자기이력곡선이란?
Magnet의 기본적인 성질은 그림에서와 같이 자기이력곡선(MagneticHysteresis Curve)으로 나타낸다. 먼저 자석을 자장중에 놓고 "0"의 위치에서부터 자장을 서서히 증가시키면 자장중의 자속밀도가 급격히 증가하지만 어느 점 이상에서는 외부 자장을 가하여도 자속밀도는 급격히 증가하지 않고 가해준 자장만큼만 증가하게 되는데 이 상태를 포화라 하고 점 "a"가 된다.
이 상태에서 외부 자장을 점차 줄이면 자속밀도는 a→b로 감소하고 외부자장을 0(Zero)으로 하면 "b"점에 오게 되고 0b의 자속밀도가 남게 된다. 이 값을 잔류자속밀도(Residual Induction)라 부르고 Br로 표시하며 단위는 G(Gauss)이다.
더욱 역방향의 외부자장을 가하면 점점 자속밀도가 감소하여 "c" 점에 오게 되는데, 이 "c" 점에 오게 하기 위한 필요한 역방향의 외부자장의 강도를 보자력 또는 항자력(Coercive Force)라 부르고 Hc로 표시하며 단위Oe(Oersted)이다.
계속 역방향의 외부자장을 증가시키면 "d"점에서 다시 포화되고 e→f→a→b→c와 같은 Cycle을 이루며 이 곡선을 자기이력곡선이라 부른다
감자곡선
실제로 영구자석을 설계하고 해석하는 경우에 있어서는 대부분 자기이력곡선의 b→c의 제 2상한을 이용한다. 이 부분을 감자곡선이라 부른다.
아래 그림의 곡선은 감자곡선을 나타내는데 곡선상의 임의의 점 "A"에서의 "B"와 "H"의 값은 Ba와 Ha가 되는데 이 점에 있어서 사용상의 Energy는 Ba Ha가 되고 이것을 Energy적이라 부른다.
곡선상의 BaHa가 최대가 되는 점 "D"에서의 Bd Hd를 최대 Energy적이라 부르고 "BHmax"로 표시하며 그 단위는"106 GOe"를 사용한다.
감자곡선 상의 임의의 점의 Energy적을 쉽게 알기 위하여 같은 BH가 되는 점을 연결하여 미리 그려 놓는다.
페라이트자석 저온 감자의 도표적 해석
일반적으로 Ferrite Magnet는 주조자석에 비하여 온도변화에 대하여 약 10배 정도 더 영향을 받는다.
온도감소시 Br은 약 0.18∼0.20 %/℃정도 증가하고 Hc는 약 0.35∼0.45 %/℃정도 감소한다.
Ferrite Magnet의 자기적 특성은 자벽이동, 자구회전 등 여러 가지 복합적인 요인에 크게 의존한다.
그러나 Magnet의 감자에 대한 안정성 측정은 본질적으로 Magnet 회로를 제작하여 아래 그림에서 보여주는 온도변화에 의하여 야기되는 특성변화의 도표적 해석방법으로 할 수 있다. 이러한 해석방법은 임의의 온도에서의 B-H Curve와 상온에서의 B-H Curve가 수학적으로 1 : 1 대응 관계이고, Curve 의 변곡 부분이 접선 S-T에 머문다는 가정을 기초로 한다.
이 근사적 해석방법은 자기회로가 상온에서 외부자계의 영향을 받지 않는다는 조건하에서 저온에서의 감자의 가정을 적용할 수 있다. 정확한 Data는 실제 측정으로부터 얻을 수 있을 것이다.
회복될 수 없는 저온 감자
위 도표에서 Br-iHc Curve는 상온에서의 Curve이고 Br'-iHc' Curve는 저온에서의 특성 Curve이다.
그러나 저온에서는 P1-Q1' 만큼의 자속밀도가 감소되어 동작점은 Q1'로 이동한다. Magnet가 상온으로 되돌아 왔을 때 Q1'과 대응되는 점 R1점으로 이동한다. 그러나 동작점은 R1에서 시작되는 inor loop 상의 Q점이 된다.
이것은 Magnet가 감자되었다는 의미를 말한다. 상온 이하로 떨어졌을 때 동작점은 P1에서 Q1'으로 이동하고 저온에서 상온으로 회복될 때 동작점은 Q1'에서 Q로 변한다.
회복될 수 있는 저온 감자
Magnet의 동작선이 O-P2 일 때 상온에서의 동작점은 P2가 되고 저온에서는 Q2'가 된다. 그러나 이런 경우에는 온도변화(저온에서 상온으로의 변화)가 발생하였더라도 Q2'의 대응점이 상온에서 R2에 존재하기 때문에 동작점은 P2가 된다. 그러므로 감자가 되지 않는다.
위에서 언급되었던 것처럼 저온에서와 상온에서의 자속밀도 차이는 동작선에 크게 의존한다.
본질적으로 외부 감자계를 유발시키는 회전 전기기구들의 경우에는 감자효과의 해석을 통하여 최초 동작점(동작선)뿐만 아니라 감자로 인한 이동 가능한 동작점을 고려하여 만들어져야 한다
자 계 : 전선에 전류를 흘리면 전선 주위에 자계가 발생한다.
자 력 선 : 종이 위에 철분을 뿌려 놓고 전선에 전류를 흘리면 환상으로 철분이 늘어서 자계가 발생하는 것을 알 수가 있다. 이 상태를 자력선이라 말한다.
자 속 : 철심에 전선을 감고 전류를 흘리면 철심은 자계에 의하여 자석이 된다. 그 때에 발생하는-자력선의 다발을 자속(磁束)이라 하며 Φ로 표시한다
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자기이력곡선이란?
