ansys電磁場仿真分析教程PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1ansys電磁場仿真分析教程電磁場仿真分析教程1-2第1頁/共427頁1-3第2頁/共427頁1-4執(zhí)行執(zhí)行: solen3d.avi看動畫看動畫第3頁/共427頁1-5銜鐵銜鐵線圈線圈錠子錠子實體模型實體模型第4頁/共427頁1-6有限元網(wǎng)格有限元網(wǎng)格第5頁/共427頁1-7第6頁/共427頁1-8銜鐵銜鐵線圈線圈第7頁/共427頁1-9性質(zhì)性質(zhì)柱體柱體: r = 1000線圈線圈: r = 1 匝數(shù)匝數(shù): 2000 (整個線圈整個線圈)空氣空氣: r = 1激勵激勵線圈勵磁為直流電流線圈勵磁為直流電流: 2 安安培培單位單位 (mm)銜鐵銜鐵Coil長度長度=35YX模型模型 軸對

2、稱軸對稱材料號材料號 2材料號材料號3第8頁/共427頁1-10n加邊界條件第9頁/共427頁1-11選擇選擇OK第10頁/共427頁1-12第11頁/共427頁1-13第12頁/共427頁1-14 定義空氣為定義空氣為1 1號材料號材料(MURX = 1)選擇選擇 Apply (自動循環(huán)地定義下一個材料號）自動循環(huán)地定義下一個材料號）選擇選擇OK第13頁/共427頁1-15選擇選擇OK選擇選擇 Apply (自動循環(huán)地選擇下一個材料號）自動循環(huán)地選擇下一個材料號）第14頁/共427頁1-16選擇選擇 OK選擇選擇 OK (退出材料數(shù)據(jù)輸入菜單）退出材料數(shù)據(jù)輸入菜單）第15頁/共427頁1-1

3、7選擇選擇Apply (重復(fù)顯示和輸入重復(fù)顯示和輸入)建立線圈面建立線圈面選擇選擇 Apply利用利用TAB 鍵移動輸鍵移動輸入窗口入窗口第16頁/共427頁1-18選擇選擇 OK到了這步，建立了全部平到了這步，建立了全部平面，但它們還沒有連接起面，但它們還沒有連接起來來.銜鐵銜鐵線圈線圈第17頁/共427頁1-19現(xiàn)在這些平面被連接了，因此當現(xiàn)在這些平面被連接了，因此當生成單元時，各區(qū)域?qū)⒐蚕韰^(qū)域生成單元時，各區(qū)域?qū)⒐蚕韰^(qū)域邊界上節(jié)點邊界上節(jié)點這種操作后，原先平面被刪除，這種操作后，原先平面被刪除，而新的平面被重新編號而新的平面被重新編號第18頁/共427頁1-20選擇選擇 OK對于沒有明確

4、定義屬性的對于沒有明確定義屬性的面，其屬性缺省為面，其屬性缺省為1第19頁/共427頁1-21這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來Preprocessor-Attributes-DefinePicked Areas選取線圈平面選取線圈平面（在選擇對話框里）點?。ㄔ谶x擇對話框里）點取OK 材料號窗口輸入材料號窗口輸入3點點 OK第20頁/共427頁1-22“所選取的線所選取的線”“所選取的線所選取的線”注：未劃分單元前，加注：未劃分單元前，加上這種邊界條件上這種邊界條件第21頁/共427頁1-23選擇選擇OK第22頁/共427頁1-24Preproc-Meshin

5、g-Mesh-Areas-Free在選取框內(nèi)選擇在選取框內(nèi)選擇ALL選擇選擇OK打開繪制單元的材料屬性打開繪制單元的材料屬性UtilityPlotCtrlsNumbering選擇選擇 OK第23頁/共427頁1-25用此選項在圖形窗用此選項在圖形窗口中選擇平面口中選擇平面再次選擇用再次選擇用APPLY一旦銜鐵已選好，選擇一旦銜鐵已選好，選擇OK (在選取框內(nèi)）在選取框內(nèi)）第24頁/共427頁1-26選擇選擇 OK 圖示銜鐵單元圖示銜鐵單元 Utilityplotelements銜鐵單元銜鐵單元用用“面面”第25頁/共427頁1-27選擇選擇 OK第26頁/共427頁1-28加力邊界條件標志加力

6、邊界條件標志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇選擇OK 施加兩個標志，用兩個不同的方法來計算力施加兩個標志，用兩個不同的方法來計算力Maxwells 應(yīng)力張量應(yīng)力張量虛功虛功即使只有一種選項，也要鼠即使只有一種選項，也要鼠標選取標選取第27頁/共427頁1-29選擇選擇 OK第28頁/共427頁1-30選擇選擇OK ( 實體選擇框?qū)嶓w選擇框)選擇線圈平面選擇線圈平面選擇選擇 OK (選取框內(nèi)選取框內(nèi))第29頁/共427頁1-31選擇選擇 OK第30頁/共427頁1-32去掉面號（如果有的話）去掉面號（如果有的話）這相應(yīng)于幾何面積總

