本發(fā)明涉及永久磁鐵、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及車輛。

背景技術(shù)：

作為高性能稀土類磁鐵的例子，已知sm-co系磁鐵、nd-fe-b系磁鐵等。這些磁鐵中，fe和co有利于飽和磁化強(qiáng)度的增大。此外，這些磁鐵含有nd和sm等稀土元素，由晶體場(chǎng)中的稀土元素的4f電子的行為帶來(lái)較大的磁各向異性。藉此，可獲得較大的矯頑力，實(shí)現(xiàn)高性能磁鐵。

這種高性能磁鐵主要用于電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器、計(jì)量?jī)x器等電器。近年來(lái)，各種電器的小型輕量化、低耗電化的要求提高，為了應(yīng)對(duì)該需求，要求開(kāi)發(fā)出提高了永久磁鐵的最大磁能積(bhmax)的更高性能的永久磁鐵。此外，近年來(lái)，提出了可變磁通型電動(dòng)機(jī)，有利于電動(dòng)機(jī)的高效率化。

sm-co系磁鐵的居里溫度高，因此可在高溫下實(shí)現(xiàn)良好的電動(dòng)機(jī)特性，但希望進(jìn)一步高矯頑力化和高磁化強(qiáng)度，還希望改善矩形比。認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)sm-co系磁鐵的高磁化強(qiáng)度，有效的是fe的高濃度化。然而，現(xiàn)有的制造方法中，由于要提高fe濃度，因而矩形比有時(shí)會(huì)降低。為了實(shí)現(xiàn)高性能的電動(dòng)機(jī)用的磁鐵，需要開(kāi)發(fā)出針對(duì)高fe濃度的組成進(jìn)行磁化強(qiáng)度的改善、并且能呈現(xiàn)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：國(guó)際公開(kāi)第2015/037041號(hào)

專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開(kāi)第2015/044974號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明所要解決的課題是針對(duì)sm-co系磁鐵、通過(guò)控制其金屬組織來(lái)提供高性能的永久磁鐵。

解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案

實(shí)施方式的永久磁鐵具有以組成式：rpfeqmrcutco100-p-q-r-t表示的組成，具有包括主相和晶界相的金屬組織，所述主相具有th2zn17型晶相，所述晶界相設(shè)置于構(gòu)成主相的晶粒之間。

(式中，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≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足26≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù)。)

主相包括胞相和富cu相，所述胞相具有th2zn17型晶相，所述富cu相設(shè)置成將胞相分割開(kāi)，并且含有比胞相更高濃度的cu。

第一區(qū)域的cu濃度和第二區(qū)域的cu濃度之差在0.5原子％以下，所述第一區(qū)域在包括th2zn17型晶相的c軸的截面內(nèi)，構(gòu)成晶粒內(nèi)的被富cu相分割開(kāi)的胞相，所述第二區(qū)域在與第一區(qū)域相同的晶粒內(nèi)，位于在與截面的晶界相的延伸方向垂直的方向上與晶界相相距50nm以上200nm以下的范圍內(nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示永久磁鐵的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。

圖2是表示金屬組織的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。

圖3是表示通過(guò)stem觀察而得的包括th2zn17型晶相的c軸的截面的明視野圖像的圖。

圖4是表示與圖3所示的明視野圖像相同的視野內(nèi)的cu的分布像的圖。

圖5是表示圖3的一部分的部分放大圖。

圖6是表示圖3的一部分的部分放大圖。

圖7是表示永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的圖。

圖8是表示可變磁通電動(dòng)機(jī)的圖。

圖9是表示發(fā)電機(jī)的圖。

圖10是表示車輛的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖11是表示車輛的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，附圖是示意圖，例如厚度與平面尺寸的關(guān)系、各層的厚度的比例等有時(shí)與實(shí)際情況不同。此外，實(shí)施方式中，對(duì)于實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成要素標(biāo)以相同的符號(hào)，省略說(shuō)明。

(第一實(shí)施方式)

下面，對(duì)本實(shí)施方式的永久磁鐵進(jìn)行說(shuō)明。

<永久磁鐵的結(jié)構(gòu)例>

本實(shí)施方式的永久磁鐵具有以組成式：rpfeqmrcutco100-p-q-r-t表示的組成(式中，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≤12.4原子％的數(shù)，q是滿足26≤q≤40原子％的數(shù)，r是滿足0.88≤r≤4.3原子％的數(shù)，t是滿足3.5≤t≤13.5原子％的數(shù))。

上述組成式中的r是能賦予磁鐵材料較大的磁各向異性的元素。作為r元素，可例舉選自稀土元素的至少一種元素?？衫e例如釔(y)、釤(sm)、鈰(ce)、鐠(pr)或釹(nd)等。元素r可以使用一種，也可以使用多種元素。特別優(yōu)選使用sm。例如使用包含sm的多種元素作為r元素的情況下，通過(guò)使sm濃度達(dá)到可用作r元素的所有元素的50原子％以上，可提高磁鐵材料的性能、例如矯頑力。另外，優(yōu)選可用作r元素的70原子％以上是sm，更優(yōu)選90％以上是sm。

上述組成式中的p小于10.5原子％的情況下，大量的α-fe析出，矯頑力減小，上述組成式中的p大于12.4原子％的情況下，飽和磁化強(qiáng)度降低。上述組成式中的p優(yōu)選為10.9原子％以上12.1原子％以下，更優(yōu)選為11.0原子％以上12.0原子％以下。

