CN112714802A - 一种永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机 - Google Patents

Abstract

一种稳磁永磁体，可以应用于新能源汽车、风力发电、节能家电、智能制造等领域。该稳磁永磁体包括一个磁化方向(10)，该稳磁永磁体中包含重稀土元素，重稀土元素分散在稳磁永磁体中，且在沿着与磁化方向垂直的方向(40)上具有不同浓度。该稳磁永磁体在做稳磁处理时只需要在永磁基材的第一面(20)上形成不同厚度的薄膜或者不同重稀土元素的浓度的薄膜，就可以得到满足不同位置差异化的抗退磁需求的稳磁永磁体，而且还节省了重稀土元素的使用量。

Description

一种永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机

技术领域

本申请涉及永磁材料领域，具体涉及一种永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机。

背景技术

钕铁硼永磁材料以其优异的磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、节能家电、智能制造等领域，促进了全球节能、环保、低碳等绿色理念经济的发展。新的发展及应用对永磁材料提出了更高的要求，特别是新能源汽车，其驱动电机既要求永磁材料有着高的剩磁和最大磁能积，还要求具备高的矫顽力。这种车用永磁体因为含有高含量的镝Dy、铽Tb等重稀土(heavy rare earth，HRE)元素，价格较高，使永磁材料成本在永磁电机中占比达30％以上。

为降低重稀土元素的使用量，近十年来，重稀土扩散技术取得突破，并获得广泛应用。常规的重稀土元素扩散工艺为通过物理或化学的方法，在钕铁硼基材表面形成一层厚度均匀的Dy或Tb等重稀土元素的薄膜或富含Dy或Tb元素的化合物薄膜，然后经过高温热处理，使得Dy或Tb等重稀土元素从钕铁硼基材表面沿晶界扩散至钕铁硼基材的内部，使得钕铁硼永磁体的整体矫顽力得到增强。这种方法由于涂覆面积较大，导致需要耗费大量的重稀土元素。

发明内容

本申请实施例提供一种永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机，可以使用较少的重稀土(heavy rare earth，HRE)元素来提高永磁体整体的矫顽力。

本申请第一方面提供一种永磁体的稳磁方法，包括：提供永磁基材，该永磁基材包括多个面和一个磁化方向，多个面中包括第一面，第一面与磁化方向垂直；提供稳磁材料，该稳磁材料中包含重稀土元素；将稳磁材料在第一面上进行处理，形成第一面薄膜；该第一面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的薄膜厚度，或者，该第一面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的重稀土元素的浓度，该第一方向为与磁化方向相垂直的一个方向；对在第一面形成薄膜后的永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

该第一方面中，永磁基材可以是以钕铁硼材料制作的基材，稳磁材料可以是金属单质，也可以是合金，还可以包含重稀土元素的化合物与有机溶剂混合后的浆液，重稀土元素可以包括镝Dy或铽Tb等元素。永磁基材会有一个磁化方向，第一面与该磁化方向垂直，以长方体结构的永磁基材为例，磁化方向一般是高度的方向，第一面通常是长方体的上表面或下表面。以圆饼柱体结构的永磁基材为例，磁化方向也是高度的方向，第一面通常是圆饼柱体的上表面或下表面。第一方向是与磁化方面垂直的一个方向，以长方体结构的永磁基材为例，与磁化方向垂直的一个方向可以是长方体的长度方向或宽度方向。在第一面上进行处理形成薄膜，可以采用物理溅射方法，如：通过靶材轰击重稀土元素在永磁基材的在第一面上形成薄膜，也可以通过化学涂覆的方法，将浆液在第一面上进行涂覆。还可以通过电镀、电沉积等方法在第一面上形成薄膜。扩散处理的过程，可以是放入真空炉中，在900摄氏度的温度下进行16小时的热处理。扩散处理后还可以在450摄氏度的温度下进行8小时的热处理。当然，具体的温度值和时间长度不限于这里列举的900度16小时，450度8小时，还可以是其他数值，只要能完成重稀土元素的扩散处理即可。由该第一方面可知，在永磁体稳磁过程中，第一面薄膜在第一面上具有不同的薄膜厚度或者具有不同的重稀土元素的浓度，这样，薄膜扩散后得到稳磁永磁体中重稀土元素分散在沿着与磁化方向垂直的方向上具有不同浓度。这样该第一方面在满足了稳磁永磁体不同位置差异化的抗退磁需求的前提下，只在第一面上形成薄膜还节省了重稀土元素的使用量，降低了稳磁永磁体的成本，另外，通过对第一面上薄膜厚度或者重稀土元素的浓度的控制，可以实现稳磁永磁体的按需定制。

在第一方面一种可能的实现方式中，在第一面上，沿着第一方向，从第一面的一端到另一端，第一面薄膜的薄膜厚度先降低再增加。

该种可能的实现方式中，第一面薄膜的重稀土元素的浓度通常是相同的，第一面薄膜的薄膜厚度不同，沿着第一方向，从第一面的一端到另一端的薄膜厚度先降低再上升，可以是等比例的梯度降低再梯度上升，也可以是连续的降低再上升。从降低到上升的拐点通常是第一面的中线，可以理解为从第一面的一端开始到中线，薄膜厚度呈梯度下降的趋势，从中线到另一端，薄膜厚度呈梯度上升的趋势。矫顽力与重稀土元素的浓度相对应，也会是两边大中间小，正好可以满足稳磁永磁体边沿抗退磁的需求大，中心抗退磁的需求小的需求。

