CN108092422A - 永久磁铁、旋转电机及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的永久磁铁以组成式：RpFeqMrCutCo100‑p‑q‑r‑t表示，具有包含基质的晶粒和晶界相。基质包括具有Th2Zn17型晶相的胞相，将胞相分割开的胞壁相，多个Cu高浓度相。多个Cu高浓度相相对于基质的面积比例在0.2％以上5.0％以下。在以多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的重心为中心的半径3μm的圆内分布有平均3个以上15个以下的其它Cu高浓度相。

Description

永久磁铁、旋转电机及车辆
本申请以日本专利申请2016-226294(申请日：11/21/2016)为基础，享受上述申请的优先权。本申请通过援引上述申请而包含上述申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及永久磁铁、旋转电机及车辆。
背景技术
作为高性能稀土类磁铁，一般众所周知Nd-Fe-B系磁铁、Sm-Co系磁铁。这些磁铁由多种元素构成。Fe和Co起到增大饱和磁化强度的作用。Nd和Sm等稀土元素在它们的4f轨道上引发较大的磁各向异性，从而呈现出较大的矫顽力。如此，通过发挥出各构成元素的特性，可实现高性能磁铁。
这种高性能磁铁主要装载于电动机、扬声器、计量仪器等电器来使用。近年来，对于工业用及民生用电器，节能、小型轻量化的要求提高，正在进行具有与之相应的磁特性的永久磁铁的开发。进而，作为促进电动机的高效率化的一环，能应用于可变磁通型电动机等记忆电机的永久磁铁的开发是非常重要的课题之一。
Sm-Co系磁铁的居里温度高，因此具有耐热性优良的磁特性。因此，能应用于在温度的变动大的环境中使用的电动机。现有的Sm-Co系磁铁在具有较高的耐热性和耐退磁性的同时，促进了高温区域内的电动机特性的提高。
电动机的特性通过相对于旋转速度的转矩值用效率、损失等可变速特性等来表示。为了使电动机旋转，设置逆变器等附件。如果产生超过附件的控制电压的电动机端子电压，则会招致急剧的转矩减少和故障。对于低速旋转区域内的转矩而言，永久磁铁的磁化强度占主导地位，因此合适的是像Nd-Fe-B系磁铁那样具有高磁化强度的磁铁。另一方面，在高速旋转区域内，产生与旋转速度成比例的交链磁通，端子电压增加。因此，通入用于抑制交链磁通的电流(弱磁电流)，使得端子电压在控制电压以下。因为施加弱磁电流，所以铜损升高，其结果是效率降低。
针对该问题，考虑将能响应外界电磁场而改变磁化强度的、具有高回复磁导率的Sm-Co系永久磁铁和Nd-Fe-B系磁铁组合成新概念磁铁，通过起用该新概念磁铁，可以在维持低速旋转区域内的效率的同时提高高速旋转区域内的效率。为了提高Sm-Co系磁铁的回复磁导率，需要在基于制造条件、组成、分析的结构控制和再现性的提高等方面进行技术开发。
发明内容
本发明所要解决的课题是在进行从低速旋转到高速旋转的可变速驱动的旋转电机中抑制高速旋转区域内的效率的降低。
解决技术问题所采用的技术方案
实施方式的永久磁铁是以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是一种以上的稀土元素，M是选自Ti、Zr和Hf的至少一种元素，p是满足10.8≤p≤11.6原子％的数，q是满足24≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足0.88≤t≤13.5原子％的数)表示的永久磁铁，具有包含基质的晶粒和晶界相。基质包括具有Th2Zn17型晶相的胞相，将胞相分割开的胞壁相，具有比基质的平均Cu浓度高、比晶界相的Cu浓度低的Cu浓度的多个Cu高浓度相。在包括Th2Zn17型晶相的c轴的截面内，多个Cu高浓度相相对于基质的面积比例在0.2％以上5.0％以下。在以多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的重心为中心的半径3μm的圆内分布有平均3个以上15个以下的其它Cu高浓度相。
附图说明
图1是表示永久磁铁的结构例的示意剖视图。
图2是表示基质的结构例的示意剖视图。
图3是用于说明Cu高浓度相的分布状态的示意图。
图4是表示电动机的结构例的示意图。
图5是表示电动机的结构例的示意图。
图6是表示发电机的结构例的示意图。
图7是表示永久磁铁的截面的STEM图像的图。
图8是表示通过STEM-EDX而得的Cu分布像的图。
图9是表示永久磁铁的截面的STEM图像的图。
图10是表示通过STEM-EDX而得的Cu分布像的图。
图11是表示永久磁铁的截面的STEM图像的图。
图12是表示通过STEM-EDX而得的Cu分布像的图。
图13是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图14是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图15是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图16是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图17是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图18是表示永久磁铁的截面的SEM图像的图。
图19是表示永久磁铁的B-H曲线的图。
图20是表示电动机的通用模型的示意图。
图21是表示电动机的转矩和旋转速度的关系的图。
符号的说明
1…晶粒、2…晶界相、4…圆、10…基质、11…胞相、12…胞壁相、13…Cu高浓度相、13c…重心、21…电动机、23…转子、24…铁芯、25…永久磁铁、31…可变磁通电动机、33…转子、34…铁芯、35…固定磁铁、36…可变磁铁、41…发电机、42…定子、43…转子、44…涡轮、45…轴、46…电刷、51…曲线、52…曲线、53…曲线、61…电动机、62…定子、63…转子、64…槽、65…永久磁铁。
具体实施方式
下面参照附图对实施方式进行说明。另外，附图是示意图，例如厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等有时与实际情况不同。此外，实施方式中，对于实质上相同的构成要素标以相同的符号，省略说明。
