R-T-B系磁铁、电动机和发电机制造技术

本发明专利技术的课题在于：提供一种R－T－B系磁铁，矫顽力和磁化磁场低，即使磁化磁场低，也具有高的剩余磁通密度，且小曲线平坦性高。解决方案在于：R－T－B系磁铁含有1种以上的稀土元素(R)、铁或铁和Co为必须成分的过渡金属元素(T)、B、为Ga或Ga和Al的元素M、C，在将R、T、B、M、C的原子数比率分别设为a、b、c、d、e时，为14％≤a≤20％、70％≤b≤82％、4％≤c≤7％、0.009≤d/b≤0.035、0.025≤e/b≤0.055，包括具有R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】R-T-B系磁铁、电动机和发电机
本专利技术涉及R-T-B系磁铁、电动机和发电机。本专利技术特别涉及适于构成可变磁力电动机、发电机的可变磁通磁铁的R-T-B系磁铁。
技术介绍
作为民生、产业、输送设备的动力装置，使用能够通过逆变器控制进行节能且高效率的永久磁铁同步电动机。但是，永久磁铁的磁通恒定的永久磁铁同步电动机的感应电压与转速成比例地变高，因此，难以实现宽范围的转速条件下的驱动。因此，为了在中高速区域和轻负载时，感应电压不会成为电源电压以上，使通过电枢电流产生的退磁场相抵永久磁铁的磁通且减少交链磁通的弱励磁控制的方法应用于永久磁铁同步电动机。但是，其中存在如下问题：为了持续施加退磁场，需要总是持续流动无助于电动机输出的电枢电流，其结果，会降低电动机的效率。为了解决这种问题，例如，在专利文献1中记载了一种可变磁力电动机，其组合了通过从外部施加磁场而可逆地变化磁化的低矫顽力的Sm-Co系永久磁铁(可变磁通磁铁)和对可变磁通磁铁施加磁场的固定磁通磁铁。在可变磁力电动机中，在中高速区域和轻负载时，通过减少可变磁通磁铁的磁化，而使感应电压降低，能够抑制目前的弱励磁引起的电动机的效率降低。但是，专利文献1所记载的Sm-Co系永久磁铁，其主要原料Co的价格高，存在高成本的问题。另外，作为可变磁通磁铁的Sm-Co系永久磁铁的饱和磁化即使最大也仅为12.5kG左右，达不到作为固定磁通磁铁的钕磁铁的饱和磁化。因此，存在产生固定磁通磁铁与可变磁通磁铁的磁力上的差，且可变磁力电动机的输出和效率降低的问题。因此，作为可变磁通磁铁用的磁铁，考虑应用R-T-B系磁铁。在专利文献2中记载了一种R-T-B系磁性体，其剩余磁通密度Br为11kG以上，矫顽力HcJ为5kOe以下，用于将剩余磁通密度Br设为0所需要的外部磁场为1.10HcJ以下。该R-T-B系磁性体具有包含稀土元素R、过渡金属元素T和硼B的结晶颗粒，结晶颗粒内的Cu的含有率相对于结晶颗粒内的全部元素为0.5～0.6原子％。在专利文献3中记载了组成为(Ce1-x-yR1xR2y)aFebCocBdMeXfCgAh的永久磁铁。R1为选自Nd、Pr、Sm、La中的至少1种，R2为选自Tb、Dy、R1中未选择的元素中的至少1种。另外，M为Ti等的元素，X为Ga等的元素，A为选自F和O中的至少1种。该永久磁铁能够使磁化状态变化，且为低矫顽力。在专利文献4中记载了一种R-Fe-B系磁铁。在该R-Fe-B系磁铁中，结合有平均结晶粒径为0.01μm以上2μm以下且具有Nd2T14B型结晶相的集合组织的粉末颗粒，在位于该粉末颗粒之间的区域存在富稀土相，该富稀土相的个数密度为1.6×104个/mm2以上。但是，该R-Fe-B系磁铁以得到高矫顽力为目的，不具有能够应用于可变磁通磁铁的磁特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-34522号公报专利文献2：国际公开第2012/090765号专利文献3：日本特开2010-74084号公报专利文献4：日本特开2012-99852号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题专利文献2所记载的R-T-B系磁性体具有比现有的可变磁力电动机用Sm-Co系磁铁高的剩余磁通密度，能够期待可变磁力电动机的高输出和高效率。但是，专利文献2所记载的R-T-B系磁性体仅记载了饱和磁化状态下的磁特性。在此，饱和磁化状态是指，通过施加饱和磁场使试样磁化的状态。专利文献2所记载的R-T-B系磁性体为了实现饱和磁化状态的剩余磁通密度，需要相对于矫顽力至少高3倍以上的磁化磁场Hmag。因此，尽管专利文献2所记载的R-T-B系磁性体为低矫顽力，但该R-T-B系磁性体的磁化切换所需要的磁化磁场Hmag也变大。当磁化磁场Hmag变大时，存在会超过由电动机的定子线圈能够施加的磁场的上限的问题。另外，本专利技术的专利技术人发现，为了扩大可变磁力电动机的高效率运转范围，优选磁铁的磁化状态和退磁状态下的运转点的感应电压的变化率大，因此，在磁化切换的小磁滞回线上，需要磁化的变化相对于磁场的变化较小。特别优选：从磁滞曲线的第二和第三象限到第一和第四象限，磁化的变化较小。在本说明书中，将该期望的状态表达为小曲线平坦性高。但是，专利文献2所记载的R-T-B系磁性体就连在饱和磁化状态下，其相对于磁场变化的磁化变化也较大。因此，存在以下的问题：在比饱和磁场低的磁场中进行磁化时的小磁滞回线上，相对于磁场变化的磁化变化会进一步变大。