Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

Maxwell软件集成了电磁分析功能,可以完成运动部件的运动,查看其运动过程、另外新版本中集成了Icepak功能,Icepak是fluent的另一个界面,而该功能是icepak的简化版,基本上可以完成相应温升发热的功能。

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

本实例是以一个动作器为例,完成了衔铁在电磁力的作用下的运动过程,获取其运动过程查看闭合时间,获取电磁力随时间变化的曲线。然后计算稳态闭合状态下的电磁铁功耗,后面使用Maxwell中的Icepak功能完成动作器的温升,获取相应的温度分布和流场分布。

模型如图所示:

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

1、瞬态运动分析

动作器在线圈通电状态下,其周围产生磁场,将上方的衔铁吸合,其设在采用瞬态方法,计算在短时间时间内的运动状态,本例计算了1ms的时间,电流采用1000*4A,衔铁考虑了其重量和转动惯量的影响,转动惯量可以将模型导入到ansys结构分析中,查看在对应坐标系下的转动惯量,分析结果如图所示:

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

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分析结果显示衔铁在0.95ms左右闭合,速度逐渐增大,另外衔铁受到的扭矩可以看到随着闭合其受力显著增大。

2、静态磁场分析

取值闭合状态进行静态磁场分析,获取其磁场分布和功率损耗。

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

3、温升分析

在Maxwell中插入Icepak模块,将磁场分析模块的模型复制进来,设置网格划分的水平,设置空气域的边界条件,然后设置相应的发热功率EMloss,读取本次磁场分析的模型,软件自动读取功耗,设置setup,设置相应的流体分析收敛数值。

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

另外本实例需要注意的是重力方向的设置,默认的的重力是不考虑的,其网格如下所示,可以看到Maxwell继承了Icepak的网格划分方法,完全为结构化网格,相当的规则,需要注意的是模型当中不能出现曲线,都需要设置成多边形模式。

 

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

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温度分布如图所示,可以看到铁芯和线圈的温度类似,衔铁的温度偏低,主要是由于其衔铁和铁芯没有直接接触,故没有热传导的效果,而另外模型是接触状态,其温度类似。

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

相应的流体分布 和流动矢量如图所示:

Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

来源:安世亚太科技股份有限公司

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