盖世汽车讯 据外媒报道，由韩国材料科学研究所（Korea Institute of Materials Science，KIMS）的Su-Min Kim和Jung-Goo Lee领导的研究团队开发出新一代磁体制造技术，能够均匀地提高厚磁体的整体磁性能，同时降低发热量。

相关论文发表于期刊《Scripta Materialia》。

这项技术有望显著提高用于高功率应用（例如电动汽车牵引电机）的磁体的效率和稳定性。此外，它还有望催生新的应用，例如需要大型高性能磁体的电动船舶，从而成为新兴高价值市场的关键使能技术。

图片来源：韩国材料科学研究所

钕铁硼磁体面临的挑战

钕铁硼（Nd-Fe-B）磁体因其强磁性能而广泛应用于电动汽车和风力涡轮机。然而，随着功率输出的提高，磁体的尺寸和厚度也随之增加，因此，在整个磁体范围内保持高矫顽力（即在外部影响下保持磁化的能力）变得越来越困难。

此外，高速运转会在磁体内部产生涡流，从而产生热量，导致性能下降和电机效率降低。

重稀土方法的局限性

为了维持磁体在高温下的磁性能，通常会添加重稀土元素。特别是晶界扩散工艺——将重稀土元素涂覆在磁体表面并使其向内扩散——已被广泛应用。

然而，这种方法受限于其以表面为中心的扩散机制，难以在厚磁体的内部实现足够的性能提升。此外，重稀土元素价格昂贵且受供应链限制，给工业生产带来了严峻的挑战。

新型三明治结构扩散与键合

为了解决这些问题，KIMS的研究团队开发出三明治结构晶界扩散与键合工艺，将多个磁体层堆叠并集成在一起。通过在磁体表面以及层间界面涂覆低熔点轻稀土合金——也就是镨（Pr）——该设计使得扩散也能从磁体内部开始。

这样一来，该技术即使在厚磁体中也能实现稳定的矫顽力，同时确保整个结构性能均匀。此外，它还展现出通过高效利用轻稀土材料来减少对昂贵重稀土元素依赖的潜力。

降低发热并简化制造工艺

值得注意的是，该技术通过在磁体内部形成高电阻结构来抑制涡流的产生，从而有效解决发热问题。

与需要分别进行磁体分割、晶界扩散和绝缘键合的传统方法不同，该方法通过单一的晶界扩散工艺即可同时提高矫顽力和电阻率。这种集成方法在简化制造工艺的同时，还改善了磁性能、电性能和结构性能。

对未来电机技术的影响

这项技术有望应用于包括电动汽车牵引电机、高效工业电机和风力发电机在内的多种系统。

此外，该技术还有望促进高性能磁体在韩国国内的生产，并减少对进口的依赖。尤其值得一提的是，降低磁体层面的发热量和提高效率有望提升电机的整体性能和能源效率。

KIMS高级研究员Su-Min Kim表示：“这项研究在同时实现厚磁体高矫顽力和降低发热量方面取得了突破性进展。其独特之处在于，它将矫顽力增强、电阻率改善和结构键合集成到一个工艺流程中。这项技术不仅在电动汽车电机领域具有巨大潜力，而且在需要大型高性能磁体的应用领域，例如电动船舶，也具有广阔的前景，并有望发展成为下一代电机的关键材料技术。”