[发明专利]一种基于Jiles-Atherton模型的钕铁硼磁滞回线描述方法

说明书

本发明提出了一种基于Jiles‑Atherton模型的钕铁硼磁滞回线描述方法，确定Jiles‑Atherton模型的物理意义，即饱和磁化强度、形状参数、磁畴耦合参数、打破钉扎阻碍的平均能量和可逆磁化系数在模型中的参数表示，构建Jiles‑Atherton模型的计算程序；将Jiles‑Atherton模型中的参数辨识问题转化为优化问题，对厂家提供的钕铁硼磁滞回线采用遗传算法对目标函数进行优化，获取参数值；对不同温度下钕铁硼的磁滞回线进行参数辨识，拟合Jiles‑Atherton模型中的参数与温度的关系。本发明同时考虑到温度场与外磁场的作用，采用非线性Jiles‑Atherton模型将钕铁硼的磁滞回线进行理论描述，为钕铁硼的工程化应用与磁热耦合分析提供相应的理论依据。

技术领域

本发明涉及钕铁硼磁化特性领域，具体涉及一种基于Jiles-Atherton模型的钕铁硼磁滞回线描述方法。

背景技术

随着钕铁硼性能的不断提升，以钕铁硼稀土永磁材料为重要功能件的装置越来越多地应用在了生产生活中，钕铁硼的磁化与反磁化特性对装置的性能影响巨大，然而目前对于钕铁硼的磁化反磁化特性的描述较多地停留在实验层面，对于其理论描述较少。周寿增等从磁畴理论出发，解释了剩磁、矫顽力以及居里温度产生的原因，但未能给出磁滞回线的解析描述；Junquan Chen等采用了一种分段线性磁滞模型来对钕铁硼的磁滞特性进行了拟合，但相交于非线性磁滞模型，线性磁滞模型在拟合精度上存在较大缺陷；Jiles和Atherton在1983年提出了一种非线性的标量磁滞模型，该模型中的参数较少且具有明确的物理意义，在铁芯的建模方面有很好的应用，但如何将Jiles-Atherton模型应用于钕铁硼，并没有相应的理论研究。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于Jiles-Atherton模型的钕铁硼磁滞回线描述方法，为钕铁硼的工程化应用提供相应的理论依据。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于Jiles-Atherton模型的钕铁硼磁滞回线描述方法，具体步骤如下：

步骤1、确定Jiles-Atherton模型的物理意义，即饱和磁化强度、形状参数、磁畴耦合参数、打破钉扎阻碍的平均能量和可逆磁化系数在模型中的参数表示，构建Jiles-Atherton模型的计算程序；

步骤2、将Jiles-Atherton模型中的参数辨识问题转化为优化问题，对厂家提供的钕铁硼磁滞回线采用遗传算法对目标函数进行优化，获取参数值；

步骤3、对不同温度下钕铁硼的磁滞回线进行参数辨识，拟合Jiles-Atherton模型中的参数与温度的关系。

进一步的，步骤1中，确定Jiles-Atherton模型的物理意义，即饱和磁化强度、形状参数、磁畴耦合参数、打破钉扎阻碍的平均能量和可逆磁化系数在模型中的参数表示，编写Jiles-Atherton模型的计算程序，具体方法为：

Jiles-Atherton模型数学描述如下：

总磁化强度M可分为：

M＝M_rev+M_irr

其中，M_rev为可逆磁化分量，M_irr为不可逆磁化分量；

M_rev与M_irr二者均依赖于无磁滞磁化强度M_an，三者的具体关系为：

M_rev＝c·(M_an-M_irr)

其中，c为可逆磁化系数；

根据Jiles-Atherton模型中的描述，采用朗之万函数描述铁磁材料的磁化特性，其表达式为：