Цель работы: Построить трехмерную модель двигателя возвратнопоступательного движения по заданным размерам в программе SolidWorks. Произвести моделирование построенного устройства в статическом магнитном поле, а также при пропускании тока по обмоткам двигателя в пакете программ Ansys Maxwell . Ход работы: по полученным данным были построены отдельные компоненты двигателя. Рис.1. Расчетная схема магнитной системы линейного магнитоэлектрического двигателя(а) и геометрические параметры модели(б). Рис.2. Секция внутреннего магнитопровода Рис.4.Постоянные магниты Затем производилась сборка отдельных компонентов. Рис.3. Внешний магнитопровод с обмоткой Рис.5. Двигатель в сборе Работа в пакете ANSYS, как и в любой программе по компьютерному инжинирингу, делится на три основных этапа: препроцессирование или подготовка модели, решение задачи моделирования и постпроцессирование или анализ результатов. В этап препроцессирования входит построение геометрии модели, разбивка области моделирования выбранным типом конечных элементов, задание свойств материалов. Перед решением задачи моделирования задаются области с токовыми нагрузками (определяется плотность тока) и граничные условия. Постпроцессирование заключается в получении результатов расчётов: линий векторного магнитного потенциала (ВМП), вектора магнитной индукции, вектора напряженности магнитного поля и т.п., причем как для скалярных значений (модулей), так и для векторов. Все эти результаты можно вывести как в графическом виде, так и в виде таблицы распределения по узлам модели. Можно вычислить интегральные параметры, например индуктивность обмотки с током, интегральную электромагнитную силу, рассчитать магнитодвижущую силу (МДС). Производим импорт модели в формате .SAT в пакет программ Ansys Maxwell. Рис.6. Общий вид импортируемой модели в Maxwell Присваиваем всем деталям сборки свои параметры и указываем, из какого материала сделана каждая часть. Затем указываем тот обьем, в котором будет производиться расчет параметров магнитного поля.(красный параллелограм). Рис.7. Распределение линий вектора магнитной индукции в модели. После моделирования магнитного поля мы можем наблюдать распределение линий вектора магнитной индукции внутри модели. Линии замыкаются по магнитопроводу и имеют большее сосредоточение во внутреннем магнитопроводе. Рис.8. Магнитное поле постоянных магнитов. На Рис.7. и Рис.8. видно как магниты взаимодействуют между собой. Для получения каких-либо графиков необходимо сделать из стационарного поля переменное. Для этого нужно подать переменный ток на обмотки двигателя. Рис.9. Модель со скрытыми внешней обмоткой и магнитопроводом. Так как нам необходимо добраться сначала до внутренней, потом до внешней обмотки модели, мы можем скрыть мешающие нам части. Разбиваем обмотку на участки и выделяем сечение, через которое будет протекать ток. Рис.10. Поверхность сечения обмотки внутреннего магнитопровода. Рис.11. Параметры катушки. То же самое производим и для оставшихся катушек. Для того, чтобы по обмоткам протекал ток, необходимо составить схемы замещения для каждой из обмоток. Рис.12. Схемы замещения обмоток двигателя. Задаем параметры каждой цепи и далее при моделировании получаем Рис.13.Магнитное поле при протекании по обмоткам переменного тока. Рис.14.Графики токов в обмотках. Рис.15. Индуцированное напряжение в обмотке. Рис.16. Сила, действующая на ротор. Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы построили трехмерную модель двигателя возвратно-поступательного движения по исходным размерам. Произвели моделирование построенного устройства в статическом магнитном поле, а также при пропускании тока по обмоткам двигателя, получив графики изменения токов в обмотке, индуцированного напряжения в обмотке и силы, действующей на ротор.
