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。
异步电动机额定电压点附近铁损耗的曲线拟合
异步电动机额定电压点附近铁损耗的曲线拟合郑首印;白连平;张巧杰;任永祥;郑应伟【摘要】电压的波动对电动机铁损耗影响较大.国标GB/T 1032-2005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.本文对此做了大量的实验,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.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P27-28,39)【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【作者】郑首印;白连平;张巧杰;任永祥;郑应伟【作者单位】北京信息科技大学,北京 100192;北京信息科技大学,北京 100192;北京信息科技大学,北京 100192;华北油田管理局节能监测站,河北任丘 062550;华北油田管理局节能监测站,河北任丘 062550【正文语种】中文电动机的效率是衡量电动机节能效果的最直观标准。
电动机效率越低其能源浪费就越严重。
电动机铁损耗作为电机五大损耗之一，铁损耗偏高会造成定子温度升高和电动机效率下降，因此准确测量铁损耗对分析电动机效率有很重要的参考依据。
电动机铁损耗对电压波动特别敏感。
在测试电动机参数时，电压的波动会对电动机铁损耗造成较大的影响。
国标GB/T 1032—2005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。
1 国标值与实测值的误差1.1 测试方法根据文献[1]中铁损耗PFe和风摩耗Pfw的确定，空载输入功率P0是电动机空载运行时的总损耗。
由P0减去测试温度下的定子绕组 I2R损耗，得到铁耗PFe和风摩耗 Pfw 之和P′0。
式中，P0、I0、R0都是测试数据。
P0为空载输入功率，单位为瓦特（W）；I0为空载电流，电流为安培（A）；R0为空载试验温度下端电阻的平均值，单位为欧姆（Ω）。
考虑集肤效应和铁心损耗的
Nst--定子绕组每相串联总匝数 Ks1--定子绕组的基波绕组系数
采用类似的方法可以求出折算到定子边的各导条 层的每相“自感”、“互感” L'21 , L'22 , L'23 , L'33 各导条层的电阻 各层导条都很薄，可以忽略集肤效应的影响，认 为三层导条电阻相等。折算到定子边的各导条 层的每相电阻为
用空间向量表示的定转子电压方程 _ _ _ d _ 1 U 1 R1 I 1 jk 1 dt _ _ _ d _ 2 U 2 R2 I 2 j k 2 dt
1 L1 I1 m
2 L2 I 2 m
气隙磁链
_ _ _ L I1 I 2 L I m ms m ms _
S2 N rt 2
鼠笼绕组的等效基波绕组系数为1，则鼠笼式转子绕 组每相等效总匝数为
4 S2 Nr 2
4 是矩形波分解出的 基波幅值比例系数
2
折算到定子边，顶层导条一相的“自感”为
Ns L'11 N L11Φ r
2
4 2 N st K s1 4 (N K ) st s1 L11Φ π L11Φ S2 4 S2 π 2
_ _ _ _ d I1 d m U 1 R1 I 1 L1 jk L1 I1 m dt dt _ _ _ _ _ _ d I2 d m U 2 R2 I 2 L2 j k L2 I 2 m dt dt
稳态计算时，对应某一转子频率，可以采用考虑 但在加速、减速、输入电压改变大小、频率 变化等瞬变过程中，由于转子频率不断变 化，这种修正方法就难以适应了。
铁心损耗曲线
铁心损耗曲线全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铁心损耗曲线是电气设备中一个重要的物理特性，它描述了铁心材料在不同磁场强度下的磁滞损耗和涡流损耗随频率的变化关系。
铁心损耗曲线的研究对于提高电气设备的效率和性能具有重要意义。
一、铁心损耗的基本原理铁心损耗是电磁铁心在交变磁通作用下所产生的能量损耗，主要包括两个部分：磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗是由于铁心在交变磁场中，磁性材料不完全磁化或者磁化方向改变造成的能量损失；涡流损耗是因为交变磁场引起铁心中感应电流产生涡流，从而引起的能量损耗。
二、铁心损耗曲线的特点铁心损耗曲线是描述铁心损耗随频率变化的图表，通常以铁心损耗P与磁通密度B及频率f的关系来表示。
铁心损耗曲线一般呈现出以下几个特点：1. 频率越高，损耗越大：随着频率的增加，涡流损耗在总损耗中所占比例逐渐增加，导致总损耗不断增加。
2. 磁通密度增大，损耗增加：在一定频率下，随着磁通密度的增加，铁心损耗也逐渐增大。
这是由于当磁通密度增大时，涡流损耗也会增加。
3. 饱和效应：当磁通密度达到一定数值时，铁心损耗曲线会出现饱和效应，继续增加磁通密度不会导致损耗继续增加。
4. 峰值频率：在铁心损耗曲线上，存在一个频率使得铁心损耗达到最大值，这个频率被称为峰值频率。
铁心损耗曲线是电气设备设计和工程应用中一个重要的参考指标，其应用包括：1. 电机和变压器设计：通过分析铁心损耗曲线，可以选择合适的铁心材料和设计合适的工作频率，以降低设备的损耗，提高效率。
2. 电力系统优化：在电网规划和运营中，铁心损耗曲线的研究可以帮助优化系统结构和稳定性，提高电网的运行效率。
3. 材料研究：铁心损耗曲线也可以用于评估不同铁心材料的性能，指导材料研究和开发。
四、展望随着电气设备的不断发展和智能化，铁心损耗曲线的研究仍具有重要意义。
未来，我们可以通过更精确的模拟和实验方法，进一步深入理解铁心损耗的特性，并开发新的铁心材料和设计方法，以满足日益复杂和高效的电气设备需求。
车用永磁同步电机铁耗的快速计算方法_张涵
段， 用三维有限元计算磁钢的涡流损耗 ： Pe =
vm
∫| J|
2
/ 2 σdv
（ 3）
— —磁钢的体积； 式中： vm— J— — —磁钢中的电流密度幅值； — —磁钢的电导率， σ = 62 500 S / m。 σ— 电机为分数槽结构， 定子谐波磁动势含量较 高
图1 永磁电机的结构图
， 电磁负荷也大。 因此 且电机功率密度高， 会在转子上引起大的磁密变化， 使转子铁心和磁 钢损耗增加， 严重时可导致转子温升过高而产生 不可逆退磁现象， 故对转子损耗也进行了分析。
Fast Evaluation Method of Iron Losses of Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicles
ZHANG Han1 ， XIE Baochang1 ， ZHANG Zhouyun2 ， YING Hongliang2 ， DING Xuanming2 （ 1． Department of Electrical Engineering ，Shanghai Jiaotong University ，Shanghai 200240 ，China； 2． Technical Center，Shanghai Edrive Co． ，Ltd． ，Shanghai 200240 ，China）
张
摘
提出了一种快速计算铁耗的方法， 可以通过少 要： 为了缩短车用永磁同步电动机的铁耗计算时间，
量有限元铁耗计算结果推得所有工况下的电机铁耗 。根据不同工况下的控制方法求得负载电流， 以其作为激 励， 用有限元方法求解不同工况下的电机磁密和铁耗 。分析了电机定转子铁心和磁钢的关键点位置的磁密变 化情况， 找到了影响电机不同部分铁耗的主要磁密分量及其与负载电流的关系， 进而对电机定转子铁心和磁 钢铁耗提出了相对应的快速计算方法 。快速计算方法利用有限元计算取得某些特定工况的铁耗和重要的曲 线及系数， 随后经过简单的数学运算就可以求取电机任意工况下的铁耗， 显著缩短计算时间。 用该法可迅速 求得各转速不同工况下的铁耗变化范围， 为电机效率和温升计算提供依据 。 关键词： 永磁同步电机； 铁耗； 有限元； 关键点； 快速计算 中图分类号： TM 351 文献标志码： A 6540 （ 2013 ） 12000906 文章编号： 1673-
电机铁芯损耗曲线的拟合
116科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald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)。
