Để thêm vào một thư mục project, thực hiện lệnh trong Maxwell Project:
+ Nhấp chuột vào Add từ danh sách Project Directories tại góc bên trái của cửa sổ. Add a new project directory xuất hiện như hình 2.3.
Chương II: Tạo thiết kế
+ Đánh tên thư mục trong ô Alias: getting_started.
+ Chọn Make New Directory gần ở phần dưới cùng của cửa sổ. + Nhấp Ok. Ta trở lại MaxwellProject.
2.4 Tạo một dự án mới (Create a New Project)
2.4.1 Thêm vào project mới (Add the New Project) Để thêm vào project mới:
+Trong Project Manager, nhấp chuột trái vào New trong danh sách Project. Cửa sổEnter project nameand select project type xuất hiện như hình 2.4.
Hình 2.4 + Nhậpmicrostrip trong ô Name.
+ Nếu Maxwell 2D Version 9 không xuất hiện trong ô Type, thì ta làm như sau.
+ Chọn loại project được tạo.
• Để hiển thị giá trị project nhập vào, nhấp phím trái chuột vào nút gần ô Type. Một menu xuất hiện gồm các mục: Maxwell 2D Version 8, Maxwell 3D Version 6, Schematic Capture Version 5.
• Nhấp chuột vào Maxwell 2D Version 8. + Tùy ý, nhập tên trong ô Created By .
+ Bỏ chọn Open Project Upon Creation. Ta không muốn tự động mở project tại điểm này, vì vậy ta có thể nhập vào project.
Chương II: Tạo thiết kế
2.4.2 Lưu lại ghi chú project (Save Project Notes) Để nhập hình dạng của project.
+ Rời khỏi Notes radio button selected; điều này xác lập mặc định.
+ Nhấp chuột vào trong ô Note. Thay đổi con trỏ trên màn hình tới gần chữ I trong góc cao bên trái của hộp Note, cho biết rằng ta có thể bắt đầu đánh đề mục.
+ Nhập vào hình dạng của project.
Sau khi ta bắt đầu nhập đề mục, đề mục của nút Save Notes xuất hiện dưới hộp
Note bây giờ trở thành màu đen, cho biết rằng nó đã được cho phép. Trước khi ta bắt đầu nhập trong hộp Note.
+ Khi ta nhập hình dạng, nhấp chuột vào Save Notes. Sau đó nút Save Notesđã ẩn đi.
2.5 Mở project mới (Open the New Project)
Để bắt đầu Maxwell 2D, nhấp chuột vào Open trong cửa sổ Projects. Cửa sổ
Maxwell 2D xuất hiện như hình 2.5.
Chương II: Tạo thiết kế
2.6 Tổng quan cửa sổ Executive Commands (Overview of the Executive Commands Window)
Cửa sổ Executive Commands làm việc giống như một hướng đi cho mỗi bước của việc tạo thành và tìm ra lời giải mô hình bài toán. Ta có thể chọn mỗi mô đun suốt menu Executive Commands, và phần mềm mang lại cho menu này khi ta đã hoàn thành. Ta cũng xem quá trình giải qua menu này.
Cửa sổ menu Executive Commands đã được phân biệt thành hai phần lớn:
Chương III: Tạo mô hình
CHƯƠNG III
TẠO MÔ HÌNH
3.1 Định nghĩa loại mô hình (Define Model Type)
Trước khi ta bắt đầu vẽ mô hình, ta cần chỉ rõ mô hình sẽ định tọa độ đê-cat-tơ (XY plane) hay tọa độ cực (RZ plane).
3.1.1 Chọn loại Solver (Select the Solver Type) Maxwell có thể tính toán các loại sau đây:
Electrostatic Magnetostatic Eddy Current DC Conduction Thermal AC Conduction Eddy Axial Transient
Cho bài toán cuộn dây từ tính, ta sẽ tính toán trường từ tĩnh trong thiết bị và tìm lực trên cuộn dây. Vì thế, chọn Magnetostatic.
Để chọn Magnetostatic, nhấp chuột vào Solver/Magnetostatic trên menu
Executive Commands.
