電機的骨架為什么是“鐵”芯呢？有什么原因呢？

在電機學中，有兩個非常重要的概念：**磁場強度H（A/m）**和 磁感應強度B（T） 。

磁場強度H在歷史上最先由磁荷觀點引出 。鐵棒是有大量的分子組成的，磁荷觀點來看，鐵棒里面每個分子可以看作一個有NS極的小磁棒。通常小磁棒是雜亂無章的，磁性相互抵消，宏觀看鐵棒無磁性。將鐵棒放在與鐵棒平行的磁場中（原磁場），小磁棒受到磁場力沿磁場方向轉向，小磁棒前后磁性抵消，只剩鐵棒端部磁性無法抵消，宏觀上看，鐵棒好似一個兩端有磁極的大磁鐵。這個大磁鐵產(chǎn)生的磁場的表征量就是磁場強度H。磁棒中某點的磁場強度就是原磁場強度與鐵棒產(chǎn)生的附加磁場強度的疊加。

后來安培提出分子電流假說，認為并不存在磁荷，磁現(xiàn)象的本質是分子電流 。分子環(huán)流觀點來看，鐵棒里面每個分子可以看作小線圈（磁偶極子）。通常小線圈是雜亂無章的，磁性相互抵消，宏觀看鐵棒無磁性。將鐵棒放在與鐵棒平行的磁場中（原磁場），小線圈受到磁場力作用，沿磁場方向轉向，線圈平面與鐵棒平面平行，在鐵棒內部相鄰的小線圈電流相反，相互性抵消，只有在鐵棒截面邊緣的小線圈電流未被抵消，宏觀上看，鐵棒好似一個兩端有磁極的大環(huán)形電流，這個大環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場的表征量就是磁感強度B。

**安培分子電流假說推廣后，磁場的強度多用磁感應強度B表示。**這也就是為什么有言論說磁場強度H是歷史造就的無效名詞。

但是在磁介質的磁化問題中，磁場強度H作為一個導出的輔助量仍然發(fā)揮著重要作用。把磁場中某點磁感應強度B與介質磁導率μ的比值叫作該點的磁場強度。 磁場強度由磁感應強度與磁導率定義而來，起輔助作用，重要的是理解后兩者 。

有了電磁基礎后，我們接著往下走。 永磁同步電機的本質是利用磁場（定子導電線圈產(chǎn)生磁場+轉子永磁體產(chǎn)生磁場）產(chǎn)生電磁力（轉矩） 。磁場的電磁力的大小與磁感應強度、導體內的電流、導體的長度以及電流與磁場方向間的夾角都有關系，在均勻磁場中，他們之間的關系可用公式F=BILsinθ表示。這個大家在高中物理已經(jīng)很熟悉了。

也就是說， 在勵磁電流和永磁體規(guī)格確定的情況下，磁感應強度越大，電磁力越大 。那么那些因素影響磁感應強度呢？答案是 磁導率 。

磁感應強度與磁導率（表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流后，產(chǎn)生磁通的阻力或是其在磁場中導通磁力線的能力。其公式μ=B/H）相關。關于磁場強度、磁感應強度、磁導率三者之間的關系，我們可用B-H曲線來理解。

B-H曲線也叫遲滯回線，這個曲線是鐵磁性材料特有的曲線 。如果一個從沒有被磁化的磁鐵，當增加H磁場強度時，它的磁感應強度B會沿著圖中的虛線上升，當?shù)竭_a點時，即使再增加H，B幾乎沒有很大的改變，這個時候鐵磁材料達到了 磁飽和 。當H減小到0時，B將會從a點移動到b點，我們發(fā)現(xiàn)它并沒有按原來的路線返回，而是滯后于H的變換，我們叫這種現(xiàn)象為 磁滯 。把在b點的剩余磁感應強度B叫做 剩磁 。當反向增加H到c點時，剩磁為0，我們把H在c點的值稱為 矯頑力 ，其實它并不是力，它是矯頑力場的簡稱。

