Ansoft 中的电磁材料

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1、Ansoft中的电磁材料主要内容：①线性电磁材料（copper、iron…），②非线性软磁材料（硅钢片），③非线性硬磁材料(永磁体)主要问题：各种电磁材料的基本属性包括哪些参数？硅钢片是如何定义的，如何使用的，需要注意哪些问题？永磁材料是如何定义的，如何使用的，需要注意哪些问题？重点难点：永磁材料的基本特性和定义方法PartI配置Ansoft的材料库1）添加Ansoft的RMxprt材料库从主菜单中执行Tools->ConfigLibraries…选项。将图1中左侧AvailableLibraries栏目中的RMxprt项目，用“>>”按钮添加到右侧的栏目中，点击O

2、K退出。RMxprt库中包含了各种类型的旋转电机可能用到的材料，是对系统基本材料库的一个重要的扩展，是进行电机设计和电机有限元分析必不可少的材料库。图1材料库配置窗口2）打开Ansoft的材料库从主菜单中执行Tools->EditConfiguredLibraries->Materials，即可打开图2所示的材料库窗口，勾选红色标框中的Showalllibraries来激活RMxprt材料库，即可使用RMxprt中的电机常用材料了。图2材料库窗口PartII电磁材料Ansoft中的电磁材料的可以分为“铁磁材料”和“非铁磁材料”两大类。物理上的划分的根据是是否有磁滞。

3、非铁磁材料（无磁滞、线性）空气、铜、铝、不锈钢、纯铁、铸铁电磁材料软磁材料硅钢片、10钢、8钢##铁磁材料（有磁滞、非线性）硬磁材料（永磁材料）钕铁硼、铝镍钴、铁氧体1）非铁磁材料非铁磁材料，在有限元分析中，主要由两个参数表示其电磁性能，即：①相对磁导率RelativePermeability，②电导率BulkConductivity。非铁磁材料的最大特点就是“磁导率”是常数，即线性。图3给出了四种典型的线性材料，他们的磁导率和电导率各有千秋。其中，要注意学习这几点：从磁导率的角度来看：①a)真空（或空气）、b)铜、d)不锈钢都是非铁磁性材料，它们的

4、“相对磁导率”都约为1，即与真空（空气）磁导率相同。②c)纯铁和铁素体(ferrite)是导磁性非常好的线性铁磁材料，其“磁导率”约为真空的几千倍，而且为常数（即BH曲线是线性的，斜率即为磁导率）。从电导率的角度来看：③b)铜c)纯铁d)不锈钢都是导电材料，他们的“电导率”较高，因此交变的磁场会在其中产生较大的涡流和涡流损耗。在Ansoft中，铜和铝常作为“电枢导体”或“鼠笼导条”，其中通过的电流，即为磁动势的来源。a)真空b)铜c)纯铁d)不锈钢图3四种典型的线性材料2）铁磁材料铁磁材料具有自发性的磁化现象。这些材料在外部磁场的作用下得而磁化后，即使外部磁场消失，

5、依然能保持其磁化的状态而具有磁性，即所谓“自发性的磁化现象”。这种现象是纯铁和铸铁所不具备的，因此纯铁和铸铁不是铁磁材料。而硅钢片和永磁体则是铁磁材料。为了理解铁磁材料，需要区分这几种曲线：对于一般铁磁材料，要了解和区分①“起始磁化曲线”，②“磁滞回线”，③“基本磁化曲线”，对于永磁材料，还要知道④“退磁曲线”和⑤“回复线”。①起始磁化曲线将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由0逐渐增大时，磁感应强度B随之增大，曲线BfH()就是起始磁化曲线（如图4所示）。起始磁化曲线又称“B-H曲线”，呈现非线性，其定义域为[0,)。②磁滞回线电磁学中讲，“磁的本质

6、是电流，物质中的磁性来源于其中的分子电流”，磁畴的的概念，就是来形容分子电流的。因为磁畴的存在，才有磁滞。铁磁材料的磁滞回线如图5中的abcdef曲线所示，其中，图5中的Oa段是起始磁化曲线中的一段。图中的(0，Br)点中的Br为“剩磁密度”，(Hc,0)中的Hc为“矫顽力”。③基本磁化曲线图4的“起始磁化曲线”中，H较小时，相对磁导率较高，通常为2000-6000，曲线的斜率较大；当H超过饱和点后，曲线与真空的B-H曲线平行。这是因为铁磁材料达到一定饱和程度后，磁畴基本都完成了转向，新增的H带来的B的变化不再受磁畴的影响，完全和真空中相同。一般把B-H曲线上导数d

7、BdH/的第一个点称为“基本磁化0曲线”的终点，而从原点到这个重点之间的这段B-H曲线，称为“基本磁化曲线”。“基本磁化曲线”是“起始磁化曲线”的一部分，它不包含与真空B-H曲线平行的那部分。它仅包含“起始磁化曲线中有滞回现象的那部分。因此，从磁滞回线的角度看，将各磁滞回线的顶点联接起来，便得到“基本磁化曲线”（图6）。图4起始磁化曲线(B-H曲线)图5磁滞回线图6基本磁化曲线铁磁材料可以分为“软磁材料”和“硬磁材料”。划分的依据是磁滞回线的宽窄。图7软磁材料和硬磁材料a)软磁材料b)硬磁材料3)硅钢片（软磁材料）软磁材料的磁滞回线非常狭窄，矫顽力低，易于磁