电机铁耗和涡流损耗在maxwe中的计算
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。
电机损耗计算
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。 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/create transient report/retangular report/stranded loss 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/create transient report/retangular report/stranded loss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。 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。
铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分
1 变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分 （盐城师范学院， 江苏 盐城 224002） [摘要] 本文介绍了用测试手段区分变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的基本方法,着重阐述了测试原理,测试装置和测试方法以及测试数据处理方法. [Summary] The text emphatically expounded testing principle, testing device, testing method and the method of dealing with testing data. This article introduced the basic method of distinguishing the magnetic resistance wastage and eddy current wastage of transformer core wastage by testing. 关键词 磁滞损耗 涡流损耗 区分方法 0 引言 在变压器铁芯损耗中包含着磁带损耗和涡流损耗，即：()()()c h FC P P P 涡流损耗磁滞损耗铁损+= 通常的电机测试（如变压器铜铁损的测量）仅是测出总的铁损FC P ，而不能进一步区分出其中的磁滞损耗分量和涡流损耗分量。 本文将简要地介绍一下我们用测试的方法来区分铁芯损耗中的磁带损耗和涡流损耗测试原理，采用测试装置，设计的测试方法以及测试结果的验证方法。 1 测试原理 在通常情况下，铁芯损耗的计算公式为： V B f V fB P P P m c m h c a FC 22 2 σσ+=+= （1） 上式是一经验公式，式中h σ，c σ均为与铁芯材料性质有关的系数，f 为电源频率，m B 为铁芯中磁感应强度的最大值，V 为铁芯材料的体积。 令（1）式中的A V B m h =2 σ，B V B m c =2σ，得： 2Bf Af P Fe += （2） 可见，当维持m B 不变时，A 、B 均与频率无关的常数。则有： Bf A f P FC += （3） 依据（3）式，在中心频率为50Hz 附近取一系列不同的频率值，分别测出其对应的Fe P 值，采用线性回归法对测试数据进行处理，即可得到（3） 式中的两个常数A 和B 。由Af P h =和2 Bf P c =即可区分出对应于某一f 值的Fe P 中的h P 分量和 c P 分量。 2 测试装置 1．被测样品：TB 单相变压器。（原边额定电压为220伏，副边为36伏。原边绕组匝数为1000匝，副边绕组匝数为180匝，额定容量为500V A 。） 2．变频电源：SDF-1型直流电动同步发电机组及KGT-1型可控调速器。 3．频率表：Hz D ?3型频率表。 4．功率表：W D ?34型低功率因数瓦特表。测试采用该表的300伏电压档和0.5安电流档。 5．电压表：V D ?26型电压表及MF-10万用表。本次测试采用上述两表的300伏档和50伏档，分别用于测量测试电路中的1U 值和2U 值。 6．电流表：A D ?26型电流表，本次测试采用该表的0.5安档。 3 测试方法 1． 实验装置的电路原理图如下： 2． 在测试中，在改变f 值时应始终保持m B 值不变。
关于Ansoft maxwell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。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
新能源汽车驱动电机电磁力及损耗计算
新能源汽车驱动电机电磁力及损耗计算CaseStudy
