Исследование поля магнитной системы открытого типа с помошью программного пакета ANSYS Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.313

Е.Г. Андреева; G. Andreeva, e-mail: [email protected]

ИЛ. Семина, LA. Semina, e-mail: [email protected]

АЛ. Татевосян, АЛ. Tatevosyan, e-mail: [email protected]

Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия

Omsk State Technical University, Omsk. Russia

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ОТКРЫТОГО ТИПА С ПОМОШЬЮ ПРОТРАЧЕННОГО ПАКЕТА ANSYS

RESEARC H OF THE FIELD OF MAGNETIC SYSTEM OF OPEN TYPE BY MEANS OF THE SOFTWARE PACKAGE OF ANSYS

В настоящее время достаточно широко используются электротехнические устройства с незамкнутой магнитной системой, именно с магнитными системами открытого типа. Они выступают в качестве концентраторов магнитного поля. Математические модели осеснмметрнчные или двухмерные, трехмерные. Исследования проводятся с помощью программного пакета ANSYS.

Now electrotechmcal devices with not closed magnetic system, with magnetic systems of open type are rather widely used. They act as concentrators of a magnetic field Mathematical model* axisyuunetric ot two-dimensional, three-dimensional. Researches are conducted by mean,* of a software package of ANSYS

Ключевые слова: магнитные системы открытого типа, магнитное поле, программный пакет, сменные насадки, моделирование

Keywords: magnetic systems of open type, magnetic field, software package, replaceable nozzles, modeling

Создание новых технологических решений при исследовании и конструировании новых электротехнических устройств и систем, например устройств с незамкнутой магнитной системой, требует решения полевых задач в различных постановках: трехмерной, осесим-метричной, двухмерной.

Магнитные системы с незамкнутым магнитопроводом, в частности, магнитные системы открытого типа, находят применение в качестве концентраторов магнитного поля в различных областях, в нефтедобывающей отрасли в качестве ловителей, а особенно в медицине Магнитные системы открытого типа имеют достаточно сложную конфигурацию магнит опровода. Математические модели таких систем представляют собой сложную полевую, возможно осесимметрнчнуто или трехмерную краевую задачу, вследствие необходимости учета сложной геометрии элементов магнитной системы (различные формы насадок) и большого числа кусочно-однородных областей, на которые разбивается расчетная область. Расчеты магнитных полей систем открытого типа выполняются численными методами, обычно методом конечных элементов (МКЭ) с использованием программного пакета ANSYS.

Рассматривается магнитная система открытого типа, отличающаяся ог разомкнутых магнитных систем отсутствием фиксированной величины рабочего воздушного зазора.

Физическая модель магнитной системы открытого типа имеет внешний вид. который показан на рис. 1 [1]. Магнитная система имеет обмотку возбуждения магнитного поля, ок-

173

руженную цилиндрическим стальным магнитопроводом со сменными насадками стальных сердечников переменного поперечного сечения. В качестве насадки может использоваться насадка в виде усеченного конуса.

Рис 1. Внешний вид (а) и эскиз (6) магнитной системы открытого типа: 1 - насадка. 2 - обмотка. 3 - магннтопровод

Магнитное поле систем открытого типа исследуется с помощью программного пакета ANSYS 10.0.

При моделировании магнитной системы открытого типа приняты основные допущения:

- относительная магнитная проницаемость стали является величиной постоянной;

- плотность тока в сечении обмотки распределяется равномерно.

- в определении типов и свойств конечных элементов - тип решаемой задачи двухмерный.

Геометрия исследуемой модели приведена на рис. 1. Исходные уравнения магнитостатического поля:

гоН = J , (1)

div В = 0, (2)

B=Wy0H, (3)

где Н - вектор напряженности магнитного поля, В - вектор магнитной индукшш. J - вектор плотности тока, ц - относительная магнитная проницаемость материала. Lio - магнитная постоянная.

Для линейных и изотропных сред (ц = const) уравнения (1)-(3) с учетом выражений rot А = В и div А = 0 преобразуются к уравнению эллиптического типа или уравнению Лапласа-Пуассона относительно магнитного векторного потенциала А

-V2A = -H0J. (4)

И

Решение уравнений поля проводятся с помошью программного пакета ANSYS 10.0. Результаты расчетов приведены на рис. 2, 3.