Магнитостатическое поле — это неизменное во времени магнитное поле, создаваемое постоянными токами в проводниках и постоянными магнитами. Моделирование статического поля позволяет оценить установившееся состояние магнитной системы: распределение магнитного потока, зоны насыщения, эффективность использования магнитопровода и влияние геометрических размеров на характеристики устройства.
Магнитостатика применяется на ранних этапах проектирования электромагнитов, магнитопроводов, систем с постоянными магнитами, датчиков, сепараторов и магнитных экранов.
Магнитостатический решатель CADFlo является базовым инструментом магнитного анализа и используется для оптимизации конструкций, работающих в постоянных магнитных полях. Для расчетов используется метод конечных элементов, что обеспечивает получение распределения магнитного поля в сложных геометрических моделях. Магнитостатический решатель сохраняет высокую точность даже при глубоком магнитном насыщении.
Для решения доступны прямой и итеративный методы решения системы уравнений. Это позволяет выбирать подходящий способ расчёта в зависимости от размера сеточной модели, сложности задачи и требований к вычислительным ресурсам.
Решатель поддерживает линейные и нелинейные постоянные магниты и ферромагнитные стали, а также материалы с температурно-зависимыми свойствами. Для постоянных магнитов может задаваться направление намагничивания в декартовой или цилиндрической системе координат, что удобно при моделировании радиальных, осевых и комбинированных магнитных систем.
Для шихтованных магнитопроводов может использоваться эквивалентная модель шихтовки, позволяющая учитывать особенности набора пакетов электротехнической стали без явного моделирования каждого листа.
На границах расчётного домена может задаваться условие тангенциального магнитного поля, ограничивающее область расчёта и имитирующее удалённую внешнюю среду. Для сокращения модели доступны нормальная и тангенциальная симметрия, в том числе для секторных моделей на цилиндрическом расчетном домене. Это позволяет уменьшать размер расчётной задачи и снизить вычислительные затраты без потери качества решения.
Пользователь может оценивать магнитную индукцию, напряжённость магнитного поля, магнитный поток, зоны насыщения и распределение поля в воздушных зазорах, магнитопроводах и постоянных магнитах. Результаты могут отображаться в виде скалярных и векторных распределений на поверхностях тел и в сечениях модели. Для детального анализа доступны линии магнитного потока, а также построение графиков изменения полевых величин вдоль заданных линий и контуров.
На основе рассчитанного поля определяются потокосцепление, индуктивность, энергия магнитного поля, электромагнитные силы и вращающие моменты.
Для подготовки модели к расчёту в CADFlo используется преимущественно гексаэдральная или гекса-доминантная сетка. Такой тип сетки позволяет корректно описывать объёмную геометрию и обеспечивает хорошее соотношение между точностью расчёта и числом элементов.
Автоматическое построение сетки упрощает подготовку сложных трёхмерных моделей и снижает объём ручной работы.
Преимущественно гексаэдральная структура сетки позволяет уменьшить количество элементов при сохранении необходимого уровня детализации модели. Это снижает требования к оперативной памяти и сокращает время расчёта.
Решение различных задач в высокотехнологичных отраслях промышленности