?基于已有总成外壳、定子结构尺寸，设计电机转子结构 ?定子结构保持不变 ?定子轴长：170 mm ?定子槽数：48槽 ?定子内径D：142 mm
?基于整车参数确定电机性能规格要求 整车参数 开发目标
?电机性能需求估算?电机最高转速： n max=i?v max 0.377r = 8.048?120 0.377?0.313 ≈8185rpm 考虑10%余量，电机最高转速要求n max>9003rpm ?电机额定功率：（按30min最高持续车速100km/h确定）P e≈29.6kW ?电机额定转速：（按车辆常规转速60km/h确定）n e=i?v50 0.377r = 8.048?60 0.377?0.313 ≈4092rpm T e=9550?P e n e ≈70Nm ?电机额定转矩：
?电机性能需求估算 ?电机最大功率、最大扭矩： n max_100=i?v max 0.377r = 8.048?100 0.377?0.313 ≈6821rpm持续100km/h运行30min电机转速 T vmax_100≥mgf+ C D AV2 21.15 i?η ≥39.5Nm ?由爬坡及0-100km/h加速计算： T max≥220Nm P max≈89kW
?电机性能需求参数表：峰值功率（kW）≥ 89额定功率（kW）≥ 29峰值扭矩（Nm）≥ 220额定扭矩（Nm）≈ 70最高转速（rpm）≥ 9000额定转速（rpm）≈ 4092 ?基于FluxMotor的快速设计 转子：8极 选用V型转子结构 气隙长度：0.8mm
效率与损耗
损耗与效率 §1 概述 一、损耗与效率的关系 效率是电机的一个重要性能指标 ↑↑↓→↓↓∑耗材尺寸,,,:,δδB A p B A 效率高低取决→损耗大小p ∑→ 材料性能、绕组型式、电机结构等 高效电机就是设法降低电机的损耗、多用材料。 二、电机损耗分类 铁心中的基本损耗——主要是主磁场在铁心中交变产生的磁滞、涡流损耗 表面损耗：定转子开槽而引起的气隙磁导谐 波磁场在对方铁心表面产生的损耗 空载铁心中附加损耗 脉振损耗：定、转子开槽使对方齿中磁通因电机旋 损耗 转而变化所产生的损耗 电气损耗：工作电机在绕组铜中产生的损耗，包括接触损耗 负载时附加损耗：漏磁场包括谐波磁场在定、转子绕组中、铁心及结构件中引起的各 种损耗 机械损耗：通风损耗、轴承磨擦损耗、电刷和换向器（集电环）磨擦损耗 §2 基本铁耗 产生的原因：由主磁场在铁心内发生变化时所产生的 主磁场的变化：①交变磁化性质：变压器铁心、定转子齿中发生 ②旋转磁化性质：定、转子铁轭中发生的
一、磁滞损耗 1、磁滞损耗系数：单位质量铁磁物质内由交变磁化引起的磁滞损耗h p 2、磁滞损耗耗系数计算 在电机铁心内磁通密度T B 6.10.1≤≤时： 磁密振幅 交变磁化的频率下测在周波频率取决于材料性能的常数------=B f HZ fB p h h h h ) 50(2σσσ (h p 与f 、B 有关，与材料有关) 任意频率下： 2 50 B f p h h σ= 3、旋转磁化引起的磁滞损耗一般较交变磁化放大45-65%（轭磁密一般在1.0-1.5T ） 这在以后计算基本铁耗时用系数a k 考虑。 二、涡流损耗 1、产生的原因： 铁心中的磁场发生变化时，在铁心中感应电势，会产生电流，这电流即涡流。由它引起的损耗为涡流损耗。 2、涡流损耗系数计算 电阻率 钢片密度钢片厚度------??= =ρρπσσFe Fe Fe Fe e e e d d fB p 6) (222 任意频率下： 2)50 ( B f p e e σ= 涡流损耗系数e p 与B 、f 及材料厚度平方Fe ?成正比。 三、轭部及齿部的基本铁耗 1、钢的损耗系数（比损耗） 22)50 (50B f B f p p p e h e h Fe σσ+=+= 2、钢比损耗简便计算 3 .125010 )50 ( f B p p Fe = （瓦/公斤）
Maxwell 铁耗计算和涡流损耗
Maxwell help文件 为Maxwell2D/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(BP Curve) 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（Core Loss Type）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>Edit Configured 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
软磁材料的损耗(一)
