Maxwell 铁耗计算

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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：