電磁場(chǎng)基礎(chǔ)知識(shí)第二章-

電磁場(chǎng)基礎(chǔ)知識(shí)第二章-第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月耦合和約束方程應(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(duì)稱周期性條件來模擬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第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月性質(zhì) 定子和轉(zhuǎn)子磁體:

Hc=750,000A/mBr=.9896(μr=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)3第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用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4第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)材料2和3定義為各向同性磁體性質(zhì)

Preproc.>materialprops>isotropic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，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月為轉(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

Utility>workplane>localcoord.systems>createlocalCS>at specifiedlocation回車（鍵盤）在選擇框選取OK6第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月11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OK7第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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+1808第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月為了觀察單元坐標(biāo)系的變化，要激活單元坐標(biāo)系標(biāo)記

Utility>plotcntrls>symbols>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，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月給定子外半徑加上通量平行條件

Preproc>loads>apply>boundary>-fluxparl>onlines (選擇定子鐵體外半徑上弧線)通過強(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)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

Preproc>coupleDOFs

（在選擇框選擇pickALL)選擇OK10第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月激活總體坐標(biāo)系

Utility>workplane>changeactiveCS>globalCS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11第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月周期性邊界條件必須施加到離合器兩側(cè)

Preproc>loads>boundary>periodicBCs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12第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月磁離合器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(duì)稱條件強(qiáng)制約束使外半徑滿足通量平行條件13第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用求解時(shí)貯存的單元數(shù)據(jù)來計(jì)算力矩，故必須設(shè)置力矩計(jì)算標(biāo)志

Preproc>loads>apply>flag>comp.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）14第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月求解計(jì)算

Solu>electromagnet>opt&solv磁力線圖15第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算力矩

Postproc>elect&magcalc>comp.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16第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用Maxwell應(yīng)力張量方法由路徑計(jì)算也能計(jì)算力矩

Postpro>elec&magcalc>circulartorq計(jì)算力矩時(shí)的圓形路徑半徑選擇OK17第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月力矩作用在轉(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18第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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，可執(zhí)行動(dòng)畫文件:mach2d.avi定子轉(zhuǎn)子19第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月約束方程—不相同網(wǎng)格應(yīng)用問題描述軸對(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20第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月性質(zhì)定子/銜鐵：鐵介質(zhì)

μr=1000線圈:空氣磁導(dǎo)率空氣:空氣磁導(dǎo)率勵(lì)磁4000安匝銜鐵運(yùn)動(dòng)方向銜鐵材料4定子材料4線圈材料321第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月

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22第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月連接不相同網(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)23第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇銜鐵組件ARMATURE選擇節(jié)點(diǎn)組件CE_N應(yīng)用約束方程生成器

Preproc>coupling/ceqn>adjacentregions選擇OK24第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月節(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.>loads>apply>boundary>flux-par’l-onnodes>

(選擇pickall）生成約束方程25第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)銜鐵施加力邊界條件標(biāo)志

Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>CompForce 選擇OK產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)后，銜鐵力標(biāo)志仍然有效26第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月執(zhí)行求解全部激活

Solu>electromagnet>opt&solve圖示磁通密度

Postproc>plotresults>nodalsolution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27第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用求解時(shí)所得力求和而得到垂直力

Postpro>elec&magcalc>comp.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)28第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用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

Preproc>move/modify>areas (選擇pickALL)銜鐵向下運(yùn)動(dòng)距離選擇OK29第29頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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Preproc>couple/ceqn>delconstreqn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30第30頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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(chǎng)連續(xù)31第31頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月利用下面