文档介绍：第一讲永磁材料及其应用
永磁电机的结构特点之一就是磁极由永磁材料组成。
永磁材料磁性能的优劣,将直接影响永磁电机的磁路尺寸、电机体积及其功
能指标和运行特性。
一、磁化曲线
在非铁磁材料中,磁通密度 B 与磁场强度 H 成正比,即
B = μ0 H (1-1)
-7
式中,μ0 —真空磁导率。μ0 = 4 π×10 H/m 亨/米
B与H呈线性关系。
铁磁材料的磁通密度(即磁感应强度) B 与磁场强度 H 呈非线性关系,
即 B =f (H)是一条曲线,称磁化曲线,如下图所示。
铁磁材料的磁化曲线可以通过试验测得。
试验可见,将一块尚未磁化的铁磁
材料进行磁化,H 由零上升到某一最大
值Hm时, B值是沿着磁化曲线 0 a上
升至a点,对应的磁通密度最大值为BmB 。
如右图所示。
曲线 0 a 称为起始磁化曲线。
当H由Hm下降到零时,B并不点是沿着
a0 下降,而是沿着另一条 abcd 线下降。当 H
由零变化到-Hm(即由b点变化到d点)时,
即进行反向磁化时,B 沿着曲线 bcd 变化。
当H由-Hm回升到Hm时,B沿着曲线
defa 变化。
如此,将铁磁材料磁化一个循环,得到
一个闭合回线 abcdefa, 称为铁磁材料的
磁滞回线。
不同的铁磁材料有不同的磁滞回线。
由右图可见,B 的变化滞后于 H 的变化。
当 H 下降为零时,B 值不为零而为某一
数值BrB ,这种现象称磁滞性,BrB 称作剩余磁
感应强度(即剩磁磁密),单位为 T(特斯拉)。
要使B值由BrB 减至 0 值,必须加上一个
相应的反向外磁场,该反向磁场强度称为
矫顽力,以Hc表示,单位为A/m(安/米),如
右图中 c 点所示。
BrB 和Hc是铁磁材料的两个重要参数。
对于同一铁磁材料,以不同的磁场强度Hm
分别进行多次反复磁化,可得到多个大小不等
的磁滞回线,如右图所示。
将各磁滞回线的顶点连接起来,所得的一条
曲线称为基本磁化曲线或称平均磁化曲线。
基本磁化曲线与起始磁化曲线不是同一条
曲线,但二者差别不大。
直流磁路计算时所用的磁化曲线都是基本
磁化曲线。
在交流磁路中,由于励磁电流是交流,因此
磁路中的磁势与磁通均随时间而交变。但是,在
每一瞬时仍与直流磁路一样。就瞬时值而言,
通常可使用相同的基本磁化曲线。
二、永磁材料的去(退)磁曲线和主要参数
(退)磁曲线
右图中,在第二象限的 bc 段称为去磁曲线。
它表示永磁材料被完全磁化后无外励磁时的
B—H 关系。
永磁材料在一般的应用中无外励磁,故去磁
曲线是表示永磁材料特性的主要特性曲线。
由于去(退)磁曲线中,永磁体的磁通密度
(即磁感应强度) BmB 为正值,磁场强度为负值,两
者方向相反,磁通经过永磁体时,沿磁通方向的
磁位差不是降落而是升高,即永磁体是个磁源
(类似电路中的电源)。
同时可见:作用于永磁体的是一个退磁性
质的磁场强度,磁场强度的绝对值|H|越大,磁
感应强度 B 就越小。为表述方便,通常取 H 的
绝对值,把 H 轴的正方向改变,即负轴改为正
轴。
(退)磁曲线
(一)内禀磁感应强度BiB (又称磁极化强度J)
永磁材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度,称内
禀磁感应强度BiB ,又称磁极化强度J。
J = μ0 M (1-2)
式中,M —磁化强度,A/m
在磁性材料中
B = μ0 M + μ0 H (1-3)
在均匀的磁性材料中,式(1-3)的矢量和可写成代数和
B = μ0 M + μ0 H (1-4)
BiB = μ0 M = B - μ0 H (1-5)
若退磁曲线中磁场强度 H 取绝对值,则式(1-5)可写成
BiB = B + μ0 H (1-6)
(二)内禀退磁曲线(又称内禀曲线)
描述内禀磁感应强度BiB (J )与磁场强度H关系的曲线BiB = f (H)
是表征永磁材料内在磁性能的曲线,称为内禀退磁曲线,简称内禀
曲线。
内禀退磁曲线及与退磁曲线的关系
●内禀退磁曲线上磁极化强度
J 为零时,相应的磁场强度值称为
内禀矫顽力HcJ (单位:A/m)。
内禀矫顽力HcJ的值反映永磁材料抗去磁能力的大小,是表征稀土永
磁抗去磁能力强弱的一个重要参数。
●内禀退磁曲线