永久磁铁、电动机、以及发电机制造技术

本发明专利技术提供高性能的永久磁铁。本发明专利技术中，进行熔体化处理，其具备：在温度TST下进行热处理的工序，和将具有第一层和设于第一层上的第二层的冷却构件配置在加热体和被处理体之间、以使第一层位于被处理体侧的工序，和将被处理体与冷却构件一起搬出至加热室的外部、对被处理体进行冷却，以使被处理体的温度达到比温度TST‑200℃低的温度的工序。在冷却被处理体的工序中，被处理体的温度达到温度TST‑200℃为止的冷却速度为5℃/s以上。

Permanent magnet, motor and generator

The invention provides a permanent magnet with high performance. In the invention, by melt processing, including: heat treatment at high temperature of TST process, and the cooling member having a first configuration layer and a second layer of the first layer in the heating body and the body to be treated, so that the first layer is located on the side of the body by the treating process, and will be processed outside of the body and the cooling member together out of the heating chamber to cool the body to be treated, so that the processed body temperature reaches 200 degrees Celsius lower temperature than the temperature of TST process. In the cooling body to be treated in the process of the processed body temperature reaches 200 DEG C temperature cooling rate of TST so far is 5 DEG C above /s.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施方式的专利技术涉及永久磁铁、电动机、以及发电机。
技术介绍
作为高性能稀土类磁铁的例子，已知Sm-Co系磁铁、Nd-Fe-B系磁铁等。在这些磁铁中，Fe和Co有助于饱和磁化的增大。此外，这些磁铁中含有Nd或Sm等稀土类元素,提供了来源于结晶场中的稀土类元素的4f电子的行为的较大的磁各向异性。藉此，可得到较大的矫顽磁力，实现高性能磁铁。这样的高性能磁铁主要用于电动机、扬声器、计量仪器等电气设备。为了应对近年来各种电气设备的小型轻量化、低耗电化的要求的提高，要求提高了永久磁铁的最大磁能积(BHmax)的、更高性能的永久磁铁。此外，近年，提出了可变磁通量型电动机，其有助于电动机的高效化。由于Sm-Co系磁铁的固化温度高，因此能够在高温下实现良好的电动机特性，但希望进一步高矫顽磁力化和高磁化，进一步改善矩形比。认为在Sm-Co系磁铁的高磁化中Fe的高浓度化是有效的，但在以往的制法中，由于使Fe高浓度化而有矫顽磁力下降的倾向。从这样的情况出发，为了实现高性能的电动机用的磁铁，需要在高Fe浓度组成中改善磁化的同时，能够呈现高矫顽磁力的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/156031号专利文献2：国际公开第2014/156047号
技术实现思路
