CN103368282A - 永磁体以及使用该永磁体的电动机和发电机 - Google Patents

Abstract

在一种实施方式中，永磁体包括磁体主体以及在该磁体主体的表面上提供的表面部分。磁体主体具有如组成式1所示的组成：R（Fe_p1M_q1Cu_r1Co_1-p1-q1-r1）_z1。表面部分具有如组成式2所示的组成：R（Fe_p2M_q2Cu_r2Co_1-p2-q2-r2）_z2。在组成式1和2中，R是至少一种选自稀土元素的元素，M是至少一种选自Ti、Zr和Hf的元素，p1和p2为0.25-0.45，q1和q2为0.01-0.05，r1和r2为0.01-0.1，z1为6-9，z2满足0.8≤z2/z1≤0.995。

Description

永磁体以及使用该永磁体的电动机和发电机

相关申请交叉参考

本申请以2012年3月30日提交的日本专利申请第2012-079182号为基础并要求其的优先权；其全部内容通过参考结合于此。

发明领域

本发明一般涉及永磁体，以及使用该永磁体的电动机和发电机。

技术背景

已知稀土磁体如Sm-Co基磁体和Nd-Fe-B基磁体可用作高性能永磁体。将永磁体用于混合电动汽车（HEV）或电动汽车（EV）的电动机时，要求永磁体具有耐热性。在用于HEV或EV的电动机中，通过用镝（Dy）替代所用Nd-Fe-B基磁体的部分钕（Nd），可以提高永磁体的耐热性。由于Dy是一种稀土元素，所以需要其耐热性并非通过使用Dy而得以提高的永磁体。此外，为了增加电动机和发电机的功效，需要增大永磁体的矫顽力和磁通密度。

已知由于Sm-Co基磁体具有高居里温度，所以其在不使用Dy时表现出极佳的耐热性。Sm-Co基磁体在作为能在高温下实现优良电动机特性的永磁体方面正越来越受到注意。在Sm-Co基磁体中，由于Sm₂Co₁₇型磁体具有高矫顽力和高磁通密度，所以预计其能作为用于电动机和发电机的永磁体。但是，现在清楚，将常规的Sm₂Co₁₇型磁体用于电动机和发电机时，在高温运行中倾向于在磁体的表面部分中发生退磁。因此，要求抑制Sm₂Co₁₇型磁体在表面部分中的高温退磁。

附图简要描述

图1是显示根据一种实施方式的永磁体的截面图。

图2是显示一种实施方式的永磁体电动机的视图。

图3是显示一种实施方式的可变磁通电动机的视图。

图4是显示一种实施方式的发电机的视图。

发明详述

根据一种实施方式，提供了一种永磁体，其包括：磁体主体，以及在磁体主体的表面上提供的表面部分。磁体主体具有如以下组成式1表示的组成。表面部分具有如以下组成式2表示的组成。

组成式1：R（Fe_p1M_q1Cu_r1Co_1-p1-q1-r1）_z1

其中，R是至少一种选自稀土元素的元素，M是至少一种选自Ti、Zr、和Hf的元素，p1满足0.25≤p1≤0.45（原子比），q1满足0.01≤q1≤0.05（原子比），r1满足0.01≤r1≤0.1（原子比），z1满足6≤z1≤9（原子比）。

组成式2：R（Fe_p2M_q2Cu_r2Co_1-p2-q2-r2）_z2

其中，R是至少一种选自稀土元素的元素，M是至少一种选自Ti、Zr、和Hf的元素，p2满足0.25≤p2≤0.45（原子比），q2满足0.01≤q2≤0.05（原子比），r2满足0.01≤r2≤0.1（原子比），z2满足0.8≤z2/z1≤0.995（原子比）。

以下具体描述本发明的永磁体。图1是显示本发明永磁体结构的截面图。图1中显示的永磁体1包括磁体主体2，以及在磁体主体2的表面上提供的表面部分3。磁体主体2具有如以上组成式1表示的组成。表面部分3具有如以上组成式2表示的组成。

