电机铁芯损耗曲线的拟合
车用电机定子铁芯损耗的分析与计算
车用电机定子铁芯损耗的分析与计算王淑旺;朱标龙;田旭;刘马林;江曼【摘要】定子铁芯损耗是车用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的主要损耗之一,对其深入分析与计算,可为电机的效率提升和散热优化指明方向.文章运用Ansoft Maxwell软件对工作在25 kW、3 000 r/min和25 kW、7 200 r/min 2种工况下的电机进行了电磁场仿真,比较分析了与定子铁芯损耗关系密切的磁密变化.根据分析结果,提出了一种考虑旋转磁化、局部磁滞回线和谐波涡流的损耗计算模型,并用该模型计算了2种工况下的定子铁芯总损耗.对工作在相应工况下的电机进行试验,结果表明计算值与试验值相比误差均在8％之内.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)010【总页数】5页(P1311-1315)【关键词】永磁同步电机(PMSM);Ansoft Maxwell软件;定子铁芯损耗;磁密分析;损耗计算模型【作者】王淑旺;朱标龙;田旭;刘马林;江曼【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;安徽巨一自动化装备有限公司,安徽合肥230001;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)广泛应用于电动汽车[1]驱动系统,效率及散热性能是电机的重要评价指标。
电机工作时,产生的复杂损耗不仅影响电机效率,也会导致电机温度升高。
为了准确评估电机效率和预测电机最大温升,需要对其损耗进行分析与计算。
车用电机定子铁芯损耗的计算一直是电机损耗研究的一个难点。
工作状态下PMSM的定子铁芯中同时存在交变和旋转2种磁化方式。
铁损耗曲线的三种拟合方法比较
摘
要： 文 章介 绍了三种 曲线拟合的方 法 ， 对异步 电
据预处理及采样数 据的多少等。 除此之外， 最容 易被 忽略的一点是 曲线拟合方法 的选择对拟合 准确度的影响。
动 机在 额 定电压 附近 ， 铁 损 耗与 电压 的关 系进行 曲线拟 合， 对 比三 种 方 法的拟 合效 果 ， 为 曲线拟 合方 法 的选 用 提供 指导。 关键词 ： 铁 损耗 曲线拟合 方 法
工具箱 的库方程 （ 例如线 性 、 二 次、 高阶多项式 等） 或者 是用户 自定义 的方 程可 以进行 参数 拟
合。 通过采用平滑样条或者其它各种插值方法 ，
绍利用曲线拟合工具箱的方法。
曲线 拟合工 具箱是专 门为数 据集合 进行 曲 线拟合而设计的， 这个工具箱集成了用Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ 建 立的图形用户界面 （ Ｇ ＵＩ ｓ ） 和Ｍ文件 函数 。 利用
意义下 “ 最佳” 地 逼 近或拟合 已知 数据。 通俗 地
讲， 曲线拟合 的目的就是预测， 对数 目 较 大的、 自 然发 展的、 没有剧烈变动的事物进行 预测， 把握 事物发展方向。 在 曲线拟合 的过程 中， 很 多因素会对 曲线拟 合的精 度造成 影响， 比如 ： 数学模 型的选择 、 数
ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｉ ｒ ｏ ｎ ・ － ｌ ｏ ｓ ｓ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ － － ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ － － ｅ ｄ ． ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｇ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ － ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｉ ｒ ｏ ｎ － ・ ｌ ｏ ｓ ｓ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ． － ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
异步电动机额定电压点附近铁损耗的曲线拟合
ห้องสมุดไป่ตู้
定 电压 点 附近 铁 损 耗 的 异 步 电动机额 曲线 拟合
郑 首 印 白连 平 张巧 杰 任永 祥 ２ 郑应 伟 ２
０ ６ ２ ５ ５ ０ ） （ １ ．北京信 息科 技 大学 ，北 京 １ ０ ０ １ ９ ２ ；２ ．华北 油 田管理 局节 能监 测站 ，河北 任 丘
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｖｏｌ ｔ ａ ｇｅ ｌｕ ｆ ｃ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｍｐａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｌ ａ ｒ ｇｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｇｉ ｖｅ ｎ ｉ ｎ ＧＢ／ Ｔ １ ０ ３２ — ２０ ０ ５ ｉ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｒ ｏ ｎ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｓ ｑ ｕａ ｒ ｅ ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ． Ｂｕ ｔ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ
数 时 ， 电压 的波 动会 对 电动机 铁损 耗造 成较 大 的影 响。 国标 ＧＢ ／ Ｔ １ ０ ３ ２ －２ ０ ０ ５中给 出铁 损耗 与 电压平 方 成正 比关 系 的定义 。但 经 过多组 实验 数据 表 明其 误 差较 大 ， 因此在 额定 电压 附近 利用 实测 数据 对铁 损 耗与 电压 的关 系进行 曲线 拟合很 有必 要 。
摘要 电压 的波动对 电动机 铁损 耗 影响较 大 。国标 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ０ ３ ２ －２ ０ ０ ５中给 出电动机 铁损 耗 与 电压 平方 比成 正 比的关系 ，实验 结果 表 明其 误差 较大 。本 文对 此做 了： 托量 的实验 ，在额 定 电压 附 近利 用 实测数 据对铁 损耗 与 电压 的关系进 行 曲线拟 合 ， 得 到 了一种误 差 较小 的测试铁 损耗 的方法 。 关键 词 ：三相 异步 电动机 ； 电动机 铁损 耗； 电压 波动 ；铁损 耗分 析
(完整版)关于Ansoftmaxwell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/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。
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.所以总的损耗包括线圈损耗(也叫铜损）和磁芯损耗（也叫铁损）两个部分.其中线圈损耗还包括直流损耗(也就是直流电阻的损耗)和交流损耗（交流电流下的趋肤效应和邻近效应产生的损耗)，这个交流损耗也叫做涡流损耗,在涡流场和瞬态场中可以通过设置EDDY EFFECTS来计算。
铁耗计算模型综述_新
电机铁耗计算模型综述摘要：随着新材料的发明、电力电子技术的发展、先进算法的出现，各类新型电机不断出现。
各类高密度、大功率的牵引电机、要求精确控制的伺服电机在日常生活和工业生产中得到广泛应用。
出于对节能和环保的要求，精确计算铁耗也是有重要意义的。
本文中按铁耗模型的系数进行分类，将铁耗模型分为常系数和变系数模型。
又根据模型所考虑的影响铁耗的磁密、集肤效应等因素介绍电机的铁耗计算模型，并详细分析了各铁耗计算模型的特点，最后根据电机铁耗计算模型的现状得出变系数铁耗模型精度高，是未来的发展方向。
关键词：铁耗计算模型；电机；旋转磁化；集肤效应Summary of Iron Loss Calculating Model of MotorAbstract: With the invention of new materials, the development of power electronics technology, the emergence of advanced algorithms, all kinds of new motor continue to emerge. All kinds of high-density, high-power traction motors, servo motors required precise control has been widely used in daily life and industrial production. At the same time ,because of the energy-saving and environmental protection requirements, accurate calculation of iron loss is of great importance.In this paper, we classify iron loss calculation model into constant and variable coefficient model according to the various types of the model, and make a detailed analysis of the characteristics of each iron loss calculation model according to the model by considering the effect of iron loss of magnetic flux density, the skin effect factor in motor iron loss calculation mode. Finally, in the current situation of calculation model of motor iron loss ，we conclude that varying coefficient model of iron loss is of high precision, is the future development direction.Key words: iron loss calculating model; motor; rotational magnetization;skin effect1引言随着新材料的发明、电力电子技术的发展、先进算法的出现、设计和应用新型电机成为可能。
tdk pc95磁芯损耗拟合参数
tdk pc95磁芯损耗拟合参数英文版TDK PC95 Core Loss Fitting ParametersIn the field of electronics, magnetic cores play a crucial role in various components, such as transformers and inductors. Among them, TDK PC95 is a widely used magnetic material due to its excellent magnetic properties. Understanding and modeling the core loss characteristics of TDK PC95 is essential for accurate performance prediction and design optimization.1. IntroductionTDK PC95, a popular magnetic material, exhibits complex loss characteristics that depend on various parameters such as frequency, temperature, and flux density. Accurate modeling of these losses is critical for electrical engineering applications. This article aims to explore the fitting parameters for the core loss of TDK PC95, enabling a more precise understanding of its behavior.2. Core Loss MechanismsCore losses in magnetic materials arise due to two main mechanisms: hysteresis loss and eddy current loss. Hysteresis loss occurs because of the delay in magnetization and demagnetization within the material. Eddy current loss, on the other hand, results from the flow of induced currents within the material. Both these losses contribute to the overall core loss and depend on various factors such as frequency, flux density, and temperature.3. Fitting Parameters for TDK PC95To accurately model the core loss of TDK PC95, it is necessary to consider the following fitting parameters: Hysteresis Loss Coefficient (kh): This coefficient represents the proportion of hysteresis loss to the total core loss. It depends on the material properties and is typically obtained through experiments or manufacturer's specifications.Eddy Current Loss Coefficient (ke): Similar to the hysteresis loss coefficient, the eddy current loss coefficient represents theproportion of eddy current loss to the total core loss. This coefficient is also influenced by the material's conductivity and geometry.Temperature Coefficient (kt): Temperature plays a significant role in determining the core loss. The temperature coefficient represents the rate at which the core loss changes with temperature.Flux Density Coefficient (kb): The flux density coefficient accounts for the variation in core loss with flux density. It helps to capture the nonlinear behavior of magnetic materials.By properly fitting these parameters, it is possible to develop an accurate model for predicting the core loss of TDK PC95 under various conditions.4. ConclusionUnderstanding and fitting the parameters for the core loss of TDK PC95 is crucial for electrical engineering applications. By considering factors such as hysteresis loss, eddy current loss, temperature, and flux density, it is possible to develop a precisemodel for predicting the performance of this magnetic material. This knowledge enables engineers to design more efficient and reliable electronic components utilizing TDK PC95.中文版TDK PC95磁芯损耗拟合参数在电子领域，磁芯在变压器、电感器等组件中起着至关重要的作用。
