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收藏词条   编辑词条 技术磁性

创建时间:2008-08-02

技术磁性(technical magnetic property)  

磁性合金在技术应用中,随其磁性状态的改变所呈现的磁特性。它是磁性合金适应不同设计应用的重要技术参量。

特性及应用   技术磁性主要集中表现于磁性合金在静态和动态磁化过程中的磁化曲线和磁滞回线的形状与面积。不同的磁化曲线和磁滞回线适应不同磁性器件的设计应用,例如多种不同磁导率体现磁性合金应用于变换或传感器件中的灵敏性;退磁曲线的形状和凸度体现永磁合金用于力能或储能器件的储能性与稳定性;磁滞回线的面积反映了磁性合金在动态磁化过程中的能量损耗和变换器件的效率,技术磁性的老化则反映了磁性合金在使用中的稳定性。

影响因素   磁性合金的技术磁性参量是以材料的磁畴结构及其变化为主要特征的结构灵敏性参量。它与合金内部的内应力、参杂物分布、晶体缺陷、位错、层错、结晶与再结晶、非晶态与晶化、晶粒大小、取向与非取向、感生热处理、时效老化等热处理工艺有关,还与器件制作工艺、设计应用中的技术磁化方式以及应用的环境等等结构灵敏因素有关。

参量类型   技术磁性参量包括:磁性合金的静态与动态的多种磁导率,永磁合金的剩磁、矫顽力、磁能积,退磁曲线的凸度系数(见磁性合金磁化);磁稳定性(见磁性稳定性);磁性合金的总损耗;损耗角;磁滞常数;瑞利区;开关时间;退磁因子等。

磁性合金的总损耗P 磁性合金在动态磁化过程中,从随时间变化的电磁场中吸收的并以热的形式耗散的功率,单位为WO在均匀磁化的物体中,总损耗与物体的质量(或体积)之比,称总损耗质量(或体积)密度,以P(或PV)表示,单位为W/Kg(或W/m3)。总损耗通常包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗3个部分。

(1)磁滞损耗PH。由于磁滞而被材料耗损的功率,是由磁滞回线的面积决定的能量损耗。在均匀磁化的合金中,磁滞损耗与合金的质量之比称之为比磁滞损耗,单位为W/kg。在相对于物体转动的恒定强度的磁场作用下,物体中的磁滞损耗称转动磁滞损耗,单位为W。

(2)涡流损耗PE。由于涡流而被材料耗损的功率。磁性合金在动态磁化过程中,由于磁通密度B随时间变化,合金内部的闭合回路,因电磁感应而产生了一个阻碍磁通变化的感应电流称为涡流。物体的横截面上因涡流而呈现出磁通密度由外表部分向中心逐渐减弱的不均匀分布的动态磁化现象,称磁趋肤效应,这种效应随交变磁化场频率的提高而加强。涡流损耗和磁趋肤效应可以通过提高合金的电阻率,使合金材料的厚度减薄以及材料层片之间涂以电绝缘层等方法而减低。

(3)剩余损耗PR。总损耗中减去磁滞损耗和涡流损耗后所剩余的损耗。剩余损耗主要来源于磁性合金与器件的内部多种电磁共振的吸收。

损耗角δ    磁性合金在动态磁化过程中,磁通密度和磁场强度基波分量之间的相位差,单位为度(或弧度)。相位差可按不同损耗的定义而分别表示为涡流损耗角δE、磁滞损耗角δH、剩余损耗角δR。损耗角的正切tgδ,通常表示磁性合金中的总损耗。总损耗可以表示为各损耗角正切之和:tgδ=tgδE+tgδH+tgδR。损耗角正切的倒数称品质因数。损耗角正切与相对磁导率μr之比tgδμr称损耗因数。

磁滞常数ηB   磁性合金在瑞利区域内,由磁滞引起的损耗因数与磁通密度峰值之比。ηB=tgδH/(μr),单位为1/T。

瑞利区   磁性合金的正常磁滞回线族中靠近原点的一个小区域,一般指超过起始磁化率到呈现不可逆磁化的弱磁化场范围。在该区域内磁滞回线具有关系。式中B、H、μ0μi分别表示回线上某点的磁通密度、对应的磁场强度、回线顶端的磁场强度、真空磁导率与起始磁导率;V为瑞利磁滞系数。

开关时间τS   指磁芯从一个剩磁状态反向磁化到另一个剩磁状态的过程中,磁通密度从10%变化到90%的时间间隔,单位为s。铁磁性材料的磁化矢量由于磁场的作用,从一个易磁化轴反转到其相反方向的现象称为开关现象(switching)。开关系数SW是表征反磁化速度的动态参数,在一定磁场强度H的范围内1/τS与H有近似线性的关系,该直线斜率的倒数就是磁芯在该磁场强度范围内的开关系数,单位为S•A/m。

退磁因子N    一个铁磁体在开路磁化状态下,则在磁体两端出现N极与S极,因而出现从N极到S极的磁场,它与磁体的磁化强度方向相反,有使磁化强度减退之倾向,故称退磁场,用Hd表示。对于均匀磁化的椭球体Hd与磁化强度M的关系为Hd=NdM,Nd称退磁因子。通常,退磁因子与磁体的形状和磁化状态有关,例如对任意形状的椭球体,若以Na、Nb、Nc表示沿a、b、c三个轴向的退磁因子,则Na+Nb+Nc=1。对球形物体则有。细棒磁体有Na=Nb=,Nc=0。薄片磁体有Na=Nb=0,Nc=1。在永磁体术语中退磁因子也被用于描述负载线的斜率。

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