一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法技术

本发明专利技术公开在实际应用中，在实验室常用交流电压源输出电流能力有限的情况下，一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法。通过将环形硅钢片中很短一部分进行加工，使其截面积远远小于其他部分，从而实现用有限的磁动势产生过饱和的磁密。根据磁通连续定理，利用爱泼斯坦方圈测量硅钢片磁性能的方法，分别测量硅钢片较宽和较窄部分的磁通密度，再结合手册中易查的硅钢片不饱和区域BH曲线计算较窄部分的磁场强度，进而得到硅钢片过饱和区域的BH函数关系。使用本发明专利技术的方法，可在利用廉价的仪器设备准确测量硅钢片过饱和区域的BH曲线。器设备准确测量硅钢片过饱和区域的BH曲线。器设备准确测量硅钢片过饱和区域的BH曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法


[0001]本专利技术属于软磁材料特性测量领域，特别涉及了一种采用实验常用设备即可实现硅钢片过饱和区域BH曲线测量的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的大力发展，内嵌式永磁同步电机作为其核心的零部件之一，对其电磁特性的准确仿真计算是对其进行优化设计的基础。而仿真分析内嵌式永磁同步电机电磁特性时，需要准确的硅钢片BH曲线以确保仿真精度。特别地，对于内嵌式永磁同步电机，其转子上的铁桥往往工作在过饱和区域即磁密＞2.1T的区域，而通常厂家提供的硅钢片的BH曲线通常只有小于1.9T的准确测量值。硅钢片过饱和区域的BH曲线难以准确测量的原因是，为使硅钢片达到过饱和区域需要非常大的磁场强度，而在使用传统爱泼斯坦方圈进行测量时，对应地需要非常大的励磁电流，而这一方面是线圈难以承受的，另一方面也是实验室常用的交流电压源难以输出的。在实际内嵌式永磁电机仿真计算时，过饱和区域的硅钢片BH曲线通常采用数值方法进行外推估算，其准确程度难以保证，也会影响内嵌式永磁电机电磁特性的计算精度。因此有必要对硅钢片过饱和区域的BH曲线进行精确测量。

