本發(fā)明的實(shí)施方式涉及永久磁鐵、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及車輛。

背景技術(shù)：

作為高性能的永久磁鐵，已知sm-co系磁鐵和nd-fe-b系磁鐵等稀土類磁鐵。在混合動(dòng)力汽車(hybridelectricvehicle：hev)和電動(dòng)汽車(electricvehicle：ev)等車輛的電動(dòng)機(jī)中使用永久磁鐵的情況下，對(duì)于永久磁鐵要求耐熱性。在hev和ev用電動(dòng)機(jī)中，使用將nd-fe-b系磁鐵的nd的一部分用dy置換而提高了耐熱性的永久磁鐵。dy是稀有元素之一，因此要求開(kāi)發(fā)出不使用dy的永久磁鐵。作為高效率的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，已知使用可變磁鐵和固定磁鐵的可變磁通電動(dòng)機(jī)和可變磁通發(fā)電機(jī)。為了可變磁通電動(dòng)機(jī)和可變磁通發(fā)電機(jī)的高性能化和高效率化，要求提高可變磁鐵和固定磁鐵的矯頑力和磁通密度。

已知sm-co系磁鐵的居里溫度高，因此作為不使用dy的體系顯示出優(yōu)良的耐熱性，可以在高溫下實(shí)現(xiàn)良好的電動(dòng)機(jī)特性等。sm-co系磁鐵中，sm2co17型磁鐵基于其矯頑力呈現(xiàn)機(jī)理等，也可以用作可變磁鐵。sm-co系磁鐵中，也要求提高矯頑力和磁通密度，還要求提高矩形比。對(duì)于sm-co系磁鐵的高磁通密度化，有效的是提高fe濃度。然而，使用具有fe濃度高的組成范圍的合金粉末、采用現(xiàn)有的制造方法制成的永久磁鐵中，難以在維持矯頑力的同時(shí)提高矩形比。于是，要求開(kāi)發(fā)出使具有高fe濃度的sm-co系磁鐵兼具較大的矯頑力和良好的矩形比的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開(kāi)2014-101547號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開(kāi)2014-192193號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的課題是提供一種提高了矯頑力和矩形比的永久磁鐵、和使用該永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及車輛。

實(shí)施方式的永久磁鐵具有一種燒結(jié)體，該燒結(jié)體具有以組成式：rpfeqmrcusco100-p-q-r-s表示的組成，具有包括晶粒和所述晶粒的晶界的組織，所述晶粒由包含th2zn17型晶相的主相構(gòu)成。燒結(jié)體的組織中，晶粒的平均粒徑為50μm以上100μm以下，且結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例在75％以上。

其中，r是選自稀土元素的至少一種元素，

m是選自zr、ti和hf的至少一種元素，

p是滿足10.5≤p≤12.5原子％的數(shù)，

q是滿足24≤q≤40原子％的數(shù)，

r是滿足0.88≤r≤4.5原子％的數(shù)，

s是滿足3.5≤s≤10.7原子％的數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示實(shí)施方式的永久磁鐵的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。

圖2是表示實(shí)施方式的永久磁鐵的金屬組織的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。

圖3是表示實(shí)施方式的永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的圖。

圖4是表示實(shí)施方式的可變磁通電動(dòng)機(jī)的圖。

圖5是表示實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的圖。

圖6是表示實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖7是表示實(shí)施方式的車輛的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)實(shí)施方式的永久磁鐵及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式的永久磁鐵是具有燒結(jié)體的燒結(jié)磁鐵，該燒結(jié)體具有以

組成式：rpfeqmrcusco100-p-q-r-s…(1)

表示的組成，具有包括晶粒和所述晶粒的晶界的組織，所述晶粒由包含th2zn17型晶相的主相構(gòu)成。

其中，r是選自稀土元素的至少一種元素，

m是選自zr、ti和hf的至少一種元素，

p是滿足10.5≤p≤12.5原子％的數(shù)，

q是滿足24≤q≤40原子％的數(shù)，

r是滿足0.88≤r≤4.5原子％的數(shù)，

s是滿足3.5≤s≤10.7原子％的數(shù)。

上述組成式(1)中，元素r使用選自包括釔(y)在內(nèi)的稀土元素中的至少一種元素。元素r都是賦予永久磁鐵以較大的磁各向異性、賦予較高的矯頑力的元素。作為元素r，優(yōu)選使用選自釤(sm)、鈰(ce)、釹(nd)和鐠(pr)的至少一種，特別優(yōu)選使用sm。元素r可以使用1種元素，也可以使用多種元素。通過(guò)使元素r的50原子％以上為sm，能以良好的再現(xiàn)性提高永久磁鐵的性能、尤其是矯頑力。此外，優(yōu)選元素r的70原子％以上是sm。

為了提高永久磁鐵的矯頑力，元素r的含量p設(shè)定在10.5～12.5原子％的范圍內(nèi)。如果元素r的含量p小于10.5原子％，則大量的α-fe相析出，得不到足夠的矯頑力。如果元素r的含量p大于12.5原子％，則飽和磁化強(qiáng)度的降低顯著。元素r的含量p優(yōu)選在10.7～12.3原子％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在10.9～12.1原子％的范圍內(nèi)。

鐵(fe)是主要承擔(dān)永久磁鐵的磁化的元素。通過(guò)比較大量地含有鐵，可提高永久磁鐵的飽和磁化強(qiáng)度。但是，如果比較過(guò)量地含有fe，則α-fe相析出，難以獲得下述所要的兩相分離組織，因此矯頑力可能會(huì)降低。因此，fe的含量q設(shè)定在24～40原子％的范圍內(nèi)。fe的含量q優(yōu)選在27～36原子％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在29～34原子％的范圍內(nèi)。

元素m使用選自鈦(ti)、鋯(zr)和鉿(hf)的至少一種元素。元素m可以使用1種元素，也可以使用多種元素。通過(guò)摻入元素m，可在fe濃度高的組成中呈現(xiàn)出較大的矯頑力。元素m的含量r設(shè)定在0.88～4.5原子％的范圍內(nèi)。通過(guò)使元素m的含量r在0.88原子％以上，可提高fe濃度。如果元素m的含量r大于4.5原子％，則容易出現(xiàn)富含元素m的異相，磁化強(qiáng)度和矯頑力均降低。元素m的含量r優(yōu)選在1.14～3.58原子％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1.49～2.24原子％的范圍內(nèi)。

元素m可以是ti、zr、hf中的任意一種，優(yōu)選至少含有zr。特別是通過(guò)使元素m的50原子％以上為zr，可進(jìn)一步增大提高永久磁鐵的矯頑力的效果。另一方面，由于元素m中hf尤其昂貴，因此即使在使用hf的情況下，也優(yōu)選減少其用量。優(yōu)選hf的含量小于元素m的20原子％。

銅(cu)是用于使永久磁鐵呈現(xiàn)出高矯頑力的元素。cu的摻入量s設(shè)定在3.5～10.7原子％的范圍內(nèi)。如果cu的摻入量s小于3.5原子％，則難以獲得高矯頑力。如果cu的摻入量s大于10.7原子％，則磁化強(qiáng)度的降低顯著。cu的摻入量s優(yōu)選在3.9～9原子％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在4.3～5.8原子％的范圍內(nèi)。

