JP2020155774A - Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine and vehicle - Google Patents
Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine and vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020155774A JP2020155774A JP2020042956A JP2020042956A JP2020155774A JP 2020155774 A JP2020155774 A JP 2020155774A JP 2020042956 A JP2020042956 A JP 2020042956A JP 2020042956 A JP2020042956 A JP 2020042956A JP 2020155774 A JP2020155774 A JP 2020155774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- magnet material
- permanent magnet
- atomic
- number satisfying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 41
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 46
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 20
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 16
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 5
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- QEZGRWSAUJTDEZ-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-3-(piperidine-1-carbonyl)pyrazol-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C=1C(=NN(C=1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2)C(=O)N1CCCCC1 QEZGRWSAUJTDEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000441 X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005090 crystal field Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 fatty acid salt Chemical class 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000001637 plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000550 scanning electron microscopy energy dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical group [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0578—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together bonded together
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
実施形態は、磁石材料、永久磁石、回転電機、及び車両に関する。 Embodiments relate to magnet materials, permanent magnets, rotary electric machines, and vehicles.
永久磁石は、例えばモータ、発電機等の回転電機、スピーカ、計測機器等の電気機器、自動車、鉄道車両等の車両を含む広範な分野の製品に用いられている。近年、上記製品の小型化や高効率化が要求されており、高磁化及び高保磁力を有する高性能な永久磁石が求められている。 Permanent magnets are used in products in a wide range of fields, including, for example, rotary electric machines such as motors and generators, electric devices such as speakers and measuring devices, and vehicles such as automobiles and railroad cars. In recent years, miniaturization and high efficiency of the above products have been required, and high-performance permanent magnets having high magnetization and high coercive force have been required.
高性能な永久磁石の例としては、例えばＳｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石等の希土類磁石が挙げられる。これらの磁石では、ＦｅやＣｏが飽和磁化の増大に寄与している。また、これらの磁石にはＮｄやＳｍ等の希土類元素が含まれており、結晶場中における希土類元素の４ｆ電子の挙動に由来して大きな磁気異方性をもたらす。これにより、大きな保磁力を得ることができる。 Examples of high-performance permanent magnets include rare earth magnets such as Sm-Co-based magnets and Nd-Fe-B-based magnets. In these magnets, Fe and Co contribute to the increase in saturation magnetization. Further, these magnets contain rare earth elements such as Nd and Sm, and bring about a large magnetic anisotropy due to the behavior of 4f electrons of the rare earth elements in the crystal field. As a result, a large coercive force can be obtained.
本発明が解決しようとする課題は、磁石材料の保磁力を高めることである。 An object to be solved by the present invention is to increase the coercive force of the magnet material.
実施形態の磁石材料は、組成式１：ＲｘＮｂｙＢｔＭ１００−ｘ−ｙ−ｔ（Ｒは希土類元素からなる群より選ばれる少なくともの一つの元素であり、ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは６．２＜ｘ≦８原子％を満足する数であり、ｙは０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５を満足する数であり、ｔは０≦ｔ＜１２原子％を満足する数である）により表され、ＴｎＭｎ１２型結晶相及びＴｂＣｕ７型結晶相からなる群より選ばれる少なくとも一つの結晶相を有する主相を具備し、ｚ＝（１００−ｘ−ｙ−ｔ）／（ｘ＋ｙ）により定義されるｚは、７．５≦ｚ≦１２を満足する数である。 Magnet material embodiment, the composition formula 1: R x Nb y B t M 100-x-y-t (R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, M is Fe and Co It is at least one element selected from the group, x is a number satisfying 6.2 <x ≦ 8 atomic%, and y is a number satisfying 0.75 ≦ x / (x + y) ≦ 0.95. There is, t is a number satisfying 0 ≦ t <12 atomic%), and includes a main phase having at least one crystal phase selected from the group consisting of a TnMn 12 type crystal phase and a TbCu 7 type crystal phase. Then, z defined by z = (100−x−y−t) / (x + y) is a number satisfying 7.5 ≦ z ≦ 12.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and for example, the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like may differ from the actual ones. Further, in the embodiment, substantially the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
（第１の実施形態）
実施形態の磁石材料は、希土類元素と、Ｍ元素（ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素）と、Ｎｂ元素と、Ｂ元素とを含有する。上記磁石材料は、高濃度のＭ元素を含む結晶相を主相とする金属組織を具備する。主相中のＭ元素濃度を高めることにより飽和磁化を向上させることができる。主相は、磁石材料中の各結晶相及び非晶質相のうち、最も体積占有率が高い相である。上記磁石材料は副相を含んでいてもよい。副相は例えば主相の結晶粒間に存在する粒界相や微細結晶相、不純物相等である。高濃度のＭ元素を含む結晶相としては、例えばＴｈＭｎ１２型結晶相やＴｂＣｕ７型結晶相が挙げられる。
(First Embodiment)
The magnet material of the embodiment contains a rare earth element, an M element (M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co), an Nb element, and a B element. The magnet material has a metal structure having a crystal phase containing a high concentration of M element as a main phase. Saturation magnetization can be improved by increasing the concentration of M element in the main phase. The main phase is the phase having the highest volume occupancy among the crystalline phase and the amorphous phase in the magnet material. The magnet material may contain a subphase. The sub-phase is, for example, a grain boundary phase, a fine crystal phase, an impurity phase, etc. existing between the crystal grains of the main phase. Examples of the crystal phase containing a high concentration of M element include ThMn 12 type crystal phase and TbCu 7 type crystal phase.
希土類元素及びＭ元素に加え、Ｎｂ元素とＢ元素とを添加することにより非晶質の形成能を高め、保磁力を高めることができる。上記磁石材料の用途の一つにボンド磁石とそれを用いたモータがある。近年、モータの小型化や高速化の需要が増加しており、それに伴い磁石の耐熱性向上に対する要求が高まっている。耐熱性向上のためには保磁力の向上が必要である。 By adding the Nb element and the B element in addition to the rare earth element and the M element, the amorphous forming ability can be enhanced and the coercive force can be enhanced. One of the uses of the above magnet material is a bond magnet and a motor using the same. In recent years, the demand for miniaturization and high speed of motors has increased, and along with this, the demand for improving the heat resistance of magnets has increased. It is necessary to improve the coercive force in order to improve the heat resistance.
大きな磁気異方性を有する磁石材料において、保磁力を発現させるための有効な方法の一つに磁石材料中の結晶粒を微細化する方法がある。よって、主相は、微結晶を有することが好ましい。微結晶は、例えば液体急冷法を用いて非晶質の薄帯を作製してその後に適切な熱処理を施して結晶粒の析出と成長を行うことにより形成される。 In a magnet material having a large magnetic anisotropy, one of the effective methods for developing a coercive force is a method of refining crystal grains in the magnet material. Therefore, the main phase preferably has microcrystals. Microcrystals are formed by, for example, forming an amorphous strip using a liquid quenching method and then subjecting it to an appropriate heat treatment to precipitate and grow crystal grains.
磁気異方性が高い主相を微細化することにより、個々の結晶粒が単磁区状態となりやすくなり、逆磁区発生と磁壁伝播を抑制して高い保磁力を発現する。結晶粒径が微細すぎる場合も粗大すぎる場合も保磁力が低くなるため、主相の平均結晶粒径は、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、０．５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。また、主相の粒径分布を狭くすることにより角型比を向上させることができる。 By refining the main phase with high magnetic anisotropy, individual crystal grains tend to be in a single magnetic domain state, and the generation of reverse magnetic domains and domain wall propagation are suppressed to develop a high coercive force. Since the coercive force is low when the crystal grain size is too fine or too coarse, the average crystal grain size of the main phase is preferably 0.1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 0.5 nm or more and 80 nm or less. It is more preferably 1 nm or more and 60 nm or less, and further preferably 3 nm or more and 50 nm or less. In addition, the square ratio can be improved by narrowing the particle size distribution of the main phase.
粒界相として非磁性又は弱磁性の粒界相を形成してもよい。これにより結晶粒間の磁気的な結合が切断され、逆磁区の発生や磁壁の伝播を抑制する効果が高まり、保磁力を向上させることができる。 A non-magnetic or weakly magnetic grain boundary phase may be formed as the grain boundary phase. As a result, the magnetic bond between the crystal grains is broken, the effect of suppressing the generation of the reverse magnetic domain and the propagation of the domain wall is enhanced, and the coercive force can be improved.
保磁力を高めるためには希土類元素、Ｍ元素、Ｎｂ元素、Ｂ元素の各添加量を制御する必要がある。実施形態の磁石材料は、例えば組成式１：ＲｘＮｂｙＢｔＭ１００−ｘ−ｙ−ｔにより表される。なお、磁石材料は、不可避不純物を含んでいてもよい。 In order to increase the coercive force, it is necessary to control the addition amounts of rare earth elements, M elements, Nb elements, and B elements. Magnet material of embodiment, for example, the composition formula 1: represented by R x Nb y B t M 100 -x-y-t. The magnet material may contain unavoidable impurities.
Ｒ元素は希土類元素であり、磁石材料に大きな磁気異方性をもたらし、永久磁石に高い保磁力を付与することができる元素である。Ｒ元素は具体的には、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、特に、Ｓｍを用いることが好ましい。例えば、Ｒ元素としてＳｍを含む複数の元素を用いる場合、Ｓｍ濃度をＲ元素として適用可能な元素全体の５０原子％以上とすることにより、磁石材料の性能、例えば保磁力を高めることができる。 The R element is a rare earth element, which can bring a large magnetic anisotropy to the magnet material and impart a high coercive force to the permanent magnet. Specifically, the R element is yttrium (Y), lantern (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pr), samarium (Sm), europium (Eu), gadrinium ( It is at least one element selected from the group consisting of Gd), terbium (Tb), disprosium (Dy), holmium (Ho), samarium (Er), samarium (Tm), itterbium (Yb), and lutetium (Lu). In particular, it is preferable to use Sm. For example, when a plurality of elements including Sm are used as the R element, the performance of the magnet material, for example, the coercive force can be improved by setting the Sm concentration to 50 atomic% or more of the total number of elements applicable as the R element.
