當(dāng)前，磁性元器件行業(yè)正經(jīng)歷重要變革，眾多新興技術(shù)的涌現(xiàn)正重塑著磁性元器件行業(yè)的發(fā)展格局。

尤其是AI技術(shù)在磁芯材料與磁性元器件設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用潛力日益顯現(xiàn)，其通過精準(zhǔn)預(yù)測損耗、高效篩選方案等方式，有望顯著提升設(shè)計效率和產(chǎn)品性能，成為推動磁性元器件行業(yè)邁向更高層次的又一關(guān)鍵力量。

01 傳統(tǒng)磁性元器件設(shè)計的瓶頸

在功率變換器技術(shù)革新以及氮化鎵、碳化硅等第三代半導(dǎo)體材料的驅(qū)動下，磁性元器件行業(yè)正加速向高頻化、集成化方向發(fā)展。

然而，這一進程正面臨嚴峻的瓶頸：磁芯材料特性復(fù)雜，測量誤差大、建模困難且缺乏直觀選擇方法，這嚴重制約了磁性元器件的精確分析與優(yōu)化設(shè)計。

同時，磁芯材料本身也在快速發(fā)展，鐵氧體、粉芯、非晶納米晶等材料的傳統(tǒng)頻率應(yīng)用界限日益模糊，性能出現(xiàn)顯著交叉，尤其在向更高頻率邁進時，材料選擇變得異常困難。

此外，磁性元器件行業(yè)設(shè)計模式也在轉(zhuǎn)變，磁性元器件廠商不再被動響應(yīng)頻率要求，而是有機會根據(jù)空間和損耗約束主動設(shè)計甚至主導(dǎo)工作頻率。這種設(shè)計自由度的提升，疊加磁性元器件固有的復(fù)雜性，使得磁性元器件的設(shè)計變得愈加困難。

有研究表明，一個簡單的環(huán)形電感在固定參數(shù)下可能產(chǎn)生多達900種設(shè)計方案，這使得傳統(tǒng)的依賴經(jīng)驗和逐一試錯的設(shè)計方法效率低下、難以應(yīng)對。

因此，面對現(xiàn)代電子設(shè)備對磁性元器件性能和效率不斷提升的嚴苛要求，傳統(tǒng)設(shè)計模式已成為行磁性元器件業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

正是在此背景下，AI技術(shù)的興起，為突破磁芯材料特性和磁性元器件設(shè)計的復(fù)雜性提供了全新的可能性。

02 AI技術(shù)為磁設(shè)計開辟新路徑

AI技術(shù)為磁芯材料和磁性元器件設(shè)計開辟了高效精準(zhǔn)的新路徑。

在磁芯損耗建模方面，AI能精確預(yù)測磁芯損耗，指導(dǎo)設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)初期就篩選出損耗更低的磁芯材料型號。例如，在相同溫度下對不同型號（如PC95、PC96等）的磁芯進行磁芯損耗預(yù)測，從而篩選出損耗更低的型號用于實際應(yīng)用。

更進一步，AI可深度賦能新材料研發(fā)，通過分析如錳、鋅含量等配方元素對鐵氧體損耗的影響，直接鎖定損耗最小的材料配比，為磁芯制造商提供關(guān)鍵研發(fā)方向。

在變壓器、電感器等元器件的設(shè)計優(yōu)化上，AI的優(yōu)勢尤為顯著。它能從海量設(shè)計方案中，通過深入分析綜合各種參數(shù)，迅速鎖定性能最優(yōu)解。這不僅極大提升了設(shè)計的精準(zhǔn)度，更能將冗長的研發(fā)周期大幅壓縮，顯著提高效率。

銘普光磁副總經(jīng)理楊建民曾對《磁性元件與電源》提到，在與美國公司的合作中，他親身體驗了AI輔助設(shè)計的強大效能——其強大的計算分析能力能快速定位滿足嚴苛要求的理想方案，在提升設(shè)計效率的同時，為產(chǎn)品性能突破打開了更廣闊的空間。

當(dāng)前，市面上已經(jīng)誕生了一批用于磁性材料、磁性元器件設(shè)計的AI平臺，如Frenetic AI。

圖源Frenetic AI官網(wǎng)

該平臺專注高頻磁性元器件設(shè)計。與傳統(tǒng)的電子表格、手動計算和單獨仿真軟件的方法不同，F(xiàn)renetic的方法從頭到尾都在云端進行。用戶只需輸入功率轉(zhuǎn)換器的規(guī)格，人工智能將完成其余的工作。在幾分鐘內(nèi)，該工具可以生成完整的電氣原理圖、物料清單、與LTspice和PLECS兼容的仿真文件，以及現(xiàn)成或定制磁性元件的推薦。

然而，包括Frenetic AI在內(nèi)的此類平臺目前整體仍處于發(fā)展初期，尚未實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。這一細分領(lǐng)域作為企業(yè)級AI與B端工業(yè)軟件的交匯點，其走向成熟仍面臨諸多現(xiàn)實挑戰(zhàn)與難點。

03 AI磁設(shè)計落地難點何解？

福州大學(xué)功率變換與電磁技術(shù)研究中心的張麗萍老師曾明確指出AI應(yīng)用于磁設(shè)計面臨的核心挑戰(zhàn)：

其一，磁特性測量缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同方法易導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，預(yù)測精度高度依賴測量手段的一致性。因此，亟需行業(yè)共同定義并驗證平臺精度，如將磁芯損耗誤差控制在5%-10%的合理范圍。

其二，高質(zhì)量數(shù)據(jù)獲取困難。構(gòu)建高精度模型需海量樣本，但企業(yè)間數(shù)據(jù)共享不足，且大量測量工作繁重，如何實現(xiàn)小樣本數(shù)據(jù)下的有效模型訓(xùn)練成為關(guān)鍵突破口。
為切實破解AI磁設(shè)計落地難題，2025第25屆中國磁性元器件行業(yè)智能生產(chǎn)暨高性能材料應(yīng)用技術(shù)峰會將于9月12日在蘇州太湖國際會議中心重磅啟幕！

2025年5月華南磁性元件產(chǎn)業(yè)鏈峰會

本次峰會深度聚焦AI磁設(shè)計痛點，特邀行業(yè)頂尖學(xué)者、頭部企業(yè)技術(shù)領(lǐng)袖，圍繞“磁粉芯材料特性、分析測量、應(yīng)用”及“AI時代的高性能軟磁粉末”等核心議題展開研討。更將緊扣“集成領(lǐng)航&材料創(chuàng)新&智造未來”三大破局方向，攜手權(quán)威專家與整機企業(yè)共探降本增效路徑。

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審核編輯 黃宇