软磁材料磁滞特性的有限元数值模拟与实验研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ssxjj
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准确模拟软磁材料的磁化与损耗特性是电磁元件结构优化设计的前提。磁滞特性是软磁材料最显著的特性之一,对材料磁滞特性的模拟是研究软磁材料磁滞损耗的基础。本文基于Preisach磁滞模型开展软磁材料磁滞特性的研究。首先,提出两种Preisach磁滞模型的改进方法。一种是通过分离Preisach分布函数的变量,将Preisach分布函数的双重积分转化为单重积分,建立了基于极限磁滞回线的Preisach模型,大大简化了 Preisach模型的实现过程;另一种方法是利用软磁材料极限磁滞回线生成一阶曲线和Everette函数,代替了求解Preisach分布函数的双重积分的过程,从而建立了基于Everette函数的Preisach模型,实现简单且精确度更高。其次,提出一种剩余损耗统计参数的有效提取方法。基于损耗统计理论,推导出剩余损耗相应磁场强度分量的解析表达式,再结合一种磁粘度型动态模型,获得了该动态模型剩余损耗对应的磁场强度分量的解析表达式,从而获得剩余损耗统计参数的有效提取方法,并利用实验结果验证了有效提取方法的准确性和实用性。然后,将磁滞模型与基于矢量磁位A的时域有限元方程耦合,采用固定点技术,利用微分磁阻率求解有限元方程的局部收敛解,计算了正弦激励下硅钢磁环的磁滞损耗和涡流损耗。针对剩余损耗参数提取困难的问题,利用剩余损耗的统计参数V0与交流磁通密度峰值Bp的关系,选用有理函数拟合剩余损耗参数V0,进而准确计算出剩余损耗。最后,通过分析应力对Preisach分布函数的影响,选用有理函数拟合应力与Preisach分布函数之间的关系,实现了不同应力下磁性材料磁滞特性的模拟与损耗的计算。该算法可用于不同应力下高频正弦激励下软磁材料损耗的计算,准确性良好。
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