从FeM系合金的晶粒中心朝向外侧，形成称为FeM系合金不有序相、FeM系合金有序相、氟氧化物、重稀土偏析NdFeB系合金相、NdFeB系合金相的多层构造。
实施例2
本实施例的烧结磁铁在内部形成有显示饱和剩余磁通密度比Nd2Fe14B系结晶的值更大的值的Fe系结晶，且在Fe系晶粒的排列中发现各向异性。该烧结磁铁具有如下的特征：主相与仅Nd2Fe14B系结晶的烧结磁铁相比较剩余磁通密度大，稀土元素使用量少。图3表示其典型的退磁曲线的一部分。图3的横轴为磁场H(Oe)，纵轴为剩余磁通密度(T)。
［1]为Nd2Fe14B烧结磁铁、［2］为添加了3％的FeCo(饱和剩余磁通密度1.9T)的Nd2Fe14B／FeCo复合烧结磁铁、［3］为添加了5％的FeCo(饱和剩余磁通密度2.0T)的Nd2Fe14B／FeCo复合烧结磁铁的退磁曲线。在［2］的烧结磁铁及［3］的烧结磁铁的FeCo和Nd2Fe14B界面附近偏析有Tb，矫顽力比［1]的烧结磁铁更大。
在［1]的烧结磁铁中，在退磁曲线中，磁场从正变为负的退磁场的磁通和从负变为正的磁场(增磁场)的磁通的值大致一致。与之相对，在［2］的烧结磁铁及［3］的烧结磁铁中，在退磁场和增磁场中磁通的值不一致，发现在磁通上看到差别的磁场区域。
被磁化的烧结磁铁的磁通通过退磁场而减少，在［2］的烧结磁铁及［3］的烧结磁铁中，一部分磁化倾斜，即使向正侧施加磁场，在磁化倾斜的状态下也成为低磁通。另外，在从负向正的磁场施加的情况、和从正向负的磁场施加的情况下，剩余磁通密度的值不同。因为磁化倾斜，所以在成为低剩余磁通密度的情况下，通过在正侧施加3～5kOe的磁场，剩余磁通密度大致恢复(剩余磁通密度的值恢复到减少前的值)。恢复的剩余磁通密度通过向负侧附加的退磁场而减少，直到向正侧施加磁场为低剩余磁通密度，但是通过向正侧施加足够的磁场来恢复磁通，因此，通过正侧磁场能够可逆控制剩余磁通密度。
［2］的烧结磁铁及［3］的烧结磁铁通过负磁场或正磁场而可控制剩余磁通密度的值，在Fe系结晶的体积率越大，越能够增大可控制的剩余磁通密度的幅度。在［2］的烧结磁铁及［3］的烧结磁铁中，剩余磁通密度在0.1～0.15T的幅度内可变。通过增加FeCo添加量，能够使剩余磁通密度的可变幅度增加，例如在添加20％的FeCo的情况下，可以0.3T的剩余磁通密度幅度进行控制。
图2表示在本实施例中用于进行磁通可变的控制的控制系统构成。通过检测旋转设备的感应电压波形，分析感应电压波形，由此可知烧结磁铁的磁化状态。磁化状态和线圈电流磁场的关系被数据库化，因此，或使磁场为正侧经由第一象限、或在负侧的退磁场使磁通减少、加上必要的扭矩及效率、旋转数等参数进行判断。通过将磁场控制为退磁或增磁，通过线圈电流产生向转子中的烧结磁铁施加的磁场，因此，通过电流分析来分析电流波形，通过逆变器控制对定子的线圈通电的电流。
将施加了50kOe以上的磁场时的剩余磁通密度或磁铁表面磁场的值作为基准之一，该值假定为FeCo合金的磁化和Nd2Fe14B的磁化平行，可解析磁铁表面磁场减少的值与FeCo合金的磁化的倾斜角度的关系，使用该解析来分析感应电压波形，根据该结果决定投入电流波形的参数。通过这样控制一边维持高效率，一边使之与各种各样的运转状态对应，使烧结磁铁的磁通变化。
如上述，为了进行烧结磁铁的磁通控制，需要在旋转设备中适当地组合感应电压检出、感应电压解析、退磁控制、增磁控制、电流解析、逆变器的构成。
实施例3
Fe-30％Co合金为通过熔融液急冷法制作的箔体状的粉末。将在惰性气体气氛中高频熔化的Fe-30％Co合金向铜制轧辊的表面喷射，获得厚度10μm、长轴的平均粒径100μm的板状或者箔体状的粉末。为确保磁特性，即使含有各种除Fe及Co以外的金属元素及半金属元素，只要其含量在20原子％以内则可以比Nd2Fe14B系结晶的饱和磁化更高，烧结后的最大能积能够比不使用FeCo系合金的情况时更大。
以1：9的混合比率混合饱和剩余磁通密度2.1T的Fe-30％Co合金粉和饱和剩余磁通密度1.5T的Nd2Fe14B系粉末，在室温预成形后，以400℃预成形，对FeCo合金粉的取向附加各向异性。FeCo合金粉以其长轴与磁场方向平行的方式取向，在磁场施加方向和正交方向，FeCo合金粉的磁化曲线不同。在对预成形体含浸DyF系醇溶液并加热干燥后，加热到1100℃进行烧结，在500℃再加热且急冷，制作了烧结磁铁。剩余磁通密度为1.65T，矫顽力为25kOe。