软磁材料的损耗(一) 铁氧体磁性材料处在随时间变化的磁场中，材料所吸收的并以热形式耗散的能量，称为磁性材料的损耗。在低磁通密度下，铁氧体磁性材料的损耗可用损耗角正切 tgò来表示： (1-13) 式中。Rs＝仅由磁芯引起的测量线圈的串联电阻(Ω)Ls =带磁芯线圈的串联电感(H) f = 频率(Hz) tgò 损耗角正切的倒数，称为品质因数，用 Q 表示 (1-14) 众所周知，铁氧体磁性材料的总损耗包括涡流损耗tgòe，磁滞损耗 tg òh 以及剩余损耗 tgòr，即： tgò=tgòe+tgòh+tgòr (1-15) 涡流损耗与材料电阻率，磁芯尺寸及使用频率有关，并可由下面近似公式表示： (1-16) 式中，ρ= 材料的电阻率，d = 磁芯尺寸，β=系数。对厚度为 d 的
薄片，β=6；对直径为 d 的园柱体，β=16。在弱磁场条件下，由磁滞现象引起的损耗角正切由下式表示： tgòh=ηBμeB (1-17) 式中，ηB = 材料磁滞常数(T1)B = 测量时磁芯中磁感应强度的峰值(T)μe = 磁芯的有效磁导率。总损耗减去涡流损耗和磁滞损耗的差值，称为剩余损耗。在低频弱磁场条件下，因为频率低，涡流损耗可以忽略，且弱磁场下磁滞损耗很小，所以实际测量磁芯损耗角正切实质上主要是剩余损耗值。当磁芯中有气隙存在时，磁芯损耗因子与有效磁导率μe 有关。在低磁通密度时，只要漏磁通可忽略，比损耗与气隙长度无关，即： (1-18) 因此，常用损耗角正切与相对磁导率之比，来表征磁性材料的优值，有时也用μ·Q 乘积来表示，因为tgò/μ=1/μＱ。对于开路状态使用的磁芯（如棒形磁芯、螺纹磁场芯等），磁芯损耗用表观品质因数 Qapp 来表示： (1-19) 式中，Qe = 有磁芯线圈的品质因数；Q0 = 无磁芯线圈的品质因数；损耗的出现导致磁导率的下降。图 1-10 示出高磁导率 MnZn 铁氧体的初始磁导率和损耗与频率的关系。
永磁同步电机永磁体涡流损耗计算与研究解读
密级：内部高速电主轴永磁同步电机永 磁体涡流损耗计算研究 The calculation and analysis of high-speed spindle permanent magnet motor eddy current losses in the permanent magnet 学院：电气工程学院 专业班级：电气工程及其自动化0903班 学号： 学生姓名： 指导教师：（副教授） 2013 年 6 月
摘要 永磁同步电机是由永磁体建立励磁磁场的同步电机，电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，提高了电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。当外磁场发生变化时，永磁体就会产生涡流导致发热。因此，很有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析，并采取相应的解决办法。 本文主要运用了有限元软件对高速电主轴永磁电机永磁体的涡流损耗进行分析，以得到永磁体涡流损耗的大小和分布规律，并研究永磁体涡流损耗的影响因素，从而为减小永磁体涡流损耗提供依据。 首先建立高速电主轴永磁电机有限元模型，对模型进行激励源加载和剖分，为涡流损耗的分析奠定基础；然后采用上述模型，计算得到永磁体内涡流损耗的大小和分布；分析正弦波供电和变频器供电下永磁体涡流损耗的特点；最后着重研究不同极槽数、转子磁路结构对永磁体涡流损耗的影响，提出减小涡流损耗的措施，为提高电机性能奠定基础。 针对永磁同步电机自身的特点，通过二维电磁场有限元方法分别求解了空载时和负载时电机永磁体内的涡流。采用了瞬态分析，根据瞬态计算出的数据绘出了涡流损耗波形，并得出永磁体内的涡流损耗分布图。最后通过分析波形得出了影响永磁体内涡流的因素以及应采取的措施。 关键词：永磁同步电机；永磁体；涡流损耗；有限元法 I
电动机的计算
一、三相交流电动机 1、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：P N =125KW ，N n =1460r/min,U N =380V ，Y 联结，I N =230A ，起动电流倍数k i =5.5，起动转矩倍数k st =1.1，过载能力λT =2.2，设供电变压器限制该电动机的最大起动电 流为900A ，问：（1）该电动机可否直接起动？（2）采用电抗器降压起动，起动电抗x st 值应为多少？ （3）串入（2）中的电抗器时能否半载起动？ 解：（1）直接起动电流为：I st =k i I N =5.5×230A=1265A>900A 所以不能采用直接起动。 （2）定子串电抗器后，起动电流限制为900A 则：α=I st /I ?st =1265/900=1.4 短路阻抗为：Zs=√r s 2+x s 2 =U N /3×I st =380/3×1265=0.173Ω 所以r s =0.3Z s =0.3×0.173=0.052Ω x s =√Z s 2-r s 2 =√0.1732-0.0522 ＝0.165Ω 应串接电抗值： x st =√α2x s 2+(α2-1)r s 2- x s =√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522 －0.165=0.072Ω （3）串入x st =0.072Ω时的起动转矩为 T ?st=1/α2×T st =1/α2×k st T N =1/1.42×1.1×T N =0.56T N 因为，T ?st=0.56T N > T N =0.5 T N 所以可以半载起动 2、一台三相异步电动机接到50H Z 的交流电源上，其额定转速n N =1455r/min ，试求：（1）该电动机的极 对数p ；（2）额定转差S ；（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。 解：（1）因异步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速n N =1455 r/min,直接判断出最接 近n N 的气隙旋转磁场的同步转速n 1=1500 r/min,于是 p=60f/n 1=(60×50)/1500=2 或 p=60f/n 1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06 取 p=2 （2）s N =(n 1－n)/n 1=(1500－1455)/1500=0.03 （3）f 2=s N f 1=0.03×50H Z =1.5 H Z 3、已知一台三相四极异步电动机的额定数据为：P N =10kW ，U N =380V ，I N =11.6A ，定子为Y 联结，额定运行时，定子铜损耗P Cu1=560W,转子铜损耗P Cu2=310W ，机械损耗P mec =70W ，附加损耗P ad =200W ，试计算该电动机在额定负载时的：（1）额定转速；（2）空载转矩；（3）转轴上的输出转矩；（4）电磁转矩。 解：（1）2210.58em mec ad Cu P P P P P kW =+++= 2/0.0293N Cu em s P P == 1(1)1456/min N N n s n r =-= （2） 0 1.77mec ad P P T N m += =?Ω （3）2265.59N P T N m ==?Ω （4）2067.36em T T T N m =+=? 4、已知一台三相异步电动机，额定频率为150kW ，额定电压为380V ，额定转速为1460r/min ，过载倍数为2.4，试求：（1）转矩的实用表达式；（2）问电动机能否带动额定负载起动。
转子结构对高速无刷电机转子涡流损耗的影响
第42卷第9期2008年9月 浙 江 大 学 学 报(工学版) Journal of Zhejiang University (Engineering Science ) Vol.42No.9 Sep.2008 收稿日期:2007205229.浙江大学学报(工学版)网址:https://www.wendangku.net/doc/da7380174.html,/eng 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y104442),留学人员科技活动项目择优资助项目. 作者简介:周凤争(1981-),男,天津人,博士生,主要从事超高速永磁无刷直流电机的研究.E 2mail :zhoufengzheng @hot https://www.wendangku.net/doc/da7380174.html, 通讯联系人:沈建新,男,教授,博导.E 2mail :j_x_shen @https://www.wendangku.net/doc/da7380174.html, DOI :10.3785/j.issn.10082973X.2008.09.022 转子结构对高速无刷电机转子涡流损耗的影响 周凤争1,2,沈建新1,王 凯1 (1.浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;2.天津市电力公司技术中心,天津市300040) 摘 要:针对转子涡流损耗在高速电机中比较严重的问题,通过有限元分析研究了永磁体分块对转子涡流损耗的影响.分析表明:当永磁体周向宽度小于谐波磁场在永磁体中的透入深度时,永磁体分块能有效地减小永磁体中的涡流损耗;反之,永磁体分块会使永磁体中的涡流损耗增加.利用涡流磁场的屏蔽作用,在转子保护环和永磁体之间增加一层电导率高的铜片.尽管铜片中会产生涡流损耗,但该涡流产生的磁场抵消了气隙磁场的谐波分量,使永磁体、转子铁心以及保护环中的损耗显著减小,整体上降低了转子涡流损耗.