SMCs(Soft Magnetic Composite materials) 软磁复合材料采用的是粉末冶金技术,与传统的矽钢片相比具有许多独特的优点,在过去的十多年里得到了较好的发展,SMCs 软磁复合材料成为除矽钢片以外的友谊可选择材料。
SMCs软磁复合材料是将高纯度铁粉和有机材料混合进行模压,铁粉微粒表面覆盖了绝缘层和起粘合作用的有机材料,因而材料电阻率高,热特性和磁性能具有各向同性的特点。适合应用于三维磁路结构的电磁装置上,设计加工更加灵活多变,实现了矽钢片难以实现的磁路结构,散热效果也得到了明显的提升。与矽钢片明显不同的是,SMCs软磁复合材料可以直接模压成型,直接制成成品或者接近最终形状尺寸的成品,在产品结构拐角处光滑(比如电机的齿槽部位),可以降低绝缘厚度,提高槽利用率。经过精心设计,利用SMCs软磁复合材料的装置性能可以优于传统采用矽钢片的二维磁路结构装置。
将SMCs软磁复合材料应用于电机的想法最早可追溯到19世纪,但是这个想法知道上个世纪80年代才得到重视。1990年,Weglinski和Kordecki介绍了几款软磁粉末复合材料,并提出了他们在应用上的一些问题。Jansson与1992年报道了SMCs应用于交流磁路的加工过程和特性。从此以后,开发SMCs软磁复合材料并将起应用于电机上并取得了不小的成果。
一般来说,在小型复杂磁路结构中使用叠片式铁芯具有非常大的难度,甚至是不可能实现的,采用整钢结构则会遇到涡流损耗太大的问题。而SMCs软磁复合材料的一次模压成型,热特性和磁性能的各向同性特点使得设计人员可以克服许多采用叠片式铁芯所遇到的束缚。目前,微电机和小功率电机被广泛应用于汽车、办公、机器人和家庭自动化设备,年需求量非常大,SMCs软磁复合材料在这些方面的应用可能产生巨大的经济效益。
SMCs软磁复合材料采用粉末冶金模压加工而成,共需要三个重要的步骤:(1)将一定纯度的铁粉和有机材料混合;(2)使用模具将复合材料压制成型;(3)模压以后的热处理。其中这三个过程的材料配置、压力以及温度参数对SMCs软磁复合材料材料的铁耗、电阻率和机械强度等都有很大的影响。SMCs软磁复合材料的一次模压成型,加工过程方便控制,可以加工成形状相当复杂的零部件,切削加工量小,金属损耗少,加工流程短,并且SMCs软磁复合材料尺寸的稳定性意味着装配将更加容易,大批量生产可以降低加工成本。对于体积较大的电机,可以采用先模压零部件再组装的方法。
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