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

作者：大龙猫   微信：CAE-ANSYS

     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

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