电 机 学
第 一 章 磁 路
二、磁路的计算 1、直流磁路的计算 磁路计算时，通常是先给定磁通量，然后计算所需 要的励磁磁动势。对于少数给定励磁磁动势求磁通量的 逆问题，由于磁路的非线性，需要进行试探和多次迭代， 才能得到解答。 简单串联磁路 不计漏磁影响，仅有一个磁回路的无分支磁路。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H l 77104 5 104 A 385A
励磁磁动势
F H FelFe H l 432.6 A
气隙磁位降在整个磁路中所占比例较大
电 机 学
第 一 章 磁 路Байду номын сангаас
简单并联磁路 考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分支的磁路。 电机和变压器的磁路大多属于此类。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
磁动势和磁场强度则用有效值表示。
交变磁通的效应： 1、交变磁通会引起铁心损耗。 2、磁通量随时间交变，必然会在激磁线圈内产生感应电动势。 3、磁饱和现象会导致激磁电流、磁通和电动势波形的畸变。
电 机 学
第 一 章 磁 路
小结：本节介绍了铁磁材料的特性，重点通 过例题讲解了磁路的计算方法，同时 讲解了交流和直流磁路的特点。
电 机 学
第 一 章 磁 路
3、铁磁材料 分类： 软磁材料： 磁滞回线窄、剩磁Br和矫顽力Hc都小。常用的有铸 铁、铸钢和硅钢片等。磁导率较高，适用于制造电机和 变压器铁心。 硬磁（永磁）材料： 磁滞回线宽、剩磁Br和矫顽力Hc都大。常用的有铝 钴镍、铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。适用于永磁电机、 扬声器等。
电 机 学
第 一 章 磁 路
2、磁化曲线和磁滞回线
B c b d 绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
a O
非铁磁材料
H 起始磁化曲线的四各阶段： oa段：外磁场较弱，B值增加较慢。 ab段：磁畴转向，方向趋于外磁场，B值增加较快。 bc段：外磁场继续增加，可转向的磁畴越来越少， B值增加越来越缓慢。 称为磁饱和。 cd段：磁化曲线基本上成为与非铁磁材料相平行的直线。 磁化曲线的拐点:d点称为漆点，设计时为了获得较大的磁通量而又不过分增 大励磁磁动势，常把工作点设计在漆点附近。
查磁化曲线得DR530 得 H1 H 2 215A / m 左右两边铁心段的磁位降为
H1l1 H 2l2 21515102 A 32.25A
总磁动势和励磁电流为
Ni 2H H l H l
11
3 3
(4818 87.75 32.25) A 4938A
电 机 学
第 一 章 磁 路
第3～4课时
课题：磁路 教学内容：§1.2 磁路的计算 目的要求：1、了解磁化曲线和铁磁材料的特性 2、掌握磁路的计算 3、掌握直流电机空载磁路 4、永磁和交流磁路的特点 重点：磁路的计算 难点：直流电机的空载磁路 教法：讲课 教具：多媒体 教学过程：1、磁化曲线和铁磁材料的特性 2、磁路的计算 3、掌握直流电机空载磁路 4、永磁和交流磁路的特点 5、总结布置作业
并联磁路
模拟电路图
电 机 学
第 一 章 磁 路 例题：图见上页，铁心材料DR530硅钢片，三个铁心柱和上下铁 扼的截面积均为A=2×2 × 10-4 m2 ，磁路段平均长度l=5 × 10-2 m ，气隙长度 1 2 2.5 103 m，励磁线圈匝数 N1=N2=1000匝。不计漏磁通，试求在气隙内产生 B 1.221 T 的磁通密度时，所需的励磁电流。 解：根据基尔霍夫第一定律
H
BFe 1 A / m 159A / m 3 7 Fe 5 10 4 10
B
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
气隙磁场强度 铁心磁位降 气隙磁位降
0
9 3.052 A / m 77 104 A / m 4 10 7 1
H FelFe 159 (0.3 0.0005 A 47.6 A )
电 机 学
第 一 章 磁 路
每个主磁极的总磁通
m 0 f
通常 f 约占 0 的（15～25）%
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
磁回路的组成： 1、套装励磁绕组的主磁极铁心（m）。 2、固定主磁极的定子磁轭（j）。 3、定、转子之间的气隙（δ ）。 4、电枢铁心周沿开槽而形成的电枢齿。 5、电枢铁心。
电 机 学
第 一 章 磁 路
§1.2 磁路的计算 绪论 一、常用的铁磁材料及其特性 磁路基本 1、铁磁材料的磁化 定律 磁化： 铁磁材料 及特性 将铁磁材料（铁、镍、钴）放入磁场中，其磁性会显著 磁路计算 增强。 原因： 铁磁材料内部存在许多很小的磁畴。未磁化时磁畴杂乱无章地排列， 其磁效应互相抵消，对外部不呈现磁性。当铁磁材料放入磁场中，在外 磁场的作用下，磁畴轴线将趋于一致，由此形成一个附加磁场叠加在外 磁场上，使合成磁场大为增强。
电 机 学
第 一 章 磁 路
磁滞回线 反映铁磁材料进行周期性磁化时，B和H之间的变化关系。 绪论
B b a 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
Br
c Hc O d e
f
H
Br:称为剩余磁通密度，简称剩磁。 HC：矫顽力。 BT和HC是铁磁材料的两个重要参数。这种B滞后于H变化的现象称 为磁滞。其B-H闭合回线称为磁滞回线。 若改变H进行反复磁化，可以得到一系列不同的磁滞回线，将顶点 连接起来就得到基本磁化曲线。见P17图1-9.
