介绍第37~38集-Maxwell永磁电机仿真计算精讲

      本课程主要内容为在Maxwell 2D/3D环境下，以一款内置式V字型永磁同步电机为例，讲解了从磁路法到有限元法的电磁设计仿真计算过程，主要从基础仿真、同步电机内部电磁关系、Maxwell 2D永磁电机仿真计算详解、永磁体温度特性仿真计算和永磁电机参数化仿真计算五个方面来展开的，覆盖了永磁同步电机的全仿真操作过程。

      视频已全部上架，今天介绍第三十七集至第三十八集的主要内容：永磁材料及提取磁性能曲线。

• 第三十七集

      表示磁通密度的单位有特斯拉T、高斯Gs、韦伯每平方米Wb/m2，单位间的换算关系如下：

     表示矫顽力的单位有安培每米A/m，奥斯特Oe，单位间的换算关系为：

      永磁体的磁通密度Bm可以认为由两部分组成：①内禀磁通密度Bi，它取决于永磁体在磁化过程中晶畴在外加磁场作用下的排列方式，当磁场强度达到一定程度时区域饱和，并且不再随着外加磁场的增加而增加；②励磁分量，是由其自身的磁场强度产生，并正比于磁场强度H，比Bi小得多。因此Bm可写为：

      典型烧结永磁体的内禀退磁曲线和退磁曲线如下图所示，位于第二象限部分的退磁曲线为直线，它的一般表达式为：urm为永磁体的相对磁导率。

图1 典型烧结永磁体的内禀退磁曲线和退磁曲线

      上图中，H=0处，内禀退磁曲线和退磁曲线通过同一点，该点的磁通密度称为剩余磁通密度Br，由此可得到内禀退磁曲线：

      永磁体内禀磁通密度等于零时对应的矫顽力称为内禀矫顽力Hcj，而对应于退磁曲线的则称为矫顽力Hcb。

      N45SH是一种常见永磁体的牌号，N表示钕铁硼，数字45表示其最大磁能积为45MGOe，M、H、SH、UH、EH表示中、高、较高、超高、极高档矫顽力，对应的最高工作温度分别为100℃、120℃、150℃、180℃、200℃。

      以45SH为例，下图为一厂家的官方数据，剩磁Br、矫顽力Hcb、内径矫顽力Hcj、最大磁能积是其最基本的磁性能物理量，还包括热性能参数及其他参数。

图2 N45SH典型数据

• 第三十八集
  

      在Maxwell中有三种表示永磁体磁性能的方法：①以数值形式定义其剩磁密度和矫顽力；②以第二象限的退磁曲线BH表示；③以内禀退磁曲线表示。这三种表示方法是等效的，其中第一种方法最为简单，直接输入数值即可，第二、三种方法则需要输入相应的BH数据或BiH数据。

      Maxwell提供了抓取图片中数据的功能：SheetScan。一般步骤为：加载图片、定位坐标、提取曲线中的数据、另存为数据。课程以提取20℃下的内禀退磁曲线为例进行讲解，提取过程中需要按照从小值到大值的顺序提取。

图3 抓取曲线数据

      将提取到的数据稍作整理，另存为tab格式的文件，再以内禀矫顽力的格式到进软件中即可。同理，可以提取出20℃下退磁曲线BH。

图4 BiHcj数据@20℃

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