CN104718585B - 永磁体、以及利用该永磁体的电动机和发电机 - Google Patents

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Abstract

实施方式的永磁体具备：以如下成分式所表示的成分：R(FepMqCurCol‑p‑q‑r)z(R为从稀土类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti以及Hf中选出的至少一种元素，0.3≦p≦0.4，0.01≦q≦0.05，0.01≦r≦0.1，7≦r≦8.5(原子比))；以及如下结构，该结构包括具有Th2Zn17型晶相的胞相和以包围胞相的方式存在的胞壁相。胞壁相的平均磁化在0.2T以下。

Description

永磁体、以及利用该永磁体的电动机和发电机
技术领域
本发明的实施方式涉及永磁体以及利用该永磁体的电动机和发电机。
背景技术
作为高性能的永磁体已知有Sm-Co类磁体和Nd-Fe-B类磁体等稀土类磁体。在混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle：HEV)或电动汽车(Electric Vehicle：EV)的电动机中使用永磁体的情况下，对永磁体有耐热性要求。在HEV或EV用的电动机中，采用了将Nd-Fe-B类磁体的钕(Nd)的一部分置换为镝(Dy)来提高耐热性的永磁体。由于Dy为稀有元素的一种，因此希望永磁体不使用Dy。已知由于Sm-Co类磁体的居里温度高，因此作为不使用Dy的成分系表现了优异的耐热性。
可以预期，使用了Sm-Co类磁体的电动机等能在高温下实现良好的动作特性。然而，Sm-Co类磁体比Nd-Fe-B类磁体的磁化低，最大能量积((BH)max)方面也无法实现足够充分的值。为了提高Sm-Co类磁体的磁化，有效的方法为将Co的一部分置换为Fe，并且提高Fe的浓度。然而，在Fe浓度高的成分区域中，Sm-Co类磁体的矫顽力有减少的倾向，并且磁滞回线的矩形比也有恶化的倾向。因此，正在寻求一种技术，使具有高Fe浓度的Sm-Co类磁体保持高磁化，并且提高Sm-Co类磁体的矫顽力和矩形比。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－121167号公报
专利文献2：日本专利特开2011－114236号公报
专利文献3：日本专利特开2013－074235号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁体以及利用该永磁体的电动机以及发电机，能以具有高Fe浓度成分的Sm-Co类磁体显现较大的矫顽力并且能提高矩形比。
实施方式的永磁体具备：
以如下成分式所表示的成分：R(FepMqCurCo1-p-q-r)z
(式中，R为从稀土类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti以及Hf中选出的至少一种元素，p为满足0.3≦p≦0.4的数(原子比)，q为满足0.01≦q≦0.05的数(原子比)，r为满足0.01≦r≦0.1的数(原子比)，以及z为满足7≦r≦8.5的数(原子比))；
以及包括胞相和胞壁相的结构。胞相具有Th2Zn17型晶相。胞壁相以包围胞相的方式存在。在所述永磁体中，胞壁相的平均磁化为0.2T以下。
附图说明
图1是表示实施方式的永磁体中胞壁相附近的原子浓度分布的一例的图。
图2是表示实施方式的永磁体电动机的图。
图3是表示实施方式的可变磁通电动机的图。
图4是表示实施方式的发电机的图。
具体实施方式
以下，对实施方式的永磁体进行详细说明。实施方式的永磁体具有，以成分式(1)所表示的成分：R(FepMqCurCo1-p-q-r)z…(1)
(式中，R为从稀土类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti以及Hf中选出的至少一种元素，p为满足0.3≦p≦0.4的数(原子比)，q为满足0.01≦q≦0.05的数(原子比)，r为满足0.01≦r≦0.1的数(原子比)，以及z为满足7≦r≦8.5的数(原子比))
成分式(1)中，从包含钇(Y)的稀土类元素中选出至少一种元素作为元素R使用。元素R都会导致永磁体产生较大的磁各向异性，从而赋予其较高的矫顽力。优选地从钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)、以及镨(Pr)中选出的至少一种元素作为元素R使用，特别是期望使用Sm。若元素R的50原子％以上为Sm，则能使永磁体的矫顽力等提高并具有良好的再现性。进一步地，期望元素R的70原子％以上为Sm。
含有的元素R与除它以外的元素(Fe、M、Cu、Co)的原子比在1:7～1:8.5的范围，即z的值在7～8.5的范围。若其它的元素相对于元素R的比率不足7(z值不足7)，则饱和磁化显著下降。若其它的元素相对于元素R的比率超过8.5(z值超过8.5)，则析出大量的α-Fe相而无法得到足够的矫顽力。z值更优选地为7.2～8.0，进一步优选地为7.3～7.8。
铁(Fe)是主要用于永磁体磁化的元素。通过大量含有Fe，能提高永磁体的饱和磁化。但是，若含有过剩的Fe,则由于析出了α-Fe相，或者由于难以得到下文所述的期望的两相分离结构，矫顽力降低。相对于元素R以外的元素(Fe、M、Cu、Co)的总量，Fe的比率在30～40原子％范围内。即，Fe的含有量p(原子比)在0.3～0.4的范围内。Fe的含有量p更优选地为0.3～0.37，进一步优选地为0.31～0.35。
从钛(Ti)、锆(Zr)、以及铪(Hf)中选择至少一种元素作为元素M使用。由于含有元素M，以具有高Fe浓度的成分体现出良好的矫顽力。相对于元素R以外的元素(Fe、M、Cu、Co)的总量，元素M的比率在1～5原子％范围内。即，元素M的含有量q(原子比)在0.01～0.05的范围内。由于元素M的含有量q为0.01以上，能提高Fe浓度，进一步地在具有这样成分的永磁体中体现出良好的矫顽力。若元素M的含有量q超过0.05，则容易生成富含元素M的非均相，磁化和矫顽力共同降低。元素M的含有量q更优选地为0.01～0.03，进一步优选地为0.015～0.025。
元素M可为Ti、Zr、Hf的任意一种，但优选地至少含有Zr。特别地，若元素M的50原子％以上为Zr，能将提高永磁体的矫顽力的效果进一步提升。由于在元素M中Hf尤其昂贵，因此即便在使用Hf的情况下，也优选减少其使用量。Hf的含有量优选地为低于元素M的20原子％。
铜(Cu)是用来在永磁体中体现高矫顽力的元素。相对于元素R以外的元素(Fe、M、Cu、Co)的总量，Cu的比率在1～10原子％范围内。即，Cu的含有量r(原子比)在0.01～0.1的范围内。若Cu的含有量r不足0.01，则难以得到高矫顽力。若Cu的含有量r超过0.1，则磁化显著降低。Cu的含有量r更优选地为0.02～0.08，进一步优选地为0.04～0.06。
钴(Co)不仅是用于永磁体的磁化，并且是永磁体体现高矫顽力所必须的元素。进一步地，若多含有Co则居里温度升高，永磁体的热稳定性提高。若Co的含有量过少，则无法充分的得到这些效果。若Co的含有量过剩，则相对的Fe的含有比例下降，磁化下降。由此，在考虑了元素R、元素M以及Cu的含有量的基础上设定Co的含有量，使Fe的含有量p满足上述范围。
也可从镍(Ni)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、硅(Si)、镓(Ga)、铌(Nb)、钽(Ta)以及钨(W)中选出至少一种元素A来置换Co的一部分。这些置换元素A有助于磁特性、例如矫顽力的提高。由于利用元素A过量置换Co有可能导致磁化下降，因此优选元素A的置换量在Co的20原子％以下。