在组成式（1）和组成式（2）中，作为元素R，可使用至少一种选自稀土元素的元素，包括钇（Y）。元素R带来大的磁各向异性，并赋予永磁体高的矫顽力。作为元素R，优选使用至少一种选自钐（Sm）、铈（Ce）、钕（Nd）、和镨（Pr）的元素，特别优选使用Sm。当50原子%或以上的元素R是Sm时，可以提高永磁体的性能，尤其是矫顽力，具有优良的重现性。进一步优选70原子%或以上的元素R是Sm。

铁（Fe）主要负责永磁体的磁化。通过配混大量的Fe，可以增加永磁体的饱和磁化强度。当Fe含量过大时，由于α-Fe相等的沉淀，矫顽力降低。组成式（1）和组成式（2）中的各Fe含量p1、p2都落在0.25-0.45的范围内。将Fe含量p1、p2设定为等于或大于0.25，能提高永磁体的饱和磁化强度。Fe含量p1、p2优选落在0.28-0.40的范围内，更优选落在0.30-0.36的范围内。

作为元素M，可使用至少一种选自钛（Ti）、锆（Zr）、和铪（Hf）的元素。配混元素M，使得其能够表现出大的矫顽力，即使在该组成具有高Fe浓度时也可以表现出大的矫顽力。组成式（1）和组成式（2）中的元素M的各含量q1、q2都落在0.01-0.05的范围内。当q1和q2超过0.05时，磁化强度大大降低。当q1和q2小于0.01时，增大Fe浓度的效果变小。元素M的含量q1、q2优选落在0.01-0.03的范围内，更优选落在0.015-0.25的范围内。

元素M可以是Ti、Zr和Hf中的任何元素，但优选至少包含Zr。特别是当大于或等于50原子％的元素M是Zr时，可以增加提高永磁体矫顽力的效果。另一方面，元素M中的Hf特别昂贵，因此即使使用Hf，其用量也优选较少。Hf含量优选设定为小于元素M的20原子%。

铜（Cu）是使Sm-Co基永磁体表现出高矫顽力的关键元素。组成式（1）和组成式（2）中Cu的各含量r1、r2都落在0.01-0.1的范围内。当r1和r2超过0.1时，磁化强度大大降低，当r1和r2小于0.01时，难以获得高矫顽力。Cu含量r1、r2优选落在0.03-0.07的范围内，更优选落在0.04-0.06的范围内。

钴（Co）不仅是负责磁化永磁体的元素，也是表现出高矫顽力的必需元素。此外，当包含大量Co时，居里温度变高，会增加永磁体的热稳定性。当Co含量太少时，无法充分获得这种效果。但是，当Co含量过高时，Fe含量的比值相对降低，容易使磁化强度降低。因此，设定Co含量时要考虑元素R、元素M、和Cu的含量，使得组成式（1）和（2）中的Fe含量p1、p2满足以上范围。

可以用至少一种选自镍（Ni）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铝（Al）、硅（Si）、镓（Ga）、钕（Nb）、钽（Ta）、和钨（W）的元素A代替部分Co。可以对组成式（1）和/或组成式（2）施行用元素A代替Co。组成元素A用于提高磁体性质，例如矫顽力。但是，用元素A过度地代替Co容易导致磁化强度降低，因此，元素A的代替量优选为小于或等于20原子%的Co。注意，本发明磁体材料可以包含不可避免的杂质如氧化物。

在组成式（1）中，元素R和其他元素（Fe、M、Cu、Co）的原子比落在1：6至1：9的范围内。即，组成式（1）中的z1值（原子比）设定为6-9。当z1的值小于6时，换言之，当元素R的含量比过高时，磁化强度大大降低，无法获得足够的磁通密度。当z1的值超过9时，换言之，当元素R的含量比过低时，有大量α-Fe相沉积，无法获得足够的矫顽力。优选将z1的值设定为7.5-8.5，更优选为7.7-8.3。在组成式（2）中，元素R和其他元素（Fe、M、Cu、Co）的原子比具体如下所述。

