2015年7月第30卷第14期电工技术学报TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYVol.30No.14Jul.2015谐波磁场下硅钢片磁致伸缩特性分析张艳丽李强王洋洋张殿海任自艳白保东谢德馨（辽宁省现代电工装备理论与共性技术重点实验室（沈阳工业大学），辽宁沈阳110870）摘要非线性负荷接入电网会导致变压器和电机铁心磁场含有谐波，谐波的存在加剧了铁心的振动噪声。鉴于目前谐波磁场对硅钢片磁致伸缩特性影响的基础研究还比较缺乏，本文利用一台精度为10nm/m的单片电工钢片磁致伸缩测量装置，通过控制励磁磁场中三次谐波的幅值和相位，测量了无取向电工钢片的磁致伸缩波形曲线，讨论了磁场谐波成分的增加对磁致伸缩四次和六次谐波的影响。在此基础上，通过A计权特性计算了谐波磁场下磁致伸缩引起的电工钢片噪声分贝值，给出了描述谐波磁场与磁致伸缩及其对应噪声分贝值关系的二维曲面。最后，提出采用磁弹性间接耦合方法仿真分析了一台永磁同步电机铁心的磁致伸缩形变及其对应的噪声分布。所得测量数据及仿真结果可为准确分析电机铁心磁致伸缩引起的振动噪声提供参考。关键词：磁致伸缩三次谐波磁场振动噪声电工钢片永磁同步电机：TM315AnalysisonMagnetostrictivePropertiesofSiliconSteelSheetUnderHarmonicMagneticFieldZhangYanliLiQiangWangYangyangZhangDianhaiRenZiyanBaiBaodongXieDexin(LiaoningKeyLaboratoryofModernElectricalEquipmentsTheoryandCommonTechnologies(ShenyangUniversityofTechnology),Shenyang,Liaoning110870China)AbstractThenonlinearloadconnectedintoelectricgridmaycausethepresenceofhigherharmonicsofmagneticfieldinthetransformcoresandmotorcores,whichcanmakethevibrationandnoiseofironcoresmoreserious.Owingtothelackofbasicknowledgeabouttheeffectofharmonicmagneticfieldonmagnetostrictivepropertyforthesiliconsteelsheetatpresent,thispapermeasuredmagnetostrictivewaveformsofnon-orientedgrainelectricalsteelsheetbymeansofcontrollingthemagnitudeandphaseofthethirdharmonicofmagneticfieldinamagnetostrictiontesterwithanaccuracyof10nm/m.Also,theeffectsoftheincreaseofharmonicmagneticfieldonthefourthandsixthharmonicofmagnetostrictionwerediscussed.Further,thedecibelvalueofnoisecausedbythemagnetostrictionofelectricalsteelsheetunderharmonicmagneticfieldwascalculatedbyA-weightedvelocitylevelandtherelationsbetweenharmonicmagneticfieldandmagnetostrictionandthecorrespondingnoiseweredescribedbytwo-dimensionalsurfaces.Finally,anindirectmagnetoelasticcouplingmethodwasproposedandappliedtosimulatethemagnetostrictivestrainanditsnoiseinironcoresforapermanentmagnetsynchronousmachine.Measureddataandsimulationresultsinthispapercanprovideareferenceforanalyzingthevibrationandnoisecausedbythemagnetostrictionofironcoresmoreaccurately.Keywords：Magnetostriction,thethirdharmonicmagneticfield,Vibrationandnoise,Electricalsteelsheet,Permanentmagnetsynchronousmotor国家自然科学基金项目(51277122)；辽宁省高等学校创新团队项目(LT2013006)；辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(LJQ2013014)；辽宁省自然科学基金项目(2013020047)。2014-05-30收稿日期546电工技术学报2015年7月1引言磁致伸缩是指磁性体在外磁场作用下，大量磁畴的磁化方向朝一个方向转向，外在表现为材料在某方向上伸长或缩短[1]。近些年，随着硅钢片磁致伸缩测试技术的不断发展，以及电机功率等级和体积的不断增大，磁致伸缩效应对于电机振动噪声的影响逐步得到重视。国外学者对硅钢片磁致伸缩特性测量技术进行了深入的研究，并在测量基础上开展了电机及变压器的振动噪声分析。日本大分大学Enokizono教授和英国卡迪夫大学PhilipI.Anderson教授基于三轴应变片测量并研究了工频正弦励磁信号下电工钢片交变和旋转磁致伸缩特性[2-3]形变以及噪声分布。所得测量结果和仿真结论可为电机和变压器铁心的振动噪声研究...