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新型二维旋转磁特性测量用励磁装置优化设计

高压电器 2023年第9期59卷 276-285页

作者：熊晗陈龙易琼洋三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002

为提高二维旋转磁特性测量装置的励磁性能,文中首先通过二维电磁场有限元分析对比了4种基于圆形样片的励磁结构,提出了新型两相绕组式新型二维旋转磁特性励磁结构,得出两相绕组励磁结构在相同磁动势下,样片磁通密度均匀性最高;其次,为... 详细信息

为提高二维旋转磁特性测量装置的励磁性能,文中首先通过二维电磁场有限元分析对比了4种基于圆形样片的励磁结构,提出了新型两相绕组式新型二维旋转磁特性励磁结构,得出两相绕组励磁结构在相同磁动势下,样片磁通密度均匀性最高;其次,为减小励磁结构空间杂散磁场对样片磁化均匀性的影响,提出纳米晶合金屏蔽层结构,并通过三维有限元分析计算了不同磁化角度下的屏蔽性能,验证了屏蔽结构提升样片磁化均匀性的有效性。最后,为确定文中所提出励磁装置的最终尺寸,提出了耦合支持向量机与自适应粒子群算法的装置尺寸设计参数寻优方法。在最优尺寸下,可实现整个样片的均匀磁化。通过对样片两个正交方向截面的磁通密度进行矢量合成,在一个周期内可实现圆形旋转磁化,验证了文中所提结构的有效性与准确性。

关键词：磁特性测量非线性优化励磁装置支持向量机旋转磁特性

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计及饱和磁化的铁磁材料EEL损耗模型研究

电工电能新技术 2023年第12期42卷 1-9页

作者：赵志刚赵安琪王丽美高鹏旭卢子奇省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300132 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300132

通过搭建复杂工况下磁特性测试系统,实验获得铁磁材料在正弦及不同谐波工况下的磁滞特性和损耗特性数据;基于磁滞回线等效的思想,在椭圆回线面积等效法(EEL)的基础上,充分考虑饱和磁化的影响,引入既能有效反映磁滞回线形状变化,又能准... 详细信息

通过搭建复杂工况下磁特性测试系统,实验获得铁磁材料在正弦及不同谐波工况下的磁滞特性和损耗特性数据;基于磁滞回线等效的思想,在椭圆回线面积等效法(EEL)的基础上,充分考虑饱和磁化的影响,引入既能有效反映磁滞回线形状变化,又能准确描述动态磁化损耗特性的形状因数,对饱和磁滞回线进行有效的形状表征,建立适用于饱和磁通密度下的正弦EEL损耗模型,提高了EEL损耗模型在正弦高磁通密度工况下的计算精度。在此基础上,综合考虑畸变磁通所引起的局部磁滞回环对磁损耗的影响,采用磁滞回线解耦的方式,分别对主磁滞回环与局部磁滞回环做近似等效处理,进而建立谐波激励下的损耗模型,对磁心损耗进行有效的分析计算,扩宽了EEL模型的应用范围。最后结合磁特性装置进行相关实验验证,证明了本文所提铁心损耗建模方法具有良好的适用性和有效性。

关键词： EEL椭圆等效模型形状因数谐波激励铁心损耗磁特性测量

一种考虑温度和压力影响的磁滞模型及其实验验证

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电工技术学报 2019年第13期34卷 2686-2692页

作者：段娜娜徐伟杰李永建王曙鸿朱建国西安交通大学电气工程学院西安710049 国网陕西省电力公司建设分公司西安710065 河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室天津300130 悉尼大学工程与信息技术学院悉尼NSW2006

铁磁材料在实际工况中的磁特性会受到来自外界温度、压力等非磁性因素的影响,而传统的磁滞模型很难准确地模拟磁性材料在复杂环境下的磁特性,直接影响到考虑多物理场耦合时电磁场计算分析的精确性。为解决这一问题,提出基于磁化机理的... 详细信息

铁磁材料在实际工况中的磁特性会受到来自外界温度、压力等非磁性因素的影响,而传统的磁滞模型很难准确地模拟磁性材料在复杂环境下的磁特性,直接影响到考虑多物理场耦合时电磁场计算分析的精确性。为解决这一问题,提出基于磁化机理的双轴磁滞算子,根据“磁化稳定状态能量处于极小值”的原理,构建了能够确定单个磁滞算子稳定磁化状态的八角星形线法则,建立能够同时考虑温度和压力影响的新型磁滞模型。该模型考虑了温度对磁性材料的饱和磁化强度和磁各向异性系数的作用,同时引入了压力影响磁滞算子分布函数的理论,从而能够更精确地模拟分析磁性材料在实际工作条件下的磁特性。最后通过实验对比,验证了磁滞模型的有效性和准确性。