关键词:永磁无刷直流电机;高速电机;转子涡流损耗;永磁体分块;铜屏蔽层 中图分类号:TM351 文献标识码:A 文章编号:10082973X (2008)0921587204 Influence of rotor structure on rotor eddy 2current loss in high 2speed perm anent m agnet brushless DC motors ZHOU Feng 2zheng 1,2,S H EN Jian 2xin 1,WAN G Kai 1 (1.College of Elect rical Engineering ,Zhej iang Universit y ,H angz hou 310027,China; 2.Technical Center of Tianj in Elect ric Power Corporation ,Tianj in 300040,China ) Abstract :Rotor eddy 2current lo ss appears significant in high 2speed permanent magnet brushless DC (PM BLDC )motors.The effect of segmenting magnet s on rotor lo ss was analyzed wit h finite element analysis.Only when t he circumferential widt h of t he magnet segment is smaller t han t he skin dept h ,t he eddy 2cur 2rent lo ss in t he magnet s can be reduced by segmenting ,ot herwise t he eddy 2current loss will increase.By using t he shielding effect of t he eddy 2current magnetic field ,a copper shield wit h high conductivity was used between t he retaining sleeve and magnet s.Alt ho ugh eddy 2current loss is induced in t he copper shield ,t his eddy 2current magnetic field reduces t he harmonic field in t he air 2gap ,so t hat t he lo ss in t he magnet s ,rotor yoke and retaining sleeve are cut down dramatically ,resulting in a reduction of t he overall rotor eddy 2current lo ss. K ey w ords :permanent magnet brushless DC motor ;high 2speed motor ;rotor eddy 2current loss ;magnet segment ;copper shield 近年来,高速永磁无刷直流电机因其高功率密度、高效以及良好的可控性等优点越来越得到工业界的青睐.目前高速电机的发展仍然受到一些技术问题的限制.例如,转子涡流损耗在中、低速无刷直 流电机中往往是可忽略的,但是在高速无刷电机中 比较严重,会引起转子永磁体过热与不可恢复性退磁.转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及由定子槽开口引起的气隙磁导变化所产生
一种减小无刷直流电机转子涡流损耗以及铜耗的驱动方法
2018年9月电工技术学报Vol.33 No. 18 第33卷第18期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Sep. 2018 DOI: 10.19595/https://www.wendangku.net/doc/da7380174.html,ki.1000-6753.tces.171509 一种减小无刷直流电机转子涡流损耗以及 铜耗的驱动方法 谭博张海涛华志广刘卫国骆光照 （陕西省微特电机及驱动技术重点实验室（西北工业大学）西安 710072） 摘要基于三相六状态方波驱动方法的无刷直流电机电流谐波较高，转子涡流损耗较大，易造成永磁体过热不可逆退磁。同时，较大的铜耗易导致电机绕组温升过高，降低电机可靠性。提出一种基于电流规划的无刷直流电机驱动方法，该方法以三相反电动势作为状态变量，以电机转矩作为限定条件，以三相电流有效值最小作为优化目标，得出两相电流的理论给定解析值，并与两相反馈电流组成电流闭环。分析和仿真表明，与方波驱动方法相比，该驱动方法能使转子涡流损耗以及绕组铜耗明显减小。最后，以一个82W的无刷直流电机为对象搭建测试电路和转子涡流损耗模型，对所提出的方法进行验证。 