据轴承展的了解，家电用电机与用于其他设备一样，要求高可靠性、高效率、小型轻量、低振动、低噪音和低成本。为满足这些要求，在提高设计的同时，还应通过改进磁铁材料及生产技术，按用途实现电机高效率化、小型化和轻量化。但这些方法有局限性，因此在电机技术开发中，应用新材料和改进电机结构非常重要。

作为电磁设备用软磁性材料，开发了压粉磁芯和非晶形金属等。与电工钢板相比，其压粉磁芯是包覆绝缘膜的微细铁粉，可降低涡电流损耗。采用这种材料的电机已在部分领域应用，目前正在研究应用于更广泛的领域。另外，用于变压器等实用化的非晶形金属比电工钢板导磁率高，铁损非常小，所以有望大幅度提高电机的效率。

以下将介绍压粉磁芯和非晶形金属两种软磁性材料用于电机时，电机的高效率、小型及轻量化。

电机结构及存在问题

电机发生的损耗大体分为铜损(感应电机分为一次铜损和二次铜损)、铁损、机械损耗和杂散负荷损耗。在这些损耗中，大部分的损耗是铜损和铁损，减少这两种损耗就可以实现电机的高效率。

关于铜损，对于电工钢板用于铁芯材料的电机，铁芯是由层压电工钢板组成的二维结构，缠绕绕组时铁芯两端的绕组对扭矩不起作用，造成铜损。通过绕组的高密度化和去掉轴向端部，可以降低铜损。这说明还应进一步研究电机结构。于铁损，采用压粉磁芯可减少涡电流损，采用非晶形金属可减少一个数量级的铁损。

采用压粉磁芯的电机

压粉磁芯的结构是将用绝缘膜包覆的铁粉压缩成形，所以其特点是保证各铁粉间的绝缘，可以降低涡电流损，而且可采用三维设计。缺点是如果成形密度不高，就只能获得导磁率和饱和磁通密度都低的特性，所以存在压缩成形时必须施加高压，成形体机械强度低，操作难等问题。

在研究电机结构中，提出了充分运用压粉磁芯的三维各向同性磁性特性的爪形磁极结构电机(爪齿型电机:日立制作所图案设计专利注册)。该结构可以达到上述的绕组高密度化和去掉轴向端部，与传统的槽型结构电机相比，有望实现小型化和高效率。这种电机的结构和材料都是与传统概念完全不同的新电机结构。

单相定子铁芯为三维构造爪形状的爪齿型铁芯，用两个爪齿型铁芯挟持卷成圆环状的高密度绕组构成。另外，转子为圆周方向具有 NS 极的多极磁铁结构。各相的定子铁芯独立配置在轴向，所以与转子的磁极距离相同叠置，构成三相爪齿型铁芯。

压粉磁芯的磁性特性取决于成形体的密度变化，其密度越高，导磁率越大，对电机越有利。为实现电机的高效率、小型和轻量化，要求密度大于 75mg/m3。开发的爪齿型结构，在爪前端部位等加压方向有多个具有小横截面的部分，因冲压金属模冲头的加压面积小，所以施加所需的压力时，可能会产生金属模破损等问题。通过采取可减小成型时对金属模产生应力的爪齿形状与平衡电机特性，该问题得到了解决。

以上是试制 200W 爪齿型电机的结果，与传统的槽型结构电机相比，电机的轴长约减小 1/2，并达到了与传统电机同等以上的效率。

采用非晶形金属的电机

非晶形金属的饱和磁通密度低，但是其导磁率高，铁损要比电工钢板低一个数量级以上。铁芯采用非晶形金属，可以大幅度降低铁损，并有望达到高效率。通过卷线的高叠片系数可以降低铜损。但是，非晶形金属与用于普通电机的电工钢板相比，厚度薄，小于电工钢板的 1/10，而硬度则是电工钢板的数倍。所以，很难加工形状复杂的电机用铁芯，其应用范围不广。

为将这种非晶形金属用于电机铁芯，必须克服非晶形金属的缺点。因此，研究了对非晶形金属不进行冲压等加工，将卷绕铁芯作为电机用铁芯的电机结构。

传统的槽型结构电机，在定子铁芯上有径向磁通的转子组合构成。要采用卷绕铁芯，磁极部位和磁轭部位的连接以及磁极前端是圆弧形，卷绕铁芯很难实现。为使用卷绕铁芯，作为无磁轭的结构，采用两面配备有永磁铁转子的结构，如图 1 所示。采用的永磁铁不是稀土类磁铁，而是烧结铁淦氧磁铁。

卷绕铁芯的制作对电机性能影响较大。作为适用轴向型电机的卷绕铁芯，考虑卷绕开始的空间、卷取半径、绕组空间等因素，决定卷绕铁芯的形状。这样绕组可成为排列卷。使用的非晶形金属用厚度 25μm 的箔体，切割加工成规定的尺寸。非晶形金属的叠片系数低，磁性特性差，所以卷取时箔间的缝隙要尽量小。将插入排列卷绕组的卷绕铁芯配置在圆周方向，通过树脂模可构成定子。转子是在铁制的轭铁轴向平行固定着磁的永磁铁结构。试制 200W 非晶形卷绕铁芯应用效果，与传统电机相比，效率能达到同等以上水平。

轴承展认为，今后工业和家电用电机将迎来新的软磁性材料时代，为应对这一时代的到来，材料和电机厂家的合作将非常重要。