Ｒ元素の添加量ｘは、例えば６．２＜ｘ≦８原子％を満足する数であることが好ましい。ｘが少なすぎる場合も多すぎる場合も異相が析出して保磁力が低下する。Ｒ元素の添加量ｘは、６．３≦ｘ≦７．７原子％を満足する数、さらには６．４≦ｘ≦７．５原子％を満足する数、さらには６．５≦ｘ≦７．４原子％を満足する数であることがより好ましい。 The amount x of the R element added is preferably a number satisfying, for example, 6.2 <x ≦ 8 atomic%. When x is too small or too large, different phases are precipitated and the coercive force is lowered. The addition amount x of the R element is a number satisfying 6.3 ≦ x ≦ 7.7 atomic%, further a number satisfying 6.4 ≦ x ≦ 7.5 atomic%, and further 6.5 ≦ x ≦. It is more preferable that the number satisfies 7.4 atomic%.
ニオブ（Ｎｂ）は、高濃度のＭ元素を含む結晶相の安定化に有効な元素である。また、非晶質化の促進に有効な元素である。Ｎｂ元素の添加量ｙは、Ｒ元素の添加量ｘとの間で特定の関係式を満たすように調整することにより、磁石材料の性能、例えば保磁力を高めることができる。Ｎｂ元素の添加量ｙは、例えば０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５を満足する数であることが好ましい。 Niobium (Nb) is an element effective for stabilizing the crystal phase containing a high concentration of M element. It is also an element effective in promoting amorphization. The performance of the magnet material, for example, the coercive force, can be enhanced by adjusting the addition amount y of the Nb element so as to satisfy a specific relational expression with the addition amount x of the R element. The amount y of the Nb element added is preferably a number satisfying, for example, 0.75 ≦ x / (x + y) ≦ 0.95.
ｘ／（ｘ＋ｙ）が０．７５未満の場合、結晶構造中のＳｍ濃度が低下し、磁石材料の磁気異方性が低下することや、主相の安定性が低下し、例えばα−Ｆｅ相とＲ２Ｆｅ１４Ｂ相に分解しやすくなる等の理由により高い保磁力を得にくくなる。 When x / (x + y) is less than 0.75, the Sm concentration in the crystal structure decreases, the magnetic anisotropy of the magnet material decreases, and the stability of the main phase decreases, for example, the α-Fe phase. And R 2 Fe 14 B phase is easily decomposed, so that it becomes difficult to obtain a high coercive force.
ｘ／（ｘ＋ｙ）が０．９５より大きい場合、Ｎｂの量が少なくなりすぎて非晶質化が困難となり、保磁力が低下する。より好ましくは０．７６≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９３を満足する数であり、さらに好ましくは０．７７≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９を満足する数である。 When x / (x + y) is larger than 0.95, the amount of Nb becomes too small, amorphization becomes difficult, and the coercive force decreases. A number satisfying 0.76 ≦ x / (x + y) ≦ 0.93 is more preferable, and a number satisfying 0.77 ≦ x / (x + y) ≦ 0.9 is more preferable.
Ｎｂ元素の５０原子％以下は、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びハフニウム（Ｈｆ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されてもよい。Ｚｒ元素、Ｔａ元素、及びＨｆ元素は、結晶相の安定化や非晶質化に有効な元素である。 50 atomic% or less of the Nb element may be replaced with at least one element selected from the group consisting of zirconium (Zr), tantalum (Ta), and hafnium (Hf). The Zr element, Ta element, and Hf element are elements effective for stabilizing and amorphizing the crystal phase.
Ｍ元素は、Ｆｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、磁石材料の高い飽和磁化を担う元素である。ＦｅとＣｏではＦｅのほうがより磁化が高いことからＭ元素の５０原子％以上がＦｅであることが好ましい。Ｍ元素にＣｏを入れることにより磁石材料のキュリー温度が上昇し、高温領域での飽和磁化の低下を抑制することができる。また、Ｃｏを少量入れることによりＦｅ単独の場合よりも飽和磁化を高めることができる。一方、Ｃｏ比率を高めると異方性磁界の低下を招く。さらに、Ｃｏ比率が高すぎると飽和磁化の低下も招く。このため、ＦｅとＣｏの比率を適切に制御することにより、高い飽和磁化、高い異方性磁界、高いキュリー温度を同時に実現することができる。組成式１のＭを（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）と表記すると、好ましいｙの値は０．０１≦ｙ＜０．７であり、より好ましくは０．０１≦ｙ＜０．５であり、さらに好ましくは０．０１≦ｙ≦０．３である。Ｍ元素の２０原子％以下は、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びガリウム（Ｇａ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素に置換されてもよい。上記元素は、例えば主相を構成する結晶粒の成長に寄与する。 The M element is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and is an element responsible for high saturation magnetization of the magnet material. Since Fe has a higher magnetization than Fe and Co, it is preferable that 50 atomic% or more of the M element is Fe. By adding Co to the M element, the Curie temperature of the magnet material rises, and the decrease in saturation magnetization in the high temperature region can be suppressed. Further, by adding a small amount of Co, the saturation magnetization can be increased as compared with the case of Fe alone. On the other hand, increasing the Co ratio causes a decrease in the anisotropic magnetic field. Furthermore, if the Co ratio is too high, the saturation magnetization will decrease. Therefore, by appropriately controlling the ratio of Fe and Co, high saturation magnetization, high anisotropic magnetic field, and high Curie temperature can be realized at the same time. When notation M of formula 1 and (Fe 1-y Co y) , the value of the preferred y is 0.01 ≦ y <0.7, more preferably 0.01 ≦ y <0.5, More preferably, 0.01 ≦ y ≦ 0.3. 20 atomic% or less of the M element is aluminum (Al), silicon (Si), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), vanadium (V), titanium (Ti), copper (Cu), tantalum. (Ta) It may be substituted with at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), and gallium (Ga). The above elements contribute to the growth of crystal grains constituting the main phase, for example.
ホウ素（Ｂ）は、非晶質化の促進に有効な元素である。Ｂ元素の添加量ｔを適切に制御することにより、単ロール急冷法等の工業生産性の高い手法で非晶質な薄帯を得ることができる。Ｂ元素の添加量ｔは、例えば０≦ｔ＜１２原子％を満足する数であることが好ましい。Ｂ元素が多すぎる場合にはＲ２Ｆｅ１４Ｂ相等の異相が形成されやすくなり、保磁力が低下する。Ｂ元素を実質的に含まなくても非晶質化は可能であるが、単ロール法を用いる場合には、ロール周速を速めて冷却速度を高める必要があり、工業生産性が低下する。Ｂ元素の添加量ｔは０．５≦ｔ≦１１原子％を満足する数であることがより好ましく、さらに好ましくは１≦ｔ≦１０．８原子％を満足する数であり、さらに好ましくは２≦ｔ≦１０．５原子％を満足する数である。 Boron (B) is an element effective in promoting amorphization. By appropriately controlling the addition amount t of the element B, an amorphous strip can be obtained by a method having high industrial productivity such as a single roll quenching method. The addition amount t of the element B is preferably a number satisfying, for example, 0 ≦ t <12 atomic%. If the amount of B element is too large, a different phase such as R 2 Fe 14 B phase is likely to be formed, and the coercive force is lowered. Amorphization is possible even if element B is not substantially contained, but when the single roll method is used, it is necessary to increase the peripheral speed of the roll to increase the cooling rate, which lowers the industrial productivity. The addition amount t of the element B is more preferably a number satisfying 0.5 ≦ t ≦ 11 atomic%, further preferably a number satisfying 1 ≦ t ≦ 10.8 atomic%, and further preferably 2 It is a number satisfying ≦ t ≦ 10.5 atomic%.
Ｒ元素の一部はＹ元素により置換されてもよい。このとき、磁石材料は、例えば組成式２：（Ｒ１−ｕＹｕ）ｘＮｂｙＢｔＭ１００−ｘ−ｙ−ｔにより表される。なお、磁石材料は、不可避不純物を含んでいてもよい。Ｒ元素、Ｎｂ元素、Ｂ元素、Ｍ元素の説明については、上記説明を適宜援用することができる。 A part of the R element may be replaced by the Y element. In this case, the magnet material, for example, formula 2: represented by (R 1-u Y u) x Nb y B t M 100-x-y-t. The magnet material may contain unavoidable impurities. Regarding the description of the R element, the Nb element, the B element, and the M element, the above description can be appropriately incorporated.
Ｙ元素は高濃度のＭ元素を含む結晶相、例えばＴｈＭｎ１２型結晶相やＴｂＣｕ７型結晶相の安定化に有効な元素である。高濃度のＭ元素を含む結晶相はＭ元素濃度を高めるほど飽和磁化が高くなり、磁石特性を高めることができるが、Ｍ元素濃度が高くなると結晶構造が不安定になり、主相の分解や、α−Ｆｅ又はα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相の析出により保磁力が低下する。これに対し、Ｒ元素の一部をＹ元素で置換することにより、高濃度のＭ元素を含む結晶相の安定性を高めることができ、よりＭ元素濃度を高めることができる。これにより、高い保磁力と高い磁化を両立することができる。Ｙ元素の添加量ｕは０．０１≦ｕ≦０．５原子％を満足する数であることが好ましい。ｕが少なすぎる場合には安定化の効果が少なく、ｕが大すぎる場合には磁気異方性が低下し、保磁力が低下する。ｕは０．０２≦ｕ≦０．４原子％を満足する数であることがより好ましく、さらに好ましくは０．０５≦ｕ≦０．３原子％である。 The Y element is an element effective for stabilizing a crystal phase containing a high concentration of M element, for example, a ThMn 12 type crystal phase or a TbCu 7 type crystal phase. In a crystal phase containing a high concentration of M element, the saturation magnetization becomes higher as the M element concentration is increased, and the magnet characteristics can be improved. , Α-Fe or α- (Fe, Co) phase precipitation reduces the coercive force. On the other hand, by substituting a part of the R element with the Y element, the stability of the crystal phase containing a high concentration of the M element can be enhanced, and the M element concentration can be further increased. As a result, both high coercive force and high magnetization can be achieved at the same time. The amount u added of the Y element is preferably a number satisfying 0.01 ≦ u ≦ 0.5 atomic%. If u is too small, the stabilizing effect is small, and if u is too large, the magnetic anisotropy is reduced and the coercive force is reduced. u is more preferably a number satisfying 0.02 ≦ u ≦ 0.4 atomic%, and further preferably 0.05 ≦ u ≦ 0.3 atomic%.