鈷(co)承擔(dān)永久磁鐵的磁化，并且也是呈現(xiàn)出高矯頑力所必需的元素。還有，如果含co多，則居里溫度變高，永久磁鐵的熱穩(wěn)定性提高。如果co的含量過(guò)少，則無(wú)法充分地獲得這些效果。但是，如果co的含量過(guò)量，則fe的含有比例相對(duì)地下降，磁化強(qiáng)度降低。因此，co的含量在考慮到元素r、元素m和cu的各含量的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定，以使得fe的含量滿足上述范圍。

co的一部分可以被選自鎳(ni)、釩(v)、鉻(cr)、錳(mn)、鋁(al)、鎵(ga)、鈮(nb)、鉭(ta)和鎢(w)的至少一種元素a置換。元素a可以使用1種元素，也可以使用多種元素。這些置換元素a有助于磁鐵特性、例如矯頑力的提高。但是，用元素a過(guò)量置換co可能會(huì)導(dǎo)致磁化強(qiáng)度的下降，因此元素a的置換量?jī)?yōu)選在co的20原子％以下。

實(shí)施方式的永久磁鐵是由具有以組成式(1)表示的組成的燒結(jié)體構(gòu)成的燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)具有包含th2zn17型晶相的區(qū)域作為主相。燒結(jié)磁鐵的主相是指用掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope：sem)觀察燒結(jié)體的截面等時(shí)、觀察圖像(sem圖像)內(nèi)面積比例最大的相。燒結(jié)磁鐵的主相優(yōu)選具有以屬于高溫相的tbcu7型晶相(1-7相)作為前體，對(duì)其實(shí)施時(shí)效處理而形成的相分離組織。相分離組織包含胞相和胞壁相，所述胞相由th2zn17型晶相(2-17相)構(gòu)成，所述胞壁相由cacu5型晶相(1-5相)等構(gòu)成。胞壁相的磁疇壁能比胞相大，因此該磁疇壁能之差成為磁疇壁移動(dòng)的障礙。即，磁疇壁能大的胞壁相起到釘扎點(diǎn)的作用，因而呈現(xiàn)出磁疇壁釘扎型的矯頑力。

圖1是示意地表示實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵的結(jié)構(gòu)的剖視圖。實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵100包括由包含th2zn17型晶相的主相構(gòu)成的晶粒101，由該晶粒的多晶體(燒結(jié)體)構(gòu)成。在構(gòu)成燒結(jié)體(100)的晶粒101間存在晶界102。圖2是示意地表示實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵的金屬組織的結(jié)構(gòu)的剖視圖。晶粒101包括由2-17相構(gòu)成的胞相111、和以包圍胞相111的方式存在的由1-5相等構(gòu)成的胞壁相112。構(gòu)成燒結(jié)體的晶粒101的大小(結(jié)晶粒徑)通常為微米級(jí)。另一方面，晶粒(主相)中的胞相111的大小為納米級(jí)(例如50～400nm左右)，包圍該胞相111的胞壁相112的厚度也為納米級(jí)(例如2～30nm左右)。由胞相111和胞壁相112組成的相分離組織存在于由包含2-17相的主相構(gòu)成的晶粒內(nèi)。

構(gòu)成實(shí)施方式的永久磁鐵的燒結(jié)體如上所述，是包括由包含2-17相的主相構(gòu)成的晶粒的多晶體。實(shí)施方式的永久磁鐵的多晶組織中，晶粒的平均粒徑為50μm以上100μm以下，并且結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例(個(gè)數(shù)比)在75％以上。通過(guò)將具有這種多晶組織的燒結(jié)體應(yīng)用于永久磁鐵，可進(jìn)一步提高高鐵濃度的永久磁鐵(燒結(jié)磁鐵)的磁特性。下面，對(duì)實(shí)施方式的永久磁鐵的組織和磁特性的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)闡述。

即，構(gòu)成永久磁鐵的sm-co系燒結(jié)體通過(guò)如下方法獲得：一邊使微粉碎至數(shù)μm級(jí)的合金粉末在磁場(chǎng)中發(fā)生晶體取向，一邊進(jìn)行壓縮成形，將該壓縮成形體保持在規(guī)定溫度下使其燒結(jié)。而且，在sm-co系燒結(jié)磁鐵的制造工序中，通常實(shí)施固溶化處理，該固溶化處理是在燒結(jié)后保持在比燒結(jié)溫度略低的溫度下，然后驟冷。燒結(jié)工序和固溶化處理工序往往連續(xù)地進(jìn)行，通常通過(guò)燒結(jié)-固溶化處理工序得到燒結(jié)體。燒結(jié)體的磁化強(qiáng)度與燒結(jié)體的密度呈比例關(guān)系，因此希望獲得盡可能高的燒結(jié)體密度。此外，取向度越高，殘留磁化強(qiáng)度越高。即，可以說(shuō)為了獲得高殘留磁化強(qiáng)度，常規(guī)的方法是使原料組成比的鐵濃度提高，并且獲得燒結(jié)體密度高、晶體取向度高的燒結(jié)體。但是，如果過(guò)度地提高鐵濃度，則矯頑力降低。而且，燒結(jié)體密度和晶體取向度的改善也是有限的，希望開(kāi)創(chuàng)出新的磁化強(qiáng)度改善方法。

sm-co系燒結(jié)磁鐵的特性受到上述制造工序的影響很大。例如，如果微粉碎至數(shù)μm級(jí)的合金粉末的粒徑過(guò)大，則燒結(jié)性降低，得不到足夠的燒結(jié)體密度，可能會(huì)導(dǎo)致磁化強(qiáng)度的降低。反之，合金粉末的粒徑過(guò)小的情況下，由于粉末的比表面積增加，因而粉末容易氧化，可能會(huì)導(dǎo)致磁化強(qiáng)度的降低。此外，如果燒結(jié)時(shí)的燒結(jié)溫度過(guò)低，則產(chǎn)生空孔，得不到足夠的燒結(jié)體密度。如果得不到足夠的燒結(jié)體密度，則如上所述得不到高磁化強(qiáng)度。此外，如果燒結(jié)溫度過(guò)高，則作為構(gòu)成元素的sm等元素r蒸發(fā)，發(fā)生極端的組成偏差。此時(shí)有可能得不到足夠的矯頑力。

通過(guò)對(duì)微粉碎的合金粉末的壓縮成形體進(jìn)行燒結(jié)來(lái)制造燒結(jié)體(燒結(jié)磁鐵)的情況下，不僅是合金粉末的粒徑和燒結(jié)溫度，物理吸附于合金粉末(微粉末)的水分也會(huì)對(duì)燒結(jié)體的多晶組織和特性造成影響。本發(fā)明人等著眼于物理吸附于合金粉末(微粉末)的水分，發(fā)現(xiàn)直到燒結(jié)工序?yàn)橹沟奈剿至繉?duì)燒結(jié)體的多晶組織造成影響。即，發(fā)現(xiàn)通過(guò)管理合金粉末的吸附水分量，可控制多晶組織，改善磁鐵特性。特別是使用使原料組成比的鐵濃度提高的合金粉末的情況下，有吸附水分量增加的傾向，因此重要的是直到燒結(jié)工序?yàn)橹沟暮辖鸱勰┑奈剿至康墓芾怼?/p>

