软磁复合材料在电机应用中的性能差异研究

沈阳工业大学的电气工程学院科研团队，包括赵国新、孔德财等专家，在《电工技术学报》2018年发表的研究论文中，对软磁复合材料进行了深入探讨。这种材料由表面绝缘的金属粉末颗粒压制而成，具有低涡流损耗和各向同性的特性，尽管近年来应用逐渐增多，但磁滞损耗较大、磁导率较低，其适用场景与硅钢片的性能差异仍需进一步探究。皖南电机

论文中，研究者们首先采用环形试样法对软磁复合材料的磁特性进行了测试，获得了其空载磁化曲线及不同频率下的损耗数据。为对比软磁复合材料与硅钢片在电机应用中的差异，他们分别以这两种材料设计了两台永磁同步电机，并分析了磁场、铁耗及其在不同频率下的变化规律。通过样机测试，研究者们掌握了两种材料在永磁电机中的应用差异，验证了计算的正确性，并总结了软磁复合材料的应用领域。

软磁复合材料（SMC）通过粉末冶金技术，将高纯度绝缘铁粉与有机材料模压成型，近年来在电机等领域得到了广泛关注。SMC材料可直接模压成型，为电机结构和电磁设计提供了更多灵活性和创新性，吸引了众多研究者的关注。

SMC材料具有高电阻率和低涡流损耗，使其更适合高频电机应用，但同时也存在磁导率低、磁滞损耗大等问题。因此，SMC材料在电机中的应用规律和特点仍需深入研究。安徽皖南电机

文献[7]对SMC材料电机进行了深入研究，发现不同转速和输出功率下，SMC和硅钢片材料的电机性能存在差异。在1000r/min和625r/min时，SMC材料电机效率较低，比硅钢片电机分别低28%和34.7%；而在1500r/min以上时，SMC材料电机效率较高，比硅钢片电机高3%。

文献[8]对比了SMC材料和硅钢片材料制作的感应电机效率，发现采用相同电源电压时，SMC材料电机效率低7%，但降低电源电压后，SMC电机效率可以提高，从220V降低到180V，效率提升4.7%，但总体上SMC电机效率仍低于硅钢片电机。

尽管SMC材料已有一定研究与应用基础，但其应用特点、场景、规律以及与硅钢片在不同运行频率下的特性差异仍需进一步研究。

为研究SMC材料的特性，分析其与传统硅钢片的区别，本文对Hoganas公司生产的Somaloy700型号SMC材料进行了磁特性测试，并与常用0.5mm厚度的硅钢片DW470进行了对比。随后，以SMC材料和DW470为铁心材料设计了两台相同尺寸和参数的永磁同步电机，对两台电机进行了磁场分析和损耗计算，分析了两种材料制造的样机的特点和差异。*后，制造出样机并进行测试，得出这两台样机的性能差异。

通过本文的分析对比，可以总结出SMC材料的特点，得到SMC材料和硅钢片材料电机性能的差异以及SMC材料的适用场合，为SMC材料在电机中的应用总结出一定的规律。

结论

为对比硅钢片材料和软磁复合材料在电机中应用时性能的差异，本文设计、制造了两台分别以SMC材料和DW470为铁心的永磁同步电动机，结合有限元计算和实验研究得出以下结论：

1）基于环形试样法对SMC材料的磁特性进行测试，得出了SMC材料的磁化曲线和损耗曲线。与DW470对比，发现SMC材料的磁导率较低。两种材料随频率升高，比损耗均增加，400Hz为关键频率点。在400Hz以下，硅钢片材料的损耗小于SMC材料；在频率高于400Hz时，软磁复合材料的比损耗低于DW470材料。

2）根据空载实验，SMC样机的反电动势比DW470电机小，与理论计算相符，验证了SMC材料磁导率低的特点。对两样机进行负载实验，结果显示在频率低于400Hz时，DW470材料电机效率高，但随着频率增加，两种材料制造的样机效率差值越来越小。在400Hz时，两者的频率基本相同，与理论计算规律相符，说明SMC永磁同步电机在中高频时具有良好性能，能够抵消磁导率低和磁滞损耗大的缺点，具有较好的应用前景。

3）由于SMC材料易碎，设计时应适当增加厚度，避免设计尖锐的棱角。加工后，应用胶或环氧树脂涂抹以增加铁心强度，防止“掉渣”。皖南电机价格表