なお、組成式１又は組成式２により表される磁石材料において、（１００−ｘ−ｙ−ｔ）／（ｘ＋ｙ）により定義されるｚの値は、Ｍ元素の添加量に比例し、ｚの値が大きいほど高い磁化が得られる。ｚは７．５≦ｚ≦１２を満足する数であることが好ましい。ｚが７．５未満の場合にはＭ元素濃度が低くなり、磁化が低下する。ｚが１２より大きい場合にはα−Ｆｅ又はα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相の析出が避けられず、保磁力が低下する。ｚは８≦ｚ≦１２を満足する数であることがより好ましく、さらに好ましくは８．５≦ｚ≦１２であり、さらに好ましくは９＜ｚ≦１２を満足する数であり、さらに好ましくは９．５≦ｚ≦１２を満足する数である。組成式２により表される磁石材料の場合、好ましくは９＜ｚ≦１２を満足する数であり、さらに好ましくは９．５≦ｚ≦１２を満足する数である。Ｒの一部をＹで置換することにより、高濃度のＭ元素を含む結晶相の安定性が向上し、ｚの値が大きい組成で保磁力を高めやすくなる。 In the magnet material represented by the composition formula 1 or the composition formula 2, the value of z defined by (100-x-y-t) / (x + y) is proportional to the amount of the M element added, and is of z. The larger the value, the higher the magnetization. z is preferably a number satisfying 7.5 ≦ z ≦ 12. When z is less than 7.5, the concentration of M element becomes low and the magnetization decreases. When z is larger than 12, precipitation of α-Fe or α- (Fe, Co) phase is unavoidable, and the coercive force is lowered. z is more preferably a number satisfying 8 ≦ z ≦ 12, more preferably 8.5 ≦ z ≦ 12, still more preferably a number satisfying 9 <z ≦ 12, and even more preferably 9. It is a number satisfying .5 ≦ z ≦ 12. In the case of the magnet material represented by the composition formula 2, the number preferably satisfies 9 <z ≦ 12, and more preferably 9.5 ≦ z ≦ 12. By substituting a part of R with Y, the stability of the crystal phase containing a high concentration of M element is improved, and it becomes easy to increase the coercive force with a composition having a large z value.
組成式２により表される磁石材料において、Ｒ元素とＹ元素の添加量ｘとＮｂの添加量ｙは、４≦ｘ≦１１原子％、０≦ｙ≦６．５原子％をそれぞれ満足する数であることが好ましいが、ｙが０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５を満足する数であることがより好ましい。さらに好ましくは０．７６≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９３を満足する数であり、さらに好ましくは０．７７≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９を満足する数である。また、ｘは６．２＜ｘ≦８原子％を満足する数であることがより好ましく、さらに好ましくは６．３≦ｘ≦７．７原子％を満足する数であり、さらに好ましくは６．４≦ｘ≦７．５原子％を満足する数であり、さらに好ましくは６．５≦ｘ≦７．４原子％を満足する数である。 In the magnet material represented by the composition formula 2, the addition amounts x and Nb of the R element and the Y element satisfy 4 ≦ x ≦ 11 atomic% and 0 ≦ y ≦ 6.5 atomic%, respectively. However, it is more preferable that y is a number satisfying 0.75 ≦ x / (x + y) ≦ 0.95. A number satisfying 0.76 ≦ x / (x + y) ≦ 0.93 is more preferable, and a number satisfying 0.77 ≦ x / (x + y) ≦ 0.9 is more preferable. Further, x is more preferably a number satisfying 6.2 <x ≦ 8 atomic%, still more preferably a number satisfying 6.3 ≦ x ≦ 7.7 atomic%, and further preferably 6. It is a number satisfying 4 ≦ x ≦ 7.5 atomic%, and more preferably a number satisfying 6.5 ≦ x ≦ 7.4 atomic%.
実施形態の磁石材料は、さらにＡ元素を含んでいてもよい。Ａ元素は窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、及びリン（Ｐ）からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素である。Ａ元素は結晶格子内に侵入し、例えば結晶格子を拡大させること及び電子構造を変化させることの少なくとも一つを生じさせる機能を有する。これにより、キュリー温度、磁気異方性、飽和磁化を変化させることができる。Ａ元素は、不可避不純物を除き必ずしも添加されなくてもよい。 The magnet material of the embodiment may further contain element A. Element A is at least one element selected from the group consisting of nitrogen (N), carbon (C), hydrogen (H), and phosphorus (P). Element A has the function of invading the crystal lattice and causing at least one of, for example, expanding the crystal lattice and changing the electronic structure. This makes it possible to change the Curie temperature, magnetic anisotropy, and saturation magnetization. Element A does not necessarily have to be added except for unavoidable impurities.
実施形態の磁石材料は、液体急冷法（メルトスパン法）で作製された急冷合金薄帯の形態であってもよいし、急冷合金薄帯を原料素材とした、例えば粉末状等であってもよい。薄帯は平均厚さが１０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。薄帯が薄すぎる場合には表面劣化層の割合が増え、磁石特性、例えば磁化が低下する。また、薄帯が厚すぎる場合には、薄帯内で冷却速度の分布が生じやすくなり、保磁力が低下する。薄帯の平均厚さは、好ましくは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは２０μｍ以上４０μｍ以下である。 The magnet material of the embodiment may be in the form of a quenching alloy strip produced by a liquid quenching method (meltspun method), or may be in the form of a powder, for example, using the quenching alloy strip as a raw material. .. The thin band preferably has an average thickness of 10 μm or more and 60 μm or less. If the thin band is too thin, the proportion of the surface-deteriorated layer increases and the magnet properties, such as magnetization, decrease. Further, when the thin band is too thick, the cooling rate is likely to be distributed in the thin band, and the coercive force is lowered. The average thickness of the thin band is preferably 15 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 40 μm or less.
実施形態の磁石材料の固有保磁力は、３００ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下である。耐熱性を高めるために、より好ましくは５００ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下であり、さらに好ましくは６００ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下であり、さらに好ましくは６１０ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下であり、さらに好ましくは６２０ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下であり、さらに好ましくは６４０ｋＡ／ｍ以上２５００ｋＡ／ｍ以下である。 The intrinsic coercive force of the magnet material of the embodiment is 300 kA / m or more and 2500 kA / m or less. In order to increase heat resistance, it is more preferably 500 kA / m or more and 2500 kA / m or less, further preferably 600 kA / m or more and 2500 kA / m or less, still more preferably 610 kA / m or more and 2500 kA / m or less, and further. It is preferably 620 kA / m or more and 2500 kA / m or less, and more preferably 640 kA / m or more and 2500 kA / m or less.
実施形態の磁石材料の残留磁化は、０．７Ｔ以上１．６Ｔ以下である。残留磁化が高いほどモータの小型化等に効果的である。残留磁化は、好ましくは０．７５Ｔ以上１．６Ｔ以下であり、さらに好ましくは０．８Ｔよりも高く１．６Ｔ以下である。 The remanent magnetization of the magnet material of the embodiment is 0.7T or more and 1.6T or less. The higher the remanent magnetization, the more effective it is in reducing the size of the motor. The remanent magnetization is preferably 0.75T or more and 1.6T or less, and more preferably more than 0.8T and 1.6T or less.
磁石材料の組成は、例えば高周波誘導結合プラズマ−発光分光分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＣＰ−ＡＥＳ）、走査電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ−ＥＤＸ）、透過電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＥＭ−ＥＤＸ）、走査型透過電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＴＥＭ−ＥＤＸ）等により測定される。各相の体積比率は、電子顕微鏡や光学顕微鏡による観察とＸ線回折等とを併用して総合的に判断される。 The composition of the magnet material is, for example, High Frequency Inductive Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (Scanning Electron Technology ray Spectrum: SEM-EDX), Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (Transmission Electric Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy: TEM-EDX), Scanning Transmission X-ray Spectroscopy (TEM-EDX) It is measured by Scanning Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscope (STEM-EDX) or the like. The volume ratio of each phase is comprehensively determined by using observation with an electron microscope or an optical microscope and X-ray diffraction in combination.
主相の平均粒径は次のように求められる。磁石材料の断面においてＳＴＥＭ−ＥＤＸを用いて特定した主相結晶粒に対し、任意の粒を選択し、選択した粒に対し、両端が別の相に接する最も長い直線Ａを引く。次に、この直線Ａの中点において、直線Ａに垂直であり、かつ両端が別の相に接する直線Ｂを引く。この直線Ａと直線Ｂの長さの平均を相の径Ｄとする。上記手順で１個以上の任意の相のＤを求める。一つのサンプルに対して５視野で上記Ｄを算出し、各Ｄの平均を相の径（Ｄ）と定義する。磁石材料の断面としては、試料の最大面積を有する表面の実質的に中央部の断面が用いられる。 The average particle size of the main phase is determined as follows. Arbitrary grains are selected for the main phase crystal grains identified by using STEM-EDX in the cross section of the magnet material, and the longest straight line A whose both ends are in contact with another phase is drawn for the selected grains. Next, at the midpoint of this straight line A, a straight line B that is perpendicular to the straight line A and whose ends are in contact with another phase is drawn. Let the average of the lengths of the straight line A and the straight line B be the diameter D of the phase. The D of one or more arbitrary phases is obtained by the above procedure. The above D is calculated for one sample in five fields of view, and the average of each D is defined as the phase diameter (D). As the cross section of the magnet material, a cross section substantially at the center of the surface having the maximum area of the sample is used.
急冷合金薄帯の平均厚さは例えば次のように求められる。１０ｍｍ以上の薄帯片に対し、マイクロメータを用いて厚さを測定する。１０個以上の薄帯片について厚さを測定し、最大値と最小値を除いた値の平均値を求めることにより、薄帯の平均厚さが算出される。 The average thickness of the quenching alloy strip is obtained, for example, as follows. The thickness of a thin strip of 10 mm or more is measured using a micrometer. The average thickness of the thin band is calculated by measuring the thickness of 10 or more thin band pieces and obtaining the average value of the values excluding the maximum value and the minimum value.