例如将本发明的永磁体1加工成长方体形状，然后以嵌入电动机或发电机中的状态使用。在这种情况中，当电动机或发电机接触高温时，容易从永磁体的集中退磁磁场的表面部分发生反向磁化。发生这种高温退磁时，电动机或发电机的性能大大降低。尤其是，因为Sm-Co基磁体包含高挥发性Sm，而Sm在下述永磁体制造步骤等过程中从磁体表面蒸发，所以容易使得表面部分中的Sm浓度小于磁体内部的Sm浓度。当Sm-Co基磁体的表面部分的Sm浓度降低时，该磁体进入到不利于高温退磁的状态中。

本发明人发现，常规Sm-Co基磁体的高温退磁可归因于上述表面部分中元素R如Sm的浓度降低。因此，在本发明的永磁体1中，在具有如组成式1所示组成的磁体主体（磁体内部）2的表面上提供具有如组成式2所示组成的表面部分3。表面部分3中的组成用代表其他元素（Fe、M、Cu、Co）与元素R的原子比的z2值来表征。将组成式2中的z2值设定为满足0.8≤z2/z1≤0.995。通过在磁体主体2的表面上提供其组成满足z2的表面部分3，可以抑制Sm-Co基永磁体1的表面部分中的高温退磁。

组成式2中的z2值与组成式1中的z1值的比值（z2/z1）小于1是指，在组成式2中，除了元素R以外的其他元素（Fe、M、Cu、Co）的原子比小于组成式1中的情况。即，与磁体主体（磁体内部）2相比，表面部分3的组成中的元素R含量比较高，换言之，该组成中的元素R浓度较高。通过使得表面部分3中的元素R浓度高于磁体主体（磁体内部）2中的情况，可以抑制在高温运行时表面部分3中的反向磁化，并由此可以抑制磁通量的降低。即，可以抑制永磁体1的高温退磁。因此，可以使得永磁体1即使在组装到高温运行的电动机或发电机中时也能保持优良的性质。

为了获得使表面部分3中的元素R浓度大于磁体主体2中元素R浓度的效果，对组成式2中的z2值进行设定以使z2/z1比值等于或小于0.995。通过将z2/z1比值设定为等于或小于0.995，可以有效抑制永磁体1的高温退磁。为了更有效地获得抑制高温退磁的效果，优选z2/z1比值等于或小于0.95。但是，当z2/z1比值过低时，表面部分3中的元素R浓度变得过高，使得表面部分3的磁化强度在很大程度上变差。结果是，整个永磁体1的磁通密度降低，磁体性质变差。因此，将z2/z1比值设定为等于或大于0.8。z2/z1比值优选等于或大于0.85。

为了仅消除元素R如Sm在永磁体制造步骤等过程中从磁体表面蒸发所产生的影响，只需要对所用永磁体的表面部分进行抛光并除去元素R浓度较低的部分即可。但是，过度地抛光永磁体会降低产率，导致永磁体的制造成本升高。而且，只抛光永磁体的表面部分，无法使表面部分中的元素R浓度高于内部中的情况。考虑到这个问题，通过提前提供元素R浓度高于内部（磁体主体）2的表面部分3，可以抑制永磁体的高温退磁并具有优良的重现性。此外，可以减少永磁体表面部分的抛光量，从而降低制造成本。

在元素R浓度高于磁体主体2的表面部分3中，进一步优选元素M的浓度低于磁体主体2中的情况。即，组成式2中的q2值优选满足0.5≤q2/q1≤0.95。使表面部分3中的元素M浓度低于磁体主体2中的情况，可以进一步提高抑制永磁体1的高温退磁的效果。可以在整个表面部分3上提供其组成中的元素M浓度低于磁体主体2的区域，或者可以在表面部分3的一部分上提供该区域。优选至少部分表面部分3具有如下组成：即组成式2中的q2值满足0.5≤q2/q1≤0.95。

