????????在處理實(shí)際的工程問(wèn)題中，被研究對(duì)象往往處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)，所以在利用maxwell進(jìn)行電磁分析時(shí)，需要對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行考慮。Maxwell的瞬態(tài)求解器（Transient solver）可以考慮時(shí)變電磁場(chǎng)與物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的相互作用。換句話講就是maxwell的瞬態(tài)求解器（transient solver）可以考慮到空間中機(jī)械變化磁場(chǎng)的磁場(chǎng)變化率（dB /dt）。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，變化的磁場(chǎng)也就可以在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生力的作用。

????????下面以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為例為大家解釋一下在maxwell中是如何對(duì)運(yùn)動(dòng)工況進(jìn)行處理的。首先需要說(shuō)明一下一些在仿真過(guò)程中的注意事項(xiàng)（若看過(guò)此文的小伙伴發(fā)現(xiàn)我在這里說(shuō)的有所疏漏，歡迎大家在評(píng)論區(qū)補(bǔ)充！?。。?/p>

1、對(duì)于被分析物體而言，其運(yùn)動(dòng)部件與非運(yùn)動(dòng)部件需要在物理上分離。也就是說(shuō)在幾何結(jié)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)物體與非運(yùn)動(dòng)物體不能有“交集”。

2、被分析對(duì)象的所有運(yùn)動(dòng)部件必須被一個(gè)稱之為“band”的運(yùn)動(dòng)域給包圍。可能大家對(duì)于“band”存在一定程度上的不理解，這里為大家解釋一下，“band”域直觀意義上而言就是一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)區(qū)域。例如對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)而言，直線運(yùn)動(dòng)部件能夠運(yùn)動(dòng)到的最大位置與最小位置均需要被所添加的“band”與所囊括。又對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而言，此種工況對(duì)應(yīng)的“band”域需要把處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的部件完全包圍，但是又不能與處于靜止?fàn)顟B(tài)的部件相交。

3、對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而言，其“band”必須是一個(gè)圓柱形的幾何結(jié)構(gòu)。這里建議大家不要直接使用圓柱結(jié)構(gòu)來(lái)建立“band”域，最好是通過(guò)多棱柱進(jìn)行等效分析。

4、一個(gè)“band”域中的所有部件均處于“相同”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這里的相同可以是該“band”中的所有部件沿著相同的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，也可以是沿著某一個(gè)方向做直線運(yùn)動(dòng)。

在設(shè)置“band”域?qū)傩缘慕缑嬷校袃煞N方法對(duì)該運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)屬性進(jìn)行設(shè)置：1）、勻速旋轉(zhuǎn)；2）考慮該旋轉(zhuǎn)物體的機(jī)械暫態(tài)過(guò)程。

在1）中，若設(shè)置運(yùn)動(dòng)物體具有勻速機(jī)械轉(zhuǎn)速，則maxwell不會(huì)考慮到運(yùn)動(dòng)物體的機(jī)械暫態(tài)過(guò)程。若考慮了物體的機(jī)械暫態(tài)，則maxwell在求解每一步時(shí)都會(huì)計(jì)算一次物體的運(yùn)動(dòng)方程，如下：

? ? ? ? 式中各個(gè)變量的含義分別如下：

????????根據(jù)兩種不同的設(shè)置我們可以得到這樣一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)：若我們?cè)谟?jì)算過(guò)程中選擇勻速旋轉(zhuǎn)，這其實(shí)就意味著我們事先已經(jīng)知道了物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)工況。例如對(duì)于同步電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終為同步轉(zhuǎn)速，這個(gè)時(shí)候我們就可以不用考慮轉(zhuǎn)子的機(jī)械暫態(tài)，默認(rèn)轉(zhuǎn)子已經(jīng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段。又假設(shè)我們事先不知道運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)形式，那么我們就有必要通過(guò)考慮物體的機(jī)械暫態(tài)來(lái)觀察物體在電磁場(chǎng)下的運(yùn)動(dòng)情況。例如對(duì)于一個(gè)電磁閥而言，我們只知道閥體的初始位置與最終位置在哪，但是我們并不清楚當(dāng)線圈通電后閥體的運(yùn)動(dòng)情況。

????????接下來(lái)，通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明一下兩者的區(qū)別。分析對(duì)象如下圖：在分析對(duì)象的俯視圖與網(wǎng)格模型中可以看到，當(dāng)凸極鐵芯與凸極轉(zhuǎn)子的凸極沒有對(duì)齊時(shí)，若給線圈通入直流電流，根據(jù)磁阻最小原理，凸極轉(zhuǎn)子會(huì)在線圈磁場(chǎng)的作用下使得其轉(zhuǎn)子凸極與鐵芯的凸極對(duì)齊。下面就以這樣一個(gè)例子說(shuō)明給“band”域添加恒轉(zhuǎn)速與考慮機(jī)械暫態(tài)的區(qū)別。

實(shí)例一：轉(zhuǎn)子“band”域添加恒轉(zhuǎn)速。

此時(shí)轉(zhuǎn)子“band”域的設(shè)置窗口如下：

基于對(duì)band域進(jìn)行上述設(shè)置后，得到轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)矩的波形，如下圖：

從上圖可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子以勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子所受到的扭矩是正負(fù)交替的波形。其中當(dāng)扭矩為0時(shí)，也就對(duì)應(yīng)了轉(zhuǎn)子凸極與鐵芯凸極對(duì)齊的位置。這也說(shuō)明了在不考慮轉(zhuǎn)子的機(jī)械暫態(tài)時(shí)，我們一般能觀察的物理量也就對(duì)應(yīng)了該物體在某一工況下的穩(wěn)態(tài)情況。

實(shí)例二：轉(zhuǎn)子“band”域考慮機(jī)械暫態(tài)。

與此種工況對(duì)應(yīng)的band域的相關(guān)設(shè)置如下圖：

最后是機(jī)械暫態(tài)的相關(guān)設(shè)置，其中設(shè)置窗口中各個(gè)物理量在前文中均有說(shuō)明，不清楚的小伙伴記得往前翻翻。

設(shè)置完成后，觀察此時(shí)轉(zhuǎn)子上受到的扭矩波形，如下：

從上圖可以看出，當(dāng)線圈通電后，轉(zhuǎn)子一直在做一個(gè)類似于單擺的運(yùn)動(dòng)，由于具有阻尼作用導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子的凸極與鐵芯凸極必然會(huì)對(duì)齊。

此外，轉(zhuǎn)子的位置隨時(shí)間的變化如下圖：

由上圖可以看出，轉(zhuǎn)子在一直在平衡位置（轉(zhuǎn)子凸極與鐵芯凸極對(duì)齊的位置）來(lái)回運(yùn)動(dòng)，受到阻尼的作用導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的最終位置就是平衡位置。

到此，本文就結(jié)束了。第一次通過(guò)文本的形式分享maxwell的相關(guān)內(nèi)容，若各位小伙伴覺得寫得還行，那就點(diǎn)個(gè)贊吧！若是覺得寫得不好，本人后續(xù)慢慢改進(jìn)，爭(zhēng)取提升自己創(chuàng)作的質(zhì)量！