1、第二章 第5節(jié)二維靜磁學(xué) 2.5-2耦合和約束方程應(yīng)用問(wèn)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(duì)稱周期性條件來(lái)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2.5-3性質(zhì)定子和轉(zhuǎn)子磁體:Hc = 750,000 A/m Br = .9896 (r=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(wú)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)2.5-4利用clutch.mac宏命令建模實(shí)體模型和單元（國(guó)際單位制）SA1010系

2、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(hào)該磁體單元的X方向?yàn)?1號(hào)局部坐標(biāo)系的X方向該磁體單元的X 方向?yàn)?2號(hào)局部坐標(biāo)系的X方向2.5-5對(duì)材料2和3定義為各向同性磁體性質(zhì)Preproc.material propsisotropic重復(fù)這些步驟，定義定子磁體材料3選擇 OK選擇OK2.5-6為轉(zhuǎn)子磁體平行磁化方向定義11號(hào)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Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified locatio

3、n回車（鍵盤）在選擇框選取OK2.5-711號(hào)局部坐標(biāo)系的X軸與總體坐標(biāo)系X軸的夾角選取OK2.5-8采用與前面相同的方法為下面轉(zhuǎn)子磁體建立12號(hào)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+1802.5-9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 Utilityplot cntrlssymbols選擇 OK“白”“綠”坐標(biāo)軸分別相應(yīng)于單元軸的X、Y方向2.5-10給定子外半徑加上通量平行條件Preprocloadsapplyboundary-flux par lon lines(選擇定子鐵體外半徑上弧線)通過(guò)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)

4、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(duì)內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合Preproccouple DOFs （在選擇框選擇pick ALL )選擇OK2.5-11激活總體坐標(biāo)系Utilityworkplanechange active CSglobal CS識(shí)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2.5-12周期性邊界條件必須施加到離合器兩側(cè)Preprocloadsboundary periodic BCs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2.5-13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

5、對(duì)稱條件強(qiáng)制約束使外半徑滿足通量平行條件2.5-14利用求解時(shí)貯存的單元數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算力矩，故必須設(shè)置力矩計(jì)算標(biāo)志Preprocloadsapplyflagcomp. 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）2.5-15求解計(jì)算Soluelectromagnetopt&solv磁力線圖2.5-16計(jì)算力矩Postprocelect&mag calccomp. Torque (選擇 S_IRON 組件)力矩作用于定子注意：力矩單位為單位長(zhǎng)度牛米2.5-17利用Maxwell應(yīng)力張量方法由路徑計(jì)算也能計(jì)算力矩 Postproel

6、ec&mag calccircular torq計(jì)算力矩時(shí)的圓形路徑半徑選擇 OK2.5-18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2.5-19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(huà)，可執(zhí)行動(dòng)畫(huà)文件: mach2d.avi定子轉(zhuǎn)子2.5-20約束方程不相同網(wǎng)格應(yīng)用問(wèn)題描述軸對(duì)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2.5-21性質(zhì)定子/銜鐵：鐵介質(zhì) r = 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

7、運(yùn)動(dòng)方向銜鐵材料 4定子材料 4線圈材料 32.5-22 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2.5-23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)2.5-24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Preproccoupling/ceqnadjacent

8、regions選擇 OK2.5-25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.loadsapplyboundary flux -parl- on nodes(選擇pick all）生成約束方程2.5-26對(duì)銜鐵施加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇 OK產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)后，銜鐵力標(biāo)志仍然有效2.5-27執(zhí)行求解全部激活 Soluelectromagnetopt&solve圖示磁通密度Postprocplot resultsnodal

9、solution弱場(chǎng)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2.5-28利用求解時(shí)所得力求和而得到垂直力 Postproelec&mag calccomp. 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)2.5-29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Preprocmove/modifyareas(選擇pick ALL)銜鐵向下運(yùn)動(dòng)距離選擇 OK2.5-30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Preproccouple/ceqndel constr eqn選擇 OK 與前面一樣重新設(shè)置銜鐵的關(guān)聯(lián)對(duì)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2.5-31BSUM (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BS