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摘要
中频变压器是高压大容量直流变换器的核心元件，但高频率、高功率密度会导致变压器振动噪声加剧。为了精确模拟中频变压器的铁心振动特性，文中建立了中频变压器三维瞬态磁—结构场耦合分析计算模型，利用有限元法计算空载条件下铁心振动加速度和位移。结合纳米晶卷形铁心层合结构的特点，按照横观各向同性对纳米晶铁心的力学材料特性参数进行计算和赋值。搭建了壳式和芯式两种不同铁心拓扑结构的中频变压器仿真模型和实物模型，通过仿真和实验系统性地研究了气隙结构、铁心拓扑结构对中频变压器振动的影响。通过理论计算和实验结果的比较证实：铁心气隙表面处的麦克斯韦力是振动的主要原因，壳式中频变压器的最大麦克斯韦力密度（25 257 N/m~(2)）大于芯式中频变压器（20 936 N/m~(2)）；壳式铁心的最大加速度（40 m/s~(2)）大于芯式铁心（30 m/s~(2)）且数值模拟的误差在10%以内。
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