鎂

[拼音]：cilu

[英文]：magnetic circuit

利用磁性材料做成具有某種幾何形狀和大小的迴路，目的是在迴路中指定的空間獲得一定強度的磁場。磁路一般由產生磁場的源、軟磁材料和空氣隙三部分組成。產生磁場的源可以是通電流的線圈，或者是永久磁體。

磁路設計，就是在空氣隙中為了獲得預期強度和分佈的磁場，選定最佳的永磁材料及其尺寸和工作點，或選擇最佳線圈資料和工作電流，還要選定軟磁軛鐵材料及大小等。

磁路同電路的對比

考察一個可忽略電源內阻的簡單閉合直流電路，如圖1所示。E為電源電動勢，I為電流，R為電路的電阻，σ為電路導體的電導率，l為電路的長度，A為電路的截面積。當電源內電阻不計時，電路定律為

。

圖2為一個由外加線圈和環形軟磁材料構成的最簡單的理想磁路，NI為外加線圈的安培匝數，μ為軟磁材料的磁導率，l為環的周長，H為環中磁場強度，A為磁路的截面積。根據安培環路定理有

。

把磁路和電路的上述兩個公式加以對比，就可看出兩者有許多相似之處：磁路中的磁通量 Ф和電路中的電流I相當，磁路中線圈的安培匝數NI和電路中的電動勢E相當，電路中的電阻

與磁路中的

相當。NI叫做磁動勢，Rm叫做磁阻。

但磁路和電路的相似性是形式上的，兩者有本質上的差別：自然界不存在磁的良導體或絕緣體（超導體為特例）；磁介質的磁化強度和磁場之間通常都呈非線性關係且較容易飽和，磁性實質上為偶極矩而沒有獨立的磁單極;如果介質磁化不均勻或在不同介質的介面處，會出現所謂磁荷並引起退磁場，這種退磁場和介質的磁化強度互相影響，關係複雜；磁介質還可能有各向異性;恆磁通的源和恆磁動勢的源也都不存在等等。此外，由於在磁路問題中，很難避免漏磁，故磁路設計比電路要困難得多。

簡單磁路的計算

磁路與電路的相似性，提供了磁路計算的基礎。下面討論具體的有代表性的兩種磁路。一種假定沒有漏磁；另一種則把漏磁考慮進去。

第一種為圖3所示的磁路。這個磁路和圖1相比多了一個空氣隙g。空氣隙中的磁場、磁導率、氣隙大小和其截面積分別用

H

g、μo、lg和Ag表示。根據安培環路定理和磁通量的連續性

式中Фg為氣隙中的磁通量。如果假定Ag＝A，並且

可得

。

這一結果表明，當軟磁材料的μ/μo很大、且空氣隙lg較小時，磁動勢NI幾乎全部加在lg上了。

第二種為圖4所示的磁路。這裡用永磁體（陰影部分）代替了線圈。由於I=0，由安培環路定理可得

，

其中

H

d為永磁體內的退磁場，由於其方向和磁路中其他磁場方向相反故取負號。

考慮漏磁後，上式可簡化為

而磁通量的連續性應代之以

其中下標d表示永磁體的各有關量，kf叫漏磁係數，kr叫磁阻係數。磁路結構不同，所用材料不同，kf的取值在1～20，kr的取值在1.05～1.45。二者給出後就可以對磁路進行計算。此外，永磁材料的Bd與μo

H

d之比叫做比磁導係數Pr，根據上述兩式可得

Pr的值由式右各量確定。在永磁材料退磁曲線所在的第二象限，畫一條通過原點斜率等於Pr的直線和退磁曲線相交，則得出永磁材料的工作點(

H

d，Bd)。

動態磁路

以上所述為靜態磁路設計的一般原理。在引力磁體、永磁電機中，工作磁通在不斷地變化，這屬於又一類所謂的動態磁路設計。所有這些設計，都做不到和測量結果精確一致。計算機出現後，人們開始編制計算磁路的各種專用程式。一般方法是先分析磁路，把它分為若干典型的區域，採用許多規則的三角網點模擬各部分。從電動力學的基本方程出發，列出各點磁場、磁勢等有關物理量的方程，利用有限元方法結合材料引數，編制計算機程式，進行數值逼近計算。這種方法不僅大大提高了磁路設計的精度，還使過去許多無法做到的設計成為可能。