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微型直流電機在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生各種損耗,鐵損就是其中一種,下面天孚微電機對直流電機鐵損問題做深度探討。
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鐵損指的是永磁直流電機中的鐵芯,因磁體受變動磁場影響,微電機鐵芯中損耗的部分能量,損耗能量會以熱能的方式散失或以噪音的方式散失。
微電機鐵損有3種
1. 磁滯損/Hysteresis losses
當(dāng)微電機鐵芯通過的磁場改變時,鐵芯材料的磁化強度會產(chǎn)生變化,磁疇壁的移動會造成微小磁疇膨脹和收縮,磁疇壁在移動的時候,會因晶體缺陷的影響卡住,不過到最后磁疇壁還是會移動,不過會產(chǎn)生熱量,也就是發(fā)熱,這個就是磁滯損耗。
磁滯損耗可以用磁滯曲線(B-H曲線)畫出,磁滯曲線圖是一封閉式的曲線,磁場變化一個周期時,材料的磁滯損耗就是磁滯圈內(nèi)的面積,如果是交流磁場的話,那么大小是不變的,每一個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
微電機鐵芯為導(dǎo)體,由于電磁感應(yīng),內(nèi)部磁場變化會感應(yīng)在導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)的電流,這個就是渦電流,這個渦電流和磁場是垂直的,它的能量會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
這個是包括磁滯損耗和渦流損耗及意外的損耗,它的物理機制為移動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,每個區(qū)域內(nèi)部包含大量原子,這些原子的磁矩都像一個個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,整個物體的磁矩為零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說磁性材料在正常情況下并不對外顯示磁性。只有當(dāng)磁性材料被磁化以后,它才能對外顯示出磁性。
微電機鐵損耗分離原理
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)這個特性可進行鐵損分離,當(dāng)磁通密度為B時,鐵損耗的表達式可以寫為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值就可以計算出渦流損耗和磁滯損耗了,異常損耗忽略。
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