关键词：无刷直流电机电流规划铜耗涡流损耗 中图分类号：TM351 A Drive Method of Brushless DC Motor to Decrease Rotor Eddy Current Loss and Copper Loss Tan Bo Zhang Haitao Hua Zhiguang Liu Weiguo Luo Guangzhao （Shaanxi Key Laboratory of Small & Special Electrical Machine and Drive Technology Northwestern Polytechnical University Xi’an 710072 China） Abstract The stator currant harmonics of brushless DC motor (BLDCM) are high in the square-wave drive method, which will increase rotor eddy-current loss and further raise the risk of rotor permanent magnet overheated demagnetization. The reliability of motor is also reduced. A novel method based on current planning for the BLDCM is proposed. In the method, the back-electromotive force (EMF) is considered as the state variable, the reference torque as a constraint condition, and the minimum phase currents as the optimization objectives. Then, the reference currents can be calculated. The current loop consists of the reference currents and two phase feedback currents. Analysis and simulations show that the rotor eddy-current loss and copper loss are lower than those of the square-wave drive method. Finally, taking an 82W BLDCM as the object, the model of rotor eddy-current loss and the test circuit are built to verify the proposed method. Keywords：Brushless DC motor (BLDCM), current planning, copper loss, eddy-current loss 陕西省国际科技合作与交流重点研发计划项目（2017KW-ZD-05）和陕西省重点研发计划（2017GY-048）资助。 收稿日期 2017-11-06 改稿日期 2018-01-27
详解：集肤效应、邻近效应、边缘效应、涡流损耗
1.集肤效应 1.1 集肤效应的原理 图 1.1 表示了集肤效应的产生过程。图中给出的是载流导体纵向的剖面图，当导体流过电流（如图中箭头方向）时，由右手螺旋法则可知，产生的感应磁动势为逆时针方向，产生进入和离开剖面的磁力线。如果导体中的电流增加，则由于电磁感应效应，导体中产生如图所示方向的涡流。由图可知：涡流的方向加大了导体表面的电流，抵消了中心线电流，这样作用的结果是电流向导体表面聚集，故称为集肤效应。在此引进一个集肤深度〈skin depth 〉的概念，此深度的电流密度大小恰好为 表面电流密度大小的1/e 倍： 一般用集肤深度Δ来表示集肤效应，其表达式为： 其中：γ为导体的电导率，μ为导体的磁导率， f 为工作频率。 图 1.1. 集肤效应产生过程示意图 图 1.2. 高频导体电路密度分布图高频时的导体电流密度分布情形，大致如图 1.2 所示，由表面向中心处的电流密度逐渐减小。由上图及式 1.1 可知，当频率愈高时，临界深度将会愈小，结果造成等效阻值上升。因此在高频时，电阻大小随着频率而变的情形，就必须加以考虑进去。 1.2 影响及应用
