电磁阀 计算1

螺线管计算分析案例（Amperes）1. 模型简介

下图为螺线管模型的外观图：

1.1 模型尺寸

单位：英寸（inch）

尺寸如上图所示，此模型为旋转对称模型（RS），对称轴在x=0的直线上。根据以上图形建立模型。

1.2 模型物性设置

模型分为五个部分，分别为Plugnut，Coil，Core，Yoke，Bonnet。Coil内通有幅度为10000安培的电流，方向为从纸面内指向纸面外（负值）。

Plugnut为非线性磁介质SS430，B-H曲线如下图所示：

Core为永磁体NEO35，剩磁Br=1.25T，矫顽力Hc=-9.47e-5(H/m)，如下图所示磁化曲线，磁化方向为Z的负方向。

Yoke与Bonnet所用材料相同，都是冷轧钢Cold Rolled Steel，是非线性磁介

质，B-H曲线如下图所示：

SS430和冷轧钢的B-H数据如下面两个数据表格所示：

SS430 冷轧钢

H(A/m) B(Tesla) H(A/m) B(Tesla)

0 0 0 0

1.4300000e+002 1.2500000e-001 1.0800000e+003 8.5800000e-001

1.8000000e+002

2.0600000e-001 1.4800000e+003 1.0600000e+000

2.1900000e+002

3.9400000e-001 2.0900000e+003 1.2600000e+000

2.5900000e+002 5.8900000e-001

3.1200000e+003 1.4400000e+000

2.9800000e+002 7.4300000e-001 5.1600000e+003 1.6100000e+000

3.3800000e+002 8.5300000e-001 9.9300000e+003 1.7700000e+000

3.7800000e+002 9.3200000e-001 1.5500000e+004 1.8600000e+000

4.3800000e+002 1.0100000e+000 2.5000000e+004 1.8800000e+000

5.1700000e+002 1.0800000e+000 3.5000000e+004 1.9000000e+000

5.9700000e+002 1.1100000e+000

7.1600000e+002 1.1600000e+000

9.5500000e+002 1.2000000e+000

1.5900000e+003 1.2700000e+000

3.9800000e+003 1.3700000e+000

6.3700000e+003 1.4300000e+000

1.1900000e+004 1.4900000e+000

2.3900000e+004 1.5500000e+000

3.9800000e+004 1.5900000e+000

以上的磁介质电导率很小，都可以看作是完全绝缘的。

求解设置里，将问题类型设为Field求解模式，模型设为沿着x=0的轴对称模型，并把电信号设为静态类型：Static，如下图所示：

在算法设置方面，首先使用边界元自适应剖分网格计算，自适应残差为0.005，如下图所示：

设置好之后，开始计算。收敛之后，得到求解结果，下图是自适应剖分网格的结果，由于有非线性区域和体电流区域，因此就同时有二维网格和一维网格：

3.1. 电磁力

点击Analysis->Force->Force on Region，然后选择Core区域，点击右键确定选择，得到计算结果：

可以看到Fy=-118N，即Core（磁芯）受到的力为118牛，负号表示方向向下（Z轴负方向）。

3.2. 磁力线分布

在后处理对话框Field Analysis Results中，按如下图选择：

点击New Plot，得到以下磁力线分布图，再点击Option->Put Scale，将图例放在分布图中：

3.3. 磁感应强度分布

在Field Analysis Result按照下图设置：

点击“New Plot”，将Scale放在图中，得到如下磁感应强度云图：

3.4. Plugnut磁饱和分布

按照下图设置：

点击“New Plot”，计算出来之后，再点击Options->Solid，下面是Plugnut 内的磁感应强度分布云图：

由材料SS430的材料特性曲线可知，当B超过1.25之后，基本上就进入了

饱和区，在上图中，我们可以看到，大部分区域的磁感应强度B都在1.25以上，由此可知Plugnut基本工作在磁饱和区域内或过饱和区域内。

4. 用有限元计算的后处理结果

下面我们使用FEM计算一下这个模型。将以上模型保存之后另存一个。在Solver Setup中，将算法选择为FEM。计算边界不需要指定，软件将会自动给出。如下图所示：

下面是自适应网格剖份结果：

计算完之后，得到Core上面的电磁力为-116.8N，和上边的计算结果-118N

基本相同。下面是Plugnut中的磁感应强度分布云图：