磁路电机学汤蕴璆主编第三

会计学1磁路电机学汤蕴璆主编第三2电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@一章磁路1.1磁路的基本定律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）第1页/共31页3电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@，023-651112291.1磁路的基本定律

BasicLawsofMagneticCircuit磁路的概念电磁基本定律安培环路定律电磁感应定律电磁力定律磁路基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第2页/共31页4电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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第3页/共31页5电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@路的概念

ConceptsofMagneticCircuit第4页/共31页6电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@路的概念

ConceptsofMagneticCircuit变压器的磁路2极直流电机的磁路第5页/共31页7电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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Φσ第6页/共31页8电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@培环路定律(Ampere’sLaw)或：全电流定律电磁基本定律

BasicLawsofElectromagnetism=-i1+i2-i3第7页/共31页9电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@磁感应定律(LawofElectromagneticInduction)电磁基本定律

BasicLawsofElectromagnetismeΦ第8页/共31页10电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@磁力定律(LawofElectromagneticForce)电磁基本定律

BasicLawsofElectromagnetism第9页/共31页11电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@路欧姆定律(Ohm’sLaw)磁路基本定律

BasicLawsofMagneticCircuit磁路欧姆定律：电动势：ElectromotiveForce，e.m.f.磁动势：MagnetomotiveForce，m.m.f.磁阻：ReluctivityFΦRm第10页/共31页12电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@路的基尔霍夫第一定律

KirchhoffFirstLawΦ3Rm3Φ2Φ1Rm1Rm2F第11页/共31页13电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@Φ1Rm1Rm2Φ2RmδΦδ磁路的基尔霍夫第二定律

KirchhoffSecondLaw举例：第12页/共31页14电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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若干段，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。第13页/共31页15电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@路与电路的对比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=ΣHl第14页/共31页16电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@，023-651112291.2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第15页/共31页17电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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第16页/共31页18电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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、钴及其合金第17页/共31页19电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@H图1-7铁磁材料的起始磁化曲线abcdO膝点饱和第18页/共31页20电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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。第19页/共31页21电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@1-8铁磁材料的磁滞回线HBabcdef演示：磁滋回线基本磁化曲线第20页/共31页22电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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，铁磁材料内仍保留的磁通密度。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。基本磁化曲线：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、基本磁化曲线第21页/共31页23电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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第22页/共31页24电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@见的硬磁（永磁）材料铁氧体铝镍钴稀土钴钕铁硼第23页/共31页25电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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：钕铁硼第24页/共31页26电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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。

第25页/共31页27电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@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？第26页/共31页28电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@心损耗IronLosses磁滞损耗：涡流损耗：铁心损耗：第27页/共31页29电机学教案，©2009by重庆大学电气工程学院韩力，hanli@，023-651112291.3磁路的计算磁通(磁密)材料特性磁动势F磁路计算磁动势F材料特性磁通φ磁密