CN105023684B - 永久磁铁以及可变磁通电动机 - Google Patents

永久磁铁以及可变磁通电动机 Download PDF

Info

Publication number
CN105023684B
CN105023684B CN201510173964.0A CN201510173964A CN105023684B CN 105023684 B CN105023684 B CN 105023684B CN 201510173964 A CN201510173964 A CN 201510173964A CN 105023684 B CN105023684 B CN 105023684B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic flux
magnet
permanent magnet
principal phase
variable magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510173964.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105023684A (zh
Inventor
田中大介
榎户靖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN105023684A publication Critical patent/CN105023684A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105023684B publication Critical patent/CN105023684B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明提供一种永久磁铁，其具备高剩余磁通密度并且具备低矫顽力，由小的外部磁场就能够可逆性地使磁力变化，优选作为可变磁通电动机用的磁通可变磁铁。本发明所提供的永久磁铁的特征为：将R(R为在R内比率中75at％以上的Nd和25at％以下的选自Y、Ce、La、Pr、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种元素)和Fe以及B作为主成分，由R2Fe14B结晶结构的主相构成，R元素相对于全部构成元素的比例为11.8at％≤R≤12.2at％，并且R浓度高于所述主相的副相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Are为0％＜Are≤1.3％，而且，所述主相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Ama为97％≤Ama。

Description

永久磁铁以及可变磁通电动机
技术领域
本发明涉及永久磁铁以及使用该永久磁铁的电动机，特别是涉及适合于可变磁通的永久磁铁以及使用该永久磁铁的电动机。
背景技术
近年来，环境·能源问题在全世界范围内日趋明显，相对于各种系统的节能化的要求不断高涨。对于电动机驱动系统来说也被要求多功能、高性能化并且被要求节能化，可变速运转正在不断发展。作为该技术中的一种有方案想出来直接使永久磁铁的磁化发生变化的可变磁通电动机(参考专利文献1)。
在可变磁通电动机中使用了磁通固定磁铁和磁通可变磁铁这两种磁铁。磁通固定磁铁与现有的永久磁铁同步电动机相同，要求在高扭矩条件下不会由逆变器电流而发生减磁的高剩余磁通密度以及高矫顽力的性质。另外，磁通可变磁铁为了抑制在电动机高速旋转时成为妨碍旋转控制的反电动势的增加而由电流磁场来减磁，在扭矩为必要的运转状况的时候再由电流磁场进行磁化。就这样磁通可变磁铁具有减磁作用和增磁作用，如果在控制磁化状态的时候以小的外部磁场就能够进行控制，则可期待能够实现磁通可变电动机的进一步的低耗电。另外，为了磁通可变电动机的高输出化以及高效率化，要求从磁通可变磁铁取出与磁通固定磁铁相同等的磁通量。即，对于磁通可变磁铁来说要求所谓低矫顽力和高剩余磁通密度的磁性质。
作为磁通可变磁铁，以往，例如公开有Sm-Co系永久磁铁(参考专利文献2)。通过组合作为磁通固定磁铁的以不被负载电流减磁的矫顽力高的Nd-Fe-B系永久磁铁的结构，来获得电动机效率的改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-34317号公报
专利文献2：日本特开2010-34522号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在作为磁通可变磁铁而使用Sm-Co系永久磁铁的情况下，会有所谓其剩余磁通密度Br(10kG程度)达不到磁通固定磁铁即现有的Nd-Fe-B系永久磁铁的Br(13kG程度)并且成为电动机输出以及效率降低的原因的问题。
发明就是借鉴了以上所述的技术问题而做出的不懈努力之结果，其目的在于提供一种具有与磁通固定磁铁相同等的Br并且在控制磁化状态的时候必要的外部磁场小的高性能可变磁通用永久磁铁以及使用该永久磁铁的高效率的可变磁通电动机。
