In deze blog laat ik zien hoe een magnetische koppeling in Ansys Maxwell gemodelleerd en geanalyseerd kan worden met behulp van de Magnetostatic solver om te zien hoe het koppel en de magnetische fluxdichtheid variëren met de mechanische hoek. We kunnen elke “niet-tijdvariërende” invoerparameter variëren en vegen om te analyseren hoe het koppel of de kracht varieert ten opzichte van de mechanische hoek in de Magnetostatic solver. Dit model kan gemakkelijk worden omgezet naar een axiale fluxmotor door de permanente magneten van de stator te vervangen door elektromagneten.
Voor het analyseren van de vermogensprestaties is “tijd” nodig en dit wordt bereikt met de Magnetic Transient solver.
GEOMETRIE
RMxprt werd gebruikt om automatisch een model van een 3D axiale fluxmotor te maken en dit model werd met een paar eenvoudige wijzigingen aangepast om dit model van de magnetische koppeling te maken. De rotor werd geselecteerd en er werd een “Rotate”-bewerking toegewezen en er werd een hoekvariabele “$Theta” gebruikt in de definitie.
PARAMETERS
Selecteer de rotor, klik met de rechtermuisknop, ga naar “Parameters toewijzen”, selecteer “Koppel”, en kies virtueel koppel omdat we koppel op permanente magneten berekenen. Lorentz-koppel wordt gebruikt voor elektromagneten.
VARIABELEN & OPTIMETRIEKEN
Klik met de rechtermuisknop op “Optimetrics”, voeg een “Parametric” toe en voeg een “Sweep” toe. De definitie voor “$Theta” wordt hieronder getoond. De solver lost op bij elke hoek in de sweep en laat zien hoe de Torque-parameter met deze hoek verandert.
MAGNETTEN
In dit model wijst het B-veld van de magneten in de positieve z-richting of in de negatieve z-richting. Er worden twee materialen voor de permanente magneten gebruikt en in het ene materiaal is de z-component positief en in het andere materiaal is de z-component negatief. De verschillende magneten worden afwisselend om hun kern in de rotor en stator geplaatst.
B Veld dat langs de positieve z-richting wijst.
B-veld dat langs de negatieve z-richting wijst.
MESH
De mesh in een Magnetic Transient-model vereist Cylindrical Gap Treatment (Cilindrische kloofbehandeling) en Band-toewijzingen om beweging en vermogensprestaties te modelleren. De Magnetostatische solver heeft deze toewijzingen echter niet nodig omdat er geen beweging gemodelleerd wordt. We analyseren alleen hoe het koppel varieert met de mechanische hoek met behulp van een hoekparameter.
RESULTATEN
Hieronder ziet u een animatie van de B-veldverdeling en een plot van het rotorkoppel versus mechanische hoek gedefinieerd met de hoekvariabele en sweep-definitie. Wanneer gelijke magneten zijn uitgelijnd in de rotor en stator, zijn het noorden en zuiden van de magneten naar elkaar gericht en ondervinden ze een aantrekkende kracht. Het tegenovergestelde is waar wanneer tegenovergestelde magneten uitgelijnd zijn. Het koppel is in één richting in één regio (wanneer aangetrokken magneten van elkaar weggetrokken worden en afstotende magneten naar elkaar toe geduwd worden), en het koppel is in een andere richting in een andere regio (wanneer afstotende magneten van elkaar weggetrokken worden en aantrekkende magneten naar elkaar toe geduwd worden). Deze regio’s variëren periodiek tussen de statormagneten rond de stator.