为了通过使表面部分3中的元素M浓度低于磁体主体2中的情况从而获得抑制高温退磁的效果，优选对组成式2中的q2值进行设定，以使q2/q1比值等于或小于0.95。将q2/q1比值设定为等于或小于0.95，可以提高抑制永磁体1的高温退磁的效果。为了进一步提高抑制高温退磁的效果，更优选q2/q1比值等于或小于0.9。但是，当q2/q1比值过低时，α-Fe相沉积到表面部分3，容易降低矫顽力。因此，q2/q1比值优选等于或大于0.5，更优选等于或大于0.7。

在本发明的永磁体1中，磁体主体（磁体内部）2和表面部分3如下所述。首先，在永磁体1内部以及在永磁体1具有最大面积的表面的最长边的中心部分且垂直于该边（对于曲面的情况是指垂直于中心部分的切线）的横截面的表面部分测定组成。测量点如下所述。从上述横截面中的各边1/2位置作为起点，向朝向垂直于该边的内侧的端部画出基准线1，从各角的中心开始作为起点，向朝向角部的内角1/2位置的内侧端部画出基准线2，将从这些基准线1、2的起点开始的基准线长度的1%位置定义为表面部分3，将长度的40%位置定义为内部2。注意，当角部分由于斜角或其他原因而具有曲率时，将邻边延长线的交点定义为该边的端部分（该角部的中心）。测量点是根据与基准线接触的部分而非根据交点确定的位置。

如上所述设定测量点时，当横截面例如为四边形时，基准线的数目一共为8条，分为4条基准线1和4条基准线2，在各表面部分3和内部2中，测量点的数目为8个。在这种实施方式中，各表面部分3和内部2中的8个点全部优选具有上述组成范围，但各表面3和内部2中至少有4个点或更多点必须具有上述组成范围。在这种情况中，对1条基准线的表面部分3和内部2之间的关系没有进行限定。例如采用SEM-EDX（能量色散X射线谱方法）进行组成分析。

本发明的永磁体优选包含金属结构，所述金属结构包括通过老化作为高温相的TbCu₇晶相（具有TbCu₇结构/1-7相的晶相）作为前体而形成的相分离结构。该相分离结构包括具有Th₂Zn₁₇晶相（具有Th₂Zn₁₇结构/2-17相的晶相）的胞相（cellphase），以及包围(surround)所述胞相周边形成并具有CaCu₅晶相（具有CaCu₅结构/1-5相的晶相）的胞壁相（cell wall phase）。永磁体的金属结构可包括除2-17相和1-5相以外的晶相或无定形相。

沉积到2-17相（胞相）粒界(grain boundary)的1-5相（胞壁相）的畴壁能（domain wall energy）大于2-17相的畴壁能，这种畴壁能的差异变成畴壁移位的障碍。据信由于在Sm₂Co₁₇型磁体中，畴壁能较大的1-5相等作为钉扎位点（pinning site），所以表现出畴壁钉扎型矫顽力。据信畴壁能的差异主要由Cu浓度差异导致。据信若胞壁相中的Cu浓度高于胞相中的Cu浓度，则表现出矫顽力。因此，胞壁相中的Cu浓度优选为胞相中Cu浓度的1.2倍或以上。这使得胞壁相能完全发挥功能作为畴壁的钉扎位点，从而能够获得足够的矫顽力。

包围胞相存在的胞壁相的一个典型例子是上述1-5相，但胞壁相并不限于此。当胞壁相的Cu浓度为胞相Cu浓度的1.2倍或以上时，胞壁相能充分发挥功能作为钉扎位点，能够获得高矫顽力。因此，胞壁相只需要为上述富Cu相。除了1-5相，胞壁相的例子还有作为高温相的1-7相（相分离之前的结构），在1-7相两相分离的初始阶段中产生的1-5相的前体相。

