基于J-A模型的电工钢片磁致伸缩特性模拟与实验

电工钢片的磁致伸缩现象是引起电机、变压器铁心振动的一个重要原因。磁致伸缩特性与铁心的磁化方式密切相关。电机定子铁心存在大量旋转磁场，相比于交变磁化，旋转磁化会引起更大的磁致伸缩应变，准确模拟旋转磁化下电工钢片的磁致伸缩特性是实现电工产品性能优化的前提和基础。该文借鉴Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型对磁化过程中磁畴畴壁移动和磁矩转动而产生滞后行为的表征方法，提出一种能够描述旋转磁化下磁致伸缩正应变和剪切应变矢量、滞后特性的磁致伸缩模型。基于电工钢片旋转磁特性测量系统提供的特性数据，采用粒子群优化算法实现了模型参数辨识，并验证了模型的准确性。制作并搭建硅钢叠片铁心局部磁致伸缩特性测量系统，给出了所提磁致伸缩模型计算铁心磁致伸缩形变的具体过程，通过与测量结果的比较，进一步分析了所提理论模型的有效性。研究表明，旋转磁化下电工钢片磁致伸缩具有滞后行为，该文从磁化机理角度提出的磁致伸缩模型可以有效地表征这种特性。