Simulace toroidních cívek v Ansoft Maxwell 3D
No Thumbnail Available
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Diplomová práce je zaměřena na simulaci elektromagnetického pole v programu Ansoft Maxwell 3D, který pro simulaci elektromagnetických polí využívá metodu konečných prvků. Nejprve je uveden postup tvorby geometrického modelu toroidní cívky, který má šedesát pět závitů. Tento model je nutné odladit a připravit ho pro generaci sítě prvků - meshe. Modelu přiřadíme fyzikální vlastnosti a tím vznikne fyzikální model. Nastaví se okrajové podmínky, budící proud, materiál jádra, materiál vinutí a parametry pro generaci meshe. V knihovně materiálů bude vytvořen materiál firmy Kashke K4000 a následně definujeme dle katalogového listu jeho BH křivku. Analýza je provedena ve dvou režimech. V režimu magnetostatickém je použito stejnosměrných proudů (7,5A; 10A; 15A; 20A a 25A) a lineárního/nelineárního materiálu jádra. V režimu transientní analýzy je cívka buzena proudovým impulsem. V programu Ansoft Maxwell editor obvodů vytvoříme zdroj generující proudový impuls. Tento zdroj buzení je pak k cívce připojen jako externí zdroj prostřednictvím terminálu. Materiál jádra je v případě transientní analýzy lineární, protože Ansoft Maxwell 3D neumožňuje v transientní analýze využít nelineární materiál. Nastavení parametrů transientní a magnetostatické analýzy je odlišné. U transientní analýzy se navíc zadává koncový čas a časový krok, pro který se má daná úloha řešit. Zadávají se rovněž časové body, ve kterých se magnetická indukce a intenzita magnetického pole spočítají a později je bude možné zobrazit. Vypočtená pole jsou v práci prezentována jako obrázky. Rovněž je uveden postup, jak se používá kalkulátor pole z hodnot v postprocesingu. V závěru jsou shrnuty dosažené výsledky.
The master thesis is focused on the simulation of the toroid coils in Ansoft Maxwell 3D software, which uses finite element method for electromagnetic field simulation. Firstly the process creation of the geometric model toroid coil with seventy-five threaded is presented. It is necessary to debug this model and prepare it for the mesh generation. Physical properties are assign to this model and it gives rise to the physical model. We will set boundaries, excitation current, core material, winding material and the parameters for the mesh generations. New material Kashke K4000 will be created in the materials library and subsequently we will define its BH curve on the basis of datasheet. Analysis is made in two modes. Direct currents (7,5A; 10A; 15A; 20A; 25A) and (non)linear materials are used in magnetostatic solution. Toroid coil is excited by current pulse in transient solution. In Ansoft Maxwell Circuit editor a source which generates current pulse will be created. This excitation will be assigned to the toroid coil as an extern source through a terminal. Core material is linear in the case of transient analysis, because Ansoft Maxwell 3D doesn´t allow to use nonlinear material in this solution. Settings are different in transient and in magnetostatic analysis. End time and time step are entered to solve this task in transient analysis. Time points are entered too. Flux density and electromagnetic field strength are calculated in these time points and later it will be possible to view the results. Calculated fields are shown as the pictures in this thesis. The procedure how to use a field calculator in the postprocessing is given as well. The achievements are summarized in the conclusion.
The master thesis is focused on the simulation of the toroid coils in Ansoft Maxwell 3D software, which uses finite element method for electromagnetic field simulation. Firstly the process creation of the geometric model toroid coil with seventy-five threaded is presented. It is necessary to debug this model and prepare it for the mesh generation. Physical properties are assign to this model and it gives rise to the physical model. We will set boundaries, excitation current, core material, winding material and the parameters for the mesh generations. New material Kashke K4000 will be created in the materials library and subsequently we will define its BH curve on the basis of datasheet. Analysis is made in two modes. Direct currents (7,5A; 10A; 15A; 20A; 25A) and (non)linear materials are used in magnetostatic solution. Toroid coil is excited by current pulse in transient solution. In Ansoft Maxwell Circuit editor a source which generates current pulse will be created. This excitation will be assigned to the toroid coil as an extern source through a terminal. Core material is linear in the case of transient analysis, because Ansoft Maxwell 3D doesn´t allow to use nonlinear material in this solution. Settings are different in transient and in magnetostatic analysis. End time and time step are entered to solve this task in transient analysis. Time points are entered too. Flux density and electromagnetic field strength are calculated in these time points and later it will be possible to view the results. Calculated fields are shown as the pictures in this thesis. The procedure how to use a field calculator in the postprocessing is given as well. The achievements are summarized in the conclusion.
Description
Keywords
Toroidní cívka, solenoid, Ansoft Maxwell 3D, Ansoft Maxwell editor obvodů, metoda konečných prvků, elektromagnetické pole, magnetická indukce, intenzita magnetického pole, Kashke K4000, geometrický model, fyzikální model, okrajové podmínky, budící proud, proudový puls, lineární materiál, nelineární materiál, BH křivka, magnetostatická analýza, transientní analýza, síť prvků, generace sítě prvků, kalkulátor pole, postprocessing., Toroid coil, solenoid, Ansoft Maxwell 3D, Ansoft Maxwell Circuit Editor, finite element method, electromagnetic field, flux density, electromagnetic field strength, Kashke K4000, feometric model, physical model, boundaries, excitation current, current pulse, linear material, nonlinear material, BH curve, magnetostatic solution, transient solution, mesh, mesh generate, field calculator, postprocessing.
Citation
DANĚK, M. Simulace toroidních cívek v Ansoft Maxwell 3D [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Telekomunikační a informační technika
Comittee
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc. (předseda)
doc. Ing. Miloš Orgoň, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Zeman, Ph.D. (člen)
Ing. David Kubánek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Soumar (člen)
Ing. Jan Kacálek (člen)
Ing. Pavel Hanák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2009-06-10
Defence
- Byly provedeny také nějaké reálné měření zadané cívky?
- Je shoda výsledků s programem ANSYS dostatečně relevantní výsledek měření?
- Na kterém počítači byly prováděny zadané simulace?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení