02磁路-电机学课件-汤蕴璆主编(第三版)

磁路

MagneticCircuit电气工程学院韩力电机学第一章20211第一章磁路1.1磁路的根本定律1.2常用的铁磁材料及其特性1.3磁路的计算重点与难点：饱和问题〔非线性问题〕21.1磁路的根本定律

BasicLawsofMagneticCircuit磁路的概念电磁根本定律安培环路定律电磁感应定律电磁力定律磁路根本定律磁路的欧姆定律磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第二定律3磁路的概念

ConceptsofMagneticCircuit磁路：磁通所通过的路径。电路：电流所通过的路径。对偶电阻电动势电流磁阻磁动势磁通直流磁路交流磁路4磁路的概念

ConceptsofMagneticCircuit5磁路的概念

ConceptsofMagneticCircuit变压器的磁路2极直流电机的磁路6主磁通与漏磁通

MainFlux&LeakageFlux分类作用大小磁路符号主磁通能量转换或传递大主磁路Φ漏磁通漏抗压降小漏磁路Φσ7安培环路定律(Ampere’sLaw)或：全电流定律电磁根本定律

BasicLawsofElectromagnetism=-i1+i2-i38电磁感应定律(LawofElectromagneticInduction)电磁根本定律

BasicLawsofElectromagnetismeΦ9电磁力定律(LawofElectromagneticForce)电磁根本定律

BasicLawsofElectromagnetism10磁路欧姆定律(Ohm’sLaw)磁路根本定律

BasicLawsofMagneticCircuit磁路欧姆定律：电动势：ElectromotiveForce，e.m.f.磁动势：MagnetomotiveForce，m.m.f.磁阻：ReluctivityFΦRm11磁路的基尔霍夫第一定律

KirchhoffFirstLawΦ3Rm3Φ2Φ1Rm1Rm2F12FΦ1Rm1Rm2Φ2RmδΦδ磁路的基尔霍夫第二定律

KirchhoffSecondLaw举例：13磁路的基尔霍夫第二定律

KirchhoffSecondLaw定律背景：磁路计算时，总是把整个磁路分成假设干段，每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相等。定律内容：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。14磁路与电路的比照电路磁路基本物理量及表达式单位基本物理量及表达式单位电流：IA磁通：ΦWb电动势：EV磁动势：F=NIA电压降：UV磁压降：ΦRm=HlA电阻：R=l/△AΩ磁阻：Rm=l/μAH-1电导：G=1/RS磁导：Λm=1/RmH欧姆定律：E=IR欧姆定律：F=ΦRm基尔霍夫第一定律：ΣI=0基尔霍夫第一定律：ΣΦ=0基尔霍夫第二定律：ΣE=ΣU基尔霍夫第二定律：ΣF=ΣΦRm=ΣHl151.2常用的铁磁材料及其特性电机的常用材料铁磁物质的磁化磁化曲线与磁滞回线铁磁材料铁心损耗16导电材料(ElectricMaterials)引导电流的电路，要求电导率大导磁材料(MagneticMaterials)引导磁通的磁路，要求磁导率大绝缘材料(InsulatingMaterials)阻止电流流通，要求介电强度高、耐热性能好结构材料(MechanicalMaterials)支撑和连接，要求机械强度高电机常用的四大类材料17铁磁物质的磁化(Magnetization)磁畴(Domain)磁化过程铁磁物质的导磁性

磁导率：反映铁磁物质导磁能力的参数。μ=B/H(H/m,T,A/m)

μ0=4π×10-7H/m

μFe=(2000~6000)μ0铁、镍、钴及其合金18BH图1-7铁磁材料的起始磁化曲线abcdO膝点饱和19磁化曲线MagnetizationCurve随着电流增加：H会增加，饱和程度增加，μFe减小；Rm增大；导磁性能降低。20图1-8铁磁材料的磁滞回线HBabcdef演示：磁滋回线根本磁化曲线21相关重要概念磁化：铁磁材料在外磁场的作用下，呈现出很强的磁性。剩磁：去掉外磁场之后，铁磁材料内仍保存的磁通密度。矫顽力：为使B值减小到零，必须加上的反向磁场强度。磁滞：铁磁材料中磁通密度B的变化滞后于磁场强度H变化的现象。它是铁磁材料的另一个特性。磁滞回线：呈现磁滞现象的B-H闭合回线。根本磁化曲线：对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，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。1种材料：铁磁材料2种现象：磁化、磁滞2个参数：剩磁、矫顽力3根曲线：磁滞回线、起始磁化曲线、根本磁化曲线22软磁材料的磁滞回线硬磁材料的磁滞回线铁磁材料

FerromagneticMaterials铸铁、铸钢硅钢片永磁材料23常见的硬磁〔永磁〕材料铁氧体铝镍钴稀土钴钕铁硼24常见的硬磁〔永磁〕材料三种常用永磁材料的性能比较Ferrite：铁氧体Alnico：铝镍钴NdFeB：钕铁硼25常见的硬磁〔永磁〕材料我国钕铁硼永磁产量的2/3用于出口，在国内销售的1/3中，目前用于电机的比例很低，而高性能稀土永磁电机却随着计算机、飞机、数控机床等产品大量返销进口。

26铁心损耗铁心损耗＝磁滞损耗＋涡流损耗磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，磁畴之间不停地相互摩擦，消耗能量，造成的损耗。涡流损耗：涡流在铁心中引起的损耗。问题：何时会产生铁心损耗？27铁心损耗IronLosses磁滞损耗：涡流损耗：铁心损