第一象限初始BH曲线定义以及实践经验进行探讨

1问题描述

软磁材料的BH曲线通常在BH曲线回路的第一个象限中，并表征初始饱和曲线。

如果用户希望输入自己特定BH曲线，请参考本文的最佳实践以确保输入点选择能够正确的表征材料的非线性特性。

硬磁材料(如永磁体)通常在第二象限中定义，使用矢量磁滞建模技术需要完整的磁滞回线，此处暂不作讨论。

本文中主要对第一象限初始BH曲线定义以及BH曲线定义的实践经验进行探讨。

2方法实现

基于非线性BH曲线方式定义的非线性磁性材料适用于静态磁场、涡流以及瞬态磁场求解器。输入新的数据点建立非线性BH曲线的分步说明。



BH曲线定义 BH曲线的数据点，即可以手动输入，也可以从外部文件中导入。在定义BH曲线点时，应该遵从以下规则：

对于NormalBH曲线，曲线上任一位置点的斜率不能小于真空磁导率；

对于IntrinsicBH曲线，曲线的斜率不能小于0；

磁通密度B的值必须沿曲线递增；

第一个数据点的磁通密度B和磁场强度H数值必须为0； 描述BH的数据点应足够多以便准确的表征曲线规律，在BH曲线的“膝点”区域需要20个以上的的数据点；

由于FEA求解过程中，BH工作点可能超出输入BH数据集范围，在这种情况下，Maxwell会对BH数据进行向外插值延伸处理。

软件采用用户定义的最后两个数据点之间的斜率进行BH曲线外推插值，因此这两个点的斜率应尽可能接近真空磁导率μ0。

BH曲线最后两个点之间的斜率可描述为相对增量磁导率，当分别采用Tesla、Amps/m作为磁通密度B、磁场强度H的变量单位时，计算表达式如下所示：

为了更好的表征材料磁饱和特性，相对增量磁导率应该接近于1。

若BH曲线最后2个点的斜率大于真空磁导率的两倍，那么在执行仿真计算过程的时候，软件会报告一条警告消息，提示可能会出现非物理解。



警告信息

某些材料在曲线中会定义一个初始“趾”区域，以表示在弱磁场状况下的初始磁导率。

如果设备工作在低电磁感应状况下，那么该数据可能会很重要。



Types of Inductance

3总结

本文介绍了第一象限初始BH曲线的定义，同时对BH曲线定义时需要注意的一些问题进行了描述，帮助用户更好的对非线性材料BH曲线进行参数设定，为提高仿真精确度提供了方法，给用户对非线性材料仿真方法的实现提供了一定参考。

审核编辑：刘清