第二章

第5節二維靜磁學1耦合和約束方程應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模型計算圖示狀態的力矩定子磁性離合器轉子2性質

定子和轉子磁體:

Hc=750,000A/mBr=.9896(μr=1.05)

定子和轉子磁體

SA1010轉子磁化方向 (水平方向反時針30度）

定子磁化方向：水平模型參數半徑單位(R)

:英寸勵磁:

無磁離合器1/12模型轉子鐵，材料2轉子磁體，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4對材料2和3定義為各向同性磁體性質

Preproc.>materialprops>isotropic重復這些步驟，定義定子磁體材料3選擇OK選擇OK5為轉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

Utility>workplane>localcoord.systems>createlocalCS>at specifiedlocation回車（鍵盤）在選擇框選取OK611號局部坐標系的X軸與總體坐標系X軸的夾角選取OK7采用與前面相同的方法為下面轉子磁體建立12號局部坐標系下面轉子磁體是-30°,但方向相反(180°)選擇OK0-30+1808為了觀察單元坐標系的變化，要激活單元坐標系標記

Utility>plotcntrls>symbols>選擇OK“白”“綠”坐標軸分別相應于單元軸的X、Y方向9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)通過強迫內半徑上節點的MVP保持常數，在轉子鐵體內半徑上施加通量平行邊界條件選擇轉子內半徑上節點對內半徑上節點進行耦合

Preproc>coupleDOFs

（在選擇框選擇pickALL)選擇OK10激活總體坐標系

Utility>workplane>changeactiveCS>globalCS識別模型內外半徑位置關鍵點9:模型內半徑上關鍵點19:模型外半徑上11周期性邊界條件必須施加到離合器兩側

Preproc>loads>boundary>periodicBCs選擇OK用關鍵點函數功能得到內外半徑的值選擇OK模型另一側邊的位置12磁離合器1/6模型邊界條件耦合使內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13利用求解時貯存的單元數據來計算力矩，故必須設置力矩計算標志

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

(利用宏命令定義的S_IRON組件)施加相應的表面標志以計算力/力矩(只圖示模型上半部分）14求解計算

Solu>electromagnet>opt&solv磁力線圖15計算力矩

Postproc>elect&magcalc>comp.Torque (選擇S_IRON組件)力矩作用于定子注意：力矩單位為單位長度牛米16利用Maxwell應力張量方法由路徑計算也能計算力矩

Postpro>elec&magcalc>circulartorq計算力矩時的圓形路徑半徑選擇OK17力矩作用在轉子上使定子和轉子磁極成一直線排列力矩計算路徑18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極永磁電機模擬轉子的運動。當轉子轉動時，電流會變化。定子槽內顯示電流密度本模型也允許轉子和定子相互獨立觀看動畫，可執行動畫文件:mach2d.avi定子轉子19約束方程—不相同網格應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性質定子/銜鐵：鐵介質

μr=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321

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銜鐵單元和節點組件ARMATURE線圈為4000安匝模型在此線上不相連22連接不相同網格需要有：網格較細的一邊的節點另一邊的單元將定子一側邊界上的節點建立組件.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點建立單節點組件CE_N定子內半徑全部節點23選擇銜鐵組件ARMATURE選擇節點組件CE_N應用約束方程生成器

Preproc>coupling/ceqn>adjacentregions選擇OK24節點上施加通量平行條件，但不包括約束方程所含節點激活全部單元選擇外部節點不選約束方程中節點（最大約束方程數為1000）Preproc.>loads>apply>boundary>flux-par’l-onnodes>

(選擇pickall）生成約束方程25對銜鐵施加力邊界條件標志

Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>CompForce 選擇OK產生運動后，銜鐵力標志仍然有效26執行求解全部激活

Solu>electromagnet>opt&solve圖示磁通密度

Postproc>plotresults>nodalsolution弱場顯示有嚴重漏磁注：磁力線和磁通密度在邊界上連續BSUM(T)磁通密度和磁力線迭加顯示27利用求解時所得力求和而得到垂直力

Postpro>elec&magcalc>comp.Force (應用A_IRON組件)作用在銜鐵上的力迫使銜鐵向下運動28利用move/modify菜單使與銜鐵相關的平面向下運動選擇ARMATURE組件

Preproc>move/modify>areas (選擇pickALL)銜鐵向下運動距離選擇OK29銜鐵需要與定子重新相關聯首先刪除已存在的約束方程Preproc>couple/ceqn>delconstreqn選擇OK與前面一樣重新設置銜鐵的關聯對除有約束方程的節點外的所有外部節點重新施加平行條件執行求解30BSUM(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最大磁密BSUM增大模型交界處磁場連續31