电机的设计充其量是困难的。它总是在可制造性和性能之间做出妥协。有些人可能会说，这也是形状和性能的平衡。
在轴向磁通电机的设计中，理论上磁通将向相反的方向移动，但在一个显著降低的水平。所以你要确定如何实现这一点——加工掉多余的部分，在这个过程中浪费大量的材料。
今天，轴向磁通电机正在走向非传统的设计。无论如何，你在你的下一个电机设计中需要的材料这取决于电机必须如何工作，在哪里工作等等。
当涉及到电机材料时，你的选择要么是电工钢，粉末金属，要么什么都没有。本文将重点讨论电工钢(又名钢层)以及两种形式的粉末金属．
有其他文章他们很好地解释了其他电机部件的材料使用，比如轴。今天我们将集中讨论三个“核心”元素。
电机材料:设计转子和定子部件
工业电动机需要高性能的材料来有效地将电能转化为机械能。让我们来看看粉末冶金在这三个关键电机部件上的地位:
- 定子
- 转子
- 轴承
正如你将看到的，电机核心材料已经深埋在粉末金属中，或者至少有潜力利用粉末冶金的优势。
那么，这些电机部件材料是由什么制成的呢?电机的粉末金属部件一般由铁、镍和钴组成。
- 铁是三种中最便宜的，所以许多设计师首先选择铁。
- 钴很少单独使用，但有时加入铁中。钴给你的零件更多饱和感应．
- 镍很贵，但对电机应用很有价值。它通过使您的组件更容易磁化来增加性能。
现在，让我们来看看更大的图景:
电机定子材料
在传统钢铁中纹理述在美国，核心损失很高。这可能会降低他们的效率，根据电机的使用情况和频率而定。如果防止核心的损失对您的设计很重要，电气钢可能不是最优的。
层压定子铁芯材料也有二维的个性。定子层压材料可能会产生一个漂亮的，平坦的部分，但是如果你的设计不是平面的，或者需要其他花哨的东西怎么办?
幸运的是，有一种新的，更有效的替代．它可以结合软磁复合材料(SMC)与转子有效地串联工作。
软磁复合材料是一种与硬磁铁相比易于磁化和退磁的金属粉末。
结合部队
一种独特的可能性是将软磁复合材料与电气钢层合材料结合起来。有所谓的“混合”情况下，你可以获得两者的好处．正确的设计，一个组合组件可以让你使用电气钢的优势(更低的生产成本)，同时添加独特的功能与smc(通过其令人敬畏的形状制造能力)。
如果你目前的电机设计运行在60-70%的效率，你能提高SMC吗?想想长期节省电费你可以提供给最终客户。
对于那些在转子设计中添加磁铁的人，我们还有一个想法。你能创造一个完全基于粉末金属的电机吗?依靠烧结磁粉作为你附着磁铁的材料?现在你可以结合两个设计概念- smc和烧结粉末金属-充分利用粉末冶金。
下文将详细介绍。
电机转子材料
转子铁芯材料通常基于电气钢层压。电机的外部和内部部件是转子和定子同时盖章，最大限度地减少浪费．传统上，不管定子从哪里来，转子也从哪里来。
然而，对于更新的电机，工程师们正在寻找电机上的性能磁铁，以获得更好的扭矩和轮胎性能。
根据目前的设计，不建议将软磁复合材料用于转子。smc不是烧结的，因此在这些应用中缺乏支撑强度。
但烧结软磁材料…它们可以是伟大的选择．
你可能想知道烧结软磁材料和smc的区别。现在，只要知道软磁复合材料不是烧结的。(我们稍后会详细讨论。)
轴承
轴承是传统粉末冶金的主要部件。这是一项高产量、低成本的工作，而且有各种各样的材料和形状。
粉末金属自20世纪30年代以来一直应用于轴承行业，是许多相关应用的可靠材料。最初它们是青铜，但由于后来粉末冶金技术的创新，可以使用更划算的材料，如铁。
这些小的，金属部件使用海绵铁压实到低密度所以你可以用润滑油渗透进去。
电机轴承就是这样。创新发生在定子和转子层面。
径向通量电机?还是别的什么?
对于60 Hz的常规径向磁通电机，软磁复合材料不是一个很好的选择。但我们是否可以结合混合设计来优化它?
如果你不想要一个简单的径向设计怎么办?如果你想从你的电机材料中获得其他有益的方面呢?这是有可能的层压板电气钢，但这将是很难。现在你真的需要全心投入到软磁复合材料上，因为它们有所创新能力．
smc是非常适合新设计，或者可以结合smc和层压片的设计以获得性能优势。候选人包括:
上图就是一个典型的例子。这种逆变器直接驱动电机LG Signature手表正是软磁复合材料的核心。当你开发新的转子设计时，开始问自己，“我们能把这些也换成粉末金属吗?”
在运输领域，smc赋予了新的形状和磁性优势:
- 电动自行车
- E-scooters
- E-motorcycles
- 更多的
SMC可以通过形成最适合您的电机设计的形状来帮助弥合差距。
烧结金属的作用
这种设计转换不仅涉及smc，而且还涉及烧结软磁材料．这种与smc相邻的粉末冶金分支提供了比smc更高的强度(以换取略低的磁性性能)。
直流电磁设计是一个烧结软磁的应用日益广泛．它和其他材料还有什么不同之处?
- 快速反应螺线管
- 表面抗损伤性
- 更高的密度，增加饱和感应
不再满足于传统电机材料
电动马达部件不必妥协——至少不像你习惯的那样。
尝试将硅钢层压、软磁复合材料(用于交流电动机设计)和烧结软磁材料(用于直流电动机)结合起来。确保沟通特定的设计需求给你的粉末冶金制造商。供应商应该能够确定粉末组件的可行性对于你的项目．
如欲了解更多有关smc及电机设计的资料，请参阅免费的工程师资源中心下图:
相关交流电机设计资源
(编者注:本文最初发布于2019年9月，最近进行了更新。)
