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有限元分析中的永磁体电磁分析过程
  • 时间: 2020-11-20
  • 作者: rootfea
  • 文章来源:

1    永磁体的基本应用

永磁体又叫做硬磁体,与软磁体对应,利用有限元分析技术解决电磁场计算与分布问题时,永磁体的分析过程是基础分析,如果能够正确的完成永磁体电磁分析,核心是关于极化方向,B-H曲线拟合等基础概念的定义。

2    有限元分析中永磁体的基础理论

2.1 麦克斯韦方程组

永磁体在有限元中的应用满足麦克斯韦方程组:

                                              image001.png

麦克斯韦方程组非常复杂,在不做理论研究的有限元技术方面,我们仅讨论其在工程上应用价值

2.2 永磁体在有限元中的注意事项

1)   永磁体在有限元分析中的主要应用包括:

2)   永磁体的极化方向定义:极化方向往往是用局部坐标系统指定;

3)   矫顽力的定义:矫顽力代表代表了永磁体的能力,矫顽力定义的同时需要考虑剩磁通量密度;

4)   磁力线往往均布分布,需要需要均匀的网格密度。

3    永磁体电磁分析实例过程

3.1 实例说明

假设U型永磁体矫顽力为1200A/m。研究其磁场强度与磁感应强度在空气中的分布。相关图片及极化方向坐标系统如下图所示。

image002.png

3.2 分析思路与求解过程要点说明

0需求,永磁体矫顽力属于固有属性,本身就可产生磁场,这个过程也是不需要时间效应的,所以用静磁分析即可完成;

1分析过程中,指定永磁体的极化方向;

2选择合适单元类型,并采用合适的网格技术得到永磁体合适的网格划分,同时尽量满足永磁体与空气接近区域的网格密度需求

3选择合适的计算机设备求解;

4对求解结果进行合理判断。

3.3 实例结果与讨论

提取U型永磁体某截面的磁场强度如下所示:

image003.png

磁感应密度向量显示如下

image004.jpg

通过有限元分析可知,在U型磁铁的端部,磁场强度较高,磁力线分布于实测非常相符。

永磁体的有限元分析过程基本成熟,但是对于初学者,可能会因为概念问题导致永磁体的定义出现问题,本文重点是强调永磁体的分析应用概念。目前市面上的电磁分析软件也很多,常见的有ansys、maxwell、comsol等,只要掌握了永磁体的工程应用基本原理,通过使用任何一种软件都可以快速地得到准确的磁场分布


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