本发明永磁体的形式不需要进行限制，但永磁体优选为烧结磁体。本发明的永磁体优选包括磁体主体（磁体内部）2和表面部分3，磁体主体2由具有组成式1所示组成的烧结压实体制成，表面部分3在磁体主体（烧结压实体）2的表面上提供。表面部分3可以在形成作为磁体主体2的烧结压实体的同时形成，或者可以在形成烧结压实体之后通过下述热处理等方式形成。形成表面部分3的方法没有特别限制，只需要表面部分3的元素R浓度和元素M浓度与磁体主体（磁体内部）2不同即可。

本发明的永磁体例如如下所述制造。首先，制造包含预定量的元素的合金粉末。对通过例如电弧熔融法或高频熔融法浇铸熔融金属获得的合金铸锭进行碾磨，制备合金粉末。也可通过带浇铸法制造薄片形式的合金薄带然后进行碾磨，制备合金粉末。需要时可以对合金粉末或碾磨之前的合金进行热处理以使其均匀化。采用喷射磨、球磨等方法碾磨薄片或铸锭。优选在惰性气氛或有机溶剂中进行碾磨，从而防止合金粉末氧化。

接下来，将合金粉末填充到安装在电磁体等中的模具内，在施加磁场的同时压制成形，制成晶轴已取向的压制粉末体。通过在合适条件下烧结该压制粉末体，可以获得致密的烧结压实体。烧结温度优选落在1100-1300℃的范围内，烧结时间优选落在0.5-15小时的范围内。为了防止氧化，优选在真空气氛中或氩气的惰性气氛中进行压制粉末体的烧结。

接下来，对获得的烧结压实体进行溶液处理和老化，以控制晶体结构。进行溶液处理以获得作为相分离结构前体的1-7相，优选通过将温度在1110-1200℃范围内保持0.5-8小时进行。老化处理能控制晶体结构以提高磁体的矫顽力。在老化中，优选先将温度在700-900℃保持0.5-8小时，然后以0.2-2℃/分钟的冷却速率将温度逐渐降低到400-650℃，然后降低到室温。为了防止氧化，优选在真空气氛或Ar气的惰性气氛等中进行溶液处理和老化。

通过上述制造方法获得的永磁体（烧结磁体）具有类似于常规Sm-Co基磁体的简单组成。接下来，对使得磁体主体（内部）2和表面部分3的元素R和元素M的浓度不同的方法进行描述。作为产生元素R浓度差的方法，在将元素R沉积到上述烧结压实体表面上之后通过热处理来扩散元素R的方法是有效的。使用Sm作为元素R时，通过在将具有高Sm浓度的粉末设置在烧结压实体附近的状态中进行加热，可以将Sm沉积到烧结压实体的表面上，这是因为Sm在高温下具有高蒸汽压。或者，可以在烧结压实体的表面上施加包含元素R的氟化物、氧化物等化合物粉末之后，通过热处理使元素R扩散。

在沉积元素R或施加包含元素R的化合物粉末之后进行的热处理优选在一定的条件下进行，该条件使得元素R足以从烧结压实体的表面扩散，产生具有高浓度元素R的化合物。热处理优选在例如500-1000℃温度和0.1-10小时的条件下进行。从而可以在由烧结压实体制成的磁体主体2的表面上提供其组成的z2/z1比值落在0.8-0.995范围内的表面部分3。若热处理温度和热处理时间不够，则元素R的扩散和化合物的产生不可能完全进行，不能将表面部分3中的z2/z1比值控制在预定范围。

