设计交流电气应用的工程师可能熟悉的概念电阻率．工程师在他们的电气设备设计中考虑电阻率，因为他们不想产生热量而失去效率。
下面我们将展示电阻率如何成为粉末冶金和电气设备层压的主要设计考虑因素。我们还将学习粉末金属实际上超过了电机层压钢在电机效率方面。
粉末冶金的设计考虑:什么是磁电阻率?
磁电阻率量化了材料抵抗电流流动的强度。与电阻不同，电阻随磁性材料的长度、形状和冷加工效果而变化;电阻率与它的形状或长度无关。
电阻率以欧姆-米为单位表示;并由希腊字母rho (ρ)表示。电阻率低的材料能使电流容易通过．电阻率高的材料可以抵抗电流的流动。
为什么电阻率在电气钢层合和粉末金属中很重要
为什么电阻率在交流磁性器件中很重要?交流磁场产生涡流在组件表面;这些电流可以抵抗不断变化的磁场。
较大的涡流会导致更大的损耗，因为它们在低电阻率的材料中更容易形成。损耗越大，电气设备产生的热量就越大，导致效率降低．再一次,更高的电阻率意味着整体效率的提高。
涡流损耗可以用下式表示。
Pe =(Ke *电感^2 *频率^2 *厚度^2)/电阻率
- Pe——涡流损耗
- 感应——磁性装置的工作感应水平
- 频率——磁性装置的工作频率
- 厚度——组件或层压层的厚度
- Ke，取决于物质的常数
粉末金属与层压钢的性能
让我们从一个为电动汽车设计电机的工程师的角度来看一下如何解决电阻率问题。电机中的定子是用什么材料制造的?通常，粉末金属或电机层压钢。两者都会带你去地方，但只有一个会充分发挥你马达的潜力。
电机层压材料
为了减少涡流损失，必须增加电阻率或降低层压材料的厚度。通常有一个实际的限制，多薄，你可以生产一个钢层。
一般来说，高电阻率带来高渗透率。(这是件好事。)但是，在钢中加入合金元素会增加电阻率，但也可以降低磁导率．有两种合金元素能同时提高渗透率和电阻率:硅和磷。
因此，对于许多层合钢，硅钢是首选的合金材料。磷通常不用于钢层压，因为它会导致热脆性在钢中，使其难以轧制成薄板。
软磁复合材料
现在让我们来解决电阻率如何影响粉末金属组件的性能，特别是由软磁复合材料——与电子设备的层压相比。软磁复合材料(SMCs)实际上是涂有一层微小电绝缘层的粉末颗粒，可以减少钢层压片中的涡流损失。
此表显示了电机层压钢和SMC部件的相对电阻率。smc经常展示卓越的表现在更高的工作频率。你可能有一个你认为是非常好的层压钢，但在一定的频率开始分解。与此同时，粉末金属零件在这些特定水平上表现出色。
钢层合板和smc的典型电阻率 |
|
材料 |
电阻率(ohm-meter) |
纯钢铁层压 |
~ 0.001 |
硅钢片 |
~ 0.006 |
软磁复合材料 |
> 1.0 |
下一张图表显示了软磁复合材料与层压钢的实际总损耗性能。
你可以看到，在频率大于100赫兹的情况下，软磁复合材料与纯铁层合板(M47)相比非常有利。在400hz到1000hz的频率下，smc的性能也优于硅钢层合板。因此，根据您的应用程序，SMC可以提供更高的效率运营成本低．
减少99%的组装
切换到软磁复合材料可以将组件的电阻率水平从90转换到9000。你能把这些转化为切实的结果吗制造一个10件的组装与smc而不是一个1000件的怪物．
这确实是粉末冶金的一大优点。在许多交流应用中，你不一定需要层压材料了。
是时候换工作了吗?
在交流应用中，更高的电阻率本质上使您的效率损失更少。
您可能想要考虑堆叠PM零件，而不是制作薄板并堆叠它们。如果您的应用与软磁复合材料兼容，则可以不要担心电阻率，因为它本来就很高在粉末金属材料中..
是时候改变磁性部件设计中的电阻率规则了!不要让电阻率阻碍一个好的设计!