在第一方面一种可能的实现方式中，在第一面上，沿着第一方向，从第一面的一端到另一端，第一面薄膜的重稀土元素的浓度先降低再增加。

该种可能的实现方式中，第一面薄膜的薄膜厚度可以是相同的，但第一面薄膜的不同区域的重稀土元素的浓度不全相同，第一面薄膜的重稀土元素的浓度先降低再上升，可以是等比例的梯度降低再梯度上升，也可以是连续的降低再上升。从降低到上升的拐点通常是第一面的中线，可以理解为从第一面的一端开始到中线，重稀土元素的浓度呈梯度下降的趋势，从中线到另一端，重稀土元素的浓度呈梯度上升的趋势。矫顽力与重稀土元素的浓度相对应，也会是两边大中间小，正好可以满足稳磁永磁体边沿抗退磁的需求大，中心抗退磁的需求小的需求。

在第一方面一种可能的实现方式中，在第一面上，第一面薄膜按照薄膜厚度或重稀土元素的浓度分为多个薄膜区域，其中，多个薄膜区域的薄膜厚度不同，或者，多个薄膜区域的重稀土元素的浓度不同。

该种可能的实现方式中，第一面上的薄膜可以包括多个薄膜区域，这些薄膜区域可以是连续的也可以是不连续的，不同薄膜区域的薄膜厚度不相同，或者不同薄膜区域的重稀土元素的浓度不相同。该种可能的实现方式中，通过薄膜区域的方式可以便于控制薄膜厚度的变化，或者重稀土元素的浓度的变化。

在第一方面一种可能的实现方式中，沿着第一方向上，第一面薄膜中间部位的厚度低于两端区域，或者，中间部位的重稀土元素的浓度低于两端区域。

在第一方面一种可能的实现方式中，多个面中还包括第二面，第二面与磁化方向垂直，且第二面与第一面分别位于永磁基材相对的两侧，该稳磁方法还包括：将稳磁材料在第二面上进行处理，形成第二面薄膜，第二面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的薄膜厚度，或者，第二面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的重稀土元素的浓度，对在第二面形成薄膜后的永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

该种可能的实现方式中，与该磁化方向垂直的第一面和第二面是相对面，这两个面位于永磁基材相对的两侧，第一面和第二面通常也是两个相互平行的平行面。以长方体结构的永磁基材为例，第一面和第二面通常是长方体的上表面和下表面。以圆饼柱体结构的永磁基材为例，第一面和第二面通常是圆饼柱体的上表面和下表面。在第二面上形成薄膜和扩散处理的过程可以参阅上述第一方面中在第一面上形成薄膜以及第一面薄膜扩散处理的过程进行理解。由该种可能的实现方式可知，在第一面和第二面上都形成薄膜，可以使得通过厚度较大的永磁基材得到的稳磁永磁体的内部都能包含重稀土元素。

在第一方面一种可能的实现方式中，上述步骤：将所述稳磁材料在所述第二面上进行处理，形成第二面薄膜包括：在将所述稳磁材料在所述第一面上进行处理，形成第一面薄膜之后，将所述永磁基材翻转180°翻至所述第二面，再在所述第二面上进行处理，形成所述第二面薄膜。

在第一方面一种可能的实现方式中，第二面薄膜在沿第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化，与第一面薄膜在沿第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化一致或相同。

该种可能的实现方式中，第二面薄膜的薄膜厚度与第一面薄膜的薄膜厚度在沿第一方向上的厚度变化一致指的是第一面和第二面相对的位置的薄膜厚度的变化位置、变化趋势或者变化幅度是相应的。比如，第一面薄膜在第一面位置1的薄膜厚度大于在位置2的薄膜厚度，则第二面薄膜在第二面上与位置1对应的位置处的薄膜厚度大于第二面上与位置2对应的位置处的薄膜厚度。厚度变化相同指的是第一面和第二面上薄膜厚度的变化位置、变化趋势或者变化幅度都相同。第二面薄膜的重稀土元素的浓度与第一面薄膜的重稀土元素的浓度在沿第一方向上的浓度变化一致指的是第一面和第二面相对的位置的重稀土元素的浓度的变化位置、变化趋势或者变化幅度是一致的，也可以理解为相应的，比如，第一面薄膜在第一面位置1的重稀土元素的浓度大于在位置2的薄膜厚度，则第二面薄膜在第二面上与位置1对应的位置处的重稀土元素的浓度大于第二面上与位置2对应的位置处的浓度。浓度变化相同指的是第一面和第二面上重稀土元素的浓度的变化位置、变化趋势或者变化幅度都相同。由该种可能的实现方式可知，第一面和第二面上薄膜的厚度变化或者浓度变化一致或相同可以使得到的稳磁永磁体中重稀土元素的浓度沿着长度方向的中线基本呈对称分布，有利于提升稳磁永磁体整体的矫顽力。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一面和第二面的距离为H，所述H≤10毫米。

磁化方向的高度H≤10毫米，更有利于在薄膜扩散时重稀土元素扩散到永磁基材的中心。

在第一方面一种可能的实现方式中，永磁基材中重稀土元素的含量为零。

该种可能的实现方式中，该永磁基材可以是零稀土基材，也就是该永磁基材中不包含重稀土元素，这样可以降低永磁基材的成本。

在第一方面一种可能的实现方式中，稳磁材料为金属单质，金属单质中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

在第一方面一种可能的实现方式中，稳磁材料为合金，合金中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo和硅Si。

在第一方面一种可能的实现方式中，稳磁材料为浆液，浆液中包括含镝元素的化合物或含铽元素的化合物中的至少一种，以及有机溶剂；含镝元素的化合物包括氟化镝、氧化镝或氢化镝中的至少一种；含铽元素的化合物包括氟化铽、氧化铽或氢化铽中的至少一种，有机溶剂包括醇溶剂、酮溶剂或酯溶剂中的至少一个。