3.1.2 Định nghĩa mặt phẳng vẽ (Define the Drawing Plane)
Trong Maxwell 2D và Maxwell, ta có thể chọn từ hai loại khác của mô hình hình học:
• Toạđộ Đê-cat, hình dung một toạđộ đê-cat (XY plane) hình học giống như hình chữ nhật mở rộng trực giao cho mặt phẳng làm mô hình.
• Tọa độ cực. Hình dung một tọa độ cực (RZ plane) hình học giống như một hình chữ nhật xoay xung quanh trục đối xứng Z.
Chương III: Tạo mô hình
Hình 3.1
Đểđịnh nghĩa bản vẽ, nhấp chuột vào Drawing/RZ Plane.
3.2 Truy cập 2DModeler
Sử dụng 2D Modelerđể tạo vật thể trong mô hình. Để truy cập 2D Modeler.
• Nhấp chuột vào Define Model/Draw Model từ cửa sổ Executive Commands. Xuất hiện 2D Modeler.
Hình 3.2
Chương III: Tạo mô hình
3.3.1 Thanh menu (Menu Bar)
Thanh menu của 2D Modeler xuất hiện tại phần trên cùng cửa sổ. Mỗi mục trong thanh menu có một menu với nhiều lệnh kết hợp.
Để hiển thị kết hợp menu với một lệnh trong thanh menu, làm một trong các bước sau:
• Nhấp chuột vào lệnh
• Ấn và giữ phím Alt xuống, và rồi ấn phím O để gạch dưới chữ cái đầu tiên trên tên lệnh.
Để bỏ gạch dưới chữ cái đầu tiên trên tên lệnh làm một trong các bước sau đây: • Nhấp chuột vào lệnh.
•Ấn phím Alt, và đánh một chữ W.
Sau khi ta nhấp chuột vào Window, Window menu xuất hiện. Nhấp chuột phải bên ngoài Window menu để làm nó biến mất.
3.3.2 Cửa sổdự án (Project Window)
Cửa sổ 2D Modeler bao gồm Drawing Region, grid-covered vùng để vẽ vật thể cấu tạo nên mô hình. Cửa sổ này trong 2D Modeler được kèm lệnh cửa sổ project. Một cửa sổ project bao gồm hình dạng cho một project riêng biệt và hiển thị tên của project trong cửa sổ thanh tiêu đề. Bằng mặt định, một cửa sổ phụ nằm bên trong cửa sổ project.
Tùy ý, ta có thể thêm vào project trong 2D Modeler sử dụng lệnh File/Open. Mở một project khác nếu ta muốn sao chép object ở giữa hình. Quan sát Maxwell 2D
trợ giúp trực tuyến cho nhiều đặc điểm.
3.3.3 Cửa sổ phụ (Subwindows)
Cửa sổ phụ là cửa sổ mà ta tạo vật thểđó cấu tạo nên mô hình. Bằng mặc định, cửa sổ này:
• Cho phép chỉ định trong mối quan hệ tới tọa độ uv kết hợp hệ thống. Trục u thì nằm ngang, trục v thì thẳng đứng.
• Sử dụng milimét giống như mặc đinh đơn vị bản vẽ. • Cho phép điểm lưới cách nhau 2 mimlimét.
3.3.4 Thanh trạng thái (Status Bar)
Thanh trạng thái, thanh trạng thái xuất hiện phần dưới của màn hình 2D Modeler, hiển thị như sau đây:
U and V Hiển thị tọa độ của vị trí chuột trên màn hình và cho phép ta để nhập tọa độ sử dụng bàn phím.
Chương III: Tạo mô hình
SNAPTO Which point — grid point hoặc đỉnh vật thể đã được chọn khi ta chọn điểm sử dụng chuột. Bởi mặc định, cả hai lưới và đỉnh vật thể đã được chọn để mà canh hẳn chuột về một bên nào gần nhất.
3.3.5 Thanh thông báo (Message Bar)
Thanh thông báo xuất hiện trên thanh trạng thái, hiển thị chức năng của phím chuột trái và phím chuột phải. Khi chọn vật thể hay bỏ chọn vật thể, thanh thông báo hiển thị chữ số mục đó hiện thời đã được chọn. Khi ta thay đổi trong cửa sổ phụ, cửa sổ phụ hiển thị huớng mức độ mở rộng
3.3.6 Thanh công cụ (Toolbar)
Thanh công cụ là ngăn xếp thẳng đứng của biểu tượng đó xuất hiện bên trái của màn hình 2D Modeler. Biểu tượng cho ta truy cập dễ hơn để hầu như thường xuyên sử dụng lệnh đó cho phép ta vẽ vật thể, bỏ vật thể, vân vân. Nhấp chuột vào biểu tượng và giữ phím để hiển thị lệnh trong thanh thông báo tại phần dưới của màn hình.
