ส่วนประกอบทางเคมีของท่อขดสแตนเลส 2507 การศึกษาการจำลองเครือข่ายความร้อนเทียบเท่าของตัวแปลงสัญญาณแมกนีโตสตริกทีฟยักษ์โลกที่หายาก

ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comคุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่มีการรองรับ CSS แบบจำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดต (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แถบเลื่อนแสดงสามบทความต่อสไลด์ใช้ปุ่มย้อนกลับและปุ่มถัดไปเพื่อเลื่อนไปตามสไลด์ หรือใช้ปุ่มตัวควบคุมสไลด์ที่ส่วนท้ายเพื่อเลื่อนไปตามแต่ละสไลด์

• รายละเอียดสินค้า
• 2507 ท่อขดสแตนเลสจากจีน

สิ่งสำคัญในการออกแบบหัววัดสนามแม่เหล็กขนาดยักษ์ (GMT) คือการวิเคราะห์การกระจายอุณหภูมิที่รวดเร็วและแม่นยำการสร้างแบบจำลองเครือข่ายความร้อนมีข้อดีคือต้นทุนการคำนวณต่ำและมีความแม่นยำสูง และสามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์ความร้อน GMT ได้อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเชิงความร้อนที่มีอยู่มีข้อจำกัดในการอธิบายระบบการระบายความร้อนที่ซับซ้อนเหล่านี้ใน GMT: การศึกษาส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่สถานะคงที่ซึ่งไม่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้โดยทั่วไปสันนิษฐานว่าการกระจายอุณหภูมิของแท่งแม่เหล็กขนาดยักษ์ (GMM) มีความสม่ำเสมอ แต่การไล่ระดับของอุณหภูมิทั่วทั้งแท่ง GMM นั้นมีความสำคัญมากเนื่องจากการนำความร้อนต่ำ การกระจายการสูญเสียที่ไม่สม่ำเสมอของ GMM จึงไม่ค่อยถูกนำไปใช้กับความร้อน แบบอย่าง.ดังนั้น เมื่อพิจารณาสามประเด็นข้างต้นอย่างครอบคลุม เอกสารนี้จึงสร้างแบบจำลองเครือข่ายความร้อนเทียบเท่าการเปลี่ยนผ่าน (TETN) ของ GMTประการแรก การวิเคราะห์เชิงความร้อนจะดำเนินการตามการออกแบบและหลักการทำงานของ HMT แบบสั่นตามยาวบนพื้นฐานนี้ แบบจำลององค์ประกอบความร้อนจะถูกสร้างขึ้นสำหรับกระบวนการถ่ายเทความร้อน HMT และพารามิเตอร์แบบจำลองที่เกี่ยวข้องจะถูกคำนวณสุดท้ายนี้ ความแม่นยำของแบบจำลอง TETN สำหรับการวิเคราะห์ Spatiotemporal อุณหภูมิของทรานสดิวเซอร์ได้รับการตรวจสอบโดยการจำลองและการทดลอง
วัสดุแมกนีโตสตริกทีฟขนาดยักษ์ (GMM) ได้แก่ เทอร์ฟีนอล-ดี มีข้อดีคือแมกนีโตสตริกตีขนาดใหญ่และความหนาแน่นของพลังงานสูงคุณสมบัติเฉพาะเหล่านี้สามารถใช้ในการพัฒนาทรานสดิวเซอร์สนามแม่เหล็กขนาดยักษ์ (GMT) ที่สามารถนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น ทรานสดิวเซอร์เสียงใต้น้ำ ไมโครมอเตอร์ ตัวกระตุ้นเชิงเส้น ฯลฯ 1,2.