(第一实施方式)
本实施方式的永久磁铁以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是一种以上的稀土元素，M是选自Ti、Zr和Hf的至少一种元素，p是满足10.8≤p≤11.6原子％的数，q是满足24≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足0.88≤t≤13.5原子％的数)表示。上述组成式的原子比是将R、Fe、M、Cu和Co的总和作为100原子％时的原子比，永久磁铁可以含有微量的氧和碳。
上述组成式中的R是提高磁铁材料的磁各向异性的元素。作为元素R的例子，例如可使用选自包括钇(Y)在内的稀土元素的一种或多种元素等，例如可使用钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)、镨(Pr)等，特别优选使用Sm。例如使用包含Sm的多种元素作为元素R的情况下，通过使Sm浓度达到可用作元素R的所有元素的50原子％以上，可提高磁铁材料的性能、例如矫顽力。另外，优选可用作元素R的70原子％以上是Sm，更优选90原子％以上是Sm。
通过使可用作元素R的元素的浓度达到例如10.8原子％以上11.6原子％以下，可增大矫顽力。可用作元素R的元素的浓度小于10.8原子％的情况下，大量的α-Fe析出，因此无法获得足够的矫顽力，大于11.6原子％的情况下，饱和磁化强度降低。可用作元素R的元素的浓度优选为10.9原子％以上11.6原子％以下，更优选为11.0原子％以上11.6原子％以下。
上述组成式中的M是能在高Fe浓度的组成中呈现出较大的矫顽力的元素。作为元素M，例如可使用选自钛(Ti)、锆(Zr)和铪(Hf)的一种或多种元素。如果元素M的含量r大于4.5原子％，则容易生成过量地含有元素M的异相，矫顽力、磁化强度均容易降低。如果元素M的含量r小于0.88原子％，则提高Fe浓度的效果容易减小。元素M的含量r优选为1.15原子％以上3.57原子％以下，更优选为大于1.49原子％且在2.24原子％以下，进一步优选为1.55原子％以上2.23原子％以下。
元素M优选至少包含Zr。特别是通过使元素M的50原子％以上为Zr，可提高永久磁铁的矫顽力。另一方面，由于元素M中Hf的价格特别昂贵，因此即使在使用Hf的情况下，其用量也优选较少。例如，Hf的含量优选小于元素M的20原子％。
Cu是能在磁铁材料中呈现高矫顽力的元素。Cu的含量优选为例如0.88原子％以上13.5原子％以下。如果掺入比这更多的量，则磁化强度的降低显著，如果是比这更少的量，则难以获得高矫顽力和良好的矩形比。Cuの含有量t更优选为3.9原子％以上9.0原子％以下，进一步优选为4.4原子％以上5.7原子％以下。
Fe是主要承担磁铁材料的磁化的元素。通过大量掺入Fe，可提高磁铁材料的饱和磁化强度，但如果过量地掺入，则因α-Fe的析出和相分离而导致难以获得所要的晶相，可能会降低矫顽力。因此，Fe的含量q优选为24原子％以上40原子％以下。Fe的含量q更优选为28原子％以上36原子％以下，进一步优选为30原子％以上33原子％以下。
Co是承担磁铁材料的磁化、并且能呈现高矫顽力的元素。此外，如果大量掺入Co，则可获得高居里温度，可提高磁铁特性的热稳定性。如果Co的掺入量少，则这些效果减小。然而，如果过量地添加Co，则Fe的比例相对地减少，可能会招致磁化强度的降低。此外，通过将Co的20原子％以下置换成选自Ni、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Nb、Ta和W的一种或多种元素，可提高磁铁特性、例如矫顽力。
图1是表示本实施方式的永久磁铁的结构例的示意剖视图。图1所示为永久磁铁的截面的一部分。图1所示的永久磁铁具有二维的金属组织，该金属组织包括具有六方晶系的Th2Zn17型晶相(2-17型晶相)的晶粒1、和设置于晶粒1之间的晶界相2。晶粒1和晶界相2的形状不限于图1所示的形状。
晶粒1构成永久磁铁的主相(永久磁铁中的各晶相及非晶相中体积占有率最高的相)。晶粒1具有基质10。基质10由与晶界相2的距离在10μm以上的晶粒1的晶粒内区域来定义。即，基质10与晶界相2的间隔D在10μm以上。
图2是表示基质10的结构例的示意剖视图。图2所示为包括Th2Zn17型晶相的c轴的截面的一部分。优选Th2Zn17型晶相的c轴与易磁化轴平行地存在。另外，平行也包括平行方向±10度以内的状态(大致平行)。
图2所示的基质10包括具有Th2Zn17型晶相的胞相11和胞壁相12。包括胞相11和胞壁相12的上述结构也称为晶胞结构。胞相11和胞壁相12的截面形状不限于图2所示的形状。
胞壁相12形成为将胞相11分割开的样子。胞壁相12的Cu浓度优选为Th2Zn17型晶相的Cu浓度的1.2倍以上。胞壁相12例如在包括Th2Zn17型晶相的c轴的截面内以线状或板状存在。作为胞壁相12的结构无特别限定，可例举例如六方晶系的CaCu5型晶相(1-5型晶相)等。
胞壁相12的磁畴壁能比Th2Zn17型晶相的磁畴壁能高，该磁畴壁能之差成为磁畴壁移动的障碍。即，通过胞壁相12起到钉扎点的作用，可抑制多个胞相11间的磁畴壁移动。这也称为钉扎效应。因此，更优选以包围胞相11的方式形成胞壁相12。
在含有24原子％以上的Fe的Sm-Co系磁铁中，胞壁相12的Cu浓度优选为10原子％以上60原子％以下。通过提高胞壁相12的Cu浓度，可改善磁特性。在Fe浓度高的区域内，胞壁相12的Cu浓度容易产生不均，难以获得钉扎效应，无法保持良好的磁特性。
如果偏离钉扎点的磁畴壁发生移动，则根据移动量的多少，磁化强度相应地发生反转，因此磁化强度降低。在施加外部磁场时，如果在比该磁铁的矫顽力低的磁场中发生磁畴壁移动，则磁化强度降低，磁铁特性降低。
晶胞结构是决定矫顽力大小的主要因素，并且也是决定回复磁导率的因素之一。回复磁导率如下所述定义。利用磁化机或脉冲磁场使烧结体磁铁磁化。对该磁铁进行磁化强度测定，得到B-H曲线。通过对该B-H曲线进行线性拟合，得到斜率。将该斜率作为回复磁导率。
回复磁导率高是指磁化强度容易响应所施加的外界电磁场、例如磁场或电流而发生变化。作为磁化强度可逆地对外界电磁场作出响应的条件，可例举退磁曲线的拐点(knick)不超过动作点的范围。动作点以磁通密度B和磁场H的函数表述，是指磁性材料对某外界电磁场作出了响应时的磁特性。在外界电磁场作用下动作点超过拐点的情况下，磁化是不可逆的。即，会发生退磁，形成与以往不同的退磁曲线，动作点在其上变动。
对于具有高回复磁导率的磁铁来说，优选在横轴为磁场H、纵轴为磁通密度B的坐标的第2象限内不出现上述拐点，具有高矫顽力，且对外界电磁场的磁化响应性优良。例如，优选剩余磁化强度Br在1.16T以上，M-H曲线上的矫顽力Hcj在1600kA/m以上，B-H曲线上的矫顽力HcB在700kA/m以上，矩形比在90％以下，回复磁导率在1.15以上1.90以下、更优选在1.20以上1.50以下。
用于旋转电机的永久磁铁需要在维持矫顽力的情况下提高回复磁导率，提高磁化的响应性。对于矫顽力的呈现而言，晶胞结构是必需的，但如果保持高矩形比，则有损磁化对外界电磁场的响应性。
为了在维持矫顽力的情况下提高磁化的响应性，重要的是在晶粒内形成富Cu的异相。本实施方式的永久磁铁中，基质10包括多个Cu高浓度相作为晶粒内异相。
Cu高浓度相具有比基质的平均Cu浓度高、比晶界相的Cu浓度低的Cu浓度。Cu高浓度相例如包括含Cu的异相以及含Cu和元素M的异相(富Cu-M相)。此外，Cu高浓度相是指与晶界相2不重叠或者与晶界相2的端部不相接的异相。
在包括Th2Zn17型晶相的c轴的截面内，多个Cu高浓度相相对于基质10的面积比例优选为0.2％以上5.0％以下。此外，优选在包括Th2Zn17型晶相的c轴的截面内，多个Cu高浓度相并不是均等地分布在基质10内，而是密集地分布在一部分区域内。
图3是用于说明Cu高浓度相的分布状态的示意图。如图3所示，优选在多个Cu高浓度相13中的至少一个Cu高浓度相13的周围，在以至少一个Cu高浓度相13的重心13c为中心的半径R为3μm的圆4内分布有平均3个以上15个以下的Cu高浓度相13。另外，计数的Cu高浓度相具有外周l为1.0μm以上的大小(l≥1.0μm)。另外，只要至少一部分在圆4内，就视作为圆4内的Cu高浓度相13。此外，将任意选择的晶粒内10处的个数的平均值定义为平均个数。
Cu高浓度相的重心13c如下所述定义。对于用扫描电子显微镜(ScanningElectron Microscope：SEM)观察到的任意一个Cu高浓度相，作直线L1，该直线L1是连结Cu高浓度相的外周上的2点的直线中最长的直线。将该直线L1的中点定义为Cu高浓度相的重心。
如上所述，本实施方式的永久磁铁中，通过使以往大多分布于晶界相2的Cu高浓度相以某个浓度内的浓度分布在晶粒内，可在维持矫顽力的情况下将矩形比抑制在一定范围内，提高回复磁导率，提高磁化的响应性。
Cu高浓度相的有无、各元素的浓度及分布状态可通过对烧结体的截面进行SEM的观察、扫描电子显微镜-能量色散型X射线光谱法(SEM-Energy Dispersive X-raySpectroscopy：SEM-EDX)的测定来考察。用SEM可以确认到Cu高浓度相的情况下，通过面积比将其浓度定量化。
永久磁铁的组成可通过例如高频电感耦合等离子体发射光谱法(InductivelyCoupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy：ICP-AES)、SEM-EDX、扫描透射电子显微镜-能量色散型X射线光谱法(Scanning Transmission Electron Microscope-EDX：STEM-EDX)等来测定。各相的体积比例可以将电子显微镜或光学显微镜的观察与X射线衍射等并用来综合地判断，可通过拍摄永久磁铁的截面而得的电子显微镜照片的面积分析法来求得。永久磁铁的截面采用试样的具有最大面积的表面的实质上的中央部的截面。
胞相、胞壁相等的金属组织例如如下所述认定。首先，用STEM进行样品观察。此时，通过用STEM观察样品，可确定晶界相的位置，通过用聚焦离子束(Focused Ion Beam：FIB)加工样品使得晶界相进入视野，可提高观察效率。上述样品是时效处理后的样品。此时，样品优选未磁化品。
接着，例如用STEM-EDX测定胞相、胞壁相等的各元素的浓度。
通过STEM-EDX测定各元素的浓度时，从样品表面的1mm以上内部切出测定用的试样。此外，对于与易磁化轴(c轴)平行的面，以100k倍的观察倍率进行观察。
各相的元素的浓度测定可以使用三维原子探针(3-Dimension Atom Probe：3DAP)。使用3DAP的分析法是通过施加电压来使观察试样场致蒸发、通过用二维检测器检测场致蒸发的离子来确定原子排列的分析法。根据到达二维检测器的飞行时间来鉴定离子种类，将逐个检出的离子在深度方向上连续地检出，按照检出的顺序来排列(重建)离子，藉此获得三维的原子分布。与STEM-EDX的浓度测定相比，可更准确地测定各晶相内的各元素浓度。
使用3DAP的各相内的元素浓度的测定按照如下所示的步骤来实施。首先，用切割器将试样切成薄片，由此通过FIB制成拾取原子探针(AP)用针状试样。
使用3DAP的测定是针对烧结体的内部进行的。烧结体内部的测定如下所述。首先，在具有最大面积的面的最长边的中央部，在与边垂直(为曲线的情况下是与中央部的切线垂直)地切割的截面的表面部和内部测定组成。作为测定部位，在上述截面上设置以各边的1/2的位置为起点与边垂直地向内侧延伸至端部的第一基准线、以各角部的中央为起点在角部的内角的角度的1/2的位置向内侧延伸至端部的第二基准线，将从这些第一基准线和第二基准线的起点起算的、基准线的长度的1％的位置定义为表面部，将40％的位置定义为内部。另外，角部因倒角等而具有曲率的情况下，将相邻的边延长而得的交点作为边的端部(角部的中央)。此时，测定部位不是从交点起算的位置，而是从与基准线相接的部分起算的位置。
通过如上所述设置测定部位，例如截面为四边形的情况下，基准线是第一基准线和第二基准线各4根，共计8根，测定部位是表面部和内部的各8处。本实施方式中，优选表面部和内部的各8处全都在上述组成范围内，但只要至少在表面部和内部各有4处以上在上述组成范围内即可。此时，不对1根基准线上的表面部和内部的关系作规定。将如上所述规定的烧结体内部的观察面研磨至平滑后，进行观察。例如，将各相内的任意20点作为浓度测定中的STEM-EDX的观察部位，求出上述各点处的测定值中除最大值和最小值外的测定值的平均值，将该平均值作为各元素的浓度。3DAP的测定也以此为准。
