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铁磁材料的损耗及降低方法

【摘要】:非载流铁磁质零部件在交变电磁场作用下产生的损耗,称为铁磁损耗,即铁耗PFe。同时磁通的方向和数值变化使铁磁材料反复磁化,产生磁滞损耗,涡流损耗与磁滞损耗导致包围载流导体的铁磁零件发热。减小铁磁损耗的常用措施有以下两种。采用非磁性间隙,若在磁通的路径中出现非磁性间隙,则磁阻加大,铁磁零件内磁通减小,因此损耗减小。

非载流铁磁质零部件在交变电磁场作用下产生的损耗,称为铁磁损耗,即铁耗PFe。它包括磁滞损耗Pc涡流损耗Pw,即

当交变电流从铁磁零件中通过时,载流导体产生的交变磁通通过铁磁零件形成闭合回路,会在铁磁零件中产生相当大的涡流,这是因为铁的磁导率很高,而磁通变化速度又快,因而产生相应的电动势和涡流损耗。同时磁通的方向和数值变化使铁磁材料反复磁化,产生磁滞损耗,涡流损耗与磁滞损耗导致包围载流导体的铁磁零件发热。

涡流损耗计算公式为

磁滞损耗计算公式为

式中:σw——涡流损耗系数,其值与铁磁零件的品种规格有关,一般由实验来确定;

   σc——磁滞损耗系数;

   f——电源频率(Hz);

   Bm——铁磁零件中磁感应强度的幅值(T);

   γ——铁磁零件密度(kg/m3);

   V——铁磁零件的体积(m3)。

从式(2-7)~(2-9)可知,铁磁损耗与铁磁零件中的磁感应强度大小有关,减小铁磁损耗的途径就是减小铁磁零件中的磁通,或者干脆不用铁磁零件。减小铁磁损耗的常用措施有以下两种。

(1)改用非磁性材料,如无磁钢、无磁性铸铁、黄铜等。

(2)采用非磁性间隙,若在磁通的路径中出现非磁性间隙,则磁阻加大,铁磁零件内磁通减小,因此损耗减小。例如,在交流电机中为减小涡流损耗,常将铁芯用许多铁磁导体薄片(如硅钢片)叠成,这些薄片表面涂有绝缘漆或绝缘的氧化物。当磁通穿过薄片的截面时,涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路,这些回路中电动势较小,而电阻较大,所以可以显著减小涡流。