磁滞与磁滞损耗

　　被极化了的铁磁材料在外磁场撤除后，磁畴的排列将不可能完全恢复到原始状态，即初始随机排列不复存在，对外也就会显示出磁性。铁磁材料中这种B的变化滞后于H的变化的现象被称为磁滞。铁磁材料磁滞现象的完整描述需要考察铁磁材料的交变（循环）磁化过程。图1就是铁磁材料交变（循环）磁化过程的磁滞回线，由实验测定。测取过程为：H由0上升至最大值H_m，B沿oa上升至B_m；接下来H由H_m下降至0，但B不是沿ao下降到0，而是沿ao下降到B_r，B_r称为剩余磁感应强度，简称剩磁密度；要使B进一步从B_r下降至0，就要求H继续往反方向变化，直至-HC（曲线中的c点），HC称为矫顽力，而所谓磁滞也就是形象表述这种B滞后于H过0的磁化过程；H继续反向增加至-H_m，B沿cd至-B_m；尔后，H再从-H_m上升至0，B沿de变化至-B_r，进而H从0经HC到H_m，B沿efa从-B_r经0到B_m。这样经历了一个循环，就得到了闭合回线 abcdefa，称之为磁滞回线。

图 1 铁磁材料的磁滞回线图　　　　　　2 磁滞回线与基本磁化曲线

　　磁滞回线表明，上升磁化曲线与下降磁化曲线不重合，或者说，铁磁材料的磁化过程是不可逆的。不同铁磁材料有不同的磁滞回线，且同一铁磁材料，B_m愈大，磁滞回线所包围的面积也愈大。因此，用不同的B_m值可测出不同的磁滞回线，而将所有磁滞回线在第Ⅰ象限内的顶点连接起来得到的磁化曲线就叫做基本磁化曲线或平均磁化曲线，如图2所示。基本磁化曲线解决了磁滞回线上B与H的多值函数问题，在工程中得以广泛应用。一般情况下，若无特别说明，生产厂家提供的铁磁材料磁化曲线或相应数据都是指基本磁化曲线。严格说来，用基本磁化曲线代替磁滞回线是有误差的，但这种误差一般为工程所允许。因为大多数铁磁材料的磁滞回线都很窄，即B_r和H_c都很小。磁滞回线很窄的铁磁材料也叫软磁材料，在电机中常用的有硅钢片、铸铁、铸钢等等。B_r和H_c都比较大，即磁滞回线很宽的铁磁材料，通常也形象地称为硬磁材料或叫永磁材料。电机中常用的永磁材料有铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。需要特别说明的是，与软磁材料相比，硬磁材料的磁导率很小，如常用永磁材料的磁导率都接近μ₀。铁磁材料在交变磁场作用下的反复磁化过程中，磁畴会不停转动，相互之间会不断摩擦，因而就要消耗一定的能量，产生功率损耗。这种损耗称为磁滞损耗，定量分析如下。

　　磁滞损耗