[發(fā)明專利]非晶絲在非軸向磁場作用下的巨磁阻抗建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710890013.4
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107748813B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許洪光;路小菲;胡琴芳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01R33/12
• 代理公司: 深圳市添源知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

1.一種非晶絲在非軸向磁場作用下的巨磁阻抗建模方法，所述方法用于非軸向磁場作用下非晶絲巨磁阻抗的計算，所述非晶絲的巨磁阻抗是指使用高頻交流電流源驅(qū)動非晶絲時，非晶絲兩端的交流阻抗；其特征在于：所述方法包括：S1、利用LLG方程，對磁化矢量旋轉(zhuǎn)方程進行約束，建立非晶絲內(nèi)部總能量的表達式；S2、根據(jù)體系自由能最小原理，建立磁化矢量運動方程，通過對運動方程求解得到非軸向磁場作用下非晶絲磁導(dǎo)率張量；S3、利用磁場強度和磁感應(yīng)強度的本征關(guān)系以及麥克斯韋方程，建立關(guān)于非晶絲環(huán)向和軸向磁場參量的電磁場方程；S4、使用高頻近似法和低頻近似法得到非晶絲巨磁阻抗表達式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述非晶絲是有接近于零的負(fù)向磁致伸縮系數(shù)的Co基非晶絲。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：使用兩軸亥姆霍茲線圈，直流電流源驅(qū)動兩軸亥姆霍茲線圈在所述非晶絲周圍產(chǎn)生二維任意方向均勻磁場。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述非晶絲的阻抗是一個對稱張量形式，分為對角分量和非對角分量，用非晶絲表面的電磁場信息表示：

其中，Z_zz是對角阻抗分量，是非對角阻抗分量，c是光速，N表示線圈的匝數(shù)，l是導(dǎo)線的長度，e_z是軸向電場強度，是軸向電場強度，是軸向磁場強度，a是非晶絲半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：使用LLG方程對磁化矢量進行約束，其表達式為：

其中，M是磁化強度，H_eff是磁矩感受到的總的有效磁場，M_s是飽和磁化強度，γ是旋磁比，α是定性的無量綱的阻尼系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：只考慮有各向異性場的情況，非晶絲內(nèi)的總能量可以表示為：

其中，μ₀是真空磁導(dǎo)率，H_k是各向異性場的等效磁場強度，H_ex是交流磁場強度，M_s是飽和磁化強度，ψ是各向異性軸與橫截面方向的夾角，θ_ex是外磁場與非晶絲軸線的夾角，θ是飽和磁化磁矩方向與圓周方向的夾角。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2包括對運動方程求解，得到磁導(dǎo)率張量：

其中，

ω_m＝γ4πM

ω₁＝γ[H_a cos²(θ-ψ)+H_esinθ]

ω₂＝γ[H_a cos²{2(θ-ψ)}+H_esinθ]

下標(biāo)r表示非晶絲的徑向，下標(biāo)表示非晶絲的環(huán)向，下標(biāo)z表示非晶絲的軸向，θ是飽和磁化磁矩方向與圓周方向的夾角，表示環(huán)向-軸向磁導(dǎo)率，μ_zr、μ_rz、μ_zz、和μ_rr表示以此類推，M是飽和磁化強度，H_a是各項異性磁場的強度，γ是回旋常數(shù)，κ是吉爾伯特阻尼參數(shù)，ω是激勵交流電流頻率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S3包括：利用磁場強度和磁感應(yīng)強度的本征關(guān)系，以及麥克斯韋方程，建立關(guān)于非晶絲環(huán)向和軸向磁場參量的電磁場方程：

其中，r表示圓柱坐標(biāo)系的徑向坐標(biāo)，ω是激勵交流電流頻率，σ是非晶絲的電導(dǎo)率，磁場分量的解為

其中，A，B，C，D是系數(shù)，可以通過邊界條件求得，

這里特征根：ω是激勵交流電流頻率，a是非晶絲半徑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：非晶絲的表面阻抗張量由電磁場方程與磁導(dǎo)率張量聯(lián)立得到，高頻近似法下的復(fù)阻抗，對角阻抗分量Z_zz和非對角阻抗分量分別為：

在低頻率情況下，可以表示為以下序列的線性組合：

h_z＝AN₁+BN₂+CN₃+DN₄

參數(shù)M₁至M₄和參數(shù)N₁至N₄由以下公式?jīng)Q定：

其中：