第 1章 磁场供用电教研室 杨 捷第 1章 磁场磁场的强弱和分布，不仅关系到电机的性能，而且还将决定电机的体积和重量，所以磁场的分析和计算，对于认识电机是十分重要。本章主要讨论磁路的基本定律，磁路的计算方法。
1.1 磁路的基本定律
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.3 磁路的计算第 1章 磁场
1、熟悉磁路物理量，掌握磁路的基本定律。
2、了解磁路和电路的关系。
3、了解常用的铁磁材料，熟悉几种磁化曲线。
4、掌握直流磁路的计算方法。
本章重点：
第 1章 磁场一、磁路的概念
1.1 磁路的基本定律
1.磁路
2.主磁通
3.漏磁通
漏磁通主磁通第 1章 磁场一、磁路的概念
1.1 磁路的基本定律
4.励磁电流 If:用以激励磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈；励磁线圈中的电流称为励磁电流。
5.直流磁路：
6.交流磁路：
第 1章 磁场二、磁路的基本物理量
1.1 磁路的基本定律
1.磁感应强度及磁通
（ 1） B
（ 2） Φ
2.磁导率 μ
3.磁场强度 H
4.铁磁材料的磁化曲线第 1章 磁场三、磁路的基本定律
1.1 磁路的基本定律
1.安培环路定律
2.磁路的欧姆定律（ P9 例 1-1）
3.磁路的基尔霍夫第一定律（类似于 KCL） (P9 图 1-4)
4.磁路的基尔霍夫第二定律（类似于 KVL）（ P10 图 1-5）
0
NIHl
第 1章 磁场四、磁路与电路的类比与区别
1.1 磁路的基本定律
1.类比关系磁路 电路物理量 磁动势 F 电动势 E
磁压降 UM 电压 U
磁阻 RM 电阻 R
磁导 Λ 电导 G
基本定律欧姆定律 Φ＝ F／ RM I＝ E ／ R
基尔霍夫第一定律 ΣΦ＝ 0 Σ I＝ 0
基尔霍夫第二定律 Σ NI＝ ΣΦRM Σ U＝ 0
第 1章 磁场四、磁路与电路的类比与区别
1.1 磁路的基本定律
2.区别
（ 1）电路中有电流，就有功率损耗；
而直流磁路中，维持一定的磁通量，铁心中没有功率损耗。
（ 2）在电路中电流全部在导线中流动，导线外没有电流；
在磁路中，没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中，总有一部分漏磁通散布在周围空气中。
（ 3）电阻率在一定温度下是不变的；
磁阻率不是常数，是磁通密度的函数。
（ 4）对线性电路，计算时可以用叠加定理；
铁心磁路，饱和时磁路是非线性，不能用叠加定理。
数学形式相似，物理本质不同。
第 1章 磁场五、其他问题
1.1 磁路的基本定律
1.电磁感应定律（电动势）
2.电磁力和电磁转矩第 1章 磁场五、其他问题
1.1 磁路的基本定律气隙磁场与载流线圈作用产生电磁转矩
2.电磁力和电磁转矩
T=PM/Ω
3.发电机和电动机的转换 —— 电机的可逆原理第 1章 磁场一、铁磁材料的磁化
1.2 常用的铁磁材料及其特性磁化 磁畴 （ P10 图 1-6 ）
二、磁化曲线
1.原始磁化曲线（起始）
第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性二、磁化曲线
2.磁滞回线 （ P12 图 1-8）
磁滞剩磁矫顽力
3.基本磁化曲线第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性三、铁磁材料软磁材料,μ 高,Br小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、
硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；
硬磁材料,μ 不高,Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；
永磁材料 （ P12） （ P14 表 1-1）
第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性四,铁心损耗
1.磁滞损耗和涡流损耗
① 磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的,
（ P14 1-9公式 ）
② 涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗,
（ P15 1-10公式 ）
③ 铁损,磁滞 损耗 +涡流损耗,
（ P15 1-12公式 ）
23.1
mfe Bfp?
fB mp nh?
Bmfp e 2 2?
