如何在Maxwell中实现磁导率的冻结呢？

1概述

磁导率的冻结可用于非线性磁性材料。该方法的原理是，先计算源设计的非线性磁导率，然后将这些计算数据作为冻结（场无关）值导入目标设计中。利用这种技术，可将具有相同材料性质的目标设计成为一个线性问题，可以用于其他仿真模拟，比如小信号分析。

2原理介绍

电机磁路都存在一定程度的饱和，因此定转子共同励磁场强Hcb (工作点a) 、永磁体单独励磁场强Hpm (工作点b) 、电枢电流单独励磁场强Hi (工作点c)，三者产生的磁密Bcb、Bp、Bi不满足线性叠加原理，即Hpm +Hi =Hcb，但Bpm +Bi＞Bcb。

为了获得定转子励磁分量正确的磁密贡献，在有限元计算时，需先计算共同励磁 Hcb的磁密 Bcb (工作点a) ，并保存各剖分单元当前的磁导率，这是一次非线性磁场求解; 再利用保存的各单元磁导率，计算Hpm或Hi 单独存在时的磁密Bpm_fp或 Bi_fp (工作点d或e) ，这是两次线性磁场求解。由于工作点 a、d、e 位于过原点的直线上，因此满足线性叠加原理，即三个励磁产生的磁密满足 Bpm_fp+Bi_fp=Bcb。这就是冻结磁导方法。



冻结磁导率原理

3实现方法

采用冻结磁导率方法时需要注意以下几点：

(1)冻结磁导率可以从任何非线性静磁设计中得到；

(2)具有非线性磁导率的设计称为源设计，使用这种预计算的磁导率的设计，称为目标设计；

(3)源设计和目标设计的几何形状必须相同；

(4)预计算的磁导率是在经过任意数量的自适应迭代步数（一个或多个）后，从源设计中获得的；

(5)目标设计中引入的磁导率，现在与磁通密度和强度无关；

(6)源设计必须使用静磁场求解器进行非线性求解，但目标设计可以是静磁场(DC)或涡流场(AC)求解器类型。

在Solve Setup中的Solver选项卡中设置预计算磁导率的输入，依照以下步骤:

(1)勾选“使用预计算的磁导率数据”复选框，然后设置链接窗口弹出；



勾选“使用预计算的磁导率数据”复选框

(2)找到源设计及其源求解结果。

请注意，源设计必须具有与当前设计相同的几何形状；

(3)可以从源设计映射变量;

(4)点击确认；



链接设置

(5)在Solve Setup 的General选项卡中，设置自适应迭代步数为1。用户如果没有正确设置，Maxwell将通知这个错误，并在确认后将自适应传递的数量改为1。



设置自适应迭代步数为1

4总结

本文首先阐述了冻结磁导率的原理，接着介绍了如何在Maxwell中实现磁导率的冻结，同时指出了冻结磁导率时，用户需要注意的一些事项，帮助用户理解并掌握基于Maxwell的冻结磁导率方法实现。

审核编辑：刘清