Какова формула коэффициента усиления ферромагнитного сердечника для стержня катушки момента?

Я студент, который в настоящее время разрабатывает систему срабатывания для CubeSat, точнее магнитотормоз на печатной плате. (с 2 катушками с ферромагнитным сердечником и одним воздушным сердечником)

Я сделал лист Excel, который помогает мне определить магнитный дипольный момент и многое другое из некоторых наборов данных, включая размер и материал, из которого сделан сердечник. В качестве материала выбран пермаллой.

Я предположил, что известно, что магнитный дипольный момент зависит от силы тока, площади сердечника, количества витков и коэффициента усиления. К :

мю "=" к Н я А

где Н это количество витков, я текущее значение и А вектор площади поперечного сечения соленоида.

К сожалению, я нашел мало информации в Интернете об этом коэффициенте усиления, который принимается за К "=" 1 для катушки с воздушным сердечником, но варьируется от 100 до 300 для ферромагнитного сердечника, в зависимости от длины и диаметра, коэффициента формы и проницаемости материала.

Это все, что я нашел в Интернете об этом коэффициенте усиления, и именно поэтому я прошу вас, ребята, предоставить общую формулу этого коэффициента или, по крайней мере, его значение для пермаллоя.

Еще одна вещь, о которой стоит упомянуть, это то, что в прошлом году у меня был разговор об этой ценности с академическим исследователем, и он подтвердил мне ее существование, но мы не стали развивать эту тему дальше.

Следует отметить, что на прикрепленном изображении есть проблема с опечаткой, это должно быть к "=" 100 к 300 .

Диссертация, в которой я нашел это значение «K»: оптимизация конструкции магнитных крутящих моментов CADRE Дункана Миллера из Университета М. Анн-Арбор, 2 мая 2013 г.

Пункт, в котором представлена ​​эта информация

+1Это напоминает мне, что я хотел вернуться и улучшить свой ответ на другой, но связанный вопрос Способы измерения дипольного момента магнитного момента, и может быть некоторая полезная информация в разделе Существуют ли какие-либо современные кубсаты или малые спутники, которые полагались только на магнитоторкеры для ориентации контроль? .
К сожалению, я не нашел информации о коэффициенте усиления или аналогичном значении в документах, указанных выше. И, чтобы быстро ответить на второй вопрос, есть несколько спутников CubeSat высотой до 6U, которые приводятся в действие только с помощью магнитного крутящего момента, и проблема гистерезиса десатурации становится все менее и менее вредной по мере обновления технологии.
Когда вы говорите: «Я полагал, что известно, что...», могу ли я спросить, что заставляет вас думать, что известен «коэффициент усиления «К»»? Вы видели что-нибудь написанное об этом коэффициенте усиления? Если да, можете ли вы добавить цитату или ссылку на нее в своем вопросе? Я переписал ваше уравнение в MathJax , который является стандартным для этого сайта, и, возможно, вы сможете отредактировать и настроить его дальше. Я не узнаю "миу", поэтому заменил его на мю на данный момент. Спасибо!
Да, спасибо, я новичок в этом, я обновлю вопрос со ссылкой, в которой я нашел информацию.
Каков диапазон коэффициента усиления? 100-300 или 100-3000?
Возможно, лучше задать его на Physics SE, но вопрос, вероятно, будет считаться дубликатом physics.stackexchange.com/questions/174988/… .
@Uwe это от 100 до 300. Есть больше ссылок, которые предполагают, что это была опечатка. researchgate.net/publication/… будет одним из них.
О, теперь я вижу, да К это просто «ведро», представляющее собой сложный расчет, основанный на ссылке Litho . Обычно это делается численно, но может быть способ аппроксимировать это уравнением, предполагая однородную намагниченность, хотя это не очень реалистичное предположение.
Итак, я поспрашивал и получил ответ: Да, К не имеет общей формулы. У меня нет точных шагов, но это выглядит следующим образом: локальный коэффициент размагничивания должен быть интегрирован по объему. Этот коэффициент зависит от положения каждого элемента сердечника, сообщающегося с обмоткой, поэтому простого аналитического ответа не существует. Для приближения, как заявил @uhoh, существует общая формула, предполагающая однородную намагниченность, которую я использовал в своих расчетах, поскольку ядро ​​представляет собой цилиндр. Уравнение в общем виде: К "=" ( 1 + ( мю 1 ) ) / [ 1 + ( мю 1 ) * Н г ]
Где Н г представляет «общий коэффициент размагничивания» и мю - относительная проницаемость. Для сердечника цилиндрического типа длиной л и радиус р , то Н г является: Н г "=" 4 * [ л н ( л / р ) 1 ] / [ ( л / р ) 2 4 * л н ( л / р ) ] Эта формула справедлива только тогда, когда л намного больше, чем р ( л >> р )

Ответы (1)

Итак, я поспрашивал и получил ответ: Да, К не имеет общей формулы. У меня нет точных шагов, но это происходит следующим образом: локальный размагничивающий фактор должен быть проинтегрирован по объему. Этот коэффициент зависит от положения каждого элемента сердечника, сообщающегося с обмоткой, поэтому простого аналитического ответа не существует.

Для приближения, как указано в комментариях @uhoh, существует общая формула, предполагающая однородную намагниченность, которую я использовал в своих расчетах. Это уравнение в общем виде:

К "=" 1 + ( мю 1 ) 1 + Н г ( мю 1 )   (новое форматирование)

Где Н г представляет собой «общий фактор размагничивания» и мю - относительная проницаемость материала.

Для сердечника цилиндрического типа длиной л и радиус р , Н г является:

Н г "=" 4 п ( л / р ) 1 ( л / р ) 2 4 п ( л / р )   (новое форматирование)

Эта формула справедлива только тогда, когда л намного больше, чем р --> л >> р

Общая информация о размагничивании

Исследование факторов размагничивания для различных геометрий + дополнительные ссылки