磁损耗通常出现在磁通量可变的磁路部分。硅钢中的主要磁损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，还有额外的表面和纹波损耗等。为了减少硅钢中的磁滞损耗，一般会使用具有窄磁滞回线和增加电阻的特殊硅钢。为了减少电动机中的涡流损耗，会选用厚度在0.1 - 0.2毫米的薄规格硅钢用于频率高达1千赫的铁心，厚度0.025毫米的硅钢用于更高频率的铁心。
近年来已经有研究通过气相沉积法与硅形成合金来生产梯度硅产品，他们采用扩散退火的工艺，用常规硅钢在浸入硅-铝中进行退火，从而形成硅元素在材料中的不均匀分布，硅在内部含量低，而在表面的含量高达6.5%；此外还有研究通过单级剪切加工(国外钢种10JNEX900、10JNF600)开发高硅钢板。钴铁CoFe合金是所有已知的软磁材料(例如Vacoflux 50、Hiperco 50A合金)中具有最高的磁饱和的产品，磁感可达到2.4 T，也可以用于具有良好特性的电机磁路中。因此，当使用这种合金时，可以最小化磁路的尺寸和重量。此外还有镍铁合金NiFe，含有40-50%的镍，这种高镍含量增加了磁导率并降低了磁矫顽力。与SiFe和CoFe合金相比，NiFe合金由于低矫顽力而具有较高的相对磁导率，但饱和感应降低，这些软磁材料更适用于低饱和的电机，如对噪音要求较高的电机。此外使用非晶和纳米晶材料，其具备低铁损和低成本特性，以及具有三倍高的电阻率，比传统的硅钢具有更低的涡流损耗，常规的非晶材料成分包括硅、铁和硼等，其饱和磁感应强度一般在1.5-1.6T。图1显示了各种软磁材料的磁化曲线，其中具有较高饱和磁感应强度的材料被认为是最有前途的材料，其允许在较小的体积内传导较大的磁通量。
根据图2可以看出，为了减少高饱和高速电机的定子和转子组件中的损耗，一些软磁材料中使用了高含量的昂贵金属如Co、Ni、Nb等元素，如坡莫合金、非晶、Finemet等，但也带来了一些成本问题。
图2 不同感应下的铁损
图3组装定子:1–外壳；2针；3–定子齿；4–定子背面
为了有效降低成本的同时提升整体性能，国内外的研究也提供了一些解决方案，例如可以通过使用拼接材料制作定子或转子来实现(图3)。其中定子齿与定子背部分开制造，定子齿采用更具性能优势的新型软磁材料如坡莫合金、非晶等材料，而后将定子齿与定子背部连接起来(据了解本田雅阁采用过此种方案)，这种解决方案不仅可形成更大的磁通量以更小铁心尺寸，还可以简化定子齿的制造，以及在其上缠绕绕组的麻烦。还有一些研究发现，由取向硅钢分段制造定子齿和背部，使得钢的最佳磁性的方向与定子背部的分段中的磁通线的方向一致，也可以有效改善电机的磁特性，增加定子制造中的材料利用率，以及降低定子的成本和重量。此外用不同厚度的材料分别作背封装和齿封装，以最小化它们的尺寸和元件损耗，根据饱和特性可以实现感应的最佳分布。也有可能不仅使用插入背部的齿部，而且使用它们的须部来达到相同的目的，因为它们通常具有高磁感应值。总的来说，设计具有高能量饱和度的牵引电动机时，必须考虑各种技术方面。一方面，使用具有高磁性和能量特性的磁性材料，这使得获得高特定特性成为可能。另一方面，磁体是一种昂贵的材料，其价格强烈地依赖于各种因素，包括政治因素，因此它们的使用并不总是经济可行的。还必须努力减少转子和定子铁心中的损耗。为此，使用具有高饱和感应并且能够在高频下工作的软磁材料是未来发展的趋势。
摘自《Analysis of the Tendentious Developing of the New Materials Used in the Production of Traction Electric Motors》
文章来源：铁心视界
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