Un accoppiatore magnetico può essere modellato e analizzato in Ansys Maxwell utilizzando il solutore magnetostatico per vedere come la coppia e la distribuzione della densità di flusso magnetico variano con l’angolo meccanico. Possiamo variare e spazzare qualsiasi parametro di ingresso ‘non variabile nel tempo’ per analizzare come varia la coppia o la forza rispetto all’angolo meccanico nel solutore Magnetostatico. Questo modello potrebbe essere facilmente convertito in un motore a flusso assiale, sostituendo i magneti permanenti dello statore con elettromagneti.
L’analisi delle prestazioni di potenza richiede il ‘Tempo’ e questo si ottiene con il solutore Magnetic Transient.
GEOMETRIA
RMxprt è stato utilizzato per creare automaticamente un modello di motore a flusso assiale 3D e questo modello è stato modificato con alcune semplici modifiche per creare questo modello di accoppiatore magnetico. Il rotore è stato selezionato, è stata assegnata un’operazione di “Rotazione” e nella definizione è stata utilizzata una variabile angolare “$Theta”.
PARAMETRI
Selezionare il rotore, fare clic con il pulsante destro del mouse, andare su “Assegna parametri”, selezionare “Coppia” e scegliere la coppia virtuale, poiché stiamo calcolando la coppia sui magneti permanenti. La coppia di Lorentz viene utilizzata per gli elettromagneti.
VARIABILI & OPTIMETRICHE
Clicchi con il tasto destro del mouse su “Optimetrics”, aggiunga un “Parametrico” e aggiunga uno “Sweep”. La definizione di “$Theta” è mostrata di seguito. Il solutore risolverà ogni angolo dello sweep e consentirà di vedere come cambia il parametro Coppia con questo angolo.
MAGNETI
In questo modello, il campo B dei magneti punta lungo la direzione z positiva o nella direzione z negativa. Vengono utilizzati due materiali per i magneti permanenti e in un materiale la componente z è positiva e nell’altro materiale la componente z è negativa. I diversi magneti sono posizionati nel rotore e nello statore attorno al loro nucleo in modo alternato.
B Campo che punta lungo la direzione z positiva.
Campo B che punta lungo la direzione z negativa.
MESH
La maglia in un modello Magnetic Transient richiede il trattamento del gap cilindrico e l’assegnazione della banda per modellare il movimento e le prestazioni di potenza. Tuttavia, il solutore Magnetostatico non richiede queste assegnazioni, poiché il movimento non viene modellato. Stiamo solo analizzando come la coppia varia con l’angolo meccanico, utilizzando un parametro angolare.
RISULTATI
Di seguito, un’animazione della distribuzione del campo B e un grafico della coppia del rotore rispetto all’angolo meccanico definito con la variabile angolo e la definizione di sweep. Quando i magneti simili sono allineati nel rotore e nello statore, il nord e il sud dei magneti sono rivolti l’uno verso l’altro e sperimentano una forza attrattiva. Il contrario è vero quando sono allineati magneti opposti. La coppia è in una direzione in una regione (quando si allontanano i magneti attratti e si spingono i magneti respinti verso l’altro), e la coppia è in un’altra direzione in un’altra regione (allontanando i magneti respinti e spingendo i magneti attratti verso l’altro). Queste regioni variano periodicamente tra i magneti dello statore intorno allo statore.
