利用磁滯模型計算殘留磁力
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當一個磁性材料受到磁場的作用,它的磁矩就會跟隨磁場的變化而發生改變,產生磁化。當外部磁場改變時,磁性材料的磁化強度也隨之改變,但是磁化強度的變化不是瞬間發生的,而是具有一定的遲滯性。當外部磁場開始增加時,磁化強度也會隨之增加,但是增加的速度不是線性的,而是逐漸變緩。同樣地,當外部磁場開始減少時,磁化強度也會隨之減少,但是減少的速度也是逐漸變緩的。
當磁場變化的方向反轉時,磁化強度也會隨之反轉,但是在磁場方向反轉的瞬間,磁性材料的磁化強度不是瞬間反轉的,而是在一段時間內逐漸從原來的方向轉向新的方向,這個轉向過程就是磁滯現象。
磁滯現象是磁性材料的一個重要特性,它對於許多電子器件和磁性元件的設計和性能都有著重要的影響。在應用中,需要對磁性材料的磁滯特性進行詳細的測試和分析,以確保磁性元件的性能和可靠性。
軟磁材料在磁化的過程中,隨著外部磁場的逐漸增強,也會漸漸形成不可逆的反應。此時,當外加磁場被移除時,軟磁材料的磁化曲線將不會回歸原點,並表現出其殘磁量的特性(Residual induction ,Br)。
在Maxwell的模擬分析中,使用者可以利用鐵損的磁滯模型(Hysteresis Model),在軟體中建立軟磁材料完整的磁滯迴路(Hysteresis loop),並透過模擬分析觀察到外加磁場被移除後,軟磁材料所呈現的殘留磁力表現。
圖3-1是一個Maxwell 2D的C core模型,裡面包含了C core的軟磁材料、激磁繞線組以及觀測的線段。
在材料設定上,我們要將此軟磁材料的損失設置為磁滯模型(圖3-2),並輸入材料供應商所提供的Hci/Br。如圖3-3。
場量計算機在這邊用來計算線段上面通過的磁通量,方法如圖3-4所示。
接著要設定輸入的激勵電流,藉由電流激磁來觀測0.5/2.5/4.5/6.5秒電流歸零時,軟磁材料的殘留磁力表現。
由設置磁滯損失模型,再通電過後的模擬。如圖3-6,觀察軟磁材料的殘留磁力,且當電流逐漸增加至滿足操作點可描繪BH的major loop,模擬也能表現出對應的殘留磁力關係。