极薄硅钢厚度越薄，损耗越低？

2023 . 11 . 17

极薄硅钢作为硅钢材料的发展方向，从普通的0.15mm到最薄的0.03mm，无论取向还是无取向硅钢，都是为了追求更低的材料涡流损耗，从而达到降低铁芯整体损耗，提高电机和变压器效率的目的。但越薄的极薄硅钢，是不是损耗就越低？

答案是否定的，天生我材必有用，但材料的应用也需要在合适的环境下应用，方能达到“有用”的效果。这个环境，即是材料的“伯乐”。对于磁性材料来说，磁性器件的工作环境决定了其是否可用或者有用。如：器件工作的频率、磁通密度、体积、噪音、振动、温升、温差，甚至输入电流的波形和稳定性，都对材料的性能发挥起到重要影响。

极薄硅钢厚度越薄，其在涡流损耗方面的表现越优异。但材料的损耗包括三个方面：涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗。在频率越高时，涡流损耗占比越重。在频率越低时，磁滞损耗起到决定性作用。在极薄硅钢再结晶过程中，随着厚度减薄，比表面积迅速增大，这导致极薄硅钢的再结晶过程的晶体生长机理与厚硅钢（0.23mm以上）有明显区别。厚硅钢结晶过程前期受抑制剂粒子的钉扎力和晶界能的共同作用影响，表面能起到的影响较小。而极薄硅钢在再结晶过程中，表面能的影响起主导作用。这导致极薄硅钢在高斯织构方面的生长控制更加困难，材料越薄，高斯织构等有利于极薄硅钢磁性能的晶相组织越少。这就导致材料的磁导率和磁感的降低，进而导致励磁电流的增大。因此在频率较低时，较薄的硅钢性能反而不如偏厚的硅钢，因为涡流损耗还不是主要影响。

但随着工作频率的增加，如频率到2kHz时，涡流损耗占据明显主导影响。0.1mm极薄硅钢的磁导率和磁感虽不如0.2mm极薄硅钢，但涡流损耗降低明显。在做成高速电机或高频电源、变压器等器件后，其效率有明显的升高。

另外，极薄硅钢较非晶、纳米晶、铁氧体等材料的磁感高，因此功率密度很容易设计满足要求，对体积要求较严格的场合，这一优势就很明显。

在高速电机领域，极薄硅钢作为定子铁芯的唯一选择，目前已经得到了电机行业的普遍认可。如氢燃料空压机、载重无人机、飞轮储能等。