下面我們來介紹有效磁導率。由于有效磁導率也叫等效磁導率,使工程上為了簡化計算方便,生產廠家的產品出廠前,幫助使用者計算好某些參數,其中包括有效磁導率。所以在介紹有效磁導率前,我們想有幾個問題,第一個為什么要重點研究有效磁導率?第二個,作為電感來講,它對磁芯又有什么樣的要求?第三個,帶有空氣隙的高磁導率的磁性的等效磁導率又是多少?
下面我們以飛利浦公司的產品為例,介紹對于各種牌號磁芯的有效磁導率。如表所示,我們以3C90為例,當3C90的磁芯,它的空氣隙松從0逐漸增加到980μm時,那么它的有效磁導率也是從1660變化到72,表中的其他磁芯也遵循這樣的規律。也就是說磁芯開的氣隙越大,它的有效磁導率就越低。
下面我們來推導有效磁導率的公式。以帶有氣隙的環形磁芯的有效磁導率為例,如圖所示,但有氣隙長度為δ的環形磁芯,其他尺寸如圖所示。那么在忽略邊緣磁通和散磁通的情況下,就有,
,我們就可以推導出
,又由于磁芯的磁導率遠遠大于氣隙磁導率
,可以得出來。根據全電流定理,NI也就是說通過線圈的電流乘上線圈的圈數等于氣隙上的磁壓降
,加上磁芯上的磁壓強
,那么
。
有全電流定理寫出的公式,
,我們把 HC用BC除上帶入,
用
除以
帶入,可以得到
,進一步簡化就等于
,其中
,我們把分子上的放到分母上,于是
。經過分析我們可以得到其中遠遠小于
工程上可以忽略不計,這樣有效磁導率
。那么磁芯帶氣隙以后,它的有效磁導率是降低了。
我們對的表達是進一步分析,如果
遠遠小于
這可以推導出
近似為
,所以
,其中
,Hc為磁芯的磁場強度,等效的氣隙的磁場強度為
。
開了氣隙以后就磁芯磁導率發生了變化。從圖的右圖可以知道,開氣隙以后,合同的磁化曲線的線性度比磁性材料的磁化曲線好的多。也就是說磁性材料特性的非線性比磁阻大的多的線性器件淹沒了,而且可以通過改變氣隙的大小方便的改變磁芯的有效磁導率。另外由于氣隙的去磁作用,磁性的剩余磁感應強度Br大大下降了,這個特點對單向磁化的應用非常有利。
下面我們來介紹幅值磁導率。在沒有直流偏置時,交變磁場強度的幅值,與磁通密度的幅值的關系稱為幅值磁導率,ma表示
。如左圖所示,幅值磁導率隨峰值磁感應強度的變化而變化。而且溫度發生變化時,幅值磁導率也發生變化。需要注意的是幅值磁導率與最大磁導率的區別。