电机退磁仿真-抛砖引玉

jk9112004

电机退磁指永磁体局部或整体在定子电流的作用下，工作在永磁体退磁曲线的拐点以下，当撤掉定子电流或定子电流变小时，永磁体不能按照原有的退磁曲线回复，而在拐点以下生成了一条新的回复线，该条曲线上的磁感应强度明显低于原有曲线，进而造成电机反电势降低，影响电机性能。

永磁体退磁曲线
如上图所示，当电机外加电流过大时，永磁体退磁曲线工作点由W点沿退磁曲线到P点，当去磁电流变小时，永磁体工作点在PR上移动。当加大退磁电流，工作点将由P走向Q，并且去掉退磁电流后，工作点在QS上运动，而QS上的磁密值要小于初始退磁曲线PB上的磁密值。而磁密的降低将导致电机运行电流加大，一方面增加铜耗，另一方面导致去磁磁场进一步加大。

一般电机行业对电机的抗退磁能力有要求，比如压缩机行业：在给定的高温下，如125℃，磁铁退磁2%时对应的电流需要给到空调厂家。关键数据点：125℃，2%，电流。

最原始的方法，我们在直轴加一个去磁电流，观测磁铁上的B值，当B值小于磁铁拐点处B值时，认为发生了退磁，该方法只能定性分析是否发生退磁，而退磁发生的程度不能量化。比如在矩形磁铁的四个角位置可以观测到磁密低于拐点处磁密，进而认为发生退磁。

在后来我们按照ansys em宣传文件中，在磁铁上建立一个观察点，观测该处的B，H并作出BH磁滞回线，跟原始磁铁的退磁曲线进行对比，验证是否退磁。此时需要给定磁铁在该温度下真正的退磁曲线以进行对比，但是该方法还是不能定量进行计算，以确定退磁2%时的电流时多少。
第三种方法就是我今天要介绍的方法，总结一下流程： （1）通过sheet scan功能得到退磁曲线上的点，并导入材料库；（2）激励中的电流设置成三段函数，分别为0，退磁电流，0；（3）激励中设置计算退磁工作点。

电流设置成三段，第一段相当于空载，观测电机反电势E1；第二段加退磁电流，让永磁体工作在退磁状态；第三段相当于退磁后空载，观测反电势E2，根据E2与E1的大小判断退磁反生了多少。

下图是在网上找到的一款N42SH永磁体的退磁曲线。当然，目前ansys em中自带了不同温度下磁铁的退磁曲线，并且种类还很多。


N42SH退磁曲线

在RMxprtDesign-Rmxprt-Design Datasets-SheetScan，打开SheetScan。


sheetscan界面
Picture-load picture，把永磁体退磁曲线load进来，然后选择coordinate system-new，分别选择原点，x轴并填写选点对应的数据，y轴并填写选点对应的数据。生成数据导出，在转化成tab格式的文件，导入材料库，生成如下曲线。然后在选择nonlinear permanent magnet自动生成拟合曲线。


以上材料添加完成。
二维里边计算需要添加计算退磁工作点，在Exictation里边的最后一个选项。


因为电流设置成三段函数，我使用了if函数，if函数的定义如下：
If（x<1,0,1）如果x<1,则为0，否则为1.
电流定义的函数为：
if(time<0.006,0,if(time<0.012,IPeak * sin(2*pi*200*time+0*pi/180),0))
0—0.006s：电流为0
0.006—0.012s：电流为一正弦函数
0.012s以上：电流为0
然后进行了模型的求解，结果如下：


输入电流曲线


电机转矩曲线


电机反电势情况

由于仿真过程中停机了，没有仿真完成，但是已经捕捉到了退磁后B相最小值为-28.2，退磁前为-29.1。退磁率为
（29.1-28.2）/29.1*100%=3.09%
本例仿真的是正常负载下，电流加大的情况，并非直接将电流加在d轴上。
在磁铁上观测BH曲线如下，箭头所指处为退磁后BH。


