第一象限初始BH曲線定義以及實踐經驗進行探討

1問題描述

軟磁材料的BH曲線通常在BH曲線回路的第一個象限中，并表征初始飽和曲線。

如果用戶希望輸入自己特定BH曲線，請參考本文的最佳實踐以確保輸入點選擇能夠正確的表征材料的非線性特性。

硬磁材料(如永磁體)通常在第二象限中定義，使用矢量磁滯建模技術需要完整的磁滯回線，此處暫不作討論。

本文中主要對第一象限初始BH曲線定義以及BH曲線定義的實踐經驗進行探討。

2方法實現

基于非線性BH曲線方式定義的非線性磁性材料適用于靜態(tài)磁場、渦流以及瞬態(tài)磁場求解器。輸入新的數據點建立非線性BH曲線的分步說明。



BH曲線定義 BH曲線的數據點，即可以手動輸入，也可以從外部文件中導入。在定義BH曲線點時，應該遵從以下規(guī)則：

對于NormalBH曲線，曲線上任一位置點的斜率不能小于真空磁導率；

對于IntrinsicBH曲線，曲線的斜率不能小于0；

磁通密度B的值必須沿曲線遞增；

第一個數據點的磁通密度B和磁場強度H數值必須為0； 描述BH的數據點應足夠多以便準確的表征曲線規(guī)律，在BH曲線的“膝點”區(qū)域需要20個以上的的數據點；

由于FEA求解過程中，BH工作點可能超出輸入BH數據集范圍，在這種情況下，Maxwell會對BH數據進行向外插值延伸處理。

軟件采用用戶定義的最后兩個數據點之間的斜率進行BH曲線外推插值，因此這兩個點的斜率應盡可能接近真空磁導率μ0。

BH曲線最后兩個點之間的斜率可描述為相對增量磁導率，當分別采用Tesla、Amps/m作為磁通密度B、磁場強度H的變量單位時，計算表達式如下所示：

為了更好的表征材料磁飽和特性，相對增量磁導率應該接近于1。

若BH曲線最后2個點的斜率大于真空磁導率的兩倍，那么在執(zhí)行仿真計算過程的時候，軟件會報告一條警告消息，提示可能會出現非物理解。



警告信息

某些材料在曲線中會定義一個初始“趾”區(qū)域，以表示在弱磁場狀況下的初始磁導率。

如果設備工作在低電磁感應狀況下，那么該數據可能會很重要。



Types of Inductance

3總結

本文介紹了第一象限初始BH曲線的定義，同時對BH曲線定義時需要注意的一些問題進行了描述，幫助用戶更好的對非線性材料BH曲線進行參數設定，為提高仿真精確度提供了方法，給用戶對非線性材料仿真方法的實現提供了一定參考。

審核編輯：劉清