馬達材料：矽鋼片 ( I )

矽鋼片主要用於馬達或變壓器產品當中，作為傳導磁力的介質。

由於矽鋼片僅是負責做磁力傳導的工作，因此可以說是非必要性材料，空氣其實也可以傳遞磁力；但兩者間差異實在太大，空氣可容納的磁通量僅0.6T(Tesla)，而矽鋼片則可達到1.8T，相差了三倍。因此在絕大部份的馬達當中，都會採用矽鋼片作為傳導磁力的介質。有趣的是，目前馬達的設計，花最多時間處理的就是矽鋼片的尺寸及形狀，有點反客為主的感覺。

矽鋼片被視為馬達重要材料，除了磁通量的承載能力強之外，另外還有磁性可以快速轉換的優點，此特點有個專有名詞，軟磁材料(Soft Magnetic Material)。主要是矽鋼片磁化曲線中的保磁能力較弱，如圖中的Hc即為矯頑力(coercivity)，其大小值就為評估此材料的保磁能力，越小就代表越弱，但弱這名詞會與磁力強弱搞混，因此用軟硬來描述保磁能力的差異。口語一點的解釋，就是矽鋼片很容易受到外部磁場擺佈，可以NS極隨時轉換。

矽鋼片磁化曲線示意圖

由於矽鋼片的保磁能力弱，其實也造成了矽鋼片鐵損中的磁滯損較的優點；這點其實是材料配方的成果，從矽鋼片的名稱當中，就可以簡單判斷矽佔了很大的影響力。而矽鋼片同時還為了降低渦流損所造成的影響，矽鋼片才會特別作成薄片的型態。目前常見的矽鋼片厚度尺寸為0.5、0.35、0.25、0.2mm，筆者見過最薄的是0.1mm；這些厚度持續降低的矽鋼片，都是為了降低渦流損。

矽鋼片

由上述可知，我們條列式的描述矽鋼片在馬達當中的幾項特徵：
1. 高磁通量
2. 軟磁
3. 低磁滯損
4. 依厚度調整渦流損

因此在矽鋼片廠商，基本上會提供的資訊，就是矽鋼片的厚度、磁通量、鐵損這三項資訊。更多詳細的矽鋼片規格介紹，可參考中鋼的網路資料。

矽鋼片規格表

此外從矽鋼片規格表中可發現，最後有列了一個占積率，這其實是在描述矽鋼片上下兩面有一層絕緣漆的佔比；有點類似漆包線的絕緣處理。主要是渦流損的部份，若沒有絕緣處理，則將矽鋼片製作成薄片，電流仍然會有跨越上下兩片，形成大的渦流迴路，將導致渦流損的抑制不如預期。因此95%的意思，就代表上下絕緣漆的部份，佔了5%的空間；這在馬達設計當中，稱之為堆疊因子，代表雖然我們疊了100mm厚的矽鋼片，但真實能承載磁力的，其實只有95mm。當然，設計中的堆疊因子，還包括了堆疊不緊實的空氣缺及絕緣層佔比，兩項因素。

另外，讓人難過的是，磁通量跟鐵損，為互斥的關係，磁通量大，鐵損大；這符合鐵損的數學計算理論，但這就導致馬達設計者，在挑選上的難度。需評估損耗與磁通轉矩的比重，挑選適合的矽鋼片規格，而非直接使用最好的矽鋼片。

重點整理：
矽鋼片已成為馬達發展的瓶頸了。
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