永磁曲线拐点通量密度

曲线拐点通量密度是永久磁铁内的通量密度值,低于此值时,消磁过程变为不可逆转。

当场 H 为非零时,永磁体中的磁通量密度 B 随场线性变化,如下所示:

1. EQUATION_DISPLAY
B=Br+μH
(4354)

B H 之间的关系被称为磁本构关系。

当磁场 H 与磁化方向(剩磁方向)相反时,磁通密度幅值会减小(这被称为消磁过程)。当磁体消磁强度很大时,本构关系的线性度不再保持,磁体会发生不可逆转的变化。此不可逆的消磁的结果是,在移除外部场后,磁体通量密度不会返回到其原始剩磁值。该永磁体内通量密度值(低于此值时消磁过程变为不可逆转)被称为曲线拐点通量密度。

磁体的曲线拐点通量密度 Bk 可以取决于温度。如果磁体的剩磁 Br 或磁导率 μ (或两者)取决于温度 T ,则可以从标准曲线拐点通量密度 Bsk 、标准温度 Ts 、剩磁 Bsr 和磁导率 μs 获得曲线拐点通量密度。

2. EQUATION_DISPLAY
Bk=Br(1μ(μsμ0)μs(μμ0)BsrBskBsr)=Sα(Bsk+(Sβ/α1)Hskμ0)
(4355)

其中, Sα=BrBsr 为本质通量密度标度, Hsk=BskBsrμs 为标准温度曲线拐点场强, Sβ/α=SβSα 强度/本质通量标度比, Sβ=HkHsk 为场强比率, Hk=BkBrμ 为曲线拐点场强。实际上,由于模型和测量错误,物理量 Sβ/α 从上下两方给定限值(当 1Smaxμsμ0μμ0Smax Smax=5 的一些极值时)。

仅当 μ>μ0 时,此值才为有限。

当剩磁和磁导率都与温度无关时,曲线拐点通量密度等于标准曲线拐点通量密度 Bk|{Br,μ}=Bsk 。如果只有导磁率与温度相关,则 Sα|Br=1 Bk|Br=Bsk+(Sβ/α1)Hskμ0 。如果只有剩磁与温度相关,则 Sβ/α|μ=1 Bk|μ=SαBsk

曲线拐点温度调整的缩放

曲线拐点温度调整的缩放方法基于与一组温度对应的固有 B-H 曲线在水平和垂直方向上适当标准化后合并(折叠)成单条线的方法理论。垂直 ( α ) 和水平 ( β ) 温度相关比例系数为:

3. EQUATION_DISPLAY
Sα(T)=Br(T)Br(Ts),Sβ(T)=Hci(T)Hci(Ts)
(4356)

其中:

  • Br(T) 为剩余通量密度,即温度相关 y 曲线截距。
  • Hci(T) 为固有矫顽力,即温度相关 x 曲线截距。
  • Ts 为选定的标准参考温度(默认情况下为 20°C)。

这种温度相关调整缩放的假设通常在合理精度范围内是正确的,并且已为行业和电磁社区所接受和采用。

有时很难获得固有矫顽力 Hci(T) 来计算水平 ( β ) 比例。因而改用标准化固有 B-H 曲线折叠的属性,根据可用的初始磁导率温度相关数据 μinit(T)=dB/dH H=0 处 B-H 曲线的差分磁导率)来重构 Sβ

在只提供了 Br(T) μinit(T) 情况下,上述重构 Sα Sβ 的方法是唯一可行的方法。但是,它依赖于标准化固有 B-H 曲线折叠理论的二阶精度。当 μinit(T) 派生自 Sα Sβ 的正确值(例如,从制造商电子表格获得时)并用作 Simcenter STAR-CCM+ 的输入时,该方法精确。

但是,当直接从 B-H 曲线提取 μinit(T) 时,可能会导致大量错误。实际上,在具有完整的 B-H 曲线数据的所有分析的案例中,温度调整方法经被证明状况不佳,因此并不可靠。必须谨慎操作,并了解行数据先前是如何获取的。在不确定性的情况下,简单的常数(与温度无关)值可能更可靠。