鐵磁材料復雜激勵下的損耗計算方法及其電機應用.pdf

1、電機作為一種重要的機電產(chǎn)品，其用電量占全國總量的60％，隨著電動汽車、電動飛機等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電機正在逐漸替代傳統(tǒng)的機械傳動，其體量的增長使得電機的效率優(yōu)化顯得愈發(fā)重要。隨著電機高效化、高集成度的發(fā)展，關于電機損耗，尤其是考慮到非正弦、直流偏置等復雜工況下的鐵芯損耗的機理分析、計算模型與試驗研究，對于電機的效率優(yōu)化具有重要意義。由于電機鐵芯所用的電工鋼材料的磁化過程復雜，其磁化特性具有非線性，關于鐵磁材料的損耗計算尚無統(tǒng)一準確的理論計算模

2、型。本文從物理層面出發(fā)分析鐵芯損耗的構成與產(chǎn)生機理，通過試驗手段測量材料的損耗特性，并利用唯象理論形成鐵芯損耗的計算方法。
　　本文提出了一種時域的分析方法，采用多項式分段擬合正弦激勵下測試得到的磁滯回線簇，從全局分析非線性磁感應強度各次諧波在每一時刻的變化率對磁化狀態(tài)的影響，并據(jù)此計算非正弦鐵芯損耗。基于唯象理論與試驗數(shù)據(jù)分析了直流偏置對Steinmetz公式各個參數(shù)的影響，并針對電機應用場合的大直流偏置高磁場飽和特性，對SPG

3、(Steinmetz Premagnetization Graph)方法進行了改進并給出了參數(shù)修正圖與公式。設計搭建了材料測試平臺，并對非正弦、直流偏置激勵下的鐵芯損耗計算模型在50WW470和50WW800材料中進行了試驗驗證，其中非正弦模型進行了單次諧波注入、方波激勵和兩組諧波注入的驗證;直流偏置模型在不同頻率、不同交流磁感應強度和不同偏流偏置水平下進行了驗證:兩個模型的試驗誤差都不超過10％。為了驗證材料鐵芯損耗計算模型的準確性及