磁损耗

编辑:悲恸网互动百科 时间:2020-02-26 05:56:32
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磁损耗(magnetic loss)是指磁性材料磁化反磁化过程中,外界对其所作的转换成现象。它包含磁滞涡流和剩余损耗三类。在强磁场磁化过程中,以前两类为主;在弱磁场磁化时,有些材料(如铁氧体)的剩余损耗占很大比重。
磁滞损耗源于磁性材料中的不可逆磁化过程。在准静态磁化时磁损耗与磁滞回线面积成正比。在交流磁场中磁化一周时,磁损耗中除涡流损耗外,还存在畴壁加速运动和弹性能的消耗。
交流磁场作用下,磁性导体内由磁感应产生涡流,使磁体发热,即涡流损耗。同时该涡流又产生与原交流磁场方向相反的磁场,而屏蔽磁化场磁体内的作用,并使交流磁化场强度指数衰减,产生趋肤效应。为了降低涡流损耗和提高效率,就必须加大磁性材料的电阻率,并将其制成很薄的片状。
剩余损耗是磁化中弛豫过程所致。其机理较复杂,因材料而异。[1] 
名    称
磁损耗
铁氧体
主要是剩余损耗和磁滞损耗
金属磁性材料
主要是涡流损耗和磁滞损耗
低频和弱磁场
里希特型和约旦型损耗
高    频
共振损耗
简    称
Wm 

磁损耗基本概念

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磁损耗是指磁性材料在磁化过程和反磁化过程中有一部分能量不可逆地转变为,所损耗的能量称磁损耗。磁损耗Wm包括涡流损耗We、磁滞损耗Wh以及其他磁弛豫或磁后效引起的剩余损耗Wr, 即Wm=We+ Wh+ Wr。在一般情况下,磁损耗在铁氧体中主要是剩余损耗和磁滞损耗金属磁性材料中则主要是涡流损耗和磁滞损耗。[2] 

磁损耗涡流损耗

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磁性导体在交变磁场中,由于电磁感应而产生涡电流,这就引起磁场强度H磁感应强度B振幅相位在材料内部的不均匀分布,并使B的相位落后于H的相位而增加一部分能量损耗,称为涡流损耗。对一些金属磁性材料的实验研究表明:测得的磁损耗要比理论计算的涡流损耗和准静态损耗之和大得多。实验理论之差的额外损耗称为反常损耗。反常损耗部分来源于畴壁移动时通过电磁感应在畴壁附近感生的微涡流;另一部分则是由于畴壁的钉扎或畴壁的变形。值得注意的是,反常损耗在一些金属磁性材料(如硅钢片)总损耗中占很大部分。[2] 

磁损耗磁滞损耗

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磁滞损耗是由于磁性材料中存在不可逆的磁化过程(畴壁的不可逆位移,磁畴的不可逆转动)。在准静态磁化情形下,磁滞损耗与磁滞回线面积正比。在中等和强交变磁场下,一些金属磁性材料的磁滞损耗适合施泰因梅茨型经验公式[2] 

磁损耗剩余损耗

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剩余损耗指除了涡流损耗和磁滞损耗以外的其他所有损耗。它是由具有不同机制的磁弛豫过程所导致的。在低频和弱磁场中,剩余损耗主要是磁后效损耗,且与频率无关。高频下剩余损耗主要包括尺寸共振、畴壁共振和自然共振等引起的损耗。在铁氧体中剩余损耗占优势。[2] 

磁损耗低频和弱磁场

磁后效引起的剩余损耗与频率、畴壁位移和磁化矢量转动的阻尼系数比例。这种损耗大致有两类:里希特型和约旦型损耗。前者与温度和频率有关;后者对温度和频率的依赖性甚小。里希特型损耗主要是由杂质扩散产生的感生各向异性引起的。约旦型损耗则主要是由热涨落引起的。铁氧体的里希特损耗是由于价电子离子扩散引起的。[2] 

磁损耗高频和超高频

在104赫以上的高频超高频区,铁氧体磁谱与磁损耗有关的磁导率虚分量μ″在不同频率区域可能出现几个吸收峰,它们对应着共振损耗,也是一种弛豫损耗。随着频率升高,这些吸收峰分别是由尺寸共振、畴壁共振、自然共振和自然交换共振引起的。[2]  [3] 
参考资料
  • 1.    词条作者:陈熙谋.《中国大百科全书》74卷(第二版)物理学 词条:磁损耗:中国大百科全书出版社,2009-07:56页
  • 2.    词条作者:张延忠.《中国大百科全书》74卷(第一版)物理学 词条:磁损耗:中国大百科全书出版社,1987
  • 3.    郭贻诚编著:《铁磁学》,高等教育出版社,北京,1965。  北京大学物理系《铁磁学》编写组编:《铁磁学》,科学出版社,北京,1976。  李荫远、李国栋编:《铁氧体物理学》,修订版,科学出版社,北京,1978。
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