解决技术问题的手段
为了解决以上所述技术问题并达到本发明的目的，本发明的永久磁铁的特征在于：将R(R为在R内比率中75at％以上的Nd和25at％以下的选自Y、Ce、La、Pr、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种元素)、Fe和B作为主成分，由R2Fe14B结晶结构的主相构成，R元素相对于全部构成元素的比例为11.8at≤R≤12.2at％，并且R浓度高于所述主相的副相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Are为0％＜Are≤1.3％，而且，所述主相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Ama为97％≤Ama。
根据这样的结构，因为会减少由R浓度高于主相的R-rich相而产生的磁分离的影响，并且R2Fe14B的主相是以高比例存在着，所以与现有的R-Fe-B系永久磁铁相比较，能够获得适宜于可变磁通电动机的低矫顽力并且高剩余磁通密度的磁通可变磁铁。
另外，本发明提供一种作为磁通可变磁铁而具备上述永久磁铁的可变磁通电动机。本发明的可变磁通电动机因为具备了具有上述特征的磁通可变磁铁和高剩余磁通密度并且高矫顽力的磁通固定磁铁，所以具有高输出以及高效率。
发明效果
根据本发明，能够提供一种由小的外部磁场就能够可逆性地使磁力变化的磁通可变磁铁以及具备其的可变磁通电动机。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的可变磁通电动机的实施方式的截面图。
具体实施方式
以下是根据不同的情况参照附图并就为了实施本发明的实施方式进行详细说明。还有，本发明并不会被以下实施方式以及实施例所述的内容限定。另外，在以下所述的实施方式以及实施例中的构成要素中包括本领域技术人员能够容易想到的构成要素、实质相同的构成要素、所谓均等范围的构成要素。再有，以下所述的由实施方式以及实施例进行公开的构成要素既可以作适当组合也可以作适当选择使用。
首先，就本实施方式所涉及的优选的永久磁铁作如下说明。本实施方式所涉及的永久磁铁是将R和Fe以及B作为主成分，并且是由R2Fe14B结晶结构的主相所构成。在本实施方式中，R包含在稀土元素中Nd和选自Y、Ce、La、Pr、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种元素。在此，作为R也可以含有来自于原料的杂质或者在制造时混入的作为杂质的其他成分。R中的Nd的比例优选为在R内比率中占75at％以上。如果Nd的含量小于75％，则会有一种剩余磁通密度降低的倾向。作为Nd以外的元素可以含有在R内比率中占25at％以下的选自Y、Ce、La、Pr、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种元素，但是从不降低剩余磁通密度而使矫顽力降低观点出发，优选为Ce、Y、La。
本实施方式所涉及的永久磁铁含有11.8at％～12.2at％的所述R元素。由此，可以平衡良好地生成用于保持高的剩余磁通密度的充分的主相和抑制高矫顽力的R-rich相。如果R的量小于11.8at％，则永久磁石的成为主相的R2Fe14B相的生成就会变得不够充分。另外，如果R超过了12.2at％，则R-rich相增加，导致矫顽力增加。
本实施方式所涉及的永久磁铁含有5～8at％的B。在B为小于5at％的情况下，永久磁铁的成为主相的R2Fe14B相的生成就会变得不够充分。另一方面，如果B超过了8at％，则会处于一种剩余磁通密度降低的倾向。因此，将B的上限设定为8at％。为了生成用于保持高的剩余磁通密度的充分的主相和能够抑制高矫顽力的R-rich相，优选B为5.2～6.2at％。B的一部分也可以被C置换。C的置换量相对于B优选为10原子％以下。
本实施方式所涉及的永久磁铁含有73～83％的Fe。如果Fe的含量小于73at％，则会有剩余磁通密度降低的倾向。另外，如果Fe超过了83at％，则永久磁铁的成为主相的R2Fe14B相的生成就会变得不够充分。Fe的一部分也可以被Co置换。Co的置换量相对于Fe优选为15at％以下。Co形成与Fe相同的相，但是在Co置换量为15at％以下的情况下对居里温度的提高和矫顽力的降低是有效的。
本实施方式所涉及的永久磁铁允许含有其他元素。例如能够适当含有Zr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等元素。
本实施方式所涉及的永久磁铁含有1.0～3.5mg/g的C。由此，就这样维持剩余磁通密度不变并能够使矫顽力降低。本发明人认为这是起因于C在主相粒子表面或者在界面上与R形成化合物，并且主相的逆磁区的成为起点的缺陷变得容易生成。然而，在C小于1.0mg/g的情况下含有C的化合物基本上没有，并且不会生成如使矫顽力降低那样的主相的缺陷。在含有C的量大于3.5mg/g的情况下由于含有C的化合物增加而使得剩余磁通密度发生降低。另外，此时通过将主相的平均粒径做到1.0～2.5μm从而就变得更加容易实现上述效果。本发明人认为这是起因于主相粒子表面积增大并且变得C容易与主相粒子相接触。
