Maxwell仿真中永磁体材料如何设置剩磁与矫顽力？

Question

在使用Maxwell进行永磁体仿真时，如何正确设置材料的剩磁（Br）和矫顽力（Hc）是关键步骤。常见的技术问题是：**在Maxwell中如何通过BH曲线或材料参数输入准确体现永磁体的磁性能？** 用户常困惑于选择“Coercive Intensity”与“Remanent Flux Density”设置方式的区别，以及是否应采用线性退磁曲线还是导入实测数据。此外，不同坐标系下（如转子旋转坐标系）是否会影响参数设定也常引发误解。这些问题直接影响仿真的准确性，需结合具体电机类型与磁体牌号合理配置。

Answer 1

一、永磁体仿真的核心参数：剩磁与矫顽力

在使用Maxwell进行永磁电机仿真时，正确设置永磁体的材料特性至关重要。其中，剩磁（Br）和矫顽力（Hc）是两个决定性参数。

• 剩磁 Br： 指永磁体在去除外部磁场后仍保留的磁感应强度。
• 矫顽力 Hc： 表示使磁体去磁至零所需的反向磁场强度。

这两个参数共同决定了永磁体的磁能积和退磁性能，直接影响电机输出扭矩、效率及稳定性。

二、Maxwell中永磁体材料设置方式对比

在Maxwell中，用户可通过两种主要方式设置永磁体材料属性：

1. 通过“Remanent Flux Density”直接输入Br值
2. 通过“Coercive Intensity”输入Hc值并结合BH曲线

设置方式	适用场景	优点	缺点
Remanent Flux Density	线性退磁模型、初步设计阶段	设置简单，计算速度快	忽略非线性效应，精度有限
Coercive Intensity + BH Curve	高精度仿真、实测数据支持	更真实反映材料行为	建模复杂，依赖实验数据

三、BH曲线的选择：线性 vs 实测数据

永磁体的BH曲线描述了其磁化与去磁过程。Maxwell支持以下两种方式：

• 线性退磁曲线： 假设B = Br - μ0μr(H + Hc)，适用于NdFeB等常见磁体的初步分析。
• 导入实测BH数据： 从供应商获取或自行测量的数据，适用于高精度要求的仿真。

! Importing BH curve data in Maxwell
Material: "N35SH"
Type: Permanent Magnet
BH Curve Data:
H (A/m)     B (T)
-950000     1.25
-800000     1.20
...
0           1.05
...

建议在关键设计验证阶段优先使用实测数据，以提高仿真结果的可信度。

四、坐标系对参数设定的影响分析

在旋转电机（如PMSM）仿真中，常采用转子坐标系进行建模。此时需注意：

• 永磁体的方向应与转子坐标系一致。
• 材料属性中的磁化方向（Magnetization Orientation）必须对应局部坐标系。

graph TD A[全局坐标系] --> B[定义转子局部坐标系] B --> C[设置永磁体磁化方向] C --> D{是否为各向异性材料?} D -- 是 --> E[使用各向异性BH曲线] D -- 否 --> F[使用标量Br/Hc设置]

错误的坐标系配置会导致磁通路径失真，进而影响电磁转矩和损耗计算。