JP6257890B2 - 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1:Rp1Feq1Mr1Cus1Co100-p1-q1-r1-s1
(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、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、p1、q1、r1およびs1はそれぞれ原子%で、10≦p1≦13.3、25≦q1≦40、0.87≦r1≦5.4、3.5≦s1≦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からなる結晶粒と、
組成式2:Rp2Feq2Mr2Cus2Co100-p2-q2-r2-s2
(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、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、p2、q2、r2およびs2はそれぞれ原子%で、10.8≦p2≦11.6、25≦q2≦40、1≦r2≦2、5≦s2≦16、1.5≦s2/s1≦4を満足する数である)
で表される組成を有し、かつ0.05μm以上2μm以下の範囲の平均厚さを有するCuリッチ相とを備える。主相は、Th2Zn17型結晶相を有するセル相と、セル相を取り囲むように存在するセル壁相とを備える。
組成式1:Rp1Feq1Mr1Cus1Co100-p1-q1-r1-s1
(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、p1、q1、r1およびs1はそれぞれ原子%で、10≦p1≦13.3、25≦q1≦40、0.87≦r1≦5.4、3.5≦s1≦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から結晶粒と、主相よりCu濃度が高いCuリッチ相とを備える。Cuリッチ相は0.05μm以上2μm以下の範囲の平均厚さを有する。
組成式2:Rp2Feq2Mr2Cus2Co100-p2-q2-r2-s2
(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、p2、q2、r2およびs2はそれぞれ原子%で、10.8≦p2≦11.6、25≦q2≦40、1≦r2≦2、5≦s2≦16、1<s2/s1を満足する数である)
Cuリッチ相の組成が組成式2の範囲から外れると、上記したCuリッチ相に基づく密度や強度等の向上効果を得ることができない。Cuリッチ相のCu含有量(s2)は、さらに焼結体の全体組成におけるCu含有量(s1)に対して1.5倍以上4倍以下の範囲(1.5≦s2/s1≦4)であることが好ましい。これによって、焼結磁石の保磁力をより良好に保ちつつ、焼結磁石の強度をより効果的に向上させることができる。
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。得られた合金粉末に対して示差熱分析を行って、前述した手法によりDTA曲線で1100℃から1220℃の間に現れる吸熱ピーク(最大ピーク)の立ち上がり温度Tpを求めた。DTA曲線の測定には、示差熱天秤・TGD−7000型(アルバック理工社製)を用いた。測定温度範囲は室温から1650℃とし、加熱速度は10℃/分、雰囲気はArガス(流量100mL/分)とした。試料の量はおよそ300mgとし、アルミナ製容器に収容して測定を行った。リファレンスにはアルミナを使用した。このようにして求めた合金粉末のピーク立ち上がり温度Tpを表2に示す。
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1175℃×12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。実施例1と同様に、合金粉末のピーク立ち上がり温度Tpを求めた。次いで、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。合金粉末の圧縮成形体を焼成炉のチャンバ内に配置して真空度が5.0×10-3Paとなるまで真空排気した。チャンバ内の温度を表2に示す温度T(雰囲気切り替え温度)まで昇温し、その温度で15分間保持した後、チャンバ内にArガスを導入して1180℃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1135℃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。実施例1と同様に、合金粉末のピーク立ち上がり温度Tpを求めた。次いで、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。合金粉末の圧縮成形体を焼成炉のチャンバ内に配置して真空度が9.0×10-3Paとなるまで真空排気した。チャンバ内の温度を表2に示す温度T(雰囲気切り替え温度)まで昇温し、その温度で3分間保持した後、チャンバ内にArガスを導入して1190℃まで昇温し、その温度で4時間保持して焼結を行い、引き続いて1130℃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(焼結体)中のCuリッチ相の平均厚さ、体積分率および組成、焼結磁石の密度、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および表4に示す。
実施例5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。実施例1と同様に、合金粉末のピーク立ち上がり温度Tpを求めた。次いで、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。焼結工程における雰囲気切り替え温度Tを表2に示す温度とする以外は、実施例5と同様にして、焼結、溶体化処理および時効処理を行って焼結磁石を作製した。焼結磁石(焼結体)中のCuリッチ相の平均厚さ、体積分率および組成、焼結磁石の密度、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および表4に示す。
Claims (9)
- 組成式1:Rp1Feq1Mr1Cus1Co100-p1-q1-r1-s1
(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、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、p1、q1、r1およびs1はそれぞれ原子%で、10≦p1≦13.3、25≦q1≦40、0.87≦r1≦5.4、3.5≦s1≦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からなる結晶粒と、
組成式2:Rp2Feq2Mr2Cus2Co100-p2-q2-r2-s2
(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、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、p2、q2、r2およびs2はそれぞれ原子%で、10.8≦p2≦11.6、25≦q2≦40、1≦r2≦2、5≦s2≦16、1.5≦s2/s1≦4を満足する数である)
で表される組成を有し、かつ0.05μm以上2μm以下の範囲の平均厚さを有するCuリッチ相とを備え、
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に記載の永久磁石において、
前記焼結体を構成する前記結晶粒は35μm以上200μm以下の範囲の平均結晶粒径を有し、前記Cuリッチ相は前記結晶粒の粒界に筋状に存在している永久磁石。 - 請求項1または請求項2に記載の永久磁石において、
前記焼結体中の前記Cuリッチ相の体積分率が0.01%以上5%以下の範囲である永久磁石。 - 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1および組成式2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1および組成式2における元素Rの70原子%以上がSmである永久磁石。 - 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において、
前記組成式1および組成式2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6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6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7に記載のモータまたは請求項8に記載の発電機を具備する自動車。
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