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圖6 機(jī)殼外邊緣磁力線(xiàn)分布圖 圖7 機(jī)殼內(nèi)邊緣磁力線(xiàn)分布圖 2.4.2 電機(jī)瞬態(tài)磁場(chǎng)分析及結(jié)果Maxwell在瞬態(tài)磁場(chǎng)仿真中需要將運(yùn)動(dòng)部分與靜止部分利用一個(gè)特定的區(qū)域分開(kāi)[6]。因此需要添加運(yùn)動(dòng)(Band)模塊的設(shè)置，為簡(jiǎn)化計(jì)算域的劃分，Band域設(shè)置為電機(jī)的磁場(chǎng)及內(nèi)磁路。激勵(lì)繞組的設(shè)置與靜態(tài)磁場(chǎng)類(lèi)似。通過(guò)瞬態(tài)仿真，可以精確的分析電機(jī)在不同時(shí)刻的輸出特性以及特性曲線(xiàn)。

設(shè)置合適的邊界條件，如磁力線(xiàn)平行邊界，以簡(jiǎn)化計(jì)算。求解計(jì)算：選擇合適的求解器（如低頻交流磁場(chǎng)求解器）進(jìn)行計(jì)算，Maxwell 會(huì)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和模型進(jìn)行電磁場(chǎng)的數(shù)值求解。后處理分析：通過(guò)后處理功能，生成電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布的云圖（如下圖所示），可以清晰地看到磁力線(xiàn)在定子和轉(zhuǎn)子之間的分布情況。提取電磁轉(zhuǎn)矩、損耗等關(guān)鍵性能參數(shù)，分析不同負(fù)載條件下電機(jī)的運(yùn)行特性。

Maxwell求解后把力和力矩傳遞到Motion中Ansys Motion與Maxwell聯(lián)合仿真工作流程Ansys Motion-Motion中的運(yùn)動(dòng)模型-Input:磁力和磁力矩-Output:永磁體的位置和方向Maxwell-Maxwell中的電磁模型-Input:永磁體的位置和方向-Output:磁力和磁力矩軟件要求和模型介紹Ansys

何騰蛟等[8]建立了埋地鐵磁管道非接觸磁應(yīng)力信號(hào)理論模型，通過(guò)自主研制的非接觸掃描磁力計(jì)識(shí)別出磁異常管段。玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對(duì)X80鋼管道樣板進(jìn)行靜態(tài)磁化和動(dòng)態(tài)退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現(xiàn)象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線(xiàn)。鄭福印等[10]對(duì)鐵磁性材料力磁耦合關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出應(yīng)力與材料磁導(dǎo)率的函數(shù)關(guān)系，對(duì)管壁切向應(yīng)力信號(hào)與管壁表面切向磁場(chǎng)分別進(jìn)行了測(cè)量。

利用有限元軟件 Ansoft Maxwell對(duì)由線(xiàn)圈和銜鐵構(gòu)成的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到不同環(huán)境溫度下電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度分布及系統(tǒng)關(guān)鍵響應(yīng) 指標(biāo)，研究了閥啟閉過(guò)程的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。分析在額定工作狀態(tài)下環(huán)境溫度對(duì)電磁鐵磁場(chǎng)分布和響應(yīng)特性的影響，獲得不同環(huán)境溫度下的線(xiàn)圈電流、電磁力、銜鐵速度及位移的變化和響應(yīng)規(guī)律。

上一篇講到了神奇的海爾貝克陣列Maxwell 仿真--神奇的海爾貝克陣列-技術(shù)鄰 海爾貝克陣列Halbach array ，目標(biāo)是用最少量的磁體產(chǎn)生最強(qiáng)的磁場(chǎng)。 海爾貝克陣列是一種特殊的永磁體排列方式。它的基本原理是通過(guò)巧妙地排列永磁體，使磁場(chǎng)在一側(cè)增強(qiáng)，而在另一側(cè)減弱甚至抵消。

文獻(xiàn)[12]利用Ansys有限元分析軟件和AMESim系統(tǒng)參數(shù)仿真軟件對(duì)螺管電磁鐵仿真分析得到電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁力線(xiàn)分布和吸力特性曲線(xiàn)，將仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比分析，但仿真部分只有靜態(tài)特性的研究，缺少對(duì)動(dòng)態(tài)特性的分析，不能反映動(dòng)作過(guò)程中機(jī)械參量和電磁參量的真實(shí)變化情況。

對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，這些力可能是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的磁力，也可能是更大的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分，比如軸承和/或齒輪。 圖1 汽車(chē)NVH示意圖 噪聲是電機(jī)的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，而諸如重量和成本降低等競(jìng)爭(zhēng)性需求會(huì)帶來(lái)工程挑戰(zhàn)，如果不加以解決，可能會(huì)影響客戶(hù)滿(mǎn)意度和產(chǎn)品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機(jī)噪聲提供工程指導(dǎo)。1. 問(wèn)題分析本例以永磁同步電機(jī)模型為例。

具體分析模型如下圖1所示： 圖1●電機(jī)電磁方案設(shè)計(jì)■Maxwell需要注意的地方如下圖2所示： 圖2■Maxwell計(jì)算的電機(jī)方案部分結(jié)果如下： 圖3徑向氣隙磁場(chǎng)Br 圖4徑向電磁力Fr 圖5磁力線(xiàn)分布圖 圖6電磁力分布圖●Maxwell與Harmonic

? Maxwell可以顯示整個(gè)空間中的磁場(chǎng)分布和磁力線(xiàn)負(fù)載損耗分析? 在分接處，橫向漏磁通對(duì)線(xiàn)圈產(chǎn)生額外的附加損耗鐵芯損耗? 瞬態(tài)求解器使用 Steinmetz 公式計(jì)算鐵芯損耗? 根據(jù) B-P 曲線(xiàn)擬合出系數(shù)? 計(jì)算渦流、磁滯和附加損耗? 考慮硅鋼片裁剪造成的邊緣效應(yīng)? 沒(méi)有考慮疊片鐵芯的物理現(xiàn)象和制造影響，例如：硅鋼片的質(zhì)量

圖5 電機(jī)磁力線(xiàn)分布 圖6 電機(jī)磁力云圖分布由電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)與磁密分布可知，電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、氣隙之間形成了閉合的磁鏈，定子齒部磁力線(xiàn)分布分布較密，有少數(shù)的磁力線(xiàn)在極間、氣隙處產(chǎn)生漏磁；電機(jī)內(nèi)部最大飽和磁密為1.53T，定子采用硅鋼帶材料，其飽和磁密為1.6T，未達(dá)到飽和。4.2 氣隙磁密分析采用有限元法對(duì)電機(jī)沿軸向方向的氣隙磁密進(jìn)行求解，如圖7所示。

圖5 電機(jī)磁力線(xiàn)分布圖6 電機(jī)磁力云圖分布由電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)與磁密分布可知，電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、氣隙之間形成了閉合的磁鏈，定子齒部磁力線(xiàn)分布分布較密，有少數(shù)的磁力線(xiàn)在極間、氣隙處產(chǎn)生漏磁；電機(jī)內(nèi)部最大飽和磁密為1.53T，定子采用硅鋼帶材料，其飽和磁密為1.6T，未達(dá)到飽和。

此外，工程師還可以將電機(jī)模型和外殼模型直接導(dǎo)入Ansys Maxwell。先進(jìn)的后處理功能可以生成電機(jī)內(nèi)部的磁力線(xiàn)，以及磁場(chǎng)強(qiáng)度的矢量圖或云圖。工程師能夠?qū)Υ艌?chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式處理，全面展現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部的電磁特征和各種力。