充磁
關(guān)注創(chuàng)建者：LIZEYAN 創(chuàng)建時間：2020-09-17
充磁的視頻教程
基于JMAG的永磁體充磁、退磁分析
Halbach的充磁方式，具有磁場分布正弦度好、磁密幅值高、磁屏蔽等特性，在電機(jī)等電磁工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。永磁體性能會受到反向磁場及溫度的影響，發(fā)生不可逆退磁，這會導(dǎo)致電機(jī)效率降低。使用有限元法對永磁體充磁及退磁進(jìn)行模擬是行之有效的手段。本次培訓(xùn)將基于JMAG軟件對永磁體充磁、退磁過程進(jìn)行評估，并介紹Halbach充磁的操作過程。
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電磁仿真基本原理及Maxwell電磁的相關(guān)應(yīng)用
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充磁的實(shí)例教程
一般是輸入380V三相交流電，通過內(nèi)部電路，將充磁機(jī)內(nèi)的超大電容充滿電，達(dá)到預(yù)期的電壓值，比如2.0到2.6kV附近。 然后瞬間放電，比如20ms左右，給充磁線圈一個瞬間的大電流。 短時間的充磁線圈電流迅速變化，會產(chǎn)生一個瞬間的大磁場給磁鐵，使磁鐵達(dá)到預(yù)期的剩余磁通密度。
通常的磁鐵充磁退磁循環(huán)曲線
以一款鐵氧體外磁式磁路充磁過程為例
磁路整體組裝好，或者揚(yáng)聲器整體組裝好，磁鐵帶T鐵華司一起充磁。
磁路下方是充磁線圈，具體的線圈參數(shù)提供需求給專門的廠家訂做。
充磁完成后的磁場分布
充磁完成后的磁力線分布
鐵氧體磁鐵磁通密度隨充磁時間變化的曲線。 最終穩(wěn)定的值就是磁鐵剩余磁通密度Br，約等于0.35T。
H-B循環(huán)曲線
充磁過程磁場變化的動態(tài)演示
原創(chuàng) 2017-01-06 辜磊
更多請關(guān)注公眾號：揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
展開 Maxwell 如何實(shí)現(xiàn)多方向充磁?
問題描述：圖中為電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法：要統(tǒng)一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉(zhuǎn)子沖片分為8 個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向?yàn)槔?最終得到需要的充磁結(jié)果。
2. 如何設(shè)置 Halbach 充磁方式？
打開永磁體材料編輯創(chuàng)建窗口：
1）修改坐標(biāo)系為 Cylindrical,如1所示
2）修改材料屬性，如2所示，此處 p 為極對數(shù)
Unit Vector R: COS(p*PHI)
Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI)
3. 如何對磁滯材料建模？
步驟一：輸入材料的起始磁化曲線
步驟二：設(shè)置材料磁化屬性
步驟三：添加材料的磁化曲線
4. 如何實(shí)現(xiàn)磁鋼梯形充磁？
第一步：正常定義剩磁和矯頑力
第二步：用一個 pwl 函數(shù)，改變方向定義
函數(shù)為：-837999.999999998*pwl_periodic($aaa,3*phi/pi*180)
改變方向定義，其中，dataset 的定義為：
第三步，充磁設(shè)置完成，正常計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下：
5. Maxwell 求解域 region 尺寸參數(shù)化定義
在某些應(yīng)用中，求解域 region 的空氣盒子大小對結(jié)果有比較明顯的影響，為了能夠快速定義一個合適的大小，可以把 region 的比例定義為一個變量，且施加邊界條件，參數(shù)化掃描 region 的比例值，邊界會自動更新，十分方便。
以求解永磁體對鐵磁材料的磁拉力計(jì)算為例：
正常定義模型和region，在region中定義變量 RGV。
展開 Maxwell如何實(shí)現(xiàn)多方向充磁?
問題描述：圖中為電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法
要統(tǒng)一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉(zhuǎn)子沖片分為8個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向?yàn)槔?最終得到需要的充磁結(jié)果
1.1.3. 如何設(shè)置Halbach充磁方式？
打開永磁體材料編輯創(chuàng)建窗口
★ 修改坐標(biāo)系為 Cylindrical,如1所示
★ 修改材料屬性，如2所示，此處p為極對數(shù)
Unit Vector R: COS(p*PHI)
Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI)
1.1.4. 如何對磁滯材料建模？
方法一
★ 步驟一：輸入材料的起始磁化曲線
★ 步驟二：設(shè)置材料磁化屬性
★ 步驟三：添加材料的磁化曲線
方法二
★ 步驟二：輸入模型的初始退磁曲線
★ 步驟三：添加模型的退磁曲線
1.1.5. 如何Maxwell中把自定義材料生成庫文件?
Maxwell中可以自定義材料，并生成庫文件后可以供其它用戶使用。
打開Maxwell界面，點(diǎn)擊菜單Tools>Edit Configured Libraries>Materials，再點(diǎn)擊選項(xiàng)Add Material
填寫自定義材料名字，并輸入材料參數(shù)，點(diǎn)擊ok
展開 問題描述：圖中為電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法
要統(tǒng)一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉(zhuǎn)子沖片分為8個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向?yàn)槔? 最終得到需要的充磁結(jié)果
問題描述：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸操作后，回不到原來的視圖解決辦法：有兩個辦法★ 方法一2 點(diǎn)擊菜單 View>Modify Attributes>Orientation List2 在彈出的Update View Orientation窗口中，雙擊選擇需要的視圖
選擇視圖
★ 方法二2 點(diǎn)擊菜單 View>Rotate>Rotate Model Center，或者點(diǎn)擊工具欄上的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)2 雙擊x、y、z軸，以調(diào)整相應(yīng)的正視圖、測試圖或俯視圖
4Maxwell如何實(shí)現(xiàn)多方向充磁?
