ANSYS在磁力机械设计中的应用

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1、•机械研究与应用•ANSYS在磁力机械设计中的应用张宁,王贤虎•陈奇(安徽水利水电駅业技水辛况■安微金肥231603)摘妥：对某一车用电涡流缓速耳进行了设计■确定了相虫的结构尺寸；昂流缓速器结构多欽变化对磁场的彭响程度，为其结构设计提供重要关械诃：电满流皱速爲；结构参敛;有限元分析;磁场的劭响中图分类号:TH162文紋标识码:A文*绻号：ApplicationofANSYSinmagneticmeZhangNing,WanXian-hu9C(Schoolofmechanical&automotiveengineeringtHefeiuniversityoftecnno

2、iogytne/eiAnnulzjuuuy,caina;Abstract：Inthispapertacarusingtheeddycurrentretarderisdesignedtwhichdeterminesthecorrespondingstructuresize.AccordingtothisstructuresizetheinfluenceswhichthestructureparameterBofeddycurrentretardermakestothemagneticfieldareinvestigatedandprovideimportantbasis

3、forstructuraldesign.Keywords：eddycurrentretarder;structureparamentera;finiteelementanalysis;influenceofmagneticfield1引wANSYS是以有限元分析为基础的大型CAE软件,它由总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的AN-SYS公司开发，其分析领域很广泛，主要包括力学分析、热与温度场分析、电磁场分析以及计算流体力学分析等。笔者以电涡流缓速器结构设计为例，利用ANSYS软件对电涡流缓速器的磁场进行分析，研究了各结构参数对磁场的影响。从而为其结构设计提供重要依据。2电

4、涡流缓速器的结构及工作原理电涡流缓速器的机械结构如图1所示，主要有转子盘、定子、固定架等装置组成。图1电湃流缓速器结构示意图励磁线圈缠绕在八个铁芯上构成定子呈圆周分布，圆周上相对两个励磁线圈串联或并联成一组磁极，并且相邻两个磁极均为N、S相间布置，形成相互独立的4组磁极。转子由转子盘和转子轴构成，因为转子盘是产生电涡流的装置，工作时在此产生热量,为了及时散发热量，通常在转子盘上铸有散热叶片和通风气道。定子通过固定架安装在车架上，转子则通过万向节与传动轴联接，并随传动轴自由转动。电涡流缓速器工作原理是:工作时向励磁线圈通直流电流,在定子、气隙、转子盘之间构成回路，当转子

5、盘运动时会引起磁通量变化,从而在转子盘上产生电涡流，旋转的转子盘上的电流回路切割定子产生的磁力线而产生电磁力，其方向可通过弗莱明(Flemin)左手法则来判断，其方向与转子旋转的方向相反，电磁力的合力沿转子盘周围形成一个与转子旋转方向相反的制动力矩,同时涡流在具有一定电阻的转子盘内部流动时，会产生热效应而导致转子盘发热，这样车辆行驶的动能就通过感应电流转化为热能,并通过转子盘散发热扯,从而实现汽车的减速和缓速⑴。3结构设计以江淮客车生产的HK6892K1中型客车为例，设计适合其的电涡流缓速器，此类型车最大车速120km/h,满载车重10t,设计电涡流缓速器的结构参数时

6、,首先确定其工作时的最大制动功率P小于等于汽车在最大车速匕„时的最大功率Pi而汽车的徴大车速时的功率由汽车的最大附着力人和车速V.确定叫PWP昨二人乙/3600(1)电涡流缓速器所产生的制动功率为：⑵式中:Sp为磁轨的面积，单位m2；dh为等效透入深度收稿日期：2009-12-2«作審简介:张宁(1977-儿朋.安徽車阳人•讲师•主要从事机械设计与制造.机电控制方面的工作。•加数据・机械研究与应用・图4电流变化时最大磁感应强度变化曲线O10单位为转子材料工作点的磁感应强度,通常选1・1~1.7T；a为磁场变化角速度rad/s；p为转子盘材料电阻率n・m。定子铁芯的截面

7、积为：式中:卩为铁芯的直径。励磁绕组的磁动势：札皿⑷式中:N为励磁绕组的匝数江为励磁电流。励磁绕组的轴向截面积为：Ae=bcH=(5)式中心为励磁绕组的径向宽度，单位为励磁绕组的轴向长度也即铁芯的高度，单位mm；j为电流密度,一般取3-8A/mm2；^e为填充系数，圆导线一般取0.25-0.65。由前后转子盘的许用热量要大于汽车最大释放的热量可推岀转子盘厚度为：GV：-51.84gCd如-彳)式中:G,为转子盘的比热容，单位J/(kg•K)；5t为转子盘的许用温升，单位K“d为转子盘密度，单位kg/m2^r2为转子盘内外径，单位mm。由以上关系式可以