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球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁性能影响的研究

发布时间:2018-06-11 20:34

  本文选题:球刻痕 + 普通取向硅钢 ; 参考:《东北大学》2015年博士论文


【摘要】:取向硅钢是一种重要的软磁材料,具有优良的磁学性能,是制造变压器、磁屏蔽材料等不可或缺的原料,广泛应用于电力、电子等相关行业。取向硅钢的磁学性能一直备受专家学者的关注。球刻痕是欧洲硅钢公司开发的一种刻痕方法,作为机械刻痕法的一种,既克服了破坏绝缘层的缺点,又可以达到理想的刻痕效果,球刻痕对取向硅钢磁学性能的研究直接决定其应用的广泛性。本文研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁性能的影响,建立了取向硅钢磁畴、刻痕间距与铁损等参数间关系的修正模型,分析了球刻痕对取向硅钢磁导率、矫顽力及磁屏蔽效能的影响规律,研究了刻痕法及涂层、应力对巴克豪森噪声等磁性能的影响。论文的主要工作及研究成果如下:(1)采用标准的Epstein试样沿不同方向进行磁化,获取磁化参数并对其进行研究,基于传统的椭圆模型提出了抛物线拟合和综合模型,并分别对BC1普通取向硅钢、BH1高磁感取向硅钢在不同磁化方向上的磁导率进行分段拟合,BC1、BH1取向硅钢的分段拟合模型与实验测量值吻合良好。(2)将磁场强度与磁感应强度分别按傅里叶级数展开,构建了Fe-3%Si取向硅钢的磁滞回线模型,提出了采用固定角度法和最小二乘法确定兔度、磁感应强度和磁场强度等待定参数的方法,该模型拟合效果良好。(3)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢铁损的影响。从磁畴能量等角度分析降低铁损的原因,推导了磁畴、刻痕间距等与取向硅钢铁损间的关系模型,得到了最佳刻痕间距的计算方法。将取向硅钢的铁损按磁滞损耗、涡流损耗、反常损耗进行分离,并计算所占比例及球刻痕对各部分铁损的影响。(4)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢磁导率的影响。从填充磁力线角度分析磁导率随磁感应强度变化的规律。对屏蔽效能的反射损耗、吸收损耗、内部多重损耗进行了分析。球刻痕可大幅提高取向硅钢的磁导率和磁屏蔽效能,同时会取得降低取向硅钢矫顽力的效果。经过球刻痕处理后,CC1普通取向硅钢的趋肤深度明显降低,CH1高磁感取向硅钢的趋肤深度在磁感应强度大于0.2 T时才逐渐下降。(5)研究了球刻痕对Fe-3%Si取向硅钢巴克豪森噪声的影响,刻痕后CC1普通取向硅钢的巴克豪森噪声值上升,而CH1高磁感取向硅钢的巴克豪森噪声值下降。拟合了铁损和巴克豪森噪声两者问的线性关系,线性拟合度高。根据巴克豪森噪声与铁损值之间的关系,提出了一种取向硅钢铁损值的无损检测方法,该方法测试精度高、线性拟合度良好、容易实现。研究了表面涂层和拉应力对取向硅钢巴克豪森噪声的影响。去除表面涂层导致CC1与CH1取向硅钢的巴克豪森噪声值上升。计算了磁畴壁的移动速度,验证了铁损与巴克豪森噪声的关系。
[Abstract]:Oriented silicon steel is an important soft magnetic material with excellent magnetic properties. It is an indispensable material for making transformers magnetic shielding materials and so on. It is widely used in power electronics and other related industries. The magnetic properties of oriented silicon steel have been paid much attention by experts and scholars. Ball mark is a kind of mark method developed by European silicon steel company. As a kind of mechanical indentation method, it not only overcomes the shortcoming of destroying insulation layer, but also achieves ideal effect. The study of magnetic properties of oriented silicon steel by spherical indentation directly determines its wide application. In this paper, the effect of sphere indentation on the magnetic properties of Fe-3Si oriented silicon steel is studied. A modified model of the relationship among magnetic domain, indentation distance and iron loss of oriented silicon steel is established, and the permeability of oriented silicon steel is analyzed. The effect of coercivity and magnetic shielding efficiency on the magnetic properties of Barkhausen noise was studied. The main work and research results are as follows: (1) the standard Epstein sample is magnetized along different directions, and the magnetization parameters are obtained and studied. Based on the traditional elliptic model, a parabola fitting and synthesis model is proposed. The permeability of BC1-BH1 high magnetically induced silicon steel in different magnetization directions was fitted separately. The segmental fitting model of BC1 and BH1-oriented silicon steel was in good agreement with the experimental results. (2) the magnetic field intensity and magnetic induction intensity were obtained by fitting the magnetic field intensity with the magnetic induction intensity. The degree is expanded by Fourier series, The hysteresis loop model of Fe-3Si oriented silicon steel is constructed, and a method for determining the parameters of rabbit degree, magnetic induction intensity and magnetic field intensity is proposed by means of fixed angle method and least square method. The effect of spherical indentation on iron loss of Fe-3Si oriented silicon steel was studied. Based on the analysis of the reason of reducing iron loss from the angle of magnetic domain energy, the relationship model between magnetic domain, indentation distance and oriented silicon steel iron loss is derived, and the calculation method of optimum indentation distance is obtained. The iron loss of oriented silicon steel was separated by hysteresis loss, eddy current loss and anomalous loss, and the proportion and the effect of ball mark on iron loss were calculated. (4) the effect of ball indentation on permeability of Fe-3Si oriented silicon steel was studied. The variation of magnetic permeability with magnetic induction intensity is analyzed from the angle of filled magnetic line of force. The reflection loss, absorption loss and internal multiple loss of shielding efficiency are analyzed. The magnetic permeability and magnetic shielding efficiency of oriented silicon steel can be greatly improved by ball indentation, and the coercivity of oriented silicon steel can be reduced at the same time. After ball-indentation treatment, the skin depth of CC1 common oriented silicon steel obviously decreased when the magnetic induction intensity was greater than 0.2 T, and the skin depth of CH1 highly magnetically oriented silicon steel decreased gradually only when the magnetic induction intensity was greater than 0.2 T.) the effect of ball indentation on Barkhausen noise of Fe-3Si oriented silicon steel was studied. After indentation, the Barkhausen noise of CC1 common oriented silicon steel increases, while the Barkhausen noise value of CH1 high magnetic orientation silicon steel decreases. The linear relationship between iron loss and Barkhausen noise is fitted. According to the relationship between Barkhausen noise and iron loss, a nondestructive testing method for the iron loss of oriented silicon steel is proposed. The method has the advantages of high precision, good linearity and easy realization. The effect of surface coating and tensile stress on Barkhausen noise of oriented silicon steel was studied. Removing the surface coating leads to the increase of Barkhausen noise value of CC1 and CH1 oriented silicon steel. The moving velocity of the magnetic domain wall is calculated and the relationship between iron loss and Barkhausen noise is verified.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG142.1

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本文编号:2006612

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