Vol.20 No.I 高小玫等：磁电复合线材热效应的计算与分析 ·75· 0.001~0.1范围变化，Y的变化为，里o1≈0.5，平≈0.45.因此可以认为若磁芯半径为1mm, 导体厚度在1~100μm范围时，所产生的磁热变化不大， 在实际应用中，还应该考虑导体表面因环境的作用而发生的变化.如铝是自然钝化趋势 非常大的元素，它在空气中的钝化膜层有时可厚达200~300μm,已具有明显的欧姆电 阻因此导体层的厚度不能只强调薄，具体应用时应计人可能产生的纯化膜影响. 2.3形状的影响 从式(14)和式(15)可看出，片状样品的磁热功率还受片厚度的影响，它反映在)上，可由 该式计算.设t=3mm,n随厚度t,的变化如图5所示. 从图5可以很明显地看出n有极大值.磁芯的nm和导体的n都落在；，=马，=3mm上.这证 明了正方形截面的形状对磁热效应的贡献最大.从图5a,b的数值上看，nm=l, 7m=1/4,又一次说明导体部分比磁芯部分对磁热的贡献大. 0.3a b 0.2 黑 0.5 0.1 0 5 10 0 6 8 f/mm t/mm 图5形状因子n随片状样品厚度的变化.(a)磁芯()：(b)导体(7) 柱状和管状样品，尽管都是圆柱状，其磁热功率（特别是磁芯的祸流效应）的表达式却有 着明显区别.从式(2)和式(4)比较发现，在相同外径尺寸下，柱状样品，磁芯的祸流功率与尺 寸相关的系数是a,而管状样品此系数为(a+a).这意味着在磁热线尺寸限定（比如同为a,) 的情况下，空心的管状样品要比实心的柱状样品的磁热效应多出一部分，它恰等于以α，为半 径的实心柱体样品产生的磁芯祸流功率，这和片状样品的磁芯层厚减小，磁热效应减弱的结 果相反，这一特点在磁芯材料的电阻率很小时将十分有意义，选管状截面的磁热线可得到更 大的磁热效应， 结论 3 ()磁电复合样品的磁热效应既与磁、电特性有关，还与样品形状和磁电复合结构有关， (2)理论分析表明，样品截面为圆形或正方形时的磁热效应最大；而选空心的管状样品比 实心的柱状样品能获得更大的磁芯涡流功率P· (3)计算表明，增加导体层厚度并不能提高样品磁热效应，相反导体层薄些磁热更大，在 相对厚度k<0.1时所产生的磁热变化不大，磁电复合的结构因子平的最大值是0.5. (4)片状样品的形状因子最大值磁芯的nmu只有导体nmm的1/4，所以对片状样品来讲导 体层是磁热效应的主要贡献者，v lo .2 0 Nb . 1 高小 玫等 : 磁电复合线材热效应的计算 与分析 . 57 . .0 0 1一 0 . 1 范围变 化 , 平的变化 为 , 萝o0 : 、 0 . 5 , 萝。 . , 七 .0 45 . 因此 可 以 认 为若 磁芯 半径 为 1 ~ , 导体厚度 在 1 一 10 卜m 范 围 时 , 所产 生 的磁热 变化 不大 . 在 实 际应用 中 , 还 应该 考虑 导体表 面 因环 境 的作 用而 发 生 的变 化 . 如 铝 是 自然钝 化趋 势 非 常 大 的元 素 , 它 在 空 气中 的 钝 化膜 层 有 时 可 厚 达 2 0 一 3 0 “ ml s] , 已 具有 明 显 的 欧 姆 电 阻 . 因此 导体层 的厚度不 能只 强调薄 , 具体 应用 时应 计人 可 能产 生的钝 化膜 影 响 . 2 . 3 形状的影响 从式 ( 14) 和 式 ( 15) 可 看 出 , 片 状样 品 的磁 热功 率还受 片 厚度 的影 响 , 它 反 映在粉上 , 可 由 该式 计算 · 设 t : = 3 ~ , 刀随厚度 t Z的变 化如 图 5 所 示 . 从图 5 可 以 很 明显 地看 出刀有 极大值 . 磁芯 的% 和 导体的叭都落在 几= t , = 3 ~ 上 . 这 证 明 了 正 方 形 截 面 的 形 状 对 磁 热 效 应 的 贡 献 最 大 . 从 图 a5 , b 的 数 值 上 看 , , 。 ~ = l , 粉 _ = l4/ , 又一 次说明导体部分 比磁芯部分对磁 热 的贡 献大 . .0 3而 霉 厂一 1 1 1 习 ~ 习 ~ 图 5 形状因子叮随片状样品厚度赶的变化 . a( )磁芯 (` 》 ( `得体伪J 柱状 和管 状样 品 , 尽管都是 圆柱 状 , 其磁 热功 率 (特别是磁 芯 的涡 流效 应 ) 的表 达 式却有 着 明 显区 别 . 从式 (2) 和 式 ( 4) 比较发 现 , 在 相 同外径 尺 寸下 , 柱 状样 品 , 磁芯 的 涡流 功率 与 尺 寸相 关 的系数 是 a Z , 而管状样 品此系 数为 (可+ 嘴) . 这意味着 在磁 热线尺寸 限定 (比如 同为气 ) 的情况下 , 空 心 的管状 样 品要 比实心 的柱状 样 品的磁 热效应 多 出一部分 , 它恰等于 以 。 ,为半 径 的实心 柱 体样 品产 生的磁 芯 涡流 功率 . 这和 片状样 品 的磁 芯层 厚减小 , 磁热效应 减 弱 的结 果 相 反 . 这一 特点在 磁芯 材料 的电阻 率很 小 时将十分有意 义 , 选管 状截 面 的磁 热 线可 得到 更 大 的磁热效应 . 3 结论 ( l) 磁 电复 合 样 品的磁热效 应 既与磁 、 电特性 有 关 , 还 与样 品形 状和 磁 电复合结 构有 关 . (2 )理论分 析表 明 , 样 品截 面为 圆形 或正 方形 时 的磁 热效 应最 大 ; 而选 空心 的管 状样 品 比 实心 的柱状样 品能 获得 更大 的磁 芯涡 流功率 mP . (3) 计算表 明 , 增加 导体层 厚度并 不能提 高样 品磁 热效应 , 相 反 导体层薄些 磁 热更 大 . 在 相 对厚度 k < 0 . 1 时 所产生 的磁 热变 化不大 , 磁 电复合 的结构因子 梦的最 大值 是 0 . 5 . (4) 片 状样 品的形 状 因子 最大 值磁 芯 的粉 e ~ 只 有 导体刀 ~ 的 l 4/ , 所 以 对片 状样 品来 讲导 体层是 磁热效 应 的主要 贡献 者