磁石材料の保磁力や磁化等の磁石特性は、例えば振動試料型磁力計（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｅｔｏｍｅｔｅｒ：ＶＳＭ）を用いて算出される。 Magnet properties such as coercive force and magnetization of a magnet material are calculated using, for example, a vibrating sample magnetometer (VSM).
次に、実施形態の磁石材料の製造方法例について説明する。まず、磁石材料に必要な所定の元素を含む合金を製造する。例えば、アーク溶解法、高周波溶解法、金型鋳造法、メカニカルアロイング法、メカニカルグラインディング法、ガスアトマイズ法、還元拡散法等を用いて合金を製造することができる。 Next, an example of a method for manufacturing the magnet material of the embodiment will be described. First, an alloy containing a predetermined element required for a magnet material is produced. For example, an alloy can be produced by using an arc melting method, a high frequency melting method, a mold casting method, a mechanical alloying method, a mechanical grinding method, a gas atomizing method, a reduction diffusion method, or the like.
上記合金を溶解して急冷する。これにより、合金を非晶質化する。溶解された合金は、例えば液体急冷法（メルトスパン法）を用い冷却される。液体急冷法では、合金溶湯を高速回転するロールに射出する。ロールは単ロール型でも双ロール型でもよく、材質は主に銅等が使用される。射出する溶湯の量や、回転するロールの周速を制御することにより溶湯の冷却速度を制御することができる。合金の非晶質化の程度は組成と冷却速度により制御できる。また、上記の合金作製時にガスアトマイズ法等を用いることにより既に非晶質合金が得られている場合は改めて急冷工程を実施しなくてもよい。 The above alloy is melted and rapidly cooled. This amorphizes the alloy. The melted alloy is cooled by using, for example, a liquid quenching method (melt span method). In the liquid quenching method, the molten alloy is injected into a roll that rotates at high speed. The roll may be a single roll type or a double roll type, and the material is mainly copper or the like. The cooling rate of the molten metal can be controlled by controlling the amount of the molten metal to be injected and the peripheral speed of the rotating roll. The degree of amorphization of the alloy can be controlled by the composition and cooling rate. Further, if an amorphous alloy has already been obtained by using the gas atomizing method or the like at the time of producing the above alloy, it is not necessary to carry out the quenching step again.
上記非晶質化した合金又は合金薄帯に対して熱処理を施す。これにより、主相を結晶化し、微結晶を有する主相を備える金属組織を形成することができる。例えば、Ａｒ中や真空中等の不活性雰囲気下で５００℃以上１０００℃以下の温度で５分以上３００時間以下加熱する。 Heat treatment is applied to the amorphized alloy or alloy strip. As a result, the main phase can be crystallized to form a metal structure having a main phase having microcrystals. For example, it is heated at a temperature of 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower for 5 minutes or more and 300 hours or less in an inert atmosphere such as in Ar or in a vacuum.
温度が低すぎる場合には結晶化や均一化が不十分となり保磁力が低下する。また、温度が高すぎる場合には主相の分解等により異相が生成され、保磁力や角型性が低下する。加熱温度は例えば５２０℃以上８００℃以下がより好ましく、さらに好ましくは５４０℃以上７００℃以下であり、さらに好ましくは５５０℃以上６５０℃以下である。加熱時間が短すぎる場合には結晶化や均一化が不十分となり保磁力が低下する。 If the temperature is too low, crystallization and homogenization will be insufficient and the coercive force will decrease. On the other hand, if the temperature is too high, a different phase is generated due to decomposition of the main phase or the like, and the coercive force and squareness are lowered. The heating temperature is, for example, 520 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, more preferably 540 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, and further preferably 550 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. If the heating time is too short, crystallization and homogenization will be insufficient and the coercive force will decrease.
加熱時間が長すぎる場合には主相の分解等により異相が生成され、保磁力や角型性が低下する。好ましい加熱時間は１５分以上１５０時間以下であり、さらに好ましくは３０分以上１２０時間以下であり、さらに好ましくは１時間以上１２０時間以下であり、さらに好ましくは２時間以上１００時間以下であり、さらに好ましくは３時間以上８０時間以下である。 If the heating time is too long, a different phase is generated due to decomposition of the main phase or the like, and the coercive force and squareness are lowered. The preferred heating time is 15 minutes or more and 150 hours or less, more preferably 30 minutes or more and 120 hours or less, further preferably 1 hour or more and 120 hours or less, still more preferably 2 hours or more and 100 hours or less, and further. It is preferably 3 hours or more and 80 hours or less.
加熱後には炉冷又は水中急冷、ガス急冷、オイル中急冷等の方法により結晶化した合金又は薄帯を冷却する。 After heating, the crystallized alloy or strip is cooled by a method such as furnace cooling, water quenching, gas quenching, or quenching in oil.
上記合金にＡ元素を侵入させてもよい。Ａ元素を合金へ侵入させる工程の前に、合金を粉砕して粉末にしておくことが好ましい。Ａ元素が窒素の場合、約０．１気圧以上１００気圧以下の窒素ガスやアンモニアガス等の雰囲気中で、２００℃以上７００℃以下の温度で合金を１時間以上１００時間以下加熱することにより、合金を窒化させ、Ｎ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素が炭素の場合、約０．１気圧以上１００気圧以下のＣ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８、又はＣＯガスもしくはメタノールの加熱分解ガスの雰囲気中で、３００℃以上９００℃以下の温度範囲で合金を１時間以上１００時間以下加熱することにより、合金を炭化させ、Ｃ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素が水素の場合、約０．１〜１００気圧の水素ガスやアンモニアガス等の雰囲気中で、２００〜７００℃の温度範囲で合金を１〜１００時間加熱することにより、合金を水素化させ、Ｈ元素を合金に侵入させることができる。Ａ元素がリンの場合、合金をリン化させ、Ｐ元素を合金に侵入させることができる。 Element A may be allowed to penetrate into the alloy. It is preferable that the alloy is crushed into a powder before the step of invading the element A into the alloy. When the element A is nitrogen, the alloy is heated for 1 hour or more and 100 hours or less at a temperature of 200 ° C. or more and 700 ° C. or less in an atmosphere such as nitrogen gas or ammonia gas of about 0.1 atm or more and 100 atm or less. The alloy can be nitrided and the N element can penetrate into the alloy. When element A is carbon, it is 300 ° C or higher and 900 ° C or lower in the atmosphere of C 2 H 2 , CH 4 , C 3 H 8 or CO gas or heat decomposition gas of methanol of about 0.1 bar or more and 100 bar or lower. By heating the alloy for 1 hour or more and 100 hours or less in the above temperature range, the alloy can be carbonized and the element C can penetrate into the alloy. When element A is hydrogen, the alloy is hydrogenated by heating the alloy for 1 to 100 hours in a temperature range of 200 to 700 ° C. in an atmosphere such as hydrogen gas or ammonia gas at about 0.1 to 100 atm. , H element can penetrate into the alloy. When the element A is phosphorus, the alloy can be phosphorified and the element P can penetrate into the alloy.
上記工程により磁石材料が製造される。また、上記合金又は薄帯を粉砕することにより磁石粉末が製造される。さらに、上記磁石材料や磁石粉末を用いて永久磁石が製造される。磁石製造工程の一例を示す。 The magnet material is manufactured by the above process. Further, magnet powder is produced by crushing the above alloy or thin band. Further, a permanent magnet is manufactured using the above magnet material and magnet powder. An example of the magnet manufacturing process is shown.
磁石材料を加圧焼結することにより、焼結体を有する永久磁石を形成することができる。加圧焼結の方法としては、プレス成型機で加圧した後に、加熱して焼結する方法や、放電プラズマ焼結法を用いる方法、ホットプレスを用いる方法、熱間加工法を用いる方法等が適用できる。例えば、磁石材料をジェットミルやボールミル等の粉砕装置を用いて粉砕し、１〜２Ｔ程度の磁場中で１トン程度の圧力で磁場配向プレスすることにより成型体を得る。得られた成型体をＡｒ中や真空中等の不活性ガス雰囲気で加熱し焼結を行うことにより焼結体を作製する。焼結体に不活性雰囲気中等で適宜熱処理を加えることにより永久磁石を製造することができる。 By pressure-sintering the magnet material, a permanent magnet having a sintered body can be formed. Examples of the pressure sintering method include a method of pressurizing with a press molding machine and then heating and sintering, a method of using a discharge plasma sintering method, a method of using a hot press, a method of using a hot working method, and the like. Can be applied. For example, a magnet material is crushed using a crushing device such as a jet mill or a ball mill, and a molded product is obtained by magnetic field orientation pressing at a pressure of about 1 ton in a magnetic field of about 1 to 2 T. A sintered body is produced by heating the obtained molded body in an inert gas atmosphere such as in Ar or vacuum and performing sintering. A permanent magnet can be manufactured by appropriately heat-treating the sintered body in an inert atmosphere or the like.
また、上記磁石材料を粉砕し、粉砕物をバインダで固着させて混合することによりボンド磁石を製造することができる。バインダとしては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、低融点合金、ゴム材料等を用いることができる。成型方法としては、例えば圧縮成型法や射出成型法を用いることができる。 Further, a bonded magnet can be manufactured by crushing the magnet material, fixing the crushed material with a binder, and mixing the crushed material. As the binder, for example, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a low melting point alloy, a rubber material, or the like can be used. As the molding method, for example, a compression molding method or an injection molding method can be used.
ボンド磁石の磁気特性、特に残留磁化と最大磁気エネルギー積は、ボンド磁石の密度を高めることにより高めることができる。また、高密度化によりボンド磁石の空隙を減少させることにより耐食性を向上させることができる。 The magnetic properties of a bonded magnet, in particular the product of residual magnetization and maximum magnetic energy, can be increased by increasing the density of the bonded magnet. Further, the corrosion resistance can be improved by reducing the voids of the bond magnet by increasing the density.
高密度化されたボンド磁石は、例えば組成式３：ＲｘＮｂｙＢｔＭ１００−ｘ−ｙ−ｔにより表される磁石材料を有していてもよい。Ｒは希土類元素からなる群より選ばれる少なくともの一つの元素であり、ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは４．０＜ｘ≦１１．０原子％を満足する数であり、ｙは０≦ｙ≦６．５を満足する数であり、ｔは０≦ｔ＜１２原子％を満足する数である。磁石材料のその他の説明は、上記磁石材料の説明を適宜援用できる。 Densified bonded magnet, for example, formula 3: may have a magnet material represented by R x Nb y B t M 100 -x-y-t. R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and x is 4.0 <x ≦ 11.0 atomic%. It is a number that satisfies, y is a number that satisfies 0 ≦ y ≦ 6.5, and t is a number that satisfies 0 ≦ t <12 atomic%. As the other description of the magnet material, the above description of the magnet material can be appropriately incorporated.
