[发明专利]一种不同截面积磁芯损耗计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算不同截面积磁芯损耗计算方法，可广泛适用于指导低频电力变压器磁芯，中频电机磁芯，高频变换器磁芯的设计。

背景技术

磁性元件是电力变压器、电机、电力电子变换器中最重要的电气器件之一，它们对整机的效率及体积有决定性的影响。因此需要在工程早期设计阶段预估不同的工况下导致的磁芯损耗大概范围，合理进行变换器的热设计，可有效缩短开发周期并避免造成不必要的经济损失。

磁芯材料广泛应用于磁性元件设计中，按材料的性质不同，目前主要的磁芯材料方法可分为：低碳钢、铁氧体、粉芯、非晶软磁合金等。厂家一般都会给出不同材质磁芯所对应的正弦激励条件下的损耗曲线，但只是针对特定尺寸的测试磁芯，换句话说就是给定了磁芯截面积条件下的损耗曲线。由磁芯损耗产生的物理机理可知，不同的磁芯截面积将会显著影响磁芯涡流损耗。

磁芯损耗分离理论根据磁性材料在交变磁场作用下产生损耗发热的机理不同，将磁芯材料的总损耗分解为各种成分损耗的叠加。在实际工程中计算模型可简化为磁滞和涡流的2项主要损耗。显然我们可以对实际选用的磁芯材料的损耗进行测试以获得损耗数据，但这样的方法依赖测试设备，对于工程早期设计阶段也不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是计算实际选用的磁芯尺寸规格在正弦激励下的磁损大小。通过厂家提供的磁性材料损耗曲线，利用磁性损耗分离法物理概念清晰的优势分离磁滞损耗和涡流损耗，提出了一种无需依赖专业测试设备计算任意截面积磁芯的磁损大小的计算方法，有利于工程中实际应用。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种不同截面积磁芯损耗计算方法，计算实际工程中选用的磁芯与产品规格书中测试磁芯的截面积差异，将截面积差异计入到涡流损耗的计算中，得到不同截面积磁芯损耗；具体如下：

步骤1、根据厂家的磁损曲线，在给定工作频率、磁通密度变化量工作条件下，分离出所对应的磁滞损耗P_h和涡流损耗P_e；分离出磁滞损耗和涡流损耗；具体如下：

步骤A、避开磁滞损耗与磁通密度变化量之间的非常量关系，建立磁滞损耗与频率之间的线性关系建立方程如下：

其中，磁滞损耗密度的关系式为：

Ph∝B^xf---(1)]]>

式中，P_h代表磁滞损耗功率损耗密度；B代表磁通密度，代表磁通密度的变化量，x代表在不同工作条件下磁滞损耗与磁场强度之间的指数关系；f代表工作频率；

涡流损耗密度的关系式为：

Pe∝B^2f2---(2)]]>

式中，P_e代表涡流损耗功率损耗密度；

步骤B、结合式（1）、（2）的磁滞损耗和涡流损耗分别与频率和磁通密度之间的变化规律，并通过线性插值法求取任意2个不同工作频率处的电阻率ρ，通过调整涡流损耗磁芯电阻率来涵盖剩余损耗中额外涡流损耗的影响，构建磁芯损耗分离方程如下：