在第一方面一种可能的实现方式中，所述永磁基材的合金成分包括稀土金属RE、铁Fe、硼B或过渡金属M，其中，RE为以下元素中的至少一种：钕Nd、镨Pr、镝Dy、镧La、铈Ce、钇Y、钬Ho、铽Tb或钆Gd；M为以下元素中的至少一种：钴Co、铜Cu、铌Nb、钙Ga、铝Al、锌Zn、镍Ni、硅Si、锆Zr、钼Mo、钒V或钛Ti。

本申请第二方面提供一种稳磁永磁体，稳磁永磁体包括具有一个磁化方向，该稳磁永磁体中包含重稀土元素，重稀土元素分散在稳磁永磁体中，且在沿着与磁化方向垂直的方向上具有不同浓度。

该第二方面中，该永磁体可以应用于新能源汽车、风力发电、节能家电、智能制造等领域。该永磁体可以是钕铁硼永磁体，永磁体会有一个磁化方向，与该磁化方向垂直的第一面和第二面是相对面，第一面和第二面通常也是两个相互平行的面。以长方体结构的永磁体为例，磁化方向一般是高度的方向，第一面和第二面通常是长方体的上表面和下表面。以圆饼柱体结构的永磁体为例，磁化方向也是高度的方向，第一面和第二面通常是圆饼柱体的上表面和下表面。重稀土元素可以包括镝Dy或铽Tb等元素。在稳磁永磁体中，重稀土元素沿着与磁化方向垂直的方向上具有不同浓度分布，也可以理解为在与第一面和第二面平行的任意一个平行面中，不同区域的重稀土元素的浓度不全相同可以满足永磁体不同位置差异化的抗退磁需求。

在第二方面一种可能的实现方式中，稳磁永磁体在沿着与磁化方向垂直的方向上，重稀土元素的浓度先降低再升高。也可以理解为在任意一个平行面上，沿着第一方向，从平行面的一端到另一端，重稀土元素的浓度先降低再增加，第一方向为平行面上与磁化方向垂直的一个方向。

该种可能的实现方式中，第一方向是以磁化方面垂直的一个方向，以长方体结构的永磁基材为例，与磁化方向垂直的一个方向可以是长方体的长度方向或宽度方向。重稀土元素的浓度先降低再上升可以是等比例的梯度降低再梯度上升，也可以是连续的降低再上升。从降低到上升的拐点通常是平行面的中线，可以理解为从平行面的一端开始到中线，重稀土元素的浓度呈梯度下降的趋势，从中线到另一端，重稀土元素的浓度呈梯度上升的趋势。这样该平行面上重稀土元素的浓度就会是两边大中间小，矫顽力与重稀土元素的浓度相对应，也会是两边大中间小，正好可以满足稳磁永磁体边沿抗退磁的需求大，中心抗退磁的需求小的需求。

在第二方面一种可能的实现方式中，在沿着与所述磁化方向垂直的方向上，稳磁永磁体在中间部位的重稀土元素的浓度低于两端区域。

在第二方面一种可能的实现方式中，重稀土元素包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

在第二方面一种可能的实现方式中，重稀土元素包括Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo或硅Si。

在第二方面一种可能的实现方式中，稳磁永磁体具有与磁化方向垂直的第一面和第二面，且第一面和第二面分别位于所述稳磁永磁体相对的两侧，第一面和第二面的距离为H，H≤10毫米。

该种可能的实现方式中，磁化方向的高度H≤10毫米，更有利于在薄膜扩散时重稀土元素扩散到永磁基材的中心。

在第二方面一种可能的实现方式中，H≤5毫米。

该种可能的实现方式中，磁化方向的高度≤5毫米，有利于节省重稀土元素。

本申请第三方面提供一种永磁电机，包括：转子和定子；其中，转子包括转子铁芯，和插入转子铁芯插槽的稳磁永磁体，稳磁永磁体为上述第二方面或第二方面任一可能的实现方式所描述的稳磁永磁体。

附图说明

图1是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的一实施例示意图；

图2是本申请实施例提供的永磁基材的一结构示意图；

图3是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的一示例示意图；

图4是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的另一示例示意图；

图5是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的另一示例示意图；

图6是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的另一示例示意图；

图7是本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的另一示例示意图；

图8是本申请实施例提供的稳磁永磁体的一浓度分布示意图；

图9是本申请实施例提供的矫顽力的设计与测试结果的一比对示意图；

图10是本申请实施例提供的矫顽力的设计与测试结果的另一比对示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机，可以使用较少的重稀土(heavy rare earth，HRE)元素来提高永磁体整体的矫顽力。以下分别进行详细说明。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

永磁体在新能源汽车、风力发电、节能家电、智能制造等领域有着广泛应用。如新能源汽车中的永磁电机就需要包含永磁体，下面对本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体以及永磁电机进行介绍。

图1为本申请实施例提供的永磁体的稳磁方法的一实施例示意图。

如图1所示，本申请提供的永磁体的稳磁方法的一实施例包括：

101、提供永磁基材。

该永磁基材包括多个面和一个磁化方向，多个面中包括第一面和第二面，第一面和第二面是与磁化方向垂直的相对面，即，第一面和第二面分别位于永磁基材相对的两侧。

该永磁基材以钕铁硼基材为例进行说明，也可以是其他类似于钕铁硼材料的基材。

该钕铁硼基材可以是通过烧结工艺制备的，平均晶粒尺寸可以为1～10微米(μm)，通常其矫顽力≥1410(千安/米)kA/m。矫顽力(coercive force)是用来评价永磁体质量的一个指标，矫顽力是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。