薄帯形状を有する磁石材料では、成型時に材料間に生じる摩擦や、材料自体のスプリングバック等の要因により高密度化が困難である。 With a magnet material having a thin band shape, it is difficult to increase the density due to factors such as friction generated between the materials during molding and springback of the material itself.
ボンド磁石の高密度化のために、圧縮成型工程において、６×１０２ＭＰａ以上のプレス圧力を印加する加圧ステップと、続いて加圧ステップのプレス圧力の９０％以下の圧力までプレス圧力を下げる脱圧ステップと、を交互に切り替えることが有効である。加圧と脱圧とを切り替えることにより、スプリングバックによる局所的な残留応力の開放や材料の塑性変形を伴いながら、内部応力を均質化する方向でバインダや材料の流動が進行し、ボンド磁石の空隙を減少させて高密度化を実現できる。ボンド磁石の密度は、例えば６．４５ｇ／ｃｍ３以上７．８ｇ／ｃｍ３以下である。ボンド磁石の密度は、より好ましくは、６．５３ｇ／ｃｍ３である。 In order to increase the density of the bond magnet, in the compression molding process, a press pressure step of applying a press pressure of 6 × 10 2 MPa or more, and subsequently a press pressure of 90% or less of the press pressure of the pressurization step is applied. It is effective to switch between the decompression step of lowering and the decompression step alternately. By switching between pressurization and depressurization, the flow of the binder and material progresses in the direction of homogenizing the internal stress, accompanied by the release of local residual stress by springback and the plastic deformation of the material. Higher density can be achieved by reducing voids. The density of the bonded magnet is, for example 6.45 g / cm 3 or more 7.8 g / cm 3 or less. The density of the bonded magnet is more preferably 6.53 g / cm 3 .
加圧ステップの圧力は、６．０×１０２ＭＰａ以上３．０×１０３ＭＰａ以下が好ましい。６．０×１０２ＭＰａ未満の圧力の場合、材料及びバインダを流動させる力が不十分であるため空隙を減少させる効果が低い。３．０×１０３ＭＰａを超える圧力の場合、加圧力が強すぎて、特殊な金型や装置を必要とし、生産性を低下させる。加圧ステップの圧力は、より好ましくは、８．０×１０２ＭＰａ以上２．５×１０３ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは、１０．０×１０２ＭＰａ以上２．０×１０３ＭＰａ以下である。 The pressure in the pressurizing step is preferably 6.0 × 10 2 MPa or more and 3.0 × 10 3 MPa or less. When the pressure is less than 6.0 × 10 2 MPa, the effect of reducing the voids is low because the force for flowing the material and the binder is insufficient. If the pressure exceeds 3.0 × 10 3 MPa, the pressing force is too strong and requires a special mold or device, which reduces productivity. The pressure in the pressurizing step is more preferably 8.0 × 10 2 MPa or more and 2.5 × 10 3 MPa or less, and further preferably 10.0 × 10 2 MPa or more and 2.0 × 10 3 MPa or less. Is.
脱圧ステップでは、大気圧まで圧力を開放することが好ましいが、工業的には、大気圧以上の圧力を残存させることにより、リードタイムを短縮でき、生産性を向上させることができる。脱圧ステップの圧力は、加圧ステップの圧力の９０％以下が好ましい。加圧ステップの圧力の９０％を超える圧力では、脱圧ステップで十分に残留応力が開放されず、材料及びバインダの流動が進行しにくい。脱圧ステップの圧力は、より好ましくは加圧ステップの圧力の６０％以下であり、さらに好ましくは加圧ステップの圧力の３０％以下である。脱圧ステップの圧力の下限は大気圧であり、大気圧未満、すなわち減圧状態では、別途減圧装置を必要とし、生産性を著しく低下させる。 In the decompression step, it is preferable to release the pressure to the atmospheric pressure, but industrially, by leaving the pressure above the atmospheric pressure, the lead time can be shortened and the productivity can be improved. The pressure in the depressurization step is preferably 90% or less of the pressure in the pressurization step. At a pressure exceeding 90% of the pressure of the pressurizing step, the residual stress is not sufficiently released in the depressurizing step, and the flow of the material and the binder is difficult to proceed. The pressure in the depressurization step is more preferably 60% or less of the pressure in the pressurization step, and even more preferably 30% or less of the pressure in the pressurization step. The lower limit of the pressure in the decompression step is atmospheric pressure, and below atmospheric pressure, that is, in a depressurized state, a separate decompression device is required, which significantly reduces productivity.
加圧ステップ及び脱圧ステップとの切り替えは、２回以上繰り返すことが好ましい。１回では、残留応力解放後の流動が少なく、空隙を減少させる効果が低い。切り替え回数は、より好ましくは３回以上であり、さらに好ましくは５回以上であり、さらに好ましくは１０回以上である。切り替え回数の上限は、例えば２０回以下が好ましい。２０回を超えると、残存空隙が少なすぎるため、材料及びバインダの流動が起こらず、高密度化の効果が低い。 The switching between the pressurizing step and the depressurizing step is preferably repeated twice or more. At one time, the flow after releasing the residual stress is small, and the effect of reducing the voids is low. The number of switching times is more preferably 3 times or more, further preferably 5 times or more, still more preferably 10 times or more. The upper limit of the number of switchings is preferably, for example, 20 times or less. If it exceeds 20 times, the residual voids are too small, so that the material and the binder do not flow, and the effect of increasing the density is low.
ボンド磁石に用いられる磁石材料の平均長さは、５μｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。５μｍ未満では、加圧及び脱圧による材料及びバインダの流動が起こりづらく、密度向上が困難である。１ｍｍを超えると、ボンド磁石の表面粗さが大きくなり、寸法精度を低下させる。平均長さの下限は、例えば２０μｍ以上がより好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上、さらに好ましくは１５０μｍ以上、さらに好ましくは２００μｍ以上である。平均長さの上限は、例えば８００μｍ以下であることがより好ましく、さらに好ましくは５００μｍ以下である。平均長さを適切に制御することにより、加圧ステップ及び脱圧ステップの繰り返しによる密度向上効果を高めることができ、例えば６．５３ｇ／ｃｍ３以上の高い密度を有するボンド磁石を実現できる。 The average length of the magnet material used for the bonded magnet is preferably 5 μm or more and 1 mm or less. If it is less than 5 μm, it is difficult for the material and binder to flow due to pressurization and depressurization, and it is difficult to improve the density. If it exceeds 1 mm, the surface roughness of the bonded magnet becomes large and the dimensional accuracy is lowered. The lower limit of the average length is, for example, more preferably 20 μm or more, still more preferably 50 μm or more, still more preferably 100 μm or more, still more preferably 150 μm or more, still more preferably 200 μm or more. The upper limit of the average length is more preferably 800 μm or less, more preferably 500 μm or less. By appropriately controlling the average length, the effect of improving the density by repeating the pressurizing step and the depressurizing step can be enhanced, and for example, a bonded magnet having a high density of 6.53 g / cm 3 or more can be realized.
ボンド磁石の密度は、成型体の寸法及び重量から求められる。より寸法精度を高めるために、ボンド磁石に研削加工等を施してから測定してもよい。磁石材料は、例えば篩い分けによって、平均長さを制御できる。カッターミルやハンマーミル等の各種粉砕装置の粉砕時間やスクリーン径等の粉砕条件を調整することにより平均長さを制御してもよい。平均長さは、例えばＳＥＭ像から５０個以上の粉末の長辺方向の長さを求め、その平均値により定義できる。 The density of the bond magnet is determined from the size and weight of the molded body. In order to further improve the dimensional accuracy, the bond magnet may be subjected to grinding or the like before measurement. The average length of the magnet material can be controlled, for example by sieving. The average length may be controlled by adjusting the crushing conditions such as the crushing time and the screen diameter of various crushing devices such as a cutter mill and a hammer mill. The average length can be defined by, for example, obtaining the length in the long side direction of 50 or more powders from the SEM image and defining the average value.
圧縮成型時に杵や臼等の成型用金型に回転運動又は往復運動を加えて、プレス圧力を印加してもよい。これによりせん断力等の力が加わり、高密度化を実現できる。 Press pressure may be applied by applying a rotary motion or a reciprocating motion to a molding die such as a punch or a mortar at the time of compression molding. As a result, a force such as a shearing force is applied, and high density can be realized.
ボンド磁石のバインダは、例えばエポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂を含む。樹脂は、粉末状樹脂、液状樹脂、又はこれらの形状の樹脂の混合物でもよいが、特に液状樹脂を用いるとボンド磁石を高密度化させやすい。液状樹脂の粘度は、１ポアズ以上５００ポアズ以下が好ましい。 The binder of the bond magnet includes, for example, a resin such as an epoxy resin, a nylon resin, a polyamide resin, a polyimide resin, or a silicone resin. The resin may be a powder resin, a liquid resin, or a mixture of resins having these shapes, but when a liquid resin is used, the density of the bond magnet can be easily increased. The viscosity of the liquid resin is preferably 1 poise or more and 500 poise or less.
バインダの含有量は、０．５質量％以上５質量％以下が好ましい。５質量％を超えると磁気特性を著しく低下させる。０．５質量％未満では結着力が不足し、十分な強度を得られない。バインダの含有量は、好ましくは１質量％以上４質量％以下であり、さらに好ましくは２質量％以上３質量％以下である。 The binder content is preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. If it exceeds 5% by mass, the magnetic characteristics are significantly deteriorated. If it is less than 0.5% by mass, the binding force is insufficient and sufficient strength cannot be obtained. The content of the binder is preferably 1% by mass or more and 4% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 3% by mass or less.
