实验二利用Maxwell2D对静磁场进行分析..doc

实验二 利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析 姓名：杨志强 学号：0708190157 指导老师：陈劲操 完成时间：2009-4-30 实验二 利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析 一 、实验目的 认识钢涡流效应的损耗，以及减少涡流损耗的方法 学习涡流损耗的计算方法 学习用Maxwell 2D计算叠片钢的涡流 二 、实验内容 1）如图所示，模型为四个钢片叠加而成，每一片的界面长和宽分别为12.7mm和0.356mm，两片之间的距离为8.12um，叠片钢的电导率为2.08e6S/m,相对磁导率为2000，作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77 A/m，即Bz=1T。 2）本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。建立相应的几何模型，指定材料属性和边界条件，分析不同频率下的损耗。由于模型对X、Y轴具有对称性，可以只计算第一象限内的模型。 三、实验原理 1、低频涡流损耗的计算公式为： P=t2w2B2δV/24 式中V为叠片体积；t为叠片厚度；B为峰值磁通密度；δ为叠片电导率；w 为外加磁场角频率。 Maxwell 2D所获得的功率损耗值是假定叠钢片在Z方向具有单位长度（1m）时而计算出来的。因此，上式中的体积显然需要按一下就算公式计算 V=12.7*1e-3*0.356*1e-3*1=4.5212e-6（m3） 公式成立的条件是频率低于2KHz，趋肤深度远小于叠片厚度。由此计算各个频率下的涡流损耗，见下表： 低频数值计算结果 F/Hz Bmin/T P/w 1Hz 1.000 1.9605e-6 60Hz 0.999 7.0578e-3 360Hz 0.987 2.5408e-1 1K 0.912 1.9605 2K 0.743 7.8420 5K 0.396 4.9012e1 10K 0.191 1.9605e2 2、高频涡流损耗的计算公式为： P=0.5*Ht2 【(ωμ/2σ)^1/2】*S 式中， S为叠片表面积，Ht为磁场强度切线分量，σ为叠片电导率，u为叠片相对磁导率，ω为外加磁场角频率。 公司成立的条件位频率大于等于10KHz，趋肤深度远远小于叠片厚度。 高频数值计算结果 F(Hz) Bmin(T) P(w) 2K 0.743 5.6918 5K 0.396 9.0000 10K 0.191 12.727 四、 计算机仿真 F/Hz H/A/m Bmin/T P/w 1Hz 397.77 0.9997050308 1.93369e-6 60Hz 397.64 0.9993783052 6.95692e-3 360Hz 393.14 0.9880685718 2.45093e-1 1KHz 365.66 0.9190038001 1.64845 2KHz 301.61 0.7580285953 4.58872 5KHz 163.96 0.4120764182 9.56415 10KHz 80.301 0.2018184219 12.8196 由实验结果与理论值比较可以大致看出，在较低频部分用低频计算公式得理论值与仿真值吻合的很好，而高频部分误差较大。而高频部分用高频计算公式计算时与仿真值也吻合得非常好。 F=1Hz F=60Hz F=360Hz F=1KHz F=2KHz F=5KHz F=10KHz 五、实验总结 1）这个实验是用利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析。通过这次实验，掌握了Maxwell 2D这个软件的基本操作知识，但是对一些复杂的操作和软件的部分功能还并未熟悉，需要多加练习。而且这个软件对解决一些较难求解的静磁场有很大帮助，所以又必要进一步学习。 2）实验前需要先熟悉这个软件的基本操作知识，这样利用软件解决具体问题的时候会容易很多。这个实验就是这样，如果不看前面的基本操作，直接去做后面的实验，实验很难做出来。而熟悉过基本操作知识之后，实验很简单。 3）实验指导书中有错。对称边界应改为下边界和左边界；赋值的时候应赋给上边界和右边界。生成几何模型前应把坐标建立在左下角（minx=0 miny=0）这样对称以后才会生成四片叠片钢。 4）利用这个软件解决静磁场的问题不仅简单，而且可以直接观察出场的分布图形，很直观，便于理解。