什么是磁滞?软磁?硬磁?

磁滞 软磁 硬磁的定义

磁滞现象的主要原因是材料内部的磁畴结构的变化。在没有外部磁场作用时,磁性材料中的磁畴呈现无规则的排列。当外部磁场施加到材料上时,磁畴会重新排列,使得材料具有磁化强度。

一、磁滞现象
磁滞现象的主要原因是材料内部的磁畴结构的变化。在没有外部磁场作用时,磁性材料中的磁畴呈现无规则的排列。当外部磁场施加到材料上时,磁畴会重新排列,使得材料具有磁化强度。

然而,当外部磁场发生变化时,磁畴结构的变化并不是即刻完成的,需要一定的时间。因此,材料的磁化强度不能立即随之变化,而呈现出滞后的特性。
材料磁化强度及内部磁畴随外磁场的变化示意图

材料磁化过程产生的磁滞闭合曲线 


磁滞是磁性材料固有的性质,不同的磁性材料会表现出不同的磁滞特性。磁滞现象在许多应用中需要被考虑和控制,特别是在电感器、电动机、传感器和磁存储设备等领域。  


二、什么是软磁材料?什么是硬磁材料?

根据磁滞回线的宽度,或者矫顽力的大小,我们可以将材料分为为“硬磁”和“软磁”材料。

软磁材料是指具有低矫顽力和高导磁率的磁性材料。它们在外部磁场作用下能够很容易地发生磁化和去磁化。软磁材料表现出良好的磁导性能,对磁场的响应较快,并且能有效地吸收和传导磁能。 

 磁滞回线区域的面积表示磁滞能量损耗


硬磁材料是指具有高矫顽力和高剩余磁化的磁性材料。它们具有较高的饱和磁化强度和较强的矫顽力,能够保持较高的磁化状态。硬磁材料在外部磁场作用下不容易磁化和去磁化,需要较大的磁场才能改变其磁化状态。  


硬磁材料在零线处的退磁斜率较小,软磁材料在零线处具有陡峭的退磁斜率。这是因为与硬磁材料相比,软磁材料在外部磁场释放时会失去更多的磁性。 

总之,硬磁材料需要比软磁材料大得多的矫顽力来消磁,因此设计人员自然会在有利于快速且频繁地切换极性的情况下使用软磁材料,这就是为什么我们在磁场不断变化的电机绕组和变压器中看到硅钢、铁镍和铁等软磁材料。


同样,硬磁材料,例如钕、钐钴和铁氧体,具有高剩磁和高矫顽力,常作为永磁源。

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