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叠片铁心仿真

叠片的目的是把铁磁材料分割成相互绝缘的薄片以减小涡流和损耗;仿真时用叠片系数 kst 把分层材料等效为磁性能经过调整的均质介质。

几乎各类电工装置中都会用到叠片铁心。叠片的目的是把铁磁材料分割成相互电绝缘的较小截面,以减小涡流和损耗。由于叠片的存在,导磁介质(纯钢)的量比叠片铁心的总宽度要少一些,这一点用叠片系数 kst 来计入——它等于各钢片宽度之和与叠片铁心总宽度之比:

kst = l_st / l_total

含叠片部件的装置做电磁仿真时,可以采用一种专门方法:把叠层中的分层材料替换为磁性能经过专门调整的均质介质。这样叠片区域的有限元网格密度可以降低,从而减少计算资源需求,显著提高含叠片装置的仿真速度。

在涉及叠片铁心的线性问题中,只需把铁心的磁导率按 kst 折减:

μ₁ = μ · kst

在非线性情况下,则需要重新定义磁化曲线:用修正后的曲线 B₁(H) 代替材料原始的 B(H) 曲线。

在强磁场下,B 与 B₁ 之间的差别变得显著。例如磁通密度 B = 1.3 T 对应的磁场强度为 H = 1080 A/m;计入叠片后实际磁通密度为 B₁ = 1.3 / 0.93 = 1.4 T,该磁通密度对应的磁场强度为 H₁ = 1490 A/m。也就是说,磁通密度相差 7%,会导致磁场强度相差约 38%。

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