Maxwell电磁驱动器仿真实例

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了Maxwell电磁驱动器仿真实例，包括问题描述、转子角度参数化建模、电流加载、参数设置、设置扫描参数变量以及求解结果。通过仿真分析，得到了线圈电感曲线和扭矩曲线，并验证了转角为90度时扭矩为0的预想结果。此外，还展示了不同转角工况下的磁感线矢量图。这些结果对于电磁驱动器的设计和优化具有一定的参考价值。

本文介绍Maxwell电磁驱动器仿真实例。

1.问题描述

下图为电磁驱动器三维模型正视图，驱动器由硅钢片转子、定子、左右两个铜线圈组成，左右铜线圈加载675.5A恒定电流方向相同，中间硅钢片转子绕Z轴可转动，转角定义为参数化变量，求解转角取0,5,10,15,20,25,30度时转子对应的扭矩值，和线圈的自感和互感。

2.转子角度参数化建模

在模型树下点击Rotate命令，将旋转角度用变量名angle代替，然后再对变量angle赋值即可。

3.电流加载

左边线圈通过坐标平面切出一个截面，加载电流675.5A(方向为-Z)。

右边线圈与左边线圈加载电流完全一致。

4.参数设置

4.1电感矩阵

4.2.扭矩

5.设置扫描参数变量

转角Angle依次取0,5,10,15,20,25,30进行求解。

这里网格和边界条件都不做特别设置，用默认设置即可。

6.求解结果

6.1.线圈电感曲线

可以发现左右两个线圈电感曲线是完全重合的，随转角增加电感值逐渐减小。两线圈互感值要小于自感值，但变化趋势和自感是一样的。（注：电感L取决于线圈的形状、大小、匝数及周围磁介质的情况，与电流无关）

6.2.扭矩曲线

转角从0-30度过程中，扭矩绝对值是先从零增大到175然后开始略微减小。但是转角25-30度时对应的曲线上扬并不是很明显。根据电磁学基本原理，预计转角为90度时扭矩为0。这时做为一位严谨的工程师肯定很想知道后面的曲线走势是不是与预想一致，会经过转角90度扭矩为零这个点。修改转角参数扫描点为0-90中间间隔10度计算一次（笔者笔记本电脑性能不足，间隔设置大一点，方便计算。），扫描参数设置如下。

得到0-90度的扭矩曲线如下：

验证了90度扭矩为零，与预想结果一致。可是为什么是在转角20度左右时扭矩最小呢？这是一个值得思考的问题，欢迎大家关注微信ANSYS有限元仿真在文末留言。

6.3.磁感线矢量图

这里选取转子0度时的工况，磁矢量图如下：

如果需要其他转角工况下的结果，直接改变转角参数即可。参数化求解结束后扫描区间内的计算点都已计算完毕，将转角参数修改为计算点中的任意一个转角之后，不需要计算立即读取内存中的结果数据。

修改转角为40度，磁感线矢量图如下。