本实施方式所涉及的永久磁铁可以在磁铁主体的表面上形成保护膜。本实施方式所涉及的保护膜并没有特别的限定，但是特别优选使用由电解电镀形成的保护膜。作为电解电镀的材质能够使用Ni、Ni-P、Cu、Zn、Cr、Sn、Al中的任意一种。由电解电镀形成的保护膜为本实施方式所涉及的典型的方式，但是也能够设置由其他手法形成的保护膜。作为由其他手法形成的保护膜，起始于无电解电镀、铬酸盐处理的化学处理以及树脂涂装模中的任意一种或者两者组合都是实用的。保护膜的厚度有必要根据稀土类烧结磁铁主体的尺寸、被要求的耐蚀性的等级等进行变动，但是如果在1～100μm的范围内作适当设定即可。保护膜的厚度优选为1～50μm。
接着，就本实施方式所涉及的永久磁铁的优选的制造方法作如下说明。关于本实施方式的永久磁铁的制造，首先以能够获得具有所希望的组成的R-T-B系磁铁的方式准备原料合金。原料合金能够在真空或者惰性气体中优选为在Ar气气氛中由薄带连铸(stripcasting)法以及其他公知的熔解法来进行制作。薄带连铸法是使在Ar气气氛等非氧化性气氛中熔解原料金属而获得的熔融液体喷出至正在旋转的滚筒表面。在滚筒上被急剧冷却的熔融液体以薄板或者薄片(鳞片)状被急剧冷却凝固。冷却滚筒的圆周速度优选为0.3～15m/秒的范围，更加优选为0.5～12m/秒的范围。在极端慢的情况下容易产生α-Fe或合金不均匀性，另外，在极端快的情况下结晶粒小并且产生等轴状的激冷(chill)晶体，因而得不到良好的磁特性。被急剧冷却凝固的合金成为0.1～1mm左右厚度的薄板，并且具有结晶粒径为1～50μm的均质组织。原料合金并不限定于薄带连铸法，也能够由高频感应熔炼(highfrequency induction melting)等熔解法来制得。还有，为了防止熔解后的偏析而可以例如倾注于水冷铜板上来使其凝固。另外，也能够将由还原扩散法获得的合金作为原料合金来使用。
在本发明中，在获得R-Fe-B系永久磁铁的情况下作为原料合金基本适用一合金法，即从一种合金制作烧结磁铁。使用将R2Fe14B结晶粒作为主体的合金(低R合金)、含有R多于低R合金的合金(高R合金)的所谓二合金法因为在晶界容易生成高R的晶界相并且引起矫顽力的增加，所以不适宜。
原料合金被提供给粉碎工序。在粉碎工序中具有粗粉碎工序和微粉碎工序。首先，将原料合金粗粉碎到粒径成为数百μm左右。粗粉碎是使用捣碎机、颚式粉碎机(Jawcrusher)、布朗磨碎机等，优选在惰性气体气氛中实行。在粗粉碎之前，在通过使氢吸留于原料合金之后再使其放出而实行粉碎是有效的。氢放出处理是以作为稀土类烧结磁铁要减少成为杂质的氢为目的而被实行的。用于吸氢的加热保持温度为200℃以上，优选是350℃以上。保持时间是根据与保持温度的关系以及原料合金的厚度等进行改变的，但是至少要30分钟以上，优选是1小时以上。氢放出处理是在真空中或者在Ar气流动的条件下实行的。还有，吸氢处理和氢放出处理并不是必须的处理。可以将该氢粉碎定位为粗粉碎，从而省略机械性的粗粉碎。
在粗粉碎工序之后移至微粉碎工序。对于微粉碎来说作为干式粉碎主要是使用喷射磨碎机，将粒径为数百μm程度的粗粉碎粉末磨碎至平均粒径为1～6μm，优选是磨碎至3～5μm。喷射磨碎法是一种以下所述的方法，即，从狭窄的喷嘴喷放出高压惰性气体从而产生高速气流，由该高速气流来加速粗粉碎粉末并发生粗粉碎粉末彼此的碰撞或与目标物或容器壁的碰撞，由此来进行粉碎。作为粉碎用惰性气体可以选择使用He、N2、Ar等。另外，为了粉碎时的粉末的凝集防止或流动性的提高、成形时的润滑或取向性的提高、C量的调整而可以添加润滑剂。作为润滑剂可以选择使用硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、石蜡、萘等。作为添加量相对于粉碎投入粗粉碎粉末优选为0.01～0.5wt％。
对于微粉碎来说也可以使用湿式粉碎。对于湿式粉碎来说是使用球磨机和超微磨碎机(attritor)等，将粒径为数百μm程度的粗粉碎粉末磨碎至平均粒径为0.1～5μm，优选是磨碎至2～4.5μm。在湿式粉碎过程中是通过选择适宜的分散介质来生成浆料，因为磁铁粉不与氧接触并进行粉碎所以能够获得氧浓度低的微粉碎粉末。作为分散介质可以选择使用异丙醇、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、磷酸酯、戊烷、己烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基乙基酮等。作为浆料浓度为1～50wt％，优选为20～45wt％。
上述微粉末被提供给磁场中成形工序。磁场中成形的成形压力如果是被控制在0.3～3ton/cm2(30～300MPa)的范围内的话即可。成形压力既可以是从成形开始到结束为恒定又可以是进行递增或者递减，或者也可以是进行不规则变化。成形压力越低则取向性变得越好，但是如果成形压力过低，则因为成形体的强度不足并且在操作处理上会产生问题，所以考虑了这一点优选从上述范围选择成形压力。以磁场中成形来获得的成形体的最终相对密度通常为40～60％。