微粉碎至數(shù)μm級(jí)的合金粉末容易受到氧化的影響，因此通常保存在氬(ar)和氮(n2)等惰性氣體氣氛中。此時(shí)，考察了保存期間的微粉末的吸附水分量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著保存時(shí)間的增加，吸附水分量升高。此外，考察了微粉末的吸附水分量和用其制成的時(shí)間體的氧濃度的關(guān)系，其結(jié)果是，兩者存在依賴性，有微粉末的水分量越多、燒結(jié)體的氧濃度越增加的傾向。而且，可知氧濃度增加的燒結(jié)體的多晶組織中，結(jié)晶粒徑的粒度分布不均一，特別是直徑小于50μm的小尺寸晶粒的比例增大。認(rèn)為其原因在于，由于燒結(jié)時(shí)水分的存在，微粉末表面的氧化得到促進(jìn)，由于在粒子表面形成的氧化物的影響，燒結(jié)-固溶化處理中的晶粒生長(zhǎng)被抑制。即，發(fā)現(xiàn)通過(guò)將燒結(jié)工序前的微粉末的吸附水分量管理在低水平，可使燒結(jié)體的多晶組織粗大化。

通過(guò)卡爾費(fèi)歇爾法對(duì)在惰性氣體氣氛中保存了一定時(shí)間的合金粉末進(jìn)行水分測(cè)定，其結(jié)果是，水分的檢出溫度主要在100～200℃的范圍內(nèi)，然后在200～400℃的升溫過(guò)程中檢出的水分一直在減少，在400～700℃的升溫過(guò)程中幾乎無(wú)法檢出水分。即，有啟示表明，微粉末中所含有的水分主要是物理吸附于微粉末表面的水分。如果是物理吸附水，則可以通過(guò)在低溫下保持在真空氣氛中或惰性氣體的流通氣氛中來(lái)使其脫離。實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵中，通過(guò)實(shí)施該處理作為壓縮成形體的燒結(jié)工序的預(yù)處理工序，可除去物理吸附于微粉末的水分，使燒結(jié)體的多晶組織適度地粗大化。

即，基于上述燒結(jié)工序的預(yù)處理工序等，實(shí)施方式的永久磁鐵(燒結(jié)磁鐵)具有結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例(個(gè)數(shù)比)在75％以上的多晶組織。通過(guò)使構(gòu)成燒結(jié)磁鐵的多晶組織中的結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例在75％以上，燒結(jié)磁鐵的矯頑力和矩形比顯著提高。為了增加結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例，有效的是使組織整體的晶粒尺寸粗大化。從這一點(diǎn)來(lái)看，構(gòu)成實(shí)施方式的永久磁鐵的燒結(jié)體中，晶粒的平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選為50μm以上。晶粒的平均粒徑小于50μm的情況下，也可能無(wú)法充分地獲得燒結(jié)磁鐵的矯頑力和矩形比的提高效果。

認(rèn)為矯頑力和矩形比的劣化的原因在于，燒結(jié)體的多晶組織中，晶界附近的組織紊亂。在由主相構(gòu)成的晶粒的中央附近，由2-17相構(gòu)成的胞相和由1-5相等構(gòu)成的胞壁相之間的相分離良好，但是在晶界附近，由于作為異相的晶界相的存在，上述相分離不充分。針對(duì)這一點(diǎn)，通過(guò)使晶粒尺寸粗大化，可減少因晶界相的存在而導(dǎo)致的相分離不充分的區(qū)域。即，通過(guò)使結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例在75％以上，可擴(kuò)大晶粒內(nèi)的良好地相分離的區(qū)域，藉此可提高燒結(jié)磁鐵的磁鐵特性、特別是矯頑力和矩形比。

即，如果50μm以上的晶粒的比例少于75％，則晶界量相對(duì)地增加，因而由主相構(gòu)成的晶粒內(nèi)的相分離區(qū)域的總量減少。其結(jié)果是，導(dǎo)致燒結(jié)磁鐵的矯頑力的矩形比的降低。燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的多晶組織中，結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例(個(gè)數(shù)比)優(yōu)選為77％以上，更優(yōu)選為80％以上。此外，如果晶粒的平均結(jié)晶粒徑小于50μm，則無(wú)法充分地獲得晶粒的粗大化效果。晶粒的平均結(jié)晶粒徑更優(yōu)選為55μm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為60μm以上。如果晶粒的平均結(jié)晶粒徑過(guò)大，則燒結(jié)體(燒結(jié)磁鐵)的強(qiáng)度等容易降低，因此晶粒的平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選為100μm以下。

還有，構(gòu)成燒結(jié)磁鐵的多晶組織的晶粒優(yōu)選粒徑一致。即，結(jié)晶粒徑的粒度分布的形狀優(yōu)選尖銳。具體而言，具有落入平均粒徑±10μm的范圍內(nèi)的結(jié)晶粒徑的晶粒的比例(個(gè)數(shù)比)優(yōu)選為30％以上。藉此，可進(jìn)一步提高燒結(jié)磁鐵的矯頑力和矩形比。具體而言，具有落入平均粒徑±10μm的范圍內(nèi)的結(jié)晶粒徑的晶粒的比例更優(yōu)選為40％以上。

如上所述，實(shí)施方式的永久磁鐵中，通過(guò)使構(gòu)成燒結(jié)體的晶粒充分地生長(zhǎng)(平均結(jié)晶粒徑為50μm以上)、使結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例在75％以上，可實(shí)現(xiàn)矯頑力和矩形比的進(jìn)一步提高。關(guān)于永久磁鐵的具體的矯頑力，例如可實(shí)現(xiàn)1500ka/m以上。關(guān)于永久磁鐵的具體的矩形比，例如可實(shí)現(xiàn)90％以上。

矩形比如下所述定義。首先，用直流b-h描繪器測(cè)定室溫下的直流磁化特性。接著，根據(jù)由測(cè)定結(jié)果得到的b-h曲線求出磁鐵的基本特性，即殘留磁化強(qiáng)度mr、矯頑力ihc以及最大磁能積(bh)max。此時(shí)，用mr由式(2)求出理論最大值(bh)max。

(bh)max(理論值)＝mr²/4μ0…(2)

矩形比通過(guò)測(cè)定而得的(bh)max(測(cè)定值)和(bh)max(理論值)之比來(lái)評(píng)價(jià)，由式(3)求得。

矩形比＝(bh)max(實(shí)測(cè)值)/(bh)max(理論值)×100…(3)

下面，對(duì)上述晶粒尺寸的測(cè)定方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。晶界通常可以用光學(xué)顯微鏡觀察或用掃描型顯微鏡(sem)觀察。但是，這里通過(guò)電子背散射衍射圖像法(sem-electronbackscatteringpattern：sem-ebsp)來(lái)測(cè)定、評(píng)價(jià)構(gòu)成燒結(jié)體(燒結(jié)磁鐵)的晶粒的尺寸。其原因在于，通過(guò)sem的二次電子圖像或反射電子圖像來(lái)觀察晶界的情況下，晶界通常呈線狀。此時(shí)，表示晶界的線條往往不鮮明，此時(shí)難以準(zhǔn)確地測(cè)定晶粒尺寸。因此，晶粒尺寸的測(cè)定采用根據(jù)晶粒的取向度的不同來(lái)識(shí)別晶粒的ebsp法。

