Properties of magnetic hysteresis models

• Autorzy: Mazgaj W.

Warianty tytułu

PL

Właściwości modeli histerezy magnetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents properties and application possibilities of different models of the magnetic hysteresis. Models often used, such as the Preisach, Jiles-Atherton, Stoner-Wohlfarth models, were compared with rarely used ones. To the last group belong, first of all, the Hodgdon model, the Jagiełło model and the model based on a direct description of hysteresis changes. The paper concentrates on the things which decide on the selection of one of these models for numerical calculations. The main problems were the calculations of parameters, computation speed and applications. A significant emphasis was put on using individual models in calculations which concern a supply with a constant component. For each model the calculated loop is compared with measured hysteresis loop. This paper presents also the examples of the flux density changes for other ferromagnetic materials and the hysteresis changes in cases in which supply has a constant component. The table which compares the features of the discussed models is given.

PL

Artykuł przedstawia właściwości oraz możliwości aplikacyjne różnych modeli histerezy magnetycznej. Często używane modele jak model Preisacha, Jiles-Athertona i Stoner-Wohlfartha porównane zostały z modelami rzadziej używanymi, do których zaliczyć można model Hodgdona, Jagiełły oraz model oparty na bezpośrednim opisie zmian histerezowych. W artykule skoncentrowano się nad zagadnieniami, które decydują o wyborze jednego z tych modeli przez potencjalnego użytkownika, nie zamieszczono natomiast szczegółów poszczególnych modeli. Analiza modeli dotyczyła przede wszystkim możliwości określania ich parametrów, szybkości obliczeń numerycznych. Duży nacisk położono na możliwość wykorzystania danego modelu przy wymuszeniach zawierających składową stałą. Dla każdego modelu wyznaczono pętlę dla przykładowego materiału ferromagnetycznego i porównano z pętlą określoną pomiarowo. Dla niektórych modeli przedstawiono również przykłady zmian histerezowych w innych materiałach ferromagnetycznych oraz zmiany histerezowe przy wymuszeniach ze składową stałą. Zamieszczono tabelę, w której zestawiono właściwości poszczególnych modeli histerezy.

Słowa kluczowe

EN

ferromagnetic materials; magnetic hysteresis; modelling

PL

materiał ferromagnetyczny; histereza magnetyczna; modelowanie

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 2
• Strony: 147--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mazgaj W.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Cracow University of Technology,

Bibliografia

• 1. Bertotti G.: Hysteresis in Magnetism. Academic Press, London, 1998.
• 2. Davidson R. J., Charap S. H.: Combined Vector Hysteresis Model and Applications. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 32, No. 5, September 1996, pp. 4198-4203.
• 3. Dąbrowski M.: Analiza obwodów magnetycznych. Straty mocy w obwodach (Analysis of magnetic circuit. Power losses in circuits - in Polish). PWN, Warszawa – Poznań 1981.
• 4. Guyot M., G1obus A.: Determination of the Domain Wall Energy from Hysteresis Loop on YIG. Phys Stat. Sol, (b)59, 447, 1973, pp. 447-454.
• 5. Heck C: Magnetic Materials and Their Applications. Butterworths, London, 1974.
• 6. Hodgdon M.: Mathematical Theory and Calculations of Magnetic Hysteresis Curves. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 6, September 1998, pp. 3120-3122.
• 7. Iványi A.: Hysteresis Models in Electromagnetic Computation. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1997.
• 8. Jagiełło A. S.: Mathematical Model of the Magnetization of Domain Structures of Magnetic Materials. Archives of Electrical Engineering, Vol. XLIV, No. 3, 1995, pp. 475-482.
• 9. Jagiełło A. S.: Mathematical modelling of transformer sheet steel magnetization. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 160, July 1996, pp. 91-93.
• 10. Ji1es D. C: A Self Consistent Generalized Model for the Calculation of Minor Loop Excursions in the Theory of Hysteresis. IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 28, No. 5, September 1992, pp. 2602-2605.
• 11. Ji1es D. C: Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. Chapman & Hall, London, 1998.
• 12. Ji1es D. C: Hysteresis models: non-linear magnetism on length scales from the atomistic to the macroscopic. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 242-245, April 2002, pp. 116-124.
• 13. Ji1es D. C, Thoe1ke J. B., Devine M. K.: Numerical Determination of Hysteresis Parameters for the Modeling of Magnetic Properties Using the Theory of Ferromagnetic Hysteresis. IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 28, No. 1, January 1992, pp. 27-35.
• 14. Koh C.S., Hahn S., Park G.: Vector Hysteresis Modeling by Combining Stoner-Wohlfarth and Preisach Models. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 36, No. 4, July 2000, pp. 1254-1257.
• 15. Liorzou F., Phelps B., Atherton D. L.: Macroscopic Models of Magnetization. IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 36, No. 2, March 2000, pp. 418-427.
• 16. Mayergoyz I. D.: Mathematical Models of Hysteresis. Springer-Verlag, New York, 1991.
• 17. Mazgaj W.: Wyznaczanie rozkładu indukcji i gęstości prqdów wirowych z uwzględnieniem histerezy magnetycznej (Calculation of flux density and eddy current density distribution with regard to hysteresis phenomenon - in Polish). ZN Pol. Warszawskiej, Elektryka, Z.I 11, 1999, pp.385-393.
• 18. Mazgaj W.: Calculations of magnetic field distribution in 3-D systems with taking hysteresis phenomenon into account. Proceedings of XVII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Leuven, 2002, pp. 87-90.
• 19. Sadowski N., Batistela N. J., Bastos J. P., Lajoie-Mazenc M.: An Inverse Jiles-Atherton Model to Take into Account Hysteresis in Time-Stepping Finite-Element Calculations. IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 38, No. 2, March 2002, pp. 797-800.
• 20. Torre E. D.: A Simplified Vector Preisach Model. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 34, No. 2, March 1998, pp. 495-501.
• 21. Turowski J.: Elektrodynamika techniczna (Technical Electrodynamics - in Polish). WNT, Warszawa, 1993.