磁流变制动器电磁装置的有限元分析

　　磁流变制动器是一种正在研制的新型智能型制动器。其采用磁流变材料代替传统机械制动器的摩擦副，在由电磁装置产生的可控磁场的作用下，使磁流变 材料在几毫秒内可以由流体状态迅速变为固态，磁场撤除后，磁流变材料迅速由固态转变成液态，利用磁流变体内部的剪切应力产生制动力矩，使制动片停止不动， 从而起到制动的作用。据此，只要能够按照预定的规律控制电磁装置使其产生合适的磁场大小就可以控制制动力矩的变化，因此电磁装置是磁流变制动器的一个重要 组成部分。木文给出了磁流变制动器电磁装置的有限元分析，为对磁流变制动器电磁装置的设计和制造提供理论依据。

　　1 ANSYS电磁场分析和分析过程

　　ANSYS是进行土程数学分析计算的强有力工具，广泛应用于多个工业和科学研究领域，可进行多种问题的有限儿分析计算。本文采用ANSYS进行电磁分析，这是求解电磁场数值解的数值计算方法中最为有效、应用最广的一种方法。

　　在进行电磁场分析时，本文用有限元法求解出了节点磁势值(或电势值)，并利用有限元ANSYS中专门的后处理模块进行求解，还可方便地求出其他一些所需的物理量的参数值，如磁感应强度和磁场强度等。

　　ANSYS电磁场分析的基本原理是将所处理的对象首先划分成有限个单儿泡含若干节点)，然后根据矢量磁势或标量电势求解一定边界条件和初始条件 下何一个节点处的磁势或电势，继而进一步求解出其他相关量。其主要分析过程如下:先定义物理环境，包括坐标系选用、单位制设定有限单元选用与说明、材料特 性定义和参数定义等眼据电磁场类型的不同，选用有限单元的种类也有区别)。然后进行几何建模，对求解区域用选定的单元进行划分，并对划分的单元赋予特性和 进行编号(单元划分的疏密程度根据具体情况而定，在电磁场变化大的区域划分较密，而变化不大的区域可划分稀疏些)。接着施加边界条件和载荷，最后求解和后 处理。

　　由于本文所研究的电磁装置是要用到制动器中的，根据制动器的工作原理，制动时一需要上闸，制动后需要松闸，这就需要所加磁场的生成和消除能按应 用的需要灵活地转换。本文采用由铁心和线圈组成的电磁场做场源。螺线管在短时一间内电压从OV增加到XV(X可以在5一30中变化)，这属于瞬态问题。考 虑到磁场稳定平衡后的最大场强对最大制动力矩的影响，本文因此把螺线管作为静态问题进行处理，采用直流电源，避开瞬态场的涡流损耗问题。

　　2基于ANSYS的磁流变制动器电磁装置的建模与分析

　　因此本文研究的电磁场模型属于三维静态磁场。经过比较，选用微分标量势法(DSP)进行三维静态磁场分析。