為了識(shí)別晶界，首先要指定欲識(shí)別的取向差(作為基準(zhǔn)的取向差)。取向差用角度來(lái)指定。于是，如果相鄰的像素(測(cè)定點(diǎn))之間的取向差大于指定的基準(zhǔn)，則可以識(shí)別為在此處有晶界。例如將與1-7相的(0001)面的取向差指定為5度以上的情況下，將晶體取向紊亂的部分(取向差在5°以上)識(shí)別為晶界。

采用sem的組織觀察和采用sem-ebsp的測(cè)定是針對(duì)燒結(jié)體的內(nèi)部進(jìn)行的。燒結(jié)體內(nèi)部的測(cè)定如下所述。首先，在具有最大面積的面的最長(zhǎng)邊的中央部，在與邊垂直(為曲線的情況下是與中央部的切線垂直)地切割的截面的表面部和內(nèi)部進(jìn)行測(cè)定。作為測(cè)定部位，在上述截面上設(shè)置以各邊的1/2的位置為起點(diǎn)與邊垂直地向內(nèi)側(cè)延伸至端部的基準(zhǔn)線1、以各角部的中央為起點(diǎn)在角部的內(nèi)角的角度的1/2的位置向內(nèi)側(cè)延伸至端部的基準(zhǔn)線2，將從這些基準(zhǔn)線1、2的起點(diǎn)起算的、基準(zhǔn)線的長(zhǎng)度的1％的位置定義為表面部，將40％的位置定義為內(nèi)部。角部因倒角等而具有曲率的情況下，將相鄰的邊延長(zhǎng)而得的交點(diǎn)作為邊的端部(角部的中央)。此時(shí)，測(cè)定部位不是從交點(diǎn)起算的位置，而是從與基準(zhǔn)線相接的部分起算的位置。

通過(guò)如上所述設(shè)置測(cè)定部位，例如截面為四邊形的情況下，基準(zhǔn)線是基準(zhǔn)線1和基準(zhǔn)線2各4根，共計(jì)8根，測(cè)定部位是表面部和內(nèi)部的各8處。本實(shí)施方式中，優(yōu)選表面部和內(nèi)部的各8處全都滿足上述結(jié)晶粒徑等的規(guī)定，但只要表面部和內(nèi)部至少各有4處以上滿足上述規(guī)定即可。此時(shí)，不對(duì)1根基準(zhǔn)線上的表面部和內(nèi)部的關(guān)系作規(guī)定。將如上所述規(guī)定的燒結(jié)體內(nèi)部的觀察面研磨至平滑后，進(jìn)行觀察。

以下所示為求出測(cè)定面積內(nèi)存在的晶粒的尺寸和平均粒徑(平均結(jié)晶粒徑)的具體步驟。觀察針對(duì)已發(fā)生磁場(chǎng)取向的燒結(jié)體、在與作為胞相的2-17相的易磁化軸(1-7晶相的[0001]方位/c軸方向)垂直的截面中進(jìn)行。將該截面定義為nd面。理想地取向的試樣中，所有晶粒的(0001)面都和nd面呈平行(即，[0001]方位與nd面垂直)的關(guān)系。

首先，作為試樣的觀察面的預(yù)處理，將試樣用環(huán)氧樹脂包埋，實(shí)施機(jī)械研磨和拋光后，進(jìn)行水洗，并通過(guò)鼓風(fēng)進(jìn)行灑水。用干刻裝置對(duì)灑水后的試樣進(jìn)行表面處理。接著，用附帶ebsd系統(tǒng)-digiview(tsl公司制)的掃描型電子顯微鏡s-4300se(日立高新技術(shù)株式會(huì)社(日立ハイテクノロジーズ社)制)觀察試樣表面。觀察條件是加速電壓30kv、測(cè)定面積500μm×500μm。觀察倍率優(yōu)選以150倍為基準(zhǔn)。但是，測(cè)定面積(500μm×500μm)內(nèi)的晶粒少于15個(gè)的情況下，優(yōu)選觀察倍率為250倍、測(cè)定面積為800μm×800μm。由觀察結(jié)果基于以下條件求出測(cè)定面積范圍內(nèi)存在的晶粒的尺寸和平均粒徑。

以2μm的步長(zhǎng)對(duì)測(cè)定面積范圍內(nèi)的所有像素的取向進(jìn)行測(cè)定，將相鄰的像素之間的取向差在5°以上的邊界視為晶界。測(cè)定被晶界包圍的同一晶粒內(nèi)的面積、即粒面積，將具有與該面積相等的面積的正圓的直徑作為晶粒尺寸。對(duì)測(cè)定面積范圍內(nèi)存在的所有晶粒實(shí)施上述晶粒尺寸的測(cè)定，評(píng)價(jià)結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的個(gè)數(shù)比例。晶粒的平均粒徑是測(cè)定面積范圍內(nèi)存在的所有晶粒的粒徑的平均值。具有落入平均粒徑±10μm的范圍內(nèi)的結(jié)晶粒徑的晶粒的個(gè)數(shù)比例通過(guò)測(cè)定面積范圍內(nèi)存在的所有晶粒的結(jié)晶粒徑和上述平均粒徑的比較而求得。但是，內(nèi)包在同一晶粒內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)少于5個(gè)點(diǎn)的晶粒、以及到達(dá)測(cè)定面積范圍的端部的晶粒不視為晶粒。

實(shí)施方式的永久磁鐵中，通過(guò)使構(gòu)成燒結(jié)體的晶粒充分地生長(zhǎng)(平均結(jié)晶粒徑為50μm以上)、使結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例在75％以上，可實(shí)現(xiàn)矯頑力和矩形比的提高。為了使晶粒生長(zhǎng)來(lái)減少晶界的存在比例，通常有效的是燒結(jié)溫度的提高。但是，如上所述，在sm-co系燒結(jié)磁鐵中，通過(guò)高溫下的燒結(jié)，sm等元素r蒸發(fā)，難以進(jìn)行組成的控制。從組成控制的角度來(lái)看，燒結(jié)溫度優(yōu)選為1190℃以下。但是，在1190℃以下的燒結(jié)溫度下，原子的擴(kuò)散速度慢，無(wú)法使晶體充分地生長(zhǎng)。針對(duì)這一點(diǎn)，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，作為抑制過(guò)量的sm等的蒸發(fā)、并且使晶體充分地生長(zhǎng)的條件，有效的是不僅延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，而且將燒結(jié)前的合金粉末的吸附水分量管理在低水平，并且發(fā)現(xiàn)了用于該目的的實(shí)用的方法。下面，對(duì)具體的燒結(jié)條件等進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施方式的永久磁鐵如下所述制造。永久磁鐵的制造方法優(yōu)選包括：將具有組成式(1)表示的組成的合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體的工序；將壓縮成形體在1p以下的真空氣氛下或惰性氣體的流通氣氛下在100℃以下的溫度下保持2小時(shí)以上，除去壓縮成形體中所含有的水分的工序；將除去了水分的壓縮成形體燒結(jié)，制成燒結(jié)體的工序；對(duì)燒結(jié)體實(shí)施固溶化處理的工序；對(duì)固溶化處理后的燒結(jié)體實(shí)施時(shí)效處理的工序。