关键词：磁滞模型磁特性测量磁化机理磁滞算子

计及切割工艺影响的电工钢片服役磁特性测量与分析

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计及切割工艺影响的电工钢片服役磁特性测量与分析

作者：付裕河北工业大学

学位级别：硕士

电工钢材料以其优异的磁性能而被广泛应用于电机、变压器等电气设备中。在设备制造过程中,电工钢片受切割工艺影响会产生磁特性的劣化,激光切割、线切割等切割工艺会产生不同的加工应力,从而改变电工钢片边缘附近的微观结构。当前研究... 详细信息

电工钢材料以其优异的磁性能而被广泛应用于电机、变压器等电气设备中。在设备制造过程中,电工钢片受切割工艺影响会产生磁特性的劣化,激光切割、线切割等切割工艺会产生不同的加工应力,从而改变电工钢片边缘附近的微观结构。当前研究局限于分析切割次数对电工钢片整体磁特性影响,为了更准确地得到电工钢材料在切割工艺影响下的局部磁特性,本文开展计及切割工艺影响的电工钢片服役磁特性测量与分析研究,对切割后样片磁场分布与损耗变化进行实验测试与模型构建。以电机铁心用无取向电工钢片为例,全面分析电机在设计制造过程中切割工艺劣化机制和磁性劣化程度,实现了局部磁特性测量平台的创建、B-H复合传感线圈的设计制作、切割边缘磁劣化模型的构建与仿真等方面的工作,具体工作内容如下:(1)选取B35A270与50JN470型号无取向电工钢片,基于ANSYS仿真软件进行有限元仿真,实现对实验样片尺寸的优化设计,分别使用激光切割与线切割方式对样片进行切割处理,测量实验样片材料参数。(2)设计并制作了新型可移动B-H复合传感线圈,克服了传统传感结构无法精准移动定位的局限性。采用三轴位移台对传感器进行固定,实现传感器垂直于样片轧制方向的水平移动,并通过螺线管校准实验对H线圈系数进行精密标定,为实现局部磁特性测量提供传感结构基础。(3)设计并创建了局部磁特性测量平台,实现Lab VIEW系统激磁信号产生与数据采集处理功能,并在考虑磁路对称条件下,对激磁回路进行进一步设计与优化。实验中通过误差分析与可重复性检验分析了数据误差因素并量化影响程度,采取反馈控制等措施降低误差影响,最终得到样片在不同频率、不同磁密、不同切割方式下距切割边缘不同距离磁滞回线、磁导率和损耗分布规律,并依据实验结果从微观钉扎位错角度对样片磁劣化机理进行对比分析。(4)基于上述实验结果推导构建计及切割影响的磁劣化阶梯分布模型与连续分布模型,计算求得样片受损区域与严重受损区域宽度,在已有数学模型基础上实现损耗曲线与磁导率曲线的拟合并得到随切割边缘距离变化的参数曲线,进一步验证实验结果的准确性。在考虑实际工况前提下,将阶梯分布模型与有限元仿真结合,构造同步电机模型并进行ANSYS仿真分析,得到磁滞损耗、涡流损耗与异常损耗受切割影响变化规律,为新型电机制造与性能优化提供理论模型参考。

关键词：磁特性测量复合传感线圈误差分析磁劣化模型有限元仿真

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退火对非晶合金磁特性及铁心磁致振动的影响

金属热处理 2020年第4期45卷 171-175页

作者：石永恒祝丽花韩天衡李维铮天津工业大学工程电磁场与磁技术天津市重点实验室天津300387

为研究退火处理对非晶合金磁特性及非晶铁心振动的影响,采用磁特性测量设备对退火前非晶带材及退火后非晶铁心的磁化特性和磁致伸缩特性进行了测量,基于测量数据建立了非晶合金卷形铁心磁-机械多物理场耦合模型,计算得出退火前后两种状... 详细信息

为研究退火处理对非晶合金磁特性及非晶铁心振动的影响,采用磁特性测量设备对退火前非晶带材及退火后非晶铁心的磁化特性和磁致伸缩特性进行了测量,基于测量数据建立了非晶合金卷形铁心磁-机械多物理场耦合模型,计算得出退火前后两种状态铁心各处的磁通密度分布及振动情况,并与样机振动测量数据进行了比较。结果表明:退火可提高非晶合金饱和磁感应强度,改善磁导率,并可减小磁致伸缩系数,从而有效地抑制变压器铁心的振动。

关键词：非晶合金磁特性测量电磁振动

硅钢叠片在宽频三轴正交激磁条件下的磁特性模拟方法研究

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中国电机工程学报 2017年第7期37卷 2167-2175页

作者：张长庚杨庆新李永建河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室天津市红桥区300130 天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津市西青区300160