回到之前談的磁導率， 磁場中的介質磁導率越大，那么磁感應強度就越大，電磁力也越大。這也就是為什么要采用磁導率更高的金屬沖片 。

從另外一個角度，我們也可以把鐵芯理解是一個磁場的"放大器"：如果周圍介質是真空, 一段電流(假設是直流)只能在它周圍產(chǎn)生最少的磁場, 這個磁場的強度與電流的大小成正比, 但如果周圍介質是磁性材料, 則電流感生的"原始"磁場會被放大。所以，從磁導率的角度出來，鋼鐵當然是首選材料了。

在平時工作過程中，關于電機鐵芯，我們聽到的最多的詞匯是“ 硅鋼片 ”。

為了提高鋼鐵沖片的磁導率，我們會加入少量“硅”。 硅含量對硅鋼的特性影響很大，隨著硅含量的增加，硅鋼的磁滯伸縮系數(shù)減小，鐵損降低，磁導率增加 。當硅含量達到 6.5% 時，硅鋼的磁導率達到最大值，磁致伸縮趨近于零，具有優(yōu)異的磁學性能。 但硅含量超過3.5％時，會使鋼變硬變脆，從而無法軋制成薄鋼板，這也是為什么硅鋼片難以做薄的原因之一 。除了硅以外，還可以加入鈷，即所謂的鈷鋼片。

前面我們談到高含量硅的鐵芯鐵損較小。電機鐵損包括由主磁場在鐵芯中發(fā)生變化產(chǎn)生的 基本鐵耗 、空載時鐵芯中的附加(或雜散)損耗以及由于 定子或轉子的工作電流所產(chǎn)生的漏磁場和諧波磁場在鐵芯里引起的損耗 。后兩項一般歸入難以準確定量計算的雜散耗。

基本鐵耗包括鐵芯磁滯損耗和渦流損耗 。磁滯損耗是鐵磁體等在反復磁化過程中因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量。回到之前的B-H曲線，每經(jīng)一次循環(huán)，每單位體積鐵芯中的磁滯損耗正比于磁滯回線的面積。這部分能量轉化為熱能，使設備升溫，效率降低。

導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時，導體內的感生的電流導致的能量損耗，叫做渦流損耗。

因渦流損耗的存在，為減少渦流損耗，常將鐵心用許多薄片疊成，這些薄片表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物。磁通穿過薄片的狹窄截面時，渦流被限制在沿各片中的一些狹小回路流過，減少了回路串聯(lián)。即所謂的“化整為零”。

永磁同步電機磁極產(chǎn)生的磁通分為兩部分 ：一部分通過氣隙與電樞繞組交鏈，稱為主磁通（ 有效磁通 ），另一部分不與電樞繞組交鏈，稱為漏磁通（ 無效磁通 ）。總磁通與主磁通的比值稱為漏磁系數(shù)。

在永磁電機中，為了不使永磁體的漏磁系數(shù)過大而導致永磁體的利用率過低，采取的隔磁措施：在兩個永磁體之間用硅鋼片將其隔離開，兩個永磁體之間的硅鋼片被稱為 隔磁橋 。

隔磁橋這個詞其實具有很大的誤導性 ，對于電機入門者極不友好。實際上，真正起作用的是Flux Barrier，轉子的磁槽里并不是100%填充磁鋼，而是留了一部分氣隙。氣隙里面都是空氣，磁導率低，磁阻大，就能 引導磁密線穿過較窄的定轉子氣隙，去耦合定子繞組，形成有效磁通，而不是直接經(jīng)過轉子鐵芯形成磁場閉合，形成漏磁的浪費 。

通過設置障礙，讓磁感線去它應該去的地方，這就是隔磁橋的目的，其實叫**“引導橋”**更通俗易懂。

隔磁橋的厚度越小，越容易形成磁飽和，能引導更多的磁密線去形成有效磁通，漏磁也就越小 。在實際設計過程中，需考慮沖片機械強度。電機高速化的發(fā)展，對隔磁橋的考驗是巨大的。這也就是為什么Tesla Model S 采用了碳纖維轉子。