精品工程电磁场报告——maxwell

MAXWELL有限元分析

Maxwell仿真分析叠钢片涡流损耗分析

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2019/5/8

Maxwell仿真分析

——二维轴向磁场涡流分析源的处理在学习了Ansoft公司开发的软件Maxwell后，对工程电磁场有了进一步的了解，这一软件的应用之广非我们所想象。本次实验只是利用了其中很小的一部分功能，涡流损耗分析。通过软件仿真、作图，并与理论值相比较，得出我们需要的实验结果。

在交流变压器和驱动器中，叠片钢的功率损耗非常重。大多数扼流线圈通常使用叠片，以减少涡流损耗，但这种损耗仍然很大。特别是在高频情况下，产生了热，进一步影响了整体性能。因此做这方面的分析十分有必要。

一、实验目的

1)认识钢的涡流效应的损耗，以及减少涡流的方法；

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、实验模型

第一个实验是分析单个钢片的涡流损耗值，所以其模型就是一个钢片，设置其厚度为0.356mm，长度为20mm>>0.356mm，外加磁场为1T。

实验模型是4片叠钢片组成，每一篇截面的长和宽分别是12.7mm和

0.356mm，两片中间的距离为8.12uA，叠片钢的电导率为2.08e6 S/m，相对

磁导率为2000，作用在磁钢表面的外磁场H z=397.77A/m，即B z=1T。考虑到模型对X，Y轴具有对称性，可以只计算第一象限内的模型。

三、实验步骤

一．单个钢片的涡流损耗分析

1、建立模型，因为是单个钢片的涡流分析，故位置无所谓，就放在中间，

然后设置边界为397.77A/m，然后设置频率，进行求解。

2、进行数据处理，算出理论值，并进行比较。

二、叠钢片涡流损耗分析

1、依照模型建立起第一象限内的模型，将模型的原点与坐标轴的原点

重合，这样做起来比较方便。设置钢片的材质，使之符合实际要求。

然后设置边界条件和源，本实验的源为一恒定磁场，分别制定在上界

和右边界，然后考虑到对偶性，将左边界和下界设置为对偶。然后设

置求解参数，因为本实验是要进行不同的频率下，涡流损耗的分析，

所以设定好Frequency后，进行求解。

2、将Frequency分别设置为1Hz、60Hz、360Hz、1KHz、2KHz、5KHz、

10KHz，进行求解，注意每次求解时，要将Starting Mesh设定为Initial，

表示重新开始计算求解。记录下不同频率下的偶流损耗值和最低磁通

密度B min

。

3、进行数据处理，把实验所得数据和理论值进行比较。得出实验结论。

四、仿真图样

一、单个钢片的涡流分析

1）当F=50HZ时，

P=6.32054E-002（W）

Hmin=3.9575E+002(A/m)

Bmin= rHmin=4*PI*(10e-7)*1000*Hmin=0.4973(T)

仿真计算过程如下：

2）当F=200HZ时，

P=8.83642E-001（W）

Hmin=3.6825E+002(A/m)

Bmin= μrHmin=4*PI*(10e-7)*1000*Hmin=0.4628(T) 仿真计算过程如下：

3）当F=5000HZ时，

P=1.11579E+001（W）

Hmin=2.3055E+001(A/m)

Bmin= μrHmin=4*PI*(10e-7)*1000*Hmin=0.0290(T) 仿真计算过程如下：

二、叠钢片涡流分析

1、f=1HZ时

P=1.99214e-6(W)

H min=3.9777e2(A/m)

B min=1/397.77*3.9777e2=0.9997(T)

2、f=60HZ时

P=7.16701e-3(W)

H min=3.9761e2(A/m)

B min=1/397.11*2.9761e2=0.9993(T)

3、f=360HZ时

P=2.52253e-1 (W)

H min=3.9223e2 (A/m)

B min=0.9857(T)

4、f=1kHZ时

P=1.68902(W)

H min=3.5960e2(A/m) B min=0.9038(T)

5、f=2kHZ时

P=4.64186(W)

H min=2.8517e2

B min=0.7167(T)

6、f=5kHZ时

P=9.47030(W)

H min=1.2766e2(A/m)

B min=0.3208(T)

7、f=10kHZ时

P=1.24161e1(W)

H min=2.6483e1(A/m)

B min=0.0666(T)

五、实验数据

一、对于单钢片的位置与磁场平行的情况：1）实验值表格

2）理论值计算与结果

低频公式理论表格

率时候吻合得都非常好。

二、叠钢片的涡流分析

不同频率下的B

和P

min

上表是实验所得数据。

由工程电磁场的理论知识，易知在低频和高频下，涡流损耗的理论计算公式是不

1

经比较发现，在频率小于2K时，实验结果和理论值比较吻合，而当频率大于2KHZ 时，误差就很大了，说明原来的理论计算公式已不再适用，应当另谋他法。2、实验结果和高频损耗计算公式的比较

当频率较高时，计算涡流损耗就应该另外寻求公式，查阅资料可得，高频时