沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員趙國新、孔德財(cái)?shù)?，?018年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文指出，軟磁復(fù)合材料是由表面帶有絕緣的金屬粉末顆粒壓制而成，具有渦流損耗小、各向同性的特點(diǎn)，近年來得到了一定的應(yīng)用，但其磁滯損耗大，磁導(dǎo)率低，所以其適用場合及與硅鋼片性能的具體差異還需要進(jìn)一步的深入研究。

該文首先利用環(huán)形試樣法測試軟磁復(fù)合材料的磁特性，得到其空載磁化曲線和不同頻率下的損耗數(shù)據(jù)。然后，為對比分析軟磁復(fù)合材料和硅鋼片材料在電機(jī)應(yīng)用中的差異，分別使用軟磁復(fù)合材料和硅鋼片設(shè)計(jì)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)，分析計(jì)算兩種材料電機(jī)的磁場、鐵耗以及鐵耗在不同頻率下的變化規(guī)律。最終通過樣機(jī)測試掌握了兩種材料在永磁電機(jī)中應(yīng)用的差異，驗(yàn)證了計(jì)算的準(zhǔn)確性，總結(jié)了軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

軟磁復(fù)合材料（SoftMagneticCompositematerials,SMC）是采用粉末冶金技術(shù)將預(yù)先混合的高純度帶有絕緣層的鐵粉與有機(jī)材料模壓成型得到，近年來在電機(jī)等領(lǐng)域中得到了廣泛的研究與應(yīng)用[1-4]。SMC材料可以直接模壓成型的特點(diǎn)使電機(jī)結(jié)構(gòu)、電磁設(shè)計(jì)更加靈活多樣和新穎，為電機(jī)的應(yīng)用、發(fā)展開辟了新方向，吸引了廣大研究學(xué)者[5-7]。

SMC材料電阻率高、渦流損耗低，使得SMC材料更適合應(yīng)用于高頻電機(jī)中，但是SMC材料也有一些不可避免的缺點(diǎn)，如磁導(dǎo)率低、磁滯損耗大等。因此，SMC材料在電機(jī)中的應(yīng)用規(guī)律及特點(diǎn)仍有待進(jìn)一步深入研究。

文獻(xiàn)[7]對SMC材料電機(jī)做了充分的研究，發(fā)現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速、不同輸出功率時(shí)，SMC和硅鋼片兩種材料的電機(jī)性能不同，所做電機(jī)在1000r/min和625r/min時(shí)，SMC材料電機(jī)效率低，在電機(jī)電流為4A時(shí)，效率分別比硅鋼片電機(jī)降低了28%和34.7%；在1500r/min以上時(shí)，SMC材料電機(jī)效率高，比硅鋼片電機(jī)提高了3%。

文獻(xiàn)[8]也對比了SMC材料和硅鋼片材料制作的感應(yīng)電機(jī)效率，發(fā)現(xiàn)采用同樣電源電壓，SMC材料電機(jī)效率低7%，但SMC電機(jī)對電源電壓比較敏感，降低電源電壓后，SMC電機(jī)效率可以提高，從220V降低到180V，效率提升了4.7%，但總體上SMC電機(jī)的效率低于硅鋼片電機(jī)，在電源電壓為220V和180V時(shí)，分別低了10.3%和6.7%。

雖然SMC材料已經(jīng)有了一定的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)，但是其在電機(jī)中應(yīng)用的特點(diǎn)、場合、規(guī)律以及和硅鋼片在不同運(yùn)行頻率時(shí)的特性差異仍然需要研究。

為研究SMC材料的特性，分析其與傳統(tǒng)硅鋼片的區(qū)別，本文首先對Hoganas公司生產(chǎn)的型號(hào)為Somaloy700的SMC材料進(jìn)行磁特性測試，并且和常用的0.5mm厚度的硅鋼片DW470進(jìn)行對比；然后分別以SMC材料和DW470為鐵心材料設(shè)計(jì)兩臺(tái)相同尺寸和參數(shù)的永磁同步電機(jī)，對兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行磁場分析、損耗計(jì)算，分析兩種材料制造的樣機(jī)的特點(diǎn)和差異；最后制造出樣機(jī)，并進(jìn)行測試，得出這兩臺(tái)樣機(jī)的性能差異。

通過本文的分析對比可以總結(jié)出SMC材料的特點(diǎn)，得到SMC材料和硅鋼片材料電機(jī)性能的差異以及SMC材料的適用場合，從而可以為SMC材料在電機(jī)中的應(yīng)用總結(jié)出一定的規(guī)律。

結(jié)論

為對比硅鋼片材料和軟磁復(fù)合材料在電機(jī)中應(yīng)用時(shí)性能的差異，本文設(shè)計(jì)、制造了兩臺(tái)分別以SMC材料和DW470為鐵心的永磁同步電動(dòng)機(jī)，結(jié)合有限元計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究得出如下結(jié)論：

1）基于環(huán)形試樣法對SMC材料的磁特性進(jìn)行測試，得出了SMC材料的磁化曲線和損耗曲線，通過和DW470的對比，發(fā)現(xiàn)SMC材料的磁導(dǎo)率比較低；兩種材料隨著頻率的升高，比損耗均增加，400Hz是一個(gè)關(guān)鍵頻率點(diǎn)，在400Hz以下時(shí)，硅鋼片材料的損耗比SMC材料的損耗??；當(dāng)頻率高于400Hz時(shí)，軟磁復(fù)合材料的比損耗低于DW470材料。

2）根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)，SMC樣機(jī)的反電動(dòng)勢比DW470電機(jī)小，這與理論計(jì)算相符，驗(yàn)證了SMC材料的磁導(dǎo)率低這一特點(diǎn)。對兩樣機(jī)進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在頻率低于400Hz時(shí)，DW470材料電機(jī)效率高，但是隨著頻率的增加，兩種材料制造的樣機(jī)效率差值越來越小，在400Hz時(shí)，兩者的頻率基本相同，這和理論計(jì)算得到的規(guī)律相符，說明了SMC永磁同步電機(jī)在中高頻時(shí)有很好的性能，能夠抵消磁導(dǎo)率低和磁滯損耗大的缺點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。

3）因SMC材料易碎，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加厚度，盡量避免設(shè)計(jì)尖銳的棱角，加工后應(yīng)該用膠或環(huán)氧樹脂涂抹以增加鐵心的強(qiáng)度，防止“掉渣”。