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1、第四章平面问题的有限元法第四章平面问题的有限元法第1页，本讲稿共16页三维直流衔接磁铁三维直流衔接磁铁问题描述问题描述1/4对称对称线圈为电流供电线圈为电流供电线圈为绞线型导线线圈为绞线型导线分析顺序分析顺序施加边界条件施加边界条件进行求解进行求解后处理后处理计算力计算力磁动势磁动势能量能量定子线圈衔铁安装孔2第2页，本讲稿共16页物理区域物理区域定子定子BH数据数据 衔铁衔铁BH 数据数据线圈线圈自由空间自由空间:r=1空气空气自由空间自由空间:r=1励磁励磁:1,500 安匝安匝对称平面对称平面X-Z平面平面:通量垂直通量垂直X-Y平面平面:通量平行通量平行单位:mmZXY3第3页，本讲稿
2、共16页在命令窗口输入在命令窗口输入keeper来建模来建模模型信息模型信息单元类型单元类型:标量势单元标量势单元 solid96单元组件单元组件:ARMATURE (衔铁单元）衔铁单元）线圈尺寸和参数线圈尺寸和参数线圈长度线圈长度=LEN 线圈中心线圈中心X坐标坐标=XCC 线圈中心线圈中心Y坐标坐标=0XCOIL=线圈中心到线圈半壁厚处的X坐标距离YCOIL=线圈中心到线圈半壁厚处的Y坐标距离WC4第4页，本讲稿共16页必须生成整个线圈必须生成整个线圈利用利用RACETRACK 宏命令宏命令线圈X、Y轴的原点在线圈中心Z轴为线圈中心线轴线圈输入 参数 DY WC DZ LEN XC XCO
3、IL YC YCOIL 从线圈局部原点测量线圈详细数据线圈详细数据5第5页，本讲稿共16页在利用在利用 RACETRACK 宏命令生成线圈前，线圈宏命令生成线圈前，线圈的的X、Y、Z轴必须定位轴必须定位 把原点移到线圈中心位置坐标把原点移到线圈中心位置坐标(XCC,0,0)Utilityworkplaneoffset toX,Y,Z locations （在命令窗口输入（在命令窗口输入xcc,0,0并回车）并回车）ZXY线圈中心(XCC,0,0)6第6页，本讲稿共16页旋转工作平面，定向工作平面的旋转工作平面，定向工作平面的Z轴轴工作平面本来平行于总体坐标工作平面本来平行于总体坐标需绕需绕X轴
4、旋转轴旋转-90度度ZXY需要的工作平面Z 轴方向然后选择 X-首先移动滑块到 907第7页，本讲稿共16页建跑道形线圈建跑道形线圈 Preproccreaterace track coil选择选择 OK把把“增强图形增强图形”方式转换到方式转换到“Full”方式方式，以图示线圈，以图示线圈利用线圈+Z 轴右手定则决定线圈电流方向(安匝数)8第8页，本讲稿共16页在在Y=0 处施加通量垂直条件处施加通量垂直条件选择选择Y=0平面平面Soluapplyboundary-flux normal-on areasPick all通量平行边界条件是自然边界，不用施加9第9页，本讲稿共16页对衔铁施加力
5、计算标志对衔铁施加力计算标志Soluapplyflagcomp.Force ARMATURE选择选择OK开始求解开始求解 Soluelectromagnetopt&solv选择 OK因为有铁-空气界面，要求选DSP推荐选择YES，除非线圈数据不变10第10页，本讲稿共16页观察衔铁安装孔的影响观察衔铁安装孔的影响显示磁场强度显示磁场强度(H)Postprocplot resultsnodal solu 11第11页，本讲稿共16页磁动势（磁动势（MMF）计算衔铁磁动势（计算衔铁磁动势（MMF）最好在最好在X-Y 平面平面(Z=0)选择节点平面选择节点平面选择与这些节点相连的单元选择与这些节点相
6、连的单元定义路径定义路径 Postproc.elec&mag calcdefine path选择路径上的点以后选择路径上的点以后选择选择OK第1点第2点第3点12第12页，本讲稿共16页路径点之间的采样点数选择 OK 计算MMF Postprocelec&mag calcMMF 选择 OK13第13页，本讲稿共16页重复这过程计算定子重复这过程计算定子MMF以前的路径新路径14第14页，本讲稿共16页重复计算空气隙两边的两个节点重复计算空气隙两边的两个节点（用在前面的路径计算中）（用在前面的路径计算中）总总 MMF：每部分乘以系数：每部分乘以系数2 部件部件 MMF 衔铁衔铁 554 定子定子 8 空气隙空气隙 941 总和总和 1,50337%安匝数使衔铁饱和15第15页，本讲稿共16页得到衔铁作用力得到衔铁作用力Postprocelec&mag calccomp.Force ARMATURE选择选择 OK衔铁总磁力为X方向力乘以4这些分量与未建模型产生的力相抵消DSP是二步求解，最后一步才是完全解16第16页，本讲稿共16页