烧结工艺后，可以将钕铁硼基材加工成块状基材，对加工完成的块状基材进行碱洗、酸洗、去离子水冲洗后并干燥，可以作为本申请实施例中的永磁基材。本申请实施例的永磁基材可以参阅图2所示的结构进行理解，如图2所示，该长方体形状的永磁基材的长度为L1，宽度为L2，高度为H。结合图2所示的长方体形状的永磁基材，其中，高度(H)从下向上的方向可以作为该永磁基材的磁化方向10，与高度垂直的上表面和下表面可以分别作为第一面20和第二面30。

可选地，该永磁基材中重稀土元素的含量为零。这种基材也可以称为零稀土基材，也就是该永磁基材中不包含重稀土元素，这样可以降低永磁基材的成本。

102、提供稳磁材料。

该稳磁材料中包含重稀土(heavy rare earth，HRE)元素。

该稳磁材料可以是金属单质，也可以是合金，还可以是包含重稀土元素的化合物与有机溶剂混合后的浆液。

稳磁材料为金属单质，该金属单质中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

稳磁材料为合金，该合金中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo或硅Si。

稳磁材料为浆液，该浆液中包括含镝元素的化合物或含铽元素的化合物中的至少一种，以及有机溶剂。含镝元素的化合物包括氟化镝、氧化镝或氢化镝中的至少一种；含铽元素的化合物包括氟化铽、氧化铽或氢化铽中的至少一种，有机溶剂包括醇溶剂、酮溶剂或酯溶剂中的至少一个。

制作包含铽元素的浆液的方法可以是：将制作用的原料例如氟化铽粉末、乙酸乙酯和溶剂胶进行混合，然后再搅拌，这样就可以得到包含铽元素的浆液。其中，氟化铽粉末的平均粒度可以为5微米(um)，乙酸乙酯的重量可以是氟化铽粉末重量的几倍，例如：3倍，溶剂胶的浓度可以为10wt％，其中，wt％表示重量百分率。当然，此处只是举例，几种原料的重量和浓度也可以是其他数值。

制作包含镝元素的浆液的方法可以是：将制作用的原料例如氟化镝、乙酸乙酯和溶剂胶进行混合，然后再搅拌，这样就可以得到包含镝元素的浆液。其中，氟化镝粉末的平均粒度可以为5微米，乙酸乙酯的重量可以是氟化铽粉末重量的3.5倍，溶剂胶的浓度可以为11wt％。当然，此处只是举例，几种原料的重量和浓度也可以是其他数值。

103、将稳磁材料在第一面上进行处理，形成第一面薄膜。

其中，第一面薄膜在第一面沿第一方向的分布，不同区域的薄膜厚度不全相同，即，第一面薄膜在第一面20沿第一方向上具有不同的薄膜厚度；或者，第一面薄膜的不同区域的重稀土元素的浓度不全相同，即，第一面薄膜在第一面20沿第一方向上分布有不同的重稀土元素的浓度；其中，第一方向为第一面20上与磁化方向10相垂直的一个方向。

第一面薄膜在第一面20上具有不同的薄膜厚度，可以参阅图3所示的形成第一面薄膜后的永磁基材的示意图进行理解。如图3所示，第一方向40可以是第一面20上从长度L1的一端到另一端的方向。当然，第一方向40不限制在第一面20上，只要是与该方向相同的方向都可以称为第一方向。第一面薄膜在第一面20上具有不同的薄膜厚度，可以是如图3所示的，在第一面20上，沿长度方向，从一端到另一端，薄膜厚度先降低再增加，该变化过程可以是呈梯度变化的，也就是说，从一端到另一端，薄膜厚度先梯度降低再梯度增加。图3中所示出的不同厚度的薄膜之间的各区域是临接的，实际上，各区域之间也可以是间隔开的，各区域之间略有间隔在形成第一面薄膜时比较容易操作，而且也可以节省稳磁材料。第一面薄膜上不同厚度的薄膜也可以各自称为一个薄膜区域，该薄膜区域是按照薄膜厚度划分的。

另外，如图3所示的第一面薄膜也可以是连续的。具体实现方式，可以参阅图4所示的形成第一面薄膜后的永磁基材的另一示意图进行理解。如图4所示，第一面20上的第一面薄膜，沿着第一面20的长度方向L，两侧的薄膜厚度最大、中间位置的薄膜厚度最小。

第一面薄膜在第一面上具有不同的重稀土元素的浓度，可以参阅图5，图5为形成第一面薄膜后的永磁基材的示意图。如图5所示，第一面薄膜上的薄膜厚度是相同的，但该第一面薄膜具有不同的重稀土元素的浓度。

另外，如图5所示的第一面薄膜是连续的。可选地，第一面薄膜上不同重稀土元素的浓度的薄膜也可以各自称为一个薄膜区域，该薄膜区域是按照重稀土元素的浓度划分的。

需要说明是，上述图3至图5中第一面上的区域数量只是举例，实际上，可以根据需求确定第一面上区域的数量。

在第一面上进行处理形成第一面薄膜，可以采用物理溅射方法，如：通过靶材轰击重稀土元素在永磁基材的在第一面上形成薄膜，也可以通过化学涂覆的方法，将浆液在第一面上涂覆。还可以通过电镀、电沉积等方法在第一面上形成薄膜。

104、对在第一面形成薄膜后的永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

扩散处理的过程，可以是放入真空炉中，在900摄氏度的温度下进行16小时的热处理。扩散处理后，还可以在450摄氏度的温度下进行8小时的热处理。当然，具体的温度值和时间长度不限于这里列举的900度16小时，450度8小时，还可以是其他数值，只要能完成重稀土元素的扩散处理即可。