本专利技术中所要解决的课题是通过控制永久磁铁中的金属组织，提供高性能的永久磁铁。实施方式的永久磁铁的制造方法中，至少通过进行以下工序来制造永久磁铁：在磁场中将合金粉末加压成形、制作压缩成形体的工序，和对压缩成形体进行烧结、形成烧结体的工序，和对烧结体进行熔体化处理的工序，和对熔体化处理后的烧结体进行时效处理的工序。熔体化处理具备：在具有加热体的加热室的内部在1100℃以上1200℃以下的温度TST下进行具有烧结体的被处理体的热处理的工序，和在热处理之后，将包括具有第一热放射率的第一层和设置于第一层上的具有比第一热放射率低的第二热放射率的第二层的冷却构件搬入加热室的内部、以使第一层位于被处理体侧的方式将冷却构件配置于加热体和被处理体之间的工序，和将被处理体与冷却构件一起搬出加热室的外部、将被处理体冷却至被处理体的温度为比温度TST-200℃低的温度为止的工序。在对被处理体进行冷却的工序中，被处理体的温度达到温度TST-200℃为止的冷却速度为5℃/s以上。附图说明图1是表示永久磁铁的制造方法例的流程图。图2是表示永久磁铁的制造装置的构成例的示意图。图3是表示冷却构件的构造例的示意图。图4是表示冷却构件的其他构造例的示意图。图5是表示冷却构件的其他构造例的示意图。图6是用于说明熔体化处理工序的例的示意图。图7是表示永久磁铁电动机的图。图8是表示可变磁通量电动机的图。图9是表示发电机的图。具体实施方式下面参照附图对实施方式进行说明。另外，附图是示意性的，有时例如厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等与实物不同。此外，在实施方式中，对实质上相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。(第一实施方式)以下对本实施方式的永久磁铁及其制造方法例进行说明。图1是表示本实施方式的永久磁铁的制造方法例的流程图。如图1所示，本实施方式的永久磁铁的制造方法例具备压缩成形体制作工序(S1)、和烧结工序(S2)、和熔体化处理(SolutionHeatTreatment)工序(S3)、和时效处理工序(S4)。通过上述制造方法例，对能够制造的永久磁铁的例进行说明。永久磁铁例如具备具有组成式：RpFeqMrCutCo100-p-q-r-t(式中，R是选自稀土类元素的至少1个元素，M是选自Zr、Ti、以及Hf的至少1个元素，p是满足10.5≤p≤12.5原子％的数，q是满足27≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足4.5≤t≤10.7原子％的数)所表示的组成的烧结体。上述组成式中的R是可对磁铁材料提供较大的磁各向异性的元素。作为R元素，例如可使用选自包括钇(Y)的稀土类元素的1个或多个元素等，例如可使用钐(Sm)、铈(Ce)、钕(Nd)、镨(Pr)等，特别优选使用Sm。例如，在作为R元素使用包括Sm的多个元素的情况下，通过将Sm浓度设为能够作为R元素适用的元素整体的50原子％以上，能够提高磁铁材料的性能、例如矫顽磁力。另外，进一步优选将能够作为R元素适用的元素的70原子％以上设为Sm，更进一步优选设为90％以上。可通过将能够作为R元素适用的元素的浓度例如设为10.5原子％以上12.5原子％以下来增大矫顽磁力。能够作为R元素适用的元素的浓度低于10.5原子％的情况下，大量的α-Fe析出、矫顽磁力变小，在能够作为R元素适用的元素的浓度超过12.5原子％的情况下，饱和磁化下降。能够作为R元素适用的元素的浓度更优选10.9原子％以上12.1原子％以下，进一步优选11.0原子％以上12.0原子％以下。上述组成式中的M是在高Fe浓度的组成下可使其呈现较大矫顽磁力的元素。作为M元素，例如可使用选自钛(Ti)、锆(Zr)、以及铪(Hf)的1个或多个元素。如果M元素的含量r超过4.5原子％，则容易生成过多地含有M元素的异相，矫顽磁力、磁化都容易下降。此外，如果M元素的含量r低于0.88原子％，则Fe浓度变高的效果容易变小。即，M元素的含量r优选0.88原子％以上4.5原子％以下。元素M的含量r更优选1.14原子％以上3.58原子％以下，进一步优选大于1.49原子％且为2.24原子％以下，更进一步优选1.55原子％以上2.23原子％以下。Fe是主要承担磁铁材料的磁化的元素。通过大量掺和Fe可提高磁铁材料的饱和磁化，但如果过多掺和则由于α-Fe的析出和相分离而难以得到所希望的结晶相，有使矫顽磁力下降之虞。因此，Fe的含量q优选27原子％以上40原子％以下。Fe的含量q更优选28原子％以上36原子％以下，进一步优选30原子％以上33原子％以下。M元素优选至少含有Zr。尤其，通过将M元素的50原子％以上设为Zr，可提高永久磁铁的矫顽磁力。另一方面，由于M元素中Hf尤其昂贵，因此即使在使用Hf的情况下，也优选减少其用量。