Maxwell 铁耗计算和涡流损耗
电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释

电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗在电机运行中扮演着重要的角色。
这些损耗是电机运转过程中不可避免的,在一定程度上影响着电机的效率和性能。
电机定转子铁耗指的是电机铁芯在磁场变化中产生的磁滞损耗和涡流损耗,铜耗则是指电机中导电线圈内通电产生的电阻损耗,而永磁体涡流损耗则是永磁体在磁场中运转时产生的涡流损耗。
本文将重点探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗对电机性能的影响及其优化方法,为电机设计和运行提供理论指导和技术支持。
通过深入研究这些损耗机制,可以更好地理解电机能量转换过程中的能耗和效率问题,为推动电机技术的发展和提升电机性能做出贡献。
1.2 文章结构:本文将分为三个部分来探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗。
在第一部分引言中,将概述本文内容,介绍文章结构以及明确研究目的。
接下来的第二部分将详细讨论电机定转子铁耗、铜耗和永磁体涡流损耗的相关信息,分别进行深入分析。
最后在结论部分,将总结本文的主要观点,分析影响这些损耗的因素,并展望未来在减少电机损耗方面的研究方向。
通过这样的结构安排,我们希望能够全面、系统地探讨电机损耗问题,为相关领域的研究和实践提供一定的参考。
1.3 目的本文的目的是通过深入探讨电机定转子铁耗、铜耗以及永磁体涡流损耗的相关知识,揭示它们在电机运行中的重要性和影响因素。
通过对这些损耗的分析,我们可以更好地理解电机的运行机理,优化设计方案,提高电机的效率和性能。
同时,本文也旨在为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和指导,促进电机技术领域的发展和创新。
2.正文2.1 电机定转子铁耗电机定转子铁耗是电机运行过程中不可避免的损失,它主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。
磁滞损耗是由于磁场的磁化和去磁过程中原子、分子在磁场中的定向运动导致的能量损耗,而涡流损耗则是由于磁场的变化引起导体中感应出的电流产生的能量损耗。
涡流损耗计算公式

涡流损耗计算公式涡流损耗这玩意儿,在咱们物理学科里可有点小复杂,但别怕,咱们一起来把它弄明白!先来说说啥是涡流损耗。
想象一下,有个金属块放在变化的磁场中,就像一群调皮的孩子在游乐场里乱跑,电子们也在金属块里“撒欢”,形成了一圈圈的电流,这就是涡流。
而在这个过程中,能量就会有损失,这损失的部分就是涡流损耗。
那涡流损耗咋计算呢?这就得提到一个公式:$P_e =Kf^2B^2Vt^2$ 。
这里的$P_e$ 就是涡流损耗啦,$K$ 是与材料有关的常数,$f$ 是磁场变化的频率,$B$ 是磁感应强度,$V$ 是金属块的体积,$t$ 是金属的厚度。
为了让大家更好地理解,我给大家讲个我自己的经历。
有一次,我去一家工厂参观,看到工人们正在研究如何降低一个大型机器中的涡流损耗。
那台机器可壮观了,巨大的金属部件在不停地运转。
工程师们拿着各种数据和图纸,眉头紧皱,认真地讨论着。
我凑过去听了一会儿,发现他们就是在根据这个涡流损耗的计算公式,来调整机器的参数,比如改变磁场的频率,或者选用更合适的金属材料。
咱们回到公式啊。
这里面每个参数都有它的作用。
比如说频率$f$ ,频率越高,涡流损耗就越大。
就好像你跑步的速度越快,消耗的体力就越多。
磁感应强度$B$ 越大,涡流损耗也会跟着增加,这就像风刮得越猛,树枝摇晃得就越厉害。
金属块的体积$V$ 越大,损耗自然也就越多,就像一个大胖子跑起步来,消耗的能量肯定比瘦子多。
而金属的厚度$t$ 越小,涡流损耗会相对减少,这就好比一张薄纸比一本厚书更容易被穿透。
在实际应用中,涡流损耗的计算可重要了。
比如说在变压器里,如果不考虑涡流损耗,那变压器可能会发热过度,甚至出故障。
再比如在电磁炉中,要是不控制好涡流损耗,不仅浪费电,还可能影响烹饪效果。
总之,涡流损耗的计算公式虽然看起来有点复杂,但只要咱们理解了每个参数的含义和作用,再结合实际情况,就能很好地掌握它,为解决实际问题提供有力的帮助。
所以啊,同学们,好好掌握这个公式,说不定未来的某一天,你们就能用它来创造出更高效、更节能的设备,为科技进步贡献自己的力量呢!。
Maxwell铁耗计算

