Maxwell 铁耗计算
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。
铁耗和铜耗及其计算
变压器的铁耗和铜耗（一）损耗是温升的根源，磁性原件主要由磁芯和线圈组成，损耗也是由这两部分产生，即磁芯损耗Pc 和铜耗Pw 。
P=Pc+Pw总损耗P 是与工作磁通密度B 、线圈匝数N 有关的U=k*f*Ae*N*Bρ波形系数，方波取4，正弦波取4.44.在选定磁芯截面积的磁性元件线圈上，加载一定频率的电压，工作磁通密度B 与线圈匝数N 成反比关系。
如果线圈匝数N 增加（工作磁通密度B 随之减少），磁芯损耗递减，而导线铜损耗递增。
由于引发损耗的原因复杂，损耗的数学模型复杂且不够精确，实践中，很难找准最优工作点，通过估算，接近这个理想的工作点，使得损耗在最佳工作点某个范围。
铁耗开关电源磁芯一般要求：1. 软磁材料，具有低频顽力——磁滞损耗小；2. 高磁导率——励磁电流小；3. 高起始高磁导率——磁灵敏度高；4. 高电阻率——涡流损耗小；5. 高磁感应强度——线圈匝数少，元件体积小。
铁氧体磁芯，尤以Mn-Zn 铁氧体综合特性最好，因此使用最为广泛。
一般认为，磁芯损耗由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗组成。
单位体积磁芯的磁滞损耗正比于静态磁滞回线包围的面积，并且与频率有关，频率越高，损耗越大。
单位体积磁滞损耗：αm h h B f K P **=Kh ——材料系数；α——指数（1.6~2）；在工作频率100KHz 以下，磁滞损耗Ph 起到主要作用。
涡流损耗与磁通变化率成正比。
工作频率通过影响磁通变化率而影响涡流损耗。
单位体积涡流损耗：2)***(*ρ*61m e B f d P π=ρ——磁芯材料电阻率；d ——材料密度；剩余损耗只有在1MHz 以上才起到主要作用。
在目前的开关工作频率下，可以忽略。
在研究磁芯损耗的时候，通常把上述损耗归纳成Steinmetz 经验公式：βαm 0B **ηf P c =Pc0——磁芯单位体积损耗；η——损耗系数，与材料有关；f ——工作频率；Bm ——最大工作磁通密度；α、β损耗指数；注意，Steinmetz 经验公式表示的是正弦波电压励磁的铁氧体磁芯单位体积损耗。
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。
基于Maxwell的损耗的有限元计算
损耗的有限元计算2013.09.28 1. 求解模型的设置规定1.1. 模型用于ansoft求解的模型尺寸应优先参考图纸模型尺寸，没有图纸的，可参考计算单的模型尺寸。
为了统一计算模型，将统一整理所要计算样机的模型。
1.1.1 关于导入Autocad模型的几点注意：（1）在Autocad中建立模型时，将模型的圆心设定在原点（0,0）处，以便在导入ansoft后模型的圆心也在原点，从而满足Global坐标系的要求，方便计算。
（2）在保存Autocad模型时，其图形格式应为2010版本以下的dxf格式。
（3）在Autocad中整理模型时，尽量不在原来的图纸中整理，最好新建一个专门用于ansoft整理模型的图纸，这个图纸无需新建图层，只在原有默认的图层上整理模型即可。
这样就避免了导入模型时出现多个图层，并且弄不清楚模型是在哪个图层中绘制的。
（4）在定义材料属性时，应考虑温度对材料属性的影响。
特别是对绕组电导率和对永磁体性能的影响，计算单中给出的为20℃时永磁体性能，应参照式（1）对不同温度下的永磁体性能进行折算后再定义永磁体属性。
永磁体的电导率为6.944×105S/m。
（1）（5）Motion setup中初始位置角设定的原则为，为了将转子D轴与定子A 相轴线重合，转子在0时刻所需旋转的机械角度。
1.2. 边界Ansoft模型建立时，通常在模型上覆盖一层真空层，也叫做外包，这个空气外包的尺寸建议为模型尺寸的1.5倍（2D模型），对于3D模型不用如此。
为了简化计算时间，经常采用单元电机下的周期模型来等效电机全模型，这就需要对单元电机模型添加主从边界条件。
关于主从边界的设定原则：（1）主从边界的参考方向必须一致（由圆心向外），如图所示。
