什麼是B-H曲線

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  • 在介紹安培環路定理的時候,我們說電流可以產生磁場,磁場的大小可以用來表示:
  • 在介紹法拉第電磁感應定律的時候,我們又說可以用受力,來計算電荷感受到的磁場

都是磁場,為啥用兩個量表示?他們是一回事嗎?——首先,可以先明確一點,這倆貨量綱都不一致,肯定不是一回事。

我們一般都會把磁場密度與磁場強度之間的比值稱之為磁導率:

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磁導率描述的是電荷感受的磁場(輸出)與電流產生的磁場(輸入)的比值,描述前者隨著後者的反應。既然是響應,就會有振幅響應和相位響應,所以本質上,磁導率是一個複數,只不過呢,在電機裡面都是工作在低頻段,相位滯後很小,可以忽略,一般只看幅值關係。

為什麼介質中磁場輸入和輸出不一樣?——因為介質有了響應。我們現在設想通過電流,把磁場加到某種材料當中,材料中的帶電粒子受到磁場的反應,進而產生了一些附加磁場,在該點的總磁場不再是了。受外界磁場影響使得材料裡也有內部額外磁場的過程,叫做「磁化」。

Source: Dr. Cox

簡而言之,是外在的激發場,是總的響應場,在馬達裡面,這兩個量都非常重要,因為馬達就是要考察電壓、電流以及力矩之間的關係,而:

  • 電流和相關;
  • 力矩和相關;

因此,理解的關係,是學習馬達的一個非常必要的知識點。

現在假設我們用一個正弦的電流對介質進行磁化,電流(代表)變化如左下圖,得到介質中總的磁場()為右下圖:

Source:Dr. Cox

其中,表示剩餘磁通密度(Remanent Flux Density),簡稱剩磁;表示矯頑力(Coercive Force),可見並不是一個簡單的線性關係,呈現出一個滯環,一般稱為磁滯曲線。

不同的材料代表不同的介質,其磁滯迴線也不一樣,如下圖所示:

Source: Dr. Cox
  • 有的材料滯環較寬,也就是當勵磁電流減為零後,總的磁場仍保持在一個較大的值,我們稱之為硬磁性材料或永久磁鐵。
  • 有的材料滯環較窄,也就是當勵磁電流減為零後,總的磁場也基本上減小到零,我們稱之為軟磁性材料或導磁體。

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