Exemple de simulation électromagnétique transitoire non linéaire dans le temps utilisant EMS pour SOLIDWORKS

Il s'agit d'un banc d'essai présenté par N. Allen et D.Rodger de l'école d'ingénierie de l'université de Bath pour valider une simulation électromagnétique transitoire non linéaire. La représentation 3D du banc d'essai est montrée ci-dessous dans la figure 1 avec les dimensions. Un lien vers l'article peut être trouvé ici.

Figure 1 - Configuration du problème

Ce problème fait partie de la série TEAM et s'appelle le problème 24 de l'atelier TEAM. La plupart des problèmes réels en électromagnétique sont de nature transitoire dans le temps. Il est donc extrêmement important de choisir un logiciel de simulation capable de gérer correctement la simulation transitoire. Cela est également essentiel pour les problèmes impliquant une simulation multi-physique couplée transitoire magnétique et mouvement. Dans ce court article, nous allons examiner comment EMS pour SOLIDWORKS se compare aux mesures expérimentales documentées par les auteurs.

Configuration du problème

La configuration du problème consiste en un rotor monté sur un arbre en acier inoxydable non magnétique et un stator fixé à l'intérieur d'une cage non magnétique oscillante qui peut se déplacer par rapport à l'arbre. Les dimensions du rotor et du stator en acier massif sont indiquées sur la figure 1 et le modèle solide 3D créé à l'aide de SolidWorks est représenté sur la figure 2.

Figure 2 - Modèle 3D créé à l'aide de SOLIDWORKS

Les propriétés des matériaux sont toutes spécifiées dans EMS, conformément à l'article. EMS possède sa propre bibliothèque de matériaux entièrement personnalisable où les utilisateurs peuvent utiliser des matériaux existants ou créer de nouveaux matériaux pour la simulation. Une tension de 23,1 V est appliquée aux bobines qui sont connectées en série et ont une résistance combinée de 3,09 Ohms. Les objectifs de la simulation sont les suivants .

1. Calculez le courant de bobine résultant en fonction du temps et comparez-le à la mesure.
2. Calculez le couple agissant sur le rotor et comparez-le à la mesure.

Matériaux

Les bobines sont en cuivre (un bon conducteur) et le stator et le rotor sont en matériau ferro-magnétique dont la courbe B-H est donnée dans le tableau ci-dessous. Notez que EMS peut prendre en charge tout matériau défini par l'utilisateur avec sa propre courbe B-H pour la simulation. Le programme est également livré avec sa propre bibliothèque de matériaux. Cette bibliothèque contient plus de 200 matériaux couramment utilisés dans la catégorie des aciers, conducteurs, isolants, câbles, céramiques, substrats, semi-conducteurs, matériaux biologiques, etc.

Courbe B-H

Résultats de l'EMS

Les résultats obtenus par EMS sont tracés et comparés aux valeurs expérimentales. On observe que les résultats EMS correspondent étroitement aux résultats attendus. De plus, certains graphiques clés comme la densité de flux magnétique, la densité de courant, etc. sont également présentés à un pas de temps particulier.

Tracés de résultats EMS

La densité de flux magnétique (B) et la densité de courant (I) au temps = 0,02 sec sont indiquées ci-dessous.

EMS pour SOLIDWORKS

EMS for SOLIDWORKS est le premier et le seul logiciel entièrement intégré et certifié Gold Certified pour SOLIDWORKS qui aide les utilisateurs de SOLIDWORKS à étudier leurs conceptions magnétiques, électriques et électromagnétiques de manière transparente. Il peut utiliser la géométrie créée à l'aide de SOLIDWORKS directement pour la simulation. Son interface utilisateur émule SOLIDWORKS et il n'y a donc aucune courbe d'apprentissage associée au logiciel EMS pour les utilisateurs de SOLIDWORKS.