ANSYS低頻磁場第二章-5

第二章

第5節(jié)二維靜磁學(xué)1耦合和約束方程應(yīng)用問題描述平面磁性離合器六極裝置平行磁化分析目的利用奇對稱周期性條件來模擬1/6模型計(jì)算圖示狀態(tài)的力矩定子磁性離合器轉(zhuǎn)子2性質(zhì)

定子和轉(zhuǎn)子磁體:

Hc=750,000A/mBr=.9896(μr=1.05)

定子和轉(zhuǎn)子磁體

SA1010轉(zhuǎn)子磁化方向 (水平方向反時(shí)針30度）

定子磁化方向：水平模型參數(shù)半徑單位(R)

:英寸勵(lì)磁:

無磁離合器1/12模型轉(zhuǎn)子鐵，材料2轉(zhuǎn)子磁體，材料3定子磁體，材料6定子鐵，材料5(上面只顯示了一半模型)3利用clutch.mac宏命令建模實(shí)體模型和單元（國際單位制）SA1010系列鐵將定子磁體單元和鐵單元定義為一個(gè)部件S_IRON每個(gè)轉(zhuǎn)子磁體各有一個(gè)單元坐標(biāo)系材料號該磁體單元的X方向?yàn)?1號局部坐標(biāo)系的X方向該磁體單元的X方向?yàn)?2號局部坐標(biāo)系的X方向4對材料2和3定義為各向同性磁體性質(zhì)

Preproc.>materialprops>isotropic重復(fù)這些步驟，定義定子磁體材料3選擇OK選擇OK5為轉(zhuǎn)子磁體平行磁化方向定義11號局部坐標(biāo)系水平方向反時(shí)針30度（總體坐標(biāo)+X軸）局部坐標(biāo)系原點(diǎn)與總體坐標(biāo)系一致

Utility>workplane>localcoord.systems>createlocalCS>at specifiedlocation回車（鍵盤）在選擇框選取OK611號局部坐標(biāo)系的X軸與總體坐標(biāo)系X軸的夾角選取OK7采用與前面相同的方法為下面轉(zhuǎn)子磁體建立12號局部坐標(biāo)系下面轉(zhuǎn)子磁體是-30°,但方向相反(180°)選擇OK0-30+1808為了觀察單元坐標(biāo)系的變化，要激活單元坐標(biāo)系標(biāo)記

Utility>plotcntrls>symbols>選擇OK“白”“綠”坐標(biāo)軸分別相應(yīng)于單元軸的X、Y方向9給定子外半徑加上通量平行條件

Preproc>loads>apply>boundary>-fluxparl>onlines (選擇定子鐵體外半徑上弧線)通過強(qiáng)迫內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)的MVP保持常數(shù)，在轉(zhuǎn)子鐵體內(nèi)半徑上施加通量平行邊界條件選擇轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)對內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合

Preproc>coupleDOFs

（在選擇框選擇pickALL)選擇OK10激活總體坐標(biāo)系

Utility>workplane>changeactiveCS>globalCS識別模型內(nèi)外半徑位置關(guān)鍵點(diǎn)9:模型內(nèi)半徑上關(guān)鍵點(diǎn)19:模型外半徑上11周期性邊界條件必須施加到離合器兩側(cè)

Preproc>loads>boundary>periodicBCs選擇OK用關(guān)鍵點(diǎn)函數(shù)功能得到內(nèi)外半徑的值選擇OK模型另一側(cè)邊的位置12磁離合器1/6模型邊界條件耦合使內(nèi)半徑滿足通量平行條件各自的約束方程保證了奇對稱條件強(qiáng)制約束使外半徑滿足通量平行條件13利用求解時(shí)貯存的單元數(shù)據(jù)來計(jì)算力矩，故必須設(shè)置力矩計(jì)算標(biāo)志

Preproc>loads>apply>flag>comp.Force/torq

(利用宏命令定義的S_IRON組件)施加相應(yīng)的表面標(biāo)志以計(jì)算力/力矩(只圖示模型上半部分）14求解計(jì)算

Solu>electromagnet>opt&solv磁力線圖15計(jì)算力矩

Postproc>elect&magcalc>comp.Torque (選擇S_IRON組件)力矩作用于定子注意：力矩單位為單位長度牛米16利用Maxwell應(yīng)力張量方法由路徑計(jì)算也能計(jì)算力矩

Postpro>elec&magcalc>circulartorq計(jì)算力矩時(shí)的圓形路徑半徑選擇OK17力矩作用在轉(zhuǎn)子上使定子和轉(zhuǎn)子磁極成一直線排列力矩計(jì)算路徑18模擬有許多磁極的電機(jī)，周期性邊界條件非常有用右圖顯示的是一個(gè)10極永磁電機(jī)模擬轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流會(huì)變化。定子槽內(nèi)顯示電流密度本模型也允許轉(zhuǎn)子和定子相互獨(dú)立觀看動(dòng)畫，可執(zhí)行動(dòng)畫文件:mach2d.avi定子轉(zhuǎn)子19約束方程—不相同網(wǎng)格應(yīng)用問題描述軸對稱致動(dòng)器分析目的計(jì)算銜鐵在任意垂直位置時(shí)的電磁力線圈定子銜鐵20性質(zhì)定子/銜鐵：鐵介質(zhì)

μr=1000線圈:空氣磁導(dǎo)率空氣:空氣磁導(dǎo)率勵(lì)磁4000安匝銜鐵運(yùn)動(dòng)方向銜鐵材料4定子材料4線圈材料321

輸入宏命令mv_arm.mac建立模型實(shí)體模型和單元（SI單位制）磁化率=1000銜鐵單元組件A_IRON銜鐵單元和節(jié)點(diǎn)組件ARMATURE線圈為4000安匝模型在此線上不相連22連接不相同網(wǎng)格需要有：網(wǎng)格較細(xì)的一邊的節(jié)點(diǎn)另一邊的單元將定子一側(cè)邊界上的節(jié)點(diǎn)建立組件.選擇定子模型邊界上線段選擇STATOR組件再選擇邊界上線段選擇所選線段上的全部節(jié)點(diǎn)建立單節(jié)點(diǎn)組件CE_N定子內(nèi)半徑全部節(jié)點(diǎn)23選擇銜鐵組件ARMATURE選擇節(jié)點(diǎn)組件CE_N應(yīng)用約束方程生成器

Preproc>coupling/ceqn>adjacentregions選擇OK24節(jié)點(diǎn)上施加通量平行條件，但不包括約束方程所含節(jié)點(diǎn)激活全部單元選擇外部節(jié)點(diǎn)不選約束方程中節(jié)點(diǎn)（最大約束方程數(shù)為1000）Preproc.>loads>apply>boundary>flux-par’l-onnodes>

(選擇pickall）生成約束方程25對銜鐵施加力邊界條件標(biāo)志

Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>CompForce 選擇OK產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)后，銜鐵力標(biāo)志仍然有效26執(zhí)行求解全部激活

Solu>electromagnet>opt&solve圖示磁通密度

Postproc>plotresults>nodalsolution弱場顯示有嚴(yán)重漏磁注：磁力線和磁通密度在邊界上連續(xù)BSUM(T)磁通密度和磁力線迭加顯示27利用求解時(shí)所得力求和而得到垂直力

Postpro>elec&magcalc>comp.Force (應(yīng)用A_IRON組件)作用在銜鐵上的力迫使銜鐵向下運(yùn)動(dòng)28利用move/modify菜單使與銜鐵相關(guān)的平面向下運(yùn)動(dòng)選擇ARMATURE組件

Preproc>move/modify>areas (選擇pickALL)銜鐵向下運(yùn)動(dòng)距離選擇OK29銜鐵需要與定子重新相關(guān)聯(lián)首先刪除已存在的約束方程Preproc>couple/ceqn>delconstreqn選擇OK與前面一樣重新設(shè)置銜鐵的關(guān)聯(lián)對除有約束方程的節(jié)點(diǎn)外的所有外部節(jié)點(diǎn)重新施加平行條件執(zhí)行求解30BSUM(T)顯示磁通密度和磁力線迭加圖由于銜鐵位置改變，磁力線隨著變化定子內(nèi)最大磁密BSUM增大模型交界處磁場連續(xù)31