中国粉体网讯 钕铁硼磁环是永磁电机、磁编码器、力矩电机等高端装备的核心磁构件。相比传统拼接式磁瓦结构，整体磁环具备磁场均匀度高、装配误差小、结构强度好、漏磁低等天然优势，是永磁装备向高精度、小型化、高功率密度升级的关键支撑。但不同制备路线的磁环在磁性能上限、尺寸范围、制造成本、磁极设计自由度等方面差异显著，产业端普遍存在选型匹配模糊、工艺优化方向不清晰的问题。江树勇教授将依托团队长期在金属塑性成形与多尺度数值模拟领域的积累，从材料、工艺、装备到应用全链条展开分享。
四类钕铁硼磁环的技术路径与研究进展
1. 热变形钕铁硼辐射环
热变形钕铁硼辐射环基于“热压致密化+热变形取向”工艺路线制备，通过塑性流变驱动纳米晶沿径向取向，形成辐射状磁织构。依托团队在金属塑性成形多尺度数值模拟领域的长期积累，对热变形钕铁硼磁环的成形工艺与组织调控展开分析，围绕热变形过程中的晶粒演化、塑性流变行为开展多尺度数值模拟，精准调控成形温度、压力、变形速率等关键参数，解决大尺寸环件变形不均匀、径向取向度不足的行业共性问题。
这类磁环晶粒细小、磁性能一致性高、涡流损耗低，无需后续晶界扩散即可具备较好的耐温性能，尤其适配高精度伺服电机、扁平力矩电机等对转矩脉动要求严苛的场景。
2. 烧结钕铁硼辐射环
烧结钕铁硼辐射环采用粉末冶金路线，通过磁场成型实现粉末径向取向，再经高温烧结、时效热处理得到成品。研究重点集中在成型磁场均匀性调控、烧结收缩变形控制、晶界扩散工艺适配三大方向，通过工艺参数优化提升辐射取向度与磁性能周向均匀性。
与热变形路线相比，烧结辐射环可实现更高磁能积与更大尺寸规格，适配大功率工业驱动电机、新能源汽车主驱电机等场景，但制备流程更长，尺寸精度与取向均匀性控制难度更高。
3. 多极充磁整体烧结钕铁硼磁环
多极充磁整体烧结磁环先制备各向同性或弱取向的烧结磁环坯体，再通过专用充磁夹具实现多极磁场定向充磁，形成指定极对数的磁极分布。围绕充磁线圈结构设计、充磁磁场匹配、极弧精度控制开展仿真与实验研究，优化极间过渡区磁场波形，提升磁极位置精度与磁通量一致性。
这类磁环无需瓦片拼接，极数设计灵活，制造成本可控，广泛应用于磁编码器、微型步进电机、云台电机等场景，是小型精密电机的主流磁钢方案。
4. 钕铁硼海尔贝克磁环
海尔贝克（Halbach）磁环通过特殊的磁极单元排布方式，使磁场向环的气隙侧高度集中，背侧磁场显著削弱，可大幅提升磁能利用率、降低漏磁。结合多物理场仿真优化海尔贝克阵列的磁极单元角度与充磁工艺，改善气隙磁场正弦度，降低电机齿槽转矩与转矩脉动。
这类磁环磁场利用率高、等效磁性能强，可助力电机进一步小型化、轻量化，在机器人关节电机、高性能伺服电机等高端场景具备突出的技术优势。
钕铁硼磁环在永磁电动机中的应用案例
结合江树勇教授团队的最新研究工作，报告将展示不同类型磁环在永磁电动机中的匹配应用案例，直观呈现各类磁环的技术优势与适用边界。
针对高精度伺服电机场景，团队验证了热变形辐射环的应用效果：辐射状均匀磁场可有效降低电机齿槽转矩与转矩脉动，提升运行平稳性，适配机器人关节、精密机床等对定位精度要求严苛的装备。针对大功率工业驱动电机，采用高牌号烧结辐射环方案，可提升电机功率密度与过载能力，同时简化转子装配工序。
针对微型编码器电机，采用多极充磁整体烧结磁环，可省去磁瓦粘接、校准工序，提升装配效率与位置反馈精度，适配小型化、轻量化的电机设计需求。针对高性能关节力矩电机，采用海尔贝克磁环结构，可在相同磁材用量下显著提升气隙磁密，或在同等性能要求下减少磁材用量，实现电机减重降本。
通过多场景对比验证，报告将明确：不存在通用最优的磁环方案，需要根据电机的功率等级、精度要求、工况温度、成本约束，匹配对应的磁环类型与制备工艺，才能实现性能、可靠性与成本的最优平衡。
总结与产业展望
钕铁硼磁环技术正沿着高取向精度、高磁场均匀性、结构定制化的方向持续演进，热变形、烧结、多极充磁、海尔贝克四条技术路线各有适配场景，共同支撑永磁电机的多元化升级需求。江树勇教授团队依托金属塑性成形与多尺度数值模拟的学科优势，建立了从微观组织调控、制备工艺优化到电机应用验证的完整研究链条，其研究成果可为钕铁硼磁环制造企业、电机设计厂商提供扎实的技术参考。
2026年9月22日，中国粉体网将在江苏·常州举办“第二届高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时，我们邀请到太原理工大学材料科学与工程学院江树勇教授出席本次大会并作题为《钕铁硼磁环研究进展及在永磁电动机上的应用案例》的报告，江教授将以四类典型钕铁硼磁环为研究载体，系统梳理其微观结构、制备工艺、制造装备与磁场特征的最新研究进展，并结合团队研究成果分享永磁电机端的应用实践。
嘉宾简介
江树勇，太原理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。2005年获哈尔滨工业大学材料加工工程博士学位。主要从事金属塑性成形及多尺度数值模拟、形状记忆合金、钛合金、稀土永磁合金、软磁合金和永磁电动机方向研究。主持国家自然科学基金面上项目3项，以第一作者或通讯作者发表SCI论文130余篇；获授权发明专利30余项；翻译《晶界与晶体塑性》《工程材料力学行为》著作2部；在科学出版社出版学术专著《金属塑性变形多尺度模拟》，获国家科学技术学术著作出版基金资助；在CRC Press（Taylor&Francis Group）出版英文学术专著《Plastic Forming and Deformation Based on Multiscale Simulation》；获省级科技奖励三等奖2项。
参考来源：
中国粉体网、太原理工大学官网
（中国粉体网编辑整理/留白）
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