Maxwell help文件为Maxwell 2D/3D的瞬态求解设置铁芯损耗一、铁损定义(core loss definition)铁损的计算属性定义(Calculating Properties for Core Loss (BP Curve)要提取损耗特征的外特性(BP曲线),先在View / EditMaterial对话框中设置损耗类型(Core Loss Type)是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
以设置硅钢片为例。
1、点击Tools>Edit Configured Libraries>Materials.或者,在左侧project的窗口中,往下拉会有一个文件夹名为definitions,点开加号,有个materials文件夹,右击,选择Edit All Libraries.,“Edit Libraries”对话框就会出现。
2、点击Add Material,“View / Edit Material”对话框会出现。
3、在“Core Loss Type”行,有个“Value”的框,单击,会弹出下拉菜单,可以拉下选择是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
其他的参数出现在“Core Loss Type”行的下面,例如硅钢片的Kh, Kc, Ke, and Kdc,功率铁氧体的Cm, X, Y, and Kdc。
如果是硅钢片,对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单也是可以使用的,通过它可以从外部引入制造厂商提供的铁损曲线等数据(Kh, Kc, Ke, and Kdc)确定损耗系数(Core Loss Coefficient)。
4、如果你选择的是硅钢片,按如下操作:①从对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单中选择损耗系数的确定方法(永磁铁permanent magnet、单一频率的铁损core loss at one frequency、多频率的铁损core loss versus frequency), 然后会蹦出BP曲线对话框。
ANSYSMaxwell涡流场分析案例教学内容

ANSYSMaxwell涡流场分析案例教学内容ANSYS Maxwell涡流场分析案例教学内容一、引言ANSYS Maxwell是一款强大的电磁场仿真软件,可以用于分析和优化电磁设备和系统。
其中,涡流场分析是ANSYS Maxwell的重要功能之一。
本文将介绍涡流场分析的基本原理和案例教学内容,帮助读者快速上手并应用于实际工程问题。
二、涡流场分析原理涡流场分析是基于安培定律和法拉第电磁感应定律的原理。
当导体材料中有变化的磁场时,会产生涡流。
涡流产生的原因是磁场的变化导致电场的环路产生感应电动势,从而在导体内部产生电流。
涡流的大小和分布情况与导体材料的电导率、磁场的强度和频率等因素有关。
三、案例教学内容1. 涡流场分析基本操作- 创建新项目:打开ANSYS Maxwell软件,点击“File”菜单,选择“New”,输入项目名称并选择适当的单位。
- 导入几何模型:点击“Geometry”菜单,选择“Import”选项,导入需要分析的几何模型文件。
- 定义材料属性:点击“Materials”菜单,选择“Assign/Edit Material Properties”选项,根据实际情况定义导体材料的电导率等属性。
- 设置边界条件:点击“Boundaries”菜单,选择“Assign/Edit Boundary Conditions”选项,设置边界条件,如电流密度、电压等。
- 运行仿真:点击“Solve”菜单,选择“Analyze All”选项,运行涡流场仿真。
- 结果分析:点击“Results”菜单,选择“Postprocess”选项,查看涡流场分布情况,并进行必要的后处理操作。
2. 涡流场分析案例- 案例1:电感器的涡流损耗分析在电感器中,由于交流电磁场的存在,会产生涡流损耗。
通过对电感器进行涡流场分析,可以评估涡流损耗的大小,并优化电感器的设计。
具体步骤如下:1) 导入电感器的几何模型。
2) 定义电感器材料的电导率。
Maxwell 铁耗计算和涡流损耗

Maxwell help文件为Maxwell2D/3D的瞬态求解设置铁芯损耗一、铁损定义(core loss definition)铁损的计算属性定义(Calculating Properties for Core Loss(BP Curve)要提取损耗特征的外特性(BP曲线),先在View/EditMaterial对话框中设置损耗类型(Core Loss Type)是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
