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《东北大学》 2015年
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球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁性能影响的研究

王浩  
【摘要】:取向硅钢是一种重要的软磁材料,具有优良的磁学性能,是制造变压器、磁屏蔽材料等不可或缺的原料,广泛应用于电力、电子等相关行业。取向硅钢的磁学性能一直备受专家学者的关注。球刻痕是欧洲硅钢公司开发的一种刻痕方法,作为机械刻痕法的一种,既克服了破坏绝缘层的缺点,又可以达到理想的刻痕效果,球刻痕对取向硅钢磁学性能的研究直接决定其应用的广泛性。本文研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁性能的影响,建立了取向硅钢磁畴、刻痕间距与铁损等参数间关系的修正模型,分析了球刻痕对取向硅钢磁导率、矫顽力及磁屏蔽效能的影响规律,研究了刻痕法及涂层、应力对巴克豪森噪声等磁性能的影响。论文的主要工作及研究成果如下:(1)采用标准的Epstein试样沿不同方向进行磁化,获取磁化参数并对其进行研究,基于传统的椭圆模型提出了抛物线拟合和综合模型,并分别对BC1普通取向硅钢、BH1高磁感取向硅钢在不同磁化方向上的磁导率进行分段拟合,BC1、BH1取向硅钢的分段拟合模型与实验测量值吻合良好。(2)将磁场强度与磁感应强度分别按傅里叶级数展开,构建了Fe-3%Si取向硅钢的磁滞回线模型,提出了采用固定角度法和最小二乘法确定兔度、磁感应强度和磁场强度等待定参数的方法,该模型拟合效果良好。(3)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢铁损的影响。从磁畴能量等角度分析降低铁损的原因,推导了磁畴、刻痕间距等与取向硅钢铁损间的关系模型,得到了最佳刻痕间距的计算方法。将取向硅钢的铁损按磁滞损耗、涡流损耗、反常损耗进行分离,并计算所占比例及球刻痕对各部分铁损的影响。(4)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁导率的影响。从填充磁力线角度分析磁导率随磁感应强度变化的规律。对屏蔽效能的反射损耗、吸收损耗、内部多重损耗进行了分析。球刻痕可大幅提高取向硅钢的磁导率和磁屏蔽效能,同时会取得降低取向硅钢矫顽力的效果。经过球刻痕处理后,CC1普通取向硅钢的趋肤深度明显降低,CH1高磁感取向硅钢的趋肤深度在磁感应强度大于0.2 T时才逐渐下降。(5)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢巴克豪森噪声的影响,刻痕后CC1普通取向硅钢的巴克豪森噪声值上升,而CH1高磁感取向硅钢的巴克豪森噪声值下降。拟合了铁损和巴克豪森噪声两者问的线性关系,线性拟合度高。根据巴克豪森噪声与铁损值之间的关系,提出了一种取向硅钢铁损值的无损检测方法,该方法测试精度高、线性拟合度良好、容易实现。研究了表面涂层和拉应力对取向硅钢巴克豪森噪声的影响。去除表面涂层导致CC1与CH1取向硅钢的巴克豪森噪声值上升。计算了磁畴壁的移动速度,验证了铁损与巴克豪森噪声的关系。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG142.1

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