ex e h Fe P P P P (1)式中:式中,Fe P 为单位重量铁心总损耗;h P 为单位重量磁滞损耗;e P 为单位重量涡流损耗;ex P 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:B f K P h h (2)式中,h K 、 和 是取决于材料性能的常数,当1 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22)(6Bf P Fe Fee(3)式中, 为钢片的电阻率,Fe 为钢片的密度,Fe 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,2)(sfB K P e e (4)其中FeFeeK 622 (5)一般情况下,附加损耗ex P 比较小,计算中不予考虑。
因此,式(1)又可简化为2)(sfB K B f K P e h Fe (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:3.1250/10)50(f B P P Fe (7)式中,50/10P 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。
铁心损耗曲线-概述说明以及解释
铁心损耗曲线-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下内容：铁心损耗是电力设备中一个重要的概念，它涉及到电力设备的工作效率和能源消耗。
铁心是电力设备中常用的部件，其主要作用是集中和导向磁场，在电力变换和传输过程中发挥重要的作用。
然而，由于铁心材料的特性和工作环境的影响，铁心在工作过程中会产生一定的损耗。
铁心损耗可以简单理解为铁心在磁场作用下产生的能量损失。
它包括两个主要方面的损耗：磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗是由于铁心材料的磁化过程中存在磁滞现象所导致的能量损失，它与磁场的频率和磁化过程有关。
涡流损耗是由于铁心中存在的涡流引起的能量损失，它与铁心的导电性和磁场的频率有关。
铁心损耗对电力设备的性能和效率有着重要影响。
一方面，铁心损耗会导致电力设备的能量转换效率降低，使得设备的能耗增加。
另一方面，铁心损耗还会引起电力设备的发热问题，导致设备的温升过高，进而影响设备的可靠性和寿命。
对于铁心损耗的研究和分析，铁心损耗曲线是一个重要的工具。
铁心损耗曲线描述了铁心损耗随磁场频率的变化关系，通过对曲线的分析，可以得到铁心的损耗特性和工作环境对损耗的影响规律。
这对于电力设备的设计和优化具有重要意义。
本文将对铁心损耗的概念、原因以及铁心损耗曲线的形态进行详细阐述。
同时，还将探讨铁心损耗的影响因素、曲线的应用价值以及未来的研究方向。
希望通过本文的研究，能够对铁心损耗的理解和应用提供一定的参考和指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将概述铁心损耗曲线的研究背景和意义，并介绍本文的目的。
在正文部分，将详细探讨铁心损耗的定义、原因以及铁心损耗曲线的形态。
最后，在结论部分将总结铁心损耗的影响因素，并探讨铁心损耗曲线的应用价值，并展望未来研究方向。
通过以上结构，本文将全面介绍和分析铁心损耗曲线的相关内容，以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考和指导。
异步电机空载实验曲线的拟合方法研究
异步电机空载实验曲线的拟合方法研究作者：张芳白连平王良国王林来源：《教育教学论坛》2015年第09期摘要：在三相异步电动机空载实验中，首先测出各点空载损耗，从中减去定子铜耗，绘制电动机空载实验曲线；再做出其延长线，即可分离出定子铁耗和风摩耗。
在电机实验教学中发现做空载曲线延长线的人为因素较大，引起的误差也比较大。
本文利用九点式和七点式二次曲线拟合的方法对三相异步电动机空载实验结果进行了计算机处理，结果表明七点式二次曲线拟合方法得到的风摩耗误差最小，较大地提高了定子铁耗和风摩耗的分离精度。
关键词：异步电动机；空载实验；定子铁损耗；风摩耗；曲线拟合中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）09-0234-04对于三相异步电动机，风摩耗是影响电机效率的主要因素之一，也是考核电机制造质量的重要参数。
电机实验教学是根据国家标准（GB/T 1032-2005）《三相异步电动机试验方法》进行测试的：先进行异步电机空载实验，测得空载损耗，扣除定子铜损耗，得到铁损耗和风摩耗之和，再绘制空载特性曲线，通过曲线延长线分离得到风摩耗[1]。
在电机厂是利用专用的曲尺绘制空载曲线的延长线。
在电机实验教学中是根据低电压的7～9个点手工绘制曲线的延长线，因此得到的铁耗和风摩耗误差较大。
本文对做空载曲线延长线的方法进行了研究，找到了一个较好的曲线拟合方法，提高了定子铁耗和风摩耗分离的准确性。
一、风摩耗的测试实验在三相异步电动机空载实验中，首先保持额定电压、额定频率、电动机空载运行至少半个小时直至风摩耗稳定。
实验时，通过调压器将定子绕组电压从1.1 U■开始，逐步往低调，逐点测量，直到转速发生明显变化时为止[2]。
测量并记录7～9个实验点的电压电压U0、空载电流I0、输入功率p0。
然后立刻断电，测出电机定子绕组的电阻R0。
根据实验结果计算各个实验点的平均线电压和线电流值，然后确定各个实验点的空载定子铜损耗p0Cu1p0Cu1=1.5I02R0 （1）计算各实验点的铁损耗pFe与风摩耗pfw之和p'0，即p'0=p0-p0Cu1 （2）由于在三相异步电动机空载实验过程中，电机转速基本不变。
「干货」考虑旋转磁通和趋肤效应的变系数铁耗计算模型，值得收藏
「干货」考虑旋转磁通和趋肤效应的变系数铁耗计算模型，值得收藏定子铁心损耗是电机主要损耗之一，研究影响铁心损耗的因素对降低电机总损耗、提高效率以及提升电机性能有重要意义。
由于定子铁心损耗产生的物理过程较复杂，很难用数学模型描述，因此如何建立较为准确的定子铁心损耗计算模型一直是研究热点。
目前比较经典的铁心损耗计算模型都是基于铁心交变磁化过程得出的。
实际上铁磁材料有交变磁化和旋转磁化2 种磁化方式，采用不同磁化方式时的损耗特性是有差别的。
有人提出了采用2 个相互正交的交变磁化来等效旋转磁化的正交分解模型，但这种铁耗计算模型没有考虑由于趋肤效应作用导致的叠片厚度上涡流分布不均对铁心损耗的影响，因此只适用于频率不高的电机，当应用于基波频率较高的高速电机和多极电机时计算误差较大。
本文在上述研究的基础上，提出一种既考虑旋转磁化又考虑趋肤效应的变损耗系数正交分解模型，利用该模型分析PWM 谐波电流、充磁方向以及磁钢斜边角对电机定子铁心损耗的影响。
1 变系数正交分解铁心损耗计算模型1.1 旋转磁化铁磁材料有交变磁化和旋转磁化2 种磁化方式。
旋转磁化又分为圆形旋转磁化和椭圆形旋转磁化。
交变磁化的磁场方向不变，大小随时间变化；圆形旋转磁化的磁场大小不变，磁化方向随时间变化；对于椭圆形磁化，大小和磁化方向均随时间变化。
大量的实验结果表明，在旋转磁场和交变磁场2 种磁化方式下，铁磁材料的磁滞损耗特性是有差别的。
图 1 是 T. Matsuo 实测 50A1300 硅钢片的旋转磁滞损耗和交变磁滞损耗。
初始阶段旋转磁滞损耗随着磁密的增加而增加，与交变磁滞损耗特性相同；当磁密增加到一定程度后，磁路达到饱和状态，旋转磁滞损耗开始下降。
以上旋转磁滞损耗特性是通过实验得出的，也有些学者试图从磁畴损耗上来解释这种规律，但到目前为止还没有完全弄清其内在机理。
J.G. Zhu 等在大量实验的基础上，采用曲线拟合的方法，建立了旋转磁化损耗模型：式中：Pr为旋转磁化条件下的铁耗；Pcr、Per分别为旋转磁化条件下涡流损耗和附加损耗；Kcr、Ker分别为旋转磁化条件下涡流损耗系数和附加损耗系数；Bm为旋转磁密幅值，T；Phr为旋转磁化条件下的磁滞损耗，由于目前为止还没有合理的物理解释，所以只能用如下表达式模拟：式中：a1、a2和a3均为系数，B 为材料饱和磁密。
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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.。