铁磁性导电薄板中磁损耗的理论计算

胡刚毅

(连云港职业技术学院 成人教育学院, 江苏 连云港 222006)

铁磁性导电薄板中磁损耗的理论计算

胡刚毅

(连云港职业技术学院 成人教育学院, 江苏 连云港 222006)

铁磁性导电薄板是实际中应用的铁磁性器件中最常见、最基本的物理模型．本文给出了在交变磁场的作用下的各向同性的铁磁性导电薄板中涡流效应产生的磁损耗的理论计算公式．结果表明减小铁磁性导电薄板的电导率和薄板厚度,是减小铁磁性导电薄板中由涡流效应引起的磁损耗功率的有效方法．

铁磁性导电薄板; 涡流效应; 磁损耗

0 引言

1 铁磁体的磁损耗

H=Hmcosωt

(1)

对应的复数形式为

(2)

(3)

(4)

(5)

式中

(6)

(7)

即有

(8)

(9)

(10)

将式(1)、(3)代入式(10),得

将式(7)代入上式得

(11)

2 铁磁性导电薄板的磁损耗

设铁磁性导电薄板在x方向厚度为2d,在y、z方向为无限延伸,坐标系原点选在薄板中中心．

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

在铁磁导体与空气的分界面上的边界条件为

(18)

联立式(12)～(17) Maxwell方程组,结合式(18)可求得铁磁性导电薄板中磁场强度为

Hx=0

(19)

Hy=0

(20)

(21)

(22)

把式(22)代入式(11)求得铁磁性导电薄板中单位体积的磁损耗功率为

(23)

若铁磁性导电薄板是高电阻率的且在低频率磁场作用下,则式(23)可简化为

(24)

由式(24)可见,高电阻率的铁磁性导电薄板在低频磁场作用下由涡流效应引起的损耗功率与外加交变磁场频率f的平方、铁磁薄板中磁感强度的幅值的平方、薄板厚度d的平方和薄板的电导率σ成正比．因此,减小铁磁性导电薄板的电导率和薄板厚度是减小由涡流效应引起的磁损耗功率的有效方法．

3 结束语

本文利用Maxwell方程组求得在交变磁场的作用下的各向同性的铁磁性导电薄板中涡流效应产生的磁损耗的理论计算公式(23)、(24)式,结果表明减小铁磁性导电薄板的电导率和薄板厚度是减小铁磁性导电薄板中由涡流效应引起的磁损耗功率的有效方法,这个结果对于理论研究和实际应用都有现实意义．

致谢本文撰写过程中得到杨全民教授的悉心指导和帮助,在此表示衷心感谢!

[1] 杨全民. 铁磁性圆柱体中涡流引起的损耗功率分布?[J]. 徐州师范大学学报:自然科学版, 2004, 22(4):64-67.

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[3] 杨全民, 许启明, 方允樟, 等. 铁基纳米晶合金介观结构的等效RLC并联模型?[J]. 物理学报, 2007, 56(6): 3366-3373.

[4] 杨全民, 许启明, 杨炎, 等. 铁基纳米晶合金的介观阻抗率及应用?[J]. 物理学报, 2008, 57(02): 1008-1013.

[5] 吴崇试. 数学物理方法?[M]. 北京: 北京大学出版社, 1999: 435-438.

[责任编辑：李春红]

TheoreticalCalculationofMagneticLossinaFerromagneticCurrent-carryingPlate

HU Gang-yi

(Lianyungang Technical College, Lianyungang Jiangsu 222006, China)

Ferromagnetic current-carrying plate is the most common and the most basic physical model of ferromagnetic device in actual application. The paper gives the theoretical calculation formula of the magnetic loss caused the eddy current effect in the isotropic ferromagnetic current-carrying plate applied the alternating magnetic field. The result shows that conductivity and plate thickness of the ferromagnetic current-carrying plate are reduced are the effective methods, which the magnetic loss power caused by the eddy current effect in the ferromagnetic current-carrying plate is reduced.

ferromagnetic current-carrying plate; eddy current effect; magnetic loss

O482.5

A

1671-6876(2011)02-0114-04

2010-12-12

胡刚毅(1953-), 男, 江苏连云港人, 主要从事职业教育、成人教育管理及物理教学与研究．