重稀土元素的扩散后可以得到稳磁永磁体。

本申请实施例中，在永磁体稳磁过程中，第一面薄膜在第一面上具有不同的薄膜厚度或者具有不同的重稀土元素的浓度，这样，薄膜扩散后得到稳磁永磁体中重稀土元素分散在沿着与磁化方向垂直的方向上具有不同浓度。这样该第一方面在满足了稳磁永磁体不同位置差异化的抗退磁需求的前提下，只在第一面上形成薄膜还节省了重稀土元素的使用量，降低了稳磁永磁体的成本，另外，通过对第一面上薄膜厚度或者重稀土元素的浓度的控制，可以实现稳磁永磁体的按需定制。

只在第一面上形成第一面薄膜进行扩散处理后得到的稳磁永磁体通常厚度较小，针对一些厚度较大的永磁基材，还可以通过如下方案进行稳磁。

在上述步骤103之后，不再执行步骤104，而是将永磁基材翻转180°翻至第二面，然后执行图1中的步骤105以及步骤106。

105、将稳磁材料在第二面上进行处理，形成第二面薄膜。

第二面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的薄膜厚度，或者，第一面薄膜在沿所述第一方向的分布上具有不同的重稀土元素的浓度。

可选地，第二面薄膜在沿第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化，与第一面薄膜在沿第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化一致或相同。

第二面薄膜的薄膜厚度与第一面薄膜的薄膜厚度在沿第一方向上的厚度变化一致指的是第一面和第二面相对的位置的薄膜厚度的变化位置、变化趋势或者变化幅度是相应的，比如，第一面薄膜在第一面位置1的薄膜厚度大于在位置2的薄膜厚度，则第二面薄膜在第二面上与位置1对应的位置处的薄膜厚度大于第二面上与位置2对应的位置处的薄膜厚度。厚度变化相同指的是第一面和第二面上薄膜厚度的变化位置、变化趋势或者变化幅度都相同。第二面薄膜的重稀土元素的浓度与第一面薄膜的重稀土元素的浓度在沿第一方向上的浓度变化一致指的是第一面和第二面相对的位置的重稀土元素的浓度的变化位置、变化趋势或者变化幅度是一致的，也可以理解为相应的，比如，第一面薄膜在第一面位置1的重稀土元素的浓度大于在位置2的薄膜厚度，则第二面薄膜在第二面上与位置1对应的位置处的重稀土元素的浓度大于第二面上与位置2对应的位置处的浓度。浓度变化相同指的是第一面和第二面上重稀土元素的浓度的变化位置、变化趋势或者变化幅度都相同。

在具体实现时，在第一面和第二面上，厚度变化一致可以是第一面和第二面上的薄膜厚度相对于永磁基材是对称的，如图6所示，从第二面30的长度方向的两侧到中间，薄膜厚度呈梯度下降，第二面薄膜的梯度变化趋势、变化位置以及变化幅度与第一面薄膜的梯度变化趋势、变化位置以及幅度都基本一致。第二面薄膜的薄膜厚度与第一面薄膜的薄膜厚度在沿第一方向上的分布一致指的是第一面和第二面相对的位置的薄膜厚度基本相同。例如：第一面上距离左端0-2毫米的薄膜区域的薄膜厚度是200微米，那么第二面上距离左端0-2毫米的薄膜区域的薄膜厚度也基本是200微米。

在第一面和第二面上，厚度变化一致指的是第一面和第二面相对的位置的重稀土元素的浓度的变化位置、变化趋势或者变化幅度基本相同。可以参阅图7，图7为形成第二面薄膜后的永磁基材的示意图。如图7所示，第二面薄膜的厚度是相同的，但该第二面薄膜具有不同的重稀土元素的浓度。并且，该第二面薄膜中各区域的重稀土元素的浓度与第一面薄膜中各区域的重稀土元素的浓度基本一致。例如：第一面上距离左端0-2毫米的薄膜区域的重稀土元素的浓度是0.75wt％，(wt％表示重量百分率)，那么第二面上距离左端0-2毫米的薄膜区域的重稀土元素的浓度是0.75wt％。

在第二面上进行处理形成第二面薄膜，可以采用物理溅射方法，如：通过靶材轰击重稀土元素在永磁基材的在第二面上形成薄膜，也可以通过化学涂覆的方法，将浆液在第一面上涂覆干燥后，再在第二面涂覆。还可以通过电镀、电沉积等方法在第二面上形成薄膜。

106、对在第一面和第二面形成薄膜后的永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

该步骤106之后也会得到稳磁永磁体。

扩散处理的过程可以参阅上述步骤104中的相应内容进行理解。

本申请实施例中，薄膜厚度与扩散后的稳磁永磁体中的重稀土元素的浓度是相对应的，也就是说，薄膜厚度大的区域在扩散后所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度就大，薄膜厚度小的区域在扩散后所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度就小。同样道理，在第一面和第二面上，扩散前重稀土元素的浓度大的区域，对应扩散后该区域所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度也大，反之，扩散前重稀土元素的浓度小的区域，对应扩散后该区域所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度也小。以类似于图6所示的两侧薄膜厚，然后薄膜厚度梯度降低的情况为例，或者以类似于图7所示的第一面和第二面的薄膜中两侧重稀土元素的浓度大，然后重稀土元素的浓度梯度降低的情况为例，扩散后，该稳磁永磁体中重稀土元素的浓度可以参阅图8进行理解。如图8所示，该稳磁永磁体中任何一个与第一面20和第二面30平行的平行面中，沿着长度L1的方向，从永磁体的一端到另一端(也可以称为从左侧到右侧)，重稀土元素的浓度也按照先梯度下降再梯度上升的趋势变化，与稳磁过程中，薄膜厚度的排布趋势一致，或者第一面和第二面的薄膜中的重稀土元素的浓度的变化趋势一致。

