磁滞损耗

磁滞损耗是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。磁滞指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系。经一次循环，每单位体积铁芯中的磁滞损耗正比于磁滞回线的面积。这部分能量转化为热能，使设备升温，效率降低，它是电气设备中铁损的组成部分，这在交流电机一类设备中是不希望的。软磁材料的磁滞回线狭窄，其磁滞损耗相对较小。硅钢片因此而广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。具体的解释如下：

磁滞现象是指铁磁性物理材料(例如：铁)在磁化和去磁过程中，铁磁质的磁化强度不仅依赖于外磁场强度，还依赖于原先磁化强度的现象。当外加磁场施加于铁磁质时，其原子的偶极子按照外加场自行排列。即使当外加场被撤离，部分排列仍保持：此时，该材料被磁化。一旦被磁化了，其磁性会继续保留。要消磁的话，只要施加相反方向的磁场就可以了。这亦是硬盘的记忆运作原理。

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在铁磁质中，磁场强度H和磁感应强度B之间的关系是非线性的。如果在增强场强条件下，此二者关系将呈曲线上升到某点，到达此点后，即使场强H继续增加，磁感应强度B也不再增加。该情况被称为磁饱和（magnetic saturation）。

此后，若减小磁化场，磁化曲线从B点开始并不沿原来的起始磁化曲线返回，这表明磁化强度B的变化滞后于H的变化。当H减小为零时，B并不为零，而等于剩余磁化强度Br。要使B减到零，必须加一反向磁化场，而当反向磁化场加强到-Hc时，B才为零，Hc称为矫顽力。

故画出铁磁质在反复磁化过程中的磁场强度H和磁感应强度B之间的关系曲线如图1所示，该曲线被称为磁滞回线。

可见，磁滞损耗表现为磁化过程中有一部分电磁能量不可逆转地转换为热能。在准静态反复磁化过程中，单位体积的铁磁体被交变磁场磁化一周所产生的磁滞损耗正比于磁滞回线所包围的面积，即∮HdB。设交变磁场的频率为f，则单位时间、单位体积的磁滞损耗为f∮HdB。

在电气设备的铁芯损耗一般就由磁滞损耗和涡流损耗组成。为了最小化磁滞损耗的影响和减小相关的能量损失，从而采用具有低矫顽力和低迟滞损失的铁磁性物质，例如坡莫合金（铁镍合金，透磁合金）。

磁滞回线

磁滞回线表示磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。它表明了强磁性物质反复磁化过程中磁化强度M或磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。由于B=μ0(H+M)，若已知某材料的M—H曲线，便可求出其B—H曲线，反之亦然。式中μ0为真空磁导率。磁滞回线是铁磁性物质和亚铁磁性物质的一个重要的特征，顺磁性和抗磁性物质则不具有这一现象。

物理过程

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将强磁性材料（包括铁磁性和亚铁磁性材料）样品从剩余磁化强度M=0开始，逐渐增大磁化场的磁场强度H，磁化强度M将随之沿上图中OAB曲线增加，直至到达磁饱和状态B。现增大H，样品的磁化状态将基本保持不变，因此直线段BC几乎与H轴平行。当磁化强度到达饱和值Ms时，对应的磁场强度H用Hs表示。OAB曲线称为起始磁化曲线。

此后若减小磁化场，磁化曲线从B点开始并不沿原来的起始磁化曲线返回，这表明磁化强度M的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。当H减小为零时，M并不为零，而等于剩余磁化强度Mr。要使M减到零，必须加一反向磁化场，而当反向磁化场加强到-Hcm时，M才为零，Hcm称为矫顽力。

如果反向磁化场的大小继续增大到-Hs时，样品将沿反方向磁化到达饱和状态E，相应的磁化强度饱和值为-Ms。E点和B点相对于原点对称。

此后若使反向磁化场减小到零，然后又沿正方向增加。样品磁化状态将沿曲线EGKB回到正向饱和磁化状态B。EGKB曲线与BNDE曲线也相对于原点O对称。由此看出，当磁化场由Hs变到-Hs，再从-Hs变到Hs反复变化时，样品的磁化状态变化经历着由BNDEGKB闭合回线描述的循环过程。曲线BNDEGKB称为磁滞回线。

BC及EF两段相应于可逆磁化过程，M为H的单值函数。由于磁滞现象，磁滞回线上任一给定的H，对应有两个M值。样品处于哪个磁状态，决定于样品的磁化历史。可以证明，B-H磁滞回线所包围的面积正比于在一次循环磁化中的能量损耗。

正常磁化曲线

若磁化场的最大|H|值在小于|Hs|的范围内反复磁化，将得到小一些的磁滞回线。所有磁滞回线中上述BNDEGKB为最大的一个，常称为极限磁滞回线。各磁滞回线两端顶点的连线称为正常磁化曲线，如图2中虚线所示，它和起始磁化曲线基本重合。

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用B-H表示的强磁性材料的磁滞回线其走向和形状与M-H磁滞回线大致相同。在电工技术中更多使用B-H表示的磁滞回线。

上述磁滞回线是在磁场作缓慢变化时得到的，也称为准静态磁滞回线。在交变磁场作用时，仍然有磁滞现象，磁滞回线也是一闭合回线，称为动态磁滞回线。由于涡流效应等影响，动态磁滞曲线的形状和面积大小等都与准静态磁滞回线的不同。

可以证明，B-H磁滞回线所包围的面积正比于在一次循环磁化中的能量损耗。对准静态磁滞回线，此损耗仅为磁滞损耗，对于动态磁滞回线，此能量损耗包括磁滞损耗和涡流损耗等。

矫顽力

当H=-Hc时，B=0(B≈μ0(H+M) ，所以此时M≈0)，这说明使铁磁质完全消除剩磁需加反向磁场Hc，Hc称为矫顽力。因为H=B/μ0-M，严格地说使B=0与使M=0所需的矫顽力不一样，应当区分使M=0与使B=0的矫顽力。

在矫顽力不大时(即在H≪M时，B=μ0(H+M)≃μ0M)认为二者矫顽力一致(即B=0时M=0)。矫顽力的大小反映了铁磁材料保存剩磁状态的能力。正是按矫顽力的大小把铁磁质分成硬磁材料和软磁材料。

分类

磁滞回线一般可分为下面几种类型：

(1)正常磁滞回线。这是绝大多数磁性材料所具有的回线形状与原点是对称的，或称S型回线；

(2)矩形磁滞回线。指Br/Bm>0.8的磁滞回线，这一般可以用热处理或胁强处理材料的方法得到；

(3)退化磁滞回线。若某种材料经过磁场热处理或胁强处理后在一定方向获得了矩形磁滞回线，若当在其垂直方向进行磁化的，常常会得到近于直线的磁滞回线，Br/Bs<0.2；

(4)蜂腰磁滞回线。在少数磁性材料中，例如某些含钴的铁氧体和叵明伐(perminvar)合金，在中等磁场强度下的磁滞回线呈现特殊的形状，即在Br附近的B值显著降低形如蜂腰；

(5)不对称磁滞回线。前面4种都称为对称回线(Hc=Hc)。而对同时含有铁磁性和反铁磁性成分的材料(例如粉末状钴表面有氧化钴层)，或者在恒定磁场中经过热处理的铁氧体，其磁滞回线常出现不对称，即Hc≠Hc；

(6)饱和磁滞回线。当磁化场足够大，使磁化达到饱和状态，这样得到的正常磁滞回线即为饱和磁滞回线。通常在这一状态下定义Hc和Br的大小。

应用

磁滞回线具有结构灵敏的性质，很容易受各种因素的影响。 磁滞回线的产生则是由于技术磁化中的不可逆过程引起的，这种不可逆过程在畴壁移动和磁畴转动的过程中都可能发生。磁滞回线所包围的面积，表示铁磁物质磁化循环一周所需消耗的能量，这部分能量往往转化为热能而被消耗掉。

磁滞回线反映了铁磁质的磁化性能。它说明铁磁质的磁化是比较复杂的，铁磁质的M、B和H之间的关系不仅不是线性的，而且不是单值的。亦即对于一个确定的H，M、B的值不能唯一确定，同时还与磁化历史有关。

不同的铁磁质有不同形状的磁滞回线，不同形状的磁滞回线有不同的应用。例如永磁材料要求矫顽力大，剩磁大；软磁材料要求矫顽力小；记忆元件中的铁心则要求适当低的矫顽力。为了满足生产、科研中新技术的需要就要研制新的铁磁材料使它们的磁滞回线符合应用的要求。磁滞回线为选材提供了依据。由于B—H磁滞回线所围面积与磁滞损耗成正比，在交流电器中磁滞损耗是有害的，它的存在既浪费了电能又使铁心发热，对设备不利，所以软磁材料的磁滞回线所围面积要尽量减小，以减少损耗。