电机学第五版第1章 磁路

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1.2 常用的铁磁材料及其特性
3.铁磁材料 (1) 铝镍钴 这种材料的剩磁Br较高(最高可达1.3T)，但矫顽力Hc相对较低， 磁能积为中等，价格相对来说较低。 (2) 铁氧体 这是钡铁氧体和锶铁氧体一类的氧化物永磁材料。 (3) 稀土钴 这种材料的剩磁Br、矫顽力Hc和最大磁能积BH都很高，有很强 的抗去磁能力，温度稳定性也较好，其允许工作温度可高达200~250℃，是 一种性能优良的永磁材料；缺点是除电加工外，不能进行其他的机械加工， 另外，材料的价格较贵，使电机的造价较高，故仅用于要求体积小、重量 轻和高性能的永磁电机。 (4) 钕铁硼 这是20世纪80年代后期研制成的一种稀土永磁材料，其磁性能 优于稀土钴，且价格较低，故应用很广；不足之处是最高工作温度通常约 为150℃。
3.铁磁材料 软磁材料 磁滞回线窄、剩磁和矫顽力都很小的材料。 常用软磁材料：铸铁、 铸钢和硅钢片等。软磁材料的磁导率较高,故用以制造电机和变压器的铁心。 硬磁(永磁)材料 磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料称为硬磁 材料，又称为永磁材料。因剩磁大，可制成永久磁铁，做成电机的磁极。
图1-11 软磁和硬磁材料的磁滞回线 a)软磁材料 b)硬磁材料(铝镍钴) c)硬磁材料(钕铁硼)
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律 安培环路定律 沿着任何一 条闭合回线L，磁场强度H的 线积分值∲LH·dl恰好等于该 闭合回线所包围的总电流值 ∑i(代数和) 。
附图1-2,有：
图1-2 安培环路定律
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律
磁路的欧姆定律 作用在磁路上的磁动 势等于磁路内的磁通量乘以磁阻。
μFe＝5000 μ0 ，套装在铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁 心中产生1T的磁通密度时，所需的励磁磁动势和励磁电流。
？？？
解 用安培环路定律来求解。
磁场强度
H = B = 1/ 5000创4p mFe
磁动势
10- 7 = 159A / m
F = Hl = 159? 0.3A 47.7A
励磁电流
公式:
F
=
F Rm
=
F L
式中： Rm
=
l mA
F = Ni 称为磁动势。
注意铁Leabharlann Baidu材料的磁导率 μ不是一个常 数，铁磁材料是非线性的。
图1-3 无分支铁心磁路 a)无分支铁心磁路 b)等效磁路图
[例1—1] 有一闭合铁心磁路，铁心的截面
积 A = 9? 10- 4 m2 ，磁路的平均长度L=0.3m，铁心的磁导率
2.磁路的基本定律 磁路的基尔霍夫第二定律 沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁 位降的代数和。
3
å 公式：Ni = Hklk = H1l1 + H2l2 + Hdld
k=1
= F 1Rm1 + F 2Rm2 + F dRmd
图1-5 磁路的基尔霍夫第二定律
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.铁磁材料的磁化 物质分非铁磁物质和铁磁物质。铁磁物质包括铁、镍、钴以及它们的
合金。 铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化。铁
磁材料能被磁化，是因为在它内部存在存在着许多很小的被称为磁畴的天 然磁化区。
图1-6 磁畴示意图 a)未磁化时 b)磁化后
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线
起始磁化曲线 将一 块尚未磁化的铁磁材料进 行磁化，当磁场强度H由 零逐渐增大时，磁通密度 B将随之增大，曲线B=f(H) 就称为起始磁化曲线。
矫顽力 要使B值从减小到零，必须加上 相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc 称为矫顽力。
磁滞 铁磁材料所具有的这种磁通密度B 的变化滞后于磁场强度H变化的现象。
图1-8 铁磁材料的磁滞回线
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线 基本磁化曲线 对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，
i = F = 9.54? 10- 2 A N
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律 磁路的基尔霍夫第一定律 穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒等于零 (或者说,进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量),这就是 磁通连续性定律。
公式： å f = 0
图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律
1.1 磁路的基本定律
设计电机和变压器时， 为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励 磁磁动势，通常把铁心内 的工作磁通密度选择在膝 点附近。
图1-7 铁磁材料的初始磁化曲线 和磁导率 Fe =f(H)
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线
剩磁 去掉外磁场之后，铁磁材料内仍
然保留的 Br磁通密度 。
电机学
第1章 磁路
第1章 磁路
1.1 磁路的基本定律 1.2 常用的铁磁材料及其特性 1.3 磁路的计算 1.4 电抗与磁导的关系
1.1 磁路的基本定律
1.磁路的概念 磁路：磁通所通过的路径。
图1-1 两种常见的磁路 a)变压器的磁路 b)四极直流电机的磁路
1.1 磁路的基本定律
1.磁路的概念
主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。 励磁电流：励磁线圈中的电流（若为交流，称为激磁电流）。
直流：直流磁路（例如：直流电机） 按电流性质分类
交流：交流磁路（例如：变压器 ）
1.1 磁路的基本定律
2.磁路的基本定律
分析和计算磁场时，常常要用到两条基本定律，一条是安 培环路定律，另一条是磁通连续性定律。把这两条定律应用到 磁路，可得磁路的欧姆定律和磁路的基尔霍夫第一和第二定律， 下面对这些定律作一说明。
可得一系列大小不同的磁滞回线,再将各磁滞回线的顶点联接起来，所得的 曲线。
图1-9 基本磁化曲线
1.2 常用的铁磁材料及其特性
2.磁化曲线和磁滞回线
图1-10 电机中常用铁磁材料的基本磁化曲线 (图中的×0.1、×10、×100等分别表示把横坐标的读数乘0.1、乘10、乘100)
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.2 常用的铁磁材料及其特性
3.铁磁材料
材料名称 磁性能 剩磁T 矫顽力(kA/m) 最大磁能积 BH(kJ/)
表1-1 永磁材料的磁性能
铝镍钴(ALNICO 铁氧体(Y35) 56/6)
稀土钴(YXG-26） 钕铁硼(N42H)
1．3 60 56
0．42 200 31．8
1．03 765 198