電磁鐵運動和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態、瞬態和Icepak耦合仿真

作者:大龍貓   微信:CAE-ANSYS

     Maxwell軟件集成了電磁分析功能,可以完成運動部件的運動,查看其運動過程、另外新版本中集成了Icepak功能,Icepak是fluent的另一個界面,而該功能是icepak的簡化版,基本上可以完成相應溫升發熱的功能。

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      本實例是以一個動作器為例,完成了銜鐵在電磁力的作用下的運動過程,獲取其運動過程查看閉合時間,獲取電磁力隨時間變化的曲線。然后計算穩態閉合狀態下的電磁鐵功耗,后面使用Maxwell中的Icepak功能完成動作器的溫升,獲取相應的溫度分布和流場分布。

模型如圖所示

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1.瞬態運動分析

     動作器在線圈通電狀態下,其周圍產生磁場,將上方的銜鐵吸合,其設在采用瞬態方法,計算在短時間時間內的運動狀態,本例計算了1ms的時間,電流采用1000*4A,銜鐵考慮了其重量和轉動慣量的影響,轉動慣量可以將模型導入到ansys結構分析中,查看在對應坐標系下的轉動慣量,分析結果如圖所示

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圖片2.png

分析結果顯示銜鐵在0.95ms左右閉合,速度逐漸增大,另外銜鐵受到的扭矩可以看到隨著閉合其受力顯著增大

2.靜態磁場分析

取值閉合狀態進行靜態磁場分析,獲取其磁場分布和功率損耗

圖片1.png

3.溫升分析

在Maxwell中插入Icepak模塊,將磁場分析模塊的模型復制進來,設置網格劃分的水平,設置空氣域的邊界條件,然后設置相應的發熱功率EMloss,讀取本次磁場分析的模型,軟件自動讀取功耗,設置setup,設置相應的流體分析收斂數值

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另外本實例需要注意的是重力方向的設置,默認的的重力是不考慮的,

其網格如下所示,可以看到Maxwell繼承了Icepak的網格劃分方法,完全為結構化網格,相當的規則,需要注意的是模型當中不能出現曲線,都需要設置成多邊形模式

圖片4.png

圖片5.png

溫度分布如圖所示,可以看到鐵芯和線圈的溫度類似,銜鐵的溫度偏低,主要是由于其銜鐵和鐵芯沒有直接接觸,故沒有熱傳導的效果,而另外模型是接觸狀態,其溫度類似

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相應的流體分布 和流動矢量如圖所示

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電磁鐵運動和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態、瞬態和Icepak耦合仿真的圖11

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