Расчет электротехнических устройств с помощью программного пакета ANSYS (стр. 7 )

По умолчанию на внешней границе области моделирования действует условие перпендикулярности линий магнитного потока линиям границы.

10. Расчет модели (Solutuion).

Параметры расчета модели можно настроить в пункте Solution главного меню. В списке
Analysis Type в пункте меню New Analysis можно настроить тип анализа:

· Static (статический);

· Harmonic (гармонический);

· Transient (переходный).

В списке Loads можно задать граничные условия. условия окружающей среды и параметры состояния отдельных областей модели.

В список Solve находятся команды позволяющие начать расчет. Для запуска расчета текущей задачи необходимо выбрать пункт меню

MM>Solution>Solve>Current Ls.

При успешном запуске откроется окно с сообщением Solution is done.

10. Построение эквипотенциальных линий магнитного поля.

Для построения эквипотенциьных линий магнитного поля можно воспользоваться командой

MM>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>2D Flux Lines.

Окно настройки графического вывода позволяет изменять количество эквипотенциальных линий магнитного поля по параметру Number of contour lines (по умолчанию значение равно 27). Нажмите «OK».

Результаты расчета приведены на рис. 4.23.

Рис. 4.23. Эквипотенциальные линии магнитного поля

11.Построение распределения модуля вектора магнитной индукции по расчетной области магнитной системы.

При помощи команды меню

MM>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot>Nodal Solu можно построить распределение по области моделирования характеризующих магнитное поле величин представленных в виде модулей векторов, а также их проекций на оси координат. Например. можно построить рас­пределение модуля вектора магнитной индукции (BSUM). Для этого после выбора данных пунктов меню в появившемся окне диалога «Contour Nodal Solution Data» выбрать Magnetic Flux Density Vector Sum. Нажмите «ОК». В окне графического вывода будет построена картина распределения модуля вектора магнитной индукции (рис. 4.24).

Для построения распределения модуля вектора напряженности магнитного поля нужно в левом списке Contour Nodal Solution Data выбрать Magnetic Field Intensity Vector Sum.

5. Расчет трехмерной модели ЛМЭД.

Расчет трехмерной модели линейного магнитоэлектрического двигателя в программе ANSYS может выполняется по методике описывающей расчет осесимметричной задачи, однако объемная задача обладает рядом особенностей:

· расчет удобно выполнять в цилиндрической системе координат;

· поскольку в магнитной системе линейного магнитоэлектрического двигателя используется пять пар постоянных магнитов целесообразно рассчитывать не весь двигатель, а только сектор, центральный угол которого равен /5=72)0;

· при построении геометрии необходимо использовать не плоские области, а цилиндры.

1. Выбор цилиндрической системы координат

Конструкция магнитной системы ЛМЭД включает постоянные магниты намагниченные в радиальном направлении r, а плотность тока в катушке может быть задана вдоль оси угла поворота q, в связи с этим целесообразным является выбор цилиндрической системы координат включающей r, q, z компоненты
(рис. 5.1,б).

Для изменения текущей системы координат на цилиндрическую необходимо воспользоваться командой

UM>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical.

После выполнения данной команды оси x будет соответствовать R, оси y будет соответствовать q, оси z будет соответствовать Z.

2. Выбор типа задачи и конфигурации конечного элемента.

Выбор типа решаемой задачи выполняется командой

MM>Preferences,

в открывшемся окне необходимо отметить Magnetic-Nodal и Magnetic-Edge.

В отличие от осесимметричной задачи, в которой конечный элемент представлял собой плоскую геометрическую фигуру, в трехмерной задаче конечный элемент является объемным (тетрайдер, пирамида, призма или параллелепипед).

Используя команду

MM>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete

нужно выбрать тип конечного элемента.

В открывшемся окне нажать на клавишу «Add» и выбрать элемент (рис. 5.2) Vector Bick 97 (SOLID97).

Данный конечный элемент определен восемью узлами и предназначен для моделирования трехмерного магнитного поля. С помощью SOLID97 можно выполнить расчет векторного магнитного потенциала, электрического потенциала, электрического тока и электромагнитной силы.

3. Построение геометрии модели.

Для построения геометрии модели ЛМЭД необходимо воспользоваться командой

MM>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>By Dimensions

В открывшемся окне (рис. 5.3) необходимо последовательно задать внешний (RAD1) и внутренний (RAD2) радиусы цилиндра, длину цилиндра (ограниченную координатами Z1 и Z2), величину угла сектора (ограниченную значениями THETA1 и THETA2).

Таблица 4

№ п/п	Область построения	Rad1	Rad2	Z1	Z2	Th1	Th2
1	внутренний магнитопровод	0.028	0	0	-0.015	0	72
2	0.036	0	-0.015	-0.081	0	72
3	0.028	0	-0.081	-0.0885	0	72
4	0.028	0	-0.0885	-0.096	0	72
5	0.036	0	-0.096	-0.162	0	72
6	0.028	0	-0.162	-0.177	0	72
8	внутренняя катушка №1	0.039	0.036	-0.015	-0.081	0	72
9	внутренняя катушка №2	0.039	0.036	-0.096	-0.162	0	72
10	Постоянный магнит №1	0.046	0.04	-0.0263	-0.0663	3.925	68.075
11	Постоянный магнит №2	0.046	0.04	-0.1043	-0.1443	3.925	68.075
12	внешняя катушка №3	0.0491	0.0466	-0.015	-0.081	0	72
13	внешняя катушка №4	0.0491	0.0466	-0.096	-0.162	0	72
14	внешний магнитопровод	0.0641	0.0561	0.005	-0.015	0	72
15	0.0641	0.0491	-0.015	-0.081	0	72
16	0.0641	0.0561	-0.081	-0.0885	0	72
17	0.0641	0.0561	-0.0885	-0.096	0	72
18	0.0641	0.0491	-0.096	-0.162	0	72
19	0.0641	0.0561	-0.162	-0.177	0	72
20	воздух	0.0791	0	0.02	-0.192	0	72

После задания параметров первой области необходимо нажать «Apply».