上述組成式中的m是能在高fe濃度的組成中呈現(xiàn)出較大的矯頑力的元素。作為m元素，例如可使用選自鈦(ti)、鋯(zr)和鉿(hf)的一種或多種元素。元素m可以使用一種，也可以使用多種元素。上述組成式中的r大于4.3原子％的情況下，容易生成過(guò)量地含有m元素的異相，矯頑力、磁化強(qiáng)度均容易降低。上述組成式中的r(m元素的含量)小于0.88原子％的情況下，提高fe濃度的效果容易減小。m元素的含量?jī)?yōu)選為1.14原子％以上3.58原子％以下，更優(yōu)選為大于1.49原子％且在2.24原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1.55原子％以上2.23原子％以下。

m元素優(yōu)選至少包含zr。特別是通過(guò)使m元素的50原子％以上為zr，可提高永久磁鐵的矯頑力。另一方面，由于m元素中hf的價(jià)格昂貴，因此即使在使用hf的情況下，其用量也優(yōu)選較少。例如，hf的濃度優(yōu)選小于m元素的20原子％。

cu是能在磁鐵材料中呈現(xiàn)高矯頑力的元素。上述組成式中的t(cu的含量)大于13.5原子％的情況下，磁化強(qiáng)度容易降低。上述組成式中的t小于3.5原子％的情況下，難以獲得高矯頑力和良好的矩形比。cu的含量?jī)?yōu)選為3.9原子％以上9.0原子％以下，更優(yōu)選為4.3原子％以上5.8原子％以下。

fe是主要承擔(dān)永久磁鐵的磁化的元素。通過(guò)大量摻入fe，可提高磁鐵材料的飽和磁化強(qiáng)度，但如果過(guò)量地?fù)饺?，則因α-fe的析出和相分離而導(dǎo)致難以獲得所要的晶相，可能會(huì)降低矯頑力。因此，含量q優(yōu)選為26原子％以上40原子％以下。fe的含量q優(yōu)選為29原子％以上36原子％以下，更優(yōu)選為30原子％以上33原子％以下。

co是承擔(dān)磁鐵材料的磁化、并且能呈現(xiàn)高矯頑力的元素。此外，如果大量摻入co，則可獲得高居里溫度，可提高磁鐵特性的熱穩(wěn)定性。如果co的摻入量少，則這些效果減小。然而，如果過(guò)量地添加co，則fe的比例相對(duì)地減少，可能會(huì)招致磁化強(qiáng)度的降低。此外，通過(guò)將co的20原子％以下置換成選自ni、v、cr、mn、al、si、ga、nb、ta和w的一種或多種元素，可提高磁鐵特性、例如矯頑力。這些置換元素可以使用一種，也可以使用多種元素。

圖1是表示本實(shí)施方式的永久磁鐵的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。圖1所示為永久磁鐵的截面的一部分。本實(shí)施方式的永久磁鐵具有二維的金屬組織，該金屬組織包括具有六方晶系的th2zn17型晶相(2-17型晶相)的晶粒101、和設(shè)置于晶粒101之間的晶界相102。晶粒101構(gòu)成永久磁鐵的主相(永久磁鐵中的各晶相及非晶相中體積占有率最高的相)。

圖2是表示金屬組織的結(jié)構(gòu)例的示意剖視圖。圖2所示為包括th2zn17型晶相的c軸的截面的一部分。圖2所示的金屬組織包括具有2-17型晶相的胞相111、具有六方晶系的cacu5型晶相(1-5型晶相)的富cu相112。富cu相112優(yōu)選以包圍胞相的方式形成。上述結(jié)構(gòu)也稱為晶胞結(jié)構(gòu)。富cu相112包括將胞相分割開(kāi)的胞壁相。優(yōu)選th2zn17型晶相的c軸與易磁化軸平行或大致平行地存在。另外，大致平行是指例如與平行方向相距-10度以上10度以下的范圍內(nèi)的方向。

富cu相112是含有比th2zn17型晶相更高濃度的cu的相。富cu相的cu濃度優(yōu)選為例如th2zn17型晶相的cu濃度的1.2倍以上。th2zn17型晶相的cu濃度優(yōu)選為例如3.5原子％以上13.5原子％以下。富cu相112例如在包括th2zn17型晶相的c軸的截面內(nèi)以線狀或板狀存在。作為富cu相112的結(jié)構(gòu)無(wú)特別限定，可例舉例如六方晶系的cacu5型晶相(1-5型晶相)等。此外，永久磁鐵可以具有不同相的多種富cu相。

富cu相112的磁疇壁能比th2zn17型晶相的磁疇壁能高，該磁疇壁能之差成為磁疇壁移動(dòng)的障礙。即，通過(guò)富cu相112起到釘扎點(diǎn)的作用，可抑制多個(gè)胞相間的磁疇壁移動(dòng)。特別是通過(guò)形成晶胞結(jié)構(gòu)，磁疇壁移動(dòng)的抑制效果提高。這也稱為磁疇壁釘扎效應(yīng)。因此，更優(yōu)選以包圍胞相111的方式形成富cu相112。

在含有26原子％以上的fe的sm-co系磁鐵中，富cu相112的cu濃度優(yōu)選為10原子％以上60原子％以下。通過(guò)提高富cu相112的cu濃度，可提高矯頑力和矩形比。在fe濃度高的區(qū)域內(nèi)，富cu相112的cu濃度容易產(chǎn)生不均，生成例如磁疇壁釘扎效應(yīng)大的富cu相和磁疇壁釘扎效應(yīng)小的富cu相，矯頑力和矩形比降低。富cu相112的cu濃度優(yōu)選為30原子％以上60原子％以上，更優(yōu)選為40原子％以上60原子％以下。

如果偏離釘扎點(diǎn)的磁疇壁發(fā)生移動(dòng)，則根據(jù)移動(dòng)量的多少，磁化強(qiáng)度相應(yīng)地發(fā)生反轉(zhuǎn)，因此磁化強(qiáng)度降低。在施加外磁場(chǎng)時(shí)，如果在某個(gè)恒定的磁場(chǎng)中磁疇壁一起偏離釘扎點(diǎn)，則不易因磁場(chǎng)的施加而導(dǎo)致磁化強(qiáng)度降低，可獲得良好的矩形比。換言之，在施加磁場(chǎng)時(shí)，如果在比矯頑力低的磁場(chǎng)中磁疇壁偏離釘扎點(diǎn)而發(fā)生移動(dòng)，則根據(jù)移動(dòng)量的多少，磁化強(qiáng)度相應(yīng)地減小，導(dǎo)致矩形比變差。

構(gòu)成主相的晶粒和晶界相可根據(jù)使用sem的電子背散射衍射圖像法(sem-electronbackscatteringpattern：sem-ebsp)的測(cè)定結(jié)果來(lái)定義。步驟如下所示。首先，作為預(yù)處理，將試樣用環(huán)氧樹(shù)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。另外，采用sem-ebsp的測(cè)定是針對(duì)燒結(jié)體的內(nèi)部進(jìn)行的。以2μm的步長(zhǎng)對(duì)測(cè)定面積范圍內(nèi)的所有像素的方位進(jìn)行測(cè)定，相鄰的像素間的方位差小于5度的區(qū)域可以視作晶粒，相鄰的像素間的方位差在5度以上的邊界可以視作晶界相。

永久磁鐵的組成通過(guò)例如icp(高頻電感耦合等離子體：inductivelycoupledplasma)發(fā)射光譜法、sem-edx(掃描電子顯微鏡-能量色散型x射線光譜法：sem-energydispersivex-rayspectroscopy)、tem-edx(透射電子顯微鏡-能量色散型x射線光譜法：transmissionelectronmicroscope-edx)等來(lái)測(cè)定。各相的體積比例可以將電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡的觀察與x射線衍射等并用來(lái)綜合地判斷，可通過(guò)拍攝永久磁鐵的截面而得的電子顯微鏡照片的面積分析法來(lái)求得。永久磁鐵的截面采用試樣的具有最大面積的表面的實(shí)質(zhì)上的中央部的截面。

具有th2zn17型晶相的胞相和富cu相例如如下所述定義。首先，用掃描透射型電子顯微鏡(scanningtransmissionelectronmicroscope：stem)進(jìn)行樣品的觀察。此時(shí)，通過(guò)用sem觀察樣品，可確定晶界相的位置，通過(guò)用聚焦離子束(focusedionbeam：fib)加工樣品使得晶界相進(jìn)入視野，可提高觀察效率。上述樣品是時(shí)效處理后的樣品。此時(shí)，樣品優(yōu)選未磁化品。觀察條件例如是加速電壓200kv、測(cè)定面積30μm×30μm。

圖3是表示通過(guò)stem觀察而得的包括th2zn17型晶相的c軸的截面的明視野圖像的圖。圖3所示的截面具有晶粒101a、晶粒101b、位于晶粒101a和晶粒101b之間的晶界相102。

接著，通過(guò)例如使用stem的能量色散型x射線光譜法(stem-energydispersivex-rayspectroscopy：stem-edx)測(cè)定截面內(nèi)的各元素的濃度。通過(guò)stem-edx測(cè)定各元素的濃度時(shí)，從樣品表面的1mm以上內(nèi)部切出測(cè)定用的試樣。此外，對(duì)于與易磁化軸(c軸)平行的面，以100k倍的觀察倍率進(jìn)行觀察。

圖4是表示與圖3所示的明視野圖像相同的視野內(nèi)的cu的分布像的圖。圖4中，相對(duì)較白的線狀或板狀的區(qū)域是富cu相。具有26原子％以上的高fe濃度的sm-co系磁鐵中，如圖3和圖4所示，在晶界相102的附近區(qū)域不易形成晶胞結(jié)構(gòu)。因此矩形比容易降低。

如果詳細(xì)地分析晶界相的附近區(qū)域，則可知cu濃度比其它區(qū)域低。具有26原子％以上的高fe濃度的sm-co系磁鐵中，因?yàn)槿菀咨筛籧u的異相，所以在被富cu相分割開(kāi)的胞相的區(qū)域和晶界相的附近區(qū)域之間容易產(chǎn)生cu濃度的不均。如果富cu的異相多，則矩形比容易降低。因此，為了抑制矩形比的降低，要求抑制富cu的異相的生成，減小cu濃度的不均。

圖5是包含圖3中被富cu相分割開(kāi)的胞相的區(qū)域的部分放大圖。圖6是圖3中包含晶界相的附近區(qū)域的部分剖視圖。本實(shí)施方式的永久磁鐵中，第一區(qū)域(胞相區(qū)域)a(參照?qǐng)D5)的cu濃度和第二區(qū)域(晶界相附近區(qū)域)b(參照?qǐng)D6)的cu濃度之差在0.5原子％以下，所述第一區(qū)域a在包括th2zn17型晶相的c軸的截面內(nèi)，構(gòu)成晶粒內(nèi)的被富cu相112分割開(kāi)的胞相111，所述第二區(qū)域b在與第一區(qū)域a相同的晶粒內(nèi)，位于在與上述截面的晶界相102的延伸方向(圖3和圖4所示的虛線)垂直的方向vd上與晶界相102相距50nm以上200nm以下的范圍內(nèi)。第一區(qū)域a的fe濃度優(yōu)選為例如26原子％以上。第一區(qū)域a的cu濃度優(yōu)選為例如1.5原子％以上5原子％以下。

第一區(qū)域a的cu濃度通過(guò)10個(gè)位置的測(cè)定值中除最大值和最小值外的測(cè)定值的平均值來(lái)定義。第二區(qū)域b的cu濃度也一樣。晶胞結(jié)構(gòu)區(qū)域的cu濃度和晶界相附近區(qū)域的cu濃度之差在上述范圍內(nèi)的永久磁鐵中，富cu的異相的生成被抑制，矩形比大幅改善。

各相的元素的濃度測(cè)定可以使用三維原子探針(3-dimensionatomprobe：3dap)。使用3dap的分析法是通過(guò)施加電壓來(lái)使觀察試樣場(chǎng)致蒸發(fā)、通過(guò)用二維檢測(cè)器檢測(cè)場(chǎng)致蒸發(fā)的離子來(lái)確定原子排列的分析法。根據(jù)到達(dá)二維檢測(cè)器的飛行時(shí)間來(lái)鑒定離子種類，將逐個(gè)檢出的離子在深度方向上連續(xù)地檢出，按照檢出的順序來(lái)排列(重建)離子，藉此獲得三維的原子分布。與tem-edx的濃度測(cè)定相比，可更準(zhǔn)確地測(cè)定各晶相內(nèi)的各元素濃度。

使用3dap的各相內(nèi)的元素濃度的測(cè)定按照如下所示的步驟來(lái)實(shí)施。首先，用切割器將試樣切成薄片，由此通過(guò)fib制成拾取原子探針(ap)用針狀試樣。

使用3dap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)部測(cè)定組成。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)延伸至端部的第一基準(zhǔn)線、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)延伸至端部的第二基準(zhǔn)線，將從這些第一基準(zhǔn)線和第二基準(zhǔn)線的起點(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。另外，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)線是第一基準(zhǔn)線和第二基準(zhǔn)線各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處全都在上述組成范圍內(nèi)，但只要至少在表面部和內(nèi)部各有4處以上在上述組成范圍內(nèi)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。例如，將各相內(nèi)的任意20點(diǎn)作為濃度測(cè)定中的tem-edx的觀察部位，求出上述各點(diǎn)處的測(cè)定值中除最大值和最小值外的測(cè)定值的平均值，將該平均值作為各元素的濃度。3dap的測(cè)定也以此為準(zhǔn)。

上述使用3dap的富cu相內(nèi)的濃度的測(cè)定結(jié)果中，富cu相中的cu的濃度分布曲線優(yōu)選更尖銳。具體而言，cu的濃度分布曲線的半高寬(fwhm：fullwidthathalfmaximum)優(yōu)選為5nm以下，此時(shí)可獲得更高的矯頑力。其原因在于，富cu相內(nèi)的cu的分布尖銳的情況下，胞相和富cu相之間的磁疇壁能差急劇產(chǎn)生，磁疇壁更容易被釘扎。

富cu相中的cu的濃度分布曲線的半高寬(fwhm)如下所述求得?；谏鲜龇椒◤?dap的cu分布曲線求出cu濃度最高的值(pcu)，求出該值的一半值(pcu/2)處的峰的寬度、即半高寬(fwhm)。對(duì)10個(gè)峰進(jìn)行該測(cè)定，將這些值的平均值定義為cu分布曲線的半高寬(fwhm)。cu分布曲線的半高寬(fwhm)在3nm以下的情況下，提高矯頑力的效果進(jìn)一步提高，在2nm以下的情況下，可獲得更好的矯頑力提高效果。

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和矯頑力ihc以及最大磁能積(bh)max。此時(shí)，用mr通過(guò)下式(1)求出理論最大值(bh)max。

(bh)max(理論值)＝mr²/4μ0…(1)

矩形比通過(guò)測(cè)定而得的(bh)max和(bh)max(理論值)之比來(lái)評(píng)價(jià)，通過(guò)下式(2)求得。

(bh)max(實(shí)測(cè)值)/(bh)max(理論值)×100…(2)

上述永久磁鐵例如也可以用作粘結(jié)磁鐵。例如通過(guò)使用上述永久磁鐵作為日本專利特開(kāi)2008-29148號(hào)公報(bào)或日本專利特開(kāi)2008-43172號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的可變磁通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的可變磁鐵，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效率化、小型化、低成本化。為了將上述永久磁鐵用作可變磁鐵，需要改變時(shí)效處理?xiàng)l件，例如將矯頑力限制在100ka/m以上350ka/m以下。

<永久磁鐵的制造方法>

接著，對(duì)永久磁鐵的制造方法例進(jìn)行說(shuō)明。首先，制備含有永久磁鐵的合成所需的規(guī)定元素的合金粉末。接著，向設(shè)置于電磁鐵中的模具內(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)生了取向的壓粉體。

例如可以將由電弧熔化法或高頻熔化法得到的熔液進(jìn)行鑄造得到合金鑄錠，將該合金鑄錠粉碎制成合金粉末。合金粉末可以將不同組成的多種粉末混合成所要的組成。此外，也可以用機(jī)械合金化法、機(jī)械研磨法、氣體霧化法、還原擴(kuò)散法等來(lái)制備合金粉末。使用薄帶連鑄法的合金薄帶的制造中，制造薄片狀的合金薄帶，然后將合金薄帶粉碎，藉此制造合金粉末。例如通過(guò)將合金熔液傾倒在以0.1m/秒以上20m/秒以下的圓周速度旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，可制成以1mm以下的厚度連續(xù)地凝固的薄帶。圓周速度小于0.1m/秒的情況下，薄帶中容易產(chǎn)生組成的不均。此外，圓周速度大于20m/秒的情況下，晶粒過(guò)于微細(xì)化等，磁特性有時(shí)會(huì)降低。冷卻輥的圓周速度為0.3m/秒以上15m/秒以下，更優(yōu)選為0.5m/秒以上12m/秒以下。

通過(guò)對(duì)上述合金粉末或粉碎前的合金的材料實(shí)施熱處理，可使該材料均質(zhì)化。例如可以用噴射磨、球磨機(jī)等來(lái)粉碎材料。另外，通過(guò)在惰性氣體氣氛或有機(jī)溶劑中粉碎材料，可防止粉末的氧化。

粉碎后的粉末中，如果平均粒徑為2μm以上5μm以下、且粒徑為2μm以上10μm以下的粉末的比例為全部粉末的80％以上，則取向度提高，且矯頑力增大。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，優(yōu)選用噴射機(jī)進(jìn)行粉碎。

例如用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎的情況下，即使粉末的平均粒徑為2μm以上5μm以下，也會(huì)大量含有粒徑為亞微米級(jí)的微粉末。如果該微粉末凝集，則在加壓時(shí)的磁場(chǎng)取向中，tbcu7相中的晶體的c軸不容易整齊地排列在易磁化軸方向，取向度容易變差。此外，這種微粉末可能會(huì)使燒結(jié)體中的氧化物的量增大，使矯頑力降低。特別是fe濃度為26原子％以上的情況下，在粉碎后的粉末中，10μm以上的粒徑的粉末的比例優(yōu)選為全部粉末的10％以下。fe濃度為26原子％以上的情況下，作為原材料的鑄錠中的異相的量增大。該異相中，存在不僅粉末的量增大、粒徑也增大的傾向，粒徑有時(shí)會(huì)達(dá)到20μm以上。

將這種鑄錠粉碎時(shí)，例如15μm以上的粒徑的粉末有時(shí)會(huì)直接成為異相的粉末。如果將含有這種異相粗粉末的粉碎粉在磁場(chǎng)中加壓制成燒結(jié)體，則異相殘存，引起矯頑力的降低、磁化強(qiáng)度的低下、矩形性的降低等。如果矩形性降低，則難以磁化。特別是裝配在轉(zhuǎn)子等上后的磁化變得困難。如此，通過(guò)使10μm以上的粒徑的粉末在全體的10％以下，在含有26原子％以上的fe的高fe濃度組成中，可以在抑制矩形比的降低的同時(shí)增大矯頑力。