（2）对于主从边界处相对于参考方向的磁通方向一致的模型，应采用正对称，也就是Bs=Bm，如图所示。
（3）对于主从边界处相对于参考方向的磁通方向相反的模型，应采用反对称，也就是Bs=-Bm，如图所示。
永磁交流伺服电动机铁耗系数的研究
永磁交流伺服电动机铁耗系数的研究
随着永磁交流伺服电动机在工业领域的广泛应用，其高效、稳定、精准等特点受到了越来越多用户的青睐。
然而，由于电磁场的存在，电动机工作时会存在一定的铁耗。
铁耗系数是指单位时间内铁心中消耗的功率与电动机输出功率的比值。
其大小与电动机的设计、工况、材料等有关。
为研究永磁交流伺服电动机的铁耗系数，有以下几个方面需要考虑：
一是电动机的设计。
在设计电动机时，应充分考虑铁耗的影响，选择具有较小铁耗系数的材料和结构，精确计算电磁场分布和铁耗大小，以提高电动机的效率和寿命。
二是电动机的工况。
电动机在不同负载工况下的铁耗系数也是不同的，因此在实际应用时需根据具体情况进行调整和优化。
三是电动机材料的性能。
电动机中的铁心材料对铁耗系数有着重要影响。
为减少铁耗，应选择具有较低导磁率和较高矫顽力的材料，如硅钢片。
综上所述，研究永磁交流伺服电动机的铁耗系数是必要的，对提高电动机的效率和寿命具有重要意义。
电机损耗计算
Power loss：这个名词，出此刻11 及以前的版本。
指的是感觉电流对应的铜耗。
比方鼠笼式异步电机转子导条铜耗，永磁体涡流消耗等。
在12及更高版本中，该名词已更名为Solidloss 。
Solidloss：如上解说，出此刻12 及更高版本中，指的是大块导体中感觉电流产生的铜耗。
Coreloss：铁耗。
指的是依据硅钢片厂商供给的消耗曲线，求得的铁耗。
Ohmic_loss ：感觉电流产生的消耗的密度散布。
也就是Powerloss 或 Solidloss 的密度。
Stranded Loss R：电压源（非外电路中的）对应的绞线铜耗。
Stranded Loss：电流源，外电路中的电压源或电流源，对应的绞线铜耗。
铜耗问题，论述以下。
铜耗分为 2 部分，一是主动导体产生的，比方异步和同步电机定子绕组；二是被动导体产生的，比方鼠龙式异步电机转子导条。
主动导体一般是多股绞线（也就是stranded），被动导体一般是大块导体（solid）。
它们分别对应stranded loss(R)和 solid loss 。
主动导体消耗：需要设置导体为stranded，并施加电压源，电流源或外电路。
当施加的是电压源时，而且给定电机相电阻和端部漏电感（此处针对二维模型）值，则后办理中 results/createtransient report/retangular report/stranded loss R 就是主动导体的消耗，比方异步或同步电机的定子铜耗。
当施加的是电流源，外电路中的电压源或电流源时，后办理中results/createtransient report/retangular report/stranded loss 就是主动导体的消耗。
建议采纳电压源方法计算铜耗，因为电阻值是由用户指定的，而不是软件依据截面积和长度自动计算出来的，这样可以算得比较正确。
被动导体消耗：只要要给定被动导体的电导率，而且set eddy effect，则后办理中solidloss即是被动导体的消耗，比方鼠龙式异步电机转子导条。
Maxwell铁耗计算.pdf
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。
Ma well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。
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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。
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 maxwell 13.0.0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。