软磁材料通常具有高磁导率、低矫顽力，容易被磁化和退磁，广泛用于电机定子和转子铁芯，以引导磁通完成电机的电磁能量转换。传统无取向硅钢仍是电机铁芯的主导材料，全球年产量约一千万吨，占软磁材料市场的80%。
随着新能源汽车、电动航空、高速电机、轴向磁通电机等新兴领域对高效率、低损耗、小型高功率密度电机的需求日益强烈，传统硅钢材料在高频、低损耗等性能上的局限逐渐显现。为进一步提升电机性能，行业正积极开发并应用多种新型软磁材料，包括铁硅合金、铁钴合金、非晶合金、纳米晶合金以及软磁复合材料SMC等。
硅钢是迄今应用最广泛的电机软磁材料，成分为铁并含有约1%～3%硅，以及微量铝、锰等元素。无取向硅钢可提供各向同性的磁性能，适用于电机中旋转磁场的要求，而取向硅钢则主要用于单向磁通的变压器铁芯。
硅钢的磁饱和磁通密度通常在1.5～2.0 T左右，虽非各类软磁材料中最高，但已能满足大部分电机对磁通的需求。面对高速电机更高基频、更低损耗的要求，硅钢材料也在持续改进。
开发高硅含量的硅钢以进一步降低涡流损耗。商业化的高硅钢含硅量可达6.5%，电阻率和硬度显著提高，非常适合高速电机中更高频率和转速的工况。研究表明，在高速同步磁阻电机中，采用6.5%硅钢比传统硅钢有更低的铁损，在400 Hz高频牵引电机测试中表现出优势。
FE等公司开发了化学气相沉积、扩散退火等工艺来生产高硅钢薄板，但这些工艺能耗高、成本大。
采用超薄硅钢片以减少单位厚度的涡流损耗。目前高效电机和发电机已采用厚度0.1～0.3 mm的薄规格硅钢片，在高于工频数倍的频率下呈现显著更低的铁芯损耗。
日立金属开发了一种原型驱动电机，在传统硅钢定子齿部位引入非晶材料以降低铁损，实测效率达到97.2%，相当于超高效IE5等级。对于硅钢这样的成熟材料，通过材料和设计创新，仍有潜力满足新时代电机对高性能的需求。
铁钴合金是在铁基中较高比例添加钴元素的软磁合金。最突出的特点是极高的饱和磁通密度。在室温下，35%Co-65%Fe合金的磁饱和强度可达2.0T以上，居所有软磁材料之首。这意味着铁钴材料允许更高的磁通密度运行，大幅提升电机的转矩和功率密度。对追求极限性能的小型高功率密度电机而言，高饱和通量带来的材料用量减少和体积缩小优势非常显著。铁钴合金还具有优良的机械性能，强度为常规电工钢中最高级别。能够承担高速旋转部件，某些高速转子的铁芯会采用钴铁合金，以兼顾强度和磁性能。
由于含钴量高，铁钴合金价格昂贵，一般仅用于对性能要求极端苛刻且成本不敏感的场合。
典型应用包括：航空航天领域的机载电机和发电机、油井钻采等石油勘探中的井下电机和发电机，以及赛车运动中的特种电动和混合动力系统。磁悬浮轴承、飞轮储能等需要高速旋转且磁通大的部件，有时也采用钴铁材料。
非晶合金是一类利用急速冷却工艺使金属原子无序固化形成的软磁材料。典型铁基非晶合金由铁-硅-硼组成，厚度极薄（约0.02～0.03 mm），呈带材卷绕供货。非晶材料最突出的优势是极低的铁芯损耗。由于厚度比硅钢片薄一个数量级，电阻率约为硅钢的3倍，单片的涡流损耗大幅降低，磁滞损耗也非常低。
Hitachi（金属）报道，非晶金属的单位铁损仅为传统电工钢的1/10或更低。