下面，對(duì)實(shí)施方式的永久磁鐵的制造工序進(jìn)行詳細(xì)闡述。首先，制造含有規(guī)定量的元素的合金粉末。例如將通過(guò)電弧熔化法或高頻熔化法熔化的合金熔液進(jìn)行鑄造得到合金鑄錠，將合金鑄錠粉碎制成合金粉末。作為合金粉末的其它制備方法，可例舉薄帶連鑄法、機(jī)械合金法、機(jī)械研磨法、氣體霧化法、還原擴(kuò)散法等，可以使用由這些方法制備的合金粉末。對(duì)于如上所述得到的合金粉末或粉碎前的合金，也可以根據(jù)需要實(shí)施熱處理使其均質(zhì)化。薄片或鑄錠的粉碎使用噴射磨或球磨機(jī)等來(lái)實(shí)施。為了防止合金粉末的氧化，粉碎優(yōu)選在惰性氣體氣氛中或有機(jī)溶劑中進(jìn)行。

粉碎后的合金粉末的平均粒徑優(yōu)選在2～5μm的范圍內(nèi)，而且粒徑在2～10μm的范圍內(nèi)的粒子的體積比例優(yōu)選為全部粉末的80％以上。具有這樣的粒徑的合金粉末容易發(fā)生磁場(chǎng)取向。粉碎優(yōu)選用噴射磨進(jìn)行。如果是球磨機(jī)，則無(wú)法除去粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的微粉，因此即使平均粒徑在2～5μm的范圍內(nèi)，也含有大量的亞微米級(jí)的粒子。這種亞微米級(jí)的微粒會(huì)凝集，因而難以使其磁場(chǎng)取向。而且，亞微米級(jí)的微粒是使吸附水分量和燒結(jié)體中的氧化物量增大的主要原因，可能會(huì)使矯頑力和矩形比降低。

磁鐵組成中的鐵濃度在24原子％以上的情況下，粉碎后的合金粉末中，粒徑大于10μm的粒子的體積比例優(yōu)選為10％以下。如果鐵濃度在24原子％以上，則合金鑄錠中的異相量容易增大。異相不僅是量，大小也有增大的傾向，有時(shí)可達(dá)20μm以上。將這種鑄錠粉碎時(shí)，如果存在例如15μm以上的粒子，則該粒子有時(shí)會(huì)直接成為異相粒子。這種異相粒子在燒結(jié)后也殘存，引起矯頑力的降低、磁化強(qiáng)度的降低、方形度的降低等。從這一點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選減少粗大粒子的比例。

接著，向設(shè)置于電磁鐵等中的模具內(nèi)填充合金粉末，一邊施加磁場(chǎng)一邊加壓成形，藉此制造晶軸發(fā)生了取向的壓縮成形體。將所得壓縮成形體在合適的條件下燒結(jié)，藉此可獲得具有高密度的燒結(jié)體。實(shí)施方式中，在將壓縮成形體投入燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)處理之前，實(shí)施在真空氣氛下或惰性氣體的流通氣氛下保持在100℃以下的溫度下的工序，藉此使壓縮成形體所含有的水分脫離。如上所述，作為壓縮成形體的前體的合金粉末(微粉末)中，通過(guò)物理吸附而存在水分。通過(guò)將壓縮成形體保持在真空氣氛下，或者通過(guò)一邊噴射惰性氣體一邊保持壓縮成形體，可使這種物理吸附水從合金粉末和壓縮成形體脫離。特別是使原料組成比的鐵濃度提高的合金粉末中，有吸附水分量增加的傾向，因此有效的是在燒結(jié)工序之前實(shí)施將壓縮成形體在真空氣氛下或惰性氣體的流通氣氛下保持在100℃以下的溫度下的預(yù)處理工序，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

真空氣氛下的保持處理優(yōu)選在1pa以下的真空條件下實(shí)施，更優(yōu)選為0.1pa以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01pa以下。惰性氣體的流通氣氛下的保持處理優(yōu)選一邊對(duì)壓縮成形體噴射氬(ar)氣等惰性氣體一邊實(shí)施。保持處理時(shí)的溫度優(yōu)選為100℃以下，更優(yōu)選為50℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為30℃以下。如果溫度高于100℃，則容易因物理吸附水而發(fā)生合金粉末的氧化，在燒結(jié)工序前實(shí)施的預(yù)處理工序的效果降低。而且，為了進(jìn)一步抑制由物理吸附水導(dǎo)致的合金粉末的氧化，保持處理時(shí)的溫度更優(yōu)選為50℃以下。保持時(shí)間優(yōu)選為2小時(shí)以上，更優(yōu)選為4小時(shí)以上，進(jìn)一步優(yōu)選為6小時(shí)以上。如果保持時(shí)間少于2小時(shí)，則無(wú)法使水分充分地從壓縮成形體脫離。通過(guò)實(shí)施該保持工序(燒結(jié)工序的預(yù)處理工序)，可使壓縮成形體中所含有的水分脫離。

接著，實(shí)施壓縮成形體的燒結(jié)工序。燒結(jié)工序在真空氣氛中或ar氣等惰性氣體氣氛中實(shí)施。為了提高燒結(jié)體的密度，燒結(jié)工序中優(yōu)選組合實(shí)施真空氣氛中的燒成和惰性氣體氣氛中的燒成。此時(shí)，優(yōu)選首先將壓縮成形體在真空氣氛中升溫至規(guī)定溫度，接著將燒成氣氛由真空氣氛切換成惰性氣體氣氛，然后升溫至規(guī)定的燒結(jié)溫度來(lái)進(jìn)行燒結(jié)。真空氣氛中的燒成在真空氣氛中的保持工序之后接下去實(shí)施。

燒結(jié)溫度優(yōu)選在1110～1190℃的范圍內(nèi)。燒結(jié)溫度下的保持時(shí)間(時(shí)間時(shí)間)優(yōu)選在6～20小時(shí)的范圍內(nèi)。如果燒結(jié)溫度高于1190℃，則合金粉末中的sm等過(guò)量地蒸發(fā)，因而可能會(huì)發(fā)生組成偏差，得不到良好的磁特性。如果燒結(jié)溫度低于1110℃，則無(wú)法獲得致密的燒結(jié)體。燒結(jié)溫度更優(yōu)選為1150℃以上，進(jìn)一步優(yōu)選為1165℃以上。燒結(jié)溫度更優(yōu)選為1185℃以下。真空氣氛中的燒成中，可以升溫至燒結(jié)溫度，也可以升溫至比燒結(jié)溫度略低的溫度。還可以在真空氣氛中的升溫溫度下保持規(guī)定時(shí)間。

