脉宽调制激励下电工钢片动态磁滞特性测量与模拟

针对脉宽调制激励条件下电工装备铁心磁特性难以准确测量和模拟的问题,提出了改进的电工钢片复杂磁特性测量和模拟方法.在传统的爱泼斯坦方圈测量装置的基础上,通过改进线圈的绕制和连接方式,实现宽频测量的目的.结合改进的爱泼斯坦方圈,搭建了电工钢片复杂磁特性测量系统,测量了电工钢片在PWM电源激励下的磁特性.基于测量结果,结合经典的Jiles-Ather-ton(JA)磁滞模型和一阶回转曲线(FORC)模型推导了计及局部磁滞回环的磁滞模型.为考虑频率因素的影响,引入改进的粘滞模型实现了磁滞模型频率依赖的模拟.最后,通过将测量与模拟结果进行对比,验证了改进的动态磁滞模型的可行性.     

无取向硅钢片各向异性磁致伸缩特性模拟

基于一维磁致伸缩测量装置,提出了单片无取向硅钢片任意方向磁致伸缩特性的测量方法,得到了材料不同磁化方向上磁致伸缩回环,并提取了描述磁致伸缩特性的单值曲线。建立了描述磁致伸缩与磁场关系的?-(?B,Bmax)磁致伸缩数学模型,给出了由测量数据拟合得到的二维磁致伸缩特性曲面。基于Fortran语言编制了耦合上述磁致伸缩模型的有限元计算程序,并分析了一台同步发电机定子铁心的磁致伸缩。研究表明,无取向硅钢片具有任意方向各向异性的磁致伸缩特性,而该文提出的磁致伸缩测试方法和数学模型可以有效地分析硅钢片磁致伸缩各向异性特性。     

非晶合金铁心损耗与磁致伸缩特性测量与模拟

针对电力机车对中频变压器低损耗、低噪声的设计要求,该文对中频变压器用铁心材料非晶合金的损耗与磁致伸缩特性开展深入研究.模拟中频变压器的实际工作状态,对非正弦激励下非晶合金的损耗特性进行测量.在此基础上,对传统的斯坦梅兹损耗计算公式进行修正,同时考虑到不同频率下损耗计算公式的通用性,对损耗计算公式的系数进行变系数改进.考虑中高频变压器的振动噪声问题,采用激光测试仪,对非晶合金铁心材料的磁致伸缩特性进行测试分析,并建立铁心材料磁致伸缩特性的预估模型.实验验证了所提损耗和磁致伸缩模型的有效性,为中高频变压器的优化设计提供理论依据.     

机械应力下电工钢片磁滞与磁致伸缩回环滞后特性模拟

机械应力会影响电机铁心材料的磁滞回环特性和磁致伸缩回环特性,进而影响电机损耗与振动等运行性能,为此需要在电工产品设计阶段有效模拟电工钢片磁滞-磁致伸缩应变-机械应力的耦合关系下的磁特性。基于磁畴能量极小值的原理,该文提出改进的磁畴结构模型（ADSM）实现电工钢片在机械应力下磁滞与磁致伸缩回环滞后特性表征。引入磁滞能量密度函数描述磁滞和磁致伸缩回环滞后效应,引入磁弹性能考虑机械应力对磁特性的影响,使用多个晶粒磁特性的平均值来表示多晶结构电工钢片的磁特性,最后通过模型结果与实验测量数据对比,验证了该改进的ADSM较传统模型更能有效地表征电工钢片的磁滞与磁致伸缩滞后特性,为准确计算铁心的损耗与振动性能奠定基础。     

