如何通过仿真获得一台电机的铁耗数据
对于电机而言，无论是发电机还是电动机，损耗是电机设计分析中的一项重要指标。损耗的大小影响着电机的效率，一般在电机设计中我们需要考虑如何采取更优且合理的参数降低损耗。在电机的设计过程中通过计算及建模仿真，可以获得铁耗、铜耗等损耗数据。铁耗是由于电机中产生的磁场作用在铁心中产生的，是电机中的主要损耗之一。通常认为铁耗是由磁滞损耗、涡流损耗以及杂散损耗等损耗组成。在异步电机中，由于转子转速与定子旋转磁场转速很接近，因此转子中铁耗很小，有时可以忽略不计。
上期，我们通过RMxprt设计一台三相异步电机并且建立Maxwell 2D模型：
本期将会通过Maxwell 2D对电机进行铁耗分析。
如图1-1所示为上期建立的三相异步电动机的模型，此时Fractions=2。本次仿真选用瞬态场分析铁耗。
图1-1 模型展示
在进行设置之前需要确认使用的定子材质是硅钢片还是铁氧体。DW310是一种硅钢片的型号，如不确定可以进行以下操作。右击“Model”栏中定子的材料名称选择“Properties”查看定子材质属性，如图1-2所示。
图1-2 打开材料库
在材料库中选择“View/Edit Materials”查看材料具体属性，如图1-3所示。
图1-3 查看/设置材料属性
在材料属性框中我们找到“Core Loss Model”，点击“Value”栏，下拉栏中“None”为不选择，“Electric Steel”为硅钢片，“Power Ferrite”为功率铁氧体，“B-P Curve”为B-P曲线。
图1-4 材料类型
图1-5 材料类型
由于DW310是一款硅钢片，因此该栏为“Electric Steel”硅钢片，此类材料都是经过定义预先设置好属性的，如果是自行创建的材料则需要进行更多操作来设置属性。此时无需额外设置电导率，因此保持“Bulk Conductivity”为0即可。
图1-6 电导率设置
在Maxwell 2D下拉菜单中选择“Excitations”激励并点击“Set Core Loss”设置铁心损耗，如图1-7。
图1-7 设置铁耗
在“General”栏中可以在“Core Loss Setting”中勾选来需要获得损耗的器件，“Defined in Material”表示哪些器件含有铁损，由于定转子材料都是硅钢片，因此都会产生铁耗，同时勾选定转子，如图1-8。
图1-8 铁耗设置
“Advanced”栏中可以选择是否考虑铁心损耗效应改变场计算，如图1-9，勾选这一选项会导致计算时长有所增加，但也提升了计算的准确性。
图1-9 铁耗设置
在设置完毕后运算分析，经过等待完成运算，右击“Results”选择“Create Transient Report”建立瞬态报告，点击“Rectangular Plot“建立矩形图，如图1-10。
图1-10 建立报告
在报告窗口中“Category”类别中选择“Loss”损耗，“CoreLoss”为定子损耗，“SolidLoss”为转子损耗。选择完毕后点击“New Report”建立报告，如图1-11。
图1-11 报告设置
图1-12、1-13即得到的定转子铁耗波形图，可以右击波形图选择“Export”输出具体数据，如图1-14、1-15所示。
图1-12 定子铁耗
图1-13 转子铁耗
图1-14 输出波形
图1-15 输出设置
图1-16 具体数据
对于不同电机需要考虑的因素不同，对于永磁体的铁耗计算需要考虑永磁体材质导不导电，导电时考虑涡流损耗则需要添加电导率，并且需要对永磁体添加“Set Eddy Effects”。
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