《納米晶鐵芯的介觀高頻飽和機理與雙尺度耦合建模方法》是依託山東大學，由鄒亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米晶鐵芯的介觀高頻飽和機理與雙尺度耦合建模方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄒亮
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著現代電網的發展，納米晶鐵芯在高頻飽和工況下的建模問題由於缺乏基礎研究而變得越來越突出。本項目從納米晶鐵芯的介觀高頻飽和機理入手，探尋基於介觀結構與巨觀軟磁性能關聯特性的耦合建模方法。針對動態飽和和靜態飽和兩種高頻磁場，分析納米晶粒與殘餘非晶相的磁化磁矩進動規律，研究不同殘餘非晶相體積分數對非均勻磁化的影響機制，提出單磁疇介觀結構的磁路拓撲和磁導計算方法，據此建立介觀尺度等效磁路模型；研究兩種高頻飽和磁場激勵下的納米晶鐵芯巨觀工作點變化機理，建立巨觀分布參數磁路模型；基於介觀與巨觀變數的耦合傳遞，研究雙尺度間的協同工作界面連線方法，建立納米晶鐵芯雙尺度耦合模型。本項目研究適應納米磁材料在新型高頻電磁裝備發展的套用需求，其研究結果將豐富高頻飽和工況下納米晶鐵芯等效建模的理論基礎和分析方法，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
納米晶鐵芯在高頻飽和工況下的建模問題由於缺乏基礎研究而顯得愈加突出。本項目旨在從納米晶鐵芯的介觀高頻飽和機理入手，探尋基於介觀結構與巨觀軟磁性能關聯特性的耦合建模方法，解決高頻飽和條件下納米晶軟磁合金建模問題，促進納米新材料在電力系統中的套用。研究內容分為以下三個方面：介觀高頻飽和機理、磁特性試驗和雙尺度耦合建模。基於納米晶鐵芯微磁學建模的理論基礎，構建了介觀尺度下的微磁學仿真模型。首先，針對“靜態磁場”，研究了合金磁化與反磁化的兩個動態過程，且均以磁矩旋轉及磁疇壁位移為主導機制。其次，針對“動態飽和”與“靜態飽和”兩種高頻飽和磁場，分別研究了納米晶粒與殘餘非晶相的磁化磁矩進動規律，獲得了頻率和直流偏磁對合金高頻飽和特性的影響機制，包括當直流偏磁為零且交變場強度一定時，複數磁導率隨著頻率的變化規律；以及當外加交變場保持不變時，外加偏置磁場對複數磁導率的影響。分別從巨觀和介觀角度揭示了頻率對合金磁化速率的影響。根據愛潑斯坦測試法，針對納米晶、非晶和鐵氧體三種不同材料的磁芯開展了巨觀高頻磁特性試驗，得到了三種材料在不同頻率範圍內的高頻基本磁化曲線。結果表明，隨著頻率的不斷升高，飽和磁感應強度有所下降，但納米晶合金下降最慢，其巨觀高頻磁性能優於其它兩種材料。基於介觀與巨觀變數的耦合傳遞，研究雙尺度間的協同工作界面連線方法，為建立納米晶鐵芯雙尺度耦合模型提供了理論基礎。本項目的研究結果可進一步豐富納米晶鐵芯特殊工況下等效建模的基礎理論、分析方法與創新技術，具有重要的理論意義和套用價值。
