中高频电机磁化曲线问题

张老五

发几个图供大家参考
高频PWM波条件下的磁化曲线

5次和7次谐波条件下的磁化曲线

yuexu282

张老五 发表于 2015-1-10 14:18
发几个图供大家参考
高频PWM波条件下的磁化曲线

先顶一个  虽然我研究的是低频低速的永磁直线电机  不过可以借鉴下。mark

wayne

这个帖子太有价值了，我们设计的变频电机的时候经常有这方面的困扰，期待各位大牛给出答案{:soso_e142:}

e=mc^2

电机铁芯性能主要体现在两个方面：磁化性能和铁损

这里讨论的是磁化曲线，所以我们先就磁化性能来说：

首先，常规绝大多数电机都是低频电磁场，用直流磁化曲线是可以的

其次，PWM供电产生的高频电磁场，因电机内绕组等电流域有电感值存在，使得对高频场的抑制较强，高频谐波相比基波而言含量非常小。
含量较高的基波倍频磁场，从频率上看，依然是低频场。因此，常规设计的时候用直流磁化曲线并不会对估算结果产生重大偏差。当然还有电机磁压降很大比例是气隙，铁芯磁压降相对较小产生的影响。


老五队长给大家展示了PWM谐波存在下磁滞回线的变化，但大家可以看到磁饱和区间点影响不大。评估铁芯磁压降，主要看工作区域磁场强度的大小，这点上来看PWM供电电机用两种频率下的磁化曲线用直流磁化曲线或者供电频率下的磁化曲线都是可以的（见老五2楼的分析）

老五的另一张含有5、7次谐波的磁滞回线，则展示了谐波对磁滞回线的影响，如果把激励也对比给出就能很好的说明问题，回环的存在是因为激励并非正弦，其变化率也非余弦，加上本身材料的磁滞效应，产生了上图中的结果。
如果5、7次谐波含量不大的话，那对分析并不会产生很大的偏差。
目前的磁路计算都是用的磁化曲线，磁滞回线这类高端货并不适合磁路这种简单模型。
但为了更精确的计算，在有限元当中已经开始使用矢量磁滞模型了。



另外补充一点，虽然上面我说带有谐波的磁场以及PWM供电的磁场可以用直流磁化曲线来分析（我没有分析过极高频电机，这里不乱说）
但这两种应用环境对铁芯铁耗的影响比较大，最直观的讲，一个基频周期内磁滞回线面积改变了，也就改变了磁滞损耗；而且谐波电磁场会产生谐波涡流损耗，所以大家要小心铁耗的评估计算
下面的图是我们FLUX电机教材中使用LS磁滞模型对磁滞回线的处理以及铁耗的求解

张老五

e=mc^2 发表于 2015-1-10 18:49
电机铁芯性能主要体现在两个方面：磁化性能和铁损

这里讨论的是磁化曲线，所以我们先就磁化性能来说：

这个问题我觉得要分两部分，两个方面来讨论
我先抛个砖
首先磁化性能 和铁损性能分开讨论，因为频率对铁损的影响是很明显的，而对于磁化的影响可能还有争议。
其次，虽然说的是高频，但也可以分两部分，即高频率基波（姑且假设为正弦波）以及高频载波（以应用较多的PMW波形为例）的影响显然是不同的
我看你的这个帖子，似乎侧重点是在高频载波方面？

张老五

另外我提个建议，是否先不讨论仿真的结果，毕竟仿真是基于模型，而我们要谈的却是模型本身

yuexu282

永磁直线电机的永磁体磁化曲线根据材料加工后就基本确定了，研究的课题是永磁直线发电机，工况是低频低速，定子绕组产生的电流
也不是很大，温升不高，因此对永磁体的磁化曲线影响不大。

yuexu282

  老五哥  对于永磁直线电机  在低速0.5m/s  电流为1A  频率2Hz的情况下  产生的温升对永磁体的磁化曲线影响大不大？

销声匿迹

正好最近在计算无刷直流电机定子铁心损耗，但是需要硅钢片损耗曲线，但是看有的资料说输入多频曲线计算的更准些？那么问题来了，比如我的电机实在50hz的频率下工作，那么我计算铁耗，输入多频损耗曲线该输入什么频率的好些？60hz？抑或100hz？是输入越多其他频率的曲线越好吗？