所施加的磁场如果是控制在10～20kOe(960～1600kA/m)左右的话既可。所施加的磁场并不限定于静磁场，也可以是脉冲状的磁场。另外，也可以并用静磁场和脉冲状磁场。
接着，在真空或者惰性气体气氛中烧结成形体。烧结温度有必要根据组成、粉碎方法、平均粒径和粒度分布的差异等诸条件进行调整，一般是在1000～1200℃的温度条件下烧结1小时～20小时。如果烧结时间小于1小时，则不能够达到充分致密化。另外，如果烧成20小时以上，则异常颗粒成长或异相的形成会不断有所进展，并且会对磁特性带来坏的影响。
在烧结之后，能够在500～900℃的温度条件下对所获得的烧结体施以时效(老化)处理。该时效处理工序对于调整矫顽力来说是有效的工序，但是与通常的以高矫顽力为目标的Nd-Fe-B系永久磁铁的情况不同，在时效处理工序中作为可变磁通电动机用的磁通可变磁铁要降低到适宜的矫顽力是困难的。
经过以上所述处理的烧结体被切断成规定尺寸·形状。烧结体表面的处理方法并没有特别的限定，能够实行机械加工。作为机械性的加工例如可以列举使用磨刀石的研磨处理等。
再有，根据必要可以将保护膜形成于烧结体表面。保护膜的形成如果是对应于保护膜的种类按照公知的手法来实行的话即可。例如，在使用电解电镀的情况下，可以采用所谓脱脂、水洗、腐蚀(例如硝酸)、水洗、由电解电镀形成的成膜、水洗、干燥的常用方法。能够实施脱脂处理、由酸完成的化学腐蚀从而对烧结体的表面实施清洁化。作为用于Ni电解电镀的电镀浴(槽液)例如可以列举不含氯化镍的瓦特浴(Watt’s bath)(即，将硫酸镍以及硼酸作为主成分)、氨基磺酸浴(sulfamine acid bath)、氟化硼浴、溴化镍浴等。但是，在此情况下因为阳极的溶解变少，所以优选将镍离子补充到槽液中。镍离子优选作为硫酸镍或者溴化镍的溶液来进行补充。
接着，就本实施方式所涉及的可变磁通电动机作如下说明。图1是表示本发明所涉及的优选的可变磁通电动机的一个实施方式的截面图。在图1所表示的可变磁通电动机1中，转子3被配置于定子2内。在转子3内的铁心4中配置有使用了高磁通密度并且高矫顽力的永久磁铁的磁通固定磁铁5、使用了本实施方式的高磁通密度并且低矫顽力的永久磁铁的磁通可变磁铁6。磁化线圈(没有图示)被设置于转子3，通过电流从磁化回路流到该磁化线圈从而其磁场直接作用于磁通可变磁铁6，因而成为磁通密度(磁通量)可变的结构。
实施例
以下是使用实施例以及比较例来详细说明本发明的内容，但是本发明并不限定于以下所述实施例。
(实施例1)
原料合金的组成基本是以R为11.8at％、B为5.4at％、余下为Fe，R为Nd。以成为所述组成的形式调配纯度为99.9％的Nd、Fe、FeB，由薄带连铸(strip casting)法来熔解并铸造原料合金薄板。
对所获得的原料合金薄板实施氢粉碎并获得粗粉碎粉末。作为润滑剂，将0.1wt％的的油酸酰胺添加到该粗粉碎粉末中。接着，使用气流式粉碎机(喷射磨碎机)，在高压氮气气氛中实行微粉碎并获得微分碎粉末。在用粒度分布仪来测定所获得的微粉碎粉末粒径之后，确认D50值为4μm。
接着，在15kOe磁场中以140MPa的压力对已制作好的微粉碎粉末实行成形，并获得20mm×18mm×13mm的成形体。磁场方向为与压制方向相垂直的方向。在1030℃的温度条件下对所获得的成形体实施烧成6小时。接着，在600℃温度条件下实行1小时的时效处理并获得烧结体。
用B-H示踪器来测定所获得的烧结体的磁特性。首先，在正负方向上施加烧结体到达磁饱和的充分的外部磁场，测定磁化-磁场曲线(full-loop)并求得剩余磁通密度Br和矫顽力HcJ。接着，在负方向上施加规定磁场，之后在正方向上施加达到饱和的磁场并测定磁化-磁场曲线(minor loop)。通过一边使在负方向上施加的规定磁场递增一边实行多次测定，从而就能够求得剩余磁通密度Br成为0的外部磁场Hex。所求得的结果被表示于表1中。
所获得的烧结体被X线衍射法确认其主要生成相为正方晶R2Fe14B结构。
另外，将烧结体埋入于环氧类树脂并研磨其截面。对于研磨来说是使用市售的研磨砂纸，从粗细号低的研磨砂纸变到粗细号高的砂纸地进行研磨。最后使用打磨抛光轮或金刚石磨粒来进行研磨。此时，为了避免晶界相成分发生腐蚀而不加水实行研磨。
使用FE-SEM(场发射扫描电子显微镜)来观察树脂填埋并研磨好的烧结体截面的反射电子像(backscattered electron image)。另外，使用附属于FE-SEM的EDS(能量分散型X线分光计)来确认结构相的组成。所获得的烧结体被确认到除了正方晶R2Fe14B结构的主相之外存在有R浓度高于主相的R-rich相。用FE-SEM的反射电子像的浓淡来设置阈值并对该结构相实施分类，并用图像解析法来求得相对于在磁铁截面上的全部磁铁结构组织的主相的比率Ama以及R-rich相的比率Are。在此，所谓全部磁铁结构组织是指主相、主相以外的副相以及空位。结果如同表1所示。
(实施例2)
除了将原料合金的组成控制在R为12.0at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(实施例3)
除了将原料合金的组成控制在R为12.2at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例1)