电机定子铁心旋转损耗计算及损耗分布可视化测量
电机定子铁心旋转损耗计算及损耗分布可视化测量电机定子铁心通常是由无取向电工硅钢片叠压制成,由于电工硅钢片具有明显的各向异性,所以在电机实际工作中定子铁心不但被交变磁场磁化,也被旋转磁场磁化,并且由旋转磁场引起的铁心旋转损耗远远大于由交变磁场引起的交变损耗。
因此,准确计算和测量旋转磁化下电机定子铁心旋转损耗是研发高效电机的重要前提。
本文在电工钢片二维旋转磁特性测量的基础上研究了传统Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程计算铁耗的方法,提出了考虑椭圆形旋转磁化的Bertotti损耗三项式模型和斯坦梅兹方程,并对实验室现有的铁心局部损耗测量装置进行了改进,提高了测量精度。
运用改进后的局部损耗测量装置对一台感应电机定子铁心模型的局部损耗进行了实验测试,验证了两种改进模型的有效性,为进一步开展电机降耗措施研究和高效电机研发等工作奠定了理论和实验基础。
本文主要完成了以下工作:首先,在运用二维旋转磁特性测量系统对无取向电工钢片损耗测量的基础上,对经典的Bertotti损耗三项式模型以及传统的斯坦梅兹方程计算铁耗的方法进行了分析,讨论了这两种传统损耗模型在计算铁心旋转损耗时存在的误差以及产生误差的原因,提出了通过引入随旋转磁化椭圆角度和轴比而变化的系数来提高两种传统损耗模型计算精度的方法,并推导了模型参数的计算方法,进而提出了两种改进模型。
其次,对实验室现有铁心局部损耗测量系统进行了改进,为了提高局部损耗测量准确性,采用一个高精度的霍尔元件代替系统中原有的双H线圈,使原有的B-H矢量传感器探头的体积有了明显减小,更便于铁心局部损耗的测量。
然后,为了验证本文提出的两种损耗改进模型的有效性,制作了一台三相感应电机模型,搭建了三相感应电机局部损耗测量硬件系统,并运用虚拟仪器以及LabVIEW编程技术编写了局部损耗测量的软件程序,实现电机定子铁心旋转损耗分布可视化测量。
最后,在对三相感应电机铁心局部损耗测量的基础上,在定子上选取了若干特征点,将实际测量值与传统模型和改进模型的计算值进行对比分析,验证了改进模型能更为有效地计算旋转磁化损耗。
异步电机铁心损耗计算方法的分析与研究
电气传动2021年第51卷第6期ELECTRIC DRIVE 2021Vol.51No.6摘要：采用变频启动、自启动、串电阻启动等方式启动的异步电机内的组成部件中的电磁场分布并不相同，因此各组成部件的损耗分析方法也应各不相同。
各种形式的斯坦梅茨方程可分析计算铁心损耗，且斯坦梅茨方程中的系数可由硅钢片制造商提供的损耗曲线获得，然而，硅钢片制造商提供的损耗曲线仅能在几个固定的频率下获得。
采用了一种曲线拟合技术，可计算任意频率下的损耗曲线。
为验证该方法，搭建了实验平台，分析不同负载转矩下、不同开关频率下异步电机的损耗。
对比结果表明，该方法能够准确地预测异步电机的铁心损耗。
关键词：异步电机；铁心损耗；斯坦梅茨方程；磁化频率中图分类号：TM315文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd20391The Analysis and Research on the Calculation Method of the Core Losses in an Induction MotorWENG Qi（State Grid Zhejiang Electric Power Company Daishan Power Supply Company ，Zhoushan 316200，Zhejiang ，China ）Abstract:The induction motor can be started by the grid ，the PWM converter ，the resistance in series and so on.By different starting mode ，the electromagnetic field distribution （EFD ）in the different part of an induction motor is different.Thus ，the calculation method for the core loss in the different part of an induction motor is also different.Various types of Steinmetz equations can be applied to calculate the core loss ，and the coefficients in Steinmetz equations are obtained from the core loss data ，which is provided by the manufacturer.While the core loss data provided by the manufacturer is at some certain magnetization frequencies.A curve fitting