本申请实施例中，在永磁体稳磁过程中，第一面薄膜和第二面薄膜上，不同区域上具有不同的薄膜厚度或不同的重稀土元素的浓度，薄膜扩散后得到稳磁永磁体中，不同区域的重稀土元素的浓度，与第一面和第二面上的薄膜厚度或重稀土元素的浓度相对应，稳磁永磁体的矫顽力与稳磁永磁体中的重稀土元素的浓度相对应，这样本申请在满足了稳磁永磁体不同位置差异化的抗退磁需求的前提下，因为不需要所有面都形成包含重稀土元素的薄膜，还节省了重稀土元素的使用量，降低了稳磁永磁体的成本，另外，通过对第一面和第二面上薄膜厚度或者重稀土元素的浓度的控制，可以得到不同浓度分布的稳磁永磁体，从而实现了稳磁永磁体的按需定制。

需要说明的是，本申请实施例中不同的薄膜厚度或不同的重稀土元素的浓度，可以包括各不相同，也可以包括不完全相同；不完全相同表示，有的区域上的薄膜厚度可以相同，例如：上述图3中，在第一面20上，沿着L1长度方向的两端，相对称区域上的薄膜厚度可以相同，同理，也可以是，在第一面20上，沿着L1长度方向的两端相对称区域上的重稀土元素的浓度相同。

可选地，在第一面上，沿着第一方向，从第一面的一端到另一端，第一面薄膜的薄膜厚度先降低再上升。

第一面薄膜的重稀土元素的浓度通常是相同的，不同区域的薄膜厚度先降低再上升，可以是等比例的梯度降低再梯度上升，也可以是连续的降低再上升。从降低到上升的拐点通常是第一面的中线，可以理解为从第一面的一端开始到中线，薄膜厚度呈梯度下降的趋势，从中线到另一端，薄膜厚度呈梯度上升的趋势。当第一面上形成第二面薄膜时，第二面上的薄膜厚度与第一面上的薄膜厚度在变化趋势上基本相同，变化的位置以及变化的幅度也基本相同。这样，在第一面薄膜和第二面薄膜扩散成为稳磁永磁体后，该稳磁永磁体内与第一面和第二面平行的任何一个平行面上重稀土元素的浓度就会是两边大中间小，矫顽力与重稀土元素的浓度相对应，也会是两边大中间小，正好可以满足稳磁永磁体边沿区域矫顽力高、中心区域矫顽力低的制造需求。该方案可以参阅上述图3、图4和图6的所对应的内容进行理解。

可选地，在第一面上，沿着第一方向，从第一面的一端到另一端，第一面薄膜的重稀土元素的浓度先降低再上升。

第一面薄膜的薄膜厚度可以是相同的，但第一面薄膜的不同区域具有不同的重稀土元素的浓度，第一面薄膜的不同区域的重稀土元素的浓度先降低再上升，可以是等比例的梯度降低再梯度上升，也可以是连续的降低再上升。从降低到上升的拐点通常是第一面的中线，可以理解为从第一面的一端开始到中线，重稀土元素的浓度呈梯度下降的趋势，从中线到另一端，重稀土元素的浓度呈梯度上升的趋势。当第一面上形成第二面薄膜时，第二面上的重稀土元素的浓度与第一面上的重稀土元素的浓度在变化趋势上基本相同，变化的位置以及变化的幅度也基本相同。这样，在第一面薄膜和第二面薄膜扩散成为稳磁永磁体后，该稳磁永磁体内与第一面和第二面平行的任何一个平行面上重稀土元素的浓度就会是两边大中间小，矫顽力与重稀土元素的浓度相对应，也会是两边大中间小，正好可以满足稳磁永磁体边沿区域矫顽力高、中心区域矫顽力低的制造需求。该方案可以参阅上述图5和图7所对应的内容进行理解。

可选地，第一面和第二面的距离为H，H≤10毫米，较好的，H≤5毫米。将磁化方向的高度限定在一定范围内，可以有利于重稀土元素扩散到永磁基材的中心。

薄膜厚度与扩散后的稳磁永磁体中的重稀土元素的浓度是相对应的，也就是说，薄膜厚度大的区域，在扩散后所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度就高，薄膜厚度小的区域，在扩散后所对应的稳磁永磁体中相应位置的重稀土元素的浓度就低。薄膜厚度与扩散后的稳磁永磁体中的重稀土元素的浓度的关系，可以通过以下两组实验进行理解。

第一组实验：

重稀土元素是Tb元素，在上述对永磁基材稳磁过程中，采用化学涂覆的方法将包含Tb元素的浆液按照例如图6所示的方式，在不同区域涂覆不同厚度的薄膜，从而在第一面和第二面上形成不同厚度的薄膜，在执行Tb元素的扩散处理前，先记录如下表1中的第一列和第二列的两列数据。然后进行Tb元素的扩散处理，从而得到如图8所示的稳磁永磁体。其中，浆液中氟化铽粉末的平均粒度可以为5微米，乙酸乙酯的重量可以是氟化铽粉末重量的3倍，溶剂胶的浓度可以为10wt％。

需要说明的是，在该实验场景中，稳磁永磁体的尺寸为L1＝23.5mm，L2＝28.7mm，H＝3.2mm。在得到稳磁永磁体之后，可以切取一个与第一面和第二面平行的平行面，该平行面可以有一定厚度，例如：0.5mm。在切换平行面后，按照第一列的数据所指示的位置测量七个采样点的Tb元素的重量百分率(wt％)，会得到表1中第三列的数据。

表1：Tb元素的实验数据

表1中的七个采样点中，11.75mm处的采样点位于平行面的中线位置，相对于图8中的八个区域该采样点位于中间两个区域，1mm、2mm和5mm这三个采样点分别位于中线左侧的前三个区域。18.5mm、21.5mm和22.5mm这三个采样点分别位于中线右侧的后三个区域。

