在電機工程與冶金學中,電磁鋼主要被劃分為「方向性電磁鋼(GOES)」與「非方向性電磁鋼(NOES)」兩大類。一般電磁鋼(常被稱為矽鋼片)具備強烈的方向性。但是需要旋轉磁場的電動機、發電機等則需要「非方向性」提高效率。中鋼已成功開發0.27mm薄頂規、及 0.1mm超薄電磁鋼片供馬達轉子及定子使用。
首先談方向性電磁鋼 (GOES)。傳統或特定用途的電磁鋼(Grain-Oriented Electrical Steel,簡稱 GOES)具有非常顯著的方向性。透過冷軋與高溫退火工藝,使鋼板內部的微觀晶粒呈現高度一致的排列(稱為「高斯織構」)。這使得鋼片在軋製方向(Rolling Direction)上具有極佳的磁導率和極低的鐵損。
它適用於磁通方向單一且固定的設備,例如大型電力「變壓器」。在主磁通流動的方向上,GOES 可以發揮極高效能。如果磁場方向偏離了這個特定的軋製方向,其磁性表現會急遽惡化。
其次為非方向性電磁鋼(NOES Non-Oriented Electrical Steel)的誕生,是為了克服方向性鋼片在旋轉磁場中的限制。其「非方向性」有幾項關鍵的冶金創新與特殊意義:
其一、實現「平面磁性均向性(Isotropy)」
金屬在經過軋製加工時,晶粒天生會順著拉伸方向排列,產生各向異性。非方向性電磁鋼的創新之處在於,透過精準的合金成分設計(如控制矽、鋁、錳的添加比例)與特殊的退火控制,使鋼片在平面上的所有方向(縱向、橫向、斜向)都具備一致且優異的磁性表現。
其二、適應「旋轉磁場」的革命性突破
馬達(電動機)與發電機內部的轉子和定子,磁場是360度持續旋轉的。如果馬達使用具有方向性的鋼片,當磁通旋轉到與晶粒排列垂直的「艱難磁化方向」時,會產生巨大的磁阻、鐵損與高熱,導致馬達效率大打折扣。NOES 的「非方向性」確保了無論磁場轉到哪個角度,鋼片都能提供平穩、低損耗的磁導效率,這是現代高效能馬達(如電動車驅動馬達、工業伺服馬達)不可或缺的材料基礎。
其三、高難度的冶金與製造工藝挑戰
要讓大量生產的鋼片既要薄、要平整,又要消除晶粒的定向排列,同時維持低鐵損與高強度,這在冶金技術上極具挑戰:必須控制雜質與晶粒:將碳、硫、氮等雜質降到極低,保持晶粒的大小與均勻度,以減少磁疇壁移動的阻力。
其四、應力消除: 現代 NOES 還需兼顧沖片加工性,便於馬達鐵芯的衝壓製造。在加工後通常還需進行去應力退火,以維持其完美的「非方向性」磁特性能夠不被破壞。







