Maxwell 仿真磁芯损耗和绕组损耗的总结

　　本人常使用Maxwell 仿真变压器和电感的损耗，将仿真注意事项记录在下，方便大家交流交流，欢迎各位指出错误之处。

　　未完待续~~~

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一、涡流场与瞬态场的区别

涡流场与瞬态场的区别

	涡流场	瞬态场
网格划分	可自适应网格 可自定义网格划分方式	自定义网格划分方式 导入涡流场网格划分的结果
激励方式	电压、电流	电压、电流、外电路自定义波形
特点	非规则波形分按频率分多次仿真，然后叠加	非规则激励波形一次仿真

 

 二、Winding 与 Coil  的区别

 　　在瞬态场和涡流场，有 Winding 和 Coil 这两个模型。Coil 最终是要分类添加到 Winding 下面。他们的特点如下

Winding 与 Coil 的关系

	Winding	Coil
激励	设置激励源的方式（电压、电流、外电路）	不包含激励
Number of parallel branches	设置Coil的并联数，为1时，代表该Winding下面的所有Coil关系 串联
Number of Condutor		设置匝数
与模型的关系	仅代表逻辑关系	与实际物体有关联

三、模型的简化及特点

　　3.1 多匝并联处理方式

• 一个Winding，一个Coil，Coil 的Number of Condutor 设置为匝数 N，在add winding 的时候设置绕组内部只能设置为Stranded,
•  一个Winding，N 个Coil ，Coil 的 Number of Conductor 设置为 匝数 1

　　以上两种方式，仿真的结果存在很小差异，但是在Result 里面看电流波形的时候，最上面的方案不能看每一匝的电流波形。

　　需要注意的是，第一个方法只能仿真单层绕组结构（如下图所示），内部多层绕组排列成一层。

　　如果是实际多层结构（如下图中图所示），需要将绕组分为多层处理，每层多匝绕组是上下排列结构。

　　3.2 绕组形状的简化

　　变压器常用的圆线由于包含曲面，在网格剖分的时候，剖分的网格数大于同面积的矩形导体，因此在仿真的时候，为了加快仿真进度，常用等面积的矩形代替。

 

四、线圈激励的添加

 　　导体必须在求解域内闭合，或者开放导体的两端必须和求解域的边界平面重合（不能是曲面）

　　我们实际的变压器或者电感的绕线实际上是一根根螺旋线，仿真的时候有两种方式。

• 将螺旋线用一根根闭合的环形导体，将激励加在绕组的横截面上
• 使用导体将螺旋线的首尾闭合，然后将激励加在闭合导体的横截面上

　　如何将激励加在导体的横截面上呢？

　　答案是：

　　Step 1: 在Maxwell 的 Modeler 下的 Surface 下的 section ，

　　　　这一步将模型按选择的面切为两个横截面，但是这两个横截面是一体的，

　　Step 2: 在Maxwell 的 Modeler 下的 Boolean 下的 Separate Bodies,

　　　　这一步将上一步产生的两个横截面分开成两个模型

　　Step 3: select face and delete

　　　　选择多余的横截面并删除，激励加载闭合导体的一个横截面上就行了。

五、对激励的处理

　　在Maxwell 的 Excitations 子目录下，有下面两个items。

• 　　Set Eddy Effects 
  • 　　Use checkboxes to turn on/off eddy effect of deformation current setting 。也就是仿真绕组损耗需要考虑涡流效应的时候把这项选上，没选上仿真出来的结果是不考虑涡流效应的绕组损耗。
• 　　Set Core loss
  • 　　Use checkboxes to turn on/off core loss settings. 与上一条同理，这个是设置仿真结果的磁芯损耗，没有选上的话，仿真结果里面就不包含磁芯损耗

 

六、数据曲线后处理

　　仿真结束后，在 Result 子目录下，常用的有两个items

• Create Transient Report （绘制内部变量的波形或者表格）
• Create Fields Report （绘制自定义变量的波形或者表格，需要在仿真前在 Fields Overlays 下的Calculator 里面定义）

　　在获取到下图所示的图后，可以在右上脚的图例上的目录Trace Characteristics 下 all items做数据处理，包括计算平均值等。

　　注意：对数据处理的时候，需要在稳定的周期里面进行，防止刚开始仿真数据不稳定对结果造成误差。