สิ่งที่น่ากังวลเป็นพิเศษคือความเป็นไปได้ที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไปของ GMT ใต้ทะเล ซึ่งเมื่อทำงานที่กำลังเต็มกำลังและกระตุ้นเป็นระยะเวลานาน จะสามารถสร้างความร้อนจำนวนมากได้เนื่องจากมีความหนาแน่นของกำลังสูง3,4นอกจากนี้ เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของ GMT มีขนาดใหญ่และมีความไวต่ออุณหภูมิภายนอกสูง ประสิทธิภาพเอาต์พุตจึงสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิ 5,6,7,8ในเอกสารเผยแพร่ทางเทคนิค วิธีการวิเคราะห์เชิงความร้อน GMT สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทกว้างๆ9: วิธีเชิงตัวเลขและวิธีการวัดค่าพารามิเตอร์แบบก้อนวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEM) เป็นหนึ่งในวิธีการวิเคราะห์เชิงตัวเลขที่ใช้บ่อยที่สุดXie และคณะ[10] ใช้วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อจำลองการกระจายแหล่งความร้อนของตัวขับแมกนีโตสตริกทีฟขนาดยักษ์ และทำให้เกิดการออกแบบระบบควบคุมอุณหภูมิและระบบทำความเย็นของตัวขับเคลื่อนจ้าว และคณะ[11] สร้างการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ร่วมของสนามการไหลเชี่ยวและสนามอุณหภูมิ และสร้างอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิส่วนประกอบอัจฉริยะ GMM โดยอิงจากผลลัพธ์ของการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์อย่างไรก็ตาม FEM มีความต้องการอย่างมากในแง่ของการตั้งค่าโมเดลและเวลาในการคำนวณด้วยเหตุนี้ FEM จึงถือเป็นการสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการคำนวณแบบออฟไลน์ โดยปกติจะอยู่ระหว่างขั้นตอนการออกแบบตัวแปลง
วิธีพารามิเตอร์แบบก้อน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแบบจำลองเครือข่ายความร้อน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ เนื่องจากมีรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่เรียบง่ายและมีความเร็วในการคำนวณสูง12,13,14แนวทางนี้มีบทบาทสำคัญในการขจัดข้อจำกัดทางความร้อนของเครื่องยนต์ 15, 16, 17 Mellor18 เป็นเจ้าแรกที่ใช้วงจรสมมูลความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง T เพื่อสร้างแบบจำลองกระบวนการถ่ายเทความร้อนของเครื่องยนต์เวเรซ และคณะ19 สร้างแบบจำลองสามมิติของเครือข่ายความร้อนของเครื่องซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่มีการไหลตามแนวแกนBoglietti และคณะ เสนอแบบจำลองเครือข่ายความร้อนสี่แบบที่มีความซับซ้อนต่างกันไปเพื่อทำนายภาวะชั่วคราวทางความร้อนในระยะสั้นในขดลวดสเตเตอร์ในที่สุด Wang และคณะ ได้สร้างวงจรสมมูลความร้อนโดยละเอียดสำหรับส่วนประกอบ PMSM แต่ละรายการ และสรุปสมการความต้านทานความร้อนภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด ข้อผิดพลาดสามารถควบคุมได้ภายใน 5%
ในทศวรรษ 1990 แบบจำลองเครือข่ายความร้อนเริ่มนำไปใช้กับตัวแปลงความถี่ต่ำกำลังสูงDubus และคณะ พัฒนาแบบจำลองเครือข่ายความร้อนเพื่ออธิบายการถ่ายเทความร้อนแบบอยู่กับที่ในเครื่องสั่นตามยาวสองด้านและเซ็นเซอร์โค้งคลาส IVAnjanappa และคณะ ทำการวิเคราะห์ความร้อนแบบอยู่กับที่แบบ 2 มิติของไมโครไดรฟ์แบบแมกนีโตสตริกทีฟ โดยใช้แบบจำลองเครือข่ายความร้อนเพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดทางความร้อนของพารามิเตอร์ Terfenol-D และ GMT, Zhu และคณะ24 ได้สร้างแบบจำลองที่เทียบเท่ากับสถานะคงตัวสำหรับความต้านทานความร้อนและการคำนวณการกระจัด GMT