在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使 用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。在工业应用 方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。 考虑到交流电的集肤效应，为了有效地利用导体材料和便于散热，发电厂的大电流母线常做成槽形 或菱形母线；另外，在高压输配电线路中，利用钢芯铝绞线代替铝绞线，这样既节省了铝导线，又 增加了导线的机械强度，这些都是利用了集肤效应这个原理。 集肤效应是在讯号线里最基本的失真作用过程之一，也有可能是最容意被忽略误解的。与一般讯号 线的夸大宣传所言 ,集肤效应并不会改变所有的高频讯号 ,并且不会造成任何相关动能的损失。 正好相 图 2.1 表示了邻近效应的产生过程。 A 、B 两导体流过相同方向的电流 IA 和 IB ，当电流按图中箭头 方向突增时，导体 A 产生的突变磁通 ΦA -B 在导体 B 中产生涡流，使其下表面的电流增大，上表面 的电流减少。同样导体 B 产生的突变磁通 ΦB -A 在导体 A 中产生涡流，使其上表面的电流增大，下 表面的电流减少。这个现象就是导体之间的邻近效应。 当流过导体的电流相同，导体之间的距离一定时，如果导体之间的相对面积不同，邻近效应使得导 体有效截面面积不同。研究表明 :导体的相对面积越大则导体有效截面越大，损耗相对较小。 图 2.2. 临近效应示意图 反，集肤效应会因传导体的不同成分，在传递高频讯号时有不连贯的现象。同样地，在陈旧的线束 传导体上，集肤效应助长讯号电流在多条线束上的交互跳动，对于声音造成刺耳的记号。 图 2.1. 临近效应产生过程示意 图
磁滞损耗分析
铁芯的涡流损耗分析 当交变磁力线从导电体中穿过时，导电体中就会产生感应电动势，在感应电动势的作用下，在导电体中就会产生回路电流使导体发热；这种由于交变磁力线穿过导体，并在导体中产生感应电动势和回路电流的现象，人们把它称为涡流，因为它产生的回路电流没有作为能量向外输出，而是损耗在自身的导体之中。开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗中所占的比例很大，如何降低开关电源变压器的涡流损耗，是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。 开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗中所占的比例很大，如何降低开关电源变压器的涡流损耗，是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。 变压器生产涡流损耗的原理是比较简单的，由于变压器铁芯除了是一种很好的导磁材料以外，同时它也属于一种导电体；当交变磁力线从导电体中穿过时，导电体中就会产生感应电动势，在感应电动势的作用下，在导电体中就会产生回路电流使导体发热；这种由于交变磁力线穿过导体，并在导体中产生感应电动势和回路电流的现象，人们把它称为涡流，因为它产生的回路电流没有作为能量向外输出，而是损耗在自身的导体之中。 单激式开关电源变压器的涡流损耗计算与双激式开关电源变压器的涡流损耗计算，在方法上是有区别的。但用于计算单激式开关电源变压器涡流损耗的方法，只需稍微变换，就可以用于对双激式开关变压器的涡流损耗进行计算。 例如，把双激式开关电源变压器的双极性输入电压，分别看成是两次极性不同的单极性输入电压，这样就可以实现对于双激式开关电源变压器涡流损耗的计算。因此，下面仅对单激式开关变压器的涡流损耗计算进行详细分析。 当有一个直流脉冲电压加到变压器初级线圈的两端时，在变压器初级线圈中就就有励磁电流通过，并在变压器铁芯中产生磁场强度H和磁通密度B，两者由下式决定：
电机的耗电量的公式计算
电机的耗电量以以下的公式计算： 耗电度数=(根号3）X 电机线电压X 电机电流X 功率因数) X 用电小时数/1000 电机的额定功率是750W，采用星形接法，接在三相380伏的电源上，用变频器监测电流是1.1A；我又用钳形电流表进行测量，测得每相电流为1.1A，这就说明变频器和钳形电流表测得的电流是一致的。 因为电机是星形接法，线电压是相电压的倍，线电流等于相电流，电机实际消耗的功率：380×× = 724 W，这样电机实际消耗的功率就接近于电机的额定功率。 如果电机是三角形接法，线电压等于相电压，线电流是相电流的倍，电机实际消耗功率的计算是一样的。 这就说明：三相交流电机实际消耗的功率就等于线电压× 线电流。 电机额定功率为450kW，功率因数为，电机效率为％，现运行中发现电流为40A，电压为6000V，那么怎么正确计算电机的各项功率以及电机有功及无功的损耗
高压电机一般为三相电机. 视在功率=×6000×40= 有功功率=×6000×40×= 无功功率=(视在功率平方减有功功率平方开根二次方) 有功损耗=有功功率×%)=×= 无功损耗=无功功率×%)=×= 注明:电机不运行于额定状况,效率及功率因数是有偏差的,上述数值只能为理论值,可能与实际会有点小偏差。 因为铭牌上所标的额定功率是电机能输出的机械功率， 所以不等于电压和电流的乘积 就象一个10KW的电动机，他能输出的机械功率是10KW，但它所消耗的电功率要大于10KW， 三相电动机的功率计算公式： P=*U*I*cosΦ . 三相异步电动机功率因数 异步电动机的功率因数不是一个定数，它与制造的质量有关，还与负载率的大小有关。为了节约电能，国家强制要求电机产品提高功率因数，由原来的到提高到了现在的到，但负载率就是使用