Maxwell中考慮電工鋼帶多次沖剪對材料鐵耗的影響

電機設(shè)計分析過程中，效率的準(zhǔn)確計算一直是個值得探討的話題，效率計算不準(zhǔn)確的主要原因是各個部件的損耗計算不準(zhǔn)確。例如由于集膚效應(yīng)及鄰近效應(yīng)引起的交流銅耗、鐵耗的計算等，要想準(zhǔn)確計算通常是需要深入研究的問題。本文從考慮電工鋼帶多次沖剪對硅鋼片材料鐵耗計算的影響的角度去分析鐵耗的計算。

由于硅鋼每一次切割都會產(chǎn)生2條劣化邊緣(如圖1)，因此Maxwell 2019 R1新增抽取等效切邊深度“Extract Equiv. Cut Depth”功能(如圖2)。圖1 硅鋼每一次切割都產(chǎn)生2條劣化邊緣圖2 電工鋼材料屬性新增“Extract Equiv. Cut Depth”功能為模擬硅鋼片多次剪切對鐵耗的影響，需要用戶輸入如圖3所示的B-P曲線；輸入不同切割邊的鐵耗測試曲線，抽取等效的劣化深度。圖3 輸入不同切割次數(shù)時所對應(yīng)的B-P曲線

將Maxwell2D案例命名為“Without_Cut_Mesh”，然后在Maxwell電機的硅鋼材料庫中選中DW465_50這個牌號的材料，然后用CloneMaterial(s)這個菜單功能復(fù)制一個硅鋼材料，并將其命名為“DW465_50_without_edge_cut_mesh”，然后在該材料的屬性面板中將其“Equiv.Cut Depth”這一項設(shè)置為0，如圖4所示。圖4 “DW465_50_without_edge_cut_mesh”材料設(shè)置界面對“Without_Cut_Mesh”這個Maxwell 2D案例進(jìn)行有限元計算，其鐵耗計算結(jié)果如圖5所示。圖5 “01_Irms_176.8A_3000rpm_Without_Cut_Mesh”計算算例的鐵耗曲線

將Maxwell2D案例命名為“With_Cut_Mesh”，然后在Maxwell電機的硅鋼材料庫中選中DW465_50這個牌號的材料，然后用CloneMaterial(s)這個菜單功能復(fù)制一個硅鋼材料，并將其命名為“DW465_50_with_edge_cut_mesh”，然后在該材料的屬性面板中將其“Equiv.Cut Depth”這一項設(shè)置為1，將Composition設(shè)置為Lamination，設(shè)置合適的疊壓系數(shù)，疊壓方向設(shè)置為V(3)，表示z軸方向，如圖6所示。圖6 “DW465_50_with_edge_cut_mesh”材料設(shè)置界面考慮切邊邊緣劣化對鐵耗的影響時需對網(wǎng)格EdgeCut設(shè)置，如圖7所示，選擇繞組、磁鋼和鐵芯這些對象，然后右鍵選擇“AssignMesh Operations Options→ InsideSelection → EdgeCut”菜單，即會彈出如圖8所示的Edge Cut網(wǎng)格設(shè)置界面，將Layer Thickness設(shè)置為0.2mm。圖7 “Edge Cut”mesh菜單圖8  “Edge Cut”mesh設(shè)置界面對于“With_Cut_Mesh”這個Maxwell 2D案例進(jìn)行有限元計算，其鐵耗計算結(jié)果如圖9所示。圖9 “With_Cut_Mesh”計算算例的鐵耗曲線

不考慮切邊影響及考慮切邊影響的網(wǎng)格細(xì)節(jié)對比結(jié)果分別如圖10、圖11所示。
考慮切邊影響前(紅色)后(綠色)鐵耗曲線對比結(jié)果如圖12所示。圖12  考慮切邊影響前(紅色)后(綠色)鐵耗曲線對比結(jié)果從結(jié)果上看，考慮了切邊影響后，鐵耗高于不考慮切邊影響的情況。

通過考慮電工鋼帶多次沖剪對硅鋼片材料鐵耗計算的影響，可以得到更加精確的鐵耗計算結(jié)果，對于提高電機效率的計算具有重要意義。