1前言
日本JFE钢铁公司利用轧制-退火工艺生产的电工钢板被广泛用于几百Hz以下周波数的产业机械电机和送配电变压器的叠片铁芯（或卷绕铁芯）。该公司利用独有的CVD技术生产的高Si电工钢板被用于周波数为几百Hz至十几Hz的，要求低噪音、高效率电气机械的铁芯。JFE化学公司生产的MnZn铁素体铁芯被用于周波数大于100kHz的电子器械变压器和电感器的烧结铁芯。
另一方面，在周波数为几kHz至几十kHz范围内使用的电力电子学设备的铁芯电工钢板的涡电流铁损较大，引起铁芯发热。MnZn铁素体铁芯具有高周波低铁损和适于量产的优点，但其饱和磁感应强度低，导致设备大型化。
绝缘覆盖铁粉的压粉铁芯的饱和磁感应强度大于MnZn铁素体铁芯，涡电流铁损小于电工钢板，并且易于批量生产，所以可作为电力电子学设备铁芯的良好的备选材料。JFE钢铁公司利用粉末冶金铁粉制造方法之一的水雾法开发出压粉铁芯用的绝缘覆盖纯铁粉（电磁郎?）。以下对电磁郎主要特点、变压器励磁时的铁损评价和用电磁郎试制轴向间隙电机情况及评价做简要介绍。
2绝缘覆盖纯铁粉的特点
为了降低电磁郎铁芯的磁滞铁损，利用减少不纯物含量的方法使电磁郎晶粒粗大化和球型化。粒子球形度低时，加压成形过程中容易产生应变，导致磁滞铁损增大，所以在制造电磁郎时，需要优化水雾法工艺条件，将电磁郎粒子球形度提高到好于普通粉末冶金用铁粉。为了降低电磁郎铁芯的涡电流铁损，电磁郎粒子的平均粒径应小于100μm。此外，为了环境保护，采用不使用有机溶剂的处理方法在电磁郎表面绝缘覆盖纯铁粉。
电磁郎压粉铁芯磁学性能评价的试样是，用980MPa的压力将电磁郎加压成形为环形试样，然后在600℃的氮气中对试样进行热处理。环形试样的外径是38mm、内径是25mm、厚度是6.0mm、密度是7.60Mg/m3。
图1是电磁郎铁芯的直流磁化曲线。在磁感应强度B大于1.6T的范围内，直流磁化曲线斜率较大，所以，电磁郎可使在大电流区域前、要求大电感的直流扼流圈小型化。
图2是在JIS规定的正弦波励磁条件下测定的电磁郎压粉铁芯铁损。根据测定数据得出Steinmetz铁损回归式是W=0.0415B1.75f 1.13。式中，W是铁损、B是励磁磁感应强度、f是励磁周波数。
表1是同样条件下电磁郎铁芯与厚度0.35mm电工钢板（35JN360）的铁损比较。在1kHz以上的高周波区域，电磁郎铁芯的铁损很低，原因是压粉铁芯的涡电流铁损小于电工钢板。因此，电磁郎是几kHz以上高周波用铁芯的良好材料。
电磁郎可用加压成形方法加工成近终形工件，所以具有三维各向同性的磁学特性，与电工钢板相比，适宜制作复杂形状的小型铁芯。
3变压器励磁条件下的铁损评价
现在，许多高效率电机都使用脉冲宽度调制系统。传统的电机设计中使用的是正弦波励磁条件下测定的磁性材料的铁损数据。但实际的变压器不是单纯的正弦波交流，而是含有起因于半导体整流的高级谐波。对高级谐波引起的铁损增大不可忽视。为了提高电机的设计精度，对规定脉冲宽度调制控制因子的载波电流周波数fc和变调率m的变压器励磁铁损进行了评价。
试验条件是，使用搭载SiC装置的变压器励磁电源和在规定的交流条件（B=1.0T、f=400Hz）下的正弦波励磁和变压器励磁（载波电流周波数fc=5kHz、变调率m=0.4）。如前所述，正弦波励磁条件下的电工钢板铁损小于电磁郎，但在变压器励磁条件下，电磁郎铁损小于电工钢板。原因是，电磁郎的涡电流铁损小于电工钢板，以及变压器的高周波成分引起的铁损增大受到抑制。因此，电磁郎是交流周波数小于1kHz变压器铁芯的优选材料。
JFE钢铁公司在正弦波励磁铁损值的基础上，正在研究用脉冲宽度调制载波电流周波数和变调率，将正弦波励磁铁损值高精度换算为变压器励磁铁损值的换算方法。
4轴向间隙电机的试制和评价
相比径向间隙电机结构，轴向间隙电机的转矩大并且薄型化。但是，轴向间隙电机需要进行三维的铁芯设计，用电工钢板难于制作轴向间隙电机的叠片铁芯。与此不同，电磁郎容易利用加压成形制作成复杂形状的小型铁芯，并且制作成的压粉铁芯的磁性各向同性，所以电磁郎是适于制作轴向间隙电机铁芯的材料。
为了使采用电磁郎的好处定量化，将从市售EV拆卸下来的空调机用电动压缩机作为对比电机，进行解析。在获得同等效率和转矩条件下，对采用电磁郎的轴向间隙电机的小型化进行研究，技术参数见表2。试制轴向间隙电机的结构是单转子/双定子型电机，有14个电极和24个切口槽。本次试制时使用了千吨压力机，由980MPa的压力将电磁郎加压成型，制成?110mm×30mm（密度7.60Mg/m3）大型片材后，用切削法加工成固定的形状。
预先用电磁场模拟方法使试制的轴向间隙电机重量比对比电机减重40%、高度比对比电机降低了48%，实现了薄型化。试制轴向间隙电机的实际测定结果与设计预测值相同，最大效率为93%、最大转矩为5.4N·m，具有与对比电机同等的性能。在较大运转条件范围内，试制轴向间隙电机的效率很高。
为了推广使用电磁郎的轴向间隙电机，还存在着电机设计简略化、尺寸和组装高精度化以及建立量产体制等问题，但已经显示出电磁郎对现行电机小型化和高效率化的显著作用。