接著，對(duì)于上述壓粉體，在1180℃以上1220℃以下的溫度下通過(guò)1小時(shí)以上15小時(shí)以下的熱處理進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫度低于1180℃的情況下，在熔點(diǎn)高的區(qū)域內(nèi)，有時(shí)燒結(jié)進(jìn)行得不充分，金屬組織的均一性降低。燒結(jié)溫度高于1220℃的情況下，有時(shí)會(huì)因粉末中的sm等r元素過(guò)量地蒸發(fā)等原因而導(dǎo)致磁特性降低。燒結(jié)溫度更優(yōu)選為例如1190℃以上1210℃以下。保持時(shí)間少于1小時(shí)的情況下，密度容易變得不均一，因此磁化強(qiáng)度容易降低，而且燒結(jié)體的結(jié)晶粒徑減小，且晶界相比率提高，因而磁化強(qiáng)度容易降低。此外，保持時(shí)間多于15小時(shí)的情況下，粉末中的r元素的蒸發(fā)過(guò)量，磁特性可能會(huì)降低。更優(yōu)選的保持時(shí)間為2小時(shí)以上13小時(shí)以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3小時(shí)以上10小時(shí)以下。上述燒結(jié)中，在室內(nèi)設(shè)置成形體，然后形成真空狀態(tài)，維持真空直至保持溫度附近，然后換成ar等惰性氣氛，保持等溫，藉此可提高燒結(jié)體密度。

接著進(jìn)行高品質(zhì)化處理(日文：高質(zhì)化処理)，然后進(jìn)行固溶化處理。高品質(zhì)化處理是控制金屬組織、特別是微觀組織的處理。高品質(zhì)化處理中，例如在比燒結(jié)時(shí)的熱處理溫度低10℃以上、且比固溶化處理時(shí)的熱處理溫度高10℃以上的溫度下保持2小時(shí)以上12小時(shí)以下，藉此進(jìn)行熱處理。不在比燒結(jié)時(shí)的熱處理溫度低10℃以上的溫度下進(jìn)行熱處理的情況下，無(wú)法充分地除去燒結(jié)過(guò)程中生成的來(lái)源于液相的異相。該異相的取向性往往較低，如果存在該異相，則晶粒的晶體取向容易相對(duì)于易磁化軸發(fā)生偏移，不僅矩形比容易降低，磁化強(qiáng)度也容易降低。此外，固溶化處理中的溫度低，從元素?cái)U(kuò)散速度的角度來(lái)看，難以充分地除去燒結(jié)過(guò)程中生成的異相。此外，晶粒生長(zhǎng)速度也慢，有可能得不到足夠的結(jié)晶粒徑，不能期待矩形比的改善。與之相對(duì)，通過(guò)在比固溶化處理時(shí)的保持溫度高10℃以上的溫度下進(jìn)行高品質(zhì)化處理，可充分地除去上述異相，增大構(gòu)成主相的晶粒。高品質(zhì)化處理時(shí)的保持溫度優(yōu)選為例如1140℃以上1210℃以下。低于1140℃的情況及高于1210℃的情況下，矩形比有時(shí)會(huì)降低。

26原子％以上的高fe濃度的sm-co系永久磁鐵中，抑制異相所需的高品質(zhì)化處理的保持時(shí)間根據(jù)fe濃度(組成式中的q值)有很大變化。這是因?yàn)樯傻漠愊嗟牧扛鶕?jù)fe濃度有很大變化。本實(shí)施方式的永久磁鐵的制造方法中，高品質(zhì)化處理的最低保持時(shí)間tmin通過(guò)下式設(shè)定。q為fe濃度。

tmin(小時(shí))＝2q-50

即，高品質(zhì)化處理的保持時(shí)間優(yōu)選為(2q-50)小時(shí)以上。如果少于(2q-50)小時(shí)，則得不到顯著的矩形比改善效果。此外，由于組織的不均一化，胞相內(nèi)的fe濃度比下料組成低，達(dá)到26原子％以下，因而得不到高磁化強(qiáng)度。

(2q-50)小時(shí)優(yōu)選為例如2小時(shí)以上。保熱處理時(shí)間少于2小時(shí)的情況下，擴(kuò)散不充分，無(wú)法充分地除去異相，矩形比改善的效果小。此外，保持時(shí)間優(yōu)選為30小時(shí)以下。多于30小時(shí)的情況下，sm等r元素可能會(huì)蒸發(fā)，得不到良好的磁特性。然而，如果高品質(zhì)化處理的保持溫度比固溶化處理溫度高10℃以上30℃以下，則即使是12小時(shí)以上也不易發(fā)生特性的降低。此時(shí)，保持時(shí)間只要是例如30小時(shí)以下即可。另外，高品質(zhì)化處理中的熱處理時(shí)間更優(yōu)選為10小時(shí)以上28小時(shí)以下，進(jìn)一步優(yōu)選為12小時(shí)以上20小時(shí)以下。此外，為了防止氧化，優(yōu)選在真空中或氬氣等惰性氣氛中進(jìn)行高品質(zhì)化處理。

此時(shí)，通過(guò)使高品質(zhì)化處理中的室內(nèi)的壓力為正壓，抑制異相生成的效果提高。因此，可抑制r元素的過(guò)量蒸發(fā)，因而可抑制矯頑力的降低。室內(nèi)的壓力例如優(yōu)選為0.15mpa以上15mpa以下，更優(yōu)選為0.2mpa以上10mpa以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1.0mpa以上5.0mpa以下。

接著，進(jìn)行固溶化處理。固溶化處理是形成作為相分離組織的前體的tbcu7型晶相(1-7型晶相)的處理。固溶化處理中，在1090℃以上1130℃以下的溫度下保持3小時(shí)以上28小時(shí)以下。

固溶化處理的溫度低于1090℃或高于1130℃的情況下，固溶化處理后的試樣中存在的tbcu7型晶相的比例小，磁特性可能會(huì)降低。固溶化處理的溫度更優(yōu)選為例如1100℃以上1130℃以下。固溶化處理時(shí)的保持時(shí)間少于3小時(shí)的情況下，構(gòu)成相容易不均一，矯頑力容易降低，金屬組織的結(jié)晶粒徑容易減小，晶界相比例提高，磁化強(qiáng)度容易降低。此外，固溶化處理時(shí)的保持溫度多于28小時(shí)的情況下，可能會(huì)因燒結(jié)體中的r元素的蒸發(fā)等原因而導(dǎo)致磁特性降低。保持時(shí)間優(yōu)選為12小時(shí)以上18小時(shí)以下。另外，通過(guò)在真空中或氬氣等惰性氣氛中進(jìn)行固溶化處理，可抑制粉末的氧化。

然后，在保持等溫后進(jìn)行驟冷。例如通過(guò)以170℃/分鐘以上的冷卻速度驟冷至室溫，可使tbcu7型晶相穩(wěn)定化，容易呈現(xiàn)矯頑力。冷卻速度低于170℃/分鐘的情況下，在冷卻過(guò)程中容易生成ce2ni7型晶相(2-7型晶相)。由于2-7型晶相的存在，磁化強(qiáng)度有時(shí)會(huì)降低，且矯頑力有時(shí)也會(huì)降低。其原因在于，2-7型晶相中，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)生相分離。特別是在含有26原子％以上的fe的組成中，冷卻速度容易變得重要。

優(yōu)選不要從高品質(zhì)化處理溫度驟冷至固溶化處理溫度。優(yōu)選以例如15℃/分鐘以下的速度緩慢冷卻至固溶化處理溫度。冷卻速度優(yōu)選為10℃/分鐘以下，更優(yōu)選為5℃/分鐘以下。通過(guò)降低冷卻速度，可實(shí)現(xiàn)金屬組織的均一化，矩形比的改善效果顯著。

接著，對(duì)驟冷后的燒結(jié)體進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理是指控制金屬組織來(lái)提高磁鐵的矯頑力的處理，其目的是使磁鐵的金屬組織相分離成多個(gè)相。

時(shí)效處理中，升溫至760℃以上850℃以下的溫度后，在該到達(dá)溫度下保持20小時(shí)以上60小時(shí)以下(第一保持)。接著，以0.2℃/分鐘以上2.0℃/分鐘以下的冷卻速度緩慢冷卻至350℃以上650℃以下的溫度后，在該到達(dá)溫度下保持0.5小時(shí)以上8小時(shí)以下(第二保持)，藉此進(jìn)行熱處理。然后，冷卻至室溫。經(jīng)以上步驟可獲得燒結(jié)體磁鐵。

第一保持中，保持溫度高于850℃的情況下，胞相變得粗大，矩形比容易降低。此外，保持溫度低于760℃的情況下，無(wú)法充分地獲得晶胞結(jié)構(gòu)，難以呈現(xiàn)矯頑力。第一保持中的保持溫度更優(yōu)選為例如780℃以上840℃以下。此外，第一保持中，保持時(shí)間短于20小時(shí)的情況下，晶胞結(jié)構(gòu)不充分，難以呈現(xiàn)矯頑力。此外，保持時(shí)間長(zhǎng)于60小時(shí)的情況下，胞壁相過(guò)度地增厚，矩形比可能會(huì)劣化。第一保持中的保持時(shí)間更優(yōu)選為例如25小時(shí)以上40小時(shí)以下。

緩慢冷卻時(shí)的冷卻速度低于0.2℃/分鐘的情況下，胞壁相過(guò)度地增厚，磁化強(qiáng)度容易減小。此外，高于2.0℃/分鐘的情況下，無(wú)法充分地獲得胞相和胞壁相的cu濃度差，矯頑力容易降低。緩慢冷卻時(shí)的冷卻速度例如優(yōu)選為0.4℃/分鐘以上1.5℃/分鐘以下，更優(yōu)選為0.5℃/分鐘以上1.3℃/分鐘以下。此外，緩慢冷卻至低于350℃的溫度的情況下，容易生成上述的低溫異相。此外，緩慢冷卻至高于650℃的溫度的情況下，富cu相中的cu濃度不足夠高，有時(shí)得不到足夠的矯頑力。此外，第二保持中的保持時(shí)間長(zhǎng)于8小時(shí)的情況下，可能會(huì)生成低溫異相，得不到足夠的磁特性。

另外，時(shí)效處理中，也可以在緩慢冷卻時(shí)在規(guī)定溫度下保持一定時(shí)間，然后由該溫度開(kāi)始進(jìn)行緩慢冷卻。此外，也可以將上述時(shí)效處理作為正式時(shí)效處理，在正式時(shí)效處理前在比第一保持中的保持溫度更低的溫度下、并且以比第一保持中的保持時(shí)間更短的時(shí)間進(jìn)行保持，從而進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理。通過(guò)上述緩慢冷卻時(shí)的保持和預(yù)時(shí)效處理，可進(jìn)一步提高矩形比。

另外，高品質(zhì)化處理只要在燒結(jié)后并且在時(shí)效處理前進(jìn)行即可。例如，也可以將固溶化處理分成第一固溶化處理和第二固溶化處理(也稱為再固溶化處理)，在第一固溶化處理后進(jìn)行高品質(zhì)化處理，在高品質(zhì)化處理后進(jìn)行第二固溶化處理。此外，在固溶化處理期間可以進(jìn)行多次高品質(zhì)化處理。

上述永久磁鐵的制造方法中，通過(guò)調(diào)整高品質(zhì)化處理和固溶化處理的條件，可將第一區(qū)域(晶胞結(jié)構(gòu)區(qū)域)a的cu濃度和第二區(qū)域(晶界相附近區(qū)域)b的cu濃度之差控制在0.5原子％以下，所述第一區(qū)域a在包括th2zn17型晶相的c軸的截面內(nèi)，構(gòu)成晶粒內(nèi)的被富cu相112分割開(kāi)的胞相111，所述第二區(qū)域b在與第一區(qū)域a相同的晶粒內(nèi)，位于在與上述截面的晶界相102的延伸方向(圖3和圖4所示的虛線)垂直的方向vd上與晶界相102相距50nm以上200nm以下的范圍內(nèi)。藉此可提高矩形比等磁特性。

(第二實(shí)施方式)

第一實(shí)施方式的永久磁鐵可用于汽車、鐵路車輛等車輛等所具備的各種電動(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)使用第一實(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)。將第一實(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)。

接著，參照附圖對(duì)具有上述永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示本實(shí)施方式的永久磁鐵電動(dòng)機(jī)的圖。圖7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是第一實(shí)施方式的永久磁鐵。通過(guò)使用第一實(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8是表示本實(shí)施方式的可變磁通電動(dòng)機(jī)的圖。圖8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中配置有第一實(shí)施方式的永久磁鐵作為固定磁鐵15和可變磁鐵16?？勺兇盆F16的磁通密度(磁通量)是可變的?？勺兇盆F16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，形成為其磁場(chǎng)直接作用于可變磁鐵16的結(jié)構(gòu)。

利用第一實(shí)施方式的永久磁鐵，固定磁鐵15可獲得良好的矯頑力。將第一實(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8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可以均使用第一實(shí)施方式的永久磁鐵，但也可以任一方的磁鐵使用第一實(shí)施方式的永久磁鐵?？勺兇磐妱?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9所示為本實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)。圖9所示的發(fā)電機(jī)21具有使用上述永久磁鐵的定子(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，也可以傳遞汽車等車輛的回收能量等動(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。

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。

綜上，通過(guò)將上述永久磁鐵應(yīng)用于發(fā)電機(jī)，可獲得高效率化、小型化、低成本化等效果。

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10是表示具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)201的鐵路車輛200的一例的圖。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)201，可使用上述圖7、8的電動(dòng)機(jī)、圖9的發(fā)電機(jī)等。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)201裝載上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，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)使用，也可以作為將動(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11是表示具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)301的汽車300的一例的圖。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)301，可使用上述圖7、8的電動(dòng)機(jī)、圖9的發(fā)電機(jī)等。作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)301裝載上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)301可以用作為輸出汽車300的驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)、或者將汽車300行駛時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電力的發(fā)電機(jī)。

實(shí)施例

(實(shí)施例1、實(shí)施例2)

以規(guī)定的比例稱量永久磁鐵所用的各原料并混合后，在ar氣體氣氛中進(jìn)行電弧熔化，制成合金鑄錠。將上述合金鑄錠在1170℃下保持10小時(shí)來(lái)進(jìn)行熱處理后，對(duì)合金鑄錠實(shí)施粗粉碎和采用噴射磨的粉碎，制成作為磁鐵的原料粉末的合金粉末。將所得的合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。

接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈8.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1170℃，在到達(dá)溫度下保持15分鐘。然后導(dǎo)入ar氣體，在ar氣氛中升溫至1200℃，在到達(dá)溫度下保持6小時(shí)，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，冷卻至1185℃，在到達(dá)溫度下如表2所示保持(2q-50)小時(shí)以上的6小時(shí)，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，如表2所示以5℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至1160℃，在到達(dá)溫度下保持12小時(shí)，進(jìn)行固溶化處理，然后冷卻至室溫。另外，固溶化處理后的冷卻速度為160℃/分鐘。

接著，將固溶化處理后的燒結(jié)體升溫至760℃，在到達(dá)溫度下保持2小時(shí)后，以1.2℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至400℃。接著，作為時(shí)效處理，升溫至830℃，在到達(dá)溫度下保持30小時(shí)。然后，以1.0℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至500℃，在到達(dá)溫度下保持2小時(shí)。然后，以1.0℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至400℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)。然后，爐冷至室溫，得到磁鐵。

通過(guò)icp法實(shí)施磁鐵的組成分析。另外，采用icp法的組成分析通過(guò)以下步驟進(jìn)行。首先，將從所述測(cè)定部位采集的試樣在研缽中粉碎，稱取一定量的粉碎后的試樣，放入石英制燒杯。然后，在燒杯中加入混酸(含有硝酸和鹽酸的酸)，在加熱板上加熱至140℃左右，使燒杯中的試樣完全溶解。放冷后，移至pfa(聚四氟乙烯)制容量瓶進(jìn)行定量，制成試樣溶液。

用icp發(fā)射光譜分析裝置通過(guò)校正曲線法進(jìn)行上述試樣溶液的含有成分的定量。作為icp發(fā)射光譜分析裝置，使用sii納米科技公司(エスアイアイ·ナノテクノロジー製)制的sps4000。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，測(cè)定上述第一區(qū)域a和上述第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。另外，各實(shí)施例和比較例中，使用日立高新技術(shù)株式會(huì)社制hd2300作為測(cè)定裝置。

(實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5)

以規(guī)定的比例稱量各原料并混合后，在ar氣體氣氛中進(jìn)行高頻熔化，制成合金鑄錠。對(duì)合金鑄錠實(shí)施粗粉碎后，實(shí)施1180℃、10小時(shí)的熱處理，通過(guò)驟冷冷卻至室溫。然后，實(shí)施粗粉碎和采用噴射磨的粉碎，制成作為磁鐵的原料粉末的合金粉末。然后，將上述合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。

接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈9.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1170℃，在到達(dá)溫度下保持30分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣體。在ar氣氛中升溫至1195℃，在上述到達(dá)溫度下保持6小時(shí)，從而進(jìn)行燒結(jié)。接著，冷卻至1160℃，在到達(dá)溫度下如表2所示保持(2q-50)小時(shí)以上的13小時(shí)，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，如表2所示以4℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至1140℃，在到達(dá)溫度下保持16小時(shí)，進(jìn)行固溶化處理，然后冷卻至室溫。另外，固溶化處理后的冷卻速度為150℃/分鐘。

接著，將固溶化處理后的燒結(jié)體升溫至710℃，在到達(dá)溫度下保持3小時(shí)后，以2℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至420℃。接著，作為時(shí)效處理，升溫至820℃，在到達(dá)溫度下保持45小時(shí)。然后，以0.5℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至420℃，在到達(dá)溫度下保持2小時(shí)。然后，以0.3℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至390℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)。然后，爐冷至室溫，得到磁鐵。

然后，用上述icp發(fā)射光譜分析裝置通過(guò)校正曲線法進(jìn)行上述試樣溶液的含有成分的定量。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例6、實(shí)施例7)

以規(guī)定的比例稱量各原料并混合后，在ar氣體氣氛中進(jìn)行高頻熔化，制成合金鑄錠。對(duì)合金鑄錠實(shí)施粗粉碎后，實(shí)施1175℃、12小時(shí)的熱處理，通過(guò)驟冷冷卻至室溫。然后，實(shí)施粗粉碎和采用噴射磨的粉碎，制成作為磁鐵的原料粉末的合金粉末。然后，將上述合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。

