实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析
姓名：杨志强
学号：0708190157
指导老师：陈劲操
完成时间：2009-4-30
实验二利用Maxwell 2D电磁场分析软件
对静磁场进行分析
一、实验目的
1）认识钢涡流效应的损耗，以及减少涡流损耗的方法
2）学习涡流损耗的计算方法
3）学习用Maxwell 2D计算叠片钢的涡流
二、实验内容
1）如图所示，模型为四个钢片叠加而成，每一片的界面长和宽分别为12.7mm和0.356mm，两片之间的距离为8.12um，叠片钢的电导率为 2.08e6S/m,相对磁导率为2000，作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77 A/m，即Bz=1T。

2）本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。

建立相应的几何模型，指定材料属性和边界条件，分析不同频率下的损耗。

由于模型对X、Y轴具有对称性，可以只计算第一象限内的模型。

三、实验原理
1、低频涡流损耗的计算公式为：
P=t²w²B²δV/24
式中V为叠片体积；t为叠片厚度；B为峰值磁通密度；δ为叠片电导率；w 为外加磁场角频率。

Maxwell 2D所获得的功率损耗值是假定叠钢片在Z方向具有单位长度（1m）时而计算出来的。

因此，上式中的体积显然需要按一下就算公式计算
V=12.7*1e-3*0.356*1e-3*1=4.5212e-6（m³）
公式成立的条件是频率低于2KHz，趋肤深度远小于叠片厚度。

由此计算各个频率下的涡流损耗，见下表：
低频数值计算结果
2、高频涡流损耗的计算公式为：
P=0.5*Ht²【(ωμ/2σ)^1/2】*S
式中，S为叠片表面积，Ht为磁场强度切线分量，σ为叠片电导率，u为叠片相对磁导率，ω为外加磁场角频率。

公司成立的条件位频率大于等于10KHz，趋肤深度远远小于叠片厚度。

高频数值计算结果
四、计算机仿真
由实验结果与理论值比较可以大致看出，在较低频部分用低频计算公式得理论值与仿真值吻合的很好，而高频部分误差较大。

而高频部分用高频计算公式计算时与仿真值也吻合得非常好。

F=60Hz
F=1KHz
F=2KHz
F=5KHz
F=10KHz
五、实验总结
1）这个实验是用利用Maxwell 2D电磁场分析软件对静磁场进行分析。

通过这次实验，掌握了Maxwell 2D这个软件的基本操作知识，但是对一些复杂的操作和软件的部分功能还并未熟悉，需要多加练习。

而且这个软件对解决一些较难求解的静磁场有很大帮助，所以又必要进一步学习。

2）实验前需要先熟悉这个软件的基本操作知识，这样利用软件解决具体问题的时候会容易很多。

这个实验就是这样，如果不看前面的基本操作，直接去做后面的实验，实验很难做出来。

而熟悉过基本操作知识之后，实验很简单。

3）实验指导书中有错。

对称边界应改为下边界和左边界；赋值的时候应赋给上边界和右边界。

生成几何模型前应把坐标建立在左下角（minx=0 miny=0）这样对称以后才会生成四片叠片钢。

4）利用这个软件解决静磁场的问题不仅简单，而且可以直接观察出场的分布图形，很直观，便于理解。