在将以这样制作的Nd2Fe14B及FeCo合金为主相的NdFeB-FeCo系烧结磁铁与叠层电磁钢板、叠层非结晶的或压粉铁粘结而制作转子的情况下，预先将磁铁插入适当的位置。
图1表示与电动机1的轴方向垂直的剖面的示意图。电动机1由转子100和定子2构成，定子2由磁芯背面5和齿4构成，向位于相邻的2个齿4间的线圈插入位置7插入由线圈8(3相绕组的U相绕组8a、V相绕组8b、W相绕组8c)构成的线圈群。从齿的前端部9在旋转轴中心确保有插入转子的转子插入部10，向该位置插入转子100。向转子100的外周侧插入烧结磁铁101。以与烧结磁铁重合的方式表示的箭头为烧结磁铁的磁化方向201。
磁化的烧结磁铁的磁通通过退磁场而减少，即使FeCo合金的一部分磁化倾斜，使磁场在正侧施加，也能够在磁化倾斜的状态下成为低磁通，在从负向正的磁场施加的情况、从正向负的磁场施加的情况下，剩余磁通密度的值不同。在由于磁化倾斜而成为低剩余磁通密度的情况下，在正侧施加3～5kOe的磁场，由此剩余磁通密度大致恢复。所恢复的剩余磁通密度通过向负侧附加的退磁场而减少，直到向正侧施加磁场为低剩余磁通密度，但是通过向正侧施加足够的磁场而恢复磁通，因此通过正侧磁场能够可逆控制剩余磁通密度。
通过负磁场或正磁场能够控制剩余磁通密度的值，FeCo系合金的体积率越大，越能够增大可控制的剩余磁通密度的幅度。在本实施例中，剩余磁通密度在0.2T的幅度内可变。通过增加FeCo添加量，能够使剩余磁通密度的可变幅度增加，在添加20％的FeCo的情况下，可以在0.3～0.4T的剩余磁通密度幅度进行控制。在剩余磁通密度的可变幅度不足0.01T时确认电动机的效率提高效果困难。为了电动机的高效率化，希望剩余磁通密度的可变幅度为0.01T以上0.5T以下。在超过0.5T时退磁曲线的梯度变大，难以进行利用线圈电流的磁通控制。
为了在需要高扭矩的情况下增强烧结磁铁的磁通，对线圈8通电流，使线圈电流产生的磁场在与烧结磁铁的磁化方向相反的方向施加，增大烧结磁铁的剩余磁通密度。为了在需要低扭矩的情况下减弱烧结磁铁的磁通，对线圈8通电流，使线圈电流产生的磁场在与烧结磁铁的磁化方向相同的方向施加，减小烧结磁铁的剩余磁通密度。
实施例4
将导入了铁及钴离子的碱性矿物油加热到200℃，注入含有氟的矿物油，搅拌后以5～20℃／秒的冷却速度急速冷却。在冷却后洗涤，由此，获得平均粒径为1～1000nm的Fe-Co-F系粉末。粉末的主要结晶构造为bcc和bct构造的混合，通过将急冷的粉末在200℃～500℃范围加热，一部分的结晶有序化，结晶磁各向异性增加。
制成的粉末的磁特性为饱和磁化230emu／g、各向异性磁场50kOe、居里点720℃。将粉末分级，使用粒径20～50nm的粉末在磁场中压缩成形，获得最大能积为15～70MGOe的永久磁铁。最大能积依赖于所使用的粘合剂的体积、粉末的取向性、粉末的粒径等。
确认在本实施例的Fe-Co-F粉末中不可避免地含有碳、氧、氢、氮、硼、氯，这些元素的一部分在bcc或bct的结晶中含有。用于实现上述磁特性的组成为Fe-1～50％、Co-1～35％F的范围，在500～900℃的温度范围内从准稳定相相变为稳定相。氟的一部分也可以是碳、氧、氢、氮、硼、氯，但是在这些元素中希望氟为高浓度的。要使矫顽力为10kOe以上，希望在准稳定相没有相变化为稳定相的温度范围内使用。
FeCoF系永久磁铁的退磁曲线在±10kOe的范围的磁场中依赖于施加磁场的履历，剩余磁通密度在0.1～0.5T间变化。利用该剩余磁通密度的变化能够实现电动机的磁通可变。
实施例5
对Fe-90wt％Co合金的粒子使用DyF系溶液进行表面处理，与Nd2Fe14B系粉末及Cu纳米粒子分散醇系溶液混合。Fe-90wt％Co合金的粒子的平均粒子直径为50nm。另外，使用DyF系溶液进行了表面处理的氟化物膜厚为1nm，Nd2Fe14B系粉末的平均粉末直径为4μm，Cu纳米粒子的粒子直径为30nm。以Fe-90wt％Co合金的粒子为10体积％、Nd2Fe14B系粉末85体积％及Cu纳米粒子4体积％的方式混合进行磁场取向后，以1000℃烧结，使Cu及Dy在晶界附近偏析。通过Cu的偏析，矫顽力增加。若在Cu纳米粒子表面涂敷DyF系溶液使之干燥，由此在形成DyF系膜，则矫顽力进一步增加。