针对硅钢叠片的工作磁通频率高于工频时磁特性计算不准确的问题,开展了宽频(20Hz^1k Hz)激磁条件下的磁特性测量和建模。建立了硅钢叠片的线性涡流场解析模型,该模型在低磁场激励下有效预测硅钢片宽频磁特性;在高磁场激励下,提出一种考... 详细信息

针对硅钢叠片的工作磁通频率高于工频时磁特性计算不准确的问题,开展了宽频(20Hz^1k Hz)激磁条件下的磁特性测量和建模。建立了硅钢叠片的线性涡流场解析模型,该模型在低磁场激励下有效预测硅钢片宽频磁特性;在高磁场激励下,提出一种考虑多涡流域和非线性的瞬态电磁有限元方法。该方法模拟了二维硅钢片材料,隔离了叠片铁心二维平面内多个涡流区域,计算了硅钢叠片的宽频磁化曲线。最后,利用三轴正交磁特性测量装置对硅钢叠片进行综合磁特实验。比较实验结果与数值模拟结果验证算法的有效性。

关键词：磁特性测量电工钢片趋肤效应平均磁化曲线

爱泼斯坦方圈法及其在直流偏磁性能测量方面的应用研究现状及展望

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材料导报 2016年第3期30卷 121-124,149页

作者：高洁杨富尧马光程灵陈新孔晓峰国网智能电网研究院电工新材料及微电子研究所北京102211 国网金华供电公司金华321017

阐述了基于传统爱泼斯坦(Epstein)方圈法的电工钢片磁性能测量技术的新进展,主要涉及排除方圈角部双搭接结构区域被测试样磁性能不均匀性影响的双Epstein方圈法,以及考虑了方圈不同部位总比损耗不同的磁路长度加权处理法。通过分析以Eps... 详细信息

阐述了基于传统爱泼斯坦(Epstein)方圈法的电工钢片磁性能测量技术的新进展,主要涉及排除方圈角部双搭接结构区域被测试样磁性能不均匀性影响的双Epstein方圈法,以及考虑了方圈不同部位总比损耗不同的磁路长度加权处理法。通过分析以Epstein方圈法为基础的直流偏磁工况磁测量技术发展现状和存在的问题,对方圈法在直流偏磁性能测量技术方面的应用及发展进行了展望。

关键词：磁特性测量电工钢片直流偏磁爱泼斯坦方圈

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复杂电流波形下软磁复合材料磁特性的测试

电工电能新技术 2021年第7期40卷 48-54页

作者：崔一帆杨庆新李永建省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学电气工程学院) 天津300130 天津理工大学天津300384

提出了一种新型三维磁特性测量传感结构,利用霍尔元件测量磁场强度,B线圈测量磁通密度,减弱了由于磁极头挤压和样品振动对测量精确度而造成的影响。以软磁复合材料SOMALOYTM 700HR为待测样品分别进行了正弦激励和复杂电流波形下的磁特... 详细信息

提出了一种新型三维磁特性测量传感结构,利用霍尔元件测量磁场强度,B线圈测量磁通密度,减弱了由于磁极头挤压和样品振动对测量精确度而造成的影响。以软磁复合材料SOMALOYTM 700HR为待测样品分别进行了正弦激励和复杂电流波形下的磁特性实验,对比了三个正交轴向的磁特性差异,并研究了谐波次数、含量以及与基波相差对材料磁滞特性和损耗特性的影响。

关键词：磁特性测量正弦激励复杂电流波形磁滞特性损耗特性

温度对非晶合金卷形铁心磁特性及振动的影响分析

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电工电能新技术 2019年第11期38卷 66-73页

作者：韩天衡祝丽花沙瑞石永恒张露予电工电能新技术天津市重点实验室天津工业大学天津300387 天津市特变电工变压器有限公司天津300308

非晶合金作为新型节能铁心材料,其低损耗特性使其在铁心电力设备中拥有广泛的应用前景。非晶合金变压器实际运行环境复杂,铁心工作温度会随环境温度而升高,同时铁心自身也存在温升效应,因此铁心温度对非晶材料磁特性和振动特性的影响不... 详细信息

非晶合金作为新型节能铁心材料,其低损耗特性使其在铁心电力设备中拥有广泛的应用前景。非晶合金变压器实际运行环境复杂,铁心工作温度会随环境温度而升高,同时铁心自身也存在温升效应,因此铁心温度对非晶材料磁特性和振动特性的影响不能忽视。为更准确分析非晶铁心振动,本文首先对未退火的非晶带材进行了磁特性测量,并对比分析不同温度下退火后的非晶卷形铁心的磁化特性;在此基础上考虑磁致伸缩效应,建立非晶卷形铁心的磁-机械耦合有限元模型,对非晶铁心磁通密度和应力进行了仿真计算。最后,利用振动分析仪测量铁心振动加速度验证计算值,并研究分析了该铁心在不同温度下的振动加速度变化。

关键词：非晶卷形铁心温度影响磁特性测量振动分析