JP6490821B2 - 永久磁石、回転電機、および車 - Google Patents
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Description
(式中、AはCe、Pr、およびNdからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素、RはA元素を除く希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素、MはZr、Ti、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素、xは0.02≦x≦0.2を満足する数、pは10.5≦p≦12.4原子%を満足する数、qは28≦q≦40原子%を満足する数、rは0.88≦r≦4.3原子%を満足する数、tは3.5≦t≦13.5原子%を満足する数である)で表され、Th2Zn17型結晶相を有する主相を含む金属組織を具備する。主相を構成する複数の結晶粒のそれぞれのFe濃度は28原子%以上である。複数の結晶粒間のA元素の濃度差は0.2原子%以上3.0原子%以下である。
本実施形態の永久磁石について以下に説明する。
本実施形態の永久磁石は、組成式:(R1−xAx)pFeqMrCutCo100−p−q−r−t(式中、AはCe、Pr、およびNdから選ばれる少なくとも一つの元素、RはA元素を除く希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素、MはZr、Ti、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素、xは0.02≦x≦0.2を満足する数、pは10.5≦p≦12.4原子%を満足する数、qは28≦q≦40原子%を満足する数、rは0.88≦r≦4.3原子%を満足する数、tは3.5≦t≦13.5原子%を満足する数である)で表される組成を備える。
(BH)max(理論値)=Mr 2/4μ0・・・(1)
角型比は、測定で得られる(BH)maxと(BH)max(理論値)の比により評価され、下記式(2)により求められる。
(BH)max(実測値)/(BH)max(理論値)×100・・・(2)
次に、永久磁石の製造方法例について説明する。まず、永久磁石の合成に必要な所定の元素を含む合金粉末を調製する。次に、電磁石の中に設置した金型内に合金粉末を充填し、磁場を印加しながら加圧成形することにより結晶軸を配向させた圧粉体を製造する。
第1の実施形態の永久磁石は、各種モータや発電機等の回転電機に使用することができる。また、可変磁束モータや可変磁束発電機の固定磁石や可変磁石として使用することも可能である。第1の実施形態の永久磁石を用いることによって、各種のモータや発電機が構成される。第1の実施形態の永久磁石を可変磁束モータに適用する場合、可変磁束モータの構成やドライブシステムには、例えば特開2008−29148号公報や特開2008−43172号公報に開示されている技術を適用することができる。
永久磁石に用いられる各原料を所定の比率で秤量して混合した後、Arガス雰囲気でアーク溶解して合金インゴットを作製した。上記合金インゴットを1160℃で12時間保持して熱処理を行った後、合金インゴットに対して粗粉砕とジェットミルによる粉砕とを実施し、磁石の原料粉末としての合金粉末を調製した。得られた合金粉末を磁界中でプレス成形して圧縮成形体を作製した。
各原料を所定の比率で秤量して混合した後、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。合金インゴットに対し粗粉砕を実施した後に1160℃、8時間の熱処理を施し、急冷することにより室温まで冷却した。さらに粗粉砕とジェットミルによる粉砕とを実施し、磁石の原料粉末としての合金粉末を調製した。さらに上記合金粉末を磁界中でプレス成形して圧縮成形体を作製した。
各原料を所定の比率で秤量して混合した後、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。合金インゴットに対し粗粉砕を実施した後に1170℃、12時間の熱処理を施し、急冷することにより室温まで冷却した。さらに粗粉砕とジェットミルによる粉砕とを実施し、磁石の原料粉末としての合金粉末を調製した。さらに上記合金粉末を磁界中でプレス成形して圧縮成形体を作製した。
各原料を所定の比率で秤量して混合した後、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。上記合金インゴットに対し粗粉砕を実施した後に1170℃、9時間の熱処理を施し、急冷することにより室温まで冷却した。さらに、粗粉砕とジェットミルによる粉砕とを磁石の原料粉末としての合金粉末を調製した。さらに上記合金粉末を磁界中でプレス成形して圧縮成形体を作製した。
実施例8と同組成の合金粉末を原料に用い、磁界中でプレス成形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結炉のチャンバ内に配置し、チャンバ内を9.0×10−3Paの真空状態にした後に1190℃まで昇温させ、到達温度で15分間保持した後、チャンバ内にArガスを導入した。次に、Ar雰囲気中としたチャンバ内の温度をそれぞれ表2に示す焼結温度まで昇温させ、到達温度で4時間保持することにより焼結を行った。
表1に示す組成を有する磁石を、実施例1および実施例2のそれぞれと同一の方法で作製した。また、実施例と同様に、主相を構成する結晶粒のFe濃度およびA元素濃度のばらつき、さらに角型比、保磁力、および残留磁化を測定した。その結果を表3に示す。
実施例8と同組成の合金粉末を原料に用い、磁界中でプレス成形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結炉のチャンバ内に配置し、チャンバ内を9.0×10−3Paの真空状態にした後に1190℃まで昇温させ、到達温度で15分間保持した後、チャンバ内にArガスを導入した。次に、Ar雰囲気中としたチャンバ内の温度をそれぞれ表2に示す焼結温度まで昇温させ、到達温度で4時間保持することにより焼結を行った。
Claims (9)
- 組成式:(R1−xAx)pFeqMrCutCo100−p−q−r−t
(式中、AはCe、Pr、およびNdからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素、RはA元素を除く希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素、MはZr、Ti、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素、xは0.02≦x≦0.2を満足する数、pは10.5≦p≦12.4原子%を満足する数、qは28≦q≦40原子%を満足する数、rは0.88≦r≦4.3原子%を満足する数、tは3.5≦t≦13.5原子%を満足する数である)
で表される永久磁石であって、
Th2Zn17型結晶相を有する主相を含む金属組織を具備し、
前記主相を構成する複数の結晶粒のそれぞれのFe濃度が28原子%以上であり、
前記複数の結晶粒間のA元素の濃度差が0.2原子%以上3.0原子%以下である、永久磁石。 - 前記組成式におけるA元素の50原子%以上がPrである、請求項1に記載の永久磁石。
- 前記組成式におけるR元素の50原子%以上がSmであり、
前記組成式におけるM元素の50原子%以上がZrである、請求項1または請求項2に記載の永久磁石。 - 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からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素で置換されている、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の永久磁石。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の永久磁石を具備する、回転電機。
- 前記回転電機は、ステータと、ロータと、を有し、
前記ステータまたはロータは、前記永久磁石を有する、請求項5に記載の回転電機。 - 前記回転電機の一端に設けられたタービンに前記ロータがシャフトを介して接続されている、請求項6に記載の回転電機。
- 請求項5または請求項6に記載の回転電機を具備する、車。
- 請求項6に記載の回転電機を具備し、
前記ロータはシャフトに接続されており、前記シャフトに回転が伝達される、車。
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