五、交流磁路的特点
交流磁路中，激磁电流是交流，磁路中的磁动势及 其所激励的磁通均随时间变化，但每一瞬间仍和直流磁 路一样，遵循磁路的基本定律。可以使用与直流磁路相 同的基本磁化曲线。计算时，为表明磁路的工作点与饱
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
和情况，磁通量和磁通密度均用交流的幅值表示，
B
气隙磁位降
2H 2
0
2
1.211 2.5 103 A 4818A 4 107
中间铁心段的磁位降 中间铁心段的磁通密度 ：
1.211 (2 0.25) 2 104 B3 T 1.533 T A 4 104
电 机 学
第 一 章 磁 路
i
4938 A 2.469 A 2000
电 机 学
第 一 章 磁 路
三、直流电机的空载磁路和磁化曲线 空载磁路及其计算：
主磁通： 由励磁电流所励磁 的磁通，绝大部分经 由主极铁心、气隙而 到达电枢铁心。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
主极漏磁通： 仅与励磁绕组自身交链 而不通过气隙的磁通。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
电 机 学
第 一 章 磁 路
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
电 机 学
第 一 章 磁 路
4、铁心损耗 绪论 磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时，材料被反复交变磁化， 磁路基本 定律 由于磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量造成损耗。 铁磁材料 及特性 磁滞损耗ph与磁场交变的频率f、铁心的体积V和磁 磁路计算 滞回线的面积成正比。 涡流损耗 当通过铁心的磁通随时间变化时，铁心中将产生感应电动势，并引 起环流，环流在铁心内部围绕磁通作漩涡状流动，由此引起损耗。 频率越高，磁通密度越大，感应电动势就越大，涡流损耗亦越大； 铁心的电阻率越大，涡流所流过的路径越长，涡流损耗就越小。 铁心损耗 铁心中磁滞损耗和涡流损耗之和。 与频率的1.3次方、磁通密度的平方和铁心重量成正比。
查磁化曲线得DR530，B3 对应的H3 =19.5 × 103A/m， 中间铁心段磁位降为 绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H3l3 19.5 102 4.5 102 A 87.75A
左右两边铁心段的磁位降 左右两边铁心中的磁通密度B1、B2为
/ 2 0.613103 / 2 B1 B2 T 0.776T 4 A 4 10
串联磁路
模拟电路图
电 机 学
第 一 章 磁 路 例题：如前例题，开一个长度 5 104 m 的气隙，问铁心激励 1T的磁通密度时，所需的励磁磁动势为多少？已知铁心截面 积 AFe 3 3104 m2 ，Fe 50000 。
解：根据基尔霍夫第二定律 得
铁心内磁场强度
H Fe
作业：P27 6、8题
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
当磁路闭合时，磁路内的磁通密度 为Br ，工作点为R点；当磁路中具有气隙 时，由于磁阻增大，磁路内的磁通密度将 要减小，磁路的工作点将沿永磁体的去磁 曲线下移到A点。其工作点由永磁体的去 磁曲线和工作线两者来决定，这就是永磁 磁路的特点。
电 机 学
第 一 章 磁 路
1 2 21 22
由于铁心结构对称 则两边磁路长度分别为l1、l2，中间铁 心段磁路长度为l3 根据基尔霍夫第二定律 有 l3=4.5 × 10-2 m l1=l2= 15 × 10-2 m
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
H l
k k
H1l1 H3l3 2H N1i1 N2i2 2N1i1
磁路长度
电 机 学
第 一 章 磁 路
空载磁路的计算 磁回路选定后，根据各段内的磁通量和截面积， 分别算出各段的磁通密度Bk，再依各段所用材料的基本 磁化曲线，查得相应的磁场强度Hk，即可算出产生主磁 通Ф0时整个闭合磁路所需的一对的总励磁磁动势F0。
绪论 磁路基本 定律 铁磁材料 及特性 磁路计算
F0 H k lk
k 1
气隙和电枢齿两部分磁位降之和约占整个励磁磁动势F0的85%以上。
n
电 机 学
第 一 章 磁 路