下面我们来介绍有效磁导率。由于有效磁导率也叫等效磁导率,使工程上为了简化计算方便,生产厂家的产品出厂前,帮助使用者计算好某些参数,其中包括有效磁导率。所以在介绍有效磁导率前,我们想有几个问题,第一个为什么要重点研究有效磁导率?第二个,作为电感来讲,它对磁芯又有什么样的要求?第三个,带有空气隙的高磁导率的磁性的等效磁导率又是多少?
下面我们以飞利浦公司的产品为例,介绍对于各种牌号磁芯的有效磁导率。如表所示,我们以3C90为例,当3C90的磁芯,它的空气隙松从0逐渐增加到980μm时,那么它的有效磁导率也是从1660变化到72,表中的其他磁芯也遵循这样的规律。也就是说磁芯开的气隙越大,它的有效磁导率就越低。
下面我们来推导有效磁导率的公式。以带有气隙的环形磁芯的有效磁导率为例,如图所示,但有气隙长度为δ的环形磁芯,其他尺寸如图所示。那么在忽略边缘磁通和散磁通的情况下,就有,
,我们就可以推导出
,又由于磁芯的磁导率远远大于气隙磁导率,可以得出来。根据全电流定理,NI也就是说通过线圈的电流乘上线圈的圈数等于气隙上的磁压降,加上磁芯上的磁压强,那么
。
有全电流定理写出的公式,
,我们把 HC用BC除上带入,用除以带入,可以得到
,进一步简化就等于
,其中
,我们把分子上的放到分母上,于是
。经过分析我们可以得到其中远远小于工程上可以忽略不计,这样有效磁导率
。那么磁芯带气隙以后,它的有效磁导率是降低了。
我们对的表达是进一步分析,如果远远小于这可以推导出近似为,所以
,其中
,Hc为磁芯的磁场强度,等效的气隙的磁场强度为
。
开了气隙以后就磁芯磁导率发生了变化。从图的右图可以知道,开气隙以后,合同的磁化曲线的线性度比磁性材料的磁化曲线好的多。也就是说磁性材料特性的非线性比磁阻大的多的线性器件淹没了,而且可以通过改变气隙的大小方便的改变磁芯的有效磁导率。另外由于气隙的去磁作用,磁性的剩余磁感应强度Br大大下降了,这个特点对单向磁化的应用非常有利。
下面我们来介绍幅值磁导率。在没有直流偏置时,交变磁场强度的幅值,与磁通密度的幅值的关系称为幅值磁导率,ma表示
。如左图所示,幅值磁导率随峰值磁感应强度的变化而变化。而且温度发生变化时,幅值磁导率也发生变化。需要注意的是幅值磁导率与最大磁导率的区别。