202311221191X 一种大尺寸永磁体与永磁体永磁体与钢一体化制造方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN117174422A
(43)申请公布日2023.12.05
(21)申请号202311221191.X
(22)申请日2023.09.21

(71)申请人吉林大学
地址130012吉林省长春市长春高新技术
产业开发区前进大街2699号
(72)发明人邢飞邱小明梁静伟徐宇欣
苏金龙
(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任
公司22201
专利代理师朱世林
(51)Int.Cl.
H01F1/057(2006.01)
H01F41/02(2006.01)
B23K1/00(2006.01)

权利要求书1页说明书4页附图1页
(54)发明名称
一种大尺寸永磁体与永磁体永磁体与钢一
体化制造方法
(57)摘要
一种大尺寸钕铁硼永磁体与永磁体、永磁体
与钢一体化制造方法，采用烧结钎焊方法，将金
属气凝胶和合金粉末形成具有微/纳米冶金结合
界面的复合连接材料，以金属气凝胶和合金粉末
作为连接材料，包括以下工艺步骤：第一步，金属
气凝胶制备，第二步，连接材料制备，第三步，装
配与钎焊。钎焊过程中避免了大尺寸部件连接过
程中的包围现象，接头成型良好，钎焊接头强度
50～71MPa，可实现跌落60次后接头未开裂。
CN117174422A
CN117174422A权利要求书1/1页

1.一种大尺寸钕铁硼永磁体与永磁体永磁体与钢一体化制造方法，其特征在于，采用
金属气凝胶和合金粉末作为连接材料，包括以下工艺步骤：
第一步，金属气凝胶制备：

采用溶胶‑凝胶方法以NaBH4为还原剂，在水溶液中还原CuCl2·2H2O，获得纯铜金属气

凝胶；首先将盐放入水中，50℃搅拌3分钟，随后迅速注入NaBH4溶液，形成悬浊液后，静置2
小时，用去离子水清洗干净后冷冻干燥后得到纯铜气凝胶；激光切割成厚度为10mm块体备
用；
第二步，连接材料制备：
采用多元锌锡铜铋钕合金CN107627044B，粉末成分按质量百分比计wt.％为：锡5％，铜
2％，铋2％，钕1.5％，余量为锌，采用球磨机混合研磨后压制成片状；将金属气凝胶与金属
粉末压片装配成三明治结构，氩气气氛中加热，温度410℃，施加压力10MPa，制备气凝胶‑合
金复合连接材料；
第三步，装配与钎焊：
将钕铁硼永磁体在50‑60℃进行碱性脱脂后，机械抛光；将钕铁硼永磁体、连接材料与
永磁体或钢进行装配，氩气保护下施加压力5～20MPa，80～100℃预热5分钟，随后升温至
410～450℃，保温3～5分钟，形成圆滑钎角后，随炉冷却至室温。

2
CN117174422A说明书1/4页

一种大尺寸永磁体与永磁体永磁体与钢一体化制造方法

技术领域
[0001]本发明涉及一种大尺寸钕铁硼永磁体与永磁体、永磁体与钢一体化制造方法，采
用金属气凝胶和合金粉末作为连接材料，避免了大尺寸钎焊连接部件的包围现象，提高了
永磁体与永磁体、永磁体与钢一体化结构的稳定性和可靠性，属于焊接与连接技术领域。

背景技术
[0002]
钕铁硼(NdFeB)是一种以金属间化合物Nd2Fe14B为基的高性能稀土永磁材料，主要
成分(质量百分比wt.％)含钕30％、硼1％，余量为铁。永磁同步电机是通过永磁体的电磁感
应作用将磁性能和电性能进行转换的一种电磁装置；舍弗勒轮毂电驱动研发中心指出，采
用钕铁硼永磁体作为永磁电机转子，保持磁体体积不变可提高输出功率50％以上。采用钕
铁硼作为永磁同步电机转子，具有极高的磁能积和矫顽力，被应用于新能源汽车轮毂电机、
无人机微型电机以及风力发电机组等新兴领域。
[0003]钕铁硼永磁体作为一种功能材料，根据生产工艺不同可分为烧结钕铁硼和粘结钕
铁硼，其中烧结钕铁硼不含粘结剂，具有较强的稳定性能，与粘接钕铁硼相比，烧结钕铁硼
存在各向异性，极易氧化，且脆性较大，机械加工难度较大，导致其实际应用受到了较大的
限制；烧结钕铁硼稀土永磁体具有较低的居里温度，其组织和性能对温度变化都极为敏感。
目前，钕铁硼磁体产品主要通过环氧树脂粘接、机械连接以及二者相结合方式进行连接或
组装。环氧树脂粘接接头的室温抗剪强度τ：25‑35MPa，弯曲强度σbb：23‑30MPa，抗拉强度σ：
30‑40MPa，远低于烧结钕铁硼磁性材料自身强度，且接头脆性较大、抗剥离和抗冲击性能
差，无法满足高性能电机的耐久性要求；机械连接法包括螺栓连接、铆接和套接，连接方法
简单且价格便宜；但机械连接方法对微型电机和异性电机等的设计要求极高，易产生局部
的应力集中导致接头破坏；与此同时，采用机械连接方法制造的永磁产品在高速运转过程
中会由于热膨胀导致接头发生松弛，降低永磁电机的可靠性能。
[0004]近年来，随着焊接技术创新和焊接新材料的不断涌现