由表1中的第二列数据可以看出，从长度(L1)的左端开始，第一面和第二面上的薄膜厚度先减小后增大，在扩散后，Tb元素在稳磁永磁体中的浓度也是先减小后增大。薄膜厚度在L1方向从左到右基本呈先梯度下降再梯度上升的趋势，Tb元素在稳磁永磁体中的浓度也基本呈先梯度下降再梯度上升的趋势。

Tb元素在稳磁永磁体中的浓度的变化趋势，也反映着该稳磁永磁体的矫顽力的变化趋势，因此，可以根据对矫顽力的需求来定制稳磁永磁体。如图9所示，对矫顽力的定制需求可以通过线1来表示，实际通过上述稳磁方法得到的稳磁永磁体的矫顽力的变化趋势实验测得的结果可以通过线2来表示，可见，通过上述稳磁方法得到的稳磁永磁体的实验测试结果基本符合了定制需求。这样就可以根据定制化的需求对永磁基材进行上述稳磁的过程，以得到符合定制需求的稳磁永磁体。

以上表1和图9反映的是Tb元素的实验数据。下面第二组实验通过表2和图10介绍镝(Dy)元素的实验数据。

第二组实验：

重稀土元素是Dy元素，在上述对永磁基材稳磁过程中，采用化学涂覆的方法将包含Dy元素的浆液按照例如图6所示的方式，在不同区域涂覆不同厚度的薄膜，从而在第一面和第二面上形成不同厚度的薄膜，在执行Dy元素的扩散处理前，先记录如下表2中的第一列和第二列的两列数据。然后进行Dy元素的扩散处理，从而得到如图8所示的稳磁永磁体。其中，浆液中氟化镝粉末的平均粒度可以为5微米，乙酸乙酯的重量可以是氟化镝粉末重量的3.5倍，溶剂胶的浓度可以为11wt％。

需要说明的是，在该实验场景中，稳磁永磁体的尺寸为L1＝23.5mm，L2＝28.7mm，H＝3.2mm。在得到稳磁永磁体之后，可以切取一个与第一面和第二面平行的平行面，该平行面可以有一定厚度，例如：0.5mm。在切换平行面后，按照第一列的数据所指示的位置测量七个采样点的Dy元素的重量百分率(wt％)，会得到表2中第三列的数据。

表2：Dy元素的实验数据

表2中的七个采样点中，11.75mm处的采样点位于平行面的中线位置，相对于图8中的八个区域该采样点位于中间两个区域，1mm、2mm和5mm这三个采样点分别位于中线左侧的前三个区域。18.5mm、21.5mm和22.5mm这三个采样点分别位于中线右侧的后三个区域。

由表2中的第二列数据可以看出，从长度(L1)的左端开始，第一面和第二面上的薄膜厚度先减小后增大，在扩散后，Dy元素在稳磁永磁体中的浓度也是先减小后增大。薄膜厚度在L1方向从左到右基本呈先梯度下降再梯度上升的趋势，Dy元素在稳磁永磁体中的浓度也基本呈先梯度下降再梯度上升的趋势。

Dy元素稳磁永磁体中的浓度的变化趋势，也反映着该稳磁永磁体的矫顽力的变化趋势，因此，可以根据对矫顽力的需求来定制稳磁永磁体。如图10所示，对矫顽力的定制需求可以通过线3来表示，实际通过上述稳磁方法得到的稳磁永磁体的矫顽力的变化趋势实验测得的结果可以通过线4来表示，可见，通过上述稳磁方法得到的稳磁永磁体的实验测试结果基本符合了定制需求。这样就可以根据定制化的需求对永磁基材进行上述稳磁的过程，以得到符合定制需求的稳磁永磁体。

本申请实施例还提供了一种稳磁永磁体，该稳磁永磁体具有一个磁化方向，稳磁永磁体中包含重稀土元素，所述重稀土元素分散在所述稳磁永磁体中，且在沿着与所述磁化方向垂直的方向上具有不同浓度。

该稳磁永磁体可以包括多个面，多个面中包括第一面和第二面，第一面和第二面是与磁化方向垂直的相对面，通常该稳磁永磁体中，与第一面和所述第二面平行的任何一个平行面上，具有不同的重稀土元素的浓度。

可选地，稳磁永磁体在沿着与所述磁化方向垂直的方向上，重稀土元素的浓度先降低再增加。也可以理解为，在任何一个平行面上，沿着第一方向，从平行面的一端到另一端，重稀土元素的浓度先降低再上升，第一方向为平行面上与磁化方向垂直的一个方向。

可选地，稳磁永磁体在中间部位的重稀土元素的浓度低于周围。

可选地，重稀土元素包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

可选地，重稀土元素包括Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo或硅Si。

可选地，第一面和第二面的距离为H，H≤10毫米，较好的，H≤5毫米。将磁化方向的高度限定在一定范围内，可以有利于重稀土元素扩散到基材的中心。

该稳磁永磁体可以是采用上述永磁体的稳磁方法得到的稳磁永磁体，该稳磁永磁体的结构以及特性可以参阅上述实施例中图8以及表1、表2的实验数据进行理解，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种永磁电机，该永磁电机包括：转子和定子；转子包括转子铁芯，和插入转子铁芯插槽的稳磁永磁体，该稳磁永磁体为采用上述稳磁方法所制备得到的具有相应稳磁特性的永磁体。

由以上的描述可知，本申请实施例中，在垂直于磁化方向的表面内沿单个方向(例如：长方体基材的长度方向或宽度方向)形成连续或非连续分布的薄膜，扩散后在垂直于磁化方向的截面内就会形成连续的重稀土浓度分布，实现矫顽力梯度增强，满足应用需求。

