磁阻

磁阻

磁阻(magnetic reluctance)是指含有永磁體的磁路中的一個參量。源於磁路中存在漏磁。利用永磁體來產生一工作磁場時,需要有永磁體、高導磁軟磁體和適當大小的空隙三部分,總稱為磁路。永磁體提供磁通,經過軟磁體連線後在空隙處產生磁場。磁路中的總磁通量是守恆的,但在空隙處的磁通密度相對降低,因有部分磁通在非空隙處流失,稱之為漏磁,導致磁路中的磁阻。

基本釋義

磁阻

一段磁路的磁位差和磁通量的比值。磁阻由該磁路的幾何形狀、尺寸、材料的磁特性等因素決定。在國際單位制(SI)中,磁阻的單位是每亨[利](H)。

圖 一段長方形截面磁路圖 一段長方形截面磁路

圖示一段磁路。它有均勻長方形截面,磁感應線和截面垂直。令截面上的磁通量是Φ,磁路兩端的磁位差是Um,則這段磁路的磁阻Rm定義為

磁阻磁阻

上式也稱作磁路中的歐姆定律。若圖示磁路由同一種材料製成,磁阻R也可用下式計算

磁阻磁阻

其中A、l分別是該段磁路的截面積和長度(見圖);μ是磁路材料的磁導率。如果材料是非鐵磁物質,一般認為μ等於真空磁導率μ,是常值,由上式可方便地計算磁阻。如果材料是鐵磁物質,μ不是常數,一般不計算磁阻;磁阻概念只在作定性分析時使用。

串聯磁路的磁阻

磁阻磁阻

兩段磁路串聯時,總磁阻R是每段磁路的磁阻(R和Rm)之和,即

。 例如繼電器的銜鐵斷開時,繼電器鐵芯組成的磁路中串聯有由空氣隙構成的一小段磁路,使整個磁路的磁阻增加。

磁導

磁阻磁阻

磁阻的倒數稱作磁導。在SI制中,它的單位是亨利(H)。用Λ代表磁導,磁導的定義式便是

磁阻磁阻

也可用下式計算圖示一段磁路的磁導

,式中各符號的意義同前。

概念解釋

設永磁體的總磁通為Φ,在空隙處的有用磁通和漏磁通分別為Φ和ΦI,Φ=Φ+ΦI。它們都受到磁通勢F的驅動。如用電路中的電流和電壓相對照,Φ相當電流,F相當電壓,而F/ΦI相當損耗電阻,即磁路中的磁阻。

在磁路設計中,降低漏磁是提高磁效率的關鍵。

磁阻就是磁通通過磁路時所受到的阻礙作用,用R表示。磁路中磁阻的大小與磁路的長度l成正比,與磁路的橫截面積S成反比,並與組成磁路的材料性質有關,且R=l/(μS)。

μ為磁導率,單位H/m,長度l和截面積S的單位分別為m和m。因此,磁阻R的單位為1/亨(1H)。由於磁導率μ不是常數,所以R也不是常數。

與電阻的區別

磁阻變化率磁阻變化率

①電路中在電動勢的驅動下,確實存在電荷在電路中流動,並因此引起電阻

的發熱。而磁路中磁通是伴隨著電流存在的。對於恆定電流,在磁導體中,並沒有物質或能量在流動,因此不會在磁導體中產生損耗。即使在交變磁場中,磁導體的損耗也不是磁通“流通”產生的。

②電路中電流限定在銅導線和其他導電元件內,這些元件的電導率高,比電路的周圍材料的電導率一般高10倍以上。由於沒有磁絕緣材料,周圍介質的磁導率只比組成磁路材料的磁導率低幾個數量級。

③導體的電導率與導體流過電流無關,而磁路中磁導率是與磁通密度有關的非線性參數。

④由於有散磁通存在,即使均勻繞制,也不能做到全耦合,漏磁通一般很難用分析方法求得,通常採用經驗公式計算。

⑤磁場較複雜,交流激勵的磁場在其周圍導體中產生渦流效應,磁路計算是近似的。

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