Ansys Maxwell: Acoplador magnético – Análise de torque versus ângulo

Participe do fórum para Designers!

Sua experiência é vital para a comunidade. Junte-se a nós e contribua com seu conhecimento!

Compartilhe, aprenda e cresça com os melhores profissionais do setor.

Neste blog, mostro como um acoplador magnético pode ser modelado e analisado no Ansys Maxwell usando o solver Magnetostatic para ver como o torque e a distribuição da densidade do fluxo magnético variam com o ângulo mecânico. Podemos variar e varrer qualquer parâmetro de entrada “não variável no tempo” para analisar como o torque ou a força varia em relação ao ângulo mecânico no solver Magnetostatic. Esse modelo pode ser facilmente convertido em um motor de fluxo axial, substituindo os ímãs permanentes do estator por eletroímãs.

A análise do desempenho da potência exigiria “tempo” e isso é obtido com o solucionador Magnetic Transient.

GEOMETRIA

O RMxprt foi usado para criar automaticamente um modelo de um motor de fluxo axial 3D e esse modelo foi modificado com algumas modificações simples para criar esse modelo de acoplador magnético. O rotor foi selecionado e uma operação “Rotate” foi atribuída e uma variável de ângulo “$Theta” foi usada na definição.

PARÂMETROS

Selecione o rotor, clique com o botão direito do mouse, vá para “Assign Parameters” (Atribuir parâmetros), selecione “Torque” e escolha torque virtual, pois estamos calculando o torque em ímãs permanentes. O torque de Lorentz é usado para eletroímãs.

VARIÁVEIS & OTIMETRIA

Clique com o botão direito do mouse em “Optimetrics”, adicione um “Parametric” e adicione um “Sweep”. A definição de “$Theta” é mostrada abaixo. O solucionador resolverá cada ângulo na varredura e permitirá que o parâmetro Torque seja alterado com esse ângulo.

ÍMÃS

Nesse modelo, o campo B dos ímãs aponta ao longo da direção z positiva ou na direção z negativa. São usados dois materiais para os ímãs permanentes, sendo que em um deles o componente z é positivo e no outro o componente z é negativo. Os diferentes ímãs são posicionados no rotor e no estator em torno de seu núcleo de forma alternada.

B Campo apontando ao longo da direção z positiva.

Campo B apontando ao longo da direção z negativa.

MESH

A malha em um modelo de transiente magnético requer tratamento de lacuna cilíndrica e atribuições de banda para modelar o movimento e o desempenho de energia. No entanto, o solver Magnetostatic não requer essas atribuições, pois o movimento não está sendo modelado. Estamos apenas analisando como o torque varia com o ângulo mecânico usando um parâmetro de ângulo.

RESULTADOS

Abaixo está uma animação da distribuição do campo B e um gráfico do torque do rotor versus o ângulo mecânico definido com a variável de ângulo e a definição de varredura. Quando ímãs semelhantes estão alinhados no rotor e no estator, o norte e o sul dos ímãs estão voltados um para o outro e sofrem uma força de atração. O oposto é verdadeiro quando ímãs opostos estão alinhados. O torque está em uma direção em uma região (quando os ímãs atraídos são puxados para longe um do outro e empurrados para os ímãs repulsivos em direção um ao outro) e o torque está em outra direção em outra região (quando os ímãs repulsivos são puxados para longe um do outro e empurrados para os ímãs atrativos em direção um ao outro). Essas regiões variam periodicamente entre os ímãs do estator ao redor do estator.

Participe do fórum para Designers!

Sua experiência é vital para a comunidade. Junte-se a nós e contribua com seu conhecimento!

Compartilhe, aprenda e cresça com os melhores profissionais do setor.