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铁芯剩磁的产生原理分析

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-08-28 13:47      浏览次数:
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    各类磁性材料的共同点是都存在着磁畴结构,不同点是磁畴结构形式及其在外磁场作用下运动变化方式不同。磁性材料受外磁场作用,发生磁畴转动(简称畴转)或畴壁位移(简称壁移),是指铁芯在外磁场作用下通过磁畴转动和畴壁位移,使原有磁畴消失,代之以新的磁畴结构,使材料从磁中性状态变到所有磁畴都取外磁场方向的磁饱和状态的一种过程,称为磁化过程。
    磁性材料的磁化,其实质是材料受外磁场的作用,其内部磁畴结构发生变化。沿外磁场强度 H 方向上的磁化强度 MH。当外磁场强度 H 改变ΔH 时,与ΔH 相对应的磁化强度的改变为ΔMH。在磁化过程中,可写成
    由大多数铁芯的磁化曲线表明,从磁中性状态磁化到磁饱和,整个磁化过程要经历畴壁位移过程和磁畴转动过程。在低磁场强度下,一般是以位移磁化为主,而在高磁场强度下则以磁畴转动为主。根据磁化曲线的变化规律,磁化过程在一般情况下,可以分为三个阶段:①弱磁场范围是可逆畴壁位移;②中等磁场范围是不可逆畴壁位移,即有巴克豪生跳跃发生;③较强的磁场范围是可逆的磁畴转动过程,随着磁场增加而逐渐趋于磁饱和。图 1 示出多数磁性材料磁化过程的磁化曲线与其各阶段主要的磁畴结构变化。
铁芯材料磁化过程各阶段磁畴结构变化
    要判断磁化机制,应结合具体磁体分析。无论是畴壁位移磁化,还是畴转磁化,在外磁场作用下,磁化从起始状态转变到另一个磁化状态后,当去掉外磁场时,这个磁化状态既不是按照原来同一路径,又不回到原来的起始磁化状态,这就是不可逆磁化过程。当励磁电流产生的磁场对变压器铁心进行磁化结束以后,磁通密度不能跟随磁场强度下降到零;磁通密度 B 与磁场强度 H 相差一个相位,称为磁滞现象。磁滞现象是铁芯材料的独特性能。
    铁芯在磁场作用下磁化到饱和,再将磁场单调地减小到零,并假定磁场闭合,无退磁场影响,由于磁滞现象的存在,铁芯的磁化状态不能恢复到磁中性状态,而保持一稳定的磁化强度,为剩余磁化强度,用 Mr(或剩磁 Br)表示。剩余磁化强度Mr 的大小,决定于材料从饱和磁化降到 H=0 的反磁化过程中磁畴结构的变化。剩磁是不可逆磁化的标志,也是决定磁滞回线形状大小的一个重要物理量,是铁芯材料重要技术应用的磁性参数。不同的磁场强度对应的最大磁通密度 Bm 和剩磁 Br 不同,因此,测定某具有封闭回路的铁芯材料器件的剩磁,不仅要用响应的结构参数,而且需要对应的材料属性。