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专利名称：铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410348099.8

专利申请（专利权）人：山东得普达电机股份有限公司
权利人地址：山东省淄博市高新区齐祥路2066号1区

专利发明（设计）人：郭秀河,王福杰

专利摘要：本发明涉及一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统，属于永磁体建模技术领域；建立方法，包括如下步骤：步骤S1、采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；步骤S2、求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；步骤S3、利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线；步骤S4、将上述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立的磁化曲线等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力；铁氧体材料磁化曲线模型由上述的建立方法所建立；系统，包括：采集单元、磁导率求取单元、磁化曲线求取单元、等效磁化曲线求取单元；解决采用建模的手段时存在的“设计及仿真结果误差较大”的问题。

主权利要求：
1.一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；
步骤S2、求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；
步骤S3、利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线；
所述步骤S2包括如下步骤：
步骤S201、依据铁氧体材料的退磁曲线位于第二象限，固在第二象限中求取最大磁能积的位置D点；
步骤S202、求取铁氧体材料的退磁曲线直线部分Br(0，Br)与D的连线 的斜率X；
步骤S203、根据如下公式求取铁氧体材料的介质磁导率μ及相对磁导率μr：?6
式中，μ0为真空磁导率且μ0＝1.2566×10 ；
所述D点的坐标为(Hd,Bd)，
Bd＝k×Bc，
Hd＝k×Hc；
式中，k为变位系数，(Bc,Hc)为C点坐标；
所述步骤S3包括如下步骤：
步骤S301、依据铁氧体材料的磁化曲线位于第一象限，通过磁化曲线的方程 进行求。
步骤S302、根据磁化曲线上三点的坐标求取a和b的值，得到磁化曲线的方程。
2.一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S4、将权利要求1所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立的磁化曲线等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力；
所述步骤S4包括如下步骤：
步骤S401、等效磁化曲线为通过点 斜率与直线 相同的平行直线，则等效退磁磁化曲线的方程为：B2＝XH+T；
步骤S402、当B＝0时，矫顽力
其中，X为铁氧体材料的退磁曲线直线部分Br(0，Br)与D的连线 的斜率，T为等效线性退磁曲线的剩磁密度。
3.一种铁氧体材料磁化曲线模型，其特征在于，由权利要求1所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立。
4.一种铁氧体材料等效磁化曲线模型，其特征在于，由权利要求2所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法所建立。
5.一种铁氧体材料等效磁化曲线模型，其特征在于，由权利要求2所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法所建立。
6.一种用于权利要求2所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法的系统，其特征在于，包括：采集单元：用于采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；
磁导率求取单元：用于求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；
磁化曲线求取单元：用于利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线；
等效磁化曲线求取单元：用于等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。 说明书 : 铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统技术领域[0001] 本发明涉及一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统，属于永磁体建模技术领域。背景技术[0002] 现铁氧体材料的样本及性能参数的相关技术资料中，仅提供了铁氧体的剩磁密度Br，矫顽力Hc和最大磁能积(BH)max,而无提供铁氧体的磁化曲线和等效线性磁化曲线。目前，大部分磁化曲线建模采用相对恢复磁导率为1.1，近似估测磁化曲线及等效线性磁化曲线，设计及仿真结果误差较大。[0003] 例如，中国专利公开号为CN106443527A，公开了一种基于趋肤效应的铁磁性导体磁化曲线测量方法及系统，其系统包括信号源单元、电压检测单元和主控制单元。信号源单元连接在待测样品两端，为待测样品提供直流偏置电流和交流激励电流；电压检测单元检测待测样品上两个目标检测点之间的电压信号；主控制单元计算待测样品的电阻率和待测样品在对应偏置电流下的相对磁导率；还计算磁场强度和/或磁感应强度，并绘制待测样品的磁化曲线。实现了铁磁性导体材料相对磁导率以及磁化曲线的无损检测，检测方便，灵敏度较高，测试稳定可靠。[0004] 其通过测量完成磁化曲线的建立，虽然避免了建模以及建模所导致的“设计及仿真结果误差较大”的弊端，但是需要对每种铁氧体材料进行检测，操作繁琐。若采用建模的手段，依然存在“设计及仿真结果误差较大”的弊端。发明内容[0005] 本发明的目的在于，提出一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统，解决采用建模的手段时存在的“设计及仿真结果误差较大”的问题。[0006] 本发明所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法，包括如下步骤：[0007] 步骤S1、采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；[0008] 步骤S2、求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；[0009] 步骤S3、利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线。[0010] 基于材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积，采用绘图和解析方法准确地确定材料的介质磁导率和相对恢复磁导率，尔后利用函数生成磁化曲线表及图表。[0011] 优选的，所述步骤S2包括如下步骤：[0012] 步骤S201、依据铁氧体材料的退磁曲线位于第二象限，固在第二象限中求取最大磁能积的位置D点；[0013] 步骤S202、求取铁氧体材料的退磁曲线直线部分 （0，）与D的连线 的斜率 ；[0014] 步骤S203、根据如下公式求取铁氧体材料的介质磁导率μ及相对磁导率 ：[0015][0016][0017] 式中， 为真空磁导率且 。[0018] 优选的，所述D点的坐标为（ , ），[0019] ，[0020] ；[0021] 式中，k为变位系数，（ , ）为C点坐标。