爪极电机因其出色的转矩密度和功率密度近年来成为电机领域研究焦点；与传统径向磁通电机相比，这类横向磁通电机性能指标更优，但复杂的磁路结构给制造带来了挑战。传统硅钢片制作定子铁心不仅加工难度大，生产成本也很高，这些因素严重制约了爪极电机的工程应用和产业化。为解决这个问题，软磁复合材料（SMC）逐步进入研究者视野。这种材料具有模压成型灵活、磁热各向同性等优势，能够适配复杂结构的电机铁心制作，有效降低加工难度和成本。然而SMC材料也存低频涡流损耗高、机械强度差、磁导率低等缺陷，限制了其在高性能应用中的表现。基于这一现状，混合磁心爪极电机方案应运而生。该方案通过硅钢片与SMC材料的科学组合制作定子结构，初步仿真和实验显示能够改善电机性能。但此前爪极电机的研究多基于理想正弦电流源供电条件展开，而实际应用中电机通常由逆变器供电。同时，鲜有研究从电磁场、温度场、应力场等多物理场角度综合对比混合磁心与纯SMC磁心方案的性能差异。混合磁心定子采用两种材料，其电磁损耗、温度分布和受力情况都可能随之变化，再加上爪极电机定子与机壳的过盈装配方式，使得其实际应用效果需要更加全面的验证。针对上述问题，省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室与有关单位的研究团队开展了专项攻关。研究者以11对极的混合磁心爪极电机为研究对象，采用场路耦合分析方法，系统研究了逆变器供电下电机的电磁性能，并与理想正弦电流源供电情况进行对标。通过磁热双向耦合计算，探究了不同供电方式对电机温度分布的影响。随后，研究团队从多物理场耦合角度综合对比了混合磁心与SMC磁心爪极电机的各项性能指标，重点分析了混合磁心对定子应力的影响，最终通过样机实验验证了仿真结论的准确性。研究结果表明，与正弦电流源供电相比，逆变器供电会导致电机绕组电流产生高次谐波，增加电机铁耗和永磁体涡流损耗。这一现象虽然影响了电机转矩的波形特征，但对转矩幅值的影响极其微弱，说明逆变器供电的非理想特性在实际应用中的负面效应相对可控。在额定工况下，逆变器供电对混合磁心爪极电机的温度影响极小。这一优势得益于定子部分采用了大量具有良好导热性能的绝缘灌封胶，使得电机定子温度分布较为均匀，转子温度始终保持在定子以下。继续的对比分析发现，混合磁心与SMC磁心爪极电机的空载、负载特性几乎一致，损耗和温度分布都十分接近。仅在高速工况下，混合磁心电机的温度略高于纯SMC磁心电机，但这种差异在可接受范围内。混合磁心爪极电机的核心竞争力主要体现在两个上。一是机械强度明显优于纯SMC磁心方案，这得益于定子轭采用硅钢片制作，提高了电机的结构可靠性。二是制造成本进一步降低，相比传统SMC磁心爪极电机，混合磁心电机不仅成本更低，而且在低速工况下的性能表现更加优异，这些特点使其更适合实际工程应用。这项基于多物理场耦合分析的研究成果已发表在2025年第6期《电工技术学报》，论文题为"逆变器供电下混合磁心爪极永磁电机的多物理场耦合分析"，研究工作得到了国家自然科学基金的支持。
从材料选择到供电方式——从电磁性能到热力可靠性——电机技术的工程化从来不是单指标的竞赛。混合磁心爪极电机的研究给出的启示在于：唯有把真实工况纳入系统评估，在成本可控的前提下兼顾效率、温升与结构强度，才能让高性能真正转化为可制造、可验证、可规模化的产业能力。