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強力磁鐵聚磁問題

磁鐵
磁路設計的一個任務,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,隻要改變導線的截麵積即可。截麵愈小,電流密度愈高。
磁路則沒有這麽方便,除了極個別情況,磁力線沒有不能穿透的物質。隻有導磁體,沒有非導磁體(至少在常溫下沒有,隻有超導物質在超導狀態下是絕磁的).
但是利用磁路幾何形狀的變化,永磁體和導磁體的適當排列,還是可以提高工作氣隙的磁通密度。
提高工作氣隙磁通密度的原則在於同性相斥,異性相吸。聚磁的辦法主要有:
(1)改變磁路的截麵
(2)避免磁力線相互排斥
永磁體的磁極麵積丶長度和氣隙間的關係
磁體通常是圓柱形、圓環形、其直徑、厚度與磁性能之間存一定的關係。
永磁體的磁化強度是一個體積量,在前麵已經講過,而磁通密度卻和麵積有關,是一個麵積量,Φ為磁通量,單位是韋伯( Wb)盧為磁通量所穿過的正截麵積。
隨著永磁材料矯頑力的提高,回複憾導率μ 下降,接近空氣磁導率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度就不宜太長。
實驗證明,鍶鐵氧體和RCo,圓柱形磁體,其表麵磁通密度Bd與Lm/D的關係,呈線性增加,逐步趨於飽和。當Lm/D〈2/3呈線性,在Lm/D〉2/3,Bd增加緩慢,當Lm/D》10以昔,Bd增加更加緩慢。
Lm/D之比何者為宜,有一些大致原則:
(1)對於低矯頑力永磁體為Lm/D〉1.
高矯頑力永磁體為Lm//D〈1.
(2)在小氣隙時,Lm〉〉2Lg。
大氣隙時,Lm〉Lg。
(3)在保證達到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,借助豐富的電負知議來解決生疏的磁路問題. 但是這種類比隻是形式上的相似,其物理意義不盡相同。其主要區別如下:
(1)電流實際上是帶電質點在導體內的流動,由於導體電阻的存在,電動力對帶電質點做功而消耗能量,功率損失轉化為熱能。而磁通不代表任何質點的運動,也不代表功率現失,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涵。
(2)自然界存在著良好的導電材料,也存在著對電流絕緣的材料。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。但是直到現在,尚沒有發現對磁通絕緣的材料。磁導率最小的鉍,其磁導率為0. 99982μ 。空氣的磁導率為1. 000038μ 。因此空氣就可以看成磁導率最低的材料。導磁性最好的鐵磁材料相對磁導率大約是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。
磁路則比較鬆散:
(1)磁路中不會出現電路中的斷路現象,磁通是無處不在的。
(2)由於沒有絕對不導磁的物質,所以磁通不受約束,隻有一部分磁通順著規定的磁路通過,其餘則散布在磁路周圍的空間,這即所謂漏磁,這種漏磁的精確計算、測量都是困難的,但又是不能忽略的。
(3)磁路幾乎都是非線性的。鐵磁物質磁阻是非線性的,空氣隙磁阻才是線性的。上麵列舉的磁路歐姆定律和磁阻慨念隻在線性範圍才是正確的。所以實際設計時,通常采用B-H曲線來求工作點。

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