磁性材料的磁性能
时间:2015-08-25 13:34 来源:自动控制网
磁性材料主要是指由过度元素铁.钴.镍及其合金等材料。它们主要的磁性能如下。
磁性材料的磁性能 高导磁性.磁饱和性.磁滞性.非线性 一.高导磁性 指磁性材料的磁导率很高,(r>>1,可达102-105量级。使其具有被强烈磁化的特性。 分子电流和磁畴理论: 分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流,分子电流将产生磁场,每个分子都相当于一个小磁铁。 由于磁性物质分子的相互作用,使分子电流在局部形成有序排列而显示出磁性,这些小区域称为磁畴。 高磁导率的成因 磁性物质没有外场时,各磁畴是混乱排列的,磁场互相抵消;当在外磁场作用下,磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上,即产生了一个与外场方向一致的磁化磁场,从而磁性物质内的磁感应强度大大增加——物质被强烈的磁化了。 广泛应用于电工设备电动机.电磁铁.变压器等线圈中都含有的铁心。就是利用其磁导率大的特性,使得在较小的电流情况下得到尽可能大的磁感应强度和磁通。 非磁性材料没有磁畴的结构,所以不具有磁化特性。 磁性物质的磁化示意图 (a)无外场,磁畴排列杂乱无章。(b)在外场作用下,磁畴排列逐渐进入有序化。 二.磁饱和性 当外磁场(或励磁电流)增大到一定值时,磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致,磁化磁场的磁感应强度BJ达到饱和值。
磁化曲线B和(与H的关系 注:当有磁性物质存在时,B与H不成比例,(与I也不成比例。 三.磁滞性 当铁心线圈中通有交变电流(大小和方向都变化)时,铁心就受到交变磁化,电流变化时,B随H而变化,当H已减到零值时,但B未回到零,这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。 剩磁:当线圈中电流减到零 (H=0),铁心在磁化时所 获的磁性还未完全消失,这 时铁心中所保留的磁感应强 度称为剩磁感应强度Br 磁滞回线 根据磁性能,磁性材料又可分为三种: 软磁材料(磁滞回线窄长。常用做磁头.磁心等). 永磁材料(磁滞回线宽。常用做永久磁铁). 矩磁材料(磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件)。 磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线的不同,大致分成三类: (1)软磁材料(2)永磁材料(3)矩磁材料 其矫顽磁力较小,其矫顽磁力较大,其剩磁大而矫顽磁力小, 磁滞回线较窄。磁滞回线较宽。磁滞回线为矩形。 (铁心)(磁铁)(记忆元件)
铸铁.铸钢及硅钢片的磁化曲线 常用磁性材料的最大相对磁导率.剩磁及矫顽磁力
永磁材料的主要性能 第一代稀土永磁: 钐钴(SmCo5),最大磁能积:199kJ/m3; 第二代稀土永磁: 稀土永磁合金(Sm2Co17), 最大磁能积:258kJ/m3; 第三代稀土永磁(1983): 钕铁硼(NdFeB),Br达约1.5T,Hc约950kA/m,Hci大,最大磁能积可超过300(实验400)kJ/m3但温度系数高 四.铁磁材料的磁损耗 当铁磁材料处于变化磁场中,会产生涡流损耗和磁滞损耗。 1.涡流损耗 pFe=CFeD2f2B2 CFe:系数D:厚度 f:频率B:磁密 2.磁滞损耗 小磁铁来回翻转,摩擦耗能。ph=khfB2 |