如何在Maxwell中實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率的凍結(jié)呢？

1概述

磁導(dǎo)率的凍結(jié)可用于非線性磁性材料。該方法的原理是，先計(jì)算源設(shè)計(jì)的非線性磁導(dǎo)率，然后將這些計(jì)算數(shù)據(jù)作為凍結(jié)（場無關(guān)）值導(dǎo)入目標(biāo)設(shè)計(jì)中。利用這種技術(shù)，可將具有相同材料性質(zhì)的目標(biāo)設(shè)計(jì)成為一個(gè)線性問題，可以用于其他仿真模擬，比如小信號(hào)分析。

2原理介紹

電機(jī)磁路都存在一定程度的飽和，因此定轉(zhuǎn)子共同勵(lì)磁場強(qiáng)Hcb (工作點(diǎn)a) 、永磁體單獨(dú)勵(lì)磁場強(qiáng)Hpm (工作點(diǎn)b) 、電樞電流單獨(dú)勵(lì)磁場強(qiáng)Hi (工作點(diǎn)c)，三者產(chǎn)生的磁密Bcb、Bp、Bi不滿足線性疊加原理，即Hpm +Hi =Hcb，但Bpm +Bi＞Bcb。

為了獲得定轉(zhuǎn)子勵(lì)磁分量正確的磁密貢獻(xiàn)，在有限元計(jì)算時(shí)，需先計(jì)算共同勵(lì)磁 Hcb的磁密 Bcb (工作點(diǎn)a) ，并保存各剖分單元當(dāng)前的磁導(dǎo)率，這是一次非線性磁場求解; 再利用保存的各單元磁導(dǎo)率，計(jì)算Hpm或Hi 單獨(dú)存在時(shí)的磁密Bpm_fp或 Bi_fp (工作點(diǎn)d或e) ，這是兩次線性磁場求解。由于工作點(diǎn) a、d、e 位于過原點(diǎn)的直線上，因此滿足線性疊加原理，即三個(gè)勵(lì)磁產(chǎn)生的磁密滿足 Bpm_fp+Bi_fp=Bcb。這就是凍結(jié)磁導(dǎo)方法。



凍結(jié)磁導(dǎo)率原理

3實(shí)現(xiàn)方法

采用凍結(jié)磁導(dǎo)率方法時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

(1)凍結(jié)磁導(dǎo)率可以從任何非線性靜磁設(shè)計(jì)中得到；

(2)具有非線性磁導(dǎo)率的設(shè)計(jì)稱為源設(shè)計(jì)，使用這種預(yù)計(jì)算的磁導(dǎo)率的設(shè)計(jì)，稱為目標(biāo)設(shè)計(jì)；

(3)源設(shè)計(jì)和目標(biāo)設(shè)計(jì)的幾何形狀必須相同；

(4)預(yù)計(jì)算的磁導(dǎo)率是在經(jīng)過任意數(shù)量的自適應(yīng)迭代步數(shù)（一個(gè)或多個(gè)）后，從源設(shè)計(jì)中獲得的；

(5)目標(biāo)設(shè)計(jì)中引入的磁導(dǎo)率，現(xiàn)在與磁通密度和強(qiáng)度無關(guān)；

(6)源設(shè)計(jì)必須使用靜磁場求解器進(jìn)行非線性求解，但目標(biāo)設(shè)計(jì)可以是靜磁場(DC)或渦流場(AC)求解器類型。

在Solve Setup中的Solver選項(xiàng)卡中設(shè)置預(yù)計(jì)算磁導(dǎo)率的輸入，依照以下步驟:

(1)勾選“使用預(yù)計(jì)算的磁導(dǎo)率數(shù)據(jù)”復(fù)選框，然后設(shè)置鏈接窗口彈出；



勾選“使用預(yù)計(jì)算的磁導(dǎo)率數(shù)據(jù)”復(fù)選框

(2)找到源設(shè)計(jì)及其源求解結(jié)果。

請(qǐng)注意，源設(shè)計(jì)必須具有與當(dāng)前設(shè)計(jì)相同的幾何形狀；

(3)可以從源設(shè)計(jì)映射變量;

(4)點(diǎn)擊確認(rèn)；



鏈接設(shè)置

(5)在Solve Setup 的General選項(xiàng)卡中，設(shè)置自適應(yīng)迭代步數(shù)為1。用戶如果沒有正確設(shè)置，Maxwell將通知這個(gè)錯(cuò)誤，并在確認(rèn)后將自適應(yīng)傳遞的數(shù)量改為1。



設(shè)置自適應(yīng)迭代步數(shù)為1

4總結(jié)

本文首先闡述了凍結(jié)磁導(dǎo)率的原理，接著介紹了如何在Maxwell中實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率的凍結(jié)，同時(shí)指出了凍結(jié)磁導(dǎo)率時(shí)，用戶需要注意的一些事項(xiàng)，幫助用戶理解并掌握基于Maxwell的凍結(jié)磁導(dǎo)率方法實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：劉清