以设置硅钢片为例。
1、点击Tools>Edit Configured Libraries>Materials.或者,在左侧project的窗口中,往下拉会有一个文件夹名为definitions,点开加号,有个materials文件夹,右击,选择Edit All Libraries.,“Edit Libraries”对话框就会出现。
2、点击Add Material,“View/Edit Material”对话框会出现。
3、在“Core Loss Type”行,有个“Value”的框,单击,会弹出下拉菜单,可以拉下选择是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
其他的参数出现在“Core Loss Type”行的下面,例如硅钢片的Kh,Kc,Ke,and Kdc,功率铁氧体的Cm,X,Y,and Kdc。
如果是硅钢片,对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单也是可以使用的,通过它可以从外部引入制造厂商提供的铁损曲线等数据(Kh,Kc,Ke,and Kdc)确定损耗系数(Core Loss Coefficient)。
4、如果你选择的是硅钢片,按如下操作:①从对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单中选择损耗系数的确定方法(永磁铁permanent magnet、单一频率的铁损core loss at one frequency、多频率的铁损core loss versus frequency),然后会蹦出BP曲线对话框。
中高频条件下三种铁耗计算方法的对比分析

算 公 式 并 结 合 硅钢 片厂 商 提 供 的硅 钢 片 工 频 正 弦 波 电源 下 的 损 耗 曲线进 行 计 算 。对 于 一 般 电机 来 说 这 种 计 算 方 法 基本 适 用 ,但 是 新 型 电机 特 别 是
P =P ^ +P =
+( ) . 。 ( )
( 1 )
Ab s t r a c t : hi T s p a p e r c a l c u l a t e s l o s s c u r v e s fA o s i l i c o n s t e e l wi t h t h r e e c o mmo n t y u s e d i r o n l o s s c a l c u l a t i o n me t h o d s u n d e r t h e c o n d i t i o n s f mi o d d l e a n d h i g h f r e q u e n c y . P e r r o r o ft h e s e i r o n l o s s c a l c u l a t i o n me t h o d s
0 引 言
电机 损 耗 主 要 包括 绕 组 铜 耗 、铁 芯 损 耗 、机 械 损 耗 、杂 散 损 耗 等 。其 中铁 芯损 耗 是 由变 化 的 磁 场 在 铁 磁 材 料 中引起 的 。铁 芯 损 耗 是 电机 损 耗 的主 要 组 成 部 分 , 在 电机 损 耗 中 占 了很 大 的 比例 。
u nd e r Co n d i t i o ns o f Mi d dl e a n d Hi g h Fr e q ue n c y
Li Sh e ng xi o ng ,Zha n g J i ng we i
关于Ansoft maxwell中电机铁耗和涡流损耗计算的说明

考虑到最近很多人在问这个问题,因此专门整理出来,供新手参考。
先谈一下什么情况下需要做铁耗分析。
对常规交流电机(同步或者异步电机),只有定子铁心才会产生铁耗,转子铁心是没有铁耗的,学过电机的人都明白的。
因此,只需要对定子铁心给出B-P曲线(也就是铁损曲线)。
注意,B-P曲线分为单频和多频两种,能给出多频损耗曲线最好,这样maxwell算得准些。
设置完铁损曲线以后,还要记得在excitations/set core loss,对定子铁心勾选才行。
此时,不需要给定子和转子铁心再施加电导率,这是初学者容易忽视的问题。
后处理中,通过result/create transient reports/core loss查看铁耗随时间变化曲线。
再谈一下什么情况下需要做涡流损耗分析。
