电磁铁运动和温升耦合仿真---Maxwell的静态、瞬态和Icepak耦合仿真

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了使用ANSYS Workbench系列软件中的Maxwell软件进行电磁分析的过程。首先，通过瞬态运动分析，计算了动作器在电磁力的作用下的运动过程，获取了其运动过程、闭合时间和电磁力随时间变化的曲线。然后，通过静态磁场分析，获取了磁场分布和功率损耗。最后，使用Maxwell中的Icepak功能完成动作器的温升，获取了相应的温度分布和流场分布。

  作者：范文哲 专注于ANSYS Workbench系列软件

   Maxwell软件集成了电磁分析功能，可以完成运动部件的运动，查看其运动过程、另外新版本中集成了Icepak功能，Icepak是fluent的另一个界面，而该功能是icepak的简化版，基本上可以完成相应温升发热的功能。

      本实例是以一个动作器为例，完成了衔铁在电磁力的作用下的运动过程，获取其运动过程查看闭合时间，获取电磁力随时间变化的曲线。然后计算稳态闭合状态下的电磁铁功耗，后面使用Maxwell中的Icepak功能完成动作器的温升，获取相应的温度分布和流场分布。

模型如图所示

1.瞬态运动分析

     动作器在线圈通电状态下，其周围产生磁场，将上方的衔铁吸合，其设在采用瞬态方法，计算在短时间时间内的运动状态，本例计算了1ms的时间，电流采用1000*4A，衔铁考虑了其重量和转动惯量的影响，转动惯量可以将模型导入到ansys结构分析中，查看在对应坐标系下的转动惯量，分析结果如图所示

分析结果显示衔铁在0.95ms左右闭合，速度逐渐增大，另外衔铁受到的扭矩可以看到随着闭合其受力显著增大

2.静态磁场分析

取值闭合状态进行静态磁场分析，获取其磁场分布和功率损耗

3.温升分析

在Maxwell中插入Icepak模块，将磁场分析模块的模型复 制进来，设置网格划分的水平，设置空气域的边界条件，然后设置相应的发热功率EMloss，读取本次磁场分析的模型，软件自动读取功耗，设置setup，设置相应的流体分析收敛数值

另外本实例需要注意的是重力方向的设置，默认的的重力是不考虑的，

其网格如下所示，可以看到Maxwell继承了Icepak的网格划分方法，完全为结构化网格，相当的规则，需要注意的是模型当中不能出现曲线，都需要设置成多边形模式

温度分布如图所示，可以看到铁芯和线圈的温度类似，衔铁的温度偏低，主要是由于其衔铁和铁芯没有直接接触，故没有热传导的效果，而另外模型是接触状态，其温度类似

相应的流体分布 和流动矢量如图所示

ANSYS作为一款结构、电磁、温升、流体、耦合场分析软件在各行各业有着广泛的应用，而只要掌握其方法就可以在实际工作中对产品仿真产生事半功倍的效果。

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