Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Investigation of induced anisotropy in silicon alloy cores based on magnetic domain structure

Yıl 2018, Cilt: 20 Sayı: 2, 508 - 519, 01.12.2018
https://doi.org/10.25092/baunfbed.485868

Öz

In this study induced anisotropy inside the specimen applying external magnetic field was investigated by means of surface domains in grain-oriented Fe-3%-Si transformer sheets. Bar (closure)-type domains and lancets on the sheet surface were observed by magneto-optical Kerr microscopy. Moreover, in specimens with standard Epstein geometry, crystal orientations of grains in a chosen spot were examined via EBSD analyses and compared with Kerr images. On the other hand, deterioration in flux density distribution depending on induced anisotropy in the core joints of square-shape transformer was simulated using ANSYS simulation software. Therefore, it is found a proportional connection between the reactions of surface domains under influence of transverse magnetic field and power losses of certain steels. Components of power losses of single steel sheet and of a transformer core made of actual steel sheet have been theoretically and empirically compared with this proportional connection.

Kaynakça

  • Tang, Q., Guo, S. ve Wang, Z., Magnetic flux distribution in power transformer core with mitred joints, Journal of Applied Physics, 117, 17D522, (2015).
  • Vorperian, V., A fractal model of anomalous losses in ferromagnetic materials, 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC '92), IEEE Power Electronics, 2, 1277-1283, Toledo, (1992).
  • Landgraf, F. J. G., Teixeira, J.C., Emura, M., de Campos, M.F. Muranaka, C.S., Separating Components of the Hysteresis Loss, Materials Science Forum, 302-303 440-445, (1999).
  • Hubert, A. ve Schäfer, R., Magnetic Domains, 3rd ed. Berlin, Germany:Springer, (1998).
  • Cullity, B.D., Graham, C.D., Introduction to Magnetic materials, IEEE Press, Wiley, 2nd edition, New Jersey, USA, (2009).
  • O. Perevertov, O., J. Thielsch, J. ve Schäfer, R., Effect of applied tensile stress on the hysteresis curve and magnetic domain structure of grain-oriented transverse Fe-3%Si steel, J. Magn. Magn. Mater., 385, 358–367, (2015).
  • Moses, A. J., Derebasi, N., Loisos, G. ve Schoppa, A., Aspects of the cut-edge effect stress on the power loss and flux density distribution in electrical steel sheets, J. Magn. Magn. Mater., 215, 690–692, (2000).
  • He, Y. ve Hilinski, E.J., Texture and magnetic properties of non-oriented electrical steels processed by an unconventional cold rolling scheme, J. Magn. Magn. Mater., 405, 337–352, (2016).
  • Koike K., Magnetic Domain Imaging with Spin-Polarized SEM, (Xu Y., Awschalom D., Nitta J. – eds.) Handbook of Spintronics. Springer, Dordrecht (2016).
  • Duc-The Ngo and Luise Theil Kuhn, In situ transmission electron microscopy for magnetic nanostructures, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 7, 045001, 1-16, (2016).
  • Iwata, K., Arai, S. and Ishiyama, K., Calculation of Basic Domain Width Considering Lancet Domains in (110)[001]Fe3%Si, IEEE Transactions on Magnetics, 50, 2, 353-356, (2014).
  • Tanaka, T., Matsuzaki, J., Kurisu, H. ve Yamamoto, S., Relationship Between Coercivity and Magnetic Domain Structure for Permalloy Thin Film, Transactions of Materials Research Society of Japan, 3, 4, 407-409, (2009).
  • Bozorth, R.M. ve Walker, J.G., Magnetic Crystal Anisotropy and Magnetostriction of Iron-Nickel Alloys, Physical Review, 89, 624, (1953).
  • Schäfer, R., Investigation of domains and dynamics of domain walls by the magneto-optical Kerr effect, Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, vol. 3, H. Kronmüller and S. Parkin, Ed. Hoboken, NJ, USA: Wiley, (2007).
  • Gunes, T., Schäfer, R. ve Derebasi, N., Quantitative Analysis of Magnetic Field Distribution Around Circular Non-Magnetic Region in Grain-Oriented Fe-3%Si Steel, IEEE Transactions on Magnetics, 54, 2, 1-8, (2018).
  • Betz, B., Rauscher, P., Siebert, R., Schaefer, R., Kaestner, A., Van Swygenhoven, H., Lehmann, E., Grünzweig, C., Visualization of Bulk Magnetic Properties by Neutron Grating Interferometry, Physics Procedia, 69, 399-403, (2016).
  • Perevertov, O. ve Schäfer, R., Influence of applied tensile stress on the hysteresis curve and magnetic domain structure of grain-oriented Fe–3%Si steel, Journal of Physics D; Applied Physics, 47, 18, 185001, (2014).

Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 20 Sayı: 2, 508 - 519, 01.12.2018
https://doi.org/10.25092/baunfbed.485868

Öz

Bu çalışmada grainleri yönlendirilmiş Fe-%3-Si transformatör çeliklerinde, dışarıdan uygulanan manyetik alan yoluyla malzemenin içinde uyarılan anizotropi enerjisi, yüzey domainleri vasıtasıyla incelenmiştir. Malzemenin yüzeyindeki bar tipi ve çivi-benzeri manyetik domainler, manyeto-optik Kerr mikroskobuyla görüntülenmiştir. Ayrıca, standart Epstein geometrisine sahip numunelerde, seçili bölgedeki grainlerin kristal yönelimleri, EBSD analiziyle araştırılmış ve Kerr görüntüleriyle karşılaştırılmıştır. Öte yandan, ANSYS benzeşim programıyla kare tipi bir transformatör çekirdeğinin eklem bölgelerinde, indüklenmiş anizotropiye bağlı akı dağılımındaki bozulmalar simüle edilmiştir. Böylelikle, enine manyetik alan etkisi altında, yüzey domainlerin vereceği tepkiler ile çeliklerdeki güç kayıpları arasında orantısal bir bağ bulunmuştur. Bir elektrik çeliği ve bu çelikten oluşturulmuş bir transformatör çekirdeğinde oluşan güç kayıplarının bileşenleri, bu orantısal bağ ile hem teorik hem de deneysel olarak karşılaştırılmıştır.

Kaynakça

  • Tang, Q., Guo, S. ve Wang, Z., Magnetic flux distribution in power transformer core with mitred joints, Journal of Applied Physics, 117, 17D522, (2015).
  • Vorperian, V., A fractal model of anomalous losses in ferromagnetic materials, 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC '92), IEEE Power Electronics, 2, 1277-1283, Toledo, (1992).
  • Landgraf, F. J. G., Teixeira, J.C., Emura, M., de Campos, M.F. Muranaka, C.S., Separating Components of the Hysteresis Loss, Materials Science Forum, 302-303 440-445, (1999).
  • Hubert, A. ve Schäfer, R., Magnetic Domains, 3rd ed. Berlin, Germany:Springer, (1998).
  • Cullity, B.D., Graham, C.D., Introduction to Magnetic materials, IEEE Press, Wiley, 2nd edition, New Jersey, USA, (2009).
  • O. Perevertov, O., J. Thielsch, J. ve Schäfer, R., Effect of applied tensile stress on the hysteresis curve and magnetic domain structure of grain-oriented transverse Fe-3%Si steel, J. Magn. Magn. Mater., 385, 358–367, (2015).
  • Moses, A. J., Derebasi, N., Loisos, G. ve Schoppa, A., Aspects of the cut-edge effect stress on the power loss and flux density distribution in electrical steel sheets, J. Magn. Magn. Mater., 215, 690–692, (2000).
  • He, Y. ve Hilinski, E.J., Texture and magnetic properties of non-oriented electrical steels processed by an unconventional cold rolling scheme, J. Magn. Magn. Mater., 405, 337–352, (2016).
  • Koike K., Magnetic Domain Imaging with Spin-Polarized SEM, (Xu Y., Awschalom D., Nitta J. – eds.) Handbook of Spintronics. Springer, Dordrecht (2016).
  • Duc-The Ngo and Luise Theil Kuhn, In situ transmission electron microscopy for magnetic nanostructures, Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 7, 045001, 1-16, (2016).
  • Iwata, K., Arai, S. and Ishiyama, K., Calculation of Basic Domain Width Considering Lancet Domains in (110)[001]Fe3%Si, IEEE Transactions on Magnetics, 50, 2, 353-356, (2014).
  • Tanaka, T., Matsuzaki, J., Kurisu, H. ve Yamamoto, S., Relationship Between Coercivity and Magnetic Domain Structure for Permalloy Thin Film, Transactions of Materials Research Society of Japan, 3, 4, 407-409, (2009).
  • Bozorth, R.M. ve Walker, J.G., Magnetic Crystal Anisotropy and Magnetostriction of Iron-Nickel Alloys, Physical Review, 89, 624, (1953).
  • Schäfer, R., Investigation of domains and dynamics of domain walls by the magneto-optical Kerr effect, Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, vol. 3, H. Kronmüller and S. Parkin, Ed. Hoboken, NJ, USA: Wiley, (2007).
  • Gunes, T., Schäfer, R. ve Derebasi, N., Quantitative Analysis of Magnetic Field Distribution Around Circular Non-Magnetic Region in Grain-Oriented Fe-3%Si Steel, IEEE Transactions on Magnetics, 54, 2, 1-8, (2018).
  • Betz, B., Rauscher, P., Siebert, R., Schaefer, R., Kaestner, A., Van Swygenhoven, H., Lehmann, E., Grünzweig, C., Visualization of Bulk Magnetic Properties by Neutron Grating Interferometry, Physics Procedia, 69, 399-403, (2016).
  • Perevertov, O. ve Schäfer, R., Influence of applied tensile stress on the hysteresis curve and magnetic domain structure of grain-oriented Fe–3%Si steel, Journal of Physics D; Applied Physics, 47, 18, 185001, (2014).
Toplam 17 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Taylan Güneş 0000-0002-9543-5482

Yayımlanma Tarihi 1 Aralık 2018
Gönderilme Tarihi 2 Şubat 2018
Yayımlandığı Sayı Yıl 2018 Cilt: 20 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Güneş, T. (2018). Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 20(2), 508-519. https://doi.org/10.25092/baunfbed.485868
AMA Güneş T. Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi. BAUN Fen. Bil. Enst. Dergisi. Aralık 2018;20(2):508-519. doi:10.25092/baunfbed.485868
Chicago Güneş, Taylan. “Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen Anizotropinin Manyetik Domain yapısına göre Incelenmesi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 20, sy. 2 (Aralık 2018): 508-19. https://doi.org/10.25092/baunfbed.485868.
EndNote Güneş T (01 Aralık 2018) Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 20 2 508–519.
IEEE T. Güneş, “Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi”, BAUN Fen. Bil. Enst. Dergisi, c. 20, sy. 2, ss. 508–519, 2018, doi: 10.25092/baunfbed.485868.
ISNAD Güneş, Taylan. “Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen Anizotropinin Manyetik Domain yapısına göre Incelenmesi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 20/2 (Aralık 2018), 508-519. https://doi.org/10.25092/baunfbed.485868.
JAMA Güneş T. Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi. BAUN Fen. Bil. Enst. Dergisi. 2018;20:508–519.
MLA Güneş, Taylan. “Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen Anizotropinin Manyetik Domain yapısına göre Incelenmesi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 20, sy. 2, 2018, ss. 508-19, doi:10.25092/baunfbed.485868.
Vancouver Güneş T. Silisyum alaşımlı çeliklerde indüklenen anizotropinin manyetik domain yapısına göre incelenmesi. BAUN Fen. Bil. Enst. Dergisi. 2018;20(2):508-19.