第四章-平面问题的有限元法

第四章第2节三维电磁场模拟4.2-2三维直流衔接磁铁•问题描述–1/4对称–线圈为电流供电–线圈为绞线型导线•分析顺序–施加边界条件–进行求解–后处理•计算力•磁动势•能量定子线圈衔铁安装孔4.2-3•物理区域–定子•BH数据–衔铁•BH数据–线圈•自由空间:μr=1–空气•自由空间:μr=1•励磁:1,500安匝•对称平面–X-Z平面:通量垂直–X-Y平面:通量平行单位:mmZXY4.2-4•在命令窗口输入keeper来建模•模型信息–单元类型:标量势单元solid96–单元组件:•ARMATURE(衔铁单元）•线圈尺寸和参数线圈长度=LEN线圈中心X坐标=XCC线圈中心Y坐标=0XCOIL=线圈中心到线圈半壁厚处的X坐标距离YCOIL=线圈中心到线圈半壁厚处的Y坐标距离WC4.2-5•必须生成整个线圈•利用RACETRACK宏命令线圈X、Y轴的原点在线圈中心Z轴为线圈中心线轴线圈输入参数DYWCDZLENXCXCOILYCYCOIL从线圈局部原点测量线圈详细数据4.2-6•在利用RACETRACK宏命令生成线圈前，线圈的X、Y、Z轴必须定位–把原点移到线圈中心位置坐标(XCC,0,0)UtilityworkplaneoffsettoX,Y,Zlocations（在命令窗口输入xcc,0,0并回车）ZXY线圈中心(XCC,0,0)4.2-7•旋转工作平面，定向工作平面的Z轴–工作平面本来平行于总体坐标–需绕X轴旋转-90度ZXY需要的工作平面Z轴方向然后选择X-首先移动滑块到904.2-8•建跑道形线圈Preproccreateracetrackcoil•选择OK•把“增强图形”方式转换到“Full”方式，以图示线圈利用线圈+Z轴右手定则决定线圈电流方向(安匝数)4.2-9•在Y=0处施加通量垂直条件•选择Y=0平面•Soluapplyboundary-fluxnormal-onareasPickall通量平行边界条件是自然边界，不用施加4.2-10•对衔铁施加力计算标志Soluapplyflagcomp.Force[ARMATURE]•选择OK•开始求解Soluelectromagnetopt&solv•选择OK因为有铁-空气界面，要求选DSP推荐选择YES，除非线圈数据不变4.2-11•观察衔铁安装孔的影响•显示磁场强度(H)Postprocplotresultsnodalsolu4.2-12磁动势（MMF）•计算衔铁磁动势（MMF）•最好在X-Y平面(Z=0)选择节点平面–选择与这些节点相连的单元•定义路径Postproc.elec&magcalcdefinepath•选择路径上的点以后•选择OK第1点第2点第3点4.2-13路径点之间的采样点数•选择OK•计算MMFPostprocelec&magcalcMMF•选择OK4.2-14•重复这过程计算定子MMF以前的路径新路径4.2-15•重复计算空气隙两边的两个节点（用在前面的路径计算中）•总MMF：每部分乘以系数2部件MMF衔铁554定子8空气隙941总和1,50337%安匝数使衔铁饱和4.2-16•得到衔铁作用力Postprocelec&magcalccomp.Force[ARMATURE]•选择OK衔铁总磁力为X方向力乘以4这些分量与未建模型产生的力相抵消DSP是二步求解，最后一步才是完全解