3.3.7 Mô hình cuộn dây Solenoid
Kích thước của cuộn dây Solenoid được cho ở hình 3.3. Kích thước này đã cho ởđơn vị inch (1inch = 2,54 cm), để tạo mẫu hình học.
Chương III: Tạo mô hình
3.4 Thiết lập vùng bản vẽ (Set Up the Drawing Region)
Bước đầu tiên trong sử dụng 2D Modeler là định rõ đơn vị bản vẽ. Đơn vị này được sử dụng để tạo nên mô hình. Trong trường hợp này, ta phải thay đổi đơn vị từ mm sang inch.
Để thiết lập vùng vẽ:
+ Nhấp chuột vào Model/Drawing Units từ thanh menu. Cửa sổ Drawing Units xuất hiện.
Hình 3.4 + Chọn Inches.
+ Nhấp chuột vào nút Rescale to new units radio như thế đơn vị của bản vẽ được chuyển sang đơn vị inch.
+ Nhấp Ok.
Đơn vị được thay đổi từ milimét sang inch, và đơn vị inch bây giờ xuất hiện cạnh bên UNITS trong thanh trạng thái.
3.5 Thay đổi kích thước bản vẽ (Change the Drawing Size) Để thay đổi kích thước bản vẽ: Để thay đổi kích thước bản vẽ:
+ Nhấp chuột trái vào Model/Drawing Size. Cửa sổ Drawing Size xuất hiện như hình 3.5.
+ Ô Minima đặt giá trị tọa độ cho góc bản vẽ. Thay đổi Minima toạđộ (0,–4.5) bằng cách làm sau đây.
• Rời khỏi Minima R đặt giá trị 0.
• Nhấp hai lần phím chuột trái trong ô Minima Z. • Đánh –4.5.
Chương III: Tạo mô hình
Hình 3.5
+ Ô Maxima đặt tọa độ cho của bản vẽ. Thay đổi toạ độ Maxima, sử dụng qui trình ta vừa được sử dụng thay đổi toạđộ Minima:
• Thay đổi Maxima R giá trị 3. • Thay đổi Maxima Z giá trị 4.5 + Nhấp Ok.
3.6 Thay đổi khoảng cách khung lưới (Change Grid Spacing) Để thay đổi khoảng cách khung lưới:
+ Nhấp chuột vào Window/Grid. Cửa sổGrid setting xuất hiện.
Hình 3.6
+ Cho phép CARTESIAN được chọn. Ta muốn một mắt lưới vuông góc hiển thị trong cửa sổ.
+ Thay đổi khoảng cách mắt lưới trong ô dU là 0.2. Thay đổi khoảng cách khung lưới trong hướng U.
Chương III: Tạo mô hình
+ Thay đổi khoảng cách mắt lưới trong ô dV là 0.2. Thay đổi này khoảng cách khung lưới trong hướng V.
+ Cho phép Grid Visible và Draw Keyđánh dấu check trong hộp. + Nhấp Ok.
Bây giờ ta đã sẵn sàng để tạo hình dáng hình học.
3.7 Tạo hình dáng hình học (Create the Geometry)
Cuộn dây từ tính được ghép từ 5 vật thể (objects): a plugnut, core, coil, yoke, and bonnet. Tất cả vật thể được tạo từ lệnh Object giống như mô tả trong phần sau đây.
3.8 Vẽ Plugnut
3.8.1 Tạo một hình chữ nhật (Create a Rectangle) Để tạo một Plugnut: Để tạo một Plugnut:
+ Nhấp chuột trái vào Object/Rectangle. Để quay con trỏ trên màn hình vào trong crosshairs và đề mục sau đây xuất hiện trong thanh thông báo:
MOUSE LEFT Chọn điểm đầu tiên của hình chữ nhật MOUSE RIGHT Bỏ lệnh
+ Chọn góc đầu tiên của plugnut ở góc cao bên trái, như sau:
• Di chuyển chuột tới điểm trên lưới ở nơi mà u- và v- có toạ độ (0, – 0.2). Nhớ lại toạ độ vị trí hướng của con trỏ đã được hiển thị trong ô U và V trong thanh trạng thái.
