ANSYS低频磁场第二章-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激活总体坐标系

Utility>workplane>changeactiveCS>globalCS识别模型内外半径位置关键点9:模型内半径上关键点19:模型外半径上11周期性边界条件必须施加到离合器两侧

Preproc>loads>boundary>periodicBCs选择OK用关键点函数功能得到内外半径的值选择OK模型另一侧边的位置12磁离合器1/6模型边界条件耦合使内半径满足通量平行条件各自的约束方程保证了奇对称条件强制约束使外半径满足通量平行条件13利用求解时贮存的单元数据来计算力矩，故必须设置力矩计算标志

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

(利用宏命令定义的S_IRON组件)施加相应的表面标志以计算力/力矩(只图示模型上半部分）14求解计算

Solu>electromagnet>opt&solv磁力线图15计算力矩

Postproc>elect&magcalc>comp.Torque (选择S_IRON组件)力矩作用于定子注意：力矩单位为单位长度牛米16利用Maxwell应力张量方法由路径计算也能计算力矩

Postpro>elec&magcalc>circulartorq计算力矩时的圆形路径半径选择OK17力矩作用在转子上使定子和转子磁极成一直线排列力矩计算路径18模拟有许多磁极的电机，周期性边界条件非常有用右图显示的是一个10极永磁电机模拟转子的运动。当转子转动时，电流会变化。定子槽内显示电流密度本模型也允许转子和定子相互独立观看动画，可执行动画文件:mach2d.avi定子转子19约束方程—不相同网格应用问题描述轴对称致动器分析目的计算衔铁在任意垂直位置时的电磁力线圈定子衔铁20性质定子/衔铁：铁介质

μr=1000线圈:空气磁导率空气:空气磁导率励磁4000安匝衔铁运动方向衔铁材料4定子材料4线圈材料321

输入宏命令mv_arm.mac建立模型实体模型和单元（SI单位制）磁化率=1000衔铁单元组件A_IRON衔铁单元和节点组件ARMATURE线圈为4000安匝模型在此线上不相连22连接不相同网格需要有：网格较细的一边的节点另一边的单元将定子一侧边界上的节点建立组件.选择定子模型边界上线段选择STATOR组件再选择边界上线段选择所选线段上的全部节点建立单节点组件CE_N定子内半径全部节点23选择衔铁组件ARMATURE选择节点组件CE_N应用约束方程生成器

Preproc>coupling/ceqn>adjacentregions选择OK24节点上施加通量平行条件，但不包括约束方程所含节点激活全部单元选择外部节点不选约束方程中节点（最大约束方程数为1000）Preproc.>loads>apply>boundary>flux-par’l-onnodes>

(选择pickall）生成约束方程25对衔铁施加力边界条件标志

Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>CompForce 选择OK产生运动后，衔铁力标志仍然有效26执行求解全部激活

Solu>electromagnet>opt&solve图示磁通密度

Postproc>plotresults>nodalsolution弱场显示有严重漏磁注：磁力线和磁通密度在边界上连续BSUM(T)磁通密度和磁力线迭加显示27利用求解时所得力求和而得到垂直力

Postpro>elec&magcalc>comp.Force (应用A_IRON组件)作用在衔铁上的力迫使衔铁向下运动28利用move/modify菜单使与衔铁相关的平面向下运动选择ARMATURE组件

Preproc>move/modify>areas (选择pickALL)衔铁向下运动距离选择OK29衔铁需要与定子重新相关联首先删除已存在的约束方程Preproc>couple/ceqn>delconstreqn选择OK与前面一样重新设置衔铁的关联对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件执行求解30BSUM(T)显示磁通密度和磁力线迭加图由于衔铁位置改变，磁力线随着变化定子内最大磁密BSUM增大模型交界处磁场连续31