強(qiáng)力磁鐵聚磁問題
磁路設(shè)計(jì)的一個(gè)任務(wù),是盡可能提高磁空氣隙的磁通密度。:電路上將電流密度提高比較容易,只要改變導(dǎo)線的截面積即可。截面愈小,電流密度愈高。
但是利用磁路幾何形狀的變化,永磁體和導(dǎo)磁體的適當(dāng)排列,還是可以提高工作氣隙的磁通密度。
磁路則沒有這么方便,除了極個(gè)別情況,磁力線沒有不能穿透的物質(zhì)。只有導(dǎo)磁體,沒有非導(dǎo)磁體(至少在常溫下沒有,只有超導(dǎo)物質(zhì)在超導(dǎo)狀態(tài)下是絕磁的).
提高工作氣隙磁通密度的原則在于同性相斥,異性相吸。聚磁的辦法主要有:
(1)改變磁路的截面
(2)避免磁力線相互排斥
永磁體的磁極面積丶長(zhǎng)度和氣隙間的關(guān)系
磁體通常是圓柱形、圓環(huán)形、其直徑、厚度與磁性能之間存一定的關(guān)系。
隨著永磁材料矯頑力的提高,回復(fù)憾導(dǎo)率μ 下降,接近空氣磁導(dǎo)率I。這樣永磁體本身的磁阻就不可忽略,因而這種永磁體在磁化方向的長(zhǎng)度就不宜太長(zhǎng)。
實(shí)驗(yàn)證明,鍶鐵氧體和RCo,圓柱形磁體,其表面磁通密度Bd與Lm/D的關(guān)系,呈線性增加,逐步趨于飽和。當(dāng)Lm/D〈2/3呈線性,在Lm/D〉2/3,Bd增加緩慢,當(dāng)Lm/D》10以昔,Bd增加更加緩慢。
永磁體的磁化強(qiáng)度是一個(gè)體積量,在前面已經(jīng)講過,而磁通密度卻和面積有關(guān),是一個(gè)面積量,Φ為磁通量,單位是韋伯( Wb)盧為磁通量所穿過的正截面積。
Lm/D之比何者為宜,有一些大致原則:
(1)對(duì)于低矯頑力永磁體為L(zhǎng)m/D〉1.
高矯頑力永磁體為L(zhǎng)m//D〈1.
(2)在小氣隙時(shí),Lm〉〉2Lg。
大氣隙時(shí),Lm〉Lg。
(3)在保證達(dá)到Bg值的條件下,Lm/D盡可能小。
磁路與電路的比較
如前所述,磁路與電路有不少相似之處,人們對(duì)電路是比較熟悉的,常常用電路來類比磁路,借助豐富的電負(fù)知議來解決生疏的磁路問題.
但是這種類比只是形式上的相似,其物理意義不盡相同。其主要區(qū)別如下:
(1)電流實(shí)際上是帶電質(zhì)點(diǎn)在導(dǎo)體內(nèi)的流動(dòng),由于導(dǎo)體電阻的存在,電動(dòng)力對(duì)帶電質(zhì)點(diǎn)做功而消耗能量,功率損失轉(zhuǎn)化為熱能。而磁通不代表任何質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),也不代表功率現(xiàn)失,所以這種類比是跋腳的。電路和磁路是貌合神離,各有自己不問的物吻理內(nèi)捆。損失,所以這種類比是跛腳的。電路和磁路是貌合神離,各有自己不問的物理內(nèi)涵。
(2)自然界存在著良好的導(dǎo)電材料,也存在著對(duì)電流絕緣的材料。例如銅的電阻率又1. 69×10-2Qmm2/m,而橡膠的電阻率約為其10加倍。但是直到現(xiàn)在,尚沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)磁通絕緣的材料。磁導(dǎo)率最小的鉍,其磁導(dǎo)率為0. 99982μ ??諝獾拇艑?dǎo)率為1. 000038μ 。因此空氣就可以看成磁導(dǎo)率最低的材料。導(dǎo)磁性最好的鐵磁材料相對(duì)磁導(dǎo)率大約是10的六次方。
正是有電絕緣體的存在,人們就可以使電力為我所用。
磁路則比較松散:
(1)磁路中不會(huì)出現(xiàn)電路中的斷路現(xiàn)象,磁通是無(wú)處不在的。
(2)由于沒有絕對(duì)不導(dǎo)磁的物質(zhì),所以磁通不受約束,只有一部分磁通順著規(guī)定的磁路通過,其余則散布在磁路周圍的空間,這即所謂漏磁,這種漏磁的精確計(jì)算、測(cè)量都是困難的,但又是不能忽略的。
(3)磁路幾乎都是非線性的。鐵磁物質(zhì)磁阻是非線性的,空氣隙磁阻才是線性的。上面列舉的磁路歐姆定律和磁阻慨念只在線性范圍才是正確的。所以實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),通常采用B-H曲線來求工作點(diǎn)。
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