张老五

yuexu282 发表于 2015-1-11 16:38
老五哥  对于永磁直线电机  在低速0.5m/s  电流为1A  频率2Hz的情况下  产生的温升对永磁体的磁化曲线影 ...

这个要看温升是多少，以及永磁体本身的耐温性能了

张老五

销声匿迹 发表于 2015-1-11 16:39
正好最近在计算无刷直流电机定子铁心损耗，但是需要硅钢片损耗曲线，但是看有的资料说输入多频曲线计算的更 ...

按我的理解，运行频率是多少，就输入多少频率的曲线
当然，有时未必有正好的频率，比如133.3，那就尽量输入相近频率的曲线好了
一般50HZ的曲线总还是好找的

销声匿迹

张老五 发表于 2015-1-11 16:44
按我的理解，运行频率是多少，就输入多少频率的曲线
当然，有时未必有正好的频率，比如133.3，那就尽量 ...

哦，您的意思是不必要多频曲线？我在冒昧请问下，这个曲线输入多少个点就可以了呢？请看我下面的图，这个图只是输入了19组数据，想计算铁耗准些，您的意见是？

yuexu282

张老五 发表于 2015-1-11 16:43
这个要看温升是多少，以及永磁体本身的耐温性能了

哦 那要先进行温度场分析 看永磁体部分的温度升高的数值 对比永磁体的磁化点和温升关系  从而得到看运动过程的磁化曲线。思路是这样的吧

yuexu282

老五哥 有永磁体材料的磁化曲线数据表没有 Ansoft系统只有两种  但是经常看文献用到一些永磁体的磁化曲线表 都查不到。有的话希望提供参考，谢谢

张老五

销声匿迹 发表于 2015-1-11 16:48
哦，您的意思是不必要多频曲线？我在冒昧请问下，这个曲线输入多少个点就可以了呢？请看我下面的图， ...

如果只需要计算一个频率下的性能，自然只需要一个频率下的性能
如果是频率变化的电机，那可能的话还是输入几个相近频率下的性能
至于点数么，由于软件通常都对输入的数据再进行曲线拟合，理论上，输入的点数越多，拟合就越精确

张老五

yuexu282 发表于 2015-1-11 16:51
老五哥 有永磁体材料的磁化曲线数据表没有 Ansoft系统只有两种  但是经常看文献用到一些永磁体的磁化曲线表 ...

这个，永磁体的数据还真没有，硅钢片的有一大堆，{:soso_e127:}

销声匿迹

张老五 发表于 2015-1-11 16:53
如果只需要计算一个频率下的性能，自然只需要一个频率下的性能
如果是频率变化的电机，那可能的话还是输 ...

涨姿势了，感谢您的指导{:soso_e113:} {:soso_e183:}

销声匿迹

另外，还有一个不情之请，最近看了下非晶材料电机，有哪位大大可以提供些这方面的材料吗？万分感谢{:soso_e183:}

yuexu282

张老五 发表于 2015-1-11 16:53
这个，永磁体的数据还真没有，硅钢片的有一大堆，

硅钢片的也可以  设计定子铁芯的需要

张老五

销声匿迹 发表于 2015-1-11 17:16
另外，还有一个不情之请，最近看了下非晶材料电机，有哪位大大可以提供些这方面的材料吗？万分感谢{:soso_e ...

找了一下，手头正好有一个，但不清楚具体的牌号，供参考吧
非晶合金特性数据.pdf (20.24 KB, 下载次数: 46)

2015-1-11 17:24 上传

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