1、第二章 第5節(jié),二維靜磁學,2.5-2,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 (水平方向反時針30度） 定子磁化方向：水平 模型參數(shù) 半徑單位(R) : 英寸 勵磁: 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),2.5-4,利用clutch

2、.mac宏命令建模 實體模型和單元（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部件S_IRON 每個轉(zhuǎn)子磁體各有一個單元坐標系,材料號,該磁體單元的X方向為11號局部坐標系的X方向,該磁體單元的X 方向為12號局部坐標系的X方向,2.5-5,對材料2和3定義為各向同性磁體性質(zhì) Preproc.material propsisotropic,重復這些步驟，定義定子磁體材料3,選擇 OK,選擇OK,2.5-6,為轉(zhuǎn)子磁體平行磁化方向定義11號局部坐標系 水平方向反時針30度（總體坐標+X 軸） 局部坐標系原點與總體坐標系一致 Utilityworkplanelocal co

3、ord. systemscreate local CSat specified location,回車（鍵盤） 在選擇框選取OK,2.5-7,11號局部坐標系的X軸與總體坐標系X軸的夾角,選取OK,2.5-8,采用與前面相同的方法為下面轉(zhuǎn)子磁體建立12號局部坐標系,下面轉(zhuǎn)子磁體是-30, 但方向相反 (180 ),選擇OK,0,-30+180,2.5-9,為了觀察單元坐標系的變化，要激活單元坐標系標記 Utilityplot cntrlssymbols,選擇 OK,“白”“綠”坐標軸分別相應(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 Preprocloadsapplybo

4、undary-flux par lon lines (選擇定子鐵體外半徑上弧線) 通過強迫內(nèi)半徑上節(jié)點的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 對內(nèi)半徑上節(jié)點進行耦合 Preproccouple DOFs （在選擇框選擇pick ALL ),選擇OK,2.5-11,激活總體坐標系 Utilityworkplanechange active CSglobal CS 識別模型內(nèi)外半徑位置 關(guān)鍵點 9 : 模型內(nèi)半徑上 關(guān)鍵點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 B

5、Cs,選擇OK,用關(guān)鍵點函數(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對稱條件,強制約束使外半徑滿足通量平行條件,2.5-14,利用求解時貯存的單元數(shù)據(jù)來計算力矩，故必須設(shè)置力矩計算標志 Preprocloadsapplyflagcomp. Force/torq (利用宏命令定義的 S_IRON 組件),施加相應(yīng)的表面標志以計算力/力矩,(只圖示模型上半部分）,2.5-15,求解計算 Soluelectromagnetopt&solv,磁力線圖,2.5-16,計算力矩 Postprocele

6、ct&mag calccomp. Torque (選擇 S_IRON 組件),力矩作用于定子 注意：力矩單位為單位長度牛米,2.5-17,利用Maxwell應(yīng)力張量方法由路徑計算也能計算力矩 Postproelec&mag calccircular torq,計算力矩時的圓形路徑半徑,選擇 OK,2.5-18,力矩作用在轉(zhuǎn)子上使定子和轉(zhuǎn)子磁極成一直線排列,力矩計算路徑,2.5-19,模擬有許多磁極的電機，周期性邊界條件非常有用 右圖顯示的是一個10極永磁電機 模擬轉(zhuǎn)子的運動。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，電流會變化。 定子槽內(nèi)顯示電流密度 本模型也允許轉(zhuǎn)子和定子相互獨立 觀看動畫，可執(zhí)行動畫文件: mach2

7、d.avi,定子,轉(zhuǎn)子,2.5-20,約束方程不相同網(wǎng)格,應(yīng)用,問題描述 軸對稱致動器 分析目的 計算銜鐵在任意垂直位置時的電磁力,線圈,定子,銜鐵,2.5-21,性質(zhì) 定子/銜鐵：鐵介質(zhì) r = 1000 線圈: 空氣磁導率 空氣: 空氣磁導率 勵磁 4000 安匝,銜鐵運動方向,銜鐵材料 4,定子材料 4,線圈材料 3,2.5-22,輸入宏命令mv_arm.mac建立模型 實體模型和單元（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)格較細的一邊的節(jié)點 另一

8、邊的單元 將定子一側(cè)邊界上的節(jié)點建立組件. 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 建立單節(jié)點組件CE_N,定子內(nèi)半徑全部節(jié)點,2.5-24,選擇銜鐵組件ARMATURE 選擇節(jié)點組件 CE_N 應(yīng)用約束方程生成器 Preproccoupling/ceqnadjacent regions,選擇 OK,2.5-25,節(jié)點上施加通量平行條件，但不包括約束方程所含節(jié)點 激活全部單元 選擇外部節(jié)點 不選約束方程中節(jié)點 （最大約束方程數(shù)為1000） Preproc.loadsapplyboundary flux -parl- on nodes (選擇pi

9、ck all）,生成約束方程,2.5-26,對銜鐵施加力邊界條件標志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force,選擇 OK,產(chǎn)生運動后，銜鐵力標志仍然有效,2.5-27,執(zhí)行求解 全部激活 Soluelectromagnetopt&solve 圖示磁通密度 Postprocplot resultsnodal solution 弱場顯示有嚴重漏磁 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,利用求解時所得力求和而得到垂直力 Postproelec&mag calccomp. Force (應(yīng)用 A

10、_IRON組件),作用在銜鐵上的力迫使銜鐵向下運動,2.5-29,利用move/modify 菜單使與銜鐵相關(guān)的平面向下運動 選擇 ARMATURE組件 Preprocmove/modifyareas (選擇pick ALL),銜鐵向下運動距離,選擇 OK,2.5-30,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) 對除有約束方程的節(jié)點外的所有外部節(jié)點重新施加平行條件 執(zhí)行求解,2.5-31,BSUM (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