工程电磁场实验报告Word文档格式.docx
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生了热，因此做这方面的分析十分有必要。
一、实验目的
1）认识钢的涡流效应的损耗，以及减少涡流的方法；
2）学习涡流损耗的计算方法；
3）学习用MAXWELL2D计算叠片钢的涡流。
二、实验模型
实验模型是4片叠钢片组成，每一篇截面的长和宽分别是12.7mm和
0.356mm，两片中间的距离为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=397.77A/m，即Bz=1T。
考虑到模型对X，Y轴具有对称性，可以只计算第一象限内的模型。
三、实验步骤
一．单个钢片的涡流损耗分析
1、建立模型，因为是单个钢片的涡流分析，故位置无所谓，就放在中间，
然后设置边界为397.77A/m，然后设置频率，进行求解。
2、进行数据处理，算出理论值，并进行比较。
二、叠钢片涡流损耗分析
1、依照模型建立起第一象限内的模型，将模型的原点与坐标轴的原点
重合，这样做起来比较方便。
设置钢片的材质，使之符合实际要求。
然后设置边界条件和源，本实验的源为一恒定磁场，分别制定在上界
和右边界，然后考虑到对偶性，将左边界和下界设置为对偶。
然后设
置求解参数，因为本实验是要进行不同的频率下，涡流损耗的分析，
所以设定好Frequency后，进行求解。
2、将Frequency分别设置为1Hz、60Hz、360Hz、1KHz、2KHz、5KHz、
10KHz，进行求解，注意每次求解时，要将StartingMesh设定为
Initial，表示重新开始计算求解。
记录下不同频率下的偶流损耗值
和最低磁通密度Bmin。
3、进行数据处理，把实验所得数据和理论值进行比较。
得出实验结论。
四、仿真图样
叠钢片涡流分析
1、f=1HZ时
P=1.92719e-006W
2、f=60HZ时
P=6.95632e-003W
3、f=360HZ时
P=2.45084e-001W
4、f=1kHZ时
P=1.64837e+000W
5、f=2kHZ时
P=4.58856e+000W
6、f=5kHZ时
P=9.56395e+000W
7、f=10kHZ时
P=1.28198e+001W
Hmin可由图中读出，根据Bmin=（2000*4π*10e-7）*Hmin,可得
Bmin。
F（Hz）
Hmin
Bmin（T）
1
397.77
0.9997
60
397.64
0.9994
360
393.14
0.9881
1k
365.67
0.9190
2k
301.63
0.7581
5k
164.02
0.4122
10k
80.12
0.2014
五、
实验数据
叠钢片的涡流分析
不同频率下的B
和P
min
Bmin（T）
P（W）
1.92719e-006
6.95632e-003
2.45084e-001
1.64837e+000
4.58856e+000
9.56395e+000
1.28198e+001
1、实验数据与低频下损耗的理论计算公式的比较
t22B2
低频涡流损耗的计算公式为：
PV式中，V为叠片体积；
t为
24
叠片厚度；
B为峰值磁通密度；
σ为叠片电导率；
ω为外加磁场角频率。
Maxwell2D所获得的功率损耗値是假定叠片钢在Z方向上具有单位长度
（1m）时而计算出来的。
因此，上式中的体积显然需要按以下公式计算：
V12.71030.35610314.5212106m3
经计算，可得到频率小于2KHz的各个频率的涡流损耗：
低频功率损耗值计算结果与实验值的比较
P（W）[理论]
P（W）[实验]
1.9605e-006
7.0578e-003
2.5408e-001
1.9605e+000
7.8420e+000
4.9012e+001
1.9605e+002
经比较发现，在频率小于2K时，实验结果和理论值比较吻合，而当频率大于
2KHZ时，误差就很大了，说明原来的理论计算公式已不再适用，应使用高频我
流损耗公式计算。
2、实验结果和高频损耗计算公式的比较
式中，S为叠片表面积；
为磁场强度切向分量；
为叠片电导率；
为叠片相对
磁导率；
为外加磁场角频率；
为单位表面积叠片的阻抗；
为趋肤深度。
此公
式适用于频率大于10KHZ的情况，为了进行对比，也利用此公式计算2KHZ
和5KHZ的情况。
高频数值功率损耗值计算结果与实验值的比较
B（T）
P（W）[理论]
5.6918
4.58864
9.0000
9.56393
12.7270
12.8196
3实验误差与结果分析
功率损耗值相对误差表格
F（Hz）P
11.67%
1.44%
3.54%
1K
15.92%
2K
41.5%（低）19.4%（高）
5K
80.5%（低）6.3%（高）
10K
93.46%（低）0.73%（高）
经过对比发现,在1kHz以下频率,仿真结果与低频损耗计算结果吻合较好；
在频率（大于）等于5kHz时,仿真结果与高频损耗计算结果吻合也较好。
并且，
频率较低和频率较高时相对于中间值的频率而言，他们的相对误差也更低。
频率越高时功率损耗也越大。
六、实验总结
Maxwell2D是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维电磁场有限元分
析软件，一般在电磁物体满足轴向均匀或RZ对称的条件下采用。
它采用图形化
的设计界面，可以直观、快捷地进行电磁场的仿真。
Maxwell2D通常适合处理二维交流磁场、二维直流磁场、二维静电场、二
维瞬态场、二维等效电路发生器、二维参数分析等等。
不仅如此，它具有强大
的后处理能力，在仿真结束之后，还可以通过后处理工具对得到的数据进行多
种分析。
通过此次实验，我初步了解、掌握使用Ansoft公司出产的Maxwell2D软件的基本操作以及使用方法，独立并完整地进行了实验“叠片钢涡流损耗分析”，并撰写此试验报告。
我认为基于Maxwell2D软件，能够解决电磁场领域的一些基本问题，且对
于日后电气工程及其自动化专业的递进学习具有相当的意义。
Maxwell2D软件
的界面形式非常简单，且操作步骤相对固定：
①建立几何模型；
②指定材料属
性；
③指定边界条件；
④求解条件。
而Maxwell2D强大的后处理功能不仅能直
观的显示场量的分布，还能相关变量的函数关系，更能进行关键系统的分析。
这表明Maxwell2D软件具有合理的实验性以及高度的工程模拟性。
在今后《工程电磁场》的模拟和实验中，不仅需要认真操作，更应理性思考实验背后隐含的数据关系和实验原理，只有对实验进行深刻的分析才能得到
更有意义的结论。
经过本次试验是我对于Maxwell软件的应用更加熟悉对于仿真的操作步骤
及过程有了更深的认识，并且通过实验的内容使我对于涡流和涡流损耗有了一
些了解，同时在实验过程中对工程电磁场学科产生了一些热情，觉得本门课程
深奥和有趣，同时也感谢指导老师在实验中的指导，谢谢您。
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