電磁場基礎(chǔ)知識第二章-

1、電磁場基礎(chǔ)知識第二章-第1頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五耦合和約束方程應(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第2頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五性質(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

2、了一半模型)3第3頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五利用clutch.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(biāo)系材料號該磁體單元的X方向為11號局部坐標(biāo)系的X方向該磁體單元的X 方向為12號局部坐標(biāo)系的X方向4第4頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五對材料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OK5第5頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五

3、為轉(zhuǎn)子磁體平行磁化方向定義11號局部坐標(biāo)系水平方向反時針30度（總體坐標(biāo)+X 軸）局部坐標(biāo)系原點與總體坐標(biāo)系一致Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified location回車（鍵盤）在選擇框選取OK6第6頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五11號局部坐標(biāo)系的X軸與總體坐標(biāo)系X軸的夾角選取OK7第7頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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(biāo)系下面轉(zhuǎn)子磁體是-30, 但方向相反 (180 ) 選擇OK0-30+1808第8頁，共

4、33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五為了觀察單元坐標(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9第9頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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(jìn)行耦合Preproccouple DOFs （在選擇框選擇pick ALL )

5、選擇OK10第10頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五激活總體坐標(biāo)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11第11頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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12第12頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五磁離合器1/6模型邊界條件耦合使內(nèi)半徑滿足通量平行條件

6、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13第13頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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(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)志以計算力/力矩(只圖示模型上半部分）14第14頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五求解計算Soluelectromagnetopt&solv磁力線圖15第15頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五計算力矩Postprocelect&mag ca

7、lccomp. 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16第16頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五利用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 OK17第17頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五力矩作用在轉(zhuǎn)子上使定子和轉(zhuǎn)子磁極成一直線排列力矩計算路徑18第18頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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(dāng)

8、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: mach2d.avi定子轉(zhuǎn)子19第19頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五約束方程不相同網(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20第20頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五性質(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)率勵磁4000 安匝銜鐵運動方向銜鐵材料 4定子材料 4線圈材料 321第21頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五 輸入宏命令mv_arm.mac建立

9、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22第22頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五連接不相同網(wǎng)格需要有：網(wǎng)格較細(xì)的一邊的節(jié)點另一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23第23頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五選擇銜鐵組件ARMATURE選擇節(jié)點組件 CE_N應(yīng)用約束方程生成器Preproccoupling/ceqna

10、djacent regions選擇 OK24第24頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五節(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pick all）生成約束方程25第25頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五對銜鐵施加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇 OK產(chǎn)生運動后，銜鐵力標(biāo)志仍然有效26第26頁，共33頁

11、，2022年，5月20日，6點37分，星期五執(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(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27第27頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五利用求解時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動28第28頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五利用move/modify 菜

12、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 OK29第29頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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30第30頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，星期五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BSUM增大模型交界處磁場連續(xù)31第31頁，共33頁，2022年，5月20日，6點37分，