25、磁性材料、电路与铁磁发电机的深入解析

磁性材料、电路与铁磁发电机的深入解析

1. 磁路定律与永磁体模型

磁阻通常被认为是磁通量的函数，因为磁导率是磁场强度或磁通密度的函数。在这种情况下，需要使用数值方法来求解电路。磁路中的基尔霍夫定律类似物依赖于以下三个关系：
- 进入磁路中一个节点的磁通量之和等于离开该节点的磁通量之和。
- 磁动势的代数和等于磁阻压降的代数和。
- 磁路中任意两点之间的磁势差沿任何路径都是相同的。

永磁体在许多设备中是重要组成部分，如用于种子FCG，也是FMG和MMG的主要组件。为了便于分析，可以将永磁体视为集总电路元件。对于一个横截面积为$A_m$、长度为$l_m$的永磁体，假设其具有线性退磁曲线，矫顽力为$H_c$，剩余磁通密度为$B_r$，则磁体两端的磁压降表达式为：
$H_mI_m = (\frac{B_m}{\mu_m} - H_c)l_m = \frac{l_m}{\mu_mA_m}\varphi_m - H_cl_m = R_m\varphi_m - F_m$
其中，$R_m$是磁体的磁阻，$F_m$是其磁动势。如果退磁曲线是非线性的，上述电路模型仍然有效，但磁导率需重新定义为：
$\mu_m = \frac{B_m}{H_m + H_c}$
这里的磁导率是磁体中磁场的函数，且$H_m$和$B_m$极性相反。永磁体的磁路模型分为线性和非线性退磁曲线两种情况。

2. 磁性材料的损耗机制

磁性材料存在两种损耗机制：

2.1 磁滞损耗

磁滞是磁性材料保留其磁性或抵抗磁性状态变化的结果。磁滞损耗是由于磁滞现象将能量转化为热量的过程。当存在磁场的区域不是真空