永磁铁ANSYS电磁分析幻灯片.ppt

第二章第4节,二维静磁学,2.4-2,,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,,,,,,,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,,2.4-3,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,,年代,,2.4-4,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,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：Utility>parameters>angular units,,选择 OK 在输入窗口中输入HC*COS(60) 来代替数值输入,2.4-5,各向同性单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preproc>material props>isotropic,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,2.4-6,正交各向异性单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preproc>material props>orthotropic,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,2.4-7,Hc值仍然为700,000 A/mHc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,材料 2,,,2.4-8,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,S,N,应用——永磁体,S,N,,,,,磁极中心（象征性的）,,2.4-9,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,,,,永磁体,,2.4-10,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,通量平行条件,,,,磁极中心,,2.4-11,输入cir1pole.mac宏建立模型定义材料2的磁体性质 Preproc>material props>orthotropic,材料 2,材料 1,,,选择 OK,2.4-12,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 props>isotropic,选择OK,2.4-13,在外半径上离总体坐标系+X 轴45度处，定义局部坐标11 Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified loc,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（键盘）在建立局部坐标系框内选择OK,2.4-14,定义了局部坐标系11后，在单元图上会显示其标志,11号局部极坐标系，其与磁极中心相对应,,2.4-15,输入11以标志该坐标系,选择坐标系的类型,在命令行输入的参数表达式的结果,,,,选择 OK,2.4-16,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 Utility>select>entities>elements>by attributes>material 2 Preproc>move/modify>modify attrib在选择框内选择“Pick All”,选择 OK,2.4-17,在模型侧边施加通量平行边界条件. Preproc>loads>apply>boundary>-flux par‘l-on lines进行求解 Solu>electromagnetic>opt&solv,,,,,2.4-18,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,2.4-19,利用磁通密度的矢量图能观察场量的大小和方向,选择 OK,2.4-20,,磁通密度B的方向相应于MGYY和11号坐标系正切向,2.4-21,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,,,,,,,Br (T),,,,,,,,B (T),Hc (Amp/m),H (Amp/m),2.4-22,Hc = 50,400 (Amp/m)单位: H(Amp/m) & B (T),ALNICO 5 系列材料实例,输入数据的BH曲线,2.4-23,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）,观察结果,。