对永磁电机,永磁体受空间高次谐波的影响,会在表面产生涡流损耗;对实心转子电机,由于是大块导体,因此涡流损耗占绝大部分。
以上两种情况需要考虑做涡流损耗分析。
现以永磁电机为例,具体阐述。
对永磁体设置电导率,然后对每个永磁体分别施加零电流激励源,在excitations/set eddy effect,对永磁体勾选。
注意,若只考虑永磁体的涡流损耗,而不考虑电机其他部分(定转子铁心)的涡流损耗,则只需要给永磁体赋予电导率值,其他部件不需要赋电导率,这是初学者容易搞错的地方。
简而言之,只对需要考虑涡流损耗的部件,施加电导率,零电流激励和set eddy effect。
后处理中,通过results/create transient reports/retangularreport/solid loss查看涡流损耗随时间变化曲线。
最后,再次强调一下,做涡流损耗分析,需要skin depth based refinement网格剖分才行。
以上方法,适用于Ansoft maxwell 13.0.0及以上版本,并适用于所有电机种类。
一、MAXWELL分析磁场时,电气设备或电气元件(无论是电机还是变压器)主要包括两个部分,一个是励磁线圈,另外一个是磁性材料。
实验二__利用Maxwell_2D电磁场分析软件对静磁场进行分析

实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析姓名:杜迪学号:0908190220指导老师:陈劲操实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析一、实验目的1)认识钢涡流效应的损耗,以及减少涡流损耗的方法2)学习涡流损耗的计算方法3)学习用Maxwell 2D计算叠片钢的涡流二、实验内容1)如图所示,模型为四个钢片叠加而成,每一片的界面长和宽分别为12.7mm和0.356mm,两片之间的距离为8.12um,叠片钢的电导率为 2.08e6S/m,相对磁导率为2000,作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77 A/m,即Bz=1T。
2)本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。
建立相应的几何模型,指定材料属性和边界条件,分析不同频率下的损耗。
由于模型对X、Y轴具有对称性,可以只计算第一象限内的模型。
三、实验原理1、低频涡流损耗的计算公式为:P=t²w²B²δV/24式中V为叠片体积;t为叠片厚度;B为峰值磁通密度;δ为叠片电导率;w 为外加磁场角频率。
Maxwell 2D所获得的功率损耗值是假定叠钢片在Z方向具有单位长度(1m)时而计算出来的。
因此,上式中的体积显然需要按一下就算公式计算V=12.7*1e-3*0.356*1e-3*1=4.5212e-6(m³)公式成立的条件是频率低于2KHz,趋肤深度远小于叠片厚度。
由此计算各个频率下的涡流损耗,见下表:低频数值计算结果2、高频涡流损耗的计算公式为:P=0.5*Ht²【(ωμ/2σ)^1/2】*S式中,S为叠片表面积,Ht为磁场强度切线分量,σ为叠片电导率,u为叠片相对磁导率,ω为外加磁场角频率。
公司成立的条件位频率大于等于10KHz,趋肤深度远远小于叠片厚度。
高频数值计算结果四、计算机仿真由实验结果与理论值比较可以大致看出,在较低频部分用低频计算公式得理论值与仿真值吻合的很好,而高频部分误差较大。
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Maxwell help文件为Maxwell2D/3D的瞬态求解设置铁芯损耗一、铁损定义(core loss definition)铁损的计算属性定义(Calculating Properties for Core Loss(BP Curve)要提取损耗特征的外特性(BP曲线),先在View/EditMaterial对话框中设置损耗类型(Core Loss Type)是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
以设置硅钢片为例。
1、点击Tools>Edit Configured Libraries>Materials.或者,在左侧project的窗口中,往下拉会有一个文件夹名为definitions,点开加号,有个materials文件夹,右击,选择Edit All Libraries.,“Edit Libraries”对话框就会出现。
2、点击Add Material,“View/Edit Material”对话框会出现。