以上就是退磁的仿真方法，由于刚刚采用该方法，准确性未知，希望能和大家多交流关于退磁的仿真方法。以上是在同一个文件中完成了退磁仿真。

下面记录一下最近接触到的通过setup link的方式仿真退磁，setuplink的方式不做展开，我自己仿真了一遍可以行的通，有什么问题大家可以互相探讨一下，写这篇帖子的目的就是和大家分享一下退磁计算的方法，因为我在论坛里很少看到定量表征退磁计算，所以绝得这是好东西想和大家分享。本文首发于知乎，文章排版不精美敬请谅解。
1、第一个模型，计算空载情况下的电机反电势；
2、第二个模型，给定退磁电流，compute demagnetized operating points；
3、第三个模型，在excitations中——assign——permanent magnet field——damagnetization setup link选择第二个模型进行空载计算。
对比第一个模型与第三个模型的反电势进行定量表征。

a465335487

老哥，图呢，后面的文字是用来凑字数的

jk9112004

a465335487 发表于 2018-8-29 17:29
老哥，图呢，后面的文字是用来凑字数的

老铁，我自学的记录，哪有必要凑字数啊，凑字数给稿费，我可以凑一凑

a465335487

jk9112004 发表于 2018-8-29 18:36
老铁，我自学的记录，哪有必要凑字数啊，凑字数给稿费，我可以凑一凑

我说的是我后面的字是凑字数的亲。。。。。。。。。。。。。。。。

jk9112004

a465335487 发表于 2018-8-29 22:40
我说的是我后面的字是凑字数的亲。。。。。。。。。。。。。。。。

小心灌水嫌疑，一起讨论一下退磁吧

蒋彩峰

请问您选取BH时是选取的整块磁钢，还是局部的？

jk9112004

蒋彩峰 发表于 2018-8-30 07:58
请问您选取BH时是选取的整块磁钢，还是局部的？

我这个仿真里选取的是局部的，这个无所谓的，我的评价手段是整体反电势。
观测退磁曲线可以随便选，还有一种方法是画一条与充磁方向相同的直线，观测直线上的BH。
本例中观测的是小面上的bh，因为观测的是bmag，所以与退磁曲线重合度不好。

隔壁老王

楼主你的分段函数是如何导入的

三木两口

楼主，你好，2D模型的磁钢磁钢材料的退磁曲线如何添加成功的？谢谢

陌生的菜鸟

新手想请问下compute demagnetized operating points计算退磁工作点是怎么用的，ipeak的值是怎么得到的，麻烦楼主了

止于至善001

感谢分享心得，辛苦了楼主

804260247

楼主有心了，感谢分享，很详细了

游远翔

我想问一下如果电流不是加在D轴上那么就没有去磁磁场，这样的话怎么会退磁呢，这里我还没有想明白，希望楼主能解答一下，谢谢啦

创世者

感谢楼主的分享，问一下你写的（在磁铁上观测BH曲线如下，箭头所指处为退磁后BH）这句话下边的BH曲线咋显示出来的，在Maxwell咋操作

何强

请问分段函数怎么添加？

青鸟飞鱼

我也是这样操作的，但是我的第三个case仿真一直报错，不知道啥问题

青鸟飞鱼

我按你的电流设置了一下，退磁没有起效果

xy丶

最近在也看这个，但是我做出来反电势没变化，不知哪里出问题了

xy丶

青鸟飞鱼 发表于 2021-8-2 16:26
我按你的电流设置了一下，退磁没有起效果

我也是这样的，刚开始以为是电流不够大，用的Y20铁氧体，把相电流加到500A了，反电势降了0.06V，没啥区别。。。。。。

学牵引电机

三木两口 发表于 2019-2-22 18:05
楼主，你好，2D模型的磁钢磁钢材料的退磁曲线如何添加成功的？谢谢

我的也是，一添加非线性曲线进去就报错