ボンド磁石は、例えばチタン系カップリング材やシリコン系カップリング材等のカップリング材を含んでいてもよい。カップリング剤は、粉末の分散性を向上させる効果を有し、磁石密度の向上に有効である。磁石材料は、脂肪酸、脂肪酸塩類、アミン類、アミン酸類等の滑剤により表面処理されることにより密度を向上できる。 The bond magnet may include a coupling material such as a titanium-based coupling material or a silicon-based coupling material. The coupling agent has an effect of improving the dispersibility of the powder and is effective in improving the magnet density. The density of the magnet material can be improved by surface-treating with a lubricant such as fatty acid, fatty acid salt, amines, and amine acid.
（第２の実施形態）
第１の実施形態の磁石材料を具備する永久磁石は、各種モータや発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。
(Second Embodiment)
The permanent magnet provided with the magnet material of the first embodiment can be used in various motors and generators. It can also be used as a fixed magnet or a variable magnet for a variable magnetic flux motor or a variable magnetic flux generator. Various motors and generators are configured by using the permanent magnets of the first embodiment. When the permanent magnet of the first embodiment is applied to a variable magnetic flux motor, the configuration and drive system of the variable magnetic flux motor include, for example, the techniques disclosed in JP-A-2008-29148 and JP-A-2008-43172. Can be applied.
次に、上記永久磁石を具備するモータと発電機について、図面を参照して説明する。図１は永久磁石モータを示す図である。図１に示す永久磁石モータ１１では、ステータ（固定子）１２内にロータ（回転子）１３が配置されている。ロータ１３の鉄心１４中には、第１の実施形態の永久磁石である永久磁石１５が配置されている。第１の実施形態の永久磁石を用いることにより、各永久磁石の特性等に基づいて、永久磁石モータ１１の高効率化、小型化、低コスト化等を図ることができる。また、上記永久磁石は同期リラクタンスモータのフラックスバリア部分に挿入することもできる。これにより、同期リラクタンスモータの力率を高めることができる。
Next, the motor and the generator including the permanent magnet will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a permanent magnet motor. In the
図２は可変磁束モータを示す図である。図２に示す可変磁束モータ２１において、ステータ（固定子）２２内にはロータ（回転子）２３が配置されている。ロータ２３の鉄心２４中には、第１の実施形態の永久磁石が固定磁石２５及び可変磁石２６として配置されている。可変磁石２６の磁束密度（磁束量）は可変することが可能とされている。可変磁石２６はその磁化方向がＱ軸方向と直交するため、Ｑ軸電流の影響を受けず、Ｄ軸電流により磁化することができる。ロータ２３には磁化巻線（図示せず）が設けられている。この磁化巻線に磁化回路から電流を流すことによって、その磁界が直接に可変磁石２６に作用する構造となっている。
FIG. 2 is a diagram showing a variable magnetic flux motor. In the variable
第１の実施形態の永久磁石によれば、固定磁石２５に好適な保磁力を得ることができる。第１の実施形態の永久磁石を可変磁石２６に適用する場合には、製造条件を変更することによって、例えば保磁力を１００ｋＡ／ｍ以上５００ｋＡ／ｍ以下の範囲に制御すればよい。なお、図２に示す可変磁束モータ２１においては、固定磁石２５及び可変磁石２６のいずれにも第１の実施形態の永久磁石を用いることができるが、いずれか一方の磁石に第１の実施形態の永久磁石を用いてもよい。可変磁束モータ２１は、大きなトルクを小さい装置サイズで出力可能であるため、モータの高出力・小型化が求められるハイブリッド車や電気自動車等のモータに好適である。
According to the permanent magnet of the first embodiment, a coercive force suitable for the fixed
図３は発電機を示している。図３に示す発電機３１は、上記永久磁石を用いたステータ（固定子）３２を備えている。ステータ（固定子）３２の内側に配置されたロータ（回転子）３３は、発電機３１の一端に設けられたタービン３４とシャフト３５を介して接続されている。タービン３４は、例えば外部から供給される流体により回転する。なお、流体により回転するタービン３４に代えて、自動車の回生エネルギー等の動的な回転を伝達することによって、シャフト３５を回転させることも可能である。ステータ３２とロータ３３には、各種公知の構成を採用することができる。
FIG. 3 shows a generator. The
シャフト３５はロータ３３に対してタービン３４とは反対側に配置された整流子（図示せず）と接触しており、ロータ３３の回転により発生した起電力が発電機３１の出力として相分離母線及び主変圧器（図示せず）を介して、系統電圧に昇圧されて送電される。発電機３１は、通常の発電機及び可変磁束発電機のいずれであってもよい。なお、ロータ３３にはタービン３４からの静電気や発電に伴う軸電流による帯電が発生する。このため、発電機３１はロータ３３の帯電を放電させるためのブラシ３６を備えている。
The
以上のように、上記永久磁石を発電機に適用することにより、高効率化、小型化、低コスト化等の効果が得られる。 As described above, by applying the permanent magnet to the generator, effects such as high efficiency, miniaturization, and cost reduction can be obtained.
上記回転電機は、例えば、鉄道交通に利用される鉄道車両（車両の一例）に搭載されてよい。図４は、回転電機１０１を具備する鉄道車両１００の一例を示す図である。回転電機１０１としては、上記図１、２のモータ、図３の発電機等を用いることができる。回転電機１０１として上記回転電機が搭載された場合、回転電機１０１は、例えば、架線から供給される電力や、鉄道車両１００に搭載された二次電池から供給される電力を利用することによって駆動力を出力する電動機（モータ）として利用されてもよいし、運動エネルギーを電力に変換して、鉄道車両１００内の各種負荷に電力を供給する発電機（ジェネレータ）として利用されてもよい。実施形態の回転電機のような高効率な回転電機を利用することにより、省エネルギーで鉄道車両を走行させることができる。
The rotary electric machine may be mounted on, for example, a railway vehicle (an example of a vehicle) used for railway transportation. FIG. 4 is a diagram showing an example of a
上記回転電機は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車（車両の他の例）に搭載されてもよい。図５は、回転電機２０１を具備する自動車２００の一例を示す図である。回転電機２０１としては、上記図１、２のモータ、図３の発電機等を用いることができる。回転電機２０１として上記回転電機が搭載された場合、回転電機２０１は、自動車２００の駆動力を出力する電動機、又は自動車２００の走行時の運動エネルギーを電力に変換する発電機として利用してもよい。また、上記回転電機は、例えば産業機器（産業用モータ）、空調機器（エアコンディショナ・給湯器コンプレッサモータ）、風力発電機、又はエレベータ（巻上機）に搭載されてもよい。
The rotary electric machine may be mounted on an automobile (another example of a vehicle) such as a hybrid automobile or an electric automobile. FIG. 5 is a diagram showing an example of an
（実施例１−４）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯を単ロール法により急冷し、急冷合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において６５０℃の温度で４時間加熱し、ガス急冷した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力を評価した。磁石材料の組成、保磁力、及び残留磁化の評価結果を表１に示す。
(Example 1-4)
The raw materials were weighed appropriately and an alloy was prepared using the arc melting method. Next, the alloy was melted, and the obtained molten metal was rapidly cooled by a single roll method to prepare a quenching alloy strip. The alloy strip was heated at a temperature of 650 ° C. for 4 hours in an Ar atmosphere to quench the gas. The composition of the magnet material was evaluated using ICP-AES. In addition, the coercive force of the permanent magnet was evaluated using VSM. Table 1 shows the evaluation results of the composition, coercive force, and residual magnetization of the magnet material.
（実施例５−９）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯を単ロール法により急冷し、急冷合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において６３０℃の温度で１２時間加熱し、ガス急冷した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力及び残留磁化を評価した。磁石材料の組成、保磁力、及び残留磁化の評価結果を表１に示す。
(Example 5-9)
The raw materials were weighed appropriately and an alloy was prepared using the arc melting method. Next, the alloy was melted, and the obtained molten metal was rapidly cooled by a single roll method to prepare a quenching alloy strip. The alloy strip was heated at a temperature of 630 ° C. for 12 hours in an Ar atmosphere to quench the gas. The composition of the magnet material was evaluated using ICP-AES. In addition, the coercive force and residual magnetization of the permanent magnet were evaluated using VSM. Table 1 shows the evaluation results of the composition, coercive force, and residual magnetization of the magnet material.
（実施例１０−１６）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯を単ロール法により急冷し、急冷合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において６００℃の温度で３０時間加熱し、ガス急冷した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力及び残留磁化を評価した。磁石材料の組成、保磁力、及び残留磁化の評価結果を表１に示す。
(Example 10-16)
The raw materials were weighed appropriately and an alloy was prepared using the arc melting method. Next, the alloy was melted, and the obtained molten metal was rapidly cooled by a single roll method to prepare a quenching alloy strip. The alloy strip was heated at a temperature of 600 ° C. for 30 hours in an Ar atmosphere to quench the gas. The composition of the magnet material was evaluated using ICP-AES. In addition, the coercive force and residual magnetization of the permanent magnet were evaluated using VSM. Table 1 shows the evaluation results of the composition, coercive force, and residual magnetization of the magnet material.
（比較例１−３）
原料を適量秤量し、アーク溶解法を用いて合金を作製した。次に、合金を溶解し、得られた溶湯を単ロール法により急冷し、急冷合金薄帯を作製した。上記合金薄帯をＡｒ雰囲気下において６４０℃の温度で１時間加熱し、ガス急冷した。磁石材料の組成はＩＣＰ−ＡＥＳを用いて評価した。また、ＶＳＭを用いて永久磁石の保磁力及び残留磁化を評価した。磁石材料の組成、保磁力、及び残留磁化の評価結果を表１に示す。磁石材料の組成、保磁力、及び残留磁化の評価結果を表１に示す。
(Comparative Example 1-3)
The raw materials were weighed appropriately and an alloy was prepared using the arc melting method. Next, the alloy was melted, and the obtained molten metal was rapidly cooled by a single roll method to prepare a quenching alloy strip. The alloy strip was heated at a temperature of 640 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere to quench the gas. The composition of the magnet material was evaluated using ICP-AES. In addition, the coercive force and residual magnetization of the permanent magnet were evaluated using VSM. Table 1 shows the evaluation results of the composition, coercive force, and residual magnetization of the magnet material. Table 1 shows the evaluation results of the composition, coercive force, and residual magnetization of the magnet material.
