国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

超磁致伸縮材料TbDyFe合金被認(rèn)為是制作大功率、高頻磁致伸縮換能器核心驅(qū)動元件的理想材料，它具有能量密度高（約25kJ/m3）、響應(yīng)速度快（μs級）、控制精度和位移分辨率高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在超聲清洗、超聲加工、金屬探傷、海底探測、脫硫和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。由于TbDyFe合金具有溫度敏感特性，研究變溫條件下TbDyFe合金的高頻磁特性及損耗特性，為高頻換能器的溫控系統(tǒng)設(shè)計提供數(shù)據(jù)和理論支持，對于設(shè)計高頻范圍的磁致伸縮器件至關(guān)重要。

有學(xué)者指出在磁有序晶體中，溫度的改變會引起磁有序狀態(tài)和磁體內(nèi)易磁化軸的變化，當(dāng)材料處于磁化狀態(tài)時，其磁矩方向受熱運動影響很大，而呈現(xiàn)Brown轉(zhuǎn)動的特點。有學(xué)者研究了溫度對TbDyFe合金飽和磁化強(qiáng)度、磁致伸縮應(yīng)變及楊氏模量的作用，證明了溫度是磁特性研究不可忽略的因素，但是尚未就溫度對損耗特性的影響進(jìn)行測試分析。

有學(xué)者通過對動態(tài)磁滯模型的研究發(fā)現(xiàn)，磁性材料中動態(tài)損耗的物理來源是平均再磁化速度，并基于磁通密度的加權(quán)時間導(dǎo)數(shù)提出了一種任意形狀勵磁電流下磁性材料的損耗計算方法。有學(xué)者基于TbDyFe合金的高頻動態(tài)磁滯回線及損耗測試數(shù)據(jù)，探究了各項損耗系數(shù)隨頻率和磁通密度幅值的變化趨勢，但忽略了溫度對TbDyFe合金磁特性的作用。

在此基礎(chǔ)上，河北工業(yè)大學(xué)科研人員重點研究溫度這一因素對TbDyFe合金高頻磁能損耗的影響。

在經(jīng)典的損耗分離模型中，損耗是關(guān)于磁化頻率f和磁通密度幅值Bm的二元函數(shù)，在固定的磁化條件下，無論環(huán)境溫度是多少，損耗模型的計算結(jié)果都不會發(fā)生變化，這與實驗結(jié)果明顯不符。

針對上述問題，河北工業(yè)大學(xué)科研人員搭建溫度可控的高頻磁特性測試系統(tǒng)，選用方形薄片樣品來研究磁致伸縮材料的溫度敏感特性。由于樣品尺寸較小，且放在恒溫箱中控制溫度的變化，材料表面與內(nèi)部的溫差可以忽略不計，可看作是處于一個溫度恒定且分布均勻的環(huán)境中，所以本實驗中所給定的環(huán)境溫度就是樣品的工作溫度。

圖1 動態(tài)磁特性測試系統(tǒng)原理

通過實驗研究有限個均勻分布的溫度條件下TbDyFe合金在不同頻率f和磁通密度幅值Bm下的動態(tài)磁特性曲線，從中提取磁特性參數(shù)。建立一種基于Bertotti損耗分離理論，且面向工程應(yīng)用的變溫條件下材料的損耗計算模型。

該模型基于損耗分離三項式引入溫度有關(guān)項對損耗系數(shù)進(jìn)行修正，并且綜合考慮高頻磁滯特性和趨膚效應(yīng)的影響，引入了損耗附加磁通密度項及損耗附加頻率項實現(xiàn)準(zhǔn)確計算，根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行計算，確定了損耗系數(shù)的變化規(guī)律，從而實現(xiàn)了考慮溫度效應(yīng)的改進(jìn)損耗計算。通過對比多組損耗的實驗測量值（頻率范圍為1～20kHz，磁通密度幅值范圍為0.01～0.07T，溫度范圍為10～80℃）及模型計算值，驗證了本研究所提的變溫條件下TbDyFe合金高頻磁能損耗計算模型的準(zhǔn)確性和可行性。

圖2 實驗測試平臺

科研人員提出的主要研究結(jié)論如下：

1）當(dāng)磁通密度幅值Bm≤0.07T、頻率f ≤20kHz時，隨著環(huán)境溫度從10℃增加到80℃，動態(tài)磁滯回線橫向變窄，振幅磁導(dǎo)率逐步增加，矯頑力和磁能損耗逐步減少。

2）提出一種計及溫度變化的磁致伸縮材料的高頻磁能損耗計算模型。模型通過引入溫度有關(guān)項對損耗系數(shù)進(jìn)行修正；并且綜合考慮了高頻磁滯特性和趨膚效應(yīng)的影響，引入了損耗附加磁通密度項及損耗附加頻率項，從而建立了可以有效考慮溫度效應(yīng)的變系數(shù)高頻磁能損耗計算模型。

他們最后表示，本研究結(jié)果面向?qū)嶋H工程應(yīng)用，可為磁致伸縮材料在實際工作中的高頻損耗預(yù)測、溫控系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持和理論支撐。

本文編自2022年第1期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“變溫條件下TbDyFe合金高頻磁特性和損耗特性分析”，作者為黃文美、夏志玉 等。