問題描述：圖中為電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片示意圖，紅線代表充磁方向，其中額部沿圓周方向充磁，磁極部分為圖示方向充磁。
解決方法
要統(tǒng)一定義充磁方向有難度，在邏輯上把轉(zhuǎn)子沖片分為8個部分（以類似的例子示例），不同部分賦予的材料名稱相同，但是充磁方向定義不同（以兩個不同的充磁方向?yàn)槔?最終得到需要的充磁結(jié)果
5如何設(shè)置Halbach充磁方式？打開永磁體材料編輯創(chuàng)建窗口★ 修改坐標(biāo)系為 Cylindrical,如1所示★ 修改材料屬性，如2所示，此處p為極對數(shù)2 Unit Vector R: COS(p*PHI)
2 Unit Vector Phi: -SIN(p*PHI）
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充磁的最新內(nèi)容
2.表面坐標(biāo)系（Face CS）的創(chuàng)建
面坐標(biāo)系（Face CS）建立在實(shí)體平面上，常用于電機(jī)中永磁體表面，創(chuàng)建坐標(biāo)系定義永磁體的充磁方向，當(dāng)永磁體隨著轉(zhuǎn)子運(yùn)動時，其充磁方向保持不變。
計(jì)算過程中損耗、磁鋼性能考慮溫度影響
Motor-CAD與Maxwell的接口
Motor-CAD與TwinBuilder的接口
Ansys以往工具與Motor-CAD的區(qū)別
電機(jī)電磁性能分析
電機(jī)有限元分析
支持多種運(yùn)動形式
永磁電機(jī)退磁分析
電機(jī)整體充磁分析
,目前相關(guān)的研究較少,賀登宇[9]通過改善接觸取向磁場壓機(jī)極頭一側(cè)側(cè)板材料與磁路研究模具內(nèi)場強(qiáng)梯度,但是對于合金模具缺乏相應(yīng)的研究?本文使用 Maxwell軟件,建立三維壓機(jī)磁場數(shù)值模擬模型(含壓機(jī)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格模型),并確定邊界條件(包括充磁電流及材料參數(shù)),進(jìn)行仿真并將仿真結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)對標(biāo),優(yōu)化模擬過程,在此基礎(chǔ)上研究了不同模具結(jié)構(gòu)和模具材料對于模具磁場的影響?
1 數(shù)值模型建立
圖3 磁通量平行邊界加載圖
（2）永磁體充磁方向定義
本案例永磁體為平行充磁，充磁方向定義如下圖箭頭所示，磁鋼交替充磁，當(dāng)前只展示部分磁鋼模型。
隨著各種電機(jī)迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明，人們對永磁材料的機(jī)理、構(gòu)成和制造技術(shù)進(jìn)行了深入研究，相繼發(fā)現(xiàn)了碳鋼、鎢鋼（最大磁能積約2.7 kJ/m3）、鈷鋼（最大磁能積約7.2 kJ/m3）等多種永磁材料。
我們測量了：
- 力與間隙（特定電流下）
- 力與電流（特定間隙處）
材料建模功能
Maxwell具有強(qiáng)大的開放式材料庫
- 支持非線性鐵磁材料建模和仿真
- 支持永磁體充磁和退磁分析
- 支持磁滯材料建模和仿真
雖然模擬和測量之間的相關(guān)性很好，但在較高的電流和/或較小的間隙處開始出現(xiàn)輕微偏差。
所謂磁化過程(又稱感磁或充磁)只不過是把物質(zhì)本身的磁性顯示出來，而不是由外界向物質(zhì)提供磁性的過程。實(shí)驗(yàn)證明，鐵磁質(zhì)自發(fā)磁化的根源是原子(正離子)磁矩，而且在原子磁矩中起主要作用的是電子自旋磁矩。與原子順磁性一樣，在原子的電子殼層中存在沒有被電子填滿 的狀態(tài)是產(chǎn)生鐵磁性的必要條件。
例如鐵的3d狀態(tài)有四個空位，鈷的3d狀態(tài)有三個空位，鎳的3d 態(tài)有二個空位。
有幾個比較具有靈活性的、不同廠家不一樣的工藝：
定子部分，有些定子上帶平鍵，熱套前需要壓平鍵；
定子部分，接線座可以合裝后再裝；
轉(zhuǎn)子部分，插磁鋼可以在鐵芯入軸之后；
轉(zhuǎn)子部分，磁鋼前充磁也很普遍；
轉(zhuǎn)子部分，灌膠也有自然干的，也有注塑的；
總裝部分，可以先裝后端蓋再合裝；
總裝部分，旋變調(diào)零可以在裝旋變定子時同步完成
永磁體采用Halbach充磁方式，其最大轉(zhuǎn)矩密度可以達(dá)到283 kN·m/m3。
圖14 擺線式磁性齒輪樣機(jī)
擺線式磁性齒輪存在3種工作模式，具有相對靈活的傳動比，轉(zhuǎn)矩密度可以達(dá)到較高的水平。然而，由于離心軸是偏心結(jié)構(gòu)的，所以在轉(zhuǎn)動時會受到較大不對稱的徑向力，影響其使用壽命，在工程實(shí)際應(yīng)用中要考慮這個問題。
二、Buck電路工作原理
1、基本工作原理分析
當(dāng)開關(guān)管Q1驅(qū)動為高電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，儲能電感L1被充磁，流經(jīng)電感的電流線性增加，同時給電容C1充電，給負(fù)載R1提供能量。