提供元素M浓度差的一种示例性方法是，将元素M浓度存在差异的许多合金粉末按顺序放置在模具中，在制造压制粉末体的步骤中对其进行压制成形。例如，制备元素M含量设定为预定范围的合金粉末1以及元素M含量低于合金粉末1的合金粉末2。首先，将合金粉末2放置在模具中，接下来将合金粉末1放入其中，最后再放入合金粉末2。通过在这种状态下进行压制成形，获得其上下表面部分具有低浓度的元素M的压制粉末体。通过烧结此种压制粉末体，可以获得这样一种烧结压实体，其在具有预定浓度的元素M的磁体主体2的表面上提供了具有低浓度的元素M的表面部分3。

可通过应用上述方法的组合获得具有元素R浓度差和元素M浓度差的烧结压实体。通过调节沉积元素R或施加包含元素R的化合物粉末之后进行热处理的条件，还可以同时提供元素R浓度差和元素M浓度差。本文所述方法是示例，可采用任何方法，前提是能获得内部和表面部分之间具有元素R浓度差的烧结压实体以及还具有元素M浓度差的烧结压实体。然后通过对这种烧结压实体进行上述溶液处理和老化，可以获得这样一种永磁体1，其包括组成中存在差异的磁体主体（内部）2和表面部分3，该永磁体能保持高矫顽力和高磁通密度。可以在进行使得元素R和元素M产生浓度差异的步骤之前预先进行溶液处理。

本发明的永磁体可用于各种电动机和发电机中。本发明的永磁体还可用作固定磁体以及可变磁通电动机和可变磁通发电机的可变磁体。通过使用本发明的永磁体可构成各种电动机和发电机。将本发明的永磁体用于可变磁通电动机时，可采用日本专利申请公开第2008-29148号和日本专利申请公开第2008-43172号中揭示的技术用作可变磁通电动机的结构和驱动系统。

接下来参考附图描述本发明的电动机和发电机。图2显示了根据一种实施方式的永磁体电动机。在图2所示的永磁体电动机11中，在定子（固定部件）12中设置了转子（旋转部件）13。在转子13的铁芯14中，设置了本发明的永磁体15。根据本发明永磁体的性质等，可以实现永磁体电动机11的效率提高、小型化、成本降低等。

图3显示了根据一种实施方式的可变磁通电动机。在图3所示的可变磁通量电动机21中，在定子（固定部件）22中设置了转子（旋转部件）23。在转子23的铁芯24中，设置了本发明的永磁体作为固定磁体25和可变磁体26。可变磁体26的磁通密度（通量）是可变的。可变磁体26不受Q-轴电流的影响，因为它们的磁化方向垂直于Q-轴方向，可通过D-轴电流进行磁化。在转子23中，提供了已磁化的线圈（未显示）。当来自磁化电路的电流从已磁化的线圈通过时，其磁场直接作用于可变磁体26。

根据本发明的永磁体，可以通过改变上述制造方法的各种条件，获得例如矫顽力大于500kA/m的固定磁体25以及矫顽力等于或小于500kA/m的可变磁体26。在图3所示的可变磁通电动机21中，本发明的永磁体可同时用作固定磁体25和可变磁体26，但该实施方式的永磁体只用作磁体之一。可变磁通电动机21能以较小的器件尺寸输出较大的转矩，因此适用于混合动力汽车、电动汽车等的电动机，这种电动机要求具有高输出和小尺寸。

图4显示根据一种实施方式的发电机。图4中显示的发电机31包括使用本发明永磁体的定子（固定部件）32。在定子（固定部件）32中设置的转子（旋转部件）33通过轴杆35连接到位于发电机31一端处的涡轮机34。涡轮机34通过例如外部供应的流体旋转。有时候涡轮机34并非通过该流体旋转，还可以通过动态旋转例如汽车的可再生能量的传动来旋转轴杆35。可采用各种公知的结构作为定子32和转子33。