除了将原料合金的组成控制在R为11.2at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同的从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，确认与实施例1相同地获得的烧结体的结构相时，被确认为与实施例1～3不同并且除了主要生成相的R2Fe14B结构之外还被确认到α-Fe的结构。再有，从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例2)
除了将原料合金的组成控制成B为6.4at％之外，其余均与实施例3相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例3)
除了将原料合金的组成控制成R为12.6at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例4)
除了将原料合金的组成控制成R为13.3at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例5)
除了将原料合金的组成控制成R为14.3at％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(实施例4)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd75at％-Ce25％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例6)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd70at％-Ce30％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例7)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd50at％-Ce50％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(实施例5)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd75at％-Y25％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例8)
除了将原料合金的组成控制成在R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd70at％-Y30％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例9)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd50at％-Y50％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(实施例6)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd75at％-La25％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例10)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd70at％-La30％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
(比较例11)
除了将原料合金的组成控制成R为12.0at％并且将R的构成控制成在R内比率为Nd50at％-La50％之外，其余均与实施例1相同地制作永久磁铁。然后，与实施例1相同地从B-H示踪器的测定结果求得Br、HcJ、Hex。之后，与实施例1相同地获得的烧结体被确认是由具有正方晶R2Fe14B结构的主相以及R-rich相所构成，之后从FE-SEM、EDS的结果求得Ama以及Are。结果如同表1所示。
如果对表1的实施例1～3以及比较例1～5进行比较，则显然在满足11.8at％≤R≤12.2at％；0％＜Are≤1.3％以及97％≤Ama的范围内能够获得作为磁通可变磁铁为适宜的HcJ≤5kOe并且Br≥13kOe的磁特性。这可以考虑为，在该范围内由出现于现有的R-Fe-B磁铁中的R-rich相引起的磁分离的影响被减少且HcJ降低，并且通过R2Fe14B的主相以极其高的比例存在从而高的Br被维持。在R的量小于11.8at％的情况下Br和HcJ一起会大幅度降低，并且不会达到作为磁通可变磁铁为适宜的磁特性。这可以考虑为，R小并且主相R2T14B结构的生成变得不够充分。另外，在R量多于12.2at％的情况下，因为R-rich相变多并且磁分离会有所促进，HcJ大于5kOe并且Hex也变成10kOe以上；因为在实际使用环境中对于控制磁化状态来说施加磁场高而比较困难，所以对于磁通可变磁铁不适合。
