Maxwell2D在机电产品中的应用（三）——永磁式涡流缓速器的仿真

yelezhi

（1）前言
照着赵版的例子画只虎，这是我做的课题，其中还有不少问题，说出来和大家讨论下，希望能够互相进步。
（2）永磁式涡流缓速器设计背景:
随着现代汽车的驱动功率、车速以及载荷的增加使得车轮制动器的负荷进一步加大，加之人们对汽车的安全性、使用经济性、舒适性和环保性重视，缓速器的作用在国内汽车界也日益受到重视。国家交通部和建设部都公布了相关规定要求超二级、超一级、高级的市区和城郊城市客车必须装备缓速器。
（3）主要额定参数
转子转速n，工作间隙，制动力矩，制动功率
（4）主要材料www.simwe.com)}0l7e-m7D3A.c
永磁体用钕铁硼，定子和转子用10号钢。考虑到强度、刚度等原因，实际中转子不用10号钢。
（5）工作原理
电涡流缓速器是目前市场上占主导地位的汽车辅助制动装置，主要由机械部分（定子和转子）及电气部分构成，转子部件串联安装于汽车传动系统，转子旋转切割磁力线，在转子内产生电涡流，该涡流磁场与定子磁场相互作用，从而对转子进行制动，以达到对车辆进行缓速器的目的。
永磁式涡流缓速器是利用钕铁硼为磁源的永磁装置代替电涡流缓速器中电磁线圈，通过对永磁装置的开关控制缓速器的工作状态。永磁缓速器产生制动力矩的工作原理与电涡流缓速器相同。
6）Maxwell2D中的模型建立和求解场的选择www.simwe.com)`$S.L/m-\;i0L S8|
a.用瞬态场建立三维模型，定义模型尺寸和参数，设置转子考虑涡流效应，求解转子转动后受到的制动力矩，为方便band设置，这里设置定子转动，而转子不动。仿真分析,有限元,模拟,计算,力学,航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent,CFD,CAE,CAD,CAM0@([#W&\,@({)e:G1K
b.后处理给出磁场矢量图，涡流矢量图和动画。

[ 本帖最后由 yelezhi 于 2007-12-10 16:17 编辑 ]

yelezhi

建了4个永磁体的简化模型，各磁铁磁极交替放置，见附件

yelezhi

先用静态场看看磁路是否正确，只用了两个永磁体，因为瞬态计算时间较长，如果有问题时间成本太大。

yelezhi

设置材料，边界条件中设置转子涡流效应，执行参数设置转子转矩，设置运动，转子转速设置为1000rpm，划分网格，转子内表面设置集肤效应深度，求解。

zhaobo_ren

这么好的帖子，我要是不顶，那真的就得回家种红薯了！

yelezhi

查看第0.005s时的电涡流，矢量图表示

zhaobo_ren

"永磁式涡流缓速器是利用钕铁硼为磁源的永磁装置代替电涡流缓速器中电磁线圈，通过对永磁装置的开关控制缓速器的工作状态。永磁缓速器产生制动力矩的工作原理与电涡流缓速器相同."——有个疑问！永磁装置，如果不想产生涡流效应该怎么办？你说得开关控制是怎么会事啊？

yelezhi

查看制动力矩和制动功率曲线，在0.002s时曲线趋于稳定。

yelezhi

赵版，这个永磁开关是研究的一个重点，日本的技术是用两列永磁体并排放置或其他方法令各磁铁自短路，磁路不通过转子，或者通过技术条件如气动使定子移动，比如移出转子外，如想了解这方面的情况，可以上网查查。

[ 本帖最后由 yelezhi 于 2007-12-10 16:48 编辑 ]

zhaobo_ren

呵呵，关键技术啊！用稀土永磁是性能好造价低！用10号钢是因为它剩磁少，转子又不用10号钢了估计是因为10号钢有点软，强度不够。原理就是旋转磁场产生涡流制动效应。能不能谈谈ansoft软件在这个工程应用中的特殊设定或着难点和心得什么的？

yelezhi

做这个例子比较重要的是剖分网格，网格太密，算不动，网格疏了曲线就不平滑。我发现设置集肤深度的大小对力矩影响不大，我建了三个模型，他们的圆柱段数不同，发现段数越多力矩越小，而且有15%左右的影响，这个对于工程中设计有很大影响，比如设计中改进了某个参数，认为是能提高力矩的，但提高的最多只有10%，这时就有可能被上面的15%覆盖。我主要研究转子材料电导率和磁导率不同对制动力矩的影响。因为转速很大时，涡流效应很强，这时涡流产生的反向磁场就会减弱永磁磁场，从而减小制动力矩，这个减弱在软件中不知道有没有体现？再者涡流会产生热，温度升高又使转子材料属性发生变化，反过来影响涡流的大小，也就会影响制动力矩。当然最后达到一个平衡状态，ansoft能否体现这个平衡状态呢。

zhaobo_ren

怎么不见讨论呢？这个可是3d的瞬态运动啊！！！！不是很多不知道怎么设定瞬态的吗?抓住机会都来问一下楼主啊？？？真是奇怪了！

Simol_wayne

呵呵，zhao兄，是不是有点跑题了，Maxwell2D在机电产品中的应用（三）是不是需要修改了？3D的都整出来了，我现在2D都没学明白，惭愧啊

yelezhi

有个疑问，我上面例子中转矩T=160Nm，根据P=Tω,我设的转速为1000r/min，可以算出来功率是16Kw，可是Power Loss是25Kw左右，怎么比那个功率大了近50%啊？Power Loss是不是转子旋转过程中的功率损耗呢？请高手解答下疑问，谢谢

jjkkww

问一下楼主，怎么用瞬态场建立三维模型？还有边界怎么设置涡流效应，2D中行吗？怎么设置涡流集肤深度，2D中行吗？

12qq21

请问您用的是MAXWELL3D什么版本做的这个算例？

楼主 请问您是怎么在3D transient 中划分网格得？我做的一个电机模型，限制了整个模型的最大网格长度，但是发现只要些许改变该最大长度，得到的转矩结果变化非常非常大，而其余项例如三相磁链、感应电压基本不变化。但是不管怎么改变网格得到的三相感应电压是对称得，但是幅值太小。
我link static mesh to transient，发现得到的结果更加离谱。

     有这么大的变化是否意味着模型设置或者添加的激励源有问题？

Simol_wayne

超版同志，看来我得跟您学下3D求解了，最近也在弄一个3D的电机模型，快疯了，算不了

12qq21

CEO 你快帮我解决解决谢谢

请问您是怎么在3D transient 中划分网格得？我做的一个电机模型，限制了整个模型的最大网格长度，但是发现只要些许改变该最大长度，得到的转矩结果变化非常非常大，而其余项例如三相磁链、感应电压基本不变化。但是不管怎么改变网格得到的三相感应电压是对称得，但是幅值太小。
我link static mesh to transient，发现得到的结果更加离谱。

     有这么大的变化是否意味着模型设置或者添加的激励源有问题？

Simol_wayne

晕了，王兄弟你的剖分问题该解决了吧，怎么解决的呢？

eecomes

3D的网格单元剖分好像很麻烦，我做了一个比较简单的电机模型，在静态场中求解一直报内存不足，无论我怎么把网格设置得怎么少，都这样。我的电脑配置的是4G　的内存，intel双核CPU2.53G主频。不知道是软件问题还是哪里设置有问题，有没有谁碰到过同样的问题呢？