OpenMagnetic的介绍与使用

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1. Background

OM（OpenMagnetic）OpenMagnetics，能涵盖气隙磁阻，磁导率，铁芯损耗、磁滞损耗、涡流电流损耗、涡流效应、漏感、温升的计算与仿真[1]。

铁损计算模型：改进的Steinmetz方程[2]

气隙阻抗计算：Jonas Muhlethaler [3]

磁场：Germany [4]

语言：C++

优点：

1. 计算时间短

2. 精度与FEM相当

2. OpenMagnetic

2.1 Waveform Bulider

可以生成波形，并进行傅里叶变换得到波形的THD，RMS，频率等。

2.2 Core Designer

1）可以导入现有磁芯获得有效长度面积与体积以及最小面积

2）可以添加气隙，选择长度与位置并绘制3Dor2D视图

此工具可以设计定制化磁芯or有限元仿真

2.3 Core Simulator

1）可以选择一定形状与材料的磁芯给定一定数量的匝数与气隙来计算感量

2）可以获得磁损分为磁滞和涡流损耗[5][6]

2.4 Insulation Coordination Calculator

1) 根据不同的标准以及不同需求使用不同的算法和流程，它可以通过绝缘、爬电距离、电气间隙和耐压获得必须符合一项或多项标准的绝缘距离。

2）用于对应文档中的绝缘间距

2.5 Core Adviser

1）给定设计需求，如绝缘间距

2）给定磁端口激励，如波形生成

3）推荐在线分销商库存的几种磁芯

4）磁芯选择基于AP算法，高频通过保持磁芯损耗与已知参考点不变，随频率缩放最大磁通密度;并缩放 Winding Window 利用率因子来补偿。

2.6. Magnetic Adviser

此工具是基于Core Adviser的升级。与Core Adviser不同的是，此工具会返回全磁性设计包括磁芯，线，层分布以及绝缘。

2.7 Limitations

1）OM是一个线上软件，需要网络才能运行

2）与FEM相比，OM的计算精度低

3）OM用于公网，本地部署需要软件与web开发经验

4）OM用于常规的商业磁件，不能用于特殊磁件如矩形变压器

3. Referance

[1] A. Martínez, "OpenMagnetics: An Online Toolbox for Designing and Simulating Magnetics," in IEEE Power Electronics Magazine, vol. 11, no. 3, pp. 37-50, Sept. 2024.

[2] K. Venkatachalam et al., “Accurate prediction of ferrite core loss with nonsinusoidal waveforms using only Steinmetz parameters,” in Proc. IEEE Workshop Comput. Power Electron., Jun. 2002, pp. 36–41, doi: 10.1109/ CIPE.2002.1196712.

[3] J. Muhlethaler, J. W. Kolar, and A. Ecklebe, “A novel approach for 3D air gap reluctance calculations,” in Proc. 8th Int. Conf. Power Electron. (ECCE Asia), May 2011, pp. 446–452, doi: 10.1109/ICPE.2011.5944575.

[4] M. Albach, Induktivitaten in der Leistungselektronik: Spulen Trafos und Ihre Parasitaren Eigenschaften. Wiesbaden, Germany: Springer Fachmedien, 2017.

[5]W. Roshen, "Ferrite core loss for power magnetic components design," in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 27, no. 6, pp. 4407-4415, Nov. 1991.

[6]W. A. Roshen, "A Practical, Accurate and Very General Core Loss Model for Nonsinusoidal Waveforms," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, no. 1, pp. 30-40, Jan. 2007.