另外，如果对R的量为12.0at％为一定并且R的构成从Nd100％用Ce置换Nd的实施例2、4以及比较例6、7进行比较，则随着用Ce置换Nd的量增加而能够进一步使HcJ降低。但是，会处有Br也同时减少的倾向，以Ce50％的置换不能够获得作为磁通可变磁铁为适宜的13kG以上的Br。因此，可以了解到Ce的置换量在25％以下的范围内，能够获得作为具有高剩余磁通密度并且具有低矫顽力的可变磁通电动机用的磁通可变磁铁为适宜的永久磁铁。关于从Ce将置换Nd的稀土元素改变成Y和La的实施例5～6以及比较例8～11也显示出同样的倾向。另外，以所述稀土元素并且以所述范围来置换Nd的实施例4～6的情况下，则Hex相对于HcJ之比与Nd100％的实施例2相比较相对较小，并且取决于外部磁场的磁化状态的控制容易，因而能够获得作为可变磁通电动机用的磁通可变磁铁更为适宜的永久磁铁。
[表1]
※Hex栏的“—”是表示外部磁场不能够控制
产业上的利用可能性
如以上所述本发明所涉及的R-T-B系永久磁铁因为具备高剩余磁通密度，并且由小的外部磁场就能够可逆性地使磁力变化，所以对于民生·产业·输送机器等可变速被作为必要的运转来说作为能够取得高效率的可变磁通电动机用的磁力可变磁铁是适宜的。
符号说明
1.可变磁通电动机
2.定子
3.转子
4.铁心
5.磁通固定磁铁
6.磁通可变磁铁

Claims (2)

1.一种永久磁铁，其特征在于：
将R、Fe和B作为主成分，由R2Fe14B结晶结构的主相构成，R元素相对于全部构成元素的比例为11.8at％≤R≤12.2at％，并且R浓度高于所述主相的副相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Are为0％＜Are≤1.3％，而且，所述主相相对于全部磁铁结构组织的截面积比Ama为97％≤Ama，其中，R为在R内比率中75at％以上的Nd和25at％以下的选自Y、Ce、La、Pr、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种元素，并包括在R内比率中100at％的Nd的情况。
2.一种可变磁通电动机，其特征在于：
具备作为磁通可变磁铁的权利要求1所记载的永久磁铁。
CN201510173964.0A 2014-04-15 2015-04-14 永久磁铁以及可变磁通电动机 Active CN105023684B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014083303 2014-04-15
JP2014-083303 2014-04-15
JP2014200111A JP6380750B2 (ja) 2014-04-15 2014-09-30 永久磁石および可変磁束モータ
JP2014-200111 2014-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105023684A CN105023684A (zh) 2015-11-04
CN105023684B true CN105023684B (zh) 2018-03-20

Family

ID=54193393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510173964.0A Active CN105023684B (zh) 2014-04-15 2015-04-14 永久磁铁以及可变磁通电动机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9850559B2 (zh)
JP (1) JP6380750B2 (zh)
CN (1) CN105023684B (zh)
DE (1) DE102015105579A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020080335A (ja) * 2017-03-22 2020-05-28 株式会社東芝 永久磁石、回転電機、及び車両
CN111418034B (zh) * 2017-12-05 2021-08-13 三菱电机株式会社 永磁铁、永磁铁的制造方法及旋转机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838342A (zh) * 2005-03-23 2006-09-27 信越化学工业株式会社 稀土永磁体
CN1983471A (zh) * 2005-12-02 2007-06-20 信越化学工业株式会社 R－t－b－c稀土烧结磁体及制造方法
CN102199719A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 Tdk株式会社 稀土磁体用合金和稀土磁体用合金的制造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2787447B2 (ja) * 1988-08-17 1998-08-20 三徳金属工業 株式会社 高残留磁束密度を有する急冷薄帯磁石
JP2740981B2 (ja) * 1990-09-06 1998-04-15 同和鉱業株式会社 不可逆減磁の小さい熱安定性に優れたＲ‐Ｆｅ‐Ｃｏ‐Ｂ‐Ｃ系永久磁石合金
JP2794496B2 (ja) * 1991-02-22 1998-09-03 同和鉱業株式会社 不可逆減磁の小さい熱安定性に優れたＲ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系永久磁石合金
JP2684140B2 (ja) * 1992-10-19 1997-12-03 住友特殊金属株式会社 希土類・鉄・コバルト・ボロン系正方晶化合物
JP3634565B2 (ja) * 1997-05-15 2005-03-30 株式会社Ｎｅｏｍａｘ 永久磁石用異方性希土類合金粉末の製造方法
JP3182399B2 (ja) * 1997-09-17 2001-07-03 株式会社東芝 軟磁性合金膜とその製造方法、磁気ヘッド、および磁気ディスク
JP2005197299A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Tdk Corp 希土類焼結磁石及びその製造方法
CN101256859B (zh) * 2007-04-16 2011-01-26 有研稀土新材料股份有限公司 一种稀土合金铸片及其制备方法
WO2008139556A1 (ja) * 2007-05-02 2008-11-20 Hitachi Metals, Ltd. Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石
JP2010034522A (ja) 2008-06-23 2010-02-12 Toshiba Corp 永久磁石およびその製造方法、モータ用永久磁石および永久磁石モータ
JP2010045068A (ja) * 2008-08-08 2010-02-25 Toshiba Corp 永久磁石およびその製造方法
JP5107198B2 (ja) * 2008-09-22 2012-12-26 株式会社東芝 永久磁石および永久磁石の製造方法並びにそれを用いたモータ
WO2011030387A1 (ja) 2009-09-11 2011-03-17 株式会社 東芝 磁石材料、永久磁石、およびそれを用いたモータと発電機
JP2012015168A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Showa Denko Kk Ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石、モーター、自動車、発電機、風力発電装置
JP5743458B2 (ja) * 2010-09-03 2015-07-01 昭和電工株式会社 Ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石用合金材料、ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石の製造方法およびモーター
JP5527434B2 (ja) * 2010-12-27 2014-06-18 Ｔｄｋ株式会社 磁性体
WO2012090935A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 日立金属株式会社 フェライト焼結磁石及びその製造方法
JP5812476B2 (ja) 2011-08-02 2015-11-11 学校法人 東洋大学 永久磁石回転電機及びその運転方法
JP5709711B2 (ja) * 2011-09-28 2015-04-30 三菱電機株式会社 フィルタリアクトルおよびその製造方法
JP5558447B2 (ja) * 2011-09-29 2014-07-23 株式会社東芝 永久磁石とそれを用いたモータおよび発電機
JP2013135542A (ja) 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Ltd 焼結磁石モータ
WO2013114892A1 (ja) * 2012-02-02 2013-08-08 中電レアアース株式会社 Ｒ－Ｔ－Ｂ－Ｇａ系磁石用原料合金およびその製造方法
JP5487228B2 (ja) * 2012-03-15 2014-05-07 株式会社東芝 永久磁石とそれを用いたモータおよび発電機
JP6330254B2 (ja) * 2013-04-22 2018-05-30 Tdk株式会社 Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石
DE112015001405B4 (de) * 2014-03-26 2018-07-26 Hitachi Metals, Ltd. Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten
JP6269279B2 (ja) * 2014-04-15 2018-01-31 Tdk株式会社 永久磁石およびモータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838342A (zh) * 2005-03-23 2006-09-27 信越化学工业株式会社 稀土永磁体
CN1983471A (zh) * 2005-12-02 2007-06-20 信越化学工业株式会社 R－t－b－c稀土烧结磁体及制造方法
CN102199719A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 Tdk株式会社 稀土磁体用合金和稀土磁体用合金的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9850559B2 (en) 2017-12-26
DE102015105579A1 (de) 2015-10-15
US20150294771A1 (en) 2015-10-15
JP6380750B2 (ja) 2018-08-29
JP2015213146A (ja) 2015-11-26
CN105023684A (zh) 2015-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105047343B (zh) 永久磁铁以及电动机
JP6330813B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石、および、モータ
JP5949776B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系合金薄片、及びｒ−ｔ−ｂ焼結磁石の製造方法
JP6536816B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石およびモータ
CN104112559B (zh) R-t-b系烧结磁铁
CN106024252A (zh) R-Fe-B烧结磁体及制备方法
JPWO2015020183A1 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石、および、モータ
CN104952575B (zh) R‑t‑b系永久磁铁
CN107622853A (zh) R‑t‑b系稀土类永久磁铁
JP6432406B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系合金粉末およびｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石
WO2018181594A1 (ja) 永久磁石及び回転機
CN104952577B (zh) R‑t‑b系永久磁铁
CN105047344B (zh) R‑t‑b系永久磁铁和旋转电机
US20110286878A1 (en) Method for production of ndfebga magnet and ndfebga magnet material
CN105023684B (zh) 永久磁铁以及可变磁通电动机
JP5743458B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石用合金材料、ｒ−ｔ−ｂ系希土類永久磁石の製造方法およびモーター
US10530232B2 (en) Motor
JP5299737B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結永久磁石用急冷合金およびそれを用いたｒ−ｔ−ｂ系焼結永久磁石
CN104952576B (zh) R‑t‑b系永久磁铁
Cha et al. The influence of dehydrogenation speed on the microstructure and magnetic properties of Nd-Fe-B magnets prepared by HDDR process
CN104112558A (zh) R-t-b系烧结磁铁
WO2009125671A1 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系合金及びｒ－ｔ－ｂ系合金の製造方法、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石用微粉、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石の製造方法
JP6773150B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石用合金、ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石
JP4582501B2 (ja) 小型リング磁石及びその製造方法、それを用いたムービングマグネット型モータ
JP2006156789A (ja) 小型リング磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant