磁路和磁性材料分析.ppt

有取向电工钢的B-H回线 4.4 基本磁化曲线 以不同Hm磁化时铁磁材料的磁滞回线的顶点形成的曲线 【例】 图示磁路是由两块铸钢铁心及它们之间的一段空气隙构成。各部分尺寸为：l0/2 = 0.5 cm ， l1 = 30 cm ，l2 = 12 cm ，A0 = A1 = 10 cm2 ， A2 = 8 cm2 。线圈中的电流为直流电流，匝数N=100。今要求在空气隙处的磁感应强度达到 B0 = 1 T，问需要多大的磁动势，励磁电流？ A1 A2 l1 l2 l0/2 I I 解：(1) 磁路中的磁通 ? = B0A0 = 1×0.001 Wb = 0.001 Wb (2) 各段磁路的磁感应强度(磁密) B0 = 1 T B1 = = T = 1 T ? A1 0.001 0.001 B2 = = T = 1.25 T ? A2 0.001 0.000 8 A1 A2 l1 l2 l0/2 I I (3) 各段磁路的磁场强度 由磁化曲线查得： H1 = 9.2 A/cm H2 = 14 A/cm H0 = = A/m B0 ?0 1 4?×10－7 = 796 000 A/m = 7 960 A/cm A1 A2 l1 l2 l0/2 I I (4) 各段磁路的磁位降 Um0 = H0 l0 = 7 960×1 A = 7 960 A Um1 = H1 l1 = 9.2×30 A = 276 A Um2 = H2 l2 = 14×12 A = 168 A (5) 磁动势 F = Um0＋Um2＋Um2 = ( 7 960＋276＋168 ) A = 8 404 A 励磁电流 I = F/N=84.04 A 4.5 铁磁材料分类及应用 软磁材料 磁滞回线窄，剩磁Br和矫顽力Hc小 铸铁、钢、硅钢片等 软磁材料的磁导率较高 硬磁（永磁）材料 磁滞回线宽、Br和Hc都大的铁磁材料 铁氧体、稀土钴、钕铁硼等 永磁材料的性能用剩磁Br、矫顽力Hc和最大磁能积（BH）max三项指标表征 常见永磁材料 铸造型/粉末型铝钴镍 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 Br(T) 1.35 0.405 1.06 1.12 Hc(kA/m) 59 294 748 843 (BH)max(kJ/m3) 59.7 30.5 206.9 238.7 Br温度系数 -0.02 -0.2 -0.025 -0.1 允许温度 受温度影响变化大 200~250℃ 100 ℃ 价格 便宜/较贵 便宜 贵 较稀土钴低廉 铸造型铝钴镍铁芯 铁氧体铁芯 稀土粉末 钕铁硼磁件 电源用非晶铁心 back 铁磁材料应用 (1) 软磁材料 磁纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等 易磁化、易退磁。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线呈细长型，在交变磁场中剩磁易于被清除 适用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒 (2) 硬磁材料 钨钢，碳钢，铝镍钴合金等 磁滞回线宽肥，磁化后可长久保持很强磁性 适于制磁电式电表中的永磁铁、耳机中的永久磁铁、永磁扬声器 (3) 矩磁材料 锰镁铁氧体，锂锰铁氧体等 磁滞回线呈矩形，在两个方向上的剩磁可表示二进制的“0”和“1” 适合于制成“记忆”元件 (4)另外，利用铁磁质的磁致伸缩效应，可用来做换能器，在超声及检测技术中大有作为。 4.6 铁心损耗 磁滞损耗 铁磁材料在交流磁场中反复磁化，磁畴会不停转动，相互之间会不断摩擦，产生功率损耗 涡流损耗 交变磁场在铁心中产生感应电势 感应电势产生涡流 涡流产生损耗 若不计线圈电阻，铁心线圈从交流电源吸收的瞬时电功率p为 损耗能量为 （1）磁滞损耗 磁滞损耗就是消耗于铁心中的平均功率 磁滞损耗与磁场交变频率f、铁心体积V和磁滞回线的面积成正比 （2）涡流损耗 涡流 铁磁材料在交变磁场将有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生，简称涡流。 涡流损耗 涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的I2R损耗称为涡流损耗。 涡流损耗与磁场交变频率f、厚度d和最大磁感应强度Bm的平方成正比，与材料的电阻率?成反比。 要减少涡流损耗，首先应减小