另外，因为稳磁永磁体的价格与永磁基材的重稀土元素的含量直接相关，本申请实施例可采用零重稀土元素的基材进行扩散，使磁体边沿及磁体中心的矫顽力同时实现不同程度的增强效果，在降低永磁基材的成本的情况下，也可以满足磁体不同位置差异化的抗退磁要求。

再者，本申请实施例中，可以根据电机对转子每个永磁体段不同位置矫顽力要求，精确设计永磁基材表面的薄膜厚度或重稀土元素的浓度，经过热扩散处理后达到设计要求的重稀土浓度分布及矫顽力分布，最大化的利用永磁材料的磁性能。

以上对本申请实施例所提供的永磁体的稳磁方法、稳磁永磁体及永磁电机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (19)

1.一种永磁体的稳磁方法，其特征在于，包括：

提供永磁基材，所述永磁基材包括多个面和一个磁化方向，所述多个面中包括第一面，所述第一面与所述磁化方向垂直；

提供稳磁材料，所述稳磁材料中包含重稀土元素；

将所述稳磁材料在所述第一面上进行处理，形成第一面薄膜；所述第一面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的薄膜厚度，或者，所述第一面薄膜在沿第一方向的分布上具有不同的重稀土元素的浓度，所述第一方向为与所述磁化方向相垂直的一个方向；对在所述第一面形成薄膜后的所述永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

2.根据权利要求1所述的稳磁方法，其特征在于，在所述第一面上，沿着所述第一方向，从所述第一面的一端到另一端，所述第一面薄膜的薄膜厚度先降低再增加。

3.根据权利要求1所述的稳磁方法，其特征在于，在所述第一面上，沿着所述第一方向，从所述第一面的一端到另一端，所述第一面薄膜的重稀土元素的浓度先降低再增加。

4.根据权利要求1-3任一项所述的稳磁方法，其特征在于，在所述第一面上，所述第一面薄膜按照薄膜厚度或重稀土元素的浓度分为多个薄膜区域，其中，所述多个薄膜区域的薄膜厚度不同，或者，所述多个薄膜区域的重稀土元素的浓度不同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的稳磁方法，其特征在于，沿着所述第一方向上，所述第一面薄膜中间部位的厚度低于两端区域，或者，中间部位的重稀土元素的浓度低于两端区域。

6.根据权利要求1-5任一项所述的稳磁方法，其特征在于，所述多个面中还包括第二面，所述第二面与所述磁化方向垂直，且所述第二面与所述第一面分别位于所述永磁基材相对的两侧，所述稳磁方法还包括：

将所述稳磁材料在所述第二面上进行处理，形成第二面薄膜，所述第二面薄膜在沿所述第一方向的分布上具有不同的薄膜厚度，或者，所述第二面薄膜在沿所述第一方向的分布上具有不同的重稀土元素的浓度，

对在所述第二面形成薄膜后的所述永磁基材，进行重稀土元素的扩散处理。

7.根据权利要求6所述的稳磁方法，其特征在于，所述第二面薄膜在沿所述第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化，与第一面薄膜在沿所述第一方向的分布上的厚度变化或浓度变化一致或相同。

8.根据权利要求6或7所述的稳磁方法，其特征在于，所述第一面和所述第二面的距离为H，所述H≤10毫米。

9.根据权利要求1-8任一项所述的稳磁方法，其特征在于，所述永磁基材中重稀土元素的含量为零。

10.根据权利要求1-9任一项所述的稳磁方法，其特征在于，所述稳磁材料为金属单质，所述金属单质中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

11.根据权利要求1-9任一项所述的稳磁方法，其特征在于，所述稳磁材料为合金，所述合金中包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo或硅Si。

12.根据权利要求1-8任一项所述的稳磁方法，其特征在于，所述稳磁材料为浆液，所述浆液中包括含镝元素的化合物或含铽元素的化合物中的至少一种，以及有机溶剂；

所述含镝元素的化合物包括氟化镝、氧化镝或氢化镝中的至少一种；

所述含铽元素的化合物包括氟化铽、氧化铽或氢化铽中的至少一种。

13.一种稳磁永磁体，其特征在于，所述稳磁永磁体具有一个磁化方向，所述稳磁永磁体中包含重稀土元素，其中，所述重稀土元素分散在所述稳磁永磁体中，且在沿着与所述磁化方向垂直的方向上具有不同浓度。

14.根据权利要求13所述的稳磁永磁体，其特征在于，所述稳磁永磁体在沿着与所述磁化方向垂直的方向上，所述重稀土元素的浓度先降低再升高。

15.根据权利要求13或14所述的稳磁永磁体，其特征在于，在沿着与所述磁化方向垂直的方向上，所述稳磁永磁体在中间部位的重稀土元素的浓度低于两端区域。

16.根据权利要求13-15任一项所述的稳磁永磁体，其特征在于，所述重稀土元素包括镝Dy元素或铽Tb元素中的至少一种。

17.根据权利要求13-15任一项所述的稳磁永磁体，其特征在于，所述重稀土元素包括Dy元素或铽Tb元素中的至少一种，以及以下元素的至少一种：铜Cu、钴Co、铝Al、钙Ga、铌Nb、钛Ti、钒V、钼Mo或硅Si。

18.根据权利要求13-17任一项所述的稳磁永磁体，其特征在于，所述稳磁永磁体具有与所述磁化方向垂直的第一面和第二面，且所述第一面和所述第二面分别位于所述稳磁永磁体相对的两侧，所述第一面和所述第二面的距离为H，所述H≤10毫米。

19.一种永磁电机，其特征在于，包括：转子和定子；其中，

所述转子包括转子铁芯，和插入所述转子铁芯插槽的稳磁永磁体，所述稳磁永磁体为权利要求13-18任一项所述的稳磁永磁体。

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