本实施例中制成的磁铁的特征为Cu的晶界被覆率为20～90％，Dy在FeCo系合金和Nd2Fe14B系晶粒的界面附近偏析，氟在结晶晶界被发现。在Cu的晶界被覆率不足5％的情况下，矫顽力降低，最大能积减少。为了以Dy使用量2wt％实现矫顽力20kOe，需要形成Cu的晶界被覆率为20～90％的含氟晶界相及Dy偏析层。晶界被覆的Cu为Cu-Nd合金、Cu-Nd-Dy合金、Cu-Nd-Dy-O合金或者Cu-Nd-Dy-O-F合金。
最大能积通过混合Fe-90％Co合金，通过饱和磁化增大所致的效果而增加。要使最大能积为40MGOe以上，矫顽力20kOe以上，且Dy使用量不足2wt％，需要将用DyF系膜被覆的FeCo系合金或Co系合金的粉末混合2～30体积％以上，且添加Cu这样的晶界被覆材料。
含有10体积％的FeCo系粉末的本实施例的磁铁材料的退磁曲线在±10kOe的范围的磁场中依赖于施加磁场的经历，剩余磁通密度在0.01～0.2T变化。利用该剩余磁通密度的变化能够实现电动机的磁通可变。
实施例6
将(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁在Ar气氛中加热到150℃，通过暴露在XeF2的解离气体中，晶界的富稀土相主要进行氟化。虽根据氟化时间、温度、气体压力而生成物各异，但是通过在150℃氟化10分钟而氟沿晶界扩散。通过氟的导入在烧结磁铁添加的各种金属元素及氧等各元素的晶界附近的组成分布发生变化。通过氟的导入，在晶界上NdOF、NdF2、NdF3等氟化物及氟氧化物成长，与晶界中心相比，Dy更偏析在主相晶粒的晶界侧。与氟多的晶界中心部相比，Cu及Al等添加元素更偏析在与主相晶粒的界面附近。随着这样的氟导入通过组成分布的变化，矫顽力增加2～15kOe。
进一步延长氟化时间20～30分钟，在XeF2分解生成气体中在150℃下曝露，由此，主相的(Nd、Dy)2Fe14B的一部分与稀土氟化物生长成bcc或bct构造的富Fe相。该富Fe相比(Nd、Dy)2Fe14B的饱和磁化更高，剩余磁通密度增加。在富Fe相及(Nd、Dy)2Fe14B中含有各种添加元素及不可避免的杂质，在富Fe相和(Nd、Dy)2Fe14B之间可见磁性结合。富Fe相通过稀土元素和氟的结合而成长，因此，在富Fe相的界面的一部分可见稀土氟化物或者稀土氟氧化物。另外，在氟化时间变长后，显示bct或bcc的富Fe相的体积率增加，剩余磁通密度增加，但是矫顽力减少的倾向。
之所以由于氟导入而最大能积增加，是因为除了改变晶界组成的分布外，还形成与稀土元素和Fe的比率为2：14相比，Fe浓度比更高的富Fe相那样的磁化160emu／g以上的高磁化相，烧结磁铁中的氟导入量为0.01～10原子％。在不足0.01原子％的氟量时能够改变表面附近的组成分布，但达不到改变厚度0.1～10mm的磁铁整体的晶界组成所需的量。另外，在超过10原子％的氟量时，富Fe相的晶粒粗大化，矫顽力减少。
本实施例的磁铁材料的特征为除了氟以外的元素的深度方向的平均浓度分布(含有晶粒100个及其晶界的浓度)除去最表面外与氟导入前不会变化。通过氟导入，晶界的富稀土相氟化，通过在比氟化后的氟化处理温度更高的高温侧的时效热处理或过渡金属的扩散热处理，氟导入的晶界附近的组成分布及结晶构造、相构成、偏析幅度等发生变化。
作为其他的特征，富Fe相相对于形成的主相体积的比例越向烧结磁铁表面越大，从烧结磁铁的表面向内部可见富Fe相体积率的梯度。另外，氟化物在烧结磁铁表面大量成长，重稀土元素的偏析也在烧结磁铁的表面侧显著。另外，氟在主相即Nd2Fe14B系晶粒内扩散，在一部分主相中有比Nd2Fe14B的化学理论组成更富Fe侧的金属间化合物及bcc或者bct构造的富Fe相成长。在bcc或者bct构造的富Fe相和主相的界面的一部分可见晶格匹配。该富Fe相的体积率自磁铁表面到100μm以内的部分希望为0.01～50％范围。在富Fe相的体积率不足0.01％时，氟化导致的矫顽力增加效果不足0.5kOe。在富Fe相的体积率超过50％时矫顽力的减少显著，容易热退磁，因此应用困难。
通过采用本实施例的方法，使用XeF2气体等含有氟的气体或者溶液使氟选择性地向烧结磁铁的富稀土相扩散，通过时效急冷热处理能够使在NdFeB系烧结磁铁中添加的各种元素在晶界附近偏析化。在主相即Nd2Fe14B和晶界相即富稀土相中氟反应的量各异，反应比为主相：晶界相=1：2～1：10000。在对晶界相的反应比率变小时在烧结磁铁表面形成稳定的氟化物或氟氧化物，不进行氟的反应及扩散。