การประมาณอุณหภูมิ GMT มีความซับซ้อนมากกว่าการใช้งานของเครื่องยนต์เนื่องจากการนำความร้อนและแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมของวัสดุที่ใช้ ส่วนประกอบเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ที่พิจารณาที่อุณหภูมิเดียวกันมักจะลดลงเหลือโหนดเดียว 13,19อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการนำความร้อนของ HMM ต่ำ สมมติฐานของการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอจึงไม่ถูกต้องอีกต่อไปนอกจากนี้ HMM ยังมีความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กต่ำมาก ดังนั้นความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียแม่เหล็กจึงมักจะไม่สม่ำเสมอตามแท่ง HMMนอกจากนี้ การวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การจำลองสภาวะคงที่ซึ่งไม่ได้คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิระหว่างการดำเนินการ GMT
เพื่อแก้ไขปัญหาทางเทคนิคสามข้อข้างต้น บทความนี้ใช้การสั่นสะเทือนตามยาว GMT เป็นเป้าหมายในการศึกษาและจำลองส่วนต่างๆ ของทรานสดิวเซอร์อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะแกน GMMแบบจำลองของเครือข่ายความร้อนเทียบเท่าการเปลี่ยนผ่าน (TETN) GMT ที่สมบูรณ์ได้ถูกสร้างขึ้นแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์และแพลตฟอร์มการทดลองถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบความแม่นยำและประสิทธิภาพของแบบจำลอง TETN สำหรับการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ของอุณหภูมิทรานสดิวเซอร์
การออกแบบและมิติทางเรขาคณิตของ HMF ที่สั่นตามยาวจะแสดงในรูปที่ 1a และ b ตามลำดับ
ส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ แท่ง GMM คอยล์สนาม แม่เหล็กถาวร (PM) แอก แผ่นบุชชิ่ง และสปริงเบลล์วิลล์ขดลวดกระตุ้นและ PMT ทำให้แท่ง HMM มีสนามแม่เหล็กสลับและสนามแม่เหล็กไบอัส DC ตามลำดับแอกและตัวเครื่อง ซึ่งประกอบด้วยฝาครอบและปลอก ทำจากเหล็กอ่อน DT4 ซึ่งมีความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงสร้างวงจรแม่เหล็กปิดด้วยแกน GIM และ PMก้านเอาท์พุทและแผ่นดันทำจากสแตนเลส 304 ที่ไม่ใช่แม่เหล็กด้วยสปริงเบลล์วิลล์ สามารถใช้แรงกดที่มั่นคงกับก้านได้เมื่อกระแสสลับไหลผ่านคอยล์ขับเคลื่อน ก้าน HMM จะสั่นสะเทือนตามนั้น
บนรูปรูปที่ 2 แสดงกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนภายใน GMTแท่ง GMM และคอยล์สนามเป็นแหล่งความร้อนหลักสองแหล่งสำหรับ GMTงูจะถ่ายเทความร้อนไปยังร่างกายโดยการพาความร้อนภายในและไปยังฝาโดยการนำแท่ง HMM จะสร้างการสูญเสียแม่เหล็กภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กสลับ และความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังเปลือกเนื่องจากการพาความร้อนผ่านอากาศภายใน และไปยังแม่เหล็กถาวรและแอกเนื่องจากการนำไฟฟ้าความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังเคสจะกระจายออกไปด้านนอกโดยการพาความร้อนและการแผ่รังสีเมื่อความร้อนที่เกิดขึ้นเท่ากับความร้อนที่ถ่ายเท อุณหภูมิของแต่ละส่วนของ GMT จะเข้าสู่สภาวะคงที่
กระบวนการถ่ายเทความร้อนใน GMO ที่สั่นตามยาว: ก – แผนภาพการไหลของความร้อน ข – เส้นทางการถ่ายเทความร้อนหลัก
