复杂磁化下硅钢片矢量磁致伸缩特性测量与模拟*

李 丽， 樊小鹏， 周永言， 张艳丽， 张殿海

(1. 广东电网有限责任公司 电力科学研究院， 广州 510082； 2. 沈阳工业大学 电气工程学院， 沈阳 110870)

随着人们环保意识日益增强，电机、变压器等电工设备的振动、噪声污染等逐渐成为公众关心的热点问题[1].电工设备产生的振动噪声从来源可分为气动噪声、机械噪声和电磁噪声，其中电磁噪声主要源自于绕组与周围漏磁场相互作用产生的洛伦兹力和铁心硅钢片在交变磁场作用下的磁致伸缩力[2-4].磁致伸缩是指铁磁材料在被周期变化磁场磁化时，外形尺寸表现出微小的周期性的伸长或收缩现象[5].大型电工设备铁心尺寸很大，因此磁致伸缩效应产生的振动噪声占比也较大.研究铁心硅钢片磁致伸缩特性的测量和建模方法对设计制造低振动噪声电工设备具有重要意义.

目前，针对硅钢片磁致伸缩特性的测量主要基于应变计测量法和激光测振测量法，这两种方法在国际上都有使用，且各有优缺点.Gong等[6]采用激光测振法测量并分析不同交变磁化下硅钢片磁致伸缩特性，激光测振法比应变计法精度要高，但是所需要的测量系统也更加昂贵和复杂.Zhang等[7]则采用三轴应变片对硅钢片交变磁场磁化下的磁致伸缩特性进行了实验测量研究.由于此方法可以同时采集三个不同方向上的磁致伸缩随磁通密度的变化，根据材料力学相关原理可以得到主应变的大小和方向，从而得到磁致伸缩特性为各向异性的结论.2014年，日本学者Enokizono教授团队同样利用三轴应变片法测量并分析了取向硅钢片的矢量磁致伸缩特性[8]；……