《第二章-永磁铁ANSYS电磁分析》.ppt

第二章第4节 二维静磁学 永磁体 线性永磁体 感应曲线为线性 可模拟大部分稀土磁体 计算需要有“感应曲线” 要求两种材料性质 相对磁导率 μr 各向同性 正交各向异性 矫顽磁力 Hc 矢量值 利用单元坐标系定义材料性质 缺省: 总体直角坐标系 μr 和Hc 可以是随温度变化 磁化方向 平行/垂直于磁体中心线 相对于某中心点径向/环向 材料库中不提供μr 和 Hc的缺省值。 现代技术的进步使磁体性能不断提高 相对于直线感应曲线的磁体只要求Hc和一个单值的磁导率 对于永磁材料，为了改善精度，利用剩磁感应密度(Br) 和Hc 来计算磁导率 各向同性 单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preprocmaterial propsisotropic 正交各向异性 单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preprocmaterial propsorthotropic Hc值仍然为700,000 A/m Hc是在总体直角坐标下表示的 由于模型对称， B的最大值不变 应用——永磁体 问题描述 平面，园环磁体 磁体四极设置在磁体外圆圈上 磁化方向为极向（柱坐标系） 分析目的 模拟磁化特性 属性 磁体: Hc = 50,000 A/m Br = 850 Gauss 尺寸: 内径 = .5 cm 外径 = 1 cm 励磁: 没有 对称条件 只需模拟一个磁极 边界条件 侧边: 通量平行 外半径: 通量垂直 为了确定外半径上的磁极中心，需要定义一个局部坐标系，该局部坐标系的X轴为总体X轴反时针旋转45度 输入cir1pole.mac宏建立模型 定义材料2的磁体性质 Preprocmaterial propsorthotropic 在外半径上离总体坐标系+X 轴45度处，定义局部坐标11 Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified loc 定义了局部坐标系11后，在单元图上会显示其标志 磁体单元的单元坐标系(ESYS) 属性相应于11号局部坐标系 改变单元坐标系 通过材料属性(2)选择磁体单元 Utilityselectentitieselementsby attributesmaterial 2 Preprocmove/modifymodify attrib 在选择框内选择“Pick All” 在模型侧边施加通量平行边界条件. Preprocloadsapplyboundary-flux par‘l-on lines 进行求解 Soluelectromagneticoptsolv 图形显示磁力线 观察通量平行边界条件 在磁体平面内磁力线呈圆形性质 由于磁体磁导率低而产生漏磁 利用磁通密度的矢量图能观察场量的大小和方向 磁体非线性感应曲线也能用于模拟. MGXX, MGYY 视为线性磁体输入 感应曲线用与非永磁体材料相同的方法输入 感应曲线的输入值被偏置一个Hc 值 观察结果 最后数据点所对应的H值应于比Hc大 最末斜率接近于自由空间的磁导率 第一个数据点并不是原点（即（0，0）点不需要输入） *用 ANSYS/Emag进行电磁场分析 版本 5.5 (001172) H (Amp/m) B(T) Br Hc 固有曲线 感应曲线 第二象限曲线图 稀土磁体典型曲线 年代 μr = Br /(μ0 Hc) 为使用方便，自由空间磁导率参数MUZ可以在命令窗口输入 MUZ=acos(-1) * IE-7 缺省值时，角度的单位为弧度。用SIN或COS 函数来计算Hc的分量时，常用“度”单位。因此角度的单位要变换： Utilityparametersangular units 选择 OK 在输入窗口中输入HC*COS(60) 来代替数值输入 材料 2 磁化方向平行于总体坐标+ X 方向 Br = 1T Hc=700,000 A/m 空气 选择 OK 选择 OK 材料 2 磁化方向为总体坐标+X 方向反时针旋转60 度 Br=1 Hc=700,000 A/m 选择 OK 选择 OK 材料 2 S N S N 磁极中心（象征性的） 永磁体 通量平行条件 磁极中心 材料 2 材料 1 选择 OK 输入Y方向磁体属性（柱坐标系的切线方向，该坐标系待后定义） 选择OK 选择OK 输入空气的各向同性磁导率（材料1） Preproc.material propsisotropic 选择OK 在ANSYS输入窗口中，利用外半径0.01，角度45，输入局部坐标系原点位置坐标 回车（键