2026年，国际铜价持续攀升，屡创历史新高，已对电机制造行业构成严峻挑战。铜作为电机绕组、端环、引线等核心部件的关键导电材料，其成本占比高达30%-50%，尤其在有刷电机中更为显著。铜价的剧烈波动，不仅压缩了企业利润空间，更倒逼整个行业加速技术变革与材料创新。

在此背景下， “减铜”与“替铜” 已从成本控制手段，升级为电机产业可持续发展的战略命题。以PEEK、再生铝、石墨烯、碳纳米管等为代表的一系列高性能新材料，正从实验室走向产线，从局部应用迈向系统替代，为电机行业带来一场深刻的“材料革命”。

以下系统梳理当前最具潜力的铜替代新材料及其在电机生产领域的应用前景，展现未来电机产业的技术图景。

一、钐铁氮

钐铁氮是一种由钐、铁、氮组成的金属间化合物，属于新型稀土永磁材料，为第四代稀土永磁材料的典型代表。其居里温度高达约470℃，具备超强的高温稳定性与矫顽力，即便处于200℃以上的环境中，仍可保持超强磁性，且具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能。钐铁氮的理论磁能积最高可达60 - 62 MGOe，实际应用中也能达到20 - 40 MGOe，虽相较于顶级钕铁硼稍显逊色，但远优于普通硬磁铁。近期，通过低温烧结、低熔点合金粘合等工艺的突破，磁粉能够被压制得极为密实且不流失氮，有望实现量产。与钕铁氮不同的是，钐铁氮无需添加贵重的重稀土，即可在高温环境下稳定工作，尤其适用于长时间处于高温、高扭矩工况的电机。

二、SMC（软磁复合材料）

SMC（Soft Magnetic Composite，软磁复合材料）是采用绝缘包覆的高纯铁粉压制成型后再进行烧结而成的软磁铁芯。相较于传统硅钢片，SMC的磁导率呈各向同性，能够一次性压制出各种复杂的三维磁路结构。其颗粒内部绝缘，可大幅降低高频涡流损耗，因此在高频高速电机中表现卓越。采用SMC铁芯还能够减小电机体积、提高铜线填充率，且生产工艺更为简便。目前，部分机器人关节伺服电机已开始采用SMC铁芯，可降低噪声振动，提高运行效率。

三、纳米晶/非晶合金

纳米晶和非晶软磁合金具有极低的铁损和较高的磁导率。铁基非晶合金带材厚度仅为0.02 - 0.03毫米，电阻率大，涡流损耗仅为传统硅钢的十分之一。日立金属称，采用非晶金属铁芯的11千瓦电机效率可达97.2%。纳米晶合金是在非晶基体中析出纳米级晶粒的材料，具有更低的损耗和更高的磁导率，典型铁基纳米晶的饱和磁通密度约为1.2 T。研究表明，采用纳米晶铁芯的高频电机效率理论上可超过95%，甚至接近98%。然而，目前纳米晶带材较为脆硬，大规模冲压存在一定难度，但中国科研团队正在通过掺入镍、钴等元素，将饱和感应强度提高至1.85 - 1.92 T，以推动其在电机领域的应用。

四、定子包胶（注塑绝缘）

定子包胶是指采用高性能塑料或树脂将电机定子铁芯和绕组进行一体化包覆，形成连续的绝缘保护层。该工艺通过注塑将塑料注入定子槽和铁芯表面，实现一次成型，既增强了结构强度，又完善了绝缘系统。与传统插纸绝缘相比，一体化包胶能够彻底隔绝潮气和灰尘，塑料层还可吸收振动，大幅降低电机噪声。注塑绝缘还能提高槽内铜线填充率，较薄的塑料层可增大导线截面，且塑料的高导热性有助于改善散热。PPS、LCP、PA、PEEK等新型工程塑料已应用于包胶工艺中，可满足新能源汽车和航空电机对耐温、耐电压的要求。

