JP6076705B2 - 永久磁石とそれを用いたモータおよび発電機 - Google Patents
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Description
組成式:RpFeqMrCusCo100−p−q−r−s
(式中、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素であって、元素Rの50原子%以上がSmであり、MはZr、TiおよびHfから選ばれる少なくとも1種の元素であり、p、q、rおよびsはそれぞれ原子%で、10≦p≦13.3、25≦q≦40、0.87≦r≦5.4、3.5≦s≦13.5を満足する数である)
で表される組成を有する焼結体を具備する。永久磁石を構成する焼結体は、Th2Zn17型結晶相を含む主相と、主相中のR濃度の1.2倍以上の元素Rと主相中のM濃度の1.2倍以上の元素Mとを含むR−Mリッチ相とを有する金属組織を備える。金属組織中のR−Mリッチ相の体積分率は0.2%以上15%以下の範囲であると共に、焼結体を構成する結晶粒の平均結晶粒径は35μm以上200μm以下の範囲である。
組成式:RpFeqMrCusCo100-p-q-r-s …(1)
(式中、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、MはZr、TiおよびHfから選ばれる少なくとも1種の元素であり、p、q、rおよびsはそれぞれ原子%で、10≦p≦13.3、25≦q≦40、0.87≦r≦5.4、3.5≦s≦13.5を満足する数である)
で表される組成を有する焼結体を具備する。実施形態の永久磁石を構成する焼結体は、Th2Zn17型結晶相を含む主相と、主相中のR濃度の1.2倍以上の元素Rと主相中のM濃度の1.2倍以上の元素Mとを含むR−Mリッチ相とを有する金属組織を備える。
焼結体の原料粉末として用いる合金粉末の粒度については、後に詳述する。
各原料を表1に示す組成となるように秤量した後、Arガス雰囲気中で高周波溶解して合金インゴットを作製した。合金インゴットを粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕して合金粉末を調製した。ジェットミルによる粉砕条件を調整することによって、表2に示す粒度分布を有する合金粉末を得た。合金粉末を磁界中でプレス成型して圧縮成形体を作製した。次に、合金粉末の圧縮成形体を焼成炉のチャンバ内に配置し、Arガス雰囲気中にて1200℃まで昇温し、その温度で6時間保持して焼結を行い、引き続いて1180℃で5時間保持して溶体化処理を行った。
各原料を表1に示す組成となるように秤量した後、Arガス雰囲気中でアーク溶解して合金インゴットを作製した。合金インゴットを1180℃×4時間の条件で熱処理した後に粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕して合金粉末を調製した。ジェットミルによる粉砕条件を調整することによって、表2に示す粒度分布を有する合金粉末を得た。合金粉末を磁界中でプレス成型して圧縮成形体を作製した。次に、合金粉末の圧縮成形体を焼成炉のチャンバ内に配置し、チャンバ内の真空度が9.5×10-3Paとなるまで真空排気した。この状態でチャンバ内の温度を1160℃まで昇温し、その温度で5分間保持した後、チャンバ内にArガスを導入した。Ar雰囲気としたチャンバ内の温度を1185℃まで昇温し、その温度で3時間保持して焼結を行い、引き続いて1140℃で12時間保持して溶体化処理を行った。
各原料を表1に示す組成となるように秤量した後、Arガス雰囲気中で高周波溶解して合金インゴットを作製した。合金インゴットを1160℃×8時間の条件で熱処理した後に粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕して合金粉末を調製した。ジェットミルによる粉砕条件を調整することで、表2に示す粒度分布を有する合金粉末を得た。合金粉末を磁界中でプレス成型して圧縮成形体を作製した。次に、合金粉末の圧縮成形体を焼成炉のチャンバ内に配置し、Arガス雰囲気中にて1195℃まで昇温し、その温度で3時間保持して焼結を行い、引き続いて1150℃で12時間保持して溶体化処理を行った。
表1に示す組成を適用する以外は、実施例1と同様にして焼結磁石を作製した。比較例1は合金組成中のFe濃度を25原子%未満としたものであり、比較例2は合金組成中のSm濃度を10原子%未満としたものである。焼結磁石中のR−Mリッチ相の体積分率、焼結磁石の平均結晶粒径、保磁力、残留磁化、抗折強度を、実施例1と同様にして測定した。これらの測定結果を表3に示す。
実施例6と同組成となるように各原料を秤量した後、Arガス雰囲気中で高周波溶解して合金インゴットを作製した。合金インゴットを1160℃×8時間の条件で熱処理した後に粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕して合金粉末を調製した。ジェットミルによる粉砕条件を調整することで、表2に示す粒度分布を有する合金粉末を得た。比較例3は粒径が7〜15μmの粒子を含まない合金粉末を用いており、比較例4は7〜15μmの粒子の量が多い合金粉末を用いている。このような合金粉末を用いる以外は、実施例6と同様にして焼結磁石を作製した。焼結磁石中のR−Mリッチ相の体積分率、焼結磁石の平均結晶粒径、保磁力、残留磁化、抗折強度を、実施例1と同様にして測定した。これらの測定結果を表3に示す。
Claims (8)
- 組成式:RpFeqMrCusCo100−p−q−r−s
(式中、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素であって、元素Rの50原子%以上がSmであり、MはZr、TiおよびHfから選ばれる少なくとも1種の元素であり、p、q、rおよびsはそれぞれ原子%で、10≦p≦13.3、25≦q≦40、0.87≦r≦5.4、3.5≦s≦13.5を満足する数である)
で表される組成を有する焼結体を具備する永久磁石であって、
前記焼結体は、Th2Zn17型結晶相を含む主相と、前記主相中のR濃度の1.2倍以上の元素Rと前記主相中のM濃度の1.2倍以上の元素Mとを含むR−Mリッチ相とを有する金属組織を備え、
前記金属組織中の前記R−Mリッチ相の体積分率が0.2%以上15%以下の範囲であると共に、前記焼結体を構成する結晶粒の平均結晶粒径が35μm以上200μm以下の範囲である、永久磁石。 - 請求項1に記載の永久磁石において、
前記金属組織中の前記R−Mリッチ相の体積分率が0.5%以上10%以下の範囲である永久磁石。 - 請求項1または請求項2に記載の永久磁石において、
前記主相は、前記Th2Zn17型結晶相を有するセル相と、前記セル相を取り囲むように存在するセル壁相とを備える永久磁石。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の永久磁石において、
前記組成式における元素Mの50原子%以上がZrである永久磁石。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の永久磁石において、
前記組成式におけるCoの20原子%以下が、Ni、V、Cr、Mn、Al、Ga、Nb、TaおよびWから選ばれる少なくとも1種の元素Aで置換されている永久磁石。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の永久磁石を具備するモータ。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の永久磁石を具備する発電機。
- 請求項6に記載のモータまたは請求項7に記載のモータを具備する自動車。
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