接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈8.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1160℃，在到達(dá)溫度下保持15分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣體。在ar氣氛中升溫至1185℃，在到達(dá)溫度下保持4小時(shí)，從而進(jìn)行燒結(jié)。接著，冷卻至1160℃，如表2所示保持(2q-50)小時(shí)以上的18小時(shí)，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，以4℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至1130℃，在到達(dá)溫度下保持12小時(shí)，進(jìn)行固溶化處理，然后冷卻至室溫。另外，固溶化處理后的冷卻速度為200℃/分鐘。

接著，將固溶化處理后的燒結(jié)體升溫至670℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)后，接著作為時(shí)效處理，升溫至845℃，在到達(dá)溫度下保持50小時(shí)。然后，以0.6℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至400℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)。然后，以0.4℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至350℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)。然后，爐冷至室溫，得到磁鐵。

與其它實(shí)施例同樣地通過(guò)icp法確認(rèn)上述各磁鐵的組成。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，與其它實(shí)施例同樣地測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例8)

以規(guī)定的比例稱量各原料并混合后，在ar氣體氣氛中進(jìn)行高頻熔化，制成合金鑄錠。對(duì)上述合金鑄錠實(shí)施粗粉碎后，實(shí)施1165℃、8小時(shí)的熱處理，通過(guò)驟冷冷卻至室溫。然后，實(shí)施粗粉碎和采用噴射磨的粉碎，制成作為磁鐵的原料粉末的合金粉末。然后，將上述合金粉末在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。

接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈9.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1160℃，在到達(dá)溫度下保持30分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣體。在ar氣氛中升溫至1195℃，在到達(dá)溫度下保持4小時(shí)，從而進(jìn)行燒結(jié)。接著，以5℃/分鐘的冷卻速度冷卻至1170℃，如表2所示保持(2q-50)小時(shí)以上的16小時(shí)，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，緩慢冷卻至1130℃，在到達(dá)溫度下保持12小時(shí)，進(jìn)行固溶化處理，然后冷卻至室溫。另外，固溶化處理后的冷卻速度為170℃/分鐘。

接著，將固溶化處理后的燒結(jié)體升溫至720℃，在到達(dá)溫度下保持2小時(shí)后，作為時(shí)效處理，升溫至830℃，在到達(dá)溫度下保持45小時(shí)。然后，以0.8℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至600℃，在到達(dá)溫度下保持4小時(shí)。然后，以0.5℃/分鐘的冷卻速度緩慢冷卻至400℃，在到達(dá)溫度下保持1小時(shí)。然后，爐冷至室溫，得到磁鐵。

與其它實(shí)施例同樣地通過(guò)icp法確認(rèn)上述各磁鐵的組成。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，與其它實(shí)施例同樣地測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

(實(shí)施例9至實(shí)施例12)

將與實(shí)施例8相同組成的合金粉末用作原料，在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈9.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1160℃，在到達(dá)溫度下保持30分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣體。接著，在ar氣氛中升溫至1195℃，在到達(dá)溫度下保持4小時(shí)，從而進(jìn)行燒結(jié)。

接著，冷卻至1170℃，在到達(dá)溫度下如表2所示保持(2q-50)小時(shí)以上的表2中記載的各時(shí)間，從而進(jìn)行高品質(zhì)化處理。接著，以表2中記載的冷卻速度緩慢冷卻至1130℃，在到達(dá)溫度下保持12小時(shí)，進(jìn)行固溶化處理，然后冷卻至室溫。另外，固溶化處理后的冷卻速度為170℃/分鐘。

然后，通過(guò)與實(shí)施例8同樣的方法，在各實(shí)施例中對(duì)固溶化處理后的燒結(jié)體進(jìn)行時(shí)效處理等，從而得到磁鐵。

與其它實(shí)施例同樣地通過(guò)icp法確認(rèn)上述各磁鐵的組成。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，與其它實(shí)施例同樣地測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

(比較例1、比較例2)

分別通過(guò)與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同的方法制造具有表1所示組成的磁鐵。此外，與實(shí)施例同樣地測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

(比較例3至比較例5)

將與實(shí)施例8相同組成的合金粉末用作原料，在磁場(chǎng)中加壓成形，制成壓縮成形體。接著，將合金粉末的壓縮成形體配置在燒結(jié)爐室內(nèi)，使室內(nèi)呈9.0×10^-3pa的真空狀態(tài)后，升溫至1160℃，在到達(dá)溫度下保持30分鐘后，向室內(nèi)導(dǎo)入ar氣體。接著，在ar氣氛中升溫至1195℃，在到達(dá)溫度下保持4小時(shí)，從而進(jìn)行燒結(jié)。

然后，除了保持時(shí)間是表2所示的保持時(shí)間以外，在與實(shí)施例8相同的條件下進(jìn)行高品質(zhì)化處理，然后，除了冷卻速度是表2所示的冷卻速度以外，在與實(shí)施例8相同的條件下進(jìn)行緩慢冷卻和固溶化處理，然后，在與實(shí)施例8相同的條件下進(jìn)行時(shí)效處理等，從而得到磁鐵。

與其它實(shí)施例同樣地通過(guò)icp法確認(rèn)上述各磁鐵的組成。所得磁鐵的組成如表1所示。此外，與其它實(shí)施例同樣地測(cè)定第一區(qū)域a和第二區(qū)域b的cu濃度差、以及矩形比、矯頑力和殘留磁化強(qiáng)度。其結(jié)果示于表3。

由表1至表3可知，各實(shí)施例的永久磁鐵中，通過(guò)控制cu濃度的不均，可抑制磁化強(qiáng)度的降低，即使在具有fe濃度在26原子％以上的組成的情況下，也均呈現(xiàn)出良好的矩形比、高矯頑力和高磁化強(qiáng)度。

[表1]

[表2]

[表3]

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(shū)中記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。

符號(hào)的說(shuō)明

1…永久磁鐵電動(dòng)機(jī)、2…定子、3…轉(zhuǎn)子、4…鐵芯、5…永久磁鐵、11…可變磁通電動(dòng)機(jī)、13…轉(zhuǎn)子、14…鐵芯、15…固定磁鐵、16…可變磁鐵、21…發(fā)電機(jī)、22…定子、23…轉(zhuǎn)子、24…渦輪、25…軸、26…電刷、101…晶粒、101a…晶粒、101b…晶粒、102…晶界相、111…胞相、112…富cu相、200…鐵路車輛、201…旋轉(zhuǎn)電機(jī)、300…汽車、301…旋轉(zhuǎn)電機(jī)。