表１に示すように、実施例１−１６の磁石材料は、組成式１又は組成式２により表され、ｚ＝（１００−ｘ−ｙ−ｔ）／（ｘ＋ｙ）により定義されるｚが７．５≦ｚ≦１２を満足する数である。また、実施例１−１６の磁石材料は、ＴｎＭｎ１２型結晶相及びＴｂＣｕ７型結晶相からなる群より選ばれる少なくとも一つの結晶相を有する主相を具備する。さらに、実施例１−１６の磁石材料は、固有保磁力が６１０ｋＡ／ｍ以上であり、残留磁化は０．８０Ｔを超える。 As shown in Table 1, the magnet material of Example 1-16 is represented by composition formula 1 or composition formula 2, and z defined by z = (100−x−y−t) / (x + y) is 7. It is a number satisfying .5 ≦ z ≦ 12. Further, the magnet material of Example 1-16 includes a main phase having at least one crystal phase selected from the group consisting of a TnMn 12 type crystal phase and a TbCu 7 type crystal phase. Further, the magnet material of Example 1-16 has an intrinsic coercive force of 610 kA / m or more and a residual magnetization of more than 0.80 T.
（実施例１７−１９）
実施例１０−１６と同様の方法で磁石材料を作製したのち、平均長さが２００μｍ以上５００μｍ以下となるように磁石材料を粉砕した。粉砕粉、エポキシ系樹脂、チタン系カップリング剤を、それぞれ９７．０質量％、２．５質量％、０．５質量％となるよう秤量し、アセトンを適量加えて混合した。その後、アセトンを揮発させて混合粉を作製した。得られた混合粉を金型に充填した後に、１０．０×１０２ＭＰａの圧力を印加して充填物を加圧する加圧ステップと、その後大気圧まで脱圧する脱圧ステップと、を交互に切り替えて５回繰り返し、成型体を作製した。得られた成型体を１３０℃の温度で１時間熱処理してボンド磁石を作製し、密度及び磁気特性を評価した。磁石材料の組成、ボンド磁石の密度、残留磁化、及び最大磁気エネルギー積の評価結果を表２に示す。残留磁化及び最大磁気エネルギー積は、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて測定した。
(Example 17-19)
After preparing the magnet material by the same method as in Examples 10-16, the magnet material was pulverized so that the average length was 200 μm or more and 500 μm or less. The pulverized powder, epoxy resin, and titanium-based coupling agent were weighed to 97.0% by mass, 2.5% by mass, and 0.5% by mass, respectively, and appropriate amounts of acetone were added and mixed. Then, acetone was volatilized to prepare a mixed powder. After filling the mold with the obtained mixed powder, a pressurizing step of applying a pressure of 10.0 × 10 2 MPa to pressurize the filling material and a depressurizing step of depressurizing to atmospheric pressure are alternately performed. It was switched and repeated 5 times to prepare a molded body. The obtained molded body was heat-treated at a temperature of 130 ° C. for 1 hour to prepare a bonded magnet, and the density and magnetic properties were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of the composition of the magnet material, the density of the bonded magnet, the residual magnetization, and the maximum magnetic energy product. The remanent magnetization and maximum magnetic energy product were measured using a BH tracer.
（実施例２０、２１）
実施例１０−１６と同様の方法で磁石材料を作製し、平均長さが１００μｍ以上２００μｍ以下となるように磁石材料を粉砕した。粉砕粉、エポキシ系樹脂、チタン系カップリング剤を、それぞれ９７．０質量％、２．５質量％、０．５質量％となるよう秤量し、アセトンを適量加えて混合した。その後、アセトンを揮発させて混合粉を作製した。得られた混合粉を金型に充填した後に、１０．０×１０２ＭＰａの圧力を印加して充填物を加圧する加圧ステップと、その後大気圧まで脱圧する脱圧ステップと、を交互に切り替えて５回繰り返し、成型体を作製した。得られた成型体を１３０℃の温度で１時間熱処理してボンド磁石を作製し、密度及び磁気特性を評価した。磁石材料の組成、ボンド磁石の密度、残留磁化、及び最大磁気エネルギー積の評価結果を表２に示す。残留磁化及び最大磁気エネルギー積は、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて測定した。
(Examples 20 and 21)
A magnet material was prepared in the same manner as in Examples 10-16, and the magnet material was pulverized so that the average length was 100 μm or more and 200 μm or less. The pulverized powder, epoxy resin, and titanium-based coupling agent were weighed to 97.0% by mass, 2.5% by mass, and 0.5% by mass, respectively, and appropriate amounts of acetone were added and mixed. Then, acetone was volatilized to prepare a mixed powder. After filling the mold with the obtained mixed powder, a pressurizing step of applying a pressure of 10.0 × 10 2 MPa to pressurize the filling material and a depressurizing step of depressurizing to atmospheric pressure are alternately performed. It was switched and repeated 5 times to prepare a molded body. The obtained molded body was heat-treated at a temperature of 130 ° C. for 1 hour to prepare a bonded magnet, and the density and magnetic properties were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of the composition of the magnet material, the density of the bonded magnet, the residual magnetization, and the maximum magnetic energy product. The remanent magnetization and maximum magnetic energy product were measured using a BH tracer.
（比較例４）
実施例１０−１６と同様の方法で磁石材料を作製し、平均長さが２００μｍ以上５００μｍ以下となるように磁石材料を粉砕した。粉砕粉、エポキシ系樹脂、チタン系カップリング剤を、それぞれ９７．０質量％、２．５質量％、０．５質量％となるよう秤量し、アセトンを適量加えて混合した。その後、アセトンを揮発させて混合粉を作製した。得られた混合粉を金型に充填した後に、１０．０×１０２ＭＰａの圧力を印加して充填物を加圧する加圧ステップと、その後大気圧まで脱圧する脱圧ステップと、を１回ずつ行い、成型体を作製した。得られた成型体を１３０℃の温度で１時間熱処理してボンド磁石を作製し、密度及び磁気特性を評価した。磁石材料の組成、ボンド磁石の密度、残留磁化、及び最大磁気エネルギー積の評価結果を表２に示す。残留磁化及び最大磁気エネルギー積は、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて測定した。
(Comparative Example 4)
A magnet material was prepared in the same manner as in Examples 10-16, and the magnet material was pulverized so that the average length was 200 μm or more and 500 μm or less. The pulverized powder, epoxy resin, and titanium-based coupling agent were weighed to 97.0% by mass, 2.5% by mass, and 0.5% by mass, respectively, and appropriate amounts of acetone were added and mixed. Then, acetone was volatilized to prepare a mixed powder. After filling the mold with the obtained mixed powder, a pressurization step of applying a pressure of 10.0 × 10 2 MPa to pressurize the filling material and a depressurization step of depressurizing to atmospheric pressure are performed once. This was done one by one to prepare a molded body. The obtained molded body was heat-treated at a temperature of 130 ° C. for 1 hour to prepare a bonded magnet, and the density and magnetic properties were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of the composition of the magnet material, the density of the bonded magnet, the residual magnetization, and the maximum magnetic energy product. The remanent magnetization and maximum magnetic energy product were measured using a BH tracer.
（比較例５）
実施例１０−１６と同様の方法で磁石材料を作製し、平均長さが１００μｍ以上２００μｍ以下となるように磁石材料を粉砕した。粉砕粉、エポキシ系樹脂、チタン系カップリング剤を、それぞれ９７．０質量％、２．５質量％、０．５質量％となるよう秤量し、アセトンを適量加えて混合した。その後、アセトンを揮発させて混合粉を作製した。得られた混合粉を金型に充填した後に、１０．０×１０２ＭＰａの圧力を印加して充填物を加圧する加圧ステップと、その後大気圧まで脱圧する脱圧ステップと、を１回ずつ行い、成型体を作製した。得られた成型体を１３０℃の温度で１時間熱処理してボンド磁石を作製し、密度及び磁気特性を評価した。磁石材料の組成、ボンド磁石の密度、残留磁化、及び最大磁気エネルギー積の評価結果を表２に示す。残留磁化及び最大磁気エネルギー積は、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて測定した。
(Comparative Example 5)
A magnet material was prepared in the same manner as in Examples 10-16, and the magnet material was pulverized so that the average length was 100 μm or more and 200 μm or less. The pulverized powder, epoxy resin, and titanium-based coupling agent were weighed to 97.0% by mass, 2.5% by mass, and 0.5% by mass, respectively, and appropriate amounts of acetone were added and mixed. Then, acetone was volatilized to prepare a mixed powder. After filling the mold with the obtained mixed powder, a pressurization step of applying a pressure of 10.0 × 10 2 MPa to pressurize the filling material and a depressurization step of depressurizing to atmospheric pressure are performed once. This was done one by one to prepare a molded body. The obtained molded body was heat-treated at a temperature of 130 ° C. for 1 hour to prepare a bonded magnet, and the density and magnetic properties were evaluated. Table 2 shows the evaluation results of the composition of the magnet material, the density of the bonded magnet, the residual magnetization, and the maximum magnetic energy product. The remanent magnetization and maximum magnetic energy product were measured using a BH tracer.
表２に示すように、実施例１７−２１のボンド磁石の６．４５ｇ／ｃｍ３以上の高い密度を有する。このことから、ボンド磁石の製造条件を調整することによりボンド磁石の密度を向上できることがわかる。 As shown in Table 2, it has a high density of 6.45 g / cm 3 or more of the bond magnet of Example 17-21. From this, it can be seen that the density of the bond magnet can be improved by adjusting the manufacturing conditions of the bond magnet.
なお、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１１…永久磁石モータ、１３…ロータ、１４…鉄心、１５…永久磁石、２１…可変磁束モータ、２３…ロータ、２４…鉄心、２５…固定磁石、２６…可変磁石、３１…発電機、３２…ステータ、３３…ロータ、３４…タービン、３５…シャフト、３６…ブラシ、１００…鉄道車両、１０１…回転電機、２００…自動車、２０１…回転電機。 11 ... Permanent magnet motor, 13 ... Rotor, 14 ... Iron core, 15 ... Permanent magnet, 21 ... Variable magnetic flux motor, 23 ... Rotor, 24 ... Iron core, 25 ... Fixed magnet, 26 ... Variable magnet, 31 ... Generator, 32 ... Stator, 33 ... rotor, 34 ... turbine, 35 ... shaft, 36 ... brush, 100 ... railroad vehicle, 101 ... rotating electric motor, 200 ... automobile, 201 ... rotating electric motor.