• Nhấp phím chuột trái để chọn điểm. Một thông báo xuất hiện trong thanh thông báo:
MOUSE LEFT Chọn góc điểm thứ hai của hình chữ nhật MOUSE RIGHT Bỏ lệnh
+ Chọn góc thứ hai, góc dưới bên phải, như sau:
• Di chuyển chuột tới điểm trên lưới ở nơi mà u- và v- toạđộ (0.3, –1.2). • Nhấp phím chuột trái để chọn điểm.
Một cửa sổ New Object xuất hiện
Chương III: Tạo mô hình
3.8.2 Thay đổi tên và màu của Plugnut(Change the Plugnut’s Name and Color Vật thể ta đang tạo được gán tên object1 và gán màu đỏ. Ô Name đã được chọn Vật thể ta đang tạo được gán tên object1 và gán màu đỏ. Ô Name đã được chọn bởi mặc định.
Để thay đổi tên và màu: + Loại plugnut trong ô Name.
+ Nhấp phím trái của chuột trên hộp đỏ. Bảng màu xuất hiện như hình 3.8.
Hình 3.8
+ Nhấp chuột trái vào hộp màu xanh trong bảng màu. + Nhấp Ok.
Vật thể bây giờ xuất hiện giống như trình bày ở dưới. Nó là màu xanh và có tên plugnut.
Hình 3.8
3.9 Vẽ lõi thép (Draw the Core)
Sử dụng lệnh Object/Polylineđể vẽ lõi thép cuộn dây từ tính. Để vẽ lõi thép của cuộn dây từ tính:
+ Nhấp chuột trái vào Object/Polyline.
+ Nhấp phím chuột trái tại u- và v- toạ độ (0.1, 1.2) để chọn điểm đầu của lõi thép.
+ Nhấp phím chuột trái tại u- và v- toạ độ (0.1, –0.15) để chọn điểm bên cạnh. Một đường nối hai điểm.
Chương III: Tạo mô hình U V 0.2 –0.15 0.2 –0.1 0.3 –0.1 0.3 1.2
+ Nhấp hai lần phím trái chuột tại (0.1, 1.2) để hoàn thành vật thể, hay ấn Enter hai lần. Cửa sổ New Object xuất hiện, nhắc nhở ta thay đổi tên của vật thể.
+ Thay đổi tên cho lõi thép, màu của lõi thép là màu xanh nhạt, và nhấp Ok. Hoàn thành lõi thép sẽ xuất hiện như trình bày dưới đây:
Hình 3.9
3.10 Vẽ cuộn dây (Draw the Coil)
Để vẽ cuộn dây ta sử dụng mục nhập từ bàn phím: + Nhấp chuột vào Object/Rectangle.
+ Để chọn góc đầu tiên của cuộn dây có toạ độ (0.375, 0.7). Nhập toạ độ của cuộn dây trên bàn phím:
• Nhấp phím trái của chuột hai lần vào ô U trong thanh trạng thái. •Đánh 0.375.
•Ấn phím Tab để di chuyển tới ô V trong thanh trạng thái. •Đánh 0.7.
+ Chọn góc thứ hai của cuộn dây có toạ độ (0.775, – 0.8). Nhập toạ độ từ bàn phím:
Chương III: Tạo mô hình
• Nhập –0.8 trong ô V trong thanh trạng thái.
•Ấn Return hay nhấp Enter từ thanh trạng thái để thừa nhận điểm. Cửa sổNew Object xuất hiện, nhắc nhở ta để thay đổi tên và màu của vật thể. + Thay Name của cuộn dây và Color của cuộn dây là màu đỏ, và rồi nhấp Ok. Cuộn dây xuất hiện giống như trình bày dưới đây:
Hình 3.10
3.11 Vẽ cái yoke (Draw the Yoke)
Để vẽ cái yoke của cuộn dây từ tính:
+ Nhấp chuột vào Object>Polyline, và rồi nhấp vào điểm (0.35, –1.05) để chọn góc đầu tiên của cái yoke, Nhấp Ok.
+ Chọn các điểm còn lại cho cái yoke, sử dụng toạđộ như sau:
U V 1.1 –1.05 1.1 0.8 0.35 0.8 0.35 0.75 1.05 0.75 1.05 –1.0 0.35 –1.0 0.35 –1.05
Chương III: Tạo mô hình
Sau khi nhập toạ độ cuối cùng (0.35, –1.05), ấn Enter hai lần. Cửa sổ New Object xuất hiện hai lần.
+ Thay đổi Name của yoke và Color của yoke có màu tím, và nhấp chuột vào
Ok.
Hình 3.11
3.12 Vẽ nắp đậy (Draw the Bonnet) Để vẽ nắp đậy:
+ Nhấp chuột vào Object/Polyline.
+ Để chọn góc đầu tiên của nắp đậy, sử dụng bàn phím để nhập toạđộ sau đây: U 0.35 Press Tab.
V 0.8 Press Return.
+ Sau khi chọn điểm, ấn phím Tabđể làm nổi bật ô U lần nữa. + Để chọn điểm còn lại, sử dụng bàn phím để nhập toạđộ sau đây: U V 0.50 0.8 0.50 0.95 0.425 0.95 0.425 1.177 0.35 1.177 0.35 0.8 0.35 0.8
Chương III: Tạo mô hình
Sau khi nhập điểm cuối trong nắp đậy (0.35, 0.8) hai lần, cửa sổ New Object
xuất hiện.
+ Thay đổi Name của nắp đậy và Color của nắp đậy là màu xanh nhạt, và nhấp chuột trái vào Ok.
3.13 Hoàn thành mô hình (Completed Geometry) Mẫu mô hình được hoàn thành như sau.
Hình 3.12
3.14 Thoát khỏi 2D Modeler (Exit the 2D Modeler) Để lưu lại mô hình và thoát khỏi:
+ Nhấp chuột vào File/Exit.
+ Nhấp chuột vào No. Ta không cần để sử dụng sắp đặt khung lưới cho mẫu cuộn dây từ tính giống như mặc định cho project mới. Một thông báo mới xuất hiện:
Lưu lại thay đổi để “solenoid” trước khi đóng lại. + Nhấp vào Yes.
Hình đã được lưu lại trong thư mục solenoid.pjt, và menu Executive Commands xuất hiện lại. Một dấu kiểm xuất hiện gần Define Model, cho biết rằng bước này đã được hoàn thành.
Chương IV: Cài đặt mô hình
CHƯƠNG IV
CÀI ĐẶT MÔ HÌNH 4.1 Gán vật liệu cho vật thể (Assign Materials to Objects )
Bước kế tiếp trong cài đặt vậy liệu mô hình cuộn dây từ tính là gán vật liệu cho objects trong mô hình. Vật liệu đã được gán cho object qua Material Manager,
Material Managerđược truy cập qua lệnh Setup Materials. Ta sẽ thực hiện như sau: • Gán copper cho cuộn dây.
• Định nghĩa vật liệu thép nguội (cold rolled steel) và gán nó cho nắp đậy và yoke.
• Định nghĩa vật liệu Neo35 (man châm vĩnh cữu) và gán Neo35 cho lõi thép.
• Định nghĩa vật liệu SS430 (a nonlinear magnetic material) và gán SS430 cho plugnut.
• Nhận mặc định vật liệu vacuum (chân không) và gán cho nền.
4.1.1 Truy cập Material Manager
Để truy cập Material Manager, nhấp chuột vào Setup Materials. Material Manager xuất hiện như hình 4.1.
Chương IV: Cài đặt mô hình
4.1.2 Gán đồng cho cuộn dây (Assign Copper to the Coil) Để gán vật liệu đồng cho cuộn dây: Để gán vật liệu đồng cho cuộn dây:
+ Chọn object thực hiện một trong hai cách sau.
• Nhấp chuột vào tên cuộn dây trong list Object. • Nhấp chuột vào cuộn dây trong hình.
Cả hai vật thể và tên vật thểđược nổi bật. + Chọn copper từ list Material.
+ Nhấp chuột vào nút Assign.
Copper bây giờ xuất hiện gần coil trong list Object.