3、在“Core Loss Type”行,有个“Value”的框,单击,会弹出下拉菜单,可以拉下选择是硅钢片(Electrical Steel)还是铁氧体(Power Ferrite)。
其他的参数出现在“Core Loss Type”行的下面,例如硅钢片的Kh,Kc,Ke,and Kdc,功率铁氧体的Cm,X,Y,and Kdc。
如果是硅钢片,对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单也是可以使用的,通过它可以从外部引入制造厂商提供的铁损曲线等数据(Kh,Kc,Ke,and Kdc)确定损耗系数(Core Loss Coefficient)。
4、如果你选择的是硅钢片,按如下操作:①从对话框底部的“Calculate Properties for”下拉菜单中选择损耗系数的确定方法(永磁铁permanent magnet、单一频率的铁损core loss at one frequency、多频率的铁损core loss versus frequency),然后会蹦出BP曲线对话框。
单一频率的损耗:点击图表上面的“Import from file.”可以直接导入BP曲线数据文件,但要“*。
Tab”格式文件。
如果纵横轴错了,可以点击“Swap X-Y Data”按钮,调换B轴和P 轴的数据,但是B轴和P轴的方向不变。
或者直接在左侧的表格中填入对应的B值和P值,行不够了可以点击“Add Row Above”按钮,和“add row below”分别从上面和下面添加行,“append rows”是一口气加好几行,或者删除行“delete rows”。
表下面的“frequency”表示当前的BP曲线是在什么频率下的性能。
“Thickness”表示硅钢片的厚度,“conductivity”是电导率。
点击“OK”确定。
多频率的损耗:打开对话框后左下方有个“Edit”窗口,是添加要设定BP曲线的频率的。
分别加上几个频率,如1Hz和2Hz。
每填写一个赫兹点一下“Add”按钮,就会把频率添加到上面的表格中。
在相应的频率后面有“Edit dataset”按钮,点击可进入BP曲线编辑页面。
与单一的相同,可以导入文件或者自己填写BP曲线数据。
填完点击“OK”按钮。
右侧的图中就会出现设定的BP曲线。
在图标下面选择“select frequency”显示单一的左侧亮蓝色的频率下的BP曲线,选择“All frequencies”显示所有频率下的BP曲线。
选择“original curve”则BP曲线的第一个点需要从0开始。
选择“Regression Curve”则,图中不仅显示设定的BP曲线,还会附加一条BP值的增长趋势曲线。
②确定BP曲线③在“Core Loss Unit”对话框里选择BP曲线的单位④输入频率Frequency、硅钢片质量密度Mass Density、导电率Conductivity、厚度Thickness 的值和单位。
Kh——滞后系数(Hysteresis Coefficient)Kc——经典涡流系数(Classical Eddy Coefficient)Ke——过量系数(Excess Coefficient)Kdc——考虑直流偏磁效应的系数validate material——使材料生效5、如果你选择功率铁氧体,按如下操作:填写Cm,X,Y,and Kdc的值,或者如上所述,从文件中导入或者自己填写数据。
6、在“Edit material”对话框中,在质量密度(Mass density)下面的一行,有“Composition”构成。
在value列可选择solid(固体)Lamination(薄板、叠片)。
如果选择Lamination,下面会增加两行stacking factor(占空系数、堆叠系数)、stacking direction(堆叠方向)。
7、点击“OK”,确定,然后会自动退出编辑页面。
注:硅钢片的铁损系数计算(Core Loss Coefficients for Electrical Steel)在正弦磁通下,在频率范围内的铁损按如下公式计算:当磁通密度中有直流分量时,按如下公式修改:Bm——交流磁通分量的幅值(amplitude of the AC flux component)f——频率Kh——磁滞铁芯损耗系数(amplitude of the AC flux component)Kc——涡流铁芯损耗系数(the eddy-current core loss coefficient)Ke——过量的铁芯损耗系数(excess core loss