Embed Size (px)
Citation preview
Hysteresis Loop & Magnetization
โดยนายธนพล ศศ�ปิ ยะนนท์�
513040078-6
ภาควิ�ชาวิ�ศวิกรรมไฟฟ�า, คณะวิ�ศวิกรรมศาสตร�
มหาวิ�ท์ยาล�ยขอนแก#น
โดยนายธนพล ศศ�ปิ ยะนนท์�
513040078-6
ภาควิ�ชาวิ�ศวิกรรมไฟฟ�า, คณะวิ�ศวิกรรมศาสตร�
มหาวิ�ท์ยาล�ยขอนแก#น
TOPICS
1. Hysteresis loop & Magnetization
2. Hysteresis loop parameters
3. Minor loop
4. B-H and M-H
5. Hysteresis modeling
6. Barkhausen effect
7. Hard and Soft magnetic
1. Hysteresis loop & Magnetization
2. Hysteresis loop parameters
3. Minor loop
4. B-H and M-H
5. Hysteresis modeling
6. Barkhausen effect
7. Hard and Soft magnetic
ต�วิแปิรท์$%ส&าค�ญ1. M: Magnetization (A/m)
2. B: Flux density (T or Wb/m2)
3. H: Magnetig field (A/m)
4. MS: Saturation magnetization (A/m)
5. Mr : Remanent magnetization (A/m)
6. Br: Remanent flux density (T)
7. BS: Saturation magnetization (T)
8. HC : Coercivity (A/m)
9. S : Remanent squarness ratio
10. S* : Coercivity squareness
11. α : Hysteresis loop slope parameter
ต�วิแปิรท์$%ส&าค�ญ12. µ : permeability (Hm−1)
13. µ0: Free space permeability (µ0 = 4π×10−7 Hm−1)
14. µ i : Initial permeability15.χ : Magnetic susceptibility16.χi : Initial magnetic susceptibility17. ν ,η: the Rayleigh constants
1. Hysteresis loop
D
E
F C
Magnetization, M
Applied field, H
Mr
MS
Hc-Hc
Initial Curve
+H
A
-H
H-H
B
N
S
M
2. Hysteresis loop parameters
Magnetization, M
Applied field, H
Ms
Mr
Hn Hc-Hc
1. MS: Saturation magnetization
2. Mr : Remanent magnetization
3. HC : Coercivity
4. S = Mr / MS: Remanent squarness ratio5. S* : Coercivity squareness , α : Hysteresis loop slope parameter
2. Hysteresis loop parameters
[001]
[100]
[100]
[110]
[111]
Co
6. Hk : Anisotropy field
Ku : anisotropy constant (Jm-3)
Hk
HkHk
Easy axisEasy axis
Fe
Hard axis
Hard axis
7. Hn: Nucleation field
Magnetization, M
Applied field, H
Ms
Mr
Hn Hc-Hc
8. BHmax: Maximum energy product
+B
-B
-H +H
-Bs
Bs
Br
-Br
-Hc
Hc
(BH)max
Q2
(BH
) max
(kJm
-3)
(BH
) max
(106 G
auss
Oe)
http://www.gitam.edu/eresource/Engg_Phys/semester_2/magnetic/intro.htm
Fe : IronSm: SamariumCo : cobaltAl : AluminiumNi : NikelPr : PraseodymiumZr : ZirconiumSr : StrontiumAlnico : Ni 25, Al 13, Cu 4 Alnico 5 : Ni 13.5, Al 8, Co 24, Cu 3Columnar Alnico : Ni 14, Al 7.3, Co 34, Cu 3, Ti 5.25
Neodymium Iron Boron
Samarium Iron Nitride
Magnetization in low field & high field
a is generally interpreted as due to inclusions and/or microstress, and b as due to crystal anisotropy.
In “High Field”“Law of Approach”
- ν or η: the Rayleigh constants- In low fields, the term νH or ηH becomes negligibly
High Field
Low Field
Shape of Hysteresis Loop
M MMr Ms
-Hc
HH
M HH
Perpendicular
Parallel
Easy axis
H
M
3. Minor Loop+B,+M
-B,-M
-H +H
-Bs
Bs
Ms
Br
-Br
Hc
B
M
Minor loop
Major loop
+HM -H
4. B-H and M-HM or B
Mr or Br
BHC
MHC
(BH)max
H
B = µHB = µ0(1+χ)HB = µ0(H+ χH)B = µ0(H+M)
5. Hysteresis Modeling
1. Stoner–Wohlfarth modeling
2. Preisach modeling
3. Vector modeling
4. Ising Modeling
2. Preisach modeling
α β
Nonideal relay
switch-off
switch-on
http://en.wikipedia.org/wiki/Preisach_model_of_hysteresis
1
0 x
y Relay
http://en.wikipedia.org/wiki/Preisach_model_of_hysteresis
Discrete Preisach modeling
3. Vector modeling
-1-1 1
1
0
0
M/Ms
H/Hk
My/Ms
Mx/Ms
3. Vector modelingHy/Hk
-1-1-0.1
-0.1
10.1
10.1Hx/Hk
4. Ising modeling
σ(r) = 1 and -1 for up and down spins
Mup Mdown
H=1
H=-1
H=2
H=6
6. Barkhausen Effect
http://en.wikipedia.org/wiki/Barkhausen_effect
Magnetic Field, H
Flux
Den
sity
, B
http://www.cliftonlaboratories.com
Flux
Den
sity
, BMagnetic Field, H
7. Hard and Soft magnetic
SmallCoercive Force Large
Coercive Force
“Soft” Ferromagnetic Material
“Hard” Ferromagnetic Material
http://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/magnetic-hysteresis.html
Hc
H
B
H
B
Hc
Questions
1. Hysteresis loop เก�ดจากควิามส�มพ�นธ�ของ M-H หร+อ B-H2. เม+%อลดสนามแม#เหล,กให.เท์#าก�บศ0นย� แล.วิวิ�สด1แม#เหล,กเฟอร�โร
จะม$ Magnetization คงท์$% หร+ออ�%มต�วิ3. ท์$%จ1ด Hc จะม$ Magnetization ค+อสนามท์$%ท์&าให.วิ�สด1แม#เหล,กเฟอร�โรม$สภาพ ไม#เปิ2นแม#เหล,ก4. Minor loop เก�ดจากการลดควิามแรงหร+อกล�บท์�ศสนามแม#เหล,กท์$%มากระท์&า ก#อนท์$% Magnetization จะถึ4งจ1ดอ�%มต�วิ5. Barkhausen Effect เก�ดจากการเปิล$%ยนแปิลง Magnetization อย#างต#อเน+%อง6. วิ�สด1แม#เหล,กเฟอร�โรชน�ด Hard จะม$ค#า Hc ท์$%น.อยกวิ#าชน�ด Soft
Questions
A
D
E
F C
B
Magnetization, M
Applied field , H
Initial Curve
-H H
1
3
2
4
1.
2.
3.
4.
Ms
Mr
Hc
-Hc
ค&าคมคนข1ดบ#อน&5าก,ลงต&%าอย0#ในด�น คนก#อก&าแพงก,ข45นส0งตามก&า
แพงท์$%ก#อ
ฉั�นน$5ฉั�นใด คนท์�5งหลายก,เปิ2นเช#นน�5น จะส0งจะต&%าข45นอย0#ก�บ
การกระท์&าของตน
คนข1ดบ#อน&5าก,ลงต&%าอย0#ในด�น คนก#อก&าแพงก,ข45นส0งตามก&า
แพงท์$%ก#อ
ฉั�นน$5ฉั�นใด คนท์�5งหลายก,เปิ2นเช#นน�5น จะส0งจะต&%าข45นอย0#ก�บ
การกระท์&าของตน
จาก พระมหาวิ1ฒิ�ช�ย (วิ.วิช�รเมธ$)