轴杆35与设置在转子33上的换向器（未显示）接触，转子33与涡轮机34相对，转子33旋转产生的电动作用力通过分离的相母线和牵引变压器(未示出)传输使得系统电压升高，作为发电机31的输出。发电机31可以是普通发电机或是可变磁通发电机。注意，，由于来自涡轮机34的静电力和发电过程产生的轴电流，转子33被充电。因此，发电机31包括电刷36，用于使被充电的转子33放电。

接下来描述各实施例及其评价结果。

实施例

实施例1-8

将原料称重并按预定比混合之后，在氩气气氛中将所得物电弧熔化，制造合金铸锭。对合金铸锭粗磨之后，通过喷射磨进行细磨，制备合金粉末。接下来，在磁场中将合金粉末压制成形为压制粉末体之后，在氩气气氛中以1200℃烧结2小时，随后进行溶液处理，同时在1130℃保持3小时，从而制造烧结压实体。

接下来，将Sm沉积到所得烧结压实体的表面上之后，将其在氩气气氛中以700℃热处理1小时，使Sm从表面扩散，使得内部和表面部分之间存在Sm浓度差异。通过物理气相沉积方法将Sm沉积到烧结压实体的表面上，在该方法中，通过加热使晶粒直径等于或小于250微米的Sm金属粉末蒸发，该Sm蒸汽被吸附到烧结压实体的表面上。将内部和表面部分之间存在Sm浓度差异的各烧结压实体在氩气气氛中以790℃保持4小时，然后逐渐冷却到400℃，并进一步冷却到室温。对由此获得的烧结磁体进行下述物理性质评价。

比较例1

按照与实施例1中相同的方式制造烧结磁体，区别在于，没有进行烧结压实体表面上的Sm沉积以及随后的热处理。对所得烧结磁体进行下述物理性质评价。

比较例2

按照与实施例1中相同的方式制造烧结磁体，区别在于，将Sm沉积到烧结压实体的表面上之后，将其在氩气气氛中以400℃保持1小时进行热处理。对所得烧结磁体进行下述物理性质评价。

实施例1-8和比较例1-2中各烧结磁体的内部和表面部分中的组成按前述方法测定。在内部中的4个位置和表面部分中的4个位置进行组成分析，其平均值显示在表1中作为内部中的组成和表面部分中的组成。接下来，通过BH扫描器（BH tracer）评价各烧结磁体在室温下的磁体性质，并测定矫顽力和剩余磁化强度。此外，将各烧结磁体嵌入IPM电动机中，测定150℃时的退磁状态。结果显示在表2中。在150℃退磁状态的评价结果中，将确定退磁区域超过5%的结果显示为“不良”，将确定退磁区域不超过5%的结果显示为“优良”，将确定退磁区域不超过1%的结果显示为“极佳”。

表1

表2

从表2中明显看出，实施例1-8的烧结磁体具有极佳的磁体性质，其中高温退磁的发生也得到抑制。另一方面，在比较例1的烧结磁体中，确认退磁约5%的区域在角部分中出现。在比较例2的烧结磁体中，虽然高温退磁的发生得到抑制，但是剩余磁化强度变差，原因是表面部分中的Sm浓度由于Sm沉积后的热处理条件不够充分而变得过高。

实施例9-13

将原料称重并按预定比混合之后，在氩气气氛中将所得物电弧熔化，制造合金铸锭。对合金铸锭粗磨之后，通过喷射磨进行细磨，制备合金粉末1。此外按相同方式制备各自具有低Zr浓度的合金粉末2。将合金粉末2各自放置在模具中，然后各自放入合金粉末1，再各自放入合金粉末2，在磁场中将所得物压制成形为压制粉末体。将压制粉末体在氩气气氛中以1200℃烧结2小时，随后在1130℃保持3小时，制造烧结压实体。

