关于Ansoftmaxwell中电机铁耗和涡流损耗计算的说明.doc

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。而铁损只能在瞬态场中计算。铁损的计算，主要是由磁芯材料供应商提供的各种频率和工作磁感应强度下的测试数据为基础，使用STEINMETZ方程式，采用插值法得到的。这个铁损已经包含了磁芯的所有损耗，即：磁滞损耗，涡流损耗和剩余损耗。铁损的计算分两种，一种主要是软磁铁氧体（POWER FERRITE),另外一种主要是矽钢片（ELECTRICAL STEEL)，两种计算公式不同。
二、
SOLIDLOSS（实体导体损耗)是指任何导体材料的损耗，既可以包含源电流，又可以有涡流电流。
SOLID CONDUCTOR(实体导体）又包含两种，一种是主动导体，即有外加电流的导体，另外一种
是被动导体，即没有外加电流。被动导体又有两种情况，短路和开路。定子和转子其实就是被动导体
，当然有涡流存在，也就是一种SOLIDLOSS。其实应该还有一种导体损耗，DISPLACEMENT
(位移电流），但是通常都很小，一般用于交变电场分析，磁场中很少用。
三、关于powerloss和coreloss

四、关于永磁体的铁耗计算
1 .什么状况下应该给永磁体设置电导值？
象钕铁硼等导电的永磁材料, 并要考虑永磁体中涡流的影时,要设置电导率.
2 .什么状况下给永磁体加上【set Eddy effects】？
要计算永磁体中的涡流的影响时,应设置.
3.又在什么状况下给永磁体赋上【零电流】
由于电机轴向长度有限, 并且单块永磁内涡流自成回路, 因此永磁体截面上的电流有正向和负向,
并且正、负电流之和应等于零。要正确计算永磁体中的涡流，应将每块永磁体赋【零电流】。
4，若希望准确算额定转矩，应该怎么设置？（也可以同时说说硅钢片怎么设置）
理论上讲，要准确计算额定转矩，应考虑永磁体中的涡流，即设置：电导率
【set Eddy effects】、【零电流】。但硅钢片不应设置电导率和【set Eddy effects】，
因为2D有限元是模拟轴向有一定长度的电磁问题，不能模拟很薄的硅钢片中的涡流问题，
这个问题是三维问题。
5. 若希望准确计算齿槽转矩，应该怎么设定？（也可以同时说说硅钢片怎么设置）
齿槽定位力矩一般是指低速下的值，因此不因考虑永磁体和硅钢片中的涡流。
6.若希望算表面贴磁的永磁电机的永磁体涡流损耗，应该怎么设定？（也可以同时说说硅钢片
怎么设置）永磁体应按上面4. 中说的设置，硅钢片应将电导率设为零，不考虑硅钢片中涡流。

我的理解是这样的：在计算瞬态场时，铁耗的计算由材料的特性得到，set core loss的选项上
要在铁芯上勾对号。铁心分转子铁心和定子铁心，因为定子铁心为叠片式的默认为无涡流损耗，所
以不加set eddy effects。而转子铁心是一个solid，所以要加set eddy effect计算涡流损耗。在
显示损耗时，转子损耗在soildless里，定子损耗在coreloss里。当绕组为solid时，solidloss加入
绕组中eddy effects 效应之后的损耗。当绕组设为stranded时不存在这样的损耗。当铁芯
勾set eddy effects的选项时，solidloss为默认铁芯不是叠片式而是solid时的铁芯损耗。
这显然要比coreloss要大的多。