ANSYS电磁场培训手册5

第二章

第5节二维静磁学1耦合和约束方程应用问题描述平面磁性离合器六极装置平行磁化分析目的利用奇对称周期性条件来模拟1/6模型计算图示状态的力矩定子磁性离合器转子2性质

定子和转子磁体:

Hc=750,000A/mBr=.9896(μr=1.05)

定子和转子磁体

SA1010转子磁化方向 (水平方向反时针30度）

定子磁化方向：水平模型参数半径单位(R):英寸励磁:

无磁离合器1/12模型转子铁，材料2转子磁体，材料3定子磁体，材料6定子铁，材料5(上面只显示了一半模型)3利用clutch.mac宏命令建模实体模型和单元（国际单位制）SA1010系列铁将定子磁体单元和铁单元定义为一个部件S_IRON每个转子磁体各有一个单元坐标系材料号该磁体单元的X方向为11号局部坐标系的X方向该磁体单元的X方向为12号局部坐标系的X方向4对材料2和3定义为各向同性磁体性质

Preproc.>materialprops>isotropic重复这些步骤，定义定子磁体材料3选择OK选择OK5为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系水平方向反时针30度（总体坐标+X轴）局部坐标系原点与总体坐标系一致

Utility>workplane>localcoord.systems>createlocalCS>at specifiedlocation回车（键盘）在选择框选取OK611号局部坐标系的X轴与总体坐标系X轴的夹角选取OK7采用与前面相同的方法为下面转子磁体建立12号局部坐标系下面转子磁体是-30°,但方向相反(180°)选择OK0-30+1808为了观察单元坐标系的变化，要激活单元坐标系标记

Utility>plotcntrls>symbols>选择OK“白”“绿”坐标轴分别相应于单元轴的X、Y方向9给定子外半径加上通量平行条件

Preproc>loads>apply>boundary>-fluxparl>onlines (选择定子铁体外半径上弧线)通过强迫内半径上节点的MVP保持常数，在转子铁体内半径上施加通量平行边界条件选择转子内半径上节点对内半径上节点进行耦合

Preproc>coupleDOFs （在选择框选择pickALL)选择OK10激活活总总体体坐坐标标系系Utility>workplane>changeactiveCS>globalCS识别别模模型型内内外外半半径径位位置置关键键点点9:模模型型内内半半径径上上关键键点点19:模模型型外外半半径径上上11周期期性性边边界界条条件件必必须须施施加加到到离离合合器器两两侧侧Preproc>loads>boundary>periodicBCs选择择OK用关关键键点点函函数数功功能能得得到到内内外外半半径径的的值值选择择OK模型型另另一一侧侧边边的的位位置置12磁离离合合器器1/6模模型型边边界界条条件件耦合合使使内内半半径径满满足足通通量量平平行行条条件件各自自的的约约束束方方程程保保证证了了奇奇对对称称条条件件强制制约约束束使使外外半半径径满满足足通通量量平平行行条条件件13利用用求求解解时时贮贮存存的的单单元元数数据据来来计计算算力力矩矩，，故故必必须须设设置置力力矩矩计计算算标标志志Preproc>loads>apply>flag>comp.Force/torq(利用用宏宏命命令令定定义义的的S_IRON组件件)施加加相相应应的的表表面面标标志志以以计计算算力力/力力矩矩(只只图图示示模模型型上上半半部部分分））14求解解计计算算Solu>electromagnet>opt&solv磁力力线线图图15计算算力力矩矩Postproc>elect&magcalc>comp.Torque(选择择S_IRON组件件)力矩矩作作用用于于定定子子注意意：：力力矩矩单单位位为为单单位位长长度度牛牛米米16利用用Maxwell应力力张张量量方方法法由由路路径径计计算算也也能能计计算算力力矩矩Postpro>elec&magcalc>circulartorq计算算力力矩矩时时的的圆圆形形路路径径半半径径选择OK17力矩作用用在转子子上使定定子和转转子磁极极成一直直线排列列力矩计算算路径18模拟有许许多磁极极的电机机，周期期性边界界条件非非常有用用右图显示示的是一一个10极永磁磁电机模拟转子子的运动动。当转转子转动动时，电电流会变变化。定子槽内内显示电电流密度度本模型也也允许转转子和定定子相互互独立观看动画画，可执执行动画画文件:mach2d.avi定子转子19约束方程程—不相相同网格格应用问题描述述轴对称致致动器分析目的的计算衔铁铁在任意意垂直位位置时的的电磁力力线圈定子衔铁20性质定子/衔衔铁：铁铁介质μr=1000线圈:空空气气磁导率率空气:空空气气磁导率率励磁4000安匝衔铁运动动方向衔铁材料料4定子材料料4线圈材料料321输入宏命命令mv_arm.mac建立模型型实体模型型和单元元（SI单位制））磁化率=1000衔铁单元元组件A_IRON衔铁单元元和节点点组件ARMATURE线圈为4000安匝模型在此此线上不不相连22连接不相相同网格格需要有有：网格较细细的一边边的节点点另一边的的单元将定子子一侧侧边界界上的的节点点建立立组件件.选择定定子模模型边边界上上线段段选择STATOR组件再选择择边界界上线线段选择所所选线线段上上的全全部节节点建立单单节点点组件件CE_N定子内内半径径全部部节点点23选择衔衔铁组组件ARMATURE选择节节点组组件CE_N应用约约束方方程生生成器器Preproc>coupling/ceqn>adjacentregions选择OK24节点上上施加加通量量平行行条件件，但但不包包括约约束方方程所所含节节点激活全全部单单元选择外外部节节点不选约约束方方程中中节点点（最大大约束束方程程数为为1000）Preproc.>loads>apply>boundary>flux-par’l-onnodes>(选择pickall））生成约约束方方程25对衔铁铁施加加力边边界条条件标标志Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>CompForce选择OK产生运运动后后，衔衔铁力力标志志仍然然有效效26执行求求解全部激激活Solu>electromagnet>opt&solve图示磁磁通密密度Postproc>plotresults>nodalsolution弱场显显示有有严重重漏磁磁注：磁磁力线线和磁磁通密密度在在边界界上连连续BSUM(T)磁通密密度和和磁力力线迭迭加显显示27利用求求解时时所得得力求求和而而得到到垂直直力Postpro>elec&magcalc>comp.Force(应用A_IRON组件)作用在在衔铁铁上的的力迫迫使衔衔铁向向下运运动28利用move/modify菜单使使与衔衔铁相相关的的平面面向下下运动动选择ARMATURE组件Preproc>move/modify>areas(选择pickALL)衔铁向向下运运动距距离选择OK29衔铁需需要与与定子子重新新相关关联首先删删除已已存在在的约约束方方程Preproc>couple/ceqn>delconstreqn选择OK与前面面一样样重新新设置置衔铁铁的关关联对除有有约束束方程程的节节点外外的所所有外外部节节点重重新施施加平平行条条件执行求求解30BSUM(T)显示磁磁通密密度和和磁力力线迭迭加图图由于衔衔铁位位置改改变，，磁力力线随随着变变化定子内内最大大磁密密BSUM增大模型交交