นอกจากความร้อนที่เกิดจากคอยล์กระตุ้นและแกน HMM แล้ว ส่วนประกอบทั้งหมดของวงจรแม่เหล็กแบบปิดยังประสบกับการสูญเสียแม่เหล็กอีกด้วยดังนั้น แม่เหล็กถาวร แอก ฝาครอบ และปลอกจึงถูกเคลือบเข้าด้วยกันเพื่อลดการสูญเสียแม่เหล็กของ GMT
ขั้นตอนหลักในการสร้างแบบจำลอง TETN สำหรับการวิเคราะห์เชิงความร้อน GMT มีดังนี้: ขั้นแรกจัดกลุ่มส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิเท่ากันเข้าด้วยกัน และแสดงแต่ละส่วนประกอบเป็นโหนดแยกกันในเครือข่าย จากนั้นเชื่อมโยงโหนดเหล่านี้กับการแสดงออกการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสมการนำความร้อนและการพาความร้อนระหว่างโหนดในกรณีนี้ แหล่งความร้อนและเอาต์พุตความร้อนที่สอดคล้องกับแต่ละส่วนประกอบจะเชื่อมต่อแบบขนานระหว่างโหนดและแรงดันไฟฟ้าศูนย์ร่วมของโลกเพื่อสร้างแบบจำลองที่เทียบเท่ากันของเครือข่ายความร้อนขั้นตอนต่อไปคือการคำนวณพารามิเตอร์ของเครือข่ายระบายความร้อนสำหรับส่วนประกอบแต่ละส่วนของแบบจำลอง รวมถึงความต้านทานความร้อน ความจุความร้อน และการสูญเสียพลังงานในที่สุด โมเดล TETN ก็ถูกนำมาใช้ใน SPICE เพื่อการจำลองและคุณสามารถรับการกระจายอุณหภูมิของแต่ละองค์ประกอบของ GMT และการเปลี่ยนแปลงในโดเมนเวลาได้
เพื่อความสะดวกในการสร้างแบบจำลองและการคำนวณ จำเป็นต้องลดความซับซ้อนของแบบจำลองความร้อนและละเว้นเงื่อนไขขอบเขตที่มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อผลลัพธ์18,26แบบจำลอง TETN ที่เสนอในบทความนี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานต่อไปนี้:
ใน GMT ที่มีขดลวดพันแบบสุ่ม เป็นไปไม่ได้หรือจำเป็นในการจำลองตำแหน่งของตัวนำแต่ละตัวกลยุทธ์การสร้างแบบจำลองต่างๆ ได้รับการพัฒนาในอดีตเพื่อจำลองการถ่ายเทความร้อนและการกระจายอุณหภูมิภายในขดลวด: (1) การนำความร้อนแบบผสม (2) สมการโดยตรงตามเรขาคณิตของตัวนำ (3) วงจรความร้อนเทียบเท่า T
การนำความร้อนแบบคอมโพสิตและสมการโดยตรงถือได้ว่าเป็นคำตอบที่แม่นยำมากกว่าวงจร T ที่เท่ากัน แต่จะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น วัสดุ รูปทรงของตัวนำ และปริมาตรอากาศตกค้างในขดลวด ซึ่งยากต่อการระบุ29ในทางตรงกันข้าม รูปแบบการระบายความร้อนที่เทียบเท่ากับ T แม้ว่าจะเป็นแบบจำลองโดยประมาณ แต่ก็สะดวกกว่า30สามารถใช้กับคอยล์กระตุ้นที่มีการสั่นสะเทือนตามยาวของ GMT
ส่วนประกอบทรงกระบอกกลวงทั่วไปที่ใช้แทนขดลวดกระตุ้นและแผนภาพความร้อนเทียบเท่ากับ T ซึ่งได้มาจากคำตอบของสมการความร้อนจะแสดงไว้ในรูปที่ 13. สันนิษฐานว่าฟลักซ์ความร้อนในขดลวดกระตุ้นมีความเป็นอิสระในทิศทางแนวรัศมีและแนวแกนฟลักซ์ความร้อนเส้นรอบวงถูกละเลยในแต่ละวงจรสมมูล T ขั้วต่อสองขั้วแทนอุณหภูมิพื้นผิวที่สอดคล้องกันของส่วนประกอบ และขั้วต่อที่สาม T6 แทนอุณหภูมิเฉลี่ยของส่วนประกอบการสูญเสียส่วนประกอบ P6 จะถูกป้อนเป็นแหล่งกำเนิดจุดที่โหนดอุณหภูมิเฉลี่ยซึ่งคำนวณใน "การคำนวณการสูญเสียความร้อนของคอยล์สนาม"ในกรณีของการจำลองแบบไม่อยู่กับที่ สมการจะได้ความจุความร้อน C6(1) จะถูกเพิ่มไปยังโหนดอุณหภูมิเฉลี่ยด้วย
โดยที่ cec, ρec และ Vec แสดงถึงความร้อนจำเพาะ ความหนาแน่น และปริมาตรของขดลวดกระตุ้นตามลำดับ
ในตาราง.ในรูป 1 แสดงความต้านทานความร้อนของวงจรความร้อนเทียบเท่า T ของคอยล์กระตุ้นที่มีความยาว lec ค่าการนำความร้อน θec รัศมีภายนอก rec1 และรัศมีภายใน rec2
ขดลวดกระตุ้นและวงจรความร้อนเทียบเท่า T: (a) โดยปกติองค์ประกอบทรงกระบอกกลวง (b) วงจรความร้อนเทียบเท่า T ตามแนวแกนและแนวรัศมีแยกกัน
วงจรสมมูล T ยังแสดงให้เห็นว่ามีความแม่นยำสำหรับแหล่งความร้อนทรงกระบอกอื่นๆ13เนื่องจากเป็นแหล่งความร้อนหลักของ GMO แท่ง HMM มีการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอเนื่องจากมีการนำความร้อนต่ำ โดยเฉพาะตามแนวแกนของแท่งในทางตรงกันข้าม ความไม่สอดคล้องกันในแนวรัศมีสามารถละเลยได้ เนื่องจากฟลักซ์ความร้อนในแนวรัศมีของแท่ง HMM นั้นน้อยกว่าฟลักซ์ความร้อนในแนวรัศมี 31 มาก
เพื่อที่จะแสดงระดับการแยกส่วนตามแนวแกนของแท่งเหล็กอย่างแม่นยำ และรับอุณหภูมิสูงสุด แท่ง GMM จะถูกแทนด้วยโหนด n จุดที่มีระยะห่างสม่ำเสมอในทิศทางตามแนวแกน และจำนวนโหนด n ที่จำลองโดยแท่ง GMM จะต้องเป็นเลขคี่จำนวนรูปทรงความร้อนตามแนวแกนที่เท่ากันคือ n T รูปที่ 4
ในการกำหนดจำนวนโหนด n ที่ใช้ในการจำลองแถบ GMM ผลลัพธ์ของ FEM จะแสดงในรูป5 เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงดังแสดงในรูป4 จำนวนโหนด n ถูกควบคุมในรูปแบบการระบายความร้อนของแกน HMMแต่ละโหนดสามารถสร้างแบบจำลองเป็นวงจรเทียบเท่า Tเมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ของ FEM จากรูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าหนึ่งหรือสามโหนดไม่สามารถสะท้อนการกระจายอุณหภูมิของแท่ง HIM (ยาวประมาณ 50 มม.) ใน GMO ได้อย่างแม่นยำเมื่อ n เพิ่มขึ้นเป็น 5 ผลการจำลองจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและเข้าใกล้ FEMการเพิ่มขึ้นอีก n ยังให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าโดยใช้เวลาในการคำนวณนานขึ้นดังนั้นในบทความนี้จึงเลือก 5 โหนดสำหรับการสร้างแบบจำลองแถบ GMM
จากการวิเคราะห์เปรียบเทียบที่ดำเนินการ รูปแบบการระบายความร้อนที่แน่นอนของแท่ง HMM จะแสดงในรูปที่ 6 T1 ~ T5 คืออุณหภูมิเฉลี่ยของห้าส่วน (ส่วนที่ 1 ~ 5) ของแท่งP1-P5 แสดงถึงกำลังความร้อนรวมของพื้นที่ต่างๆ ของแกนตามลำดับ ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดในบทต่อไปC1~C5 คือความจุความร้อนของบริเวณต่างๆ ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้
โดยที่ crod, ρrod และ Vrod แสดงถึงความจุความร้อนจำเพาะ ความหนาแน่น และปริมาตรของแท่ง HMM
เมื่อใช้วิธีเดียวกันกับขดลวดกระตุ้น ความต้านทานการถ่ายเทความร้อนของแท่ง HMM ในรูปที่ 6 สามารถคำนวณได้ดังนี้
โดยที่ lrod, rrod และ ladrod แสดงถึงความยาว รัศมี และค่าการนำความร้อนของแท่ง GMM ตามลำดับ
สำหรับการสั่นสะเทือนตามยาว GMT ที่ศึกษาในบทความนี้ ส่วนประกอบที่เหลือและอากาศภายในสามารถสร้างแบบจำลองได้ด้วยการกำหนดค่าโหนดเดียว
พื้นที่เหล่านี้ถือได้ว่าประกอบด้วยหนึ่งกระบอกสูบขึ้นไปการเชื่อมต่อการแลกเปลี่ยนความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าล้วนๆ ในส่วนทรงกระบอกถูกกำหนดโดยกฎการนำความร้อนแบบฟูริเยร์เป็น
โดยที่ ladnhs คือค่าการนำความร้อนของวัสดุ lnhs คือความยาวแกน rnhs1 และ rnhs2 คือรัศมีด้านนอกและด้านในขององค์ประกอบการถ่ายเทความร้อน ตามลำดับ
สมการ (5) ใช้ในการคำนวณความต้านทานความร้อนในแนวรัศมีสำหรับพื้นที่เหล่านี้ ซึ่งแสดงด้วย RR4-RR12 ในรูปที่ 7 ในขณะเดียวกัน สมการ (6) ใช้ในการคำนวณความต้านทานความร้อนตามแนวแกน ซึ่งแสดงจาก RA15 ถึง RA33 ในรูปที่ 7 7.
ความจุความร้อนของวงจรความร้อนโหนดเดียวสำหรับพื้นที่ด้านบน (รวมถึง C7–C15 ในรูปที่ 7) สามารถกำหนดได้เป็น
โดยที่ ρnhs, cnhs และ Vnhs คือความยาว ความร้อนจำเพาะ และปริมาตร ตามลำดับ
การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนระหว่างอากาศภายใน GMT และพื้นผิวของเคสและสภาพแวดล้อมจำลองด้วยตัวต้านทานการนำความร้อนตัวเดียวดังต่อไปนี้:
โดยที่ A คือพื้นผิวสัมผัส และ h คือสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนตารางที่ 232 แสดงรายการ h ทั่วไปบางส่วนที่ใช้ในระบบระบายความร้อนตามตาราง.ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน 2 ค่าของความต้านทานความร้อน RH8–RH10 และ RH14–RH18 ซึ่งแสดงถึงการพาความร้อนระหว่าง HMF และสภาพแวดล้อมในรูป7 นำมาเป็นค่าคงที่ 25 W/(m2 K)ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่เหลืออยู่ตั้งไว้ที่ 10 W/(m2 · K)
ตามกระบวนการถ่ายเทความร้อนภายในที่แสดงในรูปที่ 2 รูปแบบที่สมบูรณ์ของคอนเวอร์เตอร์ TETN จะแสดงในรูปที่ 7
ดังแสดงในรูป7 การสั่นสะเทือนตามยาว GMT แบ่งออกเป็น 16 นอต ซึ่งแสดงด้วยจุดสีแดงโหนดอุณหภูมิที่แสดงในแบบจำลองนั้นสอดคล้องกับอุณหภูมิเฉลี่ยของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องอุณหภูมิแวดล้อม T0, อุณหภูมิแท่ง GMM T1~T5, อุณหภูมิคอยล์กระตุ้น T6, อุณหภูมิแม่เหล็กถาวร T7 และ T8, อุณหภูมิแอก T9~T10, อุณหภูมิเคส T11~T12 และ T14, อุณหภูมิอากาศภายในอาคาร T13 และอุณหภูมิก้านเอาต์พุต T15นอกจากนี้ แต่ละโหนดยังเชื่อมต่อกับศักย์ความร้อนของพื้นดินผ่าน C1 ~ C15 ซึ่งแสดงถึงความจุความร้อนของแต่ละพื้นที่ตามลำดับP1~P6 คือปริมาณความร้อนรวมของแกน GMM และคอยล์กระตุ้นตามลำดับนอกจากนี้ ความต้านทานความร้อน 54 ตัวยังใช้เพื่อแสดงความต้านทานแบบนำและการพาความร้อนต่อการถ่ายเทความร้อนระหว่างโหนดที่อยู่ติดกัน ซึ่งคำนวณไว้ในส่วนก่อนหน้าตารางที่ 3 แสดงคุณลักษณะทางความร้อนต่างๆ ของวัสดุคอนเวอร์เตอร์
การประมาณปริมาณการสูญเสียและการกระจายที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในการจำลองความร้อนที่เชื่อถือได้การสูญเสียความร้อนที่เกิดจาก GMT สามารถแบ่งออกเป็นการสูญเสียแม่เหล็กของแท่ง GMM การสูญเสียจูลของขดลวดกระตุ้น การสูญเสียทางกล และการสูญเสียเพิ่มเติมการสูญเสียเพิ่มเติมและการสูญเสียทางกลที่นำมาพิจารณานั้นค่อนข้างน้อยและสามารถละเลยได้
ความต้านทานของคอยล์กระตุ้น ac ประกอบด้วย: ความต้านทาน dc Rdc และความต้านทานผิวหนัง Rs
โดยที่ f และ N คือความถี่และจำนวนรอบของกระแสกระตุ้นlCu และ rCu คือรัศมีภายในและภายนอกของขดลวด ความยาวของขดลวด และรัศมีของเส้นลวดแม่เหล็กทองแดงตามที่กำหนดโดยหมายเลข AWG (American Wire Gauge)ρCu คือความต้านทานของแกนกลางµCu คือการซึมผ่านของแม่เหล็กของแกนกลาง
สนามแม่เหล็กจริงภายในขดลวดสนาม (โซลินอยด์) จะไม่สม่ำเสมอตลอดความยาวของแกนความแตกต่างนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเนื่องจากการซึมผ่านของแม่เหล็กของแท่ง HMM และ PM ต่ำกว่าแต่มีความสมมาตรตามยาวการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กจะกำหนดการกระจายการสูญเสียแม่เหล็กของแท่ง HMM โดยตรงดังนั้น เพื่อสะท้อนถึงการกระจายที่แท้จริงของการสูญเสีย จึงมีการใช้แท่งขนาด 3 ส่วนดังแสดงในรูปที่ 8 เพื่อวัด
การสูญเสียสนามแม่เหล็กสามารถรับได้โดยการวัดลูปฮิสเทรีซิสแบบไดนามิกตามแพลตฟอร์มการทดลองที่แสดงในรูปที่ 11 มีการวัดลูปฮิสเทรีซิสแบบไดนามิกสามลูปภายใต้เงื่อนไขที่ว่าอุณหภูมิของแท่ง GMM คงที่ต่ำกว่า 50°C แหล่งจ่ายไฟ AC ที่ตั้งโปรแกรมได้ (Chroma 61512) จะขับเคลื่อนขดลวดสนามในช่วงที่กำหนด ดังแสดงในรูปที่ 8 ความถี่ของสนามแม่เหล็กที่สร้างโดย กระแสทดสอบและความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นคำนวณโดยการรวมแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดเหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อกับแกน GIMข้อมูลดิบถูกดาวน์โหลดจากเครื่องบันทึกหน่วยความจำ (MR8875-30 ต่อวัน) และประมวลผลในซอฟต์แวร์ MATLAB เพื่อให้ได้ลูปฮิสเทรีซิสแบบไดนามิกที่วัดได้ซึ่งแสดงในรูปที่ 9
ลูปฮิสเทรีซิสแบบไดนามิกที่วัด: (a) ส่วน 1/5: Bm = 0.044735 T, (b) ส่วน 1/5: fm = 1000 Hz, (c) ส่วน 2/4: Bm = 0.05955 T, (d ) ส่วนที่ 2/ 4: fm = 1,000 เฮิร์ตซ์, (e) ส่วนที่ 3: Bm = 0.07228 T, (f) ส่วนที่ 3: fm = 1,000 เฮิร์ตซ์
ตามเอกสารที่ 37 ค่า Pv การสูญเสียสนามแม่เหล็กทั้งหมดต่อหน่วยปริมาตรของแท่ง HMM สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
โดยที่ ABH คือพื้นที่การวัดบนเส้นโค้ง BH ที่ความถี่สนามแม่เหล็ก fm เท่ากับความถี่กระแสกระตุ้น f
ตามวิธีการแยกการสูญเสียของ Bertotti38 การสูญเสียแม่เหล็กต่อหน่วยมวล Pm ของแท่ง GMM สามารถแสดงเป็นผลรวมของการสูญเสียฮิสเทรีซีส Ph การสูญเสียกระแสไหลวน Pe และการสูญเสียที่ผิดปกติ Pa (13):
จากมุมมองทางวิศวกรรม38 ความสูญเสียที่ผิดปกติและการสูญเสียกระแสไหลวนสามารถรวมกันเป็นคำเดียวที่เรียกว่าการสูญเสียกระแสไหลวนทั้งหมดดังนั้นสูตรการคำนวณการสูญเสียจึงสามารถทำให้ง่ายขึ้นดังนี้:
ในสมการ(13)~(14) โดยที่ Bm คือความกว้างของความหนาแน่นแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่น่าตื่นเต้นkh และ kc คือปัจจัยการสูญเสียฮิสเทรีซิสและปัจจัยการสูญเสียกระแสไหลวนทั้งหมด