优选地，实施方式的永磁体是由具有成分式(1)所示成分的烧结体形成的烧结磁体。烧结磁体(烧结体)将含有Th2Zn17型晶相的区域作为主相。烧结磁体的主相是在以扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)观察烧结体的截面等时，在观察图像(SEM图像)内面积比率最大的相。优选地，烧结磁体的主相具有将通过溶体化处理形成的TbCu7型晶相(1-7相/高温相)作为前驱体、对其实施了时效处理形成的相分离结构。
构成实施方式的永磁体的结构包括具有Th2Zn17型晶相(2-17相)的胞相，以及具有CaCu5型晶相(1-5相)等的胞壁相。胞壁相以包围2-17相构成的胞相的方式存在。以分割胞相(2-17相)的方式形成的胞壁相(1-5相)的磁壁能量比胞相(2-17相)的磁壁能量要大，该磁壁能量差成为磁壁移动的障碍。即，可以认为，通过使胞壁相(1-5相)作为磁壁的钉扎点发挥作用，体现出磁壁钉扎型的矫顽力。作为胞壁相的构成相，虽然列举了作为代表的1-5相，但并不限定于此。如下文所述，胞壁相与胞相相比具有富含Cu的成分即可。
从这样的观点出发，可以认为，提高Sm-Co类磁体的矫顽力的有效方法是，增大胞相和胞壁相之间的磁壁能量差。用于增大磁壁能量差的有效方法是，使胞相和胞壁相之间产生Cu浓度差。以往的Sm-Co类磁体中，胞壁相内的Cu浓度也能提高到20原子％左右。然而，在像成分式(1)中Fe的含有量p为0.3以上这样、具有高Fe浓度成分的Sm-Co类磁体中，无法肯定地得到充足的矫顽力。进一步地，具有高Fe浓度成分的Sm-Co类磁体中，磁滞回线的矩形性(矩形比)也有恶化的倾向。
因此，实施方式的永磁体中，胞壁相的平均磁化在0.2T(特斯拉)以下。像这样的胞壁相的平均磁化能通过例如在胞壁相内形成磁性较弱的区域来实现。利用平均磁化在0.2T以下的胞壁相，能提高胞壁相作为磁壁钉扎点的作用。由此，可提高具有Fe的含有量p为0.3以上的成分的Sm-Co类磁体的矫顽力。进一步地，Sm-Co类磁体的矩形比也能提高。即，若在胞壁相内存在磁性较弱的区域，则邻接的胞相之间的交换耦合断裂。由此，由于胞相(2-17相)的单磁区构造被维持，则Sm-Co类磁体的矩形比提高。像这样的磁畴构造有助于矫顽力的提高。
为了提高胞壁相作为磁壁钉扎点的作用，并且在胞壁相提供使邻接的胞相之间的交换耦合断裂的功能，胞壁相的平均磁化需要达到0.2T以下。若胞壁相的平均磁化超过0.2T，则只能得到与以往的Sm-Co类磁体中胞壁相同等的作用，无法提高具有高Fe浓度成分的Sm-Co类磁体的矫顽力和矩形比。优选地，胞壁相的平均磁化为0.15T以下，进一步优选地为0.12T以下。胞壁相的平均磁化按以下的方式测定。
对数nm量级的微区的磁性进行评价的技术，近年开始显著发展。作为微区的磁性评价技术，列举有例如自旋极化扫描型电子显微镜(Spin-Polarized Scanning ElectronMicroscopy：自旋SEM)、自旋极化扫描隧道显微镜(Spin-Polarized Scanning TannelingMicroscopy：自旋STM)、软X射线磁性圆二色分光(Soft X-ray Magnetic CircularDichroism：XMCD)等。通过使用像这样的磁性评价技术，能测定例如宽度为数nm～10nm左右的胞壁相的磁化。
自旋SEM是在对磁性材料照射电子射线时将放出的二次电子的自旋分解为X、Y、Z方向的三个分量并进行检测的扫描型电子显微镜。自旋SEM在试料的深度方向上也能检测到分解状态下的自旋信息，在深度方向上也具有1nm左右的高分辨率。自旋STM是将涂覆了磁性薄膜的探针在试料表面上扫描，并且控制和检测在探针-试料之间流动的、与自旋相关的隧道电流的装置。隧道电流在探针最前端部的一个原子和表面之间流动，由于对于探针-试料之间的距离非常敏感，因此能以原子水平的分辨率(～0.1nm)观察试料表面。另外，利用检测深度为数nm的软X射线共振吸收的磁性圆二色，解析微区磁性的研究也日益盛行。