另外，在专利文献3中记载了，在磁化磁场为10kOe时，第二和第三象限中的小曲线平坦性比较良好，但是，没有对第一和第四象限中的小曲线平坦性进行任何评价。在第一和第四象限中的小曲线平坦性低的情况下，不能确定用于使磁化变化的折回磁场，从而不能进行控制。本专利技术是鉴于这种实际情况而完成的，其目的在于：提供R-T-B系磁铁、具有该R-T-B系磁铁的电动机和发电机，该R-T-B系磁铁的矫顽力和磁化磁场低，即使在磁化磁场低的状态下，也具有高的剩余磁通密度，且小曲线平坦性高。用于解决技术问题的技术方案为了实现上述目的，本专利技术的R-T-B系磁铁如下。[1]一种R-T-B系磁铁，其特征在于，含有：1种以上的稀土元素；包含铁的1种以上的过渡金属元素或者包含铁和钴的2种以上的过渡金属元素；硼；元素M，其为镓或者镓和铝；和碳，将R-T-B系磁铁所含的元素的合计设为100at％，将稀土元素的含有比率设为a，将过渡金属元素的含有比率设为b，将硼的含有比率设为c，将元素M的含有比率设为d，将碳的含有比率设为e时，a、b、c、d和e满足：14at％≤a≤20at％、70at％≤b≤82at％、4at％≤c≤7at％、0.010≤d/b≤0.035、0.025≤e/b≤0.055的关系，R-T-B系磁铁具有主相结晶颗粒和存在于主相结晶颗粒间的晶界相，上述主相结晶颗粒由具有R2T14B型四方晶结构的化合物构成，晶界相具有R-T-M-C相，上述R-T-M-C相包含稀土元素、过渡金属元素、元素M和碳，将主相结晶颗粒内所含的稀土元素、过渡金属元素、元素M和碳的含有比率分别设为RMP、TMP、MMP和CMP，将R-T-M-C相所含的稀土元素、过渡金属元素、元素M和碳的含有比率分别设为RRC、TRC、MRC和CRC时，R-T-M-C相满足RRC＞RMP、TRC＜TMP、MRC＞MMP和CRC＞CMP的关系，RRC和MRC满足0.07≤MRC/RRC≤0.65的关系。[2]如[1]所述的R-T-B系磁铁，其特征在于：主相结晶颗粒的平均结晶粒径D50为2.50μm以下。[3]如[1]或[2]所述的R-T-B系磁铁，其特征在于：晶界相具有稀土元素、氧、碳和氮的含有比率比主相结晶颗粒内所含的稀土元素、氧、碳和氮的含有比率高的R-O-C-N相，在将晶界相的面积设为100％时，R-O-C-N相的面积比率为10％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种R－T－B系磁铁，其特征在于，含有：/n1种以上的稀土元素；/n包含铁的1种以上的过渡金属元素或者包含铁和钴的2种以上的过渡金属元素；/n硼；/n元素M，其为镓或者镓和铝；和/n碳，/n将所述R－T－B系磁铁所含的元素的合计设为100at％，将所述稀土元素的含有比率设为a，将所述过渡金属元素的含有比率设为b，将所述硼的含有比率设为c，将所述元素M的含有比率设为d，将所述碳的含有比率设为e时，所述a、b、c、d和e满足：/n14at％≤a≤20at％、/n70at％≤b≤82at％、/n4at％≤c≤7at％、/n0.010≤d/b≤0.035、/n0.025≤e/b≤0.055的关系，/n所述R－T－B系磁铁具有主相结晶颗粒和存在于所述主相结晶颗粒间的晶界相，所述主相结晶颗粒由具有R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 JP 2018-1027731.一种R－T－B系磁铁，其特征在于，含有：
1种以上的稀土元素；
包含铁的1种以上的过渡金属元素或者包含铁和钴的2种以上的过渡金属元素；
硼；
元素M，其为镓或者镓和铝；和
碳，
将所述R－T－B系磁铁所含的元素的合计设为100at％，将所述稀土元素的含有比率设为a，将所述过渡金属元素的含有比率设为b，将所述硼的含有比率设为c，将所述元素M的含有比率设为d，将所述碳的含有比率设为e时，所述a、b、c、d和e满足：
14at％≤a≤20at％、
70at％≤b≤82at％、
4at％≤c≤7at％、
0.010≤d/b≤0.035、
0.025≤e/b≤0.055的关系，
所述R－T－B系磁铁具有主相结晶颗粒和存在于所述主相结晶颗粒间的晶界相，所述主相结晶颗粒由具有R2T14B型四方晶结构的化合物构成，
所述晶界相具有R－T－M－C相，所述R－T－M－C相包含所述稀土元素、所述过渡金属元素、所述元素M和所述碳，
将所述主相结晶颗粒内所含的稀土元素、过渡金属元素、元素M和碳的含有比率分别设为RMP、TMP、MMP和CMP，将所述R－T－M－C相所含的稀土元素、过渡金属元素、元素M和碳的含有比率分别设为RRC、TRC、MRC和CRC时，所述R－T－M－C相满足RRC＞RMP、TRC＜TMP、MRC＞MMP和CRC＞CMP的关系，
所述RRC和所述MRC满足0.07≤MRC/RRC≤0.65的关系。


2.如权利要求1所述的R－T－B系磁铁，其特征在于：
所述主相结晶颗粒的平均结晶粒径D50为2.50μm以下。


3.如权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：梶田智宏，宫崎翔太，武田启司，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP