Потери на магнитном гистерезисе: новый подход к анализу
Ключевая проблема
Потери на гистерезисе (потери в железе) составляют до 30% энергопотерь в электродвигателях, снижая КПД и увеличивая выбросы CO₂. Несмотря на многолетние исследования, их природа остаётся не до конца изученной из-за сложной динамики магнитных доменов в неоднородных материалах, таких как электротехническая сталь (НОЭС).
Инновационный метод
Группа учёных из Токийского университета науки под руководством профессора Масато Коцуги разработала новый подход, сочетающий:
- Расширенную модель Гинзбурга–Ландау (ex-GL) – для анализа гетерогенных систем.
- Математические инструменты – постоянную гомологию (ПГ) и анализ главных компонент (АГК), чтобы выявить ключевые характеристики магнитных доменов.
- Интерпретируемое машинное обучение – для автоматического определения источников потерь.
Результаты
- Обнаружены конкурирующие факторы у границ зёрен: одни облегчают перемагничивание, другие затрудняют, фиксируя доменные стенки.
- Основные потери энергии связаны с сегментированными магнитными доменами в зонах с преобладанием “тормозящих” факторов.
Значение
Метод позволяет точно анализировать потери без трудоёмкого визуального контроля. Это открывает путь к созданию энергоэффективных материалов для электромобилей, соответствуя целям ООН в области устойчивого развития (чистая энергия, климат).
Исследование опубликовано в Scientific Reports.
С помощью расширенной модели свободной энергии Гинзбурга — Ландау учёные выявили сложное взаимодействие факторов, способствующих и препятствующих возникновению макроскопического магнитного гистерезиса между микроскопическими магнитными доменами. Источник: Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-00357-z
Дополнительная информация: Automated identification of the origin of energy loss in nonoriented electrical steel by feature extended Ginzburg-Landau free energy framework,
Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-00357-z
Источник: https://phys.org/news/2025-07-feature-analysis-energy-loss-electrical.html