涡流损耗 — CAE术语解说

涡流损耗是电动机和变压器铁芯（电磁钢板）中发生的能量损失的一种。交变磁场中的导电铁芯，由于电磁感应会在其内部产生环状电流（涡流）。这种涡流因铁芯的电阻而转化为焦耳热，就是涡流损耗。它与频率f的平方和磁通密度B的平方成正比，所以高速旋转（高频）时，如果要提高功率密度，涡流损耗会急剧增加。在电动车高速电动机中，铁损的大部分就是涡流损耗，因此是设计的核心课题。

涡流在板面内流动。当板厚d变薄时，涡流回路的面积变小，所以诱生的感应电动势减小，同时流动路径的电阻增加——这两种效应都会使涡流的大小减少。涡流损耗与d²成正比，所以把板厚减半时，损耗就会变成原来的1/4。实际电动机用电磁钢板的厚度通常为0.2～0.5毫米，高速旋转电动车甚至用到0.1毫米的薄板。但薄板化会增加冲压成本，积层数增加也会提高制造难度。

要直接计算时变磁场中的涡流分布，需要进行时间瞬态FEM（Transient FEM），Ansys Maxwell、JMAG、OpenFOAM（magnetoFoam）等软件都有实现。但是，如果把整个积层钢板的所有层都用FEM建模，计算成本会急剧增加。因此实际应用中采用均质化模型——将各层替换为等效各向异性导电体，计算宏观涡流分布的方法。如果使用Bertotti损失分离模型，也可以从磁通密度波形和B-H曲线解析地估计铁损（磁滞损耗+涡流损耗+过量损耗）。