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 (BPCurve)
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()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>EditConfigured 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(CoreLoss 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(CoreLoss 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>SetCore 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 ”。-----------------------------------------------------------------------------------------------
新浪博客:关于Ansoft maxwell 中电机铁耗和涡流损耗计算的说明forlink 团队原创,转载请注明。
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/setcore 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/createtransient reports/coreloss 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/seteddy 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/createtransient reports/retangularreport/solidloss 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
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上一篇博客讲完了铁耗及涡流损耗的计算方法,现就铜耗问题,阐述如下。
铜耗分为2部分,一是主动导体产生的,比如异步和同步电机定子绕组;二是被动导体产生的,比如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。
主动导体损耗: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,并且给定电机相电阻和端部漏电感(此处针对二维模型)值,则后处理中
results/createtransient report/retangularreport/strandedloss R 就是主动导体的损耗,比如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,后处理中results/createtransient report/retangularreport/strandedloss 就是主动导体的损耗。建议选用电压源方法计算铜耗,因为电阻值是由用户指定的,而不是软件根据截面积和长度自动计算出来的,这样可以算得比较准确。
被动导体损耗:只需要给定被动导体的电导率,并且set eddy effect,则后处理中solidloss 即是被动导体的损耗,比如鼠龙式异步电机转子导条。这有点类似于涡流损耗的计算方法,因为涡流损耗和被动导体损耗,都是在非零电导率的导体上产生的。
以上方法,基于Ansoft maxwell 13.0.0及以上版本,并且适用于任何电机。
关于Ansoft maxwell 中各种loss 的说明forlink 团队原创,转载请注明。
Power loss:这个名词,出现在11及之前的版本。指的是感应电流对应的铜耗。比如鼠笼式异步电机转子导条铜耗,永磁体涡流损耗等。在12及更高版本中,该名词已更名为Solidloss。
Solidloss:如上解释,出现在12及更高版本中,指的是大块导体中感应电流产生的铜耗。Coreloss:铁耗。指的是根据硅钢片厂商提供的损耗曲线,求得的铁耗。
Ohmic_loss:感应电流产生的损耗的密度分布。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。
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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 (BPCurve)
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()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>EditConfigured 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(CoreLoss 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(CoreLoss 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>SetCore 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 ”。-----------------------------------------------------------------------------------------------
新浪博客:关于Ansoft maxwell 中电机铁耗和涡流损耗计算的说明forlink 团队原创,转载请注明。
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/setcore 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/createtransient reports/coreloss 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/seteddy 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/createtransient reports/retangularreport/solidloss 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。
上一篇博客讲完了铁耗及涡流损耗的计算方法,现就铜耗问题,阐述如下。
铜耗分为2部分,一是主动导体产生的,比如异步和同步电机定子绕组;二是被动导体产生的,比如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。
主动导体损耗: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,并且给定电机相电阻和端部漏电感(此处针对二维模型)值,则后处理中
results/createtransient report/retangularreport/strandedloss R 就是主动导体的损耗,比如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,后处理中results/createtransient report/retangularreport/strandedloss 就是主动导体的损耗。建议选用电压源方法计算铜耗,因为电阻值是由用户指定的,而不是软件根据截面积和长度自动计算出来的,这样可以算得比较准确。
被动导体损耗:只需要给定被动导体的电导率,并且set eddy effect,则后处理中solidloss 即是被动导体的损耗,比如鼠龙式异步电机转子导条。这有点类似于涡流损耗的计算方法,因为涡流损耗和被动导体损耗,都是在非零电导率的导体上产生的。
以上方法,基于Ansoft maxwell 13.0.0及以上版本,并且适用于任何电机。
关于Ansoft maxwell 中各种loss 的说明forlink 团队原创,转载请注明。
Power loss:这个名词,出现在11及之前的版本。指的是感应电流对应的铜耗。比如鼠笼式异步电机转子导条铜耗,永磁体涡流损耗等。在12及更高版本中,该名词已更名为Solidloss。
Solidloss:如上解释,出现在12及更高版本中,指的是大块导体中感应电流产生的铜耗。Coreloss:铁耗。指的是根据硅钢片厂商提供的损耗曲线,求得的铁耗。
Ohmic_loss:感应电流产生的损耗的密度分布。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。
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