非晶合金的另一特点是高频性能优异。极低损耗特性一直被广泛应用于高频电子变压器、开关电源电感等领域。对于电机而言，在高速运转或高频激励下，非晶材料的低损耗优势更加明显。
日立金属开发的11 kW原型电机，采用非晶齿部结构，达到了97.2%的高效率。
纳米晶软磁合金通常由初态非晶材料经适当热处理，析出尺寸仅为纳米级的晶粒而成。纳米晶材料的软磁性能相比普通非晶进一步提升：磁导率更高、损耗更低，且通过成分和工艺调整可一定程度提高磁饱和强度。典型铁基纳米晶材料的饱和磁通密度在1.2～1.5 T范围，略低于优质硅钢的1.8 T左右。
纳米晶合金在高频条件下展现出高性能组合——高磁导率配合低损耗，能够在kHz级频率下高效工作且热损失很小。有文献指出，纳米晶铁芯电机的运行效率理论上可超过95%，最高甚至可达98%，显著高于传统硅钢电机。
纳米晶材料目前已广泛用于高频变压器、共模电感、电流互感器等电力电子磁元件中，但在电机中的应用仍以研发为主。纳米晶带材热处理后非常脆，无法冲压。市售纳米晶一般以环形或E形磁芯形式提供，尺寸多在几厘米到十几厘米直径。直接用于大型电机铁芯困难较大。
新型高饱和纳米晶合金的研发布局正在加速。中国科学院宁波材料所王军强研究员团队近期利用机器学习模型指导合金设计，成功开发出饱和磁感高达1.85～1.92 T的铁基非晶/纳米晶软磁合金。这些新合金通过引入一定含量的钴、镍并控制硼、磷等元素，实现了远高于以往铁基非晶的磁饱和，保持极低的矫顽力。
软磁复合材料（Soft Magnetic Composite，简称SMC）是一类由纯铁粉末颗粒通过绝缘包覆后压制成型的材料。每个铁粉颗粒被绝缘层隔离，制品通常通过粉末冶金压坯烧结或粘结固化而成。
SMC最显著的特点在于磁路设计的三维自由度。传统电机铁芯采用二维平面的薄片叠装，只能沿冲片平面方向叠加，而SMC可直接压制出复杂形状的整体或分体磁芯，使三维磁通路径成为可能。
这为新型电机拓扑提供了极大便利，设计师可以构思诸如轴向磁通、径向-轴向混合磁通等新颖磁路，突破叠片定子拓扑的限制。
轴向磁通电机和爪极电机就是典型受益于SMC的拓扑，轴向磁通机器中磁通三维分布复杂，用叠片实现困难，而SMC能将磁通在三个方向上闭合。传统爪极电机由于转子爪极结构复杂，无法用层状硅钢实现，不得不采用整体钢件，导致严重涡流损耗，限制了转速和尺寸。引入SMC后，可将爪极结构用粉末冶金直接成型，一举消除了爪极内部的环流涡流，大幅提高电机的功率密度和速度范围。
SMC材料的另一个优势是极高的电阻率，涡流损耗极低。
在1 kHz以上频率下，SMC铁芯的涡流损耗远小于硅钢片叠芯。在高频电机中，SMC相对传统硅钢具有明显的损耗优势。
轴向磁通拓扑中磁通出平面经过铁芯厚度方向，若采用硅钢叠片会因磁通垂直切割层叠面而产生大量涡流损失，甚至抵消轴向拓扑带来的性能提升。而SMC的各向绝缘结构完美解决了这一问题，使轴向磁通电机能够充分发挥3D磁路的潜能。
软磁材料技术与电机设计的发展是互相赋能的。新材料的出现为电机拓扑结构和更高性能提供了可能，新型电机应用的需求又推动着材料厂商不断突破软磁材料的性能极限。可以预见，在工业、交通运输和能源等领域对高效电机需求爆发的背景下，未来将涌现更多新材料与电机设计结合的案例。
