Modelling of the rotational magnetization process of soft ferromagnetic materials

• Autorzy: Mazgaj W.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie procesu wirowego magnesowania miękkich materiałów ferromagnetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with a modelling method of rotational magnetization processes of both isotropic and anisotropic materials. A surface with a sample of a ferromagnetic material is divided into an assumed number of specified directions. To each direction a certain hysteresis loop - the so-called direction hysteresis - is assigned. The resultant flux density is the vector sum of flux densities in individual directions. The method of parameter calculation of the direction hystereses and the numerical algorithm are discussed in the paper. The parameters of the proposed model are calculated on the basis of such values as the saturation flux density, the residual flux density (remanence) and the coercive force. It is also necessary to take into account the anisotropy constant and the distribution function of the grains in a sample of an anisotropic material. The proposed model can also be used for an axial magnetisation.

PL

We wstępie omówiono dotychczasowe prace związane z modelowaniem procesu magnesowania wirowego materiałów ferromagnetycznych. Przy formułowaniu modelu procesu magnesowania obszar zajmowany przez próbkę ferromagnetyka podzielono na założoną ilość kierunków. Każdemu kierunkowi przypisano pewną histerezę. Założono, że wypadkowy wektor indukcji magnetycznej próbki jest sumą wektorową indukcji w poszczególnych kierunkach. Opisano sposób wyznaczania parametrów histerez kierunkowych z uwzględnieniem podziału na materiały izotropowe i anizotropowe oraz omówiono algorytm obliczeń. Parametry modelu wyprowadzono w oparciu o takie wielkości jak indukcja nasycenia, indukcja remanentu, natężenie koercji. Do obliczeń procesu magnesowania niezbędna jest także znajomość stałej anizotropii krystalicznej a w przypadku materiałów anizotropowych funkcji rozkładu zorientowania kryształów ferromagnetyka w próbce materiału. Przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń numerycznych procesu magnesowania wirowego wybranych miękkich materiałów ferromagnetycznych.

Słowa kluczowe

EN

ferromagnetic materials; rotational magnetization; magnetic hysteresis

PL

materiał ferromagnetyczny; magnesowanie rotacyjne; histereza magnetyczna

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 57, nr 3-4
• Strony: 231--243
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Mazgaj W.

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

Bibliografia

• 1. Anuszczyk J., Gmyrek Z.: Rotational field distribution and power loss calculation in square sample designed for magnetic tests. Archives of Elect. Engineering. Vol. XLVII, No. 4, 1988, pp. 355-371.
• 2. Bozorth R. M.: Ferromagnetism. IEEE Press, New York, 1978.
• 3. Brai1sford F.: Materiały magnetyczne {Magnetic Materials - in Polish). PWN, Warszawa, 1964.
• 4. Davidson R. J., Charap S. H.: Combined Vector Hysteresis Models and Applications. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 32, No. 5, 1996, pp. 4198-4203.
• 5. Dąbrowski M.: Pola i obwody magnetyczne maszyn elektrycznych (Fields and Magnetic Circuits of Electric Machines - in Polish). WNT, Warszawa, 1971.
• 6. Della Torre E.: A Simplified Vector Preisach Model. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 34, No. 2, 1998, pp. 495-501.
• 7. Enokizono M., Mori S., Benda O.: A Treatment of the Magnetic Reluctivity Tensor for Rotating Magnetic Field. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 33, No. 2, 1997, pp. 1608-1611.
• 8. Enokizono M., Soda N.: Finite Element Analysis of Transformer Model Core with Measured Reluctivity Tensor. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 33, No. 5, 1997, pp. 4110-4112.
• 9. Enokizono M., Soda N.: Direct Magnetic Loss Analysis by FEM Considering Vector Magnetic Properties. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 34, No. 5, 1998, pp. 3008- 3011.
• 10. Füzi J.: Two Preisach type vector hysteresis models. Physica B: Condensed Matter. Vol. 343, Issues 1-4, 2004, pp. 159-162.
• 11. Hong S., Kim D., Jung H., Won J.: Vector Hysteresis Model for Unoriented Magnetic Materials. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 30, No. 5, 1994, pp. 3371-3374.
• 12. Iványi A.: Hysteresis Models in Electromagnetic Computation. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1997.
• 13. Ji1es D. C.: Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. Chapman & Hall, London, 1998.
• 14. Kahler G., Della Torre E.: Application of simplified vector Preisach model to vector magnetizing process. Physica B. Condensed Matter. Vol. 275, Issues 1-3, 2000, pp. 114-119.
• 15. Koh Ch., Hahn S., Park G.: Vector Hysteresis Modeling by Combining Stoner-Wohlfarth and Preisach Models. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 36, No. 4, 2000, pp. 1254-1257.
• 16. Matsuo T., Shimasaki M.: Isotropic Vector Hysteresis Represented by Superposition of Stop Hysteron Models. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 37, No. 55, 2001, pp. 3357-3361.
• 17. Mayergoyz I. D.: Mathematical models of hysteresis. Springer-Verlag, New York, 1991.
• 18. Mazgaj W.: Application of an exponential function for description of flux density changes in ferromagnetic materials. Archives of Elect. Engineering, Vol. LV, No 217-218 - 3-4/2006, pp. 223-235.
• 19. Mazgaj W.: Calculations of magnetic field distribution in 3-D systems with taking hysteresis phenomenon into account. Proc. of XVII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, 2002, pp. 87-90.
• 20. Morrish A. H.: Fizyczne podstawy magnetyzmu (Physical Principles of Magnetism - in Polish). PWN, Warszawa, 1970.
• 21. Obaidat I. M., Kouvel J. S., Huang Y., Friedman G.: Stoner-Wohlfarth model applied to ferromagnetic particle aggregates rotated in fixed magnetic fields. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Vol. 223, 2001, pp. 88-96.
• 22. Pfűtzner H.: Rotational Magnetization and Rotational Losses of Grain Oriented Silicon Steel Sheets-Fundamental Aspects and Theory. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 30, No. 5, 1994, pp. 2802- 2807.
• 23. Szymański G., Waszak M.: Vectorized Jiles-Alherton hysteresis model. Physica B: Condensed Matter. Vol. 343, Issues 1-4, 2004, pp. 26-29.
• 24. Yu Y., Atherton D.L: Study of Magnetization Vector Rotation Process Using Tensor Magnetic Hysteresis Loops. IEEE Trans, on Magnetics. Vol. 33, No. 5, 1997, pp. 3990-3992.
• 25. Yu Y., Atherton D. L.: Tensor magnetic hysteresis loops for a ferrite permanent magnet cube. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Vol. 169, 1997, pp. 199-206.
• 26. Yuan J., De Gersem H., Clemens M., Weiland T.: A vector Preisach model combined with a Newton-Raphson method for transient magnetic field computations. Physica B: Condensed Matter. Vol. 372, Issues 1-2, 2006, pp. 369-372.