電磁鐵吸力仿真的案例
Amesim電磁鐵仿真：電磁鐵結構參數設計優化的新方法
本文利用磁路法計算了電磁鐵的靜態電磁吸力解析式；在Ansys Maxwell軟件中搭建電磁鐵模型，仿真動鐵心的靜態特性；耦合機械運動和電壓平衡方程，求解不同階段動態吸力；在ADAMS軟件中仿真不同行程動鐵心的位移特性，并與實驗結果進行對比。
本文采用的Ansys Maxwell與ADAMS聯合仿真的方法，能夠獲取吸力特性、位移特性等電磁機構重要參數，為電磁機構的優化設計提供了新的思路。
圖1 雙行程電磁鐵結構簡圖
圖11 實驗平臺
結論
本文以雙行程螺管式電磁鐵為研究對象，分析其在不同行程運動過程中的動態特性，得到了以下結論：
1）分析了雙行程電磁鐵的工作原理，通過磁路法得到了雙行程電磁鐵電磁吸力的計算公式，得到了靜態吸力特性，為電磁鐵參數設計提供了依據。
2）利用Ansys Maxwell軟件分別對雙行程電磁鐵第一、二行程的靜態吸力特性進行仿真，通過求解電壓平衡方程和達朗貝爾運動方程得到動態吸力特性，并在ADAMS軟件中實現了機械運動模型仿真，得到了位移時間曲線，描述了電磁鐵的動態過程，為電磁鐵結構參數優化提供了有效的手段。
展開 電磁鐵運動和溫升耦合仿真---Maxwell的靜態、瞬態和Icepak耦合仿真 ￥29
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
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
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
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
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
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
相應的流體分布 和流動矢量如圖所示
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