第 1章 磁场五、电机制造中常用的材料
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.导电材料：铜，铝，石墨 … …
2.导磁材料：硬磁材料，磁钢，永磁铁氧体软磁材料，硅钢片
3.绝缘材料：
4.结构材料：
第 1章 磁场一,直流磁路的计算
1.3 直流磁路
1.磁路的计算：正问题 知道 Φ求 F
逆问题 知道 F求 Φ
2.正问题的计算步骤：
（ 1）分段
（ 2）确定 A,L
（ 3）求 Φ,B
（ 4）由 B求 H
（ 5） F=Σ HL
3.逆问题：试探法
4.串并联磁路的计算,P15 例 1-2,1-3
第 1章 磁场二,直流电机的空载磁路
1.3 直流磁路
1.空载磁路及其计算
（ 1）空载磁场
（ 2）磁路的组成
（ 3）计算
2.直流电机的磁化曲线磁化曲线（ P18图 1-16）
第 1章 磁场三、永磁磁路的计算特点
1.3 直流磁路工作点：工作线与去磁曲线的交点 a就是永久磁铁的工作点。
P19 图 1－ 17 1－ 18
第 1章 磁场作业：习题 1－ 7,1－ 8
1.1 磁路的基本定律
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.3 磁路的计算第 1章 磁场
1、熟悉磁路物理量，掌握磁路的基本定律。
2、了解磁路和电路的关系。
3、了解常用的铁磁材料，熟悉几种磁化曲线。
4、掌握直流磁路的计算方法。
本章重点：
第 1章 磁场一、磁路的概念
1.1 磁路的基本定律
1.磁路
2.主磁通
3.漏磁通
漏磁通主磁通第 1章 磁场一、磁路的概念
1.1 磁路的基本定律
4.励磁电流 If:用以激励磁路中磁通的载流线圈称为励磁线圈；励磁线圈中的电流称为励磁电流。
5.直流磁路：
6.交流磁路：
第 1章 磁场二、磁路的基本物理量
1.1 磁路的基本定律
1.磁感应强度及磁通
（ 1） B
（ 2） Φ
2.磁导率 μ
3.磁场强度 H
4.铁磁材料的磁化曲线第 1章 磁场三、磁路的基本定律
1.1 磁路的基本定律
1.安培环路定律
2.磁路的欧姆定律（ P9 例 1-1）
3.磁路的基尔霍夫第一定律（类似于 KCL） (P9 图 1-4)
4.磁路的基尔霍夫第二定律（类似于 KVL）（ P10 图 1-5）
0
NIHl
第 1章 磁场四、磁路与电路的类比与区别
1.1 磁路的基本定律
1.类比关系磁路 电路物理量 磁动势 F 电动势 E
磁压降 UM 电压 U
磁阻 RM 电阻 R
磁导 Λ 电导 G
基本定律欧姆定律 Φ＝ F／ RM I＝ E ／ R
基尔霍夫第一定律 ΣΦ＝ 0 Σ I＝ 0
基尔霍夫第二定律 Σ NI＝ ΣΦRM Σ U＝ 0
第 1章 磁场四、磁路与电路的类比与区别
1.1 磁路的基本定律
2.区别
（ 1）电路中有电流，就有功率损耗；
而直流磁路中，维持一定的磁通量，铁心中没有功率损耗。
（ 2）在电路中电流全部在导线中流动，导线外没有电流；
在磁路中，没有绝对的磁绝缘体，除了铁心中，总有一部分漏磁通散布在周围空气中。
（ 3）电阻率在一定温度下是不变的；
磁阻率不是常数，是磁通密度的函数。
（ 4）对线性电路，计算时可以用叠加定理；
铁心磁路，饱和时磁路是非线性，不能用叠加定理。
数学形式相似，物理本质不同。
第 1章 磁场五、其他问题
1.1 磁路的基本定律
1.电磁感应定律（电动势）
2.电磁力和电磁转矩第 1章 磁场五、其他问题
1.1 磁路的基本定律气隙磁场与载流线圈作用产生电磁转矩
2.电磁力和电磁转矩
T=PM/Ω
3.发电机和电动机的转换 —— 电机的可逆原理第 1章 磁场一、铁磁材料的磁化
1.2 常用的铁磁材料及其特性磁化 磁畴 （ P10 图 1-6 ）
二、磁化曲线
1.原始磁化曲线（起始）
第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性二、磁化曲线
2.磁滞回线 （ P12 图 1-8）
磁滞剩磁矫顽力
3.基本磁化曲线第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性三、铁磁材料软磁材料,μ 高,Br小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、
硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；
硬磁材料,μ 不高,Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；
永磁材料 （ P12） （ P14 表 1-1）
第 1章 磁场
1.2 常用的铁磁材料及其特性四,铁心损耗
1.磁滞损耗和涡流损耗
① 磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的,
（ P14 1-9公式 ）
② 涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗,
（ P15 1-10公式 ）
③ 铁损,磁滞 损耗 +涡流损耗,
（ P15 1-12公式 ）
23.1
mfe Bfp?
fB mp nh?
Bmfp e 2 2?
第 1章 磁场五、电机制造中常用的材料
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.导电材料：铜，铝，石墨 … …
2.导磁材料：硬磁材料，磁钢，永磁铁氧体软磁材料，硅钢片
3.绝缘材料：
4.结构材料：
第 1章 磁场一,直流磁路的计算
1.3 直流磁路
1.磁路的计算：正问题 知道 Φ求 F
逆问题 知道 F求 Φ
2.正问题的计算步骤：
（ 1）分段
（ 2）确定 A,L
（ 3）求 Φ,B
（ 4）由 B求 H
（ 5） F=Σ HL
3.逆问题：试探法
4.串并联磁路的计算,P15 例 1-2,1-3
第 1章 磁场二,直流电机的空载磁路
1.3 直流磁路
1.空载磁路及其计算
（ 1）空载磁场
（ 2）磁路的组成
（ 3）计算
2.直流电机的磁化曲线磁化曲线（ P18图 1-16）
第 1章 磁场三、永磁磁路的计算特点
1.3 直流磁路工作点：工作线与去磁曲线的交点 a就是永久磁铁的工作点。
P19 图 1－ 17 1－ 18
第 1章 磁场作业：习题 1－ 7,1－ 8
