如何使用Maxwell计算一个几何体的平均磁场强度H

恰饭的小朋友

Maxwell中建立如图1所示模型，假设需要求圆柱体内的平均磁场强度H，使用场计算器进行计算
我尝试编写的计算过程见图2，各位大佬帮忙看看这样算对不对？

lizhen2979371

应该是对的   但是好像求平均磁场强度没什么意义

恰饭的小朋友

lizhen2979371 发表于 2022-11-24 09:32
应该是对的   但是好像求平均磁场强度没什么意义

这里求一个三维几何体的平均磁场强度，是基于我上一个提问(因为实际软磁体的磁导率变化是由B-H曲线刻画，而且非线性，如何去求软磁体的磁导率。这个提问您也回答过。)
我想着能不能通过上述方式，分别求出平均磁密B_avg,平均磁场强度H_avg，二者相除得到等效的磁导率？

lizhen2979371

恰饭的小朋友 发表于 2022-11-24 10:41
这里求一个三维几何体的平均磁场强度，是基于我上一个提问(因为实际软磁体的磁导率变化是由B-H曲线刻画， ...

可以这么求平均的磁密和平均的磁场强度  但是这样求出来的平均磁导率没有意义
这样还不如把每个点的磁密除以每个点的磁场强度 求出每个点的磁导率 然后求平均

恰饭的小朋友

lizhen2979371 发表于 2022-11-24 10:43
可以这么求平均的磁密和平均的磁场强度  但是这样求出来的平均磁导率没有意义
这样还不如把每个点的磁密 ...

您的意思是我刚才提到的方法，可以用于求一个三维几何体的平均磁密或平均磁场强度。
但是二者相除得到的平均磁导率没有意义？(不太明白为什么这里没有意义，您能否再具体解释一下)


您提到"这样还不如把每个点的磁密除以每个点的磁场强度 求出每个点的磁导率 然后求平均"
我想了想，在场计算器里是不是应该这样？
input→quantity→B                                      #导入磁密

input→quantity→H                                      #导入磁场强度

general→/                                                  #相除，得到磁导率

input→geometry→volume                            #积分，得到磁导率对体积的积分

scalar→∫

input→number→scalar value：1                   #积分，得到几何体体积

input→geometry→volume

scalar→∫

general→/                                                 #相除，得到几何体的平均磁导率
add...u_avg

恰饭的小朋友

lizhen2979371 发表于 2022-11-24 10:43
可以这么求平均的磁密和平均的磁场强度  但是这样求出来的平均磁导率没有意义
这样还不如把每个点的磁密 ...

您的意思是，我刚才提到的方法可以用来求平均磁密或平均磁场强度  
但是二者相除得到的平均磁导率没有意义(不过我不太明白为什么这样没有意义，您能否具体解释一下？)

您刚才提到"这样还不如把每个点的磁密除以每个点的磁场强度 求出每个点的磁导率 然后求平均"。我尝试写了一下Maxwell场计算器的计算流程，请您看看是否正确？

图1

lizhen2979371

恰饭的小朋友 发表于 2022-11-24 11:29
您的意思是，我刚才提到的方法可以用来求平均磁密或平均磁场强度  
但是二者相除得到的平均磁导率没有意 ...

磁导率是材料的固有属性，完全可以查表求出对应关系，为什么要求平均呢?，不同的电流下磁导率肯定不一样，平均出来要说明什么问题呢？

只有比较不同材料的磁导率 比较他们的导磁能力  
没有比较放在不同磁场里的磁导率 不同磁路 不同磁场强度 查表就能得到磁密了 为什么要比较磁导率？

恰饭的小朋友

lizhen2979371 发表于 2022-11-24 12:03
磁导率是材料的固有属性，完全可以查表求出对应关系，为什么要求平均呢?，不同的电流下磁导率肯定不一样 ...

1. 为什么要求磁导率
我这里进行的是磁路分析(仿真和理论计算相互印证)(磁路模型由永磁体，各类软磁体组成)，需要求磁路各部分的磁阻；磁阻=磁路长度/(磁导率*磁路横截面积)，所以我想着通过Maxwell里的仿真结果，即磁路各部分的B和H，来确定软磁体的工作点(也就是当前的磁导率)

而且实际情况中的软磁体磁导率是非线性的，不是一个定值，其值取决于B-H曲线

最后，仿真结果如图1所示，B和H在软磁体上分布并不均匀，我不太明白这种情况下该如何确定软磁体的工作点(即磁导率)？

2.我这也是刚从事磁路分析，很多问题比较懵懂，还请您不吝赐教。另外我手头上资料也比较缺乏;您提到的查表"磁导率是材料的固有属性，完全可以查表求出对应关系"有没有相关的资料？

lizhen2979371

恰饭的小朋友 发表于 2022-11-24 17:13
1. 为什么要求磁导率
我这里进行的是磁路分析(仿真和理论计算相互印证)(磁路模型由永磁体，各类软磁体组 ...

磁阻 磁压降是路算法的概念  磁路的路算法以及磁路欧姆定律计算 最终也是为了求解磁路路径各个位置的磁密和磁场强度
现在你有有限元 每个位置的磁密都能精确计算了 根本没必要考虑更不精确的磁路法 这是缘木求鱼
而且磁路法里计算磁密和磁场强度  是需要磁路某段的磁密和磁场强度基本一致 均匀分布的前提的 你这个显然不符合

恰饭的小朋友

lizhen2979371 发表于 2022-11-25 10:03
磁阻 磁压降是路算法的概念  磁路的路算法以及磁路欧姆定律计算 最终也是为了求解磁路路径各个位置的磁密 ...

图1里软磁体上的磁密是递减的(原因：软磁体四周存在漏磁)；我参考了一些关于磁路设计的书籍，可以假设这段磁路在长度方向上的磁密是均匀变化的，那么这段磁路整体的磁密等效于   磁路两端磁密的算术平均。

至于我为什么要用计算并不精准的磁路法，是因为我需要设计满足某一特性的一个磁路，而不是仿真验证一个已有磁路的性能。
具体来说，我需要设计的磁路包括永磁体、软磁体、气隙三部分，气隙的长度可变(变化符合某一规律)。希望通过气隙的变化使得磁路的磁通也符合某一变化。
所以现在我在利用磁路法推导气隙长度的变化规律在理论上需要满足什么公式/方程。