05 июня 2017г.
Современные информационные технологи задействованы во всех сферах деятельности.
Применение любых технологий обязательно предполагает интеграцию с информационными технологиями.
Для их применения необходимы такие современные технические средства, как персональный компьютер, смартфон или планшет.
Не менее важную роль играет соответствующее программное обеспечение. В нашем случае, таковым является FEMM.
Программа Finite Element Method Magnetics (магнитные расчеты способом конечных элементов, сокращенно FEMM) позволяет проводить на персональных компьютерах расчет плоскомеридианных (осесимметричных) и плоскопараллельных стационарных/квазистационарных магнитных, а также стационарных электростатических полей. Пакет позволяет определять их цепные и полевые параметры и строить картины. Преимуществами рассматриваемого ПО также является лёгкость освоения [1].
Основная часть программы состоит из трех модулей: графического препроцессора, решателя и графического постпроцессора. Работа с пакетом при разработке новой модели начинается с запуска препроцессора. Первый этап – геометрические построения исследуемых объектов в полярных или декартовых координатах. Геометрия объекта также может быть импортирована из сторонних графических пакетов, таких как CorelDraw или AutoCAD. Второй этап – задание для частей/блоков объекта свойств материалов (в том числе кривых намагничивания) и ввод граничных условий (Дирихле, Неймана, смешанных, для границ со скин-эффектом, периодичности и антипериодичности, специальных). После этого начинается автоматическая работа решателя, обсчитывающего параметры модели и строящего сетку конечных элементов. После окончания расчетов запускается постпроцессор, при этом создаются зонные картины полей: для стационарного магнитного поля – линий магнитного потока, для квазистационарного – линий действительного значения векторного магнитного потенциала. Параметры полей можно просмотреть в любой точке области, а в определенных зонах оценить ряд интегральных величин: магнитных потоков, индуктивностей, магнитных напряжений и т.д.
Среди прочих особенностей программы стоит отметить наличие функции отмены/возврата действий, возможность выбора единиц измерения (дюймов или миллиметров), построение графиков изменения ряда величин (модуля магнитной индукции, модуля векторного потенциала, модуля напряженности магнитного поля и т.д.). Кроме интерактивных расчетов, в программе FEMM имеется пакетный режим работы. Для написания программ, работающих в пакетном режиме, применяется алгоритмический язык Lua. Положительная сторона пакетного режима заключается в возможности формировать, анализировать и корректировать геометрию области расчета, а также организовывать оценку и выдачу результатов, вводя необходимые математические выражения и уравнения. Все результаты работ можно сохранять, причем поддерживаются русскоязычные символы в имени файла и папок пути. Последние версии программы FEMM включают в себя наборы инструментов для взаимодействия с приложениями Octave/Matlab, Scilab и Mathematica.
Создателем программы по расчету магнитных полей является David Meeker (США, штат Массачусетс, город Уолтем), работающий старшим научным сотрудником в компании QinetiQ North America, занимающейся разработкой спутниковых разведывательных систем и военных роботов. Рассматриваемая программа появилась больше десяти лет назад и носила название BELA, позволяя проводить расчет только электростатических полей. С тех пор автор регулярно выпускает новые версии программного пакета.
Программа FEMM распространяется в рамках лицензии Aladdin Free Public, не допускающей взимания платы за распространение.
Одним из примеров использования программы FEMM выбор геометрии ротора на конечно- элементных моделях.
В современной инженерной практике точность расчётов обеспечивается
применением численных методов
расчета магнитных полей, позволяющих рассчитывать полное поле машины
и выполнять эти расчеты при минимальном числе допущений. Наиболее распространены расчетные модели, основанные на методе конечных элементов [2], [3].
С целью
выбора оптимальной
геометрии
ротора, было
рассмотрено несколько
конструкций в конечно-элементной программе FEMM.
Характеристики постоянных магнитов NdFeB взяты из библиотеки FEMM.
Смоделировав несколько моделей в конечно-элементной программе FEMM, можно окончательно убедиться в выбранной конструкции ротора.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что данная программа может успешно применяться как для научных, так и для практических нужд.
Список источников и литературы
1.
http://cxem.net/software/finiteElementMethodMagnetics.php - Приложение для расчета статических магнитных полей.
2.
Копылов И.П. Проектирование электрических машин: учебник для вузов / под ред И.П. Копылова – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2011.- 767 с. (Основы наук).
3.
Цгоев Р.С. Нетрадиционная ветроэнергетика; учебное пособие / Р.С. Цгоев.-М.;Издательский дом МЭИ, 2014.-168с.
