钢管应力-感应电动势效应及其磁矩偏转原理

在轴向压力作用下,对Q235B钢管进行应力σ与感应电动势ε关系实验研究.将交流传感线圈磁芯设置于直径为D609mm钢管试件表面,使磁力线沿水平方向穿过管壁局部区域,并在钢管轴向感应出电动势.压力机施加荷载的同时,测量管壁感应电动势、应力和应变数据.试验表明:感应电动势ε随压应力σ增大而减小;应变δ随压应力σ增大而增加;实验数据拟合结果均符合线性关系.通过应力对铁磁质材料自旋磁矩产生的偏转作用分析,将应变与磁化强度加以联系,得到与实验数据规律相一致的、表达应力σ引起感应电动势ε变化的理论公式.

矩形波激励对纳米晶合金高频磁化过程的微观影响机理

高频变压器工作时会面临占空比变化的激励情况,由于存在磁弛豫现象,矩形波占空比能通过改变铁心用材料纳米晶合金磁化时间,影响高频变压器能否达到饱和工作点。建立纳米晶合金微磁学模型,对该模型分别施加不同占空比D的矩形波激励,并定义了磁化速率v,从磁滞损耗P_(v)、v及磁矩偏转角速度ω三方面分析D对磁化过程的影响。结果表明,D=0.5时P_(v)最小,增大或减小D,都会导致P_(v)的增加,且满足两组不同占空比和为1的矩形波激励下,材料产生的P_(v)相同。若激励磁场处在上升沿,D=0.1时的v与ω最小,D=0.9时的v与ω最大;若处在下降沿,D=0.9时的v与ω最小,D=0.1时的v与ω最大。D会影响材料磁化时间,由于磁弛豫现象,改变磁化时间可决定材料能否达到饱和磁化状态,因此存在一个临界状态,该文将其定义为临界占空比D_(c)。结果表明,当D<0.5时D_(c1)的范围应处在0.2~0.21,D>0.5时D_(c2)的范围应处在0.8~0.81,为不同工况下高频变压器工作点的选取提供了参考依据。

外部和内部因素对纳米晶合金kHz级饱和磁化过程影响的微磁学分析

纳米晶合金在kHz级复杂高频饱和工况下的建模问题由于缺乏基础研究而变得愈加突出。基于微磁学模拟软件OOMMF,建立介观尺度下纳米晶合金(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)的三维模型,计算得到的模型静态磁特性参数与实验测量结果基本吻合,验证了该三维模型的正确性。采用磁矩偏转角速度ω表征饱和磁化过程中磁矩的进动情况,定量界定"动态饱和"和"静态饱和"两种工况,据此分别探究外部因素(包括附加直流偏置磁场Bd和磁化频率f)和内部因素(即晶粒尺寸d)的不同变化对饱和磁化过程的影响机理。结果表明:对于外部因素,在动态饱和工况下,增大Bd或提高f均对磁矩偏转有加速作用,其中增大Bd的效果更明显;在静态饱和工况下,纳米晶合金的磁化速度已达最大,此时增大Bd或提高f均已不能加速磁矩的偏转。对于内部因素,无论动态还是静态饱和,减小晶粒尺寸均会增大磁矩偏转角速度ω,从而加速纳米晶合金材料的磁化过程。