基于转子辅助槽的PMSM电磁振动噪声削弱方法研究

电机气隙中的径向电磁力作用于定子齿部,通过定子、机座传递到空气中,产生了振动噪声。针对实际工程中噪声突出问题,解析径向电磁力得到产生振动噪声的主要阶次和频率,分析电机的定子模态得到不同空间阶次下的频率。考虑电机转子凸极,提出一种转子开辅助槽配合增加气隙宽度的方法改善电机的声振特性。通过搭建优化前后的电机有限元模型,在加速工况下对比6f1和12f1频率（f1为基波频率）的电磁力,以及24阶次和48阶次下的A计权声压级,验证所提方法的有效性。最后在实际样机上测试加速工况下24阶次和48阶次的振动水平和声压级。试验结果表明,所提转子开辅助槽配合改变气隙宽度的方法能够有效降低电机整体的振动噪声。     

直流偏磁下叠片铁心磁致伸缩的实验测试与分析

电工钢片磁致伸缩效应是引起变压器铁心振动,并产生噪声的主要原因之一,直流偏磁的存在加剧了铁心的磁致伸缩形变。基于爱泼斯坦方圈装置开发了电工钢片叠片结构磁致伸缩特性测量系统,测量并分析了取向电工钢片叠片结构在不同直流偏磁磁场、磁化角度及磁化强度下磁致伸缩主应变大小和方向的变化情况,对比分析了单片电工钢片与其叠片结构磁致伸缩特性的差异,讨论了直流偏磁磁场对叠片结构磁致伸缩特性的影响,并建立了材料磁致伸缩特性数据库。基于上述测量数据,计算了直流偏磁下单相变压器铁心模型的磁致伸缩应变,并与实测值进行了对比验证,为直流偏磁下变压器铁心振动噪声的研究奠定基础。     

铁心旋转损耗模型改进与局部损耗测试

电机定子轭部及齿根部存在大量的椭圆形旋转磁通,其产生的旋转损耗大于交变损耗,因此旋转损耗的准确计算是电机优化设计的前提和基础。该文基于德国RPT型二维旋转磁特性测量系统,测量并分析了无取向电工钢片旋转损耗特性。在研究传统Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程计算铁耗方法的基础上,提出考虑椭圆形旋转磁化下铁心损耗改进模型,并用自制的B-H矢量传感器对一台感应电机定子铁心模型的局部损耗进行实验测试,验证了改进模型的有效性。     

无取向电工钢应力依赖矢量磁特性测量研究

提出一种依赖矢量磁特性的电工钢片应力测量方法,采用电动推杆实现同时在轧制与垂直于轧制方向对电工钢片施加拉(压)力。优化设计励磁磁轭的尺寸并合理布局以保证测量区域磁场分布的均匀性,提高测量精度。将B探针与双复合H线圈统一装配到电木框架内构成矢量B-H传感器,达到同时测量电工钢片磁通密度B和磁场强度H信号的目的。根据坡印亭定理计算不同磁化条件下电工钢片比总损耗。基于上述方法分别测量了无取向电工钢样品不同磁化角度、轴比以及磁通密度下的矢量磁特性,测量过程中将预拉(压)力矢量的方向设置为与磁化角度一致。根据测量结果总结归纳出电工钢片矢量磁特性的应力依赖演化规律。     

旋转磁化下电工钢片磁致伸缩动态矢量特性模型

减少电工钢片磁化过程引起的铁心磁致伸缩形变是降低电气设备振动噪声的一个有效途径。电机铁心存在大量旋转磁化,而旋转磁化下铁心磁致伸缩特性较为复杂,其模拟方法研究还处于起步阶段。该文测量并分析旋转磁化下单片电工钢片的旋转磁致伸缩特性,探讨一个磁化周期不同时刻的圆形形变、主应变的矢量和谐波特性。提出基于Chua-type模型的动态矢量特性模型,并推导模型参数的计算表达式,建立相应的参数数据库。最后,对一台同步发电机的磁场进行仿真计算,结合所提出的模型,分析定子铁心的应变分布以及引起的局部形变,阐明传统磁致伸缩计算方法的不足之处,为进一步分析磁致伸缩引起的电机铁心振动噪声奠定了基础。