Claims (19)
（Ｒは希土類元素からなる群より選ばれる少なくともの一つの元素であり、ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは６．２＜ｘ≦８原子％を満足する数であり、ｙは０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５を満足する数であり、ｔは０≦ｔ＜１２原子％を満足する数である）
により表され、
ＴｎＭｎ１２型結晶相及びＴｂＣｕ７型結晶相からなる群より選ばれる少なくとも一つの結晶相を有する主相を具備し、
ｚ＝（１００−ｘ−ｙ−ｔ）／（ｘ＋ｙ）により定義されるｚは、７．５≦ｚ≦１２を満足する数である、磁石材料。 Formula 1: R x Nb y B t M 100-x-y-t
(R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and x satisfies 6.2 <x≤8 atomic%. Y is a number satisfying 0.75 ≦ x / (x + y) ≦ 0.95, and t is a number satisfying 0 ≦ t <12 atomic%).
Represented by
It has a main phase having at least one crystal phase selected from the group consisting of a TnMn type 12 crystal phase and a TbCu type 7 crystal phase.
A magnet material in which z defined by z = (100−x−y−t) / (x + y) is a number satisfying 7.5 ≦ z ≦ 12.
（Ｒは希土類元素からなる群より選ばれる少なくともの一つの元素であり、ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは４≦ｘ≦１１原子％を満足する数であり、ｙは０≦ｙ≦６．５原子％を満足する数であり、ｔは０≦ｔ＜１２原子％を満足する数であり、ｕは０．０１≦ｕ≦０．５を満足する数である）
により表され、
ＴｎＭｎ１２型結晶構造及びＴｂＣｕ７型結晶構造からなる群より選ばれる少なくとも一つの構造を具備し、
ｚ＝（１００−ｘ−ｙ−ｔ）／（ｘ＋ｙ）により定義されるｚは、７．５≦ｚ≦１２を満足する数である、磁石材料。 Formula 2: (R 1-u Y u) x Nb y B t M 100-x-y-t
(R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and x is a number satisfying 4 ≦ x ≦ 11 atomic%. Y is a number satisfying 0 ≦ y ≦ 6.5 atomic%, t is a number satisfying 0 ≦ t <12 atomic%, and u is a number satisfying 0.01 ≦ u ≦ 0.5. Is the number to do)
Represented by
It has at least one structure selected from the group consisting of a TnMn 12- type crystal structure and a TbCu 7- type crystal structure.
A magnet material in which z defined by z = (100−x−y−t) / (x + y) is a number satisfying 7.5 ≦ z ≦ 12.
バインダと、
を具備する、永久磁石。 The magnet material according to any one of claims 1 to 6.
With a binder
A permanent magnet.
前記磁石材料は、
組成式３：ＲｘＮｂｙＢｔＭ１００−ｘ−ｙ−ｔ
（Ｒは希土類元素からなる群より選ばれる少なくともの一つの元素であり、ＭはＦｅ及びＣｏからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であり、ｘは４．０＜ｘ≦１１．０原子％を満足する数であり、ｙは０≦ｙ≦６．５を満足する数であり、ｔは０≦ｔ＜１２原子％を満足する数である）
により表され、ＴｎＭｎ１２型結晶相及びＴｂＣｕ７型結晶相からなる群より選ばれる少なくとも一つの結晶相を有する主相を備え、
前記永久磁石の密度は、６．４５ｇ／ｃｍ３以上である、永久磁石。 A permanent magnet comprising a magnet material and a binder.
The magnet material is
Formula 3: R x Nb y B t M 100-x-y-t
(R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and x is 4.0 <x≤11.0 atomic%. Is a number satisfying, y is a number satisfying 0 ≦ y ≦ 6.5, and t is a number satisfying 0 ≦ t <12 atomic%).
It has a main phase having at least one crystal phase selected from the group consisting of a TnMn 12 type crystal phase and a TbCu 7 type crystal phase.
A permanent magnet having a density of 6.45 g / cm 3 or more.
ロータと、を具備し、
前記ステータ又は前記ロータは、請求項７ないし請求項１５のいずれか一項に記載の永久磁石を具備する、回転電機。 With the stator
Equipped with a rotor,
A rotary electric machine comprising the permanent magnet according to any one of claims 7 to 15, wherein the stator or rotor is provided with a permanent magnet according to any one of claims 7 to 15.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023038542A JP2023085304A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
| JP2023038571A JP2023085305A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019046978 | 2019-03-14 | ||
| JP2019046978 | 2019-03-14 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023038542A Division JP2023085304A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
| JP2023038571A Division JP2023085305A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020155774A true JP2020155774A (en) | 2020-09-24 |
| JP7391730B2 JP7391730B2 (en) | 2023-12-05 |
Family
ID=72476059
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020042956A Active JP7391730B2 (en) | 2019-03-14 | 2020-03-12 | Magnetic materials, permanent magnets, rotating electric machines, and vehicles |
| JP2023038542A Pending JP2023085304A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
| JP2023038571A Pending JP2023085305A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023038542A Pending JP2023085304A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
| JP2023038571A Pending JP2023085305A (en) | 2019-03-14 | 2023-03-13 | Permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (3) | JP7391730B2 (en) |
| CN (1) | CN111696741B (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766021A (en) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Toshiba Corp | Permanent magnet |
| JPH0974006A (en) * | 1995-06-30 | 1997-03-18 | Toshiba Corp | Magnetic material and bonded magnet |
| JPH113812A (en) * | 1997-04-03 | 1999-01-06 | Toshiba Corp | Permanent magnet material and bonded magnet |
| JP2000114017A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | Permanent magnet and material thereof |
| JP2000114016A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | Permanent magnet and manufacture thereof |
| JP2001035714A (en) * | 1999-05-19 | 2001-02-09 | Toshiba Corp | Bonded magnet, manufacture thereof, and actuator using the magnet |
| JP2003213384A (en) * | 2001-11-09 | 2003-07-30 | Hitachi Metals Ltd | Permanent magnet alloy and bond magnet |
| WO2011030387A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 株式会社 東芝 | Magnet material, permanent magnet, and motor and electricity generator each utilizing the permanent magnet |
| JP2018125512A (en) * | 2016-08-24 | 2018-08-09 | 株式会社東芝 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000114020A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | Magnet material and bond magnet |
| JP4481949B2 (en) * | 2006-03-27 | 2010-06-16 | 株式会社東芝 | Magnetic material for magnetic refrigeration |
| WO2017046826A1 (en) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 株式会社 東芝 | Permanent magnet and dynamo electric machine |
| CN107785140A (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-09 | 株式会社东芝 | Ferromagnetic material, permanent magnet, electric rotating machine and vehicle |
-
2019
- 2019-08-23 CN CN201910782276.2A patent/CN111696741B/en active Active
-
2020
- 2020-03-12 JP JP2020042956A patent/JP7391730B2/en active Active
-
2023
- 2023-03-13 JP JP2023038542A patent/JP2023085304A/en active Pending
- 2023-03-13 JP JP2023038571A patent/JP2023085305A/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766021A (en) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Toshiba Corp | Permanent magnet |
| JPH0974006A (en) * | 1995-06-30 | 1997-03-18 | Toshiba Corp | Magnetic material and bonded magnet |
| JPH113812A (en) * | 1997-04-03 | 1999-01-06 | Toshiba Corp | Permanent magnet material and bonded magnet |
| JP2000114017A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | Permanent magnet and material thereof |
| JP2000114016A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | Permanent magnet and manufacture thereof |
| JP2001035714A (en) * | 1999-05-19 | 2001-02-09 | Toshiba Corp | Bonded magnet, manufacture thereof, and actuator using the magnet |
| JP2003213384A (en) * | 2001-11-09 | 2003-07-30 | Hitachi Metals Ltd | Permanent magnet alloy and bond magnet |
| WO2011030387A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 株式会社 東芝 | Magnet material, permanent magnet, and motor and electricity generator each utilizing the permanent magnet |
| JP2018125512A (en) * | 2016-08-24 | 2018-08-09 | 株式会社東芝 | Magnet material, permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023085305A (en) | 2023-06-20 |
| JP7391730B2 (en) | 2023-12-05 |
| JP2023085304A (en) | 2023-06-20 |
| CN111696741A (en) | 2020-09-22 |
| CN111696741B (en) | 2023-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7002868B2 (en) | Magnet materials, permanent magnets, rotary machines, and vehicles | |
| JP5258860B2 (en) | Permanent magnet, permanent magnet motor and generator using the same | |
| JP6776441B2 (en) | Magnet materials, permanent magnets, rotary electric machines, and vehicles | |
| US10923255B2 (en) | Magnetic material, permanent magnet, rotary electrical machine, and vehicle | |
| WO2018173782A1 (en) | Permanent magnet, dynamo-electric machine and vehicle | |
| US10490325B2 (en) | Magnetic material, permanent magnet, rotary electrical machine, and vehicle | |
| CN107785140A (en) | Ferromagnetic material, permanent magnet, electric rotating machine and vehicle | |
| WO2018173783A1 (en) | Permanent magnet, dynamo-electric machine and vehicle | |
| JP7278731B2 (en) | Magnetic materials, permanent magnets, rotating electric machines, and vehicles | |
| JP7150537B2 (en) | Magnetic materials, permanent magnets, rotating electric machines, and vehicles | |
| JP7391730B2 (en) | Magnetic materials, permanent magnets, rotating electric machines, and vehicles | |
| KR101935164B1 (en) | Magnet material, permanent magnet, rotating electric machine, and vehicle | |
| JP7446971B2 (en) | Magnet materials, permanent magnets, rotating electric machines and vehicles, and methods for manufacturing magnet materials and permanent magnets | |
| JP6813457B2 (en) | Permanent magnets, rotary electric machines, and vehicles | |
| US20240021348A1 (en) | Permanent magnet and rotary electric machine | |
| JP7234082B2 (en) | Magnetic materials, permanent magnets, rotating electric machines, and vehicles | |
| JP2023076154A (en) | Magnet material and permanent magnet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220225 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221226 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230110 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230313 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230704 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230921 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231002 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231024 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231122 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7391730 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |