鐵磁材料廣泛應(yīng)用于各類電機(jī)與變壓器鐵芯制造,對電工裝備以及電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行具有重要意義。材料物理學(xué)研究結(jié)果表明,鐵磁材料最顯著的特點(diǎn)是具有磁滯特性,因此建立準(zhǔn)確的磁滯模型對電機(jī)電器的電磁優(yōu)化設(shè)計具有基礎(chǔ)支撐作用。尤其在工程應(yīng)用中,通過磁滯建模分析,可以獲得更為準(zhǔn)確的磁滯損耗預(yù)測,從而為電機(jī)、變壓器、磁阻作動器及其相關(guān)系統(tǒng)的精細(xì)化分析與設(shè)計提供有效的理論依據(jù)。然而,目前國內(nèi)外磁測量數(shù)據(jù)共享機(jī)制尚未建立,磁滯建模所依賴的材料特性大數(shù)據(jù)庫不夠完備,市場的主流商用電磁場軟件多采用線性化近似方法來簡化處理。因此,為進(jìn)一步提高電機(jī)、變壓器等電工裝置的電磁分析精度和效率,本文深入開展軟磁材料磁滯特性建模方法研究,具體完成了以下內(nèi)容:（1）從磁性材料的磁疇理論、磁偶極子的自旋入手,對磁性材料的磁滯特性進(jìn)行了分析。對磁滯建模的意義與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,詳細(xì)介紹了3類有代表性的磁滯模型:Preisach磁滯模型、Jiles-Atherton（J-A）磁滯模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯模型。（2）在經(jīng)典Preisach磁滯模型的基礎(chǔ)上,針對分布函數(shù)難以確定,計算量大,精度低等問題,提出用cosh函數(shù)替代P... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電子繞原子核運(yùn)動示意圖

軟磁材料磁滯特性建模方法研究2圖1.1電子繞原子核運(yùn)動示意圖圖1.2外磁場作用下磁偶極子受力示意圖磁疇和磁疇壁的知識對解釋鐵磁材料的磁性非常重要，磁性物質(zhì)的性能是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，磁性與其內(nèi)部的原子和晶體的結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。在鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)中，還有一種被稱為磁疇的特有結(jié)構(gòu)，一些表征磁性能參數(shù)的特征量諸如磁導(dǎo)率、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力等都和磁疇的結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。實(shí)質(zhì)上，磁化就是在磁性物體中，通過外加磁場將方向混亂的磁矩重新有序排列的過程。在強(qiáng)磁性物質(zhì)中，存在自發(fā)磁化，在各個小區(qū)域中相互平行地整齊排列起來的原子或離子磁矩，在每一個小區(qū)域內(nèi)達(dá)到磁化飽和的程度，形成一個聯(lián)合的磁矩，這樣的小區(qū)域稱磁疇[5]。根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)能量最小的原則，要求在相鄰磁疇間有一段磁矩逐漸改變方向的過渡層——磁疇壁。因此，磁疇壁是兩個相鄰磁疇間磁矩按一定規(guī)律逐漸改變方向的過渡層。材料是由原子磁矩在一定尺寸范圍內(nèi)集團(tuán)化形成的原子排列形成，而這種原子排列就是所謂的磁疇。在很弱的外加磁場中，鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)就可以被磁化，顯示出強(qiáng)磁性。從它們的原子磁矩的排列來看，它們具有一個共同的特征，即“當(dāng)溫度小于一定的值時，相鄰晶面上的原子（或離子）磁矩呈現(xiàn)平行或反平行排列”。這種現(xiàn)象在無外磁場作用下也會發(fā)生，所以稱為“自發(fā)磁化”。而材料中磁疇的磁矩相互抵消為零就是弱磁性材料（反鐵磁性及順磁性），圖1.3為多晶體的晶粒與消磁狀態(tài)下磁疇結(jié)構(gòu)圖示意圖，多晶體是由大量隨機(jī)取向的小單晶體晶粒構(gòu)成，晶粒之間存在晶界[6]。圖1.3多晶體的晶粒與消磁狀態(tài)下磁疇結(jié)構(gòu)示意圖

軟磁材料磁滯特性建模方法研究2圖1.1電子繞原子核運(yùn)動示意圖圖1.2外磁場作用下磁偶極子受力示意圖磁疇和磁疇壁的知識對解釋鐵磁材料的磁性非常重要，磁性物質(zhì)的性能是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，磁性與其內(nèi)部的原子和晶體的結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。在鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)中，還有一種被稱為磁疇的特有結(jié)構(gòu)，一些表征磁性能參數(shù)的特征量諸如磁導(dǎo)率、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力等都和磁疇的結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。實(shí)質(zhì)上，磁化就是在磁性物體中，通過外加磁場將方向混亂的磁矩重新有序排列的過程。在強(qiáng)磁性物質(zhì)中，存在自發(fā)磁化，在各個小區(qū)域中相互平行地整齊排列起來的原子或離子磁矩，在每一個小區(qū)域內(nèi)達(dá)到磁化飽和的程度，形成一個聯(lián)合的磁矩，這樣的小區(qū)域稱磁疇[5]。根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)能量最小的原則，要求在相鄰磁疇間有一段磁矩逐漸改變方向的過渡層——磁疇壁。因此，磁疇壁是兩個相鄰磁疇間磁矩按一定規(guī)律逐漸改變方向的過渡層。材料是由原子磁矩在一定尺寸范圍內(nèi)集團(tuán)化形成的原子排列形成，而這種原子排列就是所謂的磁疇。在很弱的外加磁場中，鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)就可以被磁化，顯示出強(qiáng)磁性。從它們的原子磁矩的排列來看，它們具有一個共同的特征，即“當(dāng)溫度小于一定的值時，相鄰晶面上的原子（或離子）磁矩呈現(xiàn)平行或反平行排列”。這種現(xiàn)象在無外磁場作用下也會發(fā)生，所以稱為“自發(fā)磁化”。而材料中磁疇的磁矩相互抵消為零就是弱磁性材料（反鐵磁性及順磁性），圖1.3為多晶體的晶粒與消磁狀態(tài)下磁疇結(jié)構(gòu)圖示意圖，多晶體是由大量隨機(jī)取向的小單晶體晶粒構(gòu)成，晶粒之間存在晶界[6]。圖1.3多晶體的晶粒與消磁狀態(tài)下磁疇結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]電流互感器鐵芯剩磁相關(guān)問題研究[D]. 張達(dá)釗.華中科技大學(xué) 2019
[2]基于智能優(yōu)化算法的Jiles-Atherton磁滯模型參數(shù)計算研究[D]. 郝曉亮.浙江師范大學(xué) 2015
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的Jiles-Atherton磁滯模型的實(shí)現(xiàn)[D]. 楊延菊.華北電力大學(xué) 2012



本文編號：3616704