磁饱和 — CAE术语解说

磁饱和是指增加磁场H后，磁通密度B几乎不再增加的现象。对于铁，B≈2T时饱和。在微观层面，磁域已全部与磁场方向对齐。超过饱和点后电感下降，电动机特性会发生较大变化。

无法通过所需的磁通→扭矩下降，铁损急剧增加，增加电流也无法提高性能。但在内置磁石电动机（IPM电动机）中，有意让桥接部分饱和以抑制漏磁通的设计技术。所以饱和既是敌人也是朋友。

通过B的等值线图确认超过2T的区域（通常用红色显示）。齿部和铁心背部的狭窄部分容易饱和，会成为瓶颈。逐步增加电流进行解析，观察扭矩曲线的斜率变化也是饱和的指标。

增大铁心的断面积（增加齿宽或铁心厚度）是基本对策。但这会导致电动机变大、变重，所以需要平衡。可以采用饱和磁通密度更高的材料（如钴铁合金Bs≈2.3T）或用CAE进行形状优化。设计的关键是在许可范围内控制饱和。

先从简单的E型铁心绕圈模型开始，观察电流与磁通的关系，就能直观感受到饱和的本质了。