method which could calculate the core loss data at any magnetization frequency was proposed.To verify this method ，an experiment setup was built to analyze the core losses of induction motor with different load torque and different switching frequency was proposed.The comparison results show that this method can predict the core losses in an induction motor accurately.Key words:induction motor ；core loss ；Steinmetz equation ；magnetization frequency异步电机铁心损耗计算方法的分析与研究翁琪（国网浙江省电力有限公司岱山县供电公司，浙江舟山316200）作者简介：翁琪（1971—），男，本科，工程师，Email ：文献[1-2]介绍了几种分析异步电机铁心损耗的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电机铁芯损耗曲线的拟合
作者：池海钰
来源：《科技创新导报》2011年第15期
摘要:文章提出了在电机电磁设计中用公式计算铁芯损耗,这样在计算铁芯损耗的时候,省去了通过磁密查曲线的过程,根据计算得到的磁密,通过公式就可以直接得到,大大简化了编程及计算过程。
关键词:电机铁耗拟合曲线
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0116-01
概述
随着电机功率的提高,从电磁设计到机械加工,都具有很高的难度,众所周知,随着电机容量的增大,电磁负荷增加,电机的发热及冷却成为电机设计最为关心的问题。
电机发热主要由铁芯产生的热量和绕组产生的热量。
1 铁心损耗的计算原理
铁耗是由交变磁场在铁心内产生的。
目前工程上普遍采用的是由Bertotti等人首先提出的铁心损耗分离理论,它根据铁磁材料在交变磁场作用下产生损耗发热的机理不同,进而进行分离后分别考虑,最后叠加求得铁磁材料总损耗。
因此,对导磁又导电的材料,根据 Bertotti铁耗分离理论,铁耗一般由3部分组成,即磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗,如式(1)。
(1)
式中:式中,为单位重量铁心总损耗;为单位重量磁滞损耗;为单位重量涡流损耗;为单位重量附加损耗。
根据Steinmetz方程,磁滞损耗和附加损耗可以统称为Steinmetz损耗,可以用式(2)表示:
(2)
式中,、和是取决于材料性能的常数,当时,表示不考虑附加损耗,只考虑钢片在工频下的损耗。
在一般电机的频率范围内,磁场在钢片上可以认为均匀分布的,涡流损耗可以通过解析方法计算得到,单位重量内的涡流损耗为
(3)
式中,为钢片的电阻率,为钢片的密度,为钢片的厚度。
由上式可知,涡流损耗系数与磁通密度、频率及材料厚度的平方成正比。
在厚度一定的情况下,
(4)
其中
(5)
一般情况下,附加损耗比较小,计算中不予考虑。
因此,式(1)又可简化为
(6)
对电机中常用的硅钢薄板,当频率不是很高时,如工频或几百赫兹以下,铁耗可简化为:
(7)
式中,为硅钢片在1T、50Hz情况下的单位重量的铁心损耗,一般由硅钢片制造厂商提供。
从以上分析可以看出,式(7)较简单,一般在工程上使用。
式(6)是计算铁芯损耗较为准确的公式,但式中出现了、、和四个未知数。
我们可以通过实验,在不同频率下测得这种硅钢片材料损耗的一系列曲线,然后用式(6)拟合出这条曲线,从而得到这四个未知参数的值。
这样,计算铁芯损耗的时候,就可以省去通过磁密查曲线的过程,根据计算得到的磁密,通过式(6)就可以直接得到,大大简化了编程及计算过程。
2 损耗参数的计算
从式(6)可以看出,为确定各参数的值,需要一系列的铁芯损耗实验值作为已知条件拟合得到。
根据数学理论可以知道,符合这些实验值的参数值有很多,为比较准确分离Steinmetz损耗和涡流损耗,需要不同频率、不同厚度时的铁损值做曲线拟合,拟合得到的参数值能比较正确地模拟铁芯损耗的实际情况。
本文以M250-50硅钢片为例,介绍各损耗系数的求解方法。
附表为
M250在厚度为0.5mm和0.35mm时的损耗曲线。
根据前面的分析,附表的数据应满足式(6),因此,根据附表就可以拟合出各个参数的值。
本例采用专业的曲线拟合软件1stOpt进行数据拟合,需要做以下方面的工作:
(1)定义s、f、B为自变量,P为因变量,、、和为参数,以式(6)作为拟合函数;
(2)以实验测得的结果作为已知数据,如附表;
(3)使用“标准麦夸特法+通用全局优化法”,修正参数值,进行拟合迭代,不断比较近似度,最后达到设定的收敛标准。
经过反复迭代,最后得到各参数值如下:
3 结论
图1即为硅钢片M250-50在频率为50Hz时损耗曲线拟合前后的对照,从图1可以看出,拟合程度很高,可以用该公式及计算出来的参数代替原曲线。
需要注意的一点,由于上述曲线是在径向磁场的作用下测得,对于铁芯来讲,由于电机漏磁场的作用,还会在铁芯表面产生周向涡流,因此,实际的铁芯损耗应该比计算的结果大。
参考文献
[1] 谢德馨、姚缨英、白保东.三维涡流场的有限元分析[M].机械工业出版社,2001.
[2] 汤蕴璆.电机内的电磁场[M].第二版.北京:科学出版社,2001.
[3] 莫会成、闵琳等.电机用硅钢片铁耗研究[J].微电机,2008
[4] 周德贵、巩德林.同步发电机运行技术与实践[M].第二版.中国电力出版社,1995.。