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很多客戶說(shuō)磁滯回曲線復(fù)雜看不明白,退磁曲線、內(nèi)稟曲線、磁能積曲線容易搞混。這些實(shí)操中容易產(chǎn)生問(wèn)題,其實(shí)是因?yàn)闆](méi)有搞明白磁性能的一些基本概念,今天圣通電氣就結(jié)合磁滯回曲線帶大家溫習(xí)一下磁性材料的基礎(chǔ)知識(shí)~
硬磁性材料,如釹鐵硼強(qiáng)磁,有兩個(gè)顯著特征,一是在外磁場(chǎng)作用下能被強(qiáng)烈磁化,另一個(gè)是磁滯,即撤走外磁場(chǎng)后硬磁材料仍保留磁化狀態(tài),下圖為硬磁材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁化場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系曲線。
當(dāng)磁場(chǎng)按Hm→Hc→O→-Hc→-Hm→-Hc→O→Hc→Hm次序變化,相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B則沿閉合曲線變化,這閉合曲線稱為磁滯回線(上圖藍(lán)色曲線)
起始磁化曲線
圖中的原點(diǎn)0表示磁化之前硬磁物質(zhì)處于磁中性狀態(tài),即B=H=0,當(dāng)磁場(chǎng)H從零開(kāi)始增加時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨之緩慢上升,如線段Oa所示,繼之B隨H迅速增長(zhǎng),如ab所示,其后B的增長(zhǎng)又趨緩慢,并當(dāng)H增至Hm時(shí),B到達(dá)飽和值Bm,這條紅色曲線稱為起始磁化曲線。
磁滯
當(dāng)磁場(chǎng)從Hs逐漸減小至零,磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到“0”點(diǎn),而是沿另一條新的曲線Sr下降,比較線段OS和Sr可知,H減小B相應(yīng)也減小,但B的變化滯后于H的變化,這現(xiàn)象稱為磁滯,磁滯的明顯特征是當(dāng)H=0時(shí),B不為零,而保留剩磁Br。
退磁曲線
當(dāng)磁場(chǎng)反向從O逐漸變至-Hc時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B消失,說(shuō)明要消除剩磁,必須施加反向磁場(chǎng),Hc稱為矯頑力,它的大小反映磁性材料保持剩磁狀態(tài)的能力,紫色線段稱為退磁曲線。
基本磁化曲線
對(duì)同一鐵磁材料以不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度H分別進(jìn)行多次反復(fù)磁化,可得到多個(gè)大小不等的磁滯回線,如下圖。將各磁滯回線的頂點(diǎn)連接起來(lái),所得到的一條曲線稱為基本磁化曲線或平均磁化曲線?;敬呕€和起始磁化曲線不是一條線,但二者差別不大,直流磁路計(jì)算時(shí)所用的磁化曲線都是基本磁化曲線。
內(nèi)稟曲線
永磁材料在外磁場(chǎng)作用下被磁化后產(chǎn)生的內(nèi)在磁感應(yīng)強(qiáng)度,稱為內(nèi)稟磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi,又稱磁極化強(qiáng)度J。描述內(nèi)稟磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi(J)與磁場(chǎng)強(qiáng)度H關(guān)系的曲線是F反映永磁材料內(nèi)在磁性能的曲線,稱為內(nèi)稟退磁曲線,簡(jiǎn)稱內(nèi)稟曲線。
內(nèi)稟退磁曲線上磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0時(shí),相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為內(nèi)稟矯頑力Hcj。內(nèi)稟矯頑力的值反應(yīng)永磁材料抗退磁能力的大小。
我們常聽(tīng)說(shuō)的內(nèi)稟退磁曲線矩形度或方形度,是指內(nèi)稟曲線圖中Hk與Hcj的比值。比值越大,即圖上橙色線段越短,磁性能越穩(wěn)定。Hk是內(nèi)稟退磁曲線上當(dāng)Bi=0.9Br時(shí)所對(duì)應(yīng)退磁磁場(chǎng)強(qiáng)度值,是永磁材料必測(cè)參數(shù)之一。
