Ansys Maxwell : Coupleur magnétique – Analyse du couple en fonction de l’angle

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Dans ce blog, je montre comment un coupleur magnétique peut être modélisé et analysé dans Ansys Maxwell en utilisant le solveur Magnétostatique pour voir comment le couple et la distribution de la densité de flux magnétique varient en fonction de l’angle mécanique. Nous pouvons varier et balayer n’importe quel paramètre d’entrée « non variable dans le temps » pour analyser comment le couple ou la force varie en fonction de l’angle mécanique dans le solveur Magnétostatique. Ce modèle pourrait facilement être converti en moteur à flux axial en remplaçant les aimants permanents du stator par des électro-aimants.

L’analyse des performances en matière de puissance nécessite du « temps », ce qui est possible grâce au solveur Magnetic Transient.

GÉOMÉTRIE

RMxprt a été utilisé pour créer automatiquement un modèle de moteur à flux axial 3D et ce modèle a été modifié en utilisant quelques modifications simples pour créer ce modèle de coupleur magnétique. Le rotor a été sélectionné et une opération « Rotate » a été assignée et une variable d’angle « $Theta » a été utilisée dans la définition.

PARAMÈTRES

Sélectionnez le rotor, faites un clic droit, allez à « Assign Parameters », sélectionnez « Torque », et choisissez le couple virtuel puisque nous calculons le couple sur des aimants permanents. Le couple de Lorentz est utilisé pour les électro-aimants.

VARIABLES &amp ; OPTIMÉTRIQUES

Faites un clic droit sur « Optimetrics », ajoutez un « Parametric », et ajoutez un « Sweep ». La définition de « $Theta » est illustrée ci-dessous. Le solveur résoudra chaque angle dans le balayage et permettra de voir comment le paramètre Couple change avec cet angle.

AIMANTS

Dans ce modèle, le champ B des aimants pointe soit dans la direction z positive, soit dans la direction z négative. Deux matériaux sont utilisés pour les aimants permanents. La composante z est positive dans l’un des matériaux et négative dans l’autre. Les différents aimants sont positionnés dans le rotor et le stator autour de leur noyau de manière alternée.

B Champ pointant le long de la direction z positive.

Champ B pointant le long de la direction z négative.

MESH

Le maillage d’un modèle transitoire magnétique nécessite un traitement de l’espace cylindrique et des affectations de bande pour modéliser le mouvement et les performances de puissance. Cependant, le solveur magnétostatique ne nécessite pas ces affectations puisque le mouvement n’est pas modélisé. Nous analysons simplement la manière dont le couple varie en fonction de l’angle mécanique à l’aide d’un paramètre d’angle.

RÉSULTATS

Vous trouverez ci-dessous une animation de la distribution du champ B et un graphique du couple du rotor en fonction de l’angle mécanique défini avec la variable d’angle et la définition du balayage. Lorsque des aimants similaires sont alignés dans le rotor et le stator, le nord et le sud des aimants se font face et subissent une force d’attraction. L’inverse est vrai lorsque des aimants opposés sont alignés. Le couple est dans une direction dans une région (en éloignant les aimants attirés et en poussant les aimants répulsifs l’un vers l’autre), et le couple est dans une autre direction dans une autre région (en éloignant les aimants répulsifs l’un de l’autre et en poussant les aimants attirants l’un vers l’autre). Ces régions varient périodiquement entre les aimants du stator autour du stator.

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