Magnet의 기본적인 성질은 그림에서와 같이 자기이력곡선(MagneticHysteresis Curve)으로 나타낸다. 먼저 자석을 자장중에 놓고 "0"의 위치에서부터 자장을 서서히 증가시키면 자장중의 자속밀도가 급격히 증가하지만 어느 점 이상에서는 외부 자장을 가하여도 자속밀도는 급격히 증가하지 않고 가해준 자장만큼만 증가하게 되는데 이 상태를 포화라 하고 점 "a"가 된다.
이 상태에서 외부 자장을 점차 줄이면 자속밀도는 a→b로 감소하고 외부자장을 0(Zero)으로 하면 "b"점에 오게 되고 0b의 자속밀도가 남게 된다. 이 값을 잔류자속밀도(Residual Induction)라 부르고 Br로 표시하며 단위는 G(Gauss)이다.
더욱 역방향의 외부자장을 가하면 점점 자속밀도가 감소하여 "c" 점에 오게 되는데, 이 "c" 점에 오게 하기 위한 필요한 역방향의 외부자장의 강도를 보자력 또는 항자력(Coercive Force)라 부르고 Hc로 표시하며 단위Oe(Oersted)이다.
계속 역방향의 외부자장을 증가시키면 "d"점에서 다시 포화되고 e→f→a→b→c와 같은 Cycle을 이루며 이 곡선을 자기이력곡선이라 부른다
감자곡선
실제로 영구자석을 설계하고 해석하는 경우에 있어서는 대부분 자기이력곡선의 b→c의 제 2상한을 이용한다. 이 부분을 감자곡선이라 부른다.
아래 그림의 곡선은 감자곡선을 나타내는데 곡선상의 임의의 점 "A"에서의 "B"와 "H"의 값은 Ba와 Ha가 되는데 이 점에 있어서 사용상의 Energy는 Ba Ha가 되고 이것을 Energy적이라 부른다.
곡선상의 BaHa가 최대가 되는 점 "D"에서의 Bd Hd를 최대 Energy적이라 부르고 "BHmax"로 표시하며 그 단위는"106 GOe"를 사용한다.
감자곡선 상의 임의의 점의 Energy적을 쉽게 알기 위하여 같은 BH가 되는 점을 연결하여 미리 그려 놓는다.
페라이트자석 저온 감자의 도표적 해석
일반적으로 Ferrite Magnet는 주조자석에 비하여 온도변화에 대하여 약 10배 정도 더 영향을 받는다.
온도감소시 Br은 약 0.18∼0.20 %/℃정도 증가하고 Hc는 약 0.35∼0.45 %/℃정도 감소한다.
Ferrite Magnet의 자기적 특성은 자벽이동, 자구회전 등 여러 가지 복합적인 요인에 크게 의존한다.
그러나 Magnet의 감자에 대한 안정성 측정은 본질적으로 Magnet 회로를 제작하여 아래 그림에서 보여주는 온도변화에 의하여 야기되는 특성변화의 도표적 해석방법으로 할 수 있다. 이러한 해석방법은 임의의 온도에서의 B-H Curve와 상온에서의 B-H Curve가 수학적으로 1 : 1 대응 관계이고, Curve 의 변곡 부분이 접선 S-T에 머문다는 가정을 기초로 한다.
이 근사적 해석방법은 자기회로가 상온에서 외부자계의 영향을 받지 않는다는 조건하에서 저온에서의 감자의 가정을 적용할 수 있다. 정확한 Data는 실제 측정으로부터 얻을 수 있을 것이다.
회복될 수 없는 저온 감자
위 도표에서 Br-iHc Curve는 상온에서의 Curve이고 Br'-iHc' Curve는 저온에서의 특성 Curve이다.
그러나 저온에서는 P1-Q1' 만큼의 자속밀도가 감소되어 동작점은 Q1'로 이동한다. Magnet가 상온으로 되돌아 왔을 때 Q1'과 대응되는 점 R1점으로 이동한다. 그러나 동작점은 R1에서 시작되는 inor loop 상의 Q점이 된다.
이것은 Magnet가 감자되었다는 의미를 말한다. 상온 이하로 떨어졌을 때 동작점은 P1에서 Q1'으로 이동하고 저온에서 상온으로 회복될 때 동작점은 Q1'에서 Q로 변한다.
회복될 수 있는 저온 감자
Magnet의 동작선이 O-P2 일 때 상온에서의 동작점은 P2가 되고 저온에서는 Q2'가 된다. 그러나 이런 경우에는 온도변화(저온에서 상온으로의 변화)가 발생하였더라도 Q2'의 대응점이 상온에서 R2에 존재하기 때문에 동작점은 P2가 된다. 그러므로 감자가 되지 않는다.
위에서 언급되었던 것처럼 저온에서와 상온에서의 자속밀도 차이는 동작선에 크게 의존한다.
본질적으로 외부 감자계를 유발시키는 회전 전기기구들의 경우에는 감자효과의 해석을 통하여 최초 동작점(동작선)뿐만 아니라 감자로 인한 이동 가능한 동작점을 고려하여 만들어져야 한다
자 계 : 전선에 전류를 흘리면 전선 주위에 자계가 발생한다.
자 력 선 : 종이 위에 철분을 뿌려 놓고 전선에 전류를 흘리면 환상으로 철분이 늘어서 자계가 발생하는 것을 알 수가 있다. 이 상태를 자력선이라 말한다.
자 속 : 철심에 전선을 감고 전류를 흘리면 철심은 자계에 의하여 자석이 된다. 그 때에 발생하는-자력선의 다발을 자속(磁束)이라 하며 Φ로 표시한다
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