Dauermagnet (diametral) mit FEMM Simulieren

[Knobi (Gast)]

Hallo

Ich würde gerne einen Dauermagnet (Zylindermagnet) Ø4x5 mit FEMM 
simulieren.
Gesucht ist der magn. Fluss in Y-Richtung.
Güte ist N35 (Hcb=920 kA/m, µr= 1.05526)

Leider ist das Ergebnis ca. das doppelte von anderen Tools.
Vergleichtools: ANSYS-Maxwell oder PS-Permag
Flussdichtemessungen stimmen mit ANSYS zusammen

Eventuell kann mir jemand sagen welchen Fehler ich gemacht haben bzw. 
was ich vergessen habe zu beachten.
Ich denke ich kenne mich der Modellerstellung relativ gut aus,
jedoch mit den "Boundary" Definitionen (Abstand usw.) blicke ich noch 
nicht ganz durch.

Danke

[debu12 (Gast)]

Ich habe das ganze auf ein "Axisymetric"-Problem umgestellt und die 
Grenzen automatisch anlegen lassen.

Passt das eher zu deinen Erwartungen?

[Knobi (Gast)]

Hallo Debu12

Danke für deine Simulation

Nun stimmt das Ergebnis aber recht gut mit ANSYS überein.
Abweichung sind nun 6%

Je nach dem wie groß ich das "Boundary" mache bekomme ich aber 
unterschiedliche (Unterschiede > 50%) Ergebenisse.
Ich dachte je größer das "Boundary" mache, desto weniger Einfluss hat es 
auf mein Ergebnis.
Oder gibt es einen Richtwert wie groß dieses gehört?
Ca. 4xKantenlänge des Magneten?

SG

[debu12 (Gast)]

Knobi schrieb:
> Je nach dem wie groß ich das "Boundary" mache bekomme ich aber
> unterschiedliche (Unterschiede > 50%) Ergebenisse.
Das sollte eigentlich nicht sein, solange du den vorgechlagenen Wert 
nicht verkleinerst.

> Ich dachte je größer das "Boundary" mache, desto weniger Einfluss hat es
> auf mein Ergebnis.
Im Prinzip ja, erfordert aber einen höheren Rechenaufwand, da auch das 
mesh angepasst werden muß.

> Oder gibt es einen Richtwert wie groß dieses gehört?
Das hängt zu sehr vom Problem selber ab z.B. geschlossener, 
weichmagnetischer Kern vs. Permanentmagnet im Raum.

Aus dem IEEE-Artikel von David Meeker [1] lässt sich ableiten, dass der 
Radius R in erster Näherung keinen großen Einfluß auf die Genauigkeit 
der Lösung hat, da die Permeabilität der einzelnen Sphären im Verhältnis 
µ1/µ0 ~ R/d gewählt wird. Siehe Gleichung (11) für 2D- bzw. (16) für 
rotationssymmetrische Probleme.

Die im Abschnitt "IV. HIGHER ORDER 2D BOUNDARY CONDITIONS" genannten 
Gründe für die Einführung mehrerer Boundaries (Objekt nicht zentriert, 
kein Dipol) sind für dein Problem auch nicht besonders relevant.

Eine Möglichkeit wäre, dass durch den manuellen Eingriff die 
Verhältnisse µ0/µn bzw R/d nicht mehr stimmen - das wäre dann aber ein 
Programmfehler.

Du müsstest dafür also die Gleichungen bis zur 7. Ordnung (Default) 
lösen und mit den aktuellen Werten µn Vergleichen (z.B. wie in TABLE II 
bis zu 3. Ordnung). Als ersten Schritt würde ich aber versuchen 
herauszufinden, ob und welchen Einfluß die "mesh size" hat - also in den 
"block properties" verschiedene Werte einstellen und ggfls. auch in 
"Problem Definition" den "Min. Angle" anpassen. Eine weitere Möglichkeit 
wäre, die Ergebnisse mit denen einer "Kelvin Transformation" zu 
vergleichen [2].

Bei Unterschieden zu anderen Progammen käme auch eine abweichende 
Interpretation der Materialdaten in Frage - für FEMM siehe [3].

Im Endeffekt hilft aber nur eine Messung, um zu entscheiden, welches 
Programm nun näher dran liegt. Das ist aber wieder mit eigenen Problemen 
verbunden - so haben z.B. die Genauigkeit der Messung und die 
tatsächlichen Daten des Magneten einen sehr viel größeren Einfluß auf 
das Ergebnis als diverse Simulationsparameter (solange diese nicht 
vollkommen unrealistisch sind).


[1] http://www.femm.info/dmeeker/pdf/TMAG-13-02-0097_R1.pdf
    bzw. http://www.femm.info/wiki/OpenBoundaryExample

[2] A.3.3 im User's Manual

[3] A.1 im User's Manual
    bzw. Links unter http://www.femm.info/wiki/PermanentMagnetExample

[Sascha (Gast)]

Ich glaube Du simulierst im Moment nicht das was Du wirklich willst...
In deiner Zeichnung (NdFeB_N35__4x5_in_mm_axis.png) ist die 
magnetisierung jedenfalls nicht diametral.
Auch weiß ich nicht genau was Du wo messen möchtest, ich habe Dein 
Problem mal schnell in der draufsicht modellierst, planar - nicht 
achssysmmetrisch. Soll nur eine Anregung sein...

[Knobi (Gast)]

Das Modell "NdFeB_N35__4x5_in_mm_axis.png" kam von Debu12 und nicht von 
mir.
Da war die Magnetiserungsrichtung wirklich falsch angenommen.

@Sascha:
Dein Modell sieht gut aus, jedoch kann ich mit dem "Grundriss" kein Feld 
in Z Richtung darstellen lassen.
Nur das Feld rum um die Mantelfläche des Magneten

Hier nochmals mein Aufgabenstellung. Bild: 
"Aufgabenstellung_Modell_3D.png"
Gesucht ist die Flussdichte in z Richtung (Zylinderhöhe) bei einem 
diametralen Magneten.
Der Messradius ist 1mm und der Luftspalt wäre z.B. 2mm

Bei einer planaren Simulation mit der Ansicht von oben (Grundriss) kann 
ich keinen Luftspalt einstellen.
Somit startete ich mit einer planaren Ansicht von vorne (Aufriss).
Siehe Bild erster Beitrag "Aufgabenstellung_Modell_mit_Kommentaren.png"
Habe dann Messlinie mit 2mm Luftspalt vom Mittelpunkt in radiale 
Richtung erstellt und den "normalen" Fluss dazu dargestellt.
Siehe Bild "N35_Result_Measuring_Line_Bn.png"

Wie gesagt weichen die Ergebnisse stark (bis zu 100%) von der ANSYS / 
PS-Permag simulation ab.

Ist der Weg mit der planaren Simulation mit der Aufrissdarstellung für 
mich nicht der Zielführenste? --> erster Beitrag

[debu12 (Gast)]

Knobi schrieb:
> Das Modell "NdFeB_N35__4x5_in_mm_axis.png" kam von Debu12 und nicht von
> mir.
> Da war die Magnetiserungsrichtung wirklich falsch angenommen.
Gut, dass hier nicht alle solche Blindfische sind :)

> Ist der Weg mit der planaren Simulation mit der Aufrissdarstellung für
> mich nicht der Zielführenste? --> erster Beitrag
Dein Problem ist mit FEMM bzw. allen 2D-Simulationen nicht lösbar, da 
der Einfluß der "Tiefe" als linear angenommen wird (z.B. für 
Kraftberechnungen) aber das Feld in der Zeichenebene nicht ändert.