基于ANSYS的松耦合变压器三维仿真研究
作为旋转导向智能钻井系统核心部件的可控偏心器，其原理是利用电机泵产生推动翼肋伸缩的动力, 当采用电机泵动力时，电机泵的能量来源于井下涡轮发电机。由于可控偏心器的机械结构决定了电机泵要安装在不旋转套上，而发电机要安装在旋转的主轴上，这样就涉及到旋转和不旋转之间的能量传输问题。以前一直采用的是接触式滑环能量传输方式,由于接触式滑环存在安装不方便、旋转时易磨损、易受到井下钻井液、水的腐蚀以及泥浆的影响等缺陷,迫切需要一种新的非接触式能量传输方式――松耦合电能传输技术。作为松耦合电能传输技术的核心部分――松耦合变压器，对它的研究则显得尤为重要。
对于井下恶劣的环境以及空间等各方面因素的限制，我们对松耦合变压器的研究存在较大困难，而ANSYS的实体建模能力可以快速精确地模拟三维松耦合变压器。ANSYS三维仿真无论是建模、网格划分还是后处理，都有它自己独特的优点，尤其是在后处理中，可以观察出各个方向的电磁力、磁感应强度、磁动势等。下面就介绍ANSYS10.0软件在松耦合变压器中的三维仿真分析过程。
松耦合变压器的ANSYS三维仿真
针对松耦合变压器，我们采用了磁矢量位方法进行仿真。磁矢量位方法（MVP）是ANSYS支持的三维静态、谐波和瞬态分析的两种基于节点分析方法中的一个。矢量位方法在X、Y和Z方向分别具有磁矢量位AX、AY、AZ。在载压或电路耦合分析中还引入了另外三个自由度：电流(CURR)，电压降(EMF)和电压(VOLT)。3-D矢量位方程中，用INFIN111远场单元（AX、AY、AZ三个自由度）来为无限边界建模。
单元类型选择，实常数及材料属性设置
场路耦合可用于2维和3维仿真，建立电路单元需要用CIRCUI24单元进行建模，将建立好的电路模型与有限元实体模型进行耦合。其中实体模型可选择PLAN53(2D)、SOLID97(3D)和SOLIDll7(3D-20node)单元。对于节点法3-D分析，可选的单元为3D 矢量位SOLID97单元，与2D单元不同，自由度为：AX,AY,AZ，AX,AY,AZ,CUR,EMF；线圈实常数设置与材料属性设置如表1、表2。
表1：线圈实常数
表2：材料属性
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