為了使晶粒生長(zhǎng)來(lái)減少晶界的比例，燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為6小時(shí)以上。如果燒結(jié)時(shí)間少于6小時(shí)，則無(wú)法使晶粒充分地生長(zhǎng)。因此，可能無(wú)法充分地提高燒結(jié)磁鐵的磁特性。還會(huì)產(chǎn)生密度的不均一性，這也會(huì)導(dǎo)致磁化強(qiáng)度容易降低。如果燒結(jié)時(shí)間多于20小時(shí)，則sm等的蒸發(fā)量可能會(huì)增加，組成控制變得困難。燒結(jié)時(shí)間更優(yōu)選為8小時(shí)以上，進(jìn)一步優(yōu)選為10小時(shí)以上。燒結(jié)時(shí)間更優(yōu)選為16小時(shí)以下，進(jìn)一步優(yōu)選為14小時(shí)以下。

接著，對(duì)所得的燒結(jié)體實(shí)施固溶化處理，控制晶體組織。固溶化處理也可以與燒結(jié)連續(xù)地進(jìn)行。為了得到作為相分離組織的前體的1-7相，固溶化處理優(yōu)選通過(guò)在1100～1190℃的范圍的溫度下保持6～28小時(shí)來(lái)實(shí)施。固溶化處理溫度優(yōu)選設(shè)定為比燒結(jié)溫度低的溫度。在低于1100℃的溫度和高于1190℃的溫度下，固溶化處理后的試樣中的1-7相的比例小，得不到良好的磁特性。固溶化處理溫度更優(yōu)選在1120～1180℃的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在1120℃～1170℃的范圍內(nèi)。

固溶化處理時(shí)間也對(duì)晶粒生長(zhǎng)有影響，如果其時(shí)間短，則無(wú)法充分地減少晶界的比例。而且，構(gòu)成相變得不均一，矯頑力可能會(huì)降低。因此，固溶化處理溫度下的保持時(shí)間優(yōu)選為6小時(shí)以上。但是，如果固溶化處理溫度下的保持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則sm等的蒸發(fā)量可能會(huì)增加，組成控制變得困難，因此固溶化處理溫度下的保持時(shí)間優(yōu)選為28小時(shí)以下。固溶化處理時(shí)間更優(yōu)選在12～24小時(shí)的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在14～18小時(shí)的范圍內(nèi)。為了防止氧化，固溶化處理優(yōu)選在真空氣氛中或氬氣等惰性氣體氣氛中進(jìn)行。

為了使燒結(jié)體內(nèi)的晶粒充分地生長(zhǎng)，優(yōu)選不僅延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，而且延長(zhǎng)固溶化處理時(shí)間。因此，燒結(jié)時(shí)間和固溶化處理時(shí)間均優(yōu)選為6小時(shí)以上。除此以外，燒結(jié)時(shí)間和固溶化處理時(shí)間的總時(shí)間優(yōu)選為16小時(shí)以上。即，燒結(jié)時(shí)間為6小時(shí)的情況下，固溶化處理時(shí)間優(yōu)選為10小時(shí)以上。固溶化處理時(shí)間為6小時(shí)的情況下，燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為10小時(shí)以上。它們的總時(shí)間少于16小時(shí)的情況下，可能無(wú)法充分地減少結(jié)晶粒徑小于50μm的晶粒的比例。燒結(jié)時(shí)間和固溶化處理時(shí)間的總時(shí)間更優(yōu)選為19小時(shí)以上，進(jìn)一步優(yōu)選為22小時(shí)以上。

固溶化處理工序中，優(yōu)選在上述溫度下保持一定時(shí)間后進(jìn)行驟冷。實(shí)施該驟冷是為了在室溫下也維持作為亞穩(wěn)相的1-7相。如果進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的燒結(jié)和固溶化處理，則1-7相有時(shí)難以穩(wěn)定化。此時(shí)，通過(guò)使冷卻速度在-170℃/分鐘以下，1-7相容易穩(wěn)定化，容易呈現(xiàn)出矯頑力。而且，如果冷卻速度大于-170℃/分鐘，則冷卻過(guò)程中有時(shí)會(huì)生成ce2ni7型晶相(2-7相)。該相可能會(huì)成為使磁化強(qiáng)度和矯頑力降低的主要原因。在2-7相中，cu往往會(huì)富集，導(dǎo)致主相中的cu濃度降低，不易因時(shí)效處理而發(fā)生胞相和胞壁相的相分離。

接著，對(duì)固溶化處理后的燒結(jié)體實(shí)施時(shí)效處理。時(shí)效處理是控制晶體組織、提高磁鐵的矯頑力的處理。時(shí)效處理優(yōu)選在700～900℃的溫度下保持0.5～80小時(shí)后，以-0.2～-2℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至400～650℃的溫度，接著通過(guò)爐冷冷卻至室溫。時(shí)效處理也可以通過(guò)兩步的熱處理來(lái)實(shí)施。例如，有時(shí)將上述熱處理作為第一步，然后作為第二步的熱處理在400～650℃的溫度下保持一定時(shí)間后，接著通過(guò)爐冷冷卻至室溫，藉此改善矯頑力。保持時(shí)間優(yōu)選在1～6小時(shí)的范圍內(nèi)。為了防止氧化，時(shí)效處理優(yōu)選在真空氣氛中或惰性氣體氣氛中進(jìn)行。

時(shí)效處理溫度低于700℃或高于900℃的情況下，可能無(wú)法得到均質(zhì)的胞相和胞壁相的混合組織，永久磁鐵的磁特性下降。時(shí)效處理溫度更優(yōu)選為750～880℃，進(jìn)一步優(yōu)選為780～850℃。時(shí)效處理時(shí)間少于0.5小時(shí)的情況下，胞壁相從1-7相的析出可能無(wú)法充分地完成。另一方面，時(shí)效處理時(shí)間多于80小時(shí)的情況下，胞壁相的厚度增大，因而胞相的體積分?jǐn)?shù)可能會(huì)降低。這成為使磁特性降低的主要原因。時(shí)效處理時(shí)間更優(yōu)選在4～60小時(shí)的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在8～40小時(shí)的范圍內(nèi)。

此外，時(shí)效熱處理后的冷卻速度大于-0.2℃/分鐘的情況下，胞壁相的厚度增大，因而胞相的體積分?jǐn)?shù)可能會(huì)降低。另一方面，如果時(shí)效熱處理后的冷卻速度小于-2℃/分鐘，則可能無(wú)法獲得均質(zhì)的胞相和胞壁相的混合組織。任一情況下，均有可能無(wú)法充分地提高永久磁鐵的磁特性。時(shí)效熱處理后的冷卻速度更優(yōu)選在-0.4～-1.5℃/分鐘的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選在-0.5～-1.3℃/分鐘的范圍內(nèi)。

時(shí)效處理不限于兩步的熱處理，也可以是更多步的熱處理，而且實(shí)施多步的冷卻也是有效的。此外，作為時(shí)效處理的預(yù)處理，在比時(shí)效處理溫度低的溫度下實(shí)施短時(shí)間的預(yù)備時(shí)效處理(預(yù)時(shí)效處理)也是有效的。藉此，可期待磁化曲線的方形度的改善。具體而言，通過(guò)使預(yù)時(shí)效處理的溫度為650～790℃、處理時(shí)間為0.5～4小時(shí)、時(shí)效處理后的緩慢冷卻速度為-0.5～-1.5℃/分鐘，可期待永久磁鐵的方形度的改善。

實(shí)施方式的永久磁鐵可用于各種電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)。此外，也可用作可變磁通電動(dòng)機(jī)和可變磁通發(fā)電機(jī)的固定磁鐵和可變磁鐵。通過(guò)使用實(shí)施方式的永久磁鐵，可構(gòu)成各種電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。將實(shí)施方式的永久磁鐵應(yīng)用于可變磁通電動(dòng)機(jī)的情況下，在可變磁通電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，可以應(yīng)用例如日本專利特開(kāi)2008-29148公報(bào)或特開(kāi)2008-43172公報(bào)中公開(kāi)的技術(shù)。實(shí)施方式的車輛具有實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)。作為實(shí)施方式的車輛，可例舉具有實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中的至少一方的hev、ev、鐵路車輛。

接著，參照附圖對(duì)具有實(shí)施方式的永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。圖3所示為實(shí)施方式的永久磁鐵電動(dòng)機(jī)。圖3所示的永久磁鐵電動(dòng)機(jī)1中，在定子(固定子)2內(nèi)配置有轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)子)3。在轉(zhuǎn)子3的鐵芯4中配置有永久磁鐵5，該永久磁鐵5是實(shí)施方式的永久磁鐵。通過(guò)使用實(shí)施方式的永久磁鐵，基于各永久磁鐵的特性等，可實(shí)現(xiàn)永久磁鐵電動(dòng)機(jī)1的高效率化、小型化、低成本化等。

圖4所示為實(shí)施方式的可變磁通電動(dòng)機(jī)。圖4所示的可變磁通電動(dòng)機(jī)11中，在定子(固定子)12內(nèi)配置有轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)子)13。在轉(zhuǎn)子13的鐵芯14中配置有實(shí)施方式的永久磁鐵作為固定磁鐵15和可變磁鐵16。可變磁鐵16的磁通密度(磁通量)是可以改變的。可變磁鐵16由于其磁化方向與q軸方向正交，因此不受q軸電流的影響，可利用d軸電流進(jìn)行磁化。轉(zhuǎn)子13上設(shè)置有磁化繞組(未圖示)。通過(guò)使電流從磁化電路流向該磁化繞組，其磁場(chǎng)成為直接作用于可變磁鐵16的結(jié)構(gòu)。

利用實(shí)施方式的永久磁鐵，固定磁鐵15可獲得良好的矯頑力。將實(shí)施方式的永久磁鐵應(yīng)用于可變磁鐵16的情況下，通過(guò)改變上述制造方法的各種條件(時(shí)效處理?xiàng)l件等)，例如將矯頑力控制在100ka/m以上500ka/m以下的范圍內(nèi)即可。另外，圖4所示的可變磁通電動(dòng)機(jī)11中，固定磁鐵15和可變磁鐵16可以均使用實(shí)施方式的永久磁鐵，但也可以任一方的磁鐵使用實(shí)施方式的永久磁鐵。可變磁通電動(dòng)機(jī)11能以較小的裝置尺寸輸出較大的轉(zhuǎn)矩，因此適合用于要求電動(dòng)機(jī)的高輸出功率和小型化的混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車等的車輛用的電動(dòng)機(jī)。

圖5所示為實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)。圖5所示的發(fā)電機(jī)21具有使用實(shí)施方式的永久磁鐵的定子(固定子)22。配置于定子(固定子)22內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)子)23經(jīng)由軸25與設(shè)置于發(fā)電機(jī)21的一端的渦輪24連接。渦輪24例如在從外部供給的流體的作用下旋轉(zhuǎn)。另外，也可以傳遞汽車的回收能量等動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)來(lái)代替在流體的作用下旋轉(zhuǎn)的渦輪24，以使軸25旋轉(zhuǎn)。定子22和轉(zhuǎn)子23可采用各種公知的構(gòu)成。實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)21適合用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車等車輛用的發(fā)電機(jī)。

軸25與相對(duì)于轉(zhuǎn)子23配置于渦輪24的相反側(cè)的整流子(未圖示)接觸，通過(guò)轉(zhuǎn)子23的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)作為發(fā)電機(jī)21的輸出經(jīng)由相分離母線和主變壓器(未圖示)被升壓至系統(tǒng)電壓，然后供電。發(fā)電機(jī)21可以是普通的發(fā)電機(jī)和可變磁通發(fā)電機(jī)中的任一種。另外，轉(zhuǎn)子23因來(lái)自渦輪24的靜電和伴隨發(fā)電產(chǎn)生的軸電流而發(fā)生帶電。因此，發(fā)電機(jī)21具有用于使轉(zhuǎn)子23的帶電釋放的電刷26。

上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如可以裝載于鐵路交通用的鐵路車輛(車輛的一例)。圖6所示為具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)201的鐵路車輛200的一例。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)201，可使用上述圖3、4的電動(dòng)機(jī)、圖5的發(fā)電機(jī)等。旋轉(zhuǎn)電機(jī)201例如可以作為利用從架設(shè)電線供給的電力或從裝載于鐵路車輛200的二次電池供給的電力來(lái)輸出驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)(motor)、或者作為將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電力、向鐵路車輛200內(nèi)的各種負(fù)載供給電力的發(fā)電機(jī)(generator)使用。通過(guò)使用實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)這樣的高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可使鐵路車輛節(jié)能地行駛。

上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)也可以裝載于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車等汽車(車輛的另一例)。圖7所示為具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)301的汽車300的一例。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)301，可使用上述圖3、4的電動(dòng)機(jī)、圖5的發(fā)電機(jī)等。旋轉(zhuǎn)電機(jī)301可以作為輸出汽車300的驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)、或者作為將汽車300行駛時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電力的發(fā)電機(jī)使用。

實(shí)施例

接著，描述實(shí)施例及其評(píng)價(jià)結(jié)果。

(實(shí)施例1～2)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中電弧熔化，制成合金鑄錠。將該合金鑄錠粗粉碎后，用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，真空排氣至室內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10^-3pa。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在40℃以下，保持6小時(shí)，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

接著，將室內(nèi)的溫度升溫至1165℃，在該溫度下保持5分鐘后，導(dǎo)入ar氣。將呈ar氣氛的室內(nèi)的溫度升溫至1180℃，在該溫度下保持13小時(shí)來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，接著在1130℃下保持24小時(shí)來(lái)進(jìn)行固溶化處理，然后以-240℃/分鐘的冷卻速度冷卻至室溫。將固溶化處理后的燒結(jié)體在710℃保持1小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在810℃下保持42小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至450℃，在該溫度下保持3小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)體的制造條件(燒結(jié)工序和固溶化工序的處理?xiàng)l件)示于表2。

燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。磁鐵的組成分析通過(guò)電感耦合等離子體光譜(inductivelycoupledplasma：icp)法來(lái)實(shí)施。采用icp法的組成分析通過(guò)以下步驟進(jìn)行。首先，稱取一定量的用研缽粉碎了的試樣，投入石英制燒杯中。加入混酸(含有硝酸和鹽酸的酸)，在加熱板上加熱至140℃左右，使試樣完全溶解。放冷后，移至pfa制容量瓶進(jìn)行定量，制成試樣溶液。針對(duì)該試樣溶液，用icp發(fā)射光譜分析裝置·sps4000(sii納米科技公司(エスアイアイ·ナノテクノロジー社)制)通過(guò)校正曲線法進(jìn)行含有成分的定量。

對(duì)于所得的燒結(jié)磁鐵，按照上述方法測(cè)定燒結(jié)體的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例。還用b-h描繪器評(píng)價(jià)燒結(jié)磁鐵的磁特性，測(cè)定矯頑力和矩形比。矩形比的定義如上所述。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。另外，表3中的矯頑力和矩形比的評(píng)價(jià)中，關(guān)于矯頑力，在1500ka/m以上的評(píng)價(jià)為○，低于該值的評(píng)價(jià)為×，關(guān)于矩形比，在90％以上的評(píng)價(jià)為○，低于該值的評(píng)價(jià)為×。

(實(shí)施例3～5)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中高頻熔化，制成合金鑄錠。將合金鑄錠粗粉碎，以1170℃×2小時(shí)的條件熱處理后，驟冷至室溫。將其用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，真空排氣至室內(nèi)的真空度達(dá)到9.0×10^-1pa。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在30℃以下，保持12小時(shí)，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

接著，將室內(nèi)的溫度升溫至1165℃，在該溫度下保持5分鐘后，導(dǎo)入ar氣。將呈ar氣氛的室內(nèi)的溫度升溫至1180℃，在該溫度下保持13小時(shí)來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，接著在1130℃下保持24小時(shí)來(lái)進(jìn)行固溶化處理，然后以-250℃/分鐘的冷卻速度冷卻至室溫。將固溶化處理后的燒結(jié)體在750℃保持1.5小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在800℃下保持38小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至350℃，在該溫度下保持2小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。

燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。燒結(jié)體的制造條件(燒結(jié)工序和固溶化工序的處理?xiàng)l件)如表2所示。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例6～7)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中高頻熔化，制成合金鑄錠。將合金鑄錠粗粉碎，以1130℃×2小時(shí)的條件熱處理后，驟冷至室溫。將其用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，真空排氣至室內(nèi)的真空度達(dá)到2.5×10^-3pa。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在70℃以下，保持4小時(shí)，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

接著，將室內(nèi)的溫度升溫至1150℃，在該溫度下保持25分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣。將呈ar氣氛的室內(nèi)的溫度升溫至1180℃，在該溫度下保持13小時(shí)來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，接著在1130℃下保持24小時(shí)來(lái)進(jìn)行固溶化處理，然后以-260℃/分鐘的冷卻速度冷卻至室溫。將固溶化處理后的燒結(jié)體在690℃保持1小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在830℃下保持45小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至300℃，在該溫度下保持4小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例8～11)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中高頻熔化，制成合金鑄錠。將合金鑄錠粗粉碎，以1170℃×2小時(shí)的條件熱處理后，驟冷至室溫。將其用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，真空排氣至室內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10^-3pa。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在40℃以下，保持6小時(shí)，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

接著，在表2所示的條件下實(shí)施燒結(jié)工序和固溶化處理工序。固溶化處理后的冷卻速度為-180℃/分鐘。將固溶化處理后的燒結(jié)體在720℃保持2小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在820℃下保持35小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至350℃，在該溫度下保持1.5小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例12)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中高頻熔化，制成合金鑄錠。將合金鑄錠粗粉碎，以1170℃×2小時(shí)的條件熱處理后，驟冷至室溫。將其用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，使ar氣在室內(nèi)流通，以向壓縮成形體噴射ar氣。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在40℃以下，保持12小時(shí)，藉此除去壓縮成形體中所含有的水分。

接著，在表2所示的條件下實(shí)施燒結(jié)工序和固溶化處理工序。固溶化處理后的冷卻速度為-180℃/分鐘。將固溶化處理后的燒結(jié)體在720℃保持2小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在820℃下保持35小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至350℃，在該溫度下保持1.5小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(比較例1～2)

除了采用表1所示的組成以外，與實(shí)施例1同樣地制成燒結(jié)磁鐵。比較例1的合金組成中的sm濃度是大于12.5原子％的濃度，比較例2的合金組成中的zr濃度是大于4.5原子％的濃度。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(比較例3)

按照表1所示的組成稱量各原料后，在ar氣體氣氛中高頻熔化，制成合金鑄錠。將合金鑄錠粗粉碎，以1170℃×2小時(shí)的條件熱處理后，驟冷至室溫。將其用噴射磨微粉碎，制成合金粉末。將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。將合金粉末的壓縮成形體配置在燒成爐的室內(nèi)，真空排氣至室內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10^-3pa。在該狀態(tài)下，將室內(nèi)的溫度管理在高于100℃的溫度，保持6小時(shí)。接著，將室內(nèi)的溫度升溫至1160℃，在該溫度下保持5分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣。將呈ar氣氛的室內(nèi)的溫度升溫至1180℃，在該溫度下保持13小時(shí)來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，接著在1130℃下保持24小時(shí)來(lái)進(jìn)行固溶化處理，然后以-200℃/分鐘的冷卻速度冷卻至室溫。

接著，將固溶化處理后的燒結(jié)體在720℃保持2小時(shí)后，緩慢冷卻至室溫。接著，將燒結(jié)體在820℃下保持35小時(shí)。將在該條件下進(jìn)行了時(shí)效處理的燒結(jié)體緩慢冷卻至350℃，在該溫度下保持1.5小時(shí)后，爐冷至室溫，從而得到目標(biāo)燒結(jié)磁鐵。燒結(jié)磁鐵的組成如表1所示。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

(比較例4～5)

使用按照與實(shí)施例8同樣的組成稱量的原料混合物，與實(shí)施例8同樣地制備合金粉末。接著，將合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體后，在表2所示的條件下實(shí)施真空保持工序、燒結(jié)工序和固溶化處理工序。然后，在與實(shí)施例8同樣的條件下進(jìn)行時(shí)效處理，制成燒結(jié)磁鐵。與實(shí)施例1同樣地測(cè)定燒結(jié)磁鐵(燒結(jié)體)的平均結(jié)晶粒徑、50μm以上的晶粒的比例、具有平均結(jié)晶粒徑±10μm以下的范圍內(nèi)的粒徑的晶粒的比例、矯頑力、矩形比。這些測(cè)定結(jié)果示于表3。

[表1]

[表2]

[表3]

由表3可知，通過(guò)在壓縮成形體的燒結(jié)工序之前在規(guī)定條件下實(shí)施壓縮成形體中所含有的水分的除去工序，可使燒結(jié)體(燒結(jié)磁鐵)的多晶組織中結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例達(dá)到75％以上。還可以確認(rèn)，具有這種多晶組織的燒結(jié)磁鐵的矯頑力和矩形比均優(yōu)良。與之相對(duì)，可以確認(rèn)在燒結(jié)磁鐵的組成范圍超出規(guī)定范圍的比較例1、2以及水分的除去工序不充分的比較例3～5中，結(jié)晶粒徑為50μm以上的晶粒的比例均少于75％，而且矯頑力和矩形比的至少一方較差。

說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式僅是作為例子而舉出，并不是用來(lái)限定本發(fā)明的范圍。這些新實(shí)施方式可以通過(guò)其它各種方式來(lái)實(shí)施，可以在不脫離發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、置換、改變。這些實(shí)施方式及其變形都包括在發(fā)明的范圍和技術(shù)思想內(nèi)，并且也包括在權(quán)利要求書中記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。