[發明專利]一種不同截面積磁芯損耗計算方法

有效

• 申請號: 201410035463.1
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103745124B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 周巖;孫愛鳴;謝俊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種計算不同截面積磁芯損耗計算方法，可廣泛適用于指導低頻電力變壓器磁芯，中頻電機磁芯，高頻變換器磁芯的設計。

背景技術

磁性元件是電力變壓器、電機、電力電子變換器中最重要的電氣器件之一，它們對整機的效率及體積有決定性的影響。因此需要在工程早期設計階段預估不同的工況下導致的磁芯損耗大概范圍，合理進行變換器的熱設計，可有效縮短開發周期并避免造成不必要的經濟損失。

磁芯材料廣泛應用于磁性元件設計中，按材料的性質不同，目前主要的磁芯材料方法可分為：低碳鋼、鐵氧體、粉芯、非晶軟磁合金等。廠家一般都會給出不同材質磁芯所對應的正弦激勵條件下的損耗曲線，但只是針對特定尺寸的測試磁芯，換句話說就是給定了磁芯截面積條件下的損耗曲線。由磁芯損耗產生的物理機理可知，不同的磁芯截面積將會顯著影響磁芯渦流損耗。

磁芯損耗分離理論根據磁性材料在交變磁場作用下產生損耗發熱的機理不同，將磁芯材料的總損耗分解為各種成分損耗的疊加。在實際工程中計算模型可簡化為磁滯和渦流的2項主要損耗。顯然我們可以對實際選用的磁芯材料的損耗進行測試以獲得損耗數據，但這樣的方法依賴測試設備，對于工程早期設計階段也不方便。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是計算實際選用的磁芯尺寸規格在正弦激勵下的磁損大小。通過廠家提供的磁性材料損耗曲線，利用磁性損耗分離法物理概念清晰的優勢分離磁滯損耗和渦流損耗，提出了一種無需依賴專業測試設備計算任意截面積磁芯的磁損大小的計算方法，有利于工程中實際應用。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種不同截面積磁芯損耗計算方法，計算實際工程中選用的磁芯與產品規格書中測試磁芯的截面積差異，將截面積差異計入到渦流損耗的計算中，得到不同截面積磁芯損耗；具體如下：

步驟1、根據廠家的磁損曲線，在給定工作頻率、磁通密度變化量工作條件下，分離出所對應的磁滯損耗P_h和渦流損耗P_e；分離出磁滯損耗和渦流損耗；具體如下：

步驟A、避開磁滯損耗與磁通密度變化量之間的非常量關系，建立磁滯損耗與頻率之間的線性關系建立方程如下：

其中，磁滯損耗密度的關系式為：

Ph∝B^xf---(1)]]>

式中，P_h代表磁滯損耗功率損耗密度；B代表磁通密度，代表磁通密度的變化量，x代表在不同工作條件下磁滯損耗與磁場強度之間的指數關系；f代表工作頻率；

渦流損耗密度的關系式為：

Pe∝B^2f2---(2)]]>

式中，P_e代表渦流損耗功率損耗密度；

步驟B、結合式（1）、（2）的磁滯損耗和渦流損耗分別與頻率和磁通密度之間的變化規律，并通過線性插值法求取任意2個不同工作頻率處的電阻率ρ，通過調整渦流損耗磁芯電阻率來涵蓋剩余損耗中額外渦流損耗的影響，構建磁芯損耗分離方程如下：