上述使用3DAP的胞壁相内的浓度的测定结果中，胞壁相中的Cu的浓度分布曲线优选更尖锐。具体而言，Cu的浓度分布曲线的半高宽(FWHM：Full Width at Half Maximum)优选为5nm以下，此时可获得更高的矫顽力。其原因在于，胞壁相内的Cu的分布尖锐的情况下，胞相和胞壁相之间的磁畴壁能差急剧产生，磁畴壁更容易被钉扎。
胞壁相中的Cu的浓度分布曲线的半高宽(FWHM)如下所述求得。基于上述方法从3DAP的Cu分布曲线求出Cu浓度最高的值(PCu)，求出该值的一半值(PCu/2)处的峰的宽度、即半高宽(FWHM)。对10个峰进行该测定，将这些值的平均值定义为Cu分布曲线的半高宽(FWHM)。Cu分布曲线的半高宽(FWHM)在3nm以下的情况下，提高矫顽力的效果进一步提高，在2nm以下的情况下，可获得更好的矫顽力提高效果。
矩形比如下所述定义。首先，用直流B-H描绘器测定室温下的直流磁化特性。接着，根据由测定结果得到的B-H曲线求出磁铁的基本特性，即残留磁化强度Mr和矫顽力Hcj以及最大磁能积(BH)max。此时，用Mr通过下式(1)求出理论最大值(BH)max。
(BH)max(理论值)＝Mr 2/4μ0…(1)
矩形比通过测定而得的(BH)max和(BH)max(理论值)之比来评价，通过下式(2)求得。
(BH)max(实测值)/(BH)max(理论值)×100…(2)
接着，对永久磁铁的制造方法例进行说明。首先，制备含有永久磁铁的合成所需的规定元素的合金粉末。接着，向设置于电磁铁中的模具内填充合金粉末，一边施加磁场一边加压成形，藉此制造晶轴发生了取向的压粉体。
例如可以将由电弧熔化法或高频熔化法得到的熔液进行铸造得到合金铸锭，将该合金铸锭粉碎制成合金粉末。合金粉末可以将不同组成的多种粉末混合成所要的组成。此外，也可以用机械合金化法、机械研磨法、气体雾化法、还原扩散法等来制备合金粉末。使用薄带连铸法的合金薄带的制造中，制造薄片状的合金薄带，然后将合金薄带粉碎，藉此制造合金粉末。例如通过将合金熔液倾倒在以0.1m/秒以上20m/秒以下的圆周速度旋转的冷却辊上，可制成以1mm以下的厚度连续地凝固的薄带。圆周速度小于0.1m/秒的情况下，薄带中容易产生组成的不均。此外，圆周速度大于20m/秒的情况下，晶粒过于微细化等，磁特性有时会降低。冷却辊的圆周速度为0.3m/秒以上15m/秒以下，更优选为0.5m/秒以上12m/秒以下。
通过对上述合金粉末或粉碎前的合金的材料实施热处理，可使该材料均质化。例如可以用喷射磨、球磨机等来粉碎材料。另外，通过在惰性气体气氛或有机溶剂中粉碎材料，可防止粉末的氧化。
粉碎后的粉末中，如果平均粒径为2μm以上5μm以下、且粒径为2μm以上10μm以下的粉末的比例为全部粉末的80％以上，则取向度提高，且矫顽力增大。为了实现这一点，优选用喷射机进行粉碎。
例如用球磨机进行粉碎的情况下，即使粉末的平均粒径为2μm以上5μm以下，也会大量含有粒径为亚微米级的微粉末。如果该微粉末凝集，则在加压时的磁场取向中，TbCu7相中的晶体的c轴不容易整齐地排列在易磁化轴方向，取向度容易变差。此外，这种微粉末可能会使烧结体中的氧化物的量增大，使矫顽力降低。特别是Fe浓度为24原子％以上的情况下，在粉碎后的粉末中，10μm以上的粒径的粉末的比例优选为全部粉末的10％以下。Fe浓度为24原子％以上的情况下，作为原材料的铸锭中的异相的量增大。该异相中，存在不仅粉末的量增大、粒径也增大的倾向，粒径有时会达到20μm以上。
将这种铸锭粉碎时，例如15μm以上的粒径的粉末有时会直接成为异相的粉末。如果将含有这种异相粗粉末的粉碎粉在磁场中加压制成烧结体，则异相残存，引起矫顽力的降低、磁化强度的低下、矩形性的降低等。如果矩形性降低，则难以磁化。特别是装配在转子等上后的磁化变得困难。如此，通过使10μm以上的粒径的粉末在全体的10％以下，在含有24原子％以上的Fe的高Fe浓度组成中，可以在抑制矩形比的降低的同时增大矫顽力。
接着，进行烧结。烧结例如在Ar气等惰性气体气氛或真空下进行。在惰性气体气氛中进行烧结的情况下，可有助于抑制蒸气压高的Sm等元素R的蒸发。藉此，有不易发生组成偏移的效果。但是，在惰性气体气氛中，会生成异相或者在压粉体中存在的空孔内残存有惰性气体，有可能无法致密化，无法提高密度。另一方面，在真空下进行烧结的情况下，虽然可实现异相生成的抑制和烧结体的高密度化，但蒸气压高的元素R的蒸散量增多，发生组成偏移，难以进行适合作为永久磁铁的合金组成控制。
烧结炉内的水分量以及压粉体或合金粉末中附着、混入的水分因热处理而分解，生成氧分子和氢分子。氧分子与元素R结合，生成元素R的氧化物。元素R的氧化物是全面降低磁铁特性的主要原因。另一方面，氢分子与微量混入的碳结合，生成烃。该烃与元素M反应，生成元素M的碳化物。因此，重要的是尽可能地控制炉内水分量以及合金粉末或压粉体中附着或含有的水分。
针对以上这一点，有效的是在真空下实施预处理工序(临时烧结工序)后，在Ar气等惰性气体气氛中进行烧结工序(正式烧结工序)。通过进行如上所述包括真空下的预处理工序和惰性气体气氛中的正式烧结工序的烧结工序，可减少压粉体中附着或含有的水分，减少氧化物和碳化物的生成。此外，可抑制蒸气压高的Sm等元素R的蒸发。此外，压粉体内存在的空孔减少，可获得致密化的具有高密度的烧结体。
将具有24原子％以上的Fe浓度的磁性粉末(合金粉末)烧结的情况下，优选一直维持在真空下直到达到正式烧结工序温度为止。通过在达到正式烧结温度的同时切换至惰性气体气氛，可尽量抑制烧结中的Sm等元素R的蒸散。
将从真空下切换至惰性气体的温度记作温度TV-G、将正式烧结工序的保持温度记作温度Ts时，优选满足TV-G＞TS-61℃。在TS-61℃以下时，异相残存在烧结体中，引起磁铁特性降低。而且无法充分致密化，难以高密度化。此外，优选满足TV-G＞TS-50℃，更优选满足TV-G≥TS-40℃，进一步优选满足TV-G≥TS-30℃。
真空下的烧结(临时烧结工序)时的真空度优选为9×10-2Pa以下。大于9×10-2Pa的情况下，元素R的氧化物过量地形成，成为磁特性劣化的主要原因。此外，容易过量地生成元素M的碳化物相。临时烧结工序的真空度更优选为5×10-2Pa以下，进一步优选为1×10- 2Pa以下。
正式烧结工序中的保持温度优选为1230℃以下。其原因在于，如果Fe浓度高，则发生熔点降低，因此要将烧结时的元素R的蒸散控制在最小限度。更优选为1215℃以下，进一步优选为1205℃以下，更进一步优选为1195℃以下。