在本实施例中使用XeF2，但是通过使用使除XeF2以外的含氟气体发生的氟化物或自由基氟及氟离子等氟等离子，能够确认同样的效果。通过使用混合了氟化剂和矿物油或者醇的溶液，能够使氟化反应稳定化。另外，也可以使用氟化铵(NH4F)及酸性氟化铵(NH4F·HF)，也可以使用这些氟化剂和XeF2的混合氟化剂。在这些氟化剂中混合氯及溴、磷、氧、硼等也可以获得同样的效果。
烧结磁铁在(Nd、Dy)2Fe14B系及(Nd、Pr、Dy)2Fe14B系等Nd2Fe14B系以外，除Sm2Co17系、FeCo系和Nd2Fe14B系的复合烧结磁铁、重稀土元素偏析化的烧结磁铁之外，在Nd2Fe14B系薄膜及Nd2Fe14B系热成形磁铁、MnAl系、MnBi系、铁氧体系、AlNiCo系、FeCo系磁铁等中也能够确认矫顽力增加、剩余磁通密度增加、最大能积增加。对于这些材料，在实施氟化处理的工序前后实施各种元素的晶界扩散处理，可进一步使矫顽力增加，有助于稀有金属的减少。
XeF2的粉末直径希望为1000μm以下0.1μm以上。在粉末直径超过1000μm时容易产生氟浓度的浓淡不均，磁铁表面及内部的晶界组成及构造成为不均一，且磁铁特性不稳定。在粉末直径不足0.1μm时容易引起XeF2的分解，难以进行处理时间及温度的控制。
实施例7
将Nd2Fe14B系粉末和Fe系粉末以体积比8：2的比例混合后，在磁场中成形，通过氟气体处理而导入氟。Fe系粉末的一部分通过氟导入成为含有0.1～15原子％氟的bct构造的铁氟(Fe-F)合金。以Nd2Fe14B系粉末的c轴方向和Fe-F合金的c轴方向成为平均且平行的方式再次施加磁场，添加烧结助剂且在600～900℃进行烧结。在以比900℃更高的高温侧进行烧结时Fe-F合金的氟脱离，因此，需要在低温侧烧结。氟在Nd2Fe14B的结晶内也可见，即使一部分硼用氟置换也能够提高磁特性。
为了抑制氟的脱离，希望在磁粉中添加和氟容易形成二元化合物的Co及Al、Cr等氟化物一摩尔的自由能为500kJ／mol以下的元素0.01～5原子％。在超过5原子％时矫顽力降低，在不足0.01原子％时发现没有氟脱离效果。氟气体处理可以使用F2气体，向富稀土相也导入氟，在一部分晶界形成NdOFx(1＜X＜5)及(Nd、Fe)OFx(1＜X＜5)，通过含高氟的氟氧化物的成长具有与氟结合的倾向的Al、Zr、Cr等元素的一部分在上述氟氧化物附近与重稀土元素一起偏析，矫顽力增大。添加于这样烧结磁铁的元素的偏析明显地认为与氟化物的生成自由能在比Cu更负侧的元素有关。因此，为了提高磁铁性能需要向烧结磁铁添加0.001～5.0原子％范围的氟化物的生成自由能比Cu更负侧的元素。在NdOFx的氟浓度(X)不足1时不会显著地向氟氧化物附近偏析。另外，在5以上时F容易形成其它的氟化物，显示晶界的氟氧化物的粒径变大，剩余磁通密度降低的倾向。
本实施例的Fe-F合金的饱和剩余磁通密度为1.6～2.5T范围，氟的原子位置为侵入位置或置换位置，为了氟原子的固定化，在铁原子位置配置有上述的Co及Al、Cr等或稀土元素。使碳、氢、氮、氯、硼等侵入型元素能够以比氟更低的低浓度与氟原子一起共存。含氟的结晶直到900℃都为稳定，在比900℃高的高温侧向稳定的氟化物及氟氧化物变化。
实施例8
自Fe-50％Co粒子表面通过氟气体处理导入氟。Fe-50原子％Co粒子的平均粒径为20nm。在氟气体中使用XeF2的加热分解气体，由此，氟被导入FeCo系合金相内。在150℃的氟导入后在10kOe以上的一方向磁场中，通过600℃下的10小时热处理使导入的氟的一部分及Fe、Co原子有序化。FeCoF系有序相的氟浓度为0.1～25原子％，在磁场施加方向通过晶格延伸来增加结晶磁各向异性。在磁场中成形该粒子获得使用了有机物的粘合剂的粘结磁铁。
另外，在氟化处理前将上述粒子预成形后，实施氟化处理，通过进一步在磁场中压缩成形获得压缩成形磁铁。为获得5kOe以上的矫顽力，需要将FeCoF的有序排列的氟原子的浓度设为5～15原子％，同时作为第四添加元素添加0.1～20原子％的除了Fe及Co以外的过渡元素，使添加元素有序排列。
FeCo粒子的饱和剩余磁通密度为2.0T，因此，反磁场大，在一般的用途中需要更大的矫顽力(10kOe以上)。为了实现这样的矫顽力，有效的是增大FeCoF系相的结晶磁各向异性，氟的原子位置成为重要因素。通过使氟的再邻接原子以Fe原子比Co更多的方式排列，在氟原子所致的Fe原子的电子状态密度分布中产生偏离，使结晶磁各向异性能量增加，在20℃获得20kOe的矫顽力。为实现这样的原子配置，通过使氮及碳等侵入元素与XeF2分解气体共同反应，能够有效增加氟原子的有序度。
通过在一体的磁铁内部改变氟及Fe、Co的有序度，能够获得由矫顽力的值不同的FeCoF系合金相构成的磁铁材料。在将完全有序状态的有序度设为1时，使有序度在0～1范围的合金相在平均有序度0.2～0.8的范围内成长，由此，能够获得在旋转设备等中通过施加磁场能改变剩余磁通密度的磁铁。
在本实施例中，在剩余磁通密度为1.0～1.7T范围的情况下，添加除了Fe、Co、F以外的过渡元素1种以上，能够使有序相的耐热性提高，尤其是添加0.01～10原子％的V、Cr、Mn及稀土元素，通过使添加元素的一部分排列在有序位置能够获得200～300℃的耐热性。
XeF2的加热分解气体除了本实施例以外也可以用于铁磁性材料或者反铁磁性、亚铁磁性等磁性材料的磁特性提高(磁化增加、控制磁变态点、控制矫顽力、磁阻效果的增加、磁性冷却效果的增加、超传导临界温度上升、磁性变形增加等)。代替XeF2加热分解气体可以使用MF2及MF3(M为除了Xe、F以外的13族～18族的元素)的分解气体及自由基、离子，在这样的氟化剂中也可以含有碳及氮等其它的侵入型元素。
实施例9
在(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁中，以Cu、Ga、Al分别为0.01～1原子％的浓度范围与烧结前的原料粉混合，与比(Nd、Dy)2Fe14B稀土元素的浓度更高的粉末混合，在磁场中预成形后在1050℃进行液相烧结。将该烧结体浸渍于分散有XeF2散的浆液或者胶质液中，在100℃～150℃的温度范围通过XeF2分解的氟自由基导入氟。在该温度范围内氟在晶界堆积，通过氟导入后的时效热处理，氟向稀土元素浓度高的晶界扩散。XeF2的平均粒子直径为0.1μm～1000μm的范围。氟在晶界扩散时，晶界及晶界附近的组成及构造、界面构造、偏析元素等大幅变化，烧结磁铁的磁特性提高。氟导入前的一部分晶界相从(Nd、Dy)2O3-x(0＜X＜3)至(Nd、Dy)xOyFz(X、Y、Z为正数)中(Nd、Dy)xOyFz的Dy浓度比(Nd、Dy)2O3-x(0＜X＜3)中的Dy浓度更小，在(Nd、Dy)xOyFz中Nd的浓度比Dy浓度更大。这意味着晶界相的Dy在主相的外周侧偏析化。另外，通过氟导入，在晶界相和主相的界面附近除了Cu以外助长了Ga及Al等添加元素的偏析，同时，主相的氧浓度减少。另外，主相晶粒中心部的Dy的一部分向晶界周边扩散并偏析化。
虽然认为在氟刚导入之后的退磁曲线中矫顽力小的成分作为阶段状的退磁曲线，但是，通过400～800℃的时效热处理在退磁曲线中矫顽力小的成分消失。氟导入后的饱和剩余磁通密度与氟导入前相比以0.2～10％的范围增加。饱和剩余磁通密度的增加与剩余磁通密度的增加相关，最大能积也比氟导入前增加。通过400～800℃的时效热处理，也能够除去从烧结磁铁释放出的未反应的氟等。
在氟导入后的晶界中如上所述氟偏析，晶界的大部分成为氟化物或者氟氧化物，其结晶构造为立方晶、斜方晶、六方晶、菱面体晶或者非晶质。氟的一部分向晶界以外的主相晶粒中扩散，从一部分的主相中bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金成长。在此，M为添加于烧结前的原料粉中的元素或者烧结后的磁铁表面在氟导入前扩散的元素，x、y、h、i、j为正数。向主相晶粒扩散的氟在烧结磁铁的表面附近多，因此，bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金在表面附近也比烧结磁铁中心部更多。
上述bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金的单体的矫顽力为0.1～10kOe，饱和剩余磁通密度为1.6～2.1T的范围，比只是(Nd、Dy)2Fe14B的矫顽力更小，因为饱和剩余磁通密度大，因此，通过与(Nd、Dy)2Fe14B磁性地结合能够抑制磁通反转，相对于没有分级的退磁场成为单调的退磁曲线。为了依赖于退磁场的值将剩余磁通密度设为0.01～0.5T可变，将bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金占烧结磁铁整体的体积率设为10％～70％。另外，(Nd、Dy)2Fe14B的B(硼)的一部分由F(氟)置换，形成(Nd、Dy)2Fe14(B、F)。(Nd、Dy)2Fe14(B、F)比(Nd、Dy)2Fe14B的饱和剩余磁通密度更高，因此，能够使剩余磁通密度增高，通过控制氟的原子位置，结晶磁各向异性能量及居里温度也可以上升。
导入的氟能够确认在晶界、FeM系合金、(Nd、Dy)2Fe14B这3相中，其存在比例为晶界80-90％，FeM合金1-20％，(Nd、Dy)2Fe14B0.1～5％，晶界最多，其次为FeM合金、主相(Nd、Dy)2Fe14B的顺序。
为了抑制剩余磁通密度由外部磁场引起的变化，需要将bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金的体积率设定为不足10％。为10％以上时，剩余磁通密度通过5kOe以下的外部磁场能够可逆的变动，在超过70％时，剩余磁通密度显著降低。因此，为了在剩余磁通密度可变的磁铁中，将bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金的体积率设定为10％以上70％以下的范围，使氟导入处理条件最佳化。只要bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金的合计体积率为70％以下，矫顽力就比氟导入前增加1～10kOe，能够大幅减少重稀土元素使用量。
在本实施例的烧结磁铁中，通过氟导入和氟导入后的时效热处理氟主要向晶界扩散，从一部分主相生长饱和磁化比主相更大且稀土元素浓度高的结晶(将该相称为富Fe相)。富Fe相除了上述的bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金以外，在含有稀土元素(Re)的FeRe系、FeReM系、FeReMF系、FeReMC系合金相中也可见稀土元素浓度为0.1～10原子％的铁磁性相。在这样的富Fe相的周边可见稀土元素浓度超过12原子％的相，在与富Fe相邻接的主相晶粒的外周部重稀土元素的偏析显著，因此，富Fe相和主相通过磁性结合能够抑制磁通反转。
因此，在本实施例的制作条件下制作的磁铁中，在最大能积40MGOe以上70MGOe以下，剩余磁通密度通过外部磁场成为可变的烧结磁铁的主相为Nd2Fe14B系相和Fe系相，在这些主相周边由稀土元素浓度比主相更低的FeRe系合金相及稀土元素浓度比主相更高的多个相(FeRe系相、氟化物、氟氧化物、硼化物、炭化物、氧化物等)构成，在主相结晶的外周侧可见稀土元素的偏析，主相之一即Fe系相显示随着从烧结磁铁的中心向表面接近而比例变多的倾向。
本实施例的氟导入方法除了(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁以外，也可以用于(Nd、Pr、Dy)2Fe14B烧结磁铁等稀土铁硼系烧结磁铁及稀土铁硼系预成形体或者稀土铁硼系磁粉、稀土铁系磁粉、铁系磁粉、铝镍钴磁铁、铁氧体系磁铁、锰系磁铁、钴铂系薄膜磁铁、铁铂系薄膜磁铁、稀土铁硼系薄膜磁铁等各种磁性体，可确认矫顽力增加及饱和剩余磁通密度增加、稀少元素使用量降低、电阻增加、磁性冷冻效果增加、磁性热电效果增加、磁变态点上升、光磁效果增加、磁阻效果增加中的任一项效果。尤其是在稀土铁硼系烧结磁铁中，本实施例的氟导入处理在用二合金法及晶界扩散法制成的磁铁及热成形磁铁、用冲击压缩法及溅射法制成的磁铁、通过湿式处理制成的磁铁及其中途工序中可适用。
如本实施例那样导入氟的被处理材料在主相和晶界相中稀土元素的浓度分别存在12％、30-90％大的差别，因此，氟选择性地向晶界相扩散。在20～600℃的低温区域为了使用含有自由基氟的分解生成氟选择性导入氟需要被处理材料的多个构成相的元素浓度差为10％以上。在不足10％的情况下氟不能选择性导入或反应、扩散，被整体地导入。因此，被处理材料的多个构成相的元素浓度差为10％以上100％以下。在100％的情况下构成元素为形成了与主相不同的相的材料。成为上述被处理材料的多个构成相的元素浓度差的对象的元素为容易与氟结合成为化合物的元素(用T表示)，为可形成用TxFy(x和y为正数，F为氟)表示的化合物的元素。
本实施例的(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁可适用于表面磁铁电动机、嵌入磁铁电动机、平面型磁铁电动机，能够兼具有减少稀有金属使用量和电动机性能提高。
实施例10
在SmF3的胶质溶液浸渍平均粒径20μm的雾化FeCo粉末，在FeCo粉末表面以平均被覆率70％形成平均膜厚1nm的SmF3膜。将该粉末在己烷(C6H14)中浸渍后与己烷和氟化氙的混合浆液混合，放入用Ar气体置换的加热炉中，加热到100℃。氟化氙的量相对于FeCo粉末为1／5～1／1000的范围，在不足1／1000时氟导入量少，磁铁特性低。在氟化氙的量比1／5更多时，在FeCo粉末表面堆积有稳定的氟化物，因此，磁铁特性降低。在100℃氟化氙分解，氟被导入FeCo粉末。FeCo粉末的表面通过SmF3脱氧且清洁化，氟不成为氟氧化物而容易侵入FeCo晶格内。氟导入后，进一步在200℃进行时效处理，使FeCo粉末的结晶内的原子排列有序化，氟原子的一部分也有序化。
如上所述向FeCo粉导入氟，在有序晶格成长的粉末中，可见氟元素为5～50原子％的FeCo有序相，各向异性磁场成为10～100kOe。使该粉末与粘合剂混合进行射出或者压缩成形，成为此，获得粘结磁铁。另外，在将上述粉末压缩成形后，也可制成含浸由无机材料而成的溶液的磁铁，通过磁场中成形可制成各向异性粘结磁铁。这种粘结磁铁的Sm为0.1～5原子％，因此，稀土元素的使用料少，通过混合未导入氟的FeCo粉和导入氟的FeCo粉进行成形，可获得剩余磁通密度在0.8～1.4T范围内可变的磁铁。
实施例11
在(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁中，在烧结前的原料粉中分别以0.1～2原子％的浓度范围混合Cu、Zr、Al、Co，和与(Nd、Dy)2Fe14B相比稀土元素的浓度更高的粉末一同混合，在磁场中预成形后在1000℃液相烧结。将该烧结体浸渍于分散有XeF2及Co络合物的浆液或者胶质液中，在30℃～100℃的温度范围内通过XeF2分解的氟自由基导入氟。在该温度范围内氟堆积于晶界，通过氟导入后的时效热处理氟及Co在稀土元素浓度高的晶界扩散。XeF2的平均粒子直径为0.1μm～1000μm的范围。氟在晶界扩散时，晶界及晶界附近的组成及构造、界面构造、偏析元素等大幅变化，烧结磁铁的磁性特性提高。氟导入前的一部分晶界相在(Nd、Dy)2O3-x(0＜X＜3)至(Nd、Dy)xOyFz(X、Y、Z为正数)中(Nd、Dy)xOyFz的Dy浓度比(Nd、Dy)2O3-x(0＜X＜3)中的Dy浓度更小，在(Nd、Dy)xOyFz中Nd的浓度比Dy浓度更大。这意味着晶界相的Dy在主相的外周侧偏析化。另外，通过氟导入，氟向晶界相及主相内扩散，在界面附近除了Cu以外助长Co及Al、Zr等添加元素的偏析，并且，减少主相的氧浓度。另外，主相晶粒中心部的Dy的一部分在晶界周边及粒内的一部分扩散且偏析化。
在刚导入氟之后的退磁曲线中测定有矫顽力具有分布的阶段状的退磁曲线，但是，通过400～800℃的时效热处理，氟及主相构成元素扩散，在退磁曲线中矫顽力小的成分消失。氟导入后的饱和磁通密度比氟导入前增加0.2～20％的范围。饱和磁通密度的增加与剩余磁通密度的增加相关，最大能积也比氟导入前增加。通过400～800℃的时效热处理，也能够除去从烧结磁铁释放出的未反应的氟等。
在氟导入后的晶界如上所述偏析有氟，晶界的5～90％成为氟化物或者氟氧化物，其结晶构造为立方晶、斜方晶、六方晶、菱面体晶或者非晶质。氟向除了晶界以外的主相晶粒及晶界三重点进行局部扩散，由一部分主相生长bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金。在此，M为在烧结前的原料粉中添加的元素或者从烧结后的磁铁表面与氟导入一起扩散的至少1种元素，x、y、h、i、j为正数。向主相晶粒扩散的氟在烧结磁铁的表面附近多，因此，bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金也在表面附近比烧结磁铁中心部更多。一部分含氟Fe系合金的晶格常数比Fe(0.2866nm)短0.01～10％，认为含氟相的一部分在主相晶粒内部。
上述bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金的单体的矫顽力为0.1～10kOe，饱和磁通密度为1.6～2.4T的范围，比仅(Nd、Dy)2Fe14B的矫顽力更小，饱和磁通密度大，因此，通过与(Nd、Dy)2Fe14B磁性结合而能够抑制磁通反转，在刚导入氟后，在退磁曲线的第二象限中为在矫顽力的80％以下的磁场中可见拐点的退磁曲线，与之相对成为单调的退磁曲线。为了依赖于退磁场的值而使剩余磁通密度为0.01～0.5T可变，将bcc或者bct构造的Fe或FexMy合金、或者FehMiFj合金占烧结磁铁整体的体积率设为0.1％～70％。
为了抑制剩余磁通密度由外部磁场引起的变化，需要使氟侵入的hcp构造及L10构造的FexMy合金、或者FehMiFj合金的体积率在0.1～50％范围内成长。尤其是侵入氟的有序合金能够通过磁场中氟化处理或氟化后的磁场中热处理或者氟化后的塑性变形来形成。
在本实施例的制作条件下制作的磁铁中，最大能积为40MGOe以上70MGOe以下，剩余磁通密度通过外部磁场成为可变的烧结磁铁的主相为Nd2Fe14B系相和FeCo系相，在这些主相结晶晶界及主相内部可见含氟相，在主相结晶的外周侧及内部可见稀土元素及添加元素的偏析，主相之一即FeCo系相及主相内部的含氟相随着从烧结磁铁的中心向表面接近显示比例变多的倾向。
本实施例的氟导入方法除了(Nd、Dy)2Fe14B烧结磁铁以外，可适用于Mn系磁性材料、Cr系磁性材料、Ni系磁性材料、Cu系磁性材料，在氟导入前未显示铁磁性的合金相通过氟导入和氟原子位置的有序化、或氟与其它的轻元素的原子对的有序化，通过使电负性高的氟原子邻接的金属元素的电子状态大幅变化而在电子状态密度的分布中产生各向异性，实现铁磁性化或硬磁性化。
如实施例1～11所记载，根据本发明，能够满足稀土永久磁铁的稀土元素使用量降低、矫顽力增加、最大能积增加，能够降低磁铁使用量。由此，有助于各种各样的磁铁应用制品的小型轻量化。

Claims (10)

1.烧结磁铁电动机，其由转子、定子及线圈构成，在所述转子上配置有烧结磁铁，其特征在于，
所述烧结磁铁具有：含有NdFeB系结晶的NdFeB系相、含有FeM系结晶(M为过渡元素，除去铁及稀土元素)的FeM系相、以及含有重稀土元素的重稀土元素含有相，
所述重稀土元素含有相位于所述NdFeB系相和所述FeM系相之间，
通过由线圈电流产生的磁场来控制所述烧结磁铁的剩余磁通密度。
2.如权利要求1所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
在所述烧结磁铁的磁化方向施加由线圈电流产生的磁场，以所述烧结磁铁的剩余磁通密度变小的方式进行控制。
3.如权利要求1或2所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
在与所述烧结磁铁的磁化方向相反的方向施加由线圈电流产生的磁场，以所述烧结磁铁的剩余磁通密度变大的方式进行控制。
4.如权利要求2或3所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
基于由所述线圈电流产生的磁场的施加，所述FeM系相的磁化的倾斜发生变化。
5.如权利要求2～4中任一项所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
由施加的线圈电流产生的磁场为3kOe以上。
6.如权利要求1～5中任一项所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
所述剩余磁通密度的变化幅度为0.01～0.5T。
7.如权利要求1～6中任一项所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
所述烧结磁铁的矫顽力为10kOe以上。
8.如权利要求1～7中任一项所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
所述烧结磁铁中的所述FeM系相的体积率为0.1～50％。
9.如权利要求1～8中任一项所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
所述FeM系相具有磁各向异性。
10.如权利要求1～9中任一所述的烧结磁铁电动机，其特征在于，
所述FeM系相的饱和磁化比所述NdFeB系相的饱和磁化大。
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