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表磁,磁通,剩磁的概念和联系

2022/05/14 16:12
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【摘要】:
不少人问:表磁就是磁铁的磁力或者剩磁吗?表磁越高的磁铁磁力越好吗?表磁、剩磁和磁通量有什么联系吗?同一块磁铁用磁通计和用高斯计测量为什么值会不一样?也经常碰到一些客户问这些问题,其实这些问题都和永磁体的表磁、剩磁和磁通量有关,今天我们就来介绍一下这三个概念和表磁,磁通和剩磁之间的相互关系。(资料来源于网络和文献摘抄)

      不少人问:表磁就是磁铁的磁力或者剩磁吗?表磁越高的磁铁磁力越好吗?表磁、剩磁和磁通量有什么联系吗?同一块磁铁用磁通计和用高斯计测量为什么值会不一样?

      也经常碰到一些客户问这些问题,其实这些问题都和永磁体的表磁、剩磁和磁通量有关,今天我们就来介绍一下这三个概念和表磁,磁通和剩磁之间的相互关系。(资料来源于网络和文献摘抄)

首先来说下表磁
      表磁的概念:表磁是指磁体表面某一点的磁感应强度(那么中心和边缘的表磁就不一样),是高斯计与磁体某一表面接触测得的数值,并非该磁体整体的磁性能。

     表磁的测量:测量磁铁某一点或者面的表磁一般使用高斯计,也叫特斯拉计。不同厂家高斯计上的霍尔感应元件不同,对同一磁体所测量出来的表磁也就不一样。此外,需注意不同国家使用的高斯计计量标准不一样哦。湖南省永逸科技有限公司生产的手持式高斯计是利用霍尔元理检测磁性材料或物体上的一个点及一个面的磁感应强度,高斯计的读数单位是高斯Gs或毫特mT。高斯计广泛应用于永磁材料的表磁测量;磁路间隙磁场的测量和磁场发生装置产生的空间磁场测量;

手持式高斯计

手持式高斯计

     表磁与磁铁的高径比(磁铁的高度与直径之比)有关,高径比值越大表磁越高,即垂直于磁化方向的表面积越大,表磁越低;磁化方向尺寸越大,表磁越高。

      若是想要测量磁环表面磁场分布情况,可使用湖南省永逸科技有限公司FE-2100R系列表磁分布测量系统可以自动检测每个磁极的峰值、角度、面积、宽度和半高宽。还可以自动判断磁环的极数与磁极的极性,并对测试结果进行统计分析,计算每一个参数的最大值、最小值、平均值和标准差等,可提供XY坐标、P极坐标、3D磁场分布和相对基波进行谐波分析等测试报告,为电机设计提供准确的磁场分布数据。高同心度设计和探头回位的高精度水平,是该设备品质的保证,采用自主开发的三维测试软件刷新速度快,全方位显示空间磁场分布,产品综合性能强。测试报告中有中英文格式,可模拟显示,可方便地调整大小和边距,可任意添加用户标志和企业名称,也可以转化成图片文件。测试仪还有数据库功能,可以测试结果表格输出到EXCEL中,便于进行统计分析。

FE-2100RB表磁分布测量

其次是磁通量
     磁通量的概念:设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通,符号“Φ”,单位是韦伯(Wb)。

     磁通量是表示磁场分布情况的物理量,是一个标量,但有正负,正负仅代表其方向。磁通量的正负不代表大小,只反映磁通量是怎么穿过某一平面的,若规定向里穿过某一平面的磁通量为正,则向外为负。尤其在计算磁通量变化时更应注意。Φ=B·S,当S与B的垂面存在夹角θ时,Φ=B·S·cosθ通过某平面的磁通量的大小,可以用通过这个平面的磁感线的条数来形象地说明。在同一磁场中,磁感应强度越大的地方,磁感线越密。因此,B越大,S越大,磁通量就越大,意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量)。

      磁通量的测量:磁通计是测量磁通量的仪器,同时需配合测量线圈(直径0.1-0.5的铜线)或者磁通工装,近年来国内永磁体生产厂家广泛的采用亥姆霍兹线圈对批量产品进行检测(亥姆霍兹线圈是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。由于亥姆霍兹线圈具有开敞性质,很容易地可以将其它仪器置入或移出,也可以直接做视觉观察,所以是物理实验常使用的器件。因德国物理学者赫尔曼·冯·亥姆霍兹而命名)磁通计是利用电子积分原理通过线圈检测磁性材料或物体的整体性能。磁通计的单位是韦伯或者毫韦伯,常用的有磁电式、电子式和数字积分式磁通计。一般单位:mWb、Wb等单位来表示。磁通计应用于:采用提拉线圈测试永磁体的磁通;采用亥姆霍兹线圈测量永磁体的磁矩;采用闭路工装测试电机转子、定子整体磁通量。

磁通计搭配亥姆霍兹线圈测量磁通量

亥姆霍兹线圈配套磁通计使用测量磁通量

最后讲下剩磁
      剩磁的概念:剩磁是指利用外磁场将铁磁体磁化到饱和状态后再逐渐减小外磁场到零时,铁磁体内所保留的磁感应强度,其全称为剩余磁感应强度(Br表示)。剩磁由磁体本身的特性决定,同一个磁体在特定条件下剩磁是不变的,具有单值性。

     剩磁的测量:FE-2100H永磁材料磁性测量仪适用于测量各种铁氧体、铝镍钴、钕铁硼和钐钴等永磁材料的剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj和最大磁能积BHmax等磁性能参数,并显示B&J-H磁滞回线和退磁曲线。

FE-2100H永磁材料自动测量装置

FE-2100H永磁材料自动测量装置

表磁、剩磁和磁通量之间的关系
      剩磁与表磁的关系:两者都以高斯为单位,但是表磁和剩磁之间没有对应关系可寻,即剩磁相同的两块磁体,表磁的大小未必相同,表磁受磁体的形状、大小、磁化方式的影响。
1)形状相同,性能、尺寸也完全相同的两块磁铁,表磁较高的剩磁较强

2)形状不同,或性能、尺寸不同的两块磁铁,不能简单地以表磁高低来判定剩磁的大小

剩磁与磁通量的关系:

      当磁体的磁路闭合时,可以使用磁通计测量磁通量,进而计算剩磁。Br=φ/n/s,其中:φ表示磁通量,n表示线圈匝数,s表示磁体横截面积。