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微型直流電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生各種損耗,鐵損就是其中一種,下面天孚微電機(jī)對(duì)直流電機(jī)鐵損問(wèn)題做深度探討。
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鐵損指的是永磁直流電機(jī)中的鐵芯,因磁體受變動(dòng)磁場(chǎng)影響,微電機(jī)鐵芯中損耗的部分能量,損耗能量會(huì)以熱能的方式散失或以噪音的方式散失。
微電機(jī)鐵損有3種
1. 磁滯損/Hysteresis losses
當(dāng)微電機(jī)鐵芯通過(guò)的磁場(chǎng)改變時(shí),鐵芯材料的磁化強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生變化,磁疇壁的移動(dòng)會(huì)造成微小磁疇膨脹和收縮,磁疇壁在移動(dòng)的時(shí)候,會(huì)因晶體缺陷的影響卡住,不過(guò)到最后磁疇壁還是會(huì)移動(dòng),不過(guò)會(huì)產(chǎn)生熱量,也就是發(fā)熱,這個(gè)就是磁滯損耗。
磁滯損耗可以用磁滯曲線(B-H曲線)畫(huà)出,磁滯曲線圖是一封閉式的曲線,磁場(chǎng)變化一個(gè)周期時(shí),材料的磁滯損耗就是磁滯圈內(nèi)的面積,如果是交流磁場(chǎng)的話,那么大小是不變的,每一個(gè)周期的能量損失為定值,磁滯損耗和頻率是成正比的。
2. 渦流損/Eddy-current losses
微電機(jī)鐵芯為導(dǎo)體,由于電磁感應(yīng),內(nèi)部磁場(chǎng)變化會(huì)感應(yīng)在導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)的電流,這個(gè)就是渦電流,這個(gè)渦電流和磁場(chǎng)是垂直的,它的能量會(huì)因鐵芯材料的電阻而發(fā)熱散失,渦流損耗和電流循環(huán)面積的大小是成正比的,與鐵芯材料的電阻率有關(guān),若鐵芯是為很薄的疊片組成,中間有絕緣涂層,可有效的減少渦流損耗,如天孚微電機(jī)采用的是硅鋼片堆疊而成的鐵芯轉(zhuǎn)子,由于鋼的電阻率比較高,也能有效的減少渦流損耗。
3. 異常損/Anomalous losses
這個(gè)是包括磁滯損耗和渦流損耗及意外的損耗,它的物理機(jī)制為移動(dòng)磁疇壁的局部渦流損耗。
這里解釋下什么是磁疇:它是鐵磁質(zhì)基本組成部分,鐵磁體材料在自發(fā)磁化的過(guò)程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域,每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子,這些原子的磁矩都像一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列,但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同,如圖所示。各個(gè)磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇,這樣,磁疇的磁矩方向各不相同,結(jié)果相互抵消,矢量和為零,整個(gè)物體的磁矩為零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說(shuō)磁性材料在正常情況下并不對(duì)外顯示磁性。只有當(dāng)磁性材料被磁化以后,它才能對(duì)外顯示出磁性。
微電機(jī)鐵損耗分離原理
由于磁滯損耗和頻率成比、渦流損耗和頻率平方成正比的原因,根據(jù)這個(gè)特性可進(jìn)行鐵損分離,當(dāng)磁通密度為B時(shí),鐵損耗的表達(dá)式可以寫(xiě)為W ironloss=a(B)×f+b(B,f)×f2,等式兩側(cè)除以頻率f即可得到 W/f=a+b×f,求出a,b值就可以計(jì)算出渦流損耗和磁滯損耗了,異常損耗忽略。
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