1概述

在硅鋼片材料的EditMaterial設置窗口中，有一個“Bulk Conductivity”設置選項，在“Core Loss at One Frequency” 窗口，也有一個“Conductivity” 選項設置。本文將闡述硅鋼片的這兩種參數設置的區別。

2實現方法

在Maxwell中，通常把疊片硅鋼片用一個整體來建模，而不會把每一片疊片模型都單獨建出來，疊片模型采用解析法進行計算，按體積來進行加權。

下面將介紹如何在Maxwell中設置建立這種硅鋼片的電導率。這里主要考慮的是疊片鐵芯，以阻止硅鋼片中流動的體電流，此處我們只把感應電流作為鐵損 Core Loss計算的一部分，而不是大范圍的感應電流。

用戶把材料的成分設置為疊壓型Lamination時，需要記住設置疊壓系數和疊壓方向，疊壓方向(Stacking Direction)是疊片平面的法向方向，選項有三種，為V(1)、V(2)、V(3)，分別代表以下三種方向： (1) 直角坐標系的X、Y、Z方向， (2) 圓柱坐標系的R、Phi、Z方向 (3) 球坐標系的 Rho, Theta, Phi方向 疊壓系數(StackingFactor)是一個0和1之間的系數，硅鋼片一般由導磁的鋼和不導磁的絕緣材料組成，該系數是導磁部分長度與總長度的比值。

為了抑制并忽略鐵芯內的感應電流，用戶可將疊片材料的體電導率 Bulk Conductivity設置為0。設置體電導率Bulk Conductivity菜單操作為：Modeler>>Assign material>>選擇需要設置的材料>>點擊 View/Edit materials，在如下圖所示的View/EditMaterial窗口中，將“Bulk Conductivity”設置為0即可。

典型疊片硅鋼片設置： Bulk Conductivity 設置為0 通過該設置，鐵芯內的所有損耗將由鐵芯的損耗設置決定。這是2D分析的最佳選擇，也是3D應用中的基礎選項。 在3D的瞬態場仿真時，如果Bulk Conductivity設置為大于0，并且把渦流效應Eddy Effect關閉，那么進入鐵芯的法向磁通引起的額外的損耗部分會被計算，如下圖所示。

體電導率Bulk Conductivity 按實際材料規格設定(考慮法向磁通損耗的高級設置) 這個額外的損耗部分在鐵損報告Report中隨時間顯示在渦流損耗曲線下。這只是后處理運算，并不會影響場計算結果。

設置體電導率 BulkConductivity大于0，考慮鐵損計算時的法向磁通步驟如下： (1) 使用一個簡單的非零電導率conductivity（非各向異性）； (2) 將材質成分設置為“層疊” Laminated; (3) 關閉掉渦流效應Eddy Effect； (4) 采用標準的Electric Steel損耗模型和系數（Kh,Kc,Ke)，并把鐵耗Core Loss打開。

特別注意，對于典型應用(如電機、變壓器、電抗器)中層疊的鐵芯，磁通的法向分量引起的損耗是比較小的。而對于一些特別的應用，比如有高漏抗的功率變壓器，法向磁通可能會比較大，從而在負載運行時在層疊的鐵芯中引起額外的損耗。在這些特殊的應用中，電導率conductivity可以被設置為大于0。

對于層疊材料（特別是2D模型中），渦流效應Eddy Effect總是被關閉的。這將確保當電導率大于0時，被計算的物體不計算渦流效應（AC 和集膚效應）。層疊鐵芯的渦流損耗（由每一個疊片中的很小的渦流電流引起的）包含于鐵芯損耗計算中。 鐵芯損耗使用損耗系數來直接計算基于場量及其導數的損耗密度。如果這些系數不是已知的，用戶可通過兩種擬合方法來從損耗曲線（BP曲線）中提取這些損耗系數，分別為擬合單頻率曲線和擬合多頻率曲線兩種。

當采用多頻率曲線擬合時，三個損耗系數直接從BP曲線 vs frequency數據擬合得到。

當采用單頻率數據時，有兩個系數從BP曲線擬合得到，另一個系數（Kc）由材料的電導率和疊壓硅鋼片的厚度得到。電導率Conductivity用于計算獲得疊壓鐵芯的Steinmetz損耗系數，在BP曲線的輸入界面上會二次輸入。二次輸入的電導率conductivity對場量的求解和計算無影響，只影響用于鐵芯損耗計算的系數的生成（這是一個后處理運算）。

單頻率的鐵芯損耗曲線選擇 在下拉菜單的“Calculate Properties for”選項中，有一個“CoreLoss at One Frequency”選項，如下圖所示。一個BP曲線的輸入窗口將詢問是否選擇“Core Loss at One Frequency”。窗口中的電導率Conductivity是疊壓硅鋼片的電導率，用于提取Steinmetz損耗系數。

單頻率鐵損BP曲線的設置窗口 用戶也可以查看相關的Maxwell在線幫助主題。

審核編輯：劉清