技术实现思路

[0003]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法，包括以下步骤：
[0006](1)将圆环状的硅钢片进行加工，使得某一小部分的截面积远远小于其他部分；
[0007](2)将数十片加工过的样品硅钢片堆叠一起，用三种粗细不同的铜导线绕若干匝，分别作为磁化绕组和测试绕组1，测试绕组2，匝数记为N1，N2，N3；其中，磁化绕组和测试绕组1分布在硅钢片未加工的较宽的部分，测试绕组2仅分布在硅钢片加工过的较窄的部分；
[0008](3)利用传统的爱泼斯坦方圈测量硅钢片磁性能的方法搭建测试电路；
[0009](4)测量得到磁化绕组中电流以及测试绕组两端电压；
[0010](5)根据测试绕组两端电压对时间进行积分，得到绕组磁链，除去测试绕组匝数，得到瞬时交流磁通。再减去了由积分初值所引起的直流磁通，得到交流磁通；
[0011](6)根据步骤(5)，分别计算加工部分和未加工部分的磁通密度；
[0012](7)根据不饱和BH曲线查询得到未加工部分对应的磁场强度，计算硅钢片不饱和部分的磁动势；
[0013](8)根据测试绕组总的线圈磁动势减去不饱和部分的磁动势，得到加工部分的两端磁动势，并计算磁场强度；
[0014](9)重复上述步骤，改变激励源大小，得到若干组硅钢片接近饱和处的磁通密度与磁场强度；
[0015]进一步地，在步骤(5)中，用下式通过测试绕组两端电压得到交流磁通：
[0016][0017][0018]其中，U(t)是测试绕组中的电压，N是测试绕组匝数，是瞬时交流磁通，是减去了由积分初值所引起的直流磁通后的交流磁通，T是一个完整周期。
[0019]进一步地，在步骤(6)中，分别取步骤(5)中得到的两部分交流磁通的最大值，通过下式得到硅钢片两部分的磁通密度：
[0020][0021]其中：是交流磁通最大值，S是硅钢片对应的截面积。
[0022]进一步地，在步骤(7)中，此时硅钢片未加工部分未达到磁饱和，可以通过查询BH曲线得到该磁通密度B1对应的磁场强度H1。由磁场强度通过下式得到未加工部分的不饱和磁动势：
[0023]F1＝H1l1[0024]其中：F1为未加工过的硅钢片样品中的不饱和磁动势，l1为该部分长度。
[0025]进一步地，在步骤(8)中，加工部分两端磁动势F
s
为：
[0026]F
all
＝N1I
m
[0027]F
s
＝F
all
‑
F1[0028]其中，F
all
是总磁动势，N1是磁化绕组匝数，I
m
是步骤(4)中测量的磁化绕组电流最大值。得到加工部分磁动势后，通过步骤7中公式，可以通过得到加工部分磁场强度H
s
。
[0029]采用上述技术方案带来的有益效果：
[0030]本专利技术设计的一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法，与现有技术相比，具有以下优点：整个步骤需要的设备要求较低，只需要几十伏的电压激励就可以完成，大部分的实验室都可以满足；避免了高压激励带来的安全隐患，易于操作，风险系数低。
附图说明
[0031]图1是本专利技术所述的加工过后的硅钢片模型及绕组连接示意图；
[0032]图2是本专利技术方法所述的一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法流程图；
[0033]图3是本专利技术所述的利用爱泼斯坦方圈测量硅钢片磁通密度的电路图；
具体实施方式
[0034]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0035]本实施例提出的一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法，包括以下步骤：
[0036]步骤1：将圆环状的硅钢片进行加工，使得某一小部分的截面积远远小于其他部分，如图2所示；
[0037]步骤2：将数十片加工过的样品硅钢片堆叠一起，用三种粗细不同的铜导线绕若干
匝，分别作为磁化绕组，测试绕组1和测试绕组2，匝数记为N1，N2，N3。其中，磁化绕组和测试绕组1分布在硅钢片未加工的较宽的部分，测试绕组2分布在硅钢片加工过的较窄的部分；
[0038]步骤3：利用传统的爱泼斯坦方圈测量硅钢片磁性能的方法搭建测试电路，如图3所示；
[0039]步骤4：测量得到磁化绕组中电流以及测试绕组两端电压；
[0040]步骤5：根据测试绕组两端电压对时间进行积分，得到绕组磁链，除去测试绕组匝数，得到瞬时交流磁通。再减去了由积分初值所引起的直流磁通，最后分别得到加工部分和未加工部分的交流磁通；
[0041]在本实施例中，上述步骤5采用如下方案实现：
[0042]用下式通过测试绕组两端电压得到磁链，进而得到交流磁通：
[0043][0044][0045]其中，U(t)是测试绕组中的电压，N是测试绕组匝数，是瞬时交流磁通，是减去了由积分初值所引起的直流磁通后的交流磁通，T是一个完整周期；
[0046]步骤6：根据步骤5分别得到加工部分和未加工部分的磁通，根据两部分的截面积分别计算对应的磁通密度；
[0047]在本实施例中，上述步骤6采用如下方案实现：
[0048]取步骤5中得到的交流磁通的最大值通过下式得到硅钢片两部分对应的磁通密度：
[0049][0050]其中：S是对应的硅钢片不同部分截面积；
[0051]步骤7：根据不饱和BH曲线查询得到未加工部分对应的磁场强度，计算硅钢片不饱和部分的磁动势；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将圆环状的硅钢片进行加工，使得某一小部分的截面积远远小于其他部分；(2)将数十片加工过的样品硅钢片堆叠一起，用三种粗细不同的铜导线绕若干匝，分别作为磁化绕组，测试绕组1和测试绕组2。其中磁化绕组和测试绕组1分布在未加工的较宽的硅钢片部分，测试绕组2仅分布在加工过的较窄的硅钢片部分；(3)利用传统的爱泼斯坦方圈测量硅钢片磁性能的方法搭建测试电路；(4)测量得到磁化绕组中电流以及测试绕组两端电压；(5)根据测试绕组两端电压对时间进行积分，得到绕组磁链，除去测试绕组匝数，得到瞬时交流磁通。再减去了由积分初值所引起的直流磁通，最终得到两处的交流磁通；(6)根据磁通和硅钢片两部分的截面积分别计算加工部分和未加工部分的磁通密度；(7)根据步骤(6)得到的未加工部分的磁通密度，结合传统BH曲线不饱和部分查询得到对应的磁场强度，计算对应的磁动势；(8)根据测试绕组总的线圈磁动势减去步骤(7)得到的磁动势，得到硅钢片加工部分的磁动势，并计算磁场强度；(9)重复上述步骤，改变激励源的大小，得到若干组硅钢片接近饱和处的磁通密度与磁场强度。2.根据权利要求1所述一种易实施的硅钢片过饱和区域BH曲线测量方法，其特征在于，所述步骤(5)中：交流磁通与电压之间满足以下关系：所述步骤(5)中：交流磁通与电压之间满足以下关系：其中，U(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洒，陆剑波，曾峰，初子清，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：