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考虑磁滞特性的磁场数值分析及磁特性测量技术研究

刘福贵  
【摘要】: 在河北省自然科学基金的资助下,本文选择了“考虑磁滞特性的磁场数值 分析及磁特性测量技术研究”这一贴近工程实际的课题,具有重要的实用价值。 对磁滞模型问题,目前大多数的磁滞模型都是以磁场强度为自变量,磁化 强度为因变量,在与矢量磁位微分方程耦合时有一定的困难。本文应用神经网 络技术对铁磁材料的磁滞特性进行了模拟。提出了利用单条磁滞回线磁感应强 度最大值确定磁场强度随磁感应强度的变化轨迹,用参数α表示磁滞回线的上 升支或下降支,从而实现磁感应强度与磁场强度的一一对应,建立了以磁感应 强度为自变量,磁场强度为因变量的神经网络磁滞模型。 由于磁滞特性的复杂性,目前对考虑磁滞特性的磁场计算的研究仍停留在 一维或二维场的分析求解,对三维场问题研究的较少。本文提出了应用时间周 期有限元法与神经网络磁滞模型耦合,分别对考虑磁滞特性的二维电磁场和三 维涡流场进行了数值分析,采用固定点法处理其中的磁阻率不连续问题。 磁滞损耗在工程磁损耗中占有重要的地位,但人们研究的较少。本文提出 了采用时间周期有限元法计算得出铁磁体内各单元在一个周期内一系列时刻的 磁感应强度值,通过神经网络磁滞模型计算得出相应的磁场强度值,得到该单 元内磁场强度与磁感应强度的变化曲线,求出该磁滞回线的面积,再对整个铁 磁体内单元进行累加,实现了对磁滞损耗的直接数值计算。 TEAM21基准问题为源于工程的三维杂散损耗模型,本文通过对其中的B 模型进行计算,验证以上方法的正确性。 铁磁材料磁化特性的测量对磁滞模型的建立非常重要。本文研究电工钢片 磁化特性的单片测量方法,并研制了双轭铁单片测量装置,实现了使磁感应强 度波形为正弦;测量了30RG120型电工钢片的交流磁化曲线和交流磁滞回线, 验证了单片测量方法的可行性。


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