接下来，将Sm沉积到所得烧结压实体的表面上之后，将其在氩气气氛中以900℃热处理1小时，使Sm从表面扩散，使得内部和表面部分之间存在Sm浓度差异。通过物理气相沉积方法将Sm沉积到烧结压实体的表面上，在该方法中，通过加热使晶粒直径等于或小于250微米的Sm金属粉末蒸发，该Sm蒸汽被吸附到烧结压实体的表面上。将内部和表面部分之间存在Sm浓度差异和Zr浓度差异的各烧结压实体在氩气气氛中以790℃保持4小时，然后逐渐冷却到400℃，并进一步冷却到室温。对由此获得的烧结磁体进行下述物理性质评价。

上述实施例9-13中各烧结磁体的内部和表面部分中的组成按前述方法测定。在内部中的4个位置和表面部分中的4个位置进行组成分析，其平均值显示在表3中作为内部中的组成和表面部分中的组成。接下来，通过BH扫描器（BH tracer）评价各烧结磁体在室温下的磁体性质，并测定矫顽力和剩余磁化强度。此外，将各烧结磁体嵌入IPM电动机中，测定150℃时的退磁状态。结果显示在表4中。150℃退磁状态的评价结果基于与表1中相同的评价标准。

表3

表4

虽然已经描述了一些实施方式，但是这些实施方式仅以示例方式提出，并不意在限制本发明的范围。事实上，本文所述的新颖实施方式可以按各种其他形式体现；此外，可以在不偏离本发明精神的情况下对本文所述实施方式的形式进行各种省略、代替和改变。所附权利要求及其等同项意在涵盖这些落在本发明范围和精神范围内的形式或改进。

Claims (10)

1.一种永磁体，其包括：

具有如组成式1所示组成的磁体主体：R（Fe_p1M_q1Cu_r1Co_1-p1-q1-r1）_z1

其中，R是至少一种选自稀土元素的元素，

M是至少一种选自Ti、Zr和Hf的元素，

p1是满足0.25≤p1≤0.45（原子比）的数值，

q1是满足0.01≤q1≤0.05（原子比）的数值，

r1是满足0.01≤r1≤0.1（原子比）的数值，和

z1是满足6≤z1≤9（原子比）的数值；和

在所述磁体主体的表面上提供的具有如组成式2所示组成的表面部分：

R（Fe_p2M_q2Cu_r2Co_1-p2-q2-r2）_z2

其中，R是至少一种选自稀土元素的元素，

M是至少一种选自Ti、Zr和Hf的元素，

p2是满足0.25≤p2≤0.45（原子比）的数值，

q2是满足0.01≤q2≤0.05（原子比）的数值，

r2是满足0.01≤r2≤0.1（原子比）的数值，和

z2是满足0.8≤z2/z1≤0.995（原子比）的数值。

2.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述表面部分的至少一部分具有组成式2中的q2满足0.5≤q2/q1≤0.95的组成。

3.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述磁体主体包含金属结构，所述金属结构包括具有Th₂Zn₁₇晶相的胞相，以及包围所述胞相的胞壁相。

4.如权利要求3所述的永磁体，其特征在于，所述磁体主体由包含金属结构的烧结压实体提供。

5.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述永磁体由烧结压实体提供，所述烧结压实体包含金属结构，所述金属结构包括具有Th₂Zn₁₇晶相的胞相，以及包围所述胞相的胞壁相，其中所述烧结压实体包括扩散层作为表面部分，所述扩散层具有从烧结压实体表面扩散的元素R，使得表面部分中的元素R浓度高于磁体主体中的元素R浓度。

6.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述组成式1和组成式2中大于或等于50％的元素R是Sm。

7.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述组成式1和组成式2中大于或等于50％的元素M是Zr。

8.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于，所述组成式1和/或组成式2中小于或等于20原子％的Co被至少一种选自Ni、V、Cr、Mn、Al、Ga、Nb、Ta和W的元素A代替。

9.一种包含如权利要求1所述的永磁体的电动机。

10.一种包含如权利要求1所述的永磁体的发电机。

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