[0022] 优选的，所述步骤S3包括如下步骤：[0023] 步骤S301、依据铁氧体材料的磁化曲线位于第一象限，通过磁化曲线的方程进行求。籟0024] 步骤S302、根据磁化曲线上三点的坐标求取a和b的值，得到磁化曲线的方程。[0025] 本发明所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法，包括如下步骤：[0026] 步骤S4、将上述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立的磁化曲线等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。[0027] 基于材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积，采用绘图和解析方法准确地确定材料的介质磁导率和相对恢复磁导率，尔后利用函数生成磁化曲线表及图表，并等效转换为等效线性磁化曲线且给定等效剩磁密度及矫顽力。[0028] 优选的，所述步骤S4包括如下步骤：[0029] 步骤S401、等效磁化曲线为通过点E（ ），斜率与直线 相同的平行直线，则等效退磁磁化曲线的方程为： ；[0030] 步骤S402、当 时，矫顽力 ；[0031] 其中，为铁氧体材料的退磁曲线直线部分 （0，）与D的连线 的斜率，T为等效线性退磁曲线的剩磁密度。[0032] 本发明所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型，由上述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立。[0033] 本发明所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型，由上述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法所建立。[0034] 本发明所述的一种用于上述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法的系统，包括：[0035] 采集单元：用于采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；[0036] 磁导率求取单元：用于求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；[0037] 磁化曲线求取单元：用于利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线；[0038] 等效磁化曲线求取单元：用于等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。[0039] 与现有的技术相比，本发明的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法、模型及系统的优点在于：[0040] 建立磁化曲线模型是电机及电器元件在电磁设计计算及磁路仿真分析中的重要环节。采用本方法求取铁氧体的磁化曲线模型准确、高效，且分析结果的正确率可提高5?8个百分点。附图说明[0041] 图1为本发明实施例1所述的一种永磁体的退磁曲线图；[0042] 图2为本发明实施例1所述的一种铁氧体材料的磁化曲线图；[0043] 图3为本发明实施例3所述的一种用于铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法的系统的结构框图。具体实施方式[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。[0045] 本发明是基于标准或技术资料提供的剩磁密度Br,矫顽力Hc和最大磁能积(BH)max，求取铁氧体材料的介质磁导率μ及相对磁导率μr，尔后利用磁化曲线的相关函数求取材料的磁化曲线(B?H曲线)，并等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。主要用于采用铁氧体材料的电磁元器件和电机行业，用于永磁体建模，进行电磁设计和磁路仿真分析。[0046] 实施例1[0047] 本实施例公开了一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法，采用牌号为Y25BH的铁氧体材料为例，阐述本发明的具体步骤。[0048] Y25BH的技术参数为 ； ；[0049] 。[0050] 依据永磁体的退磁曲线位于第二象限，故在第二象限中分析计算，求取最大磁能积的位置，具体分析见图1。[0051] 2.1当 134.211kA/m，[0052] 得A点（ 134.211,0.19）[0053] 当 时， 0.2602T[0054] 得B点（ 98,0.2602）[0055] 2.2连接AB两点得直线 ，依据退磁曲线为直线时，最大磁能积的位置位于直线的中点C，[0056][0057] 则C点的坐标为（ ）。[0058] 而在C点的最大磁能积为[0059][0060] 2.3引入变位系数k,保证材料的最大磁能积(BH)max ，[0061] ，[0062] 则最大磁能积的位置为D点，[0063] ；[0064] D点的坐标为（?114.685,0.2223）[0065] 最大磁能积[0066] 2.4永磁体的退磁曲线直线部分的方程为 （0，）与D的连线 ，[0067] 方程为[0068][0069] 2.5铁氧体材料的介质磁导率μ及相对磁导率[0070] 介质磁导率μ等于退磁曲线的斜率即[0071][0072][0073] 因真空磁导率[0074][0075] 则相对磁导率[0076] 3铁氧体材料的磁化曲线的求取[0077] 依据导磁材料的磁化曲线一般位于第一象限，且磁化曲线的相关函数为进行求取。[0078] 通过上述分析，磁化曲线由O（0,0），（81.315,0.2223）和 （196,0.38）三点形成，磁化曲线的方程为[0079][0080] 磁化曲线数据见表1，磁化曲线见图2。[0081] 表1[0082][0083] 实施例2[0084] 本实施例公开了一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法，将实施例1所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立的磁化曲线等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。具体如下：[0085] 如图1所示，等效磁化曲线为通过点E（ ），斜率与直线相同的平行直线，则等效退磁磁化曲线的方程为[0086][0087] 等效线性退磁曲线的剩磁密度为0.3247T，[0088] 当 时，矫顽力 。[0089] 实施例3[0090] 本实施例公开了一种铁氧体材料磁化曲线模型，由实施例1所述的一种铁氧体材料磁化曲线模型的建立方法所建立。[0091] 实施例4[0092] 本实施例公开了一种铁氧体材料等效磁化曲线模型，由实施例2所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法所建立。[0093] 实施例5[0094] 如图3所示，本实施例公开了一种用于实施例1或2所述的一种铁氧体材料等效磁化曲线模型的建立方法的系统，包括：[0095] 采集单元：用于采集铁氧体材料的剩磁密度、矫顽力和最大磁能积；[0096] 磁导率求取单元：用于求取铁氧体材料的介质磁导率及相对磁导率；[0097] 磁化曲线求取单元：用于利用磁化曲线的相关函数求取铁氧体材料的磁化曲线；[0098] 等效磁化曲线求取单元：用于等效转换成线性磁化曲线且给定等效剩磁密度和矫顽力。[0099] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-03-26

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118566801B