五、碳纤维

连续碳纤维复合材料（CFRP）转子套筒可显著减轻高速电机转子的重量并增强其强度。碳纤维的密度仅为1.6克/立方厘米，比钢轻75%以上，单根碳纤维的抗拉强度可达2000 - 3000兆帕，高张力缠绕后的环向强度超过2400兆帕。碳纤维的导电率极低，转子高速旋转时几乎不产生涡流损耗，而钢套筒会产生几百瓦的额外热损失。常用的制造方法包括先成型碳纤维圆管再压装永磁体，或直接在永磁体表面进行张力缠绕碳纤维后固化，形成预压结构
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六、碳纳米管

碳纳米管纤维绕组可将电机线圈重量降至传统铜线的五分之一，显著减轻电机整体重量。韩国KIST团队采用液晶辅助拉伸纺丝技术制备连续CNT导线，去除残余催化金属杂质后，导电率提升了130%以上。他们利用纯CNT线圈制造出了可实际驱动的实验电机，实测在低压（2 - 3伏）下能够稳定转动。尽管该CNT电机的最高转速（3420转/分钟）低于铜线电机（18120转/分钟），但碳纳米管（CNT）绕组的导线重量仅为铜线的五分之一，单位质量输出功率仅下降了约6%。这意味着，在追求轻量化的应用场景中，碳纳米管绕组的性能几乎可与铜线相媲美。

七、超级铜

 铜基石墨烯复合材料的导电能力已超越传统铜材的性能极限。据相关报道，在铜中添加少量石墨烯，其导电率可达到标准无氧铜的108%至118%（按照国际退火铜标准IACS计算），甚至略高于纯银。该复合材料在高频条件下的等效交流阻抗更低，相较于纯铜降低了约20%。石墨烯作为一种二维碳纳米材料，具有超高的电子迁移率，能够在铜基体中构建导电网络，使电子传输更为顺畅。实验表明，掺入约18 ppm的石墨烯，铜线的电阻温度系数可降低11%，这表明该材料在更高温度下仍能保持良好的导电性。此材料不仅导电性能优异，而且石墨烯还顺带提升了铜的热导率和力学强度
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八、液晶聚合物（LCP）/聚醚醚酮（PEEK）/聚苯硫醚（PPS）

LCP、PEEK、PPS等高性能聚合物，因其具备耐高温且绝缘的特性，被广泛应用于电机绝缘件和包胶材料。其中，PPS已大量应用于可耐受约200℃的结构件，具有良好的机械强度和较高的性价比；LCP的熔体流动性极佳，能够实现0.1毫米级的超薄注塑壁厚，介电常数为2.5至3.0，损耗因子小于0.004（1MHz），特别适用于高频驱动系统；PEEK的耐高温性能和机械强度更高，但价格相对较贵。这些材料可替代插槽绝缘纸，或在包胶工艺中作为注塑料使用，有助于提升电机的热性能和可靠性。

九、高牌号无取向硅钢

高牌号无取向硅钢是提升电机效率的关键材料。宝钢最新推出的极薄高合金牌号B10AHV900M，铁损P1.0/400已降至9瓦每公斤以下，突破了国产极薄硅钢的技术瓶颈。该材料已应用于宝钢与联合电子共同开发的“F - 超级电机”，使其转速提升至31,000转每分钟。此外，宝钢还推出了AHR系列硅钢，专门针对仿生机器人用的小型电机，为关节驱动电机提供了高强度、低损耗的材料支撑。

十、镁合金

镁合金是目前所有结构合金中最轻的，在电机结构件应用方面具有天然的轻量化优势。国内外众多实践案例表明，采用镁铝合金替代传统铝合金，可使电机外壳减重数公斤；在新能源汽车的双电机系统中使用镁合金壳体，相较于传统铝壳可减轻约25%的重量。今年已有近十个镁合金电驱壳体项目实现量产，每辆车使用镁合金的量可达15至30公斤。镁合金还具有良好的导热性和减振性能，能够辅助电机散热并降低振动噪声。采用半固态注射成型技术，镁合金件无需完全熔化即可成型，既避免了高温熔炼带来的火灾和烧蚀问题，又几乎消除了氧化夹杂和气孔缺陷。