正式烧结工序中的保持时间优选为30分钟以上15小时以下。藉此，可获得高密度的烧结体。保持时间少于30分钟的情况下，无法充分地致密化，难以充分地提高烧结体的密度。保持时间多于15小时的情况下，Sm显著蒸发，因此难以获得良好的磁特性。保持时间更优选为1小时以上10小时以下，进一步优选为1小时以上4小时以下。
接着，进行固溶化处理。固溶化处理是形成作为相分离组织的前体的TbCu7型晶相(1-7型晶相)的热处理。固溶化处理中，通过在1100℃以上1190℃以下的温度下保持30分钟以上24小时以下来进行热处理。固溶化处理的保持温度低于1100℃的情况下以及高于1190℃的情况下，固溶化处理后的烧结体的TbCu7型晶相的比例小，磁特性降低的可能性高。保持温度优选为1120℃以上1180℃以下，更优选为1120℃以上1170℃以下。
固溶化处理的保持时间少于30分钟的情况下，会发生构成相的不均一化，矫顽力降低。此外，固溶化处理的保持时间多于24小时的情况下，烧结体中的元素R的蒸发量增多，难以获得良好的磁特性。因此，固溶化处理的保持时间优选为1小时以上12小时以下，更优选为1小时以上8小时以下。另外，进行真空下或Ar气等惰性气体气氛中的固溶化处理也有助于抑制粉末中的元素R的氧化。
在上述烧结工序和固溶化处理之间，也可以进行在两道热处理的保持温度之间的温度下保持一定时间的热处理。该工序称为高品质化处理或中间热处理。高品质化处理是以控制金属组织、特别是微观组织为目的的处理。高品质化处理中，例如优选通过在比正式烧结工序中的保持温度低10℃以上、并且比固溶化处理中的保持温度高10℃以上的温度下保持2小时以上12小时以下来进行热处理。从元素的扩散速度的角度考虑，单靠固溶化处理是不可能将烧结中生成的异相完全除去的。此外，为了进行充分的晶粒生长，单靠固溶化处理也有可能不够。于是，实施高品质化处理，可进一步促进异相的除去和晶粒生长。
高品质化处理时的保持温度优选为例如1140℃以上1190℃以下。低于1140℃的情况下以及高于1190℃的情况下，有磁特性降低的可能性。此外，高品质化处理的保持时间少于2小时的情况下，元素扩散不充分，异相的除去不充分，改善磁特性的效果小。此外，保持时间多于12小时的情况下，元素R的蒸发量增多，难以获得良好的磁特性。
高品质化处理中的保持时间更优选为4小时以上4小时以下，进一步优选为6小时以上8小时以下。此外，为了防止氧化，高品质化处理更优选在真空下或Ar气等惰性气体气氛中进行处理。
接着，进行烧结体的时效处理。时效处理是以进行微米级和纳米级的金属组织的控制、提高磁铁的矫顽力为目的而实施的处理。因此，通过时效处理，可使磁铁的金属组织相分离成多个相。
为了形成维持高矫顽力且具有高回复磁导率的金属组织，例如升温至900℃以上，在保持温度下进行30分钟以上80小时以下的热处理(第一保持)。通过第一保持，可使晶粒内适度地产生以往所关注的Cu高浓度相等异相。例如，如果在910℃下保持40小时，则生成以往在晶粒内未见的成为Cu高浓度相的异相。通过控制该异相的面积比例和分布，可获得在维持矫顽力的同时具有高回复磁导率的磁铁。在930℃以上，矫顽力急剧减小。保持温度低于900℃时，矩形比提高，回复磁导率减小。因此，时效处理的保持温度优选为900℃以上且低于930℃。
达到时效处理的第一保持中的保持温度时的升温速度优选为15℃/分钟以上35℃/分钟以下，更优选为20℃/分钟以上35℃/分钟以下。其原因在于，通过控制金属组织中的异相浓度和分布形态、减少磁特性的不均，能以高再现性制造兼具足够的矫顽力和回复磁导率的磁铁。升温速度对于元素的扩散速度和扩散度有作用，因此对形成相的分布造成影响。低于15℃/分钟时，升温中生成异相的频率提高，特性劣化。此外，高于35℃/分钟时，难以进行烧结体中的温度控制。例如，在升温速度为30℃/分钟时，不均得到抑制，可制造具有一样的特性的磁铁。
接着，以0.2℃/分钟以上2.0℃/分钟以下的降温速度进行冷却，缓慢冷却至400℃以上650℃以下的温度，在到达温度下保持30分钟以上8小时以下(第二保持)。从第一保持中的保持温度缓慢冷却至第二保持中的保持温度时，冷却速度低于0.2℃/分钟的情况下，胞壁相的厚度增加，磁化强度易减小。此外，高于2.0℃/分钟的情况下，无法充分地形成胞相和胞壁相的Cu浓度梯度，矫顽力的降低显著。缓慢冷却时的冷却速度例如优选为0.4℃/分钟以上1.5℃/分钟以下，更优选为0.5℃/分钟以上1.3℃/分钟以下。此外，冷却至低于400℃的情况下，容易形成异相。缓慢冷却至高于650℃的温度的情况下，胞壁相中的Cu浓度不适宜，有时无法获得足够的矫顽力。此外，第二保持中的保持时间少于30分钟或多于8小时的情况下，异相浓度过高，有可能无法获得足够的磁特性。
为了更精密地进行组织形成和异相数的控制，在时效处理中，也可以在进行第一保持和第二保持的正式时效处理前进行预时效处理。此外，为了进一步提高磁特性，也可以将正式时效处理的保持温度设置成多级。
通过以上工序，可制造永久磁铁。通过上述制造方法，可制造在维持适度的矫顽力的情况下具有高回复磁导率、外界电磁场响应性高的永久磁铁。
(第二实施方式)
第一实施方式的永久磁铁可用于汽车、铁路车辆等所具备的各种电动机和发电机等旋转电机。此外，也可用作可变磁通电动机和可变磁通发电机的固定磁铁和可变磁铁。通过使用第一实施方式的永久磁铁，可构成各种电动机和发电机。将第一实施方式的永久磁铁应用于可变磁通电动机的情况下，在可变磁通电动机的结构和驱动系统中，可以应用例如日本专利特开2008-29148公报或特开2008-43172公报中公开的技术。
接着，参照附图对具有上述永久磁铁的旋转电机进行说明。图4是表示本实施方式中的嵌入型永久磁铁同步电动机(IPMSM：Interior Permanent Magnet SynchronousMotor，以下称为IPM电动机)的例子的图。图4所示的电动机21中，在定子(固定子)22内配置有转子(旋转子)23。在转子23的铁芯24中设置有空隙，在该空隙内配置有永久磁铁25，该永久磁铁25是第一实施方式的永久磁铁。藉此，可抑制由旋转时的离心力导致的磁铁的剥离、变形。此外，通过配置多块磁铁，藉由各永久磁铁所具有的磁特性所带来的效果，可实现电动机的效率提高、小型化、低成本。
图5是表示本实施方式的可变磁通电动机的图。图5所示的可变磁通电动机31中，在定子(固定子)32内配置有转子(旋转子)33。在转子33的铁芯34中配置有第一实施方式的永久磁铁作为固定磁铁35和可变磁铁36。可变磁铁36的磁通密度(磁通量)是可变的。可变磁铁36由于其磁化方向与Q轴方向正交，因此不受Q轴电流的影响，可利用D轴电流进行磁化。转子33上设置有磁化绕组(未图示)。通过使电流从磁化电路流向该磁化绕组，形成为其磁场直接作用于可变磁铁36的结构。
利用第一实施方式的永久磁铁，固定磁铁35可获得良好的矫顽力。将第一实施方式的永久磁铁应用于可变磁铁36的情况下，通过改变上述制造方法的各种条件(时效处理条件等)，例如将矫顽力控制在100kA/m以上500kA/m以下的范围内即可。另外，图5所示的可变磁通电动机31中，固定磁铁35和可变磁铁36可以均使用第一实施方式的永久磁铁，但也可以任一方的磁铁使用第一实施方式的永久磁铁。可变磁通电动机31能以较小的装置尺寸输出较大的转矩，因此适合用于要求电动机的高输出功率和小型化的混合动力汽车和电动汽车等的车辆用的电动机。
永久磁铁可以说是促进电动机特性所要求的节能化的关键材料。例如近年来，作为转矩可变的旋转电机，可例举伴有弱磁通控制的IPM电动机。含有稀土元素的永久磁铁具有较大的矫顽力，所以使用该永久磁铁的IPM电动机可实现高输出功率、高效率的电动机特性。但是，在从中速旋转到高速旋转的区域内产生较大的交链磁通。因此，进行弱磁通控制，直到电池和电缆电压之类的最大电源电压所限制的条件为止。
弱磁通控制是采用逆变器控制向电动机的电枢绕组通入负的D轴电流，产生与永久磁铁的交链磁通反方向的交链磁通，从而减少总交链磁通，抑制高速旋转时产生的过电压。为了进行上述控制，需要与输出功率无直接关系的电流，一般来说，IPM电动机在高速旋转区域内的效率降低。
为了提高高速旋转区域内的效率，例如已知施加电流等外界电磁场、使永久磁铁的磁化强度发生不可逆的变化、抑制高速旋转区域内的交链磁通的电动机(记忆电机)等。为了不可逆地控制磁化强度，需要用于进行磁化、退磁或脱磁的控制电流。例如，瞬间通入在常规的旋转运转时流入电枢绕组的电流的3倍至6倍左右大小的大电流，创造出使磁化强度发生变化的外界电磁场。作为嵌入电动机的永久磁铁，合适的是稀土类磁铁，特别是Sm-Co系永久磁铁。其原因在于，Sm-Co磁铁与Nd磁铁相比，温度系数小，热稳定性优良。
第一实施方式的永久磁铁中，磁铁本身会随着转速而发生磁化强度的可逆的增减，因此不需要磁化、退磁等所需的控制电流。此外，第一实施方式的永久磁铁是烧结磁铁，所以与同样组成的粘结磁铁相比磁化强度高，因此即使不提高铜线的匝数，也能通过磁铁本身的磁力产生足够的交链磁通。
在充分地提高上述高速旋转区域内的效率的同时，也要求维持低速旋转区域内的效率，提高所有旋转区域内的效率。因此，为了使低速旋转区域内的输出功率足够，通过将磁化强度高的磁铁、例如Nd-Fe-B系永久磁铁与第一实施方式的永久磁铁组合，可实现所有旋转区域内的高效率。
例如，也可以将由第一实施方式的永久磁铁构成的第一永久磁铁和剩余磁化强度Br在1.16T以上、矫顽力Hcj在800kA/m以上且在第一永久磁铁的矫顽力Hcj以下、回复磁导率在1.1以下的第二永久磁铁组合而成的永久磁铁用于旋转电机。此时，第一永久磁铁和第二永久磁铁在磁路上相互并联或串联配置2个以上。
图6所示为本实施方式的发电机。图6所示的发电机41具有使用上述永久磁铁的定子(固定子)42。配置于定子(固定子)42内侧的转子(旋转子)43经由轴45与设置于发电机41的一端的涡轮44连接。涡轮44例如在从外部供给的流体的作用下旋转。另外，也可以传递汽车等车辆的回收能量等动态旋转来代替在流体的作用下旋转的涡轮44，以使轴45旋转。定子42和转子43可采用各种公知的构成。
轴45与相对于转子43配置于涡轮44的相反侧的整流子(未图示)接触，通过转子43的旋转而产生的电动势作为发电机41的输出经由相分离母线和主变压器(未图示)被升压至系统电压，然后供电。发电机41可以是普通的发电机和可变磁通发电机中的任一种。另外，转子43因来自涡轮44的静电和伴随发电产生的轴电流而发生带电。因此，发电机41具有用于使转子43的带电释放的电刷46。
综上，通过将上述永久磁铁应用于发电机，可获得高效率化、小型化、低成本化等效果。
实施例
在本实施例中，对永久磁铁的具体例进行说明。另外，在本实施例中，对含有Zr作为元素M的永久磁铁进行说明。
(实施例1-3)
按照表1所示的组成称量各原料并混合后，在Ar气体气氛下电弧熔化，制成合金铸锭。将制得的铸锭真空封入石英管中，在保持温度1160℃下保持20小时，实施均质化。然后，对合金实施粗粉碎和喷射磨粉碎，制备磁铁的合金粉末。对所得的合金粉末一边施加磁场一边进行加压成型，制成压粉体。
接着，将压粉体配置在烧结炉内，使炉内的真空度达到3.2×10-3Pa后，升温至1165℃，在到达温度下保持40分钟。然后，向炉内导入Ar气，以气体流量2.0L/分钟在Ar气氛下升温至1225℃，在到达温度下保持6小时，实施烧结。
接着，作为中间热处理，降温至1185℃，在到达温度下保持4小时。然后，以5.0℃/分钟的冷却速度缓慢冷却至1170℃，作为熔融化处理在到达温度下保持16小时，随后以150℃/分钟的冷却速度冷却至室温。
接着，进行时效处理。作为时效处理，如表1所示以15℃/分钟的升温速度升温至900℃，在到达温度下保持40小时(第一保持)后，以0.5℃/分钟的冷却速度缓慢冷却至400℃，在到达温度下保持1小时(第二保持)。通过以上工序制成具有烧结体的永久磁铁。
针对所得的磁铁，通过SEM、SEM-EDX、STEM、STEM-EDX进行组织观察并考察金属组织的元素分布，考察微米级和纳米级的异相的有无及其构成元素、以及金属组织形成的有无及其构成元素。此外，确认到Cu高浓度相的情况下，计算1个视野内的面积比例，在3个视野内进行同样的操作，针对各磁铁体考察该面积比例的平均值。还测定各自的剩余磁化强度Br[T]、矫顽力Hcj[kA/m]、回复磁导率μr、矩形比[％]。在多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的周围，对以至少一个Cu高浓度相的重心13c为中心的半径3μm的圆内分布的Cu高浓度相的数量进行计数。对任意选择的晶粒内10处进行该工序，将其平均值定义为平均个数。各自的结果示于表2。
制得的磁铁的组成分析通过ICP发射光谱法进行。取磁铁的一部分，用研钵粉碎，称取一定量的粉碎粉，在石英制烧杯中用硝酸和盐酸的混酸加热溶解。溶解后进行空冷，在聚四氟乙烯(PFA)制容量瓶中用纯水稀释，作为试验溶液。ICP-AES中，为了消除由物理干涉和离子干涉导致的发光强度差，用钇(Y)通过内标法进行组成分析。用各元素在水溶液中的浓度比为0:5:10(内标Y浓度比为0:1:2)的3份标准液制作校正曲线，求出本试样的组成。
(实施例4)
除了时效处理以外，在与实施例3同样的条件下制造永久磁铁。作为时效处理，以30℃/分钟的升温速度升温至900℃，在到达温度下保持40小时(第一保持)后，以0.5℃/分钟的冷却速度缓慢冷却至400℃，在到达温度下保持1小时(第二保持)。
针对所得的磁铁，通过SEM、SEM-EDX、STEM、STEM-EDX进行组织观察并考察金属组织的元素分布，考察微米级和纳米级的异相的有无及其构成元素、以及金属组织形成的有无及其构成元素。此外，确认到Cu高浓度相的情况下，计算1个视野内的面积比例，在3个视野内进行同样的操作，针对各磁铁体考察该面积比例的平均值。还测定各自的剩余磁化强度Br[T]、矫顽力Hcj[kA/m]、回复磁导率μr、矩形比[％]。在多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的周围，对以至少一个Cu高浓度相的重心13c为中心的半径3μm的圆内分布的Cu高浓度相的个数进行计数。对任意选择的晶粒内10处进行该工序，将其平均值定义为平均个数。各自的结果示于表2。
(比较例1、比较例2)
除了时效处理以外，在与实施例3同样的条件下制造永久磁铁。时效处理中，通过以13℃/分钟的升温速度升温至840℃或930℃、在到达温度下保持40小时来进行第一保持，除此以外在与实施例3同样的条件下进行时效处理。
针对进行到时效处理为止而得的磁铁，通过SEM、SEM-EDX、STEM、STEM-EDX进行组织观察并考察金属组织的元素分布，考察微米级和纳米级的异相的有无及其构成元素、以及金属组织形成的有无及其构成元素。此外，确认到Cu高浓度相的情况下，计算1个视野内的面积比例，在3个视野内进行同样的操作，针对各磁铁体考察该面积比例的平均值。还测定各自的剩余磁化强度Br[T]、矫顽力Hcj[kA/m]、回复磁导率μr、矩形比[％]。在多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的周围，对以至少一个Cu高浓度相的重心13c为中心的半径3μm的圆内分布的Cu高浓度相的数量进行计数。各自的结果示于表2。另外，对于比较例2的回复磁导率μr，因为矫顽力低于1000kA/m，B-H曲线上产生了拐点，所以无法测定。
(比较例3)
除了时效处理以外，在与实施例3同样的条件下制造永久磁铁。时效处理中，将固溶化处理后的烧结体放入炉内，抽真空后，导入Ar气，流量为2.0L/分钟，首先实施以13℃/分钟的升温速度升温至700℃、在到达温度下保持2.5小时后、以2.0℃/分钟的冷却速度缓慢冷却至300℃的预时效处理，然后作为正式时效处理，以13℃/分钟的升温速度升温至900℃，在到达温度下保持40小时。
针对进行到时效处理为止而得的磁铁，通过SEM、SEM-EDX、STEM、STEM-EDX进行组织观察并考察金属组织的元素分布，考察微米级和纳米级的异相的有无及其构成元素、以及金属组织形成的有无及其构成元素。此外，确认到Cu高浓度相的情况下，计算1个视野内的面积比例，在3个视野内进行同样的操作，针对各磁铁体考察该面积比例的平均值。还测定各自的剩余磁化强度Br[T]、矫顽力Hcj[kA/m]、回复磁导率μr、矩形比[％]。在多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的周围，对以至少一个Cu高浓度相的重心13c为中心的半径3μm的圆内分布的Cu高浓度相的数量进行计数。各自的结果示于表2。
[表1]
[表2]
图7是实施例1的永久磁铁的截面的STEM图像，图8是图7所示的截面中的通过STEM-EDX而得的Cu分布像。图9是比较例1的永久磁铁的截面的STEM图像，图10是图9所示的截面中的通过STEM-EDX而得的Cu分布像。图11是比较例2的永久磁铁的截面的STEM图像，图12是图11所示的截面中的通过STEM-EDX而得的Cu分布像。
实施例和比较例的永久磁铁均具有包括胞相11和胞壁相12的金属组织。还可知，实施例1的永久磁铁的胞相的直径比比较例1、2的永久磁铁大。
图13是实施例1的永久磁铁的截面的SEM图像(倍率2500倍)，图14是图13所示的截面的一部分的SEM图像(倍率5000倍)。图15是比较例1的永久磁铁的截面的SEM图像(倍率2500倍)，图16是图15所示的截面的一部分的SEM图像(倍率5000倍)。图17是比较例2的永久磁铁的截面的SEM图像(倍率2500倍)，图18是图17所示的截面的一部分的SEM图像(倍率5000倍)。
实施例和比较例的永久磁铁均包括晶粒1和晶界相2。由图13至图18还可知，时效处理的第一保持中的保持温度越高，Cu高浓度相13的面积比例越是增加。此外，在多个Cu高浓度相13中的至少一个Cu高浓度相13的周围，对以至少一个Cu高浓度相13的重心13c为中心的半径R为3μm的圆4内分布的Cu高浓度相13的个数进行计数，其结果是，实施例1的永久磁铁在平均3个以上15个以下的范围内，与之相对，比较例1、2的永久磁铁平均少于3个或多于15个。
图19是表示实施例1、比较例1、2的永久磁铁的B-H曲线的图。曲线51表示实施例1、曲线52表示比较例1、曲线53表示比较例2的测定结果。由图19可知，实施例1的永久磁铁与比较例1、2的永久磁铁相比，对磁场等外界电磁场的磁化响应性良好，具有高回复磁导率。由此可知，为了具有高回复磁导率，重要的是在晶粒内分布有适度的量的Cu高浓度相。通过将实施例的永久磁铁应用于第二实施方式的旋转电机，可实现电动机效率的提高和高速旋转区域内的驱动区域的扩大。
(实施例5)
通过将具有高回复磁导率的永久磁铁与高磁化强度且低矫顽力的永久磁铁组合，可在维持低旋转区域的效率的同时提高高速旋转区域内的效率。图20是表示表面型永久磁铁同步电动机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor：SPMSM，以下称为SPM电动机)的通用模型JAC058IPM的图。图21是表示用图20所示的通用模型通过磁场分析制成的旋转速度与转矩的关系的图。图20所示的SPM电动机61具有定子62和转子63。定子62中设置有卷绕有磁绕组的槽64，转子63中设置有永久磁铁65。作为永久磁铁65，装载钕磁铁与第一实施方式的永久磁铁的体积比为1:1的粘贴磁铁的情况下，低速旋转(30km/小时)时的效率A(最大转矩)和A′(半转矩)与装载钕磁铁时几乎同等，并且高速旋转(110km/小时)时的效率C(最大转矩)和C′(半转矩)与装载钕磁铁时相比，C提高了0.2％，C′提高了0.6％。由此可知，通过具有高回复磁导率的永久磁铁的响应性，高速旋转区域内的效率提高。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅是作为例子而举出，并不是用来限定本发明的范围。这些新实施方式可以通过其它各种方式来实施，可以在不脱离发明的技术思想的范围内进行各种省略、置换、改变。这些实施方式及其变形都包括在发明的范围和技术思想内，并且也包括在权利要求书中记载的发明及其等同的范围内。
上述实施方式可以归纳为以下技术方案。
(技术方案1)
1.一种永久磁铁，其是以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t表示的永久磁铁，
(式中，R是一种以上的稀土元素，M是选自Ti、Zr和Hf的至少一种元素，p是满足10.8≤p≤11.6原子％的数，q是满足24≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足0.88≤t≤13.5原子％的数；)
其中，
具有包含基质的晶粒和晶界相；
所述基质包括具有Th2Zn17型晶相的胞相，将所述胞相分割开的胞壁相，具有比所述基质的平均Cu浓度高、比所述晶界相的Cu浓度低的Cu浓度的多个Cu高浓度相；
在包括所述Th2Zn17型晶相的c轴的截面内，所述多个Cu高浓度相相对于所述基质的面积比例在0.2％以上5.0％以下；
在以所述多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的重心为中心的半径3μm的圆内分布有平均3个以上15个以下的其它Cu高浓度相。
(技术方案2)
如技术方案1所述的永久磁铁，其中，
剩余磁化强度Br在1.16T以上；
M-H曲线上的矫顽力Hcj在1600kA/m以上；
B-H曲线上的矫顽力HcB在700kA/m以上；
矩形比在90％以下；
回复磁导率在1.15以上1.90以下。
(技术方案3)
如技术方案1或2所述的永久磁铁，其中，
所述组成式中的元素R的50原子％以上为Sm；
所述组成式中的元素M的50原子％以上为Zr。
(技术方案4)
如技术方案1～3中任一项所述的永久磁铁，其中，所述组成式中的Co的20原子％以下被选自Ni、V、Cr、Mn、Al、Ga、Nb、Ta和W的至少一种元素置换。
(技术方案5)
一种永久磁铁，其包括：
由技术方案1～4中任一项所述的永久磁铁构成的第一永久磁铁，以及
剩余磁化强度Br在1.16T以上、M-H曲线上的矫顽力Hcj在800kA/m以上且在所述第一永久磁铁的所述矫顽力Hcj以下、回复磁导率在1.1以下的第二永久磁铁；
所述第一永久磁铁和所述第二永久磁铁在磁路上相互并联或串联配置。
(技术方案6)
一种旋转电机，其中，具有定子和转子，所述定子或所述转子具有技术方案1～5中任一项所述的永久磁铁。
(技术方案7)
如技术方案6所述的旋转电机，其中，所述转子经由轴与涡轮连接。
(技术方案8)
一种车辆，其中，具有技术方案6所述的旋转电机。
(技术方案9)
一种车辆，其中，具有技术方案6所述的旋转电机，所述转子与轴连接，旋转被传递给所述轴。

Claims (9)

1.一种永久磁铁，其是以组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t表示的永久磁铁，
式中，R是一种以上的稀土元素，M是选自Ti、Zr和Hf的至少一种元素，p是满足10.8≤p≤11.6原子％的数，q是满足24≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足0.88≤t≤13.5原子％的数；
其中，
具有包含基质的晶粒和晶界相；
所述基质包括具有Th2Zn17型晶相的胞相，将所述胞相分割开的胞壁相，具有比所述基质的平均Cu浓度高、比所述晶界相的Cu浓度低的Cu浓度的多个Cu高浓度相；
在包括所述Th2Zn17型晶相的c轴的截面内，所述多个Cu高浓度相相对于所述基质的面积比例在0.2％以上5.0％以下；
在以所述多个Cu高浓度相中的至少一个Cu高浓度相的重心为中心的半径3μm的圆内分布有平均3个以上15个以下的其它Cu高浓度相。
2.如权利要求1所述的永久磁铁，其中，
剩余磁化强度Br在1.16T以上；
M-H曲线上的矫顽力Hcj在1600kA/m以上；
B-H曲线上的矫顽力HcB在700kA/m以上；
矩形比在90％以下；
回复磁导率在1.15以上1.90以下。
3.如权利要求1或2所述的永久磁铁，其中，
所述组成式中的元素R的50原子％以上为Sm；
所述组成式中的元素M的50原子％以上为Zr。
4.如权利要求1～3中任一项所述的永久磁铁，其中，所述组成式中的Co的20原子％以下被选自Ni、V、Cr、Mn、Al、Ga、Nb、Ta和W的至少一种元素置换。
5.一种永久磁铁，其包括：
由权利要求1～4中任一项所述的永久磁铁构成的第一永久磁铁，以及
剩余磁化强度Br在1.16T以上、M-H曲线上的矫顽力Hcj在800kA/m以上且在所述第一永久磁铁的所述矫顽力Hcj以下、回复磁导率在1.1以下的第二永久磁铁；
所述第一永久磁铁和所述第二永久磁铁在磁路上相互并联或串联配置。
6.一种旋转电机，其中，具有定子和转子，所述定子或所述转子具有权利要求1～5中任一项所述的永久磁铁。
7.如权利要求6所述的旋转电机，其中，所述转子经由轴与涡轮连接。
8.一种车辆，其中，具有权利要求6所述的旋转电机。
9.一种车辆，其中，具有权利要求6所述的旋转电机，所述转子与轴连接，旋转被传递给所述轴。
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