通过利用上述的磁性评价技术，能对胞壁相中的1nm左右的微区的磁矩进行评价。对一个胞壁相在不同的5～10处位置上实施胞壁相的磁化测定。通过对在5～10处位置的测定结果进行平均，求得胞壁相的磁化的平均值。针对同一试料内的任意的20点实施这样的胞壁相的磁化测定，从以上各点的测定值中去掉最大值和最小值求出测定值的平均值，将该平均值作为胞壁相的平均磁化。胞壁相的磁化测定针对烧结体的内部进行。具体如下文所述。
在具有最大面积的面中最长的边的中央部上，在垂直地切断该边(曲线的情况下则是与中央部的切线垂直)而形成的剖面和内部进行测定。测定点为：假设将所述剖面中各边的1/2的位置作为起点，与该边垂直地朝向内侧引出基准线1直至端部，从各角部的中央为起点，在该角部的内角角度的1/2位置处朝向内侧引出基准线2直至端部，将从基准线1、2的起点开始基准线的长度的1％的位置定义为表面部，40％的位置定义为内部。在角部因倒角等具有曲率的情况下，将相邻边延长线的交点作为边的端部(角部的中央)。该情况中，测定点不是从交点开始的位置，而是从与基准线相接的部分开始的位置。根据如上述那样设置测定点，在例如剖面为四边形的情况下，有各四根基准线1以及基准线2合计八根基准线，在表面部以及内部各有八个测定点。对如此规定的烧结体内部的观察面进行研磨平滑后进行观察。
具有平均磁化为0.2T以下的胞壁相的结构，能通过如上述那样在胞壁相内形成磁性较弱区域而得到。例如，已知构成胞壁相的1-5相在已有技术中具有单一状态下的磁性。像这样的1-5相构成的胞壁相的磁化，随着Cu浓度升高而下降，Cu浓度增加到50原子％时几乎消失。如下文所详述，例如在溶体化处理后进行急速冷却，并且以低温长时间实施时效处理中的等温处理，进一步再推迟等温处理后的冷却速度，则能在胞壁相内形成Cu浓度40原子％以上的区域。由此，可实现平均磁化为0.2T以下的胞壁相。
通过在胞相和胞壁相之间充分进行Cu的相互扩散，Cu浓度为40原子％以上的区域例如形成在胞壁相的Cu的中央附近。胞壁相内的Cu浓度分布，例如能采用三维原子探针(3Dimensional Atom Probe：3DAP)进行测定。利用3DAP测定胞壁相内的元素浓度，按照如下所示的步骤实施。通过切割将试料薄片化，然后用Focused Ion Beam(FIB：聚焦离子束)制作拾取原子探针(AP)用针状试料。以2-17相的原子面(0003)的面间隔(约0.4nm)为基准，制作原子图。
针对像这样制作而成的原子探针数据，仅对Cu做出分布图，确定Cu高浓度化的点。该富含Cu的部位与胞壁相吻合。对与胞壁相相垂直方向上的Cu的浓度分布进行解析。浓度分布的解析范围，优选地为10×10×10nm或5×5×10nm。各元素的浓度分布的一例如图1所示。图1是下文所述的实施例1的烧结磁体的浓度分布。根据这样的浓度分布来确定胞壁相内的Cu浓度。根据Cu分布求出Cu浓度最高的值。基于Cu的最大浓度，判断在胞壁相内是否存在Cu浓度为40原子％以上的区域。优选地，与上述磁化测定相同地，对烧结体的内部进行3DAP的测定。
该实施方式的永磁体，例如下文所述那样被制作。首先，制作含有规定量元素的合金粉末。合金粉末是，通过将由电弧溶解法或高频溶解法溶解的熔融金属进行铸造得到的合金铸块粉碎，或将以带状铸造法制作的薄片状合金薄带进行粉碎而调制成的。作为合金粉末的其它调制方法，列举有机械合金化法、机械研磨法、气体喷散法、以及还原扩散法等。优选地，合金粉末的平均粒径在2～5μm范围内，另外优选地、粒径为2～10μm范围的粒子的体积比例在80％以上。对于像这样的合金粉末或粉碎前的合金，也可根据需要实施热处理进行均质化。粉碎采用喷射磨或球磨等进行实施。粉碎中为了防止合金粉末的氧化，优选地在惰性气体气氛中或有机溶剂中进行。
接着，将合金粉末填充至设置在电磁体等中的模具内，一边施加磁场一边加压成型。由此，制作使结晶轴进行了取向后的压缩成形体。通过在适当的条件下烧结压缩成形体，能得到具有高密度的烧结体。压缩成形体的烧结工序在惰性气体气氛或真空气氛中实施。烧结工序也可将真空气氛中的烧成和惰性气体气氛中的烧成进行组合实施。优选地，烧结温度在1110～1200℃的范围内。优选地，对应烧结温度的保持时间(烧结时间)在2～20小时范围内。烧结温度不足1110℃则烧结体的密度不充分，超过1200℃则Sm等稀土类元素蒸发，容易产生成分偏差。更优选地，烧结温度为1150℃以上，进一步优选地为1160℃以上。优选地，烧结温度为1190℃以下。
对得到的烧结体实施溶体化处理以及时效处理来控制结晶结构。溶体化处理工序也可在烧结工序之后连续的实施。为了得到稳定的相分离结构的前驱体即1-7相，优选地，以1100～1180℃范围内的温度实施溶体化处理工序并保持6～28小时。不足1100℃的温度或超过1180℃的温度，会使溶体化处理后的试料中的1-7相的比例减小，无法得到良好的磁特性。更优选地，溶体化处理温度在1120～1170℃的范围内，进一步优选地在1130～1170℃范围内。为了防止氧化，溶体化处理优选地在真空中或Ar气体等惰性气氛中进行。
溶体化处理工序中，优选地在上述温度保持了一定时间之后进行急速冷却。该急速冷却是为了在室温下也能够维持准稳定相即1-7相而实施的。若进行长时间的烧结或溶体化处理，则有时会出现1-7相难以稳定化的情况。这时，若将冷却速度定义为从溶体化处理温度降低至200℃的速度，通过将溶体化处理后的冷却速度设置为-170℃/min以上，1-7相易于稳定化，容易体现矫顽力。更优选地，冷却速度为-240℃/min以上，进一步优选地冷却速度为-500℃/min。
溶体化处理后的冷却速度不足-170℃/min的情况下，有时会在冷却过程中生成Ce2Ni7型晶相(2-7相)。2-7相不仅是磁化和矫顽力下降的主要原因，而且Cu高浓度化的情况较多。Cu在2-7相高浓度化，则在主相中的Cu浓度下降，难以由时效处理相分离成胞相和胞壁相。进一步地，由于主相中的Cu浓度下降，即使在胞相和胞壁相之间产生Cu的相互扩散，胞壁相内的Cu的最大浓度也无法充分的提高。该情况下，恐怕无法充分地减弱胞壁相的磁化。
接着，对溶体化处理后的烧结体实施时效处理。时效处理是控制结晶结构提高磁体的矫顽力和矩形比的处理。通过以特定的温度保持一定时间之后缓慢冷却来实施时效处理。这时，由于以低温长时间实施时效处理中的等温处理，并且在等温处理后的缓慢冷却处理中减慢冷却速度，容易得到具有平均磁化在0.2T以下的胞壁相的结构。优选地，以700～850℃的温度实施时效处理中的等温处理并保持55～120小时。等温处理后的缓慢冷却处理优选地以-0.2～-1℃/min范围内的冷却速度缓慢冷却到400～650℃，再继续冷却到室温为止。
时效处理中的等温处理温度若超过850℃，则无法得到均质的胞相和胞壁相的混合结构，并且向胞壁相的Cu高浓度化无法充分地进行。等温处理时间不足55小时的情况也相同，在胞壁相的Cu高浓度化无法充分地进行。因此，无法充分地减弱胞壁相的磁化。若等温处理时间超过120小时，则胞壁相的厚度变厚，胞相的体积比率减少，磁特性下降。优选地，时效处理中的等温处理是以700～800℃的温度保持60～120小时。更优选地，等温处理时间为80小时以上。时效处理的缓慢冷却处理中冷却速度超过-1℃/min的情况下，向胞壁相的Cu高浓度化也无法充分地进行。更优选地，冷却速度在-0.2～-0.5℃/min范围内。
时效处理也可由两个阶段的热处理进行实施。即，所述的等温处理作为第一阶段的热处理，在缓慢冷却到400～650℃之后，接着通过以400～650℃的温度保持一定时间来进行第二阶段的热处理。第二阶段的热处理之后，利用炉冷冷却至室温。通过像这样实施两个阶段的热处理，进一步地提高矫顽力。优选地，第二阶段的热处理温度的保持时间为1～6小时。时效处理不限于两个阶段的热处理，也可为更多阶段的热处理，进一步地实施多阶段的冷却也是有效的。进一步地，作为时效处理的前处理，有效方法是，以低于时效处理的温度在短时间内实施预备的时效处理。为了防止氧化，时效处理优选地在真空中或Ar气体等惰性气氛中进行。
该实施方式的永磁体，能在各种电动机或发电机中使用。另外，也可作为可变磁通电动机或可变磁通发动机的固定磁体或可变磁体来使用。通过使用该实施方式的永磁体，构成各种电动机或发电机。将该实施方式的永磁体适用于可变磁通电动机的情况下，也可在可变磁通电动机的构成或驱动系统中采用日本专利特开2008-29148号公报或日本专利特开2008-43172号公报中公开的技术。
接着，参照附图对实施方式的发电机和电动机进行说明。图2是表示实施方式中的永磁体电动机。在图2所示的永磁体电动机1中，转子3配置在定子2内。实施方式的永磁体5配置在转子3的铁心4中。基于实施方式的永磁体的特性等，能实现永磁体电动机1的高效化、小型化、低成本化。
图3是表示实施方式中的可变磁通电动机。在图3所示的可变磁通电动机11中，转子13配置在定子12内。实施方式的永磁体作为固定磁体15和可变磁体16配置在转子13的铁心14中。可变磁体16的磁通密度(磁通量)可以为可变的。由于可变磁体16的磁化方向垂直于Q轴方向，因此其不受Q轴电流的影响，能利用D轴电流磁化。磁化线圈(未图示)设置于转子13。由于电流从磁化电路流向该磁化线圈，其磁场直接地对可变磁体16进行作用。
利用实施方式的永磁体，能使固定磁体15得到良好的矫顽力。实施方式的永磁体适用于可变磁体16的情况下，通过变更上述制造方法的各种条件(时效处理条件等)，可将例如矫顽力控制在100～500kA/m的范围内。另外，在图3所示的可变磁通电动机11中，虽然固定磁体15以及可变磁体16的任何一个都能采用实施方式的永磁体，但也可其中某一个磁体采用实施方式的永磁体。由于可变磁通电动机11可以小的装置尺寸输出大转矩，因此适用于对电动机的高输出·小型化有要求的混合动力车或电动汽车等的电动机。
图4是表示实施方式中的发电机。图4所示的发电机21包括采用了实施方式的永磁体的定子22。配置在定子22的内侧的转子23，经由轴25与设置在发电机21的一端的涡轮24相连接。涡轮24例如利用从外部提供的流体旋转。另外，也可通过传递汽车的再生能量等的动态旋转来代替利用流体旋转的涡轮24，使轴25旋转。定子22和转子23能采用各种已知的结构。
轴25与配置在相对于转子23位于涡轮24的相反一侧的整流子(未图示)接触，由转子23的旋转产生的电动势作为发电机21的输出，经由相分离母线和主变压器(未图示)，升压至系统电压后进行电力传送。发电机21可为通常的发电机和可变磁通发电机中的一种。另外，由于来自涡轮24的静电或发电产生的轴电流，会使转子23发生带电。因此，发电机21包括用来使转子23的带电进行放电的电刷26。
【实施例】
接着，对实施例及其评价结果进行叙述。
(实施例1)
将各原料以规定的比率进行称量混合，在Ar气体气氛中高频溶解后进行铸造，制作合金铸块。将合金铸块粗粉碎，接着用喷射磨进行微粉碎，调制合金粉末。将合金粉末在磁场中进行冲压成型，制作压缩成形体。将合金粉末的压缩成形体配置在烧成炉内，在Ar气氛中升温至1190℃，以该温度保持3小时进行烧结。接着，以1140℃保持10小时来实施溶体化处理之后，以-250℃/min的冷却速度急速冷却至990℃，再进一步冷却至室温。
接着，将溶体化处理后的烧结体升温至800℃，以该温度保持60小时，实施时效处理。进行了时效处理后的烧结体以-0.3℃/min的速度缓慢冷却至450℃，以该温度保持3小时之后，利用炉冷冷却至室温，从而得到所需的烧结磁体。烧结磁体的成分如表1所示。通过ICP(Inductively CoupledPlasma：感应耦合等离子体)法来实施磁体的成分分析。烧结磁体的制造条件如表2所示。
另外，利用ICP法进行的成分分析按照以下步骤进行。首先，从所述的测定点采取的试料在研钵中粉碎，量取一定量的该粉碎试料，放入石英制的烧杯。加入混合酸(包含硝酸和盐酸)，在加热板上加热至140℃左右，使试料完全溶解。自然冷却后，移入PFA制的量瓶进行定容，作为试料溶液。对这样的试料溶液，利用ICP光谱发生装置，由标定曲线法进行含有成分的定量。ICP光谱发生装置采用SII Nano Technology公司制的SPS4000(商品名)。
依据上述方法，对得到的烧结磁体的胞壁相内的Cu浓度分布进行测定。其结果如图1所示。进一步地，对烧结磁体的矫顽力、残留磁化(Br)、最大能量积((BH)max)以B-H示踪剂进行测定。矫顽力以及残留磁化的测定结果如表3所示。另外，根据残留磁化(Br)和最大能量积((BH)max)的测定结果，基于下式求出矩形比。其结果在表3一并示出。
矩形比＝((BH)max)/(Br2/4)
由图1可知，Cu在胞壁相内发生偏析。进一步地，确认了胞壁相的中央部附近(离中心部±0.5nm左右的区域)的平均Cu浓度达到48原子％。该部分的磁化以自旋STM进行测定，为0.15T。在其它四处实施胞壁相内的磁化测定，将合计五处的测定值进行平均。进一步地，在任意20点实施像这样的磁化测定，从这些测定值(平均值)中去除最大值和最小值求出平均值，实施例1的烧结磁体中的胞壁相的平均磁化为0.17T。实施例1的烧结磁体的矫顽力为1450kA/m，残留磁化为1.225T，矩形比为90.7％。
(实施例2、3)
以实施例1同样的条件，制作具有表1所示成分的烧结磁体。对得到的烧结磁体的胞壁相内的Cu浓度分布、矫顽力、残留磁化、矩形比进行与实施例1同样的测定及评价。测定结果如表3所示。另外，根据胞壁相内的Cu浓度分布的测定结果，确认了实施例2、3的烧结磁体与实施例1同样地，在胞壁相的中央部附近有Cu浓度超过40原子％的区域。
(实施例4)
将各原料以规定的比率进行称量混合，在Ar气体气氛中高频溶解后进行铸造制作合金铸块。将合金铸块粗粉碎，接着用喷射磨进行微粉碎调制合金粉末。将合金粉末在磁场中进行冲压成型，制作压缩成形体。将合金粉末的压缩成形体配置在烧成炉内，在Ar气氛中升温至1180℃，以该温度保持5小时进行烧结。接着，以1130℃保持12小时来实施溶体化处理之后，以-300℃/min的冷却速度急速冷却至980℃，再进一步冷却至室温。
接着，将溶体化处理后的烧结体升温至790℃，以该温度保持80小时，实施时效处理。进行了时效处理的烧结体以-0.2℃/min的速度缓慢冷却至480℃，以该温度保持2小时之后利用炉冷冷却至室温，得到所需的烧结磁体。对得到的烧结磁体的成分、胞壁相内的Cu浓度分布、矫顽力、残留磁化以及矩形比进行与实施例1同样的测定及评价。测定结果如表3所示。另外，根据胞壁相内的Cu浓度分布的测定结果，确认了实施例4的烧结磁体与实施例1同样地，在胞壁相的中央部附近有Cu浓度超过40原子％的区域。
(实施例5、6)
以与实施例4相同的条件，制作具有表1所示成分的烧结磁体。对得到的烧结磁体的成分、胞壁相内的Cu浓度分布、矫顽力、残留磁化以及矩形比进行与实施例1同样的测定及评价。测定结果如表3所示。另外，根据胞壁相内的Cu浓度分布的测定结果，确认了实施例5、6的烧结磁体与实施例1同样地，在胞壁相的中央部附近有Cu浓度超过40原子％的区域。
(比较例1～3)
以表1所示的成分，将各原料以规定的比率进行称量混合，得到原料混合物，用该原料混合物以与实施例1同样的方式调制合金粉末。将合金粉末在磁场中进行冲压成型，制作压缩成形体之后，以表2所示的条件实施烧结工序、溶体化处理工序以及时效处理工序来制作烧结磁体。对得到的烧结磁体的成分、胞壁相内的Cu浓度分布、矫顽力、残留磁化以及矩形比进行与实施例1同样的测定及评价。测定结果如表3所示。根据胞壁相内的Cu浓度分布的测定结果，确认了在比较例1～3的烧结磁体中胞壁相内的最大Cu浓度未达到40原子％。
【表1】
磁体组成(原子比)
实施例1 Sm(Fe0.325Zr0.019Cu0.057Cobal.)7.7
实施例2 Sm(Fe0.333Zr0.018Cu0.056Cobal.)7.8
实施例3 Sm(Fe0.317Zr0.012Ti0.005Cu0.058Cobal.)7.5
实施例4 Sm(Fe0.308Zr0.019Hf0.003Cu0.056Cobal.)7.6
实施例5 (Sm0.96Nd0.04)(Fe0.312Zr0.018Cu0.055Cobal.)7.7
实施例6 (Sm0.95Ce0.05)(Fe0.312Zr0.018Cu0.055Al0.002Cobal.)7.7
比较例1 Sm(Fe0.325Zr0.019Cu0.057Cobal.)7.7
比较例2 Sm(Fe0.325Zr0.019Cu0.057Cobal.)7.7
比较例3 Sm(Fe0.325Zr0.019Cu0.057Cobal.)7.7
【表2】
【表3】
从表3可知，通过使实施例1～6的烧结磁体中的任何一个的胞壁相的磁化减弱，其结果为具有高矫顽力以及高矩形比。可知实施例1～6的烧结磁体基于高Fe浓度，磁化也增大。可知由于比较例1～3的烧结磁体的胞壁相的磁化较大则矩形比低、且矫顽力也较低。
另外，虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例进行了提示，没有限定发明范围的意图。这些新的实施方式可通过其它各种方式进行实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和要点内，且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (7)

1.一种永磁体，该永磁体具备：
以如下成分式所表示的成分：R(FepMqCurCol-p-q-r)z
式中，R为从稀土类元素中选出的至少一种元素，M为从Zr、Ti以及Hf中选出的至少一种元素，p为满足0.3≦p≦0.4的数即原子比，q为满足0.01≦q≦0.05的数即原子比，r为满足0.01≦r≦0.1的数即原子比，以及z为满足7≦r≦8.5的数即原子比；
以及如下的结构，该结构包括：具有Th2Zn17型晶相的胞相和以包围所述胞相的方式存在的胞壁相，
所述胞壁相具有Cu浓度为40原子％以上的区域，
所述胞壁相的平均磁化在0.2T以下。
2.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于所述胞壁相具有CaCu5型晶相。
3.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于所述成分式中50原子％以上的所述元素R为Sm。
4.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于所述成分式中50原子％以上的所述元素M为Zr。
5.如权利要求1所述的永磁体，其特征在于将所述成分式中20原子％以下的Co置换为从Ni、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Nb、Ta、以及W中选出的至少一种元素A。
6.一种电动机，该电动机具备权利要求1所述的永磁体。
7.一种发电机，该发电机具备权利要求1所述的永磁体。
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