例如，优选Hf的含量低于M元素的20原子％。Cu是可在磁铁材料中呈现高矫顽磁力的元素。Cu的含量优选例如4.5原子％以上13.5原子％以下。如果大量掺和超过该范围上限的Cu，则磁化的下降显著，且如果为低于该范围下限的量则难以得到高矫顽磁力和良好的矩形比。Cu的含量t更优选4.9原子％以上9.0原子％以下，进一步优选5.3原子％以上5.8原子％以下。Co是在承担磁铁材料的磁化的同时使高矫顽磁力呈现的元素。此外，如果大量掺和Co则可得到高固化温度，可提高磁铁特性的热稳定性。如果Co的混合量少，则这些效果减弱。但是，如果过多添加Co，则Fe的比例相对地减少，有导致磁化下降之虞。此外，通过将20原子％以下的Co用选自Ni、V、Cr、Mn、Al、Si、Ga、Nb、Ta、W的1个或多个元素取代，可提高磁铁特性、例如矫顽磁力。具有上述组成的永久磁铁具备包括具有六方晶系的Th2Zn17型结晶相(2-17型结晶相)的主相、和设置于构成主相的结晶粒之间的晶界相的二维金属组织。而且，主相包括具有2-17型结晶相的晶胞相、和具有六方晶系的CaCu5型结晶相(1-5型结晶相)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永久磁铁的制造方法，其是至少通过进行以下工序来制造永久磁铁的永久磁铁的制造方法：在磁场中将合金粉末加压成形、制作压缩成形体的工序，和对所述压缩成形体进行烧结、形成烧结体的工序，和对所述烧结体进行熔体化处理的工序，和对所述熔体化处理后的烧结体进行时效处理的工序；所述熔体化处理具备：在具有加热体的加热室的内部，在1100℃以上1200℃以下的温度TST下进行具有所述烧结体的被处理体的热处理的工序，和在所述热处理之后，将包括具备第一热放射率的第一层、和设于所述第一层上的具有比所述第一热放射率低的第二热放射率的第二层的冷却构件搬入所述加热室的内部，将所述冷却构件配置于所述加热体和所述被处理体之间，以使所述第一层位于所述被处理体侧的工序，和将所述被处理体和所述冷却构件一起搬出至所述加热室的外部，对所述被处理体进行冷却，以使所述被处理体的温度达到比温度TST‑200℃低的温度的工序；在对所述被处理体进行冷却的工序中，所述被处理体的温度达到温度TST‑200℃为止的冷却速度在5℃/s以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种永久磁铁的制造方法，其是至少通过进行以下工序来制造永久磁铁的永久磁铁的制造方法：在磁场中将合金粉末加压成形、制作压缩成形体的工序，和对所述压缩成形体进行烧结、形成烧结体的工序，和对所述烧结体进行熔体化处理的工序，和对所述熔体化处理后的烧结体进行时效处理的工序；所述熔体化处理具备：在具有加热体的加热室的内部，在1100℃以上1200℃以下的温度TST下进行具有所述烧结体的被处理体的热处理的工序，和在所述热处理之后，将包括具备第一热放射率的第一层、和设于所述第一层上的具有比所述第一热放射率低的第二热放射率的第二层的冷却构件搬入所述加热室的内部，将所述冷却构件配置于所述加热体和所述被处理体之间，以使所述第一层位于所述被处理体侧的工序，和将所述被处理体和所述冷却构件一起搬出至所述加热室的外部，对所述被处理体进行冷却，以使所述被处理体的温度达到比温度TST-200℃低的温度的工序；在对所述被处理体进行冷却的工序中，所述被处理体的温度达到温度TST-200℃为止的冷却速度在5℃/s以上。2.如权利要求1所述的永久磁铁的制造方法，其特征在于，所述永久磁铁具备组成式：RpFeqMrCusCo100-p-q-r-t所表示的组成，式中，R是选自稀土类元素的至少1个元素，M是选自Zr、Ti、以及Hf的至少1个元素，p是满足10.5≤p≤12.5原子％的数，q是满足27≤q≤40原子％的数，r是满足0.88≤r≤4.5原子％的数，t是满足4.5≤t≤10.7原子％的数。3.如权利要求2所述的永久磁铁，其特征在于，所述组成式中的元素R的50原子％以上为Sm，所述组成式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：真田直幸，樱田新哉，堀内阳介，萩原将也，远藤将起，寺田贵洋，近冈秀男，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP