AnsoftMaxwellD圆柱永磁体受力仿真Harris
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问题分析:两个圆柱形永磁铁,磁化方向为轴向,分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。
仿真步骤:一、打开Maxwell软件,点击三维建模,保存文件及分析项目二、点击,设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数:下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱,先选中大圆柱,按住Ctrl再选小圆柱,点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算,得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化:选中圆柱模型上右键,选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数,参数化成功。
五、添加求解域点击,在Value里输入200六、添加求解参数,即磁力选中小圆柱,右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分,不用在Mesh Operations中操作(这个是手动网格划分的选项)在上点击右键/Add Solution Setup,默认点确定即可在绘图区Ctrl+A,在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations,自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置,设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出,选择进行设置。
所有都设置好以后,在上单击右键,选择Analyze,等待仿真计算结束后还是上图位置处右击,选择View Analysis Results,即可看到仿真结果:九、磁场分布查看:先选中求解域,在上右击/Fields/B/B_Vector(磁长的矢量分布情况)或者Mag_B(大小强弱分布情况)。
1. 静电场问题实例:平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述:上下两极板尺寸:25mm×25mm×2mm,材料:pec(理想导体)介质尺寸:25mm×25mm×1mm,材料:mica(云母介质)激励:电压源,上极板电压:5V,下极板电压:0V。
要求计算该电容器的电容值1.建模(Model)Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Planar Cap(工程命名为“Planar Cap”)选择求解器类型:Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic创建下极板六面体Draw > Box(创建下极板六面体)下极板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec(设置材料为理想导体perfect conductor)创建上极板六面体Draw > Box(创建下极板六面体)上极板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 3)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec(设置材料为理想导体perfect conductor)创建中间的介质六面体Draw > Box(创建下极板六面体)介质板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 2)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 1)将六面体重命名为mediumAssign Material > mica(设置材料为云母mica,也可以根据实际情况设置新材料)创建计算区域(Region)Padding Percentage:0%忽略电场的边缘效应(fringing effect)电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励(Assign Excitation)选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数(Assign Executive Parameter)Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数(Create Analysis Setup)Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数:Maximum number of passes > 10 误差要求:Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例:Refinement per Pass > 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值:31.543pF2. 恒定电场问题实例:导体中的电流仿真恒定电场:导体中,以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场,或恒定电流场(DC conduction ) 恒定电场的源:(1)Voltage Excitation ,导体不同面上的电压 (2)Current Excitations ,施加在导体表面的电流(3)Sink (汇),一种吸收电流的设置,确保每个导体流入的电流等于流出的电流。
问题分析:两个圆柱形永磁铁,磁化方向为轴向,分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。
仿真步骤:一、打开Maxwell软件,点击三维建模,保存文件及分析项目二、点击,设置SolutionType静磁场Magnetostatic求解器类型三、设置永磁材料复制永磁材料改参数:下图中的X/Y/Z Component后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向双击添加的材料自动加载到项目材料中四、建模添加材料使用建大小两个圆柱,先选中大圆柱,按住Ctrl再选小圆柱,点击中的Boolean运算中的Subtract做减运算,得到空心圆柱模型小圆柱的Z向高度参数化:选中圆柱模型上右键,选择Properties其中InnerHeight是自命名的高度参数,参数化成功。
五、添加求解域点击,在Value里输入200六、添加求解参数,即磁力选中小圆柱,右键单击/Assign/Force七、求解设定及网格划分网格采用自动划分,不用在Mesh Operations中操作(这个是手动网格划分的选项)在上点击右键/Add Solution Setup,默认点确定即可在绘图区Ctrl+A,在Analysis上单击右键/Apply Mesh Operations,自动网格划分完毕八、参数扫描求解就是InnerHeight的变化过程中ZForce的值右击/Add/Parametric设置计算结果项该界面是默认力ZForce的输出设置,设置完后点击Add Calculation;如果要对Zforce插入其他公式输出,选择进行设置。
所有都设置好以后,在上单击右键,选择Analyze,等待仿真计算结束后还是上图位置处右击,选择View Analysis Results,即可看到仿真结果:九、磁场分布查看:先选中求解域,在上右击/Fields/B/B_Vector(磁长的矢量分布情况)或者Mag_B(大小强弱分布情况)。
精心整理问题分析:
两个圆柱形永磁铁,磁化方向为轴向,分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。
仿真步骤:
一、
二、点击,设置
三、
四、
使用建大小两个圆柱,先选中大圆柱,按住
中的
选中圆柱模型上右键,选择Properties
其中InnerHeight是自命名的高度参数,参数化成功。
五、添加求解域
点击,在Value里输入200
六、添加求解参数,即磁力
选中小圆柱,右键单击/Assign/Force
七、求解设定及网格划分
在
八、
就是
右击/Add/Parametric
设置计算结果项
该界面是默认力ZForce的输出设置,设置完后点击AddCalculation;如果要对Zforce 插入其他公式输出,选择
进行设置。
所有都设置好以后,在上单击右键,选择Analyze,等待仿真计算结束后还是上图位置处右击,选择ViewAnalysisResults,即可看到仿真结果:
九、
在
或者(大小强弱分布情况)。
电磁场与电磁波项目训练报告仿真求解圆柱形电容器班级:通信13-2姓名:闫振宇学号:1306030222指导教师:徐维老师成绩:电子与信息工程学院信息与通信工程系项目训练一 仿真求解圆柱形电容器1. 实验目的和任务1)掌握用ANSYS Maxwell 软件仿真的方法;2)学会利用所学的场强,电容,电场的知识来解决实际现实生活中的计算问题; 3)利用ANSYS Maxwell 软件仿真圆柱形电容器。
2. 实验内容1)学习ANSYS Maxwel 有限元分析步骤; 2)学习ANSYS Maxwel 的基本仿真操作步骤;3)对圆柱体电容器计算理论值和实验的仿真值进行比较,得出结论。
3. 实验原理电容是反映电容器储存的电荷本领大小的物理量。
电容的定义:一个电容器所带的电量Q 总与其电压U 成正比,比值Q/U 叫电容器的电容。
以C 表示电容器的电容,就有公式:UQ C =电容器的电容决定于电容器的本身结构,即是导体的形状,尺寸以及两导体间电介质的种类等,而与它所带的电量无关。
首先,假设本题中圆柱体电容器的内部的外表面,和外部的内表面分别带有绝对值为Q 的电量。
两筒之间充满相对介电常数为εr的电介质。
(m F o 1012855313.8-⨯=ε)所以,在距离轴线为r 的电介质中一点的电场强度E 为:rLQ E r εεπ 2=对E 进行积分,可以得到两圆筒间的电压U 为:dr RR rL Q U r ⎰=212εεπ =R R L Q r 12ln 2εεπ就得到了圆柱形电容器的电容C 为:)ln(212RR L C r εεπ =根据以上的公式,代入R2=1mm,R1=0.6mm,得出长度为L的圆柱形电容器电容。
4.实验步骤4.1建模(Model)Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Cylinder Cap(工程命名为“Cylinder yuanzhuti”)选择求解器类型:Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic(静电的)4.1.1 创建中心圆柱体导体Draw > Cylinder(中心圆柱体导体)圆柱中心点坐标:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0.6, 0.6,0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)mm将圆柱体重命名为Cylinder5Assign Material > copper(设置材料为铜copper)4.1.2 创建内外导体间空心圆柱体介质Draw > Cylinder(中心圆柱体导体)圆柱中心点坐标:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0.6, 0.6,0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)mm将圆柱体重命名为Cylinder1Draw > Cylinder(中心圆柱体导体)圆柱中心点坐标:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(1.0, 1.0,0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)mm将圆柱体重命名为Cylinder2选中Cylinder1,Cylinder2Modeler (建模)> Boolean > Sbutract(分离)Blank park:Cylinder1Tool park:Cylinder2将分离出的圆环命名为Cylinder4Assign Material > air(设置材料为空气air)4.1.3创建外空心圆柱体导体Draw > Cylinder(中心圆柱体导体)圆柱中心点坐标:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(1.0, 1.0,0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)mm将圆柱体重命名为Cylinder6Draw > Cylinder(中心圆柱体导体)圆柱中心点坐标:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(1.2, 1.2,0)mm坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)mm将圆柱体重命名为Cylinder7选中Cylinder6,Cylinder7Modeler (建模)> Boolean > Sbutract(分离)Blank park:Cylinder6Tool park:Cylinder7将分离出的圆环命名为Cylinder3Assign Material > copper(设置材料为铜copper)图4-1仿真效果图4.2设置参数4.2.1 创建设置区域(Region)Draw > RegionPadding Percentage:0%减少电场的边缘效应(fringing effect)4.2.2 设置激励电压(Assign Excitation)选择Cylinder5Maxwell 3D> Excitations > Assign>V oltage > 5V选择Cylinder3Maxwell 3D> Excitations > Assign >V oltage > 0V4.2.3设置自适应计算参数(Create Analysis Setup)Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数:Maximum number of passes > 10误差要求:Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例:Refinement per Pass > 50%4.2.4 设置计算参数(Assign Executive Parameter)Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > V oltage1, V oltage2 4.2.5 check,计算,查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix图4-2仿真数据图5.数据取电容器长度L为:2mm,则有:电容值:C=0.2186pF表 4-1 理论及仿真的值理论计算值仿真输出值0.2179pF 0.2186pF图5-1电压分布图6.心得体会通过利用Maxwell软件制作圆柱体电容器,了解了Maxwell软件的基本操作和使用方法。
1. 静电场问题实例:平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述:上下两极板尺寸:25mm×25mm×2mm,材料:pec(理想导体)介质尺寸:25mm×25mm×1mm,材料:mica(云母介质)激励:电压源,上极板电压:5V,下极板电压:0V。
要求计算该电容器的电容值1.建模(Model)Project > Insert Maxwell 3D DesignFile>Save as>Planar Cap(工程命名为“Planar Cap”)选择求解器类型:Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic创建下极板六面体Draw > Box(创建下极板六面体)下极板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec(设置材料为理想导体perfect conductor)创建上极板六面体Draw > Box(创建下极板六面体)上极板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 3)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 2)将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec(设置材料为理想导体perfect conductor)创建中间的介质六面体Draw > Box(创建下极板六面体)介质板起点:(X,Y,Z)>(0, 0, 2)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(25, 25,0)坐标偏置:(dX,dY,dZ)>(0, 0, 1)将六面体重命名为mediumAssign Material > mica(设置材料为云母mica,也可以根据实际情况设置新材料)创建计算区域(Region)Padding Percentage:0%忽略电场的边缘效应(fringing effect)电容器中电场分布的边缘效应2.设置激励(Assign Excitation)选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 5V选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数(Assign Executive Parameter)Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix > Voltage1, Voltage2 4.设置自适应计算参数(Create Analysis Setup)Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数:Maximum number of passes > 10 误差要求:Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例:Refinement per Pass > 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值:31.543pF2. 恒定电场问题实例:导体中的电流仿真恒定电场:导体中,以恒定速度运动的电荷产生的电场称为恒定电场,或恒定电流场(DC conduction ) 恒定电场的源:(1)Voltage Excitation ,导体不同面上的电压 (2)Current Excitations ,施加在导体表面的电流(3)Sink (汇),一种吸收电流的设置,确保每个导体流入的电流等于流出的电流。
Ansoft软件Maxwell2D中表贴式永磁同步电机激磁方向的快速设置作者:tobeno321引言:Maxwell作为一款电磁仿真软件,给电机设计师们带来了极大的便利,但不少新手掌握起来还存在一些问题,本人针对这些问题,相应的做出了一些教程,仅供大家学习使用。
本期我们讲解表贴式永磁同步电机激磁方向的便捷设置。
RM模块能够根据用户输入电机的参数,自动生成电机的结构,永磁体的形状以及能够满足电机仿真的其他必要条件,但由于软件的局限性,往往不能完全满足用户的需求,这时候用户会选择自己导入电机结构来满足自己的需求,在这个过程中,会遇到各种问题,这里我们针对设置永磁体激磁方向问题来进行讨论。
一.内置式(插入式)永磁电机永磁体激磁方向设置此类永磁体形状(如图1所示)为规则的正方体结构,激磁方向设置方法相对简单,操作起来很快。
图1操作步骤:1.建立相对坐标系。
首先,为了避免混淆,删除RM生成的所有相对坐标系。
如图2所示,点击,开始建立相对坐标系。
选择永磁体的一角为相对坐标系坐标原点(点1),选择永磁体实际激磁方向上的另外一点为系的终点(点2)。
这样就建立起该块永磁体的激磁方向的相对坐标系。
图22.按照同样的方法设置其他几块永磁体激磁方向的相对坐标系,这里要注意,两块相邻的永磁体激磁方向要相反。
3.全部建完后,需要对永磁体的激磁方向进行选择。
选中永磁体,打开属性对话框,在选择相对坐标系,具体如图3所示,各个永磁体按设置顺序选择12345五个相对坐标系。
图3二.表贴式永磁电机永磁体激磁方向设置(平行充磁)与内置式(插入式)永磁电机永磁体形状不同,表贴式永磁电机的永磁体的形状为弧形,不能够采用那种直接在永磁体上建立坐标系的方法,需要做出辅助线来帮助建立。
这里以一台40极48槽电机为例进行说明。
这里展示该电机的1/8模型(如图4)。
图4具体步骤如下:1.以原点为定点,沿着X轴取任意长度,画一条直线,依此直线进行下一步操作。
酗删如咖理论与设计基于Ansoft的永磁同步发电机建模与仿真朱少林王群京合肥工业大学(230009)ModelingandSimulationofPermanent—magnetSynchronousGeneratorBasedonAnsoftZhuShaolinWangQunjingHefeiUniversityofTechnology摘要:利用Ansoft软件中的RMxprt和Maxwell2D模块建立了永磁同步发电机(PMSG)的系统仿真模型。
通过对PMSG模型进行瞬态仿真,得到它的反电动势曲线、相电流曲线以及气隙磁密分布曲线。
仿真结果为永磁同步发电机的进一步优化设计提供了理论依据。
关键词:永磁同步发电机Ansoft瞬态仿真Abstract:Asimulationmodelofpermanent-magnetsynchronousgenerator(PMSG)waspresentedusingRMxprtandMaxwell2DmoduleofAnsoft.Theback-emfcurve.phasecurrentcurveanddistributionoftheairgapmagneticf1UXdensitycurvewereobtainedbythetransientsimulationonthePMSG.TheresultsofsimulationprovidedtheoreticalfoundationfortheoptimizationdesignofPMSG.Keywords:PMSGAnsoftTransientsimulation与电励磁同步发电机相比,永磁同步发电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。
随着永磁材料性能的不断提高和完善,特别是铷铁硼永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善,价格的逐步降低,以及电力电子器件的进一步发展,永磁同步发电机在国防、工农业生产和日常生活等方面获得了越来越广泛的应用。
A n s o f t M a x w e l l静态磁场参数化操作
Ansoft Maxwell静态磁场参数化操作第一步、新建一个3D Design,点击下图蓝色图标
第二部、定义求解类型,默认为静磁场求解器
第三步、绘制几何模型
第四步、定义材料
第五步、添加电流激励,选中绘制的电流截面,右击Excitations——Assign——Current,在Value中设定安匝数,可将电流设成变量以便进行参数化计算,如下图将其设为I,匝数为60,并勾选Standed
第六步、添加求解参数,选中几何模型衔铁,右击Parameters,选择Force,求解完后即在可Result中查看衔铁所受电磁力
第七步、添加求解设置,右击Analysis,选择Add Solution Setup,默认设置即可,直接确定
第八步、设置参数化求解,右击Optimetrics——Add——Parametric,弹出下面对话框(图2),点Add,之后在弹出的对话框中(图3),Variable选中要进行参数化计算的变量,如电流,并在下面设置变量范围和步长,然后点Add——OK。
返回上一界面图2,重复刚才操作,完成其他变量的添加,如气隙。
之后点击图2中的Table,可查看所有会计算的参数组合形式。
图1
图2
图3 第九步、检查模型
第十步、计算,查看结果。
基于A n soft M axw ell 2D 的开关磁阻电机仿真研究收稿日期:2004-11-22修回日期:2005-10-08周会军 丁文 鱼振民(西安交通大学电气工程学院,西安,710049)摘 要:基于A nsoft M axw ell 2D 的仿真环境,建立了开关磁阻电动机(SRM )的系统仿真模型。
在建立仿真模型基础上,对电动机的基本特性进行了仿真研究,获得了电机不同位置时的磁场分布、静态电磁参数和动态性能仿真结果。
仿真结果可以用于指导该型电机及其控制系统的设计和优化。
关键词:开关磁电动机;A nsoft 软件;M axw ell ;2维磁场中图分类号:TM 352 文献标识码:A 文章编号:1001-6848(2005)06-0010-03Si m ula tion and Ana lysis of Switched Reluctance M otorZHOU H u i -jun ,D I N G W en ,YU Zhen -m in(Shoo l of E lectrical Engineering ,X i’an J iao tong U niversity ,X i’an ,Ch ina )Abstract :T h is paper introduces the modeling of s w itched reluctance mo to r using M axw ell 2Dof A nsoft co rpo rati on .T he basic perfo r m ances of SRM are analyzed based on the model ,w h ich include the distributi on of m agnetic field at the vari ous ro to r po siti on ,static electrom agnetic characteristics and dynam ic si m ulati on results .T he results o si m ulati on can be available to design and op ti m ize th is new type m ach ine and contro l system .Key words :SRM ;A nsoft ;Si m ulati on ;M axw ell 2D0 引 言开关磁阻电机驱动系统由电机本体(Sw itchedR eluctanceM o to r ,简称SRM )、功率变换器、位置传感器和控制器4部分组成[1]。
Ansoft Maxwell电磁仿真软件的应用实验报告一Maxwell 简介Ansoft公司的Maxwell是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。
包括静电场、静磁场、时变电场、涡流场、瞬态场和温度场计算等,可以用来分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。
Maxwell还可以产生高精度的等效电路模型以供Ansoft的SIMPLORER模块和其他电路分析工具调用。
三维静电场分析(3D Electrostatic Field)用于分析由静止电荷、直流电压引起的静电场。
该模块直接计算标量电位,得到电场强度(E),电位移矢量(D),电场力、电场能量、转矩、电容值等。
可用于分析直流高压绝缘问题,电容器储能问题等。
三维直流磁场分析(3D DC Magnetic)用于分析由恒定电流、永磁体及外部激磁引起的磁场。
该模块可计算磁场强度(H),电流密度(J),磁感应强度(B),磁场力、磁场能量、转矩、电感等。
可用于分析直流载流线圈磁场,永磁体产生磁场等。
涡流场分析(Eddy Current Field)用于分析受涡流、集肤效应、邻近效应影响的系统。
它求解的频率范围可以从0到数百兆赫兹,能够计算损耗、铁损、力、转矩、电感与储能。
可用于分析导体中的涡流分布。
三维正弦电磁场特性等。
瞬态场(Transient Field)用于求解某些涉及到运动和任意波形的电压、电流源激励的设备。
该模块能同时求解磁场、电路及运动等强耦合的方程,因而可轻而易举地解决上述装置的性能分析问题。
二Maxwell 仿真步骤1 选择求解器类型2 建模3 设置材料属性(电导率,介电常数,磁导率等)4 设置激励源和边界条件5 自适应网格剖分6 有限元计算7 后处理三Maxwell仿真实例题目三:静电除尘器电磁场分析要求:掌握静电除尘的工作原理,建立静电除尘器模型,观测内部电场及能量的分布情况,并对结果进行分析。
基于Ansoft Maxwell的永磁磁力耦合器磁场分析杨帆,刘露露【摘要】永磁耦合器能实现电动机和风机、泵类负载间的无机械连接传动,不仅具有调速性能,而且能实现隔振、软启动、软停止,可以适应恶劣环境。
通过三维绘图软件绘制永磁磁力耦合器的传动部件,将模型导入Ansoft Maxwell 软件进行三维静态场以及瞬态场的有限元分析,得出永磁耦合器传动部件在不同气隙下,转差和关键部件的磁密分布、电涡流密度、轴向力、输出转矩的关系,为磁力耦合器的设计制造提供理论依据。
【期刊名称】煤矿机电【年(卷),期】2019(040)003【总页数】3【关键词】永磁耦合器; Ansoft Maxwell软件;有限元分析杨帆,刘露露.基于Ansoft Maxwell的永磁磁力耦合器磁场分析[J].煤矿机电,2019,40(3):26-28.doi:10.16545/ki.cmet.2019.03.0080 引言永磁磁力耦合器是实现永磁驱动技术的一种力的传递装置,主要是采用耦合传动的原理,通过导体与永磁体(涡流式)或两个永磁体之间的非刚性接触相对运动,利用磁场穿过磁路工作气隙进行运动和动力传递,并可通过主、从动体之间气隙的调整控制传递扭矩和负载速度[1]。
国内外对于永磁磁力耦合器的设计与研究还有发展空间,目前有关永磁磁力耦合器的理论还不完备,永磁磁力耦合器设备多在实验基础上研究开发,对于永磁磁力耦合器的推广使用,需要在理论研究和技术层面进行更进一步的研究探索。
本文主要基于Ansoft Maxwell软件对永磁磁力耦合器磁场进行初步分析。
1 磁力耦合器虚拟模型建模参考国外产品目录以及实际产品应用,建立简单的永磁磁力耦合器数学模型,并在三维绘图软件中绘制耦合器的传动部件:主动部件(外钢盘、铜盘)、从动部件(内钢盘、铝盘、永磁体材料),然后将文件导入Ansoft Maxwell软件中。
由于后期做有限云分析时需要模拟模型的真实运行情况,故需要在模型的运动区域设置一个band运动区域[2]。
问题分析:
两个圆柱形永磁铁,磁化方向为轴向,分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。
仿真步骤:
一、 打开Maxwell 软件,点击 旺三维建模,保存文件及分析项目
二、 点击 ” 1 Hep ,设置 Solution
Type 静磁场Magnetostatic 求解器类型
三、 设置永磁材料
复制永磁材料改参数:
下图中的X/Y/Z Component 后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向 双击添加的材料自动加载到项目材料中
四、 建模添加材料
e
使用 建大小两个圆柱,先选中大圆柱,按住Ctrl 再选小圆柱,点击
— .1亠中的Boolean 运算中的Subtract 做减运算,得到空心圆柱模型
小圆柱的Z 向高度参数化:
二■由 Solids
I -占3 CrcQtoCylirdnr
::巨…占 OuterRfrg
! ! O Cre :ateCylmder
选中圆柱模型 _ 「… 上右键,选择 Properties
其中InnerHeight 是自命名的高度参数,参数化成功。
五、添加求解域
M 3祀[缶|拓二|
点击 ,在Value 里输入200
六、添加求解参数,即磁力
七、求解设定及网格划分
选中小圆柱,右键单击
MNSD-B 粛 MaxwdBDDesignl (|
& Model
巴 Boundaries
Ejucitadcm
曰羞
网格采用自动划分,不用在Mesh Operations中操作(这个是手动网格划分的选项)
1NSD-B
$ Ma<wdlllDD«ign1 (Magmi
夕 Model
& Boundaries
-•龟
^aram-e^^s 和吓
ZForce
腳
Vlesh Operation?
]t^I OptinretricE
■-■為 Pof-amctri cSctu p 1
在 Pd dHieirii.Seajp2 上点击右键/Add Solution Setup ,默认点确定即可
在绘图区 Ctrl+A ,在 Analysis 上单击右键/Apply Mesh Operations ,自动网格划分完毕
八、参数扫描求解
就是InnerHeight 的变化过程中 ZForce 的值
设置计算结果项
该界面是默认力 ZForce 的输出设置,设置完后点击 Add Calculation;如果要对Zforce 插入其 他公式输出,选择
进行设置。
乍 ZForce
结束后还是上图位置处右击,选择
View An alysis Results ,即可看到仿真结果:
九、磁场分布查看:右击
/Add/Parametric
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二舄 ParaTietricSetupI :尙 ParannetricSfl i tiJp2
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或者Mag_B (大小强弱分布情况) 先选中求解域,在 上右击 /Fields/B/B_Vector (磁长的矢量分布情况)。