一般說(shuō)來(lái),永磁材料生產(chǎn)廠家會(huì)提供各牌號(hào)產(chǎn)品在不同使用溫度下的退磁曲線,如下圖??此茝?fù)雜,但本質(zhì)就是將多個(gè)退磁曲線和內(nèi)稟曲線放在一張圖上呈現(xiàn)。
永磁材料的主要參數(shù)
永磁材料磁滯回曲線的形狀和特征可用若干參數(shù)表示,在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)這些參數(shù)在數(shù)量上的差異對(duì)磁材進(jìn)行分類,并決定他們的用途,這些參數(shù)也是磁路設(shè)計(jì)中的主要依據(jù)。
飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm
在磁性材料磁化過(guò)程中,使其感應(yīng)強(qiáng)度B達(dá)到飽和值Bm的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm。磁材在充磁時(shí)應(yīng)*磁化,即充磁磁場(chǎng)強(qiáng)度H應(yīng)達(dá)到Hm值,才能得到可能磁化的退磁曲線。這樣的退磁曲線,能夠展現(xiàn)出材料的磁性能。若充磁磁場(chǎng)強(qiáng)度H低于Hm值,則將有不同形狀的磁滯曲線,其退磁曲線會(huì)不穩(wěn)定,磁鐵表現(xiàn)出的磁性能也較低。
由此可見(jiàn),在磁材生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)知道所用磁性材料的Hm值,在充磁過(guò)程中磁場(chǎng)務(wù)必達(dá)到甚至超過(guò)該值。
2. 剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br
磁滯回曲線與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn),即退磁曲線的起始點(diǎn)的B值,叫做剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱剩磁,用Br表示。它是磁性材料在去除外磁場(chǎng)后,磁鐵中的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。
3. 磁感應(yīng)矯頑力Hc
在負(fù)向磁場(chǎng)作用下,磁鐵中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨著退磁磁場(chǎng)的增大而減弱。使磁鐵中磁感應(yīng)強(qiáng)度B達(dá)到零所需的去磁磁場(chǎng)強(qiáng)度,稱為磁感矯頑力,簡(jiǎn)稱矯頑力,用Hc或Hcb表示。
4. 磁導(dǎo)率
起始磁化曲線與磁滯回曲線上的任意一點(diǎn)的斜率,即任意一點(diǎn)上B和H的增量之比,叫做磁導(dǎo)率,它隨運(yùn)行點(diǎn)的不同而變化。軟磁材料的磁導(dǎo)率很大,而永磁材料/硬磁材料的磁導(dǎo)率較小。
一般說(shuō)來(lái),剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br與矯頑力Hc之比越小,磁導(dǎo)率越小。對(duì)于永磁體,人們通常關(guān)心的是起始磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率和可逆磁導(dǎo)率這三個(gè)量,懂磁帝會(huì)在近期為大家詳細(xì)講解。
可以說(shuō)磁化曲線和磁滯回線是磁性材料分類和選用的主要依據(jù),下圖為常見(jiàn)的幾種典型的磁滯回線。
5. 磁能積和磁能積
永磁體的退磁曲線上任意一點(diǎn)的磁通密度/磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的乘積,稱為磁能積BH,它的大小與該磁體在給定工作狀態(tài)下所具有的磁能密度成正比。磁能積與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系曲線叫做磁能積曲線,它是以永磁體退磁曲線上各點(diǎn)B和H值乘積為橫坐標(biāo),磁通密度B為縱坐標(biāo)求得的曲線。
退磁曲線中間某個(gè)位置磁能積達(dá)到值,成為磁能積(BH)max。對(duì)于退磁曲線為直線的永磁材料,在(Br/2,Hc/2)處磁能積。