coefficient)Cdc按下式计算:Bdc——直流磁通分量(DC flux component)Kdc——考虑直流偏磁效应的系数(coefficient considering the DC flux bias effects)铁损系数的提取(Core Loss Coefficient Extraction)Kh,Kc,and Ke的算法原则总结如下:无直流偏磁的铁心损耗如下计算:其中:;经典涡流损耗系数(classical eddy-current loss coefficient)按如下计算:其中,σ是导电率,d是一片硅钢片的厚度,获得K1K2的最小二次型方程其中,P vi,B mi是已测量的损耗特性曲线的第i个点,另外两个损耗特性按如下公式计算:其中,f0是损耗曲线(Loss Curve.)的测试频率。
二、点击Maxwell>Excitations>Set Core Loss.1、“Set Core Loss”对话框会出现,也可以在左侧的project框中右击“Excitations”,然后在展开的菜单中选择“Set Core Loss”,或者右击画图的区域,然后选择“Assign Excitation>Set Core Loss”。
2、在这个对话框中,“Core Loss Setting”列打钩,可以选择对哪些器件进行铁损计算。
“Defined in Material”列表示哪些项目含有铁损。
3、如果有特殊名字的器件要加入计算铁损序列,点击“Select Object By Name”按钮,在弹出的对话框里输入名字。
4、也可以点击“Deselect All”按钮来取消所有器件的选择。
5、在“Advanced”页面,可以勾选“Consider core loss effect on field”,点击这个按钮后,软件会估计铁损,并改变场计算,在瞬态场计算中加入铁损效应导致的影响结果。
这个功能借着延长计算时间,从而提高高铁损材料的瞬态场计算的准确性。
并且损耗计算是在场计算之后再计算的。
6、点击“OK”。
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考虑到最近很多人在问这个问题,因此专门整理出来,供新手参考。
先谈一下什么情况下需要做铁耗分析。
对常规交流电机(同步或者异步电机),只有定子铁心才会产生铁耗,转子铁心是没有铁耗的,学过电机的人都明白的。
因此,只需要对定子铁心给出B-P曲线(也就是铁损曲线)。
注意,B-P曲线分为单频和多频两种,能给出多频损耗曲线最好,这样maxwell算得准些。
设置完铁损曲线以后,还要记得在excitations/set core loss,对定子铁心勾选才行。
此时,不需要给定子和转子铁心再施加电导率,这是初学者容易忽视的问题。
后处理中,通过result/create transient reports/core loss查看铁耗随时间变化曲线。
再谈一下什么情况下需要做涡流损耗分析。
对永磁电机,永磁体受空间高次谐波的影响,会在表面产生涡流损耗;对实心转子电机,由于是大块导体,因此涡流损耗占绝大部分。
以上两种情况需要考虑做涡流损耗分析。
现以永磁电机为例,具体阐述。
对永磁体设置电导率,然后对每个永磁体分别施加零电流激励源,在excitations/set eddy effect,对永磁体勾选。
注意,若只考虑永磁体的涡流损耗,而不考虑电机其他部分(定转子铁心)的涡流损耗,则只需要给永磁体赋予电导率值,其他部件不需要赋电导率,这是初学者容易搞错的地方。
简而言之,只对需要考虑涡流损耗的部件,施加电导率,零电流激励和set eddy effect。
后处理中,通过results/create transient reports/retangular report/solid loss查看涡流损耗随时间变化曲线。
最后,再次强调一下,做涡流损耗分析,需要skin depth based refinement网格剖分才行。
以上方法,适用于Ansoft maxwell13.0.0及以上版本,并适用于所有电机种类。
请问在计算永磁体涡流损耗的时候,为什么需要给永磁体施加零电流激励,还有,这个激励在软件里面怎么设置呢,是先选中该永磁体,之后assign Excitation,之后Current Excitation,Type选择Solid,是这样么?然后是每个永磁体单独设置?施加零电流激励,是为了给涡流指定回路。
单独,一起设置都可以,是solid。
设置零电流激励,是给永磁体,与线圈的激励没有关系,线圈该怎么设置还怎么设置关于Ansoft maxwell中铜耗计算的说明forlink团队原创,转载请注明。