7、和這相應(yīng)于幾何面積總和選擇選擇 OK第31頁/共427頁1-33選擇選擇 OK第32頁/共427頁1-34選擇選擇OK這些適用于用這些適用于用BH 數(shù)據(jù)來進行的分析，本題將忽略數(shù)據(jù)來進行的分析，本題將忽略第33頁/共427頁1-35使用缺省設(shè)置，選擇使用缺省設(shè)置，選擇OK, （在通常情在通常情況下，可這樣做）況下，可這樣做）單元邊緣圍繞的一個紅色輸廓表示該單元邊緣圍繞的一個紅色輸廓表示該區(qū)域為同類材料號區(qū)域為同類材料號第34頁/共427頁1-36計算力計算力PostprocElec&Mag CalcComp. Force選擇選擇 OK銜鐵上力是在總體坐標銜鐵上力是在總體坐標系下表示的，

8、此力的方系下表示的，此力的方向為使氣隙縮小向為使氣隙縮小必須用鼠標選取必須用鼠標選取第35頁/共427頁1-37顯示總磁通密度值顯示總磁通密度值 (BSUM) PostprocPlot ResultsNodal Solution 選擇選擇 OK第36頁/共427頁1-38第37頁/共427頁1-39簡單勵磁的平面模型簡單勵磁的平面模型AABB 線圈線圈 (象征性的象征性的)鐵芯鐵芯空氣空氣第38頁/共427頁1-40第39頁/共427頁1-41BB（1/2）對稱模型）對稱模型Pole FaceAAPreproc.loadsapplyboundaryflux parllines第40頁/共427

9、頁1-42 線圈線圈 (象征性的象征性的)簡單導(dǎo)磁體的半對稱模型簡單導(dǎo)磁體的半對稱模型第41頁/共427頁1-43Quarter symmetry model of the simple magnetizerBB第42頁/共427頁1-44勵磁體勵磁體1/4對稱模型對稱模型BB第43頁/共427頁1-45Plane13變壓器變壓器匯流排匯流排傳感器傳感器線性或任意線性或任意永磁系統(tǒng)永磁系統(tǒng)螺線管磁體（致動器）螺線管磁體（致動器）直線或旋轉(zhuǎn)電機直線或旋轉(zhuǎn)電機負載機械負載機械機械力矩機械力矩第44頁/共427頁1-46中節(jié)點中節(jié)點第45頁/共427頁1-47用單元類型號用單元類型號給平面賦屬性給平

10、面賦屬性選擇選擇OK第46頁/共427頁1-48第47頁/共427頁1-49幾何體型幾何體型式式用于直流模擬用于直流模擬選擇選擇 OK用于定義平面屬性的參考號用于定義平面屬性的參考號因為因為plane13 用于耦合場模擬，故該用于耦合場模擬，故該單元可以具有應(yīng)力單元可以具有應(yīng)力/應(yīng)變結(jié)構(gòu)選項應(yīng)變結(jié)構(gòu)選項第48頁/共427頁1-50 線圈線圈兩種情況都是施兩種情況都是施加正向電流加正向電流鐵板鐵板磁流密度矢磁流密度矢量顯示量顯示鐵環(huán)鐵環(huán)軸對稱軸對稱: +Z 電流方向進平面電流方向進平面平面平面:+Z 電流方向出平面電流方向出平面第49頁/共427頁1-51電樞電樞線圈線圈定子定子平面或平面或 軸

11、對稱軸對稱 ?平面或平面或 軸對稱軸對稱 ?第50頁/共427頁1-52第51頁/共427頁1-53增加單元類型號以增加單元類型號以給平面賦屬性給平面賦屬性選擇選擇 OK第52頁/共427頁1-54*包括交流分析包括交流分析plane53單元模擬運動導(dǎo)體示圖單元模擬運動導(dǎo)體示圖選擇選擇OK第53頁/共427頁1-55選擇選擇第54頁/共427頁1-56平面屬性要求實平面屬性要求實常數(shù)設(shè)置號常數(shù)設(shè)置號速度單位速度單位: 米米/秒秒角速度單位角速度單位: 弧度弧度/秒秒選擇選擇 OK平面屬性要求賦予平面屬性要求賦予單元類型號數(shù)單元類型號數(shù)第55頁/共427頁1-57第56頁/共427頁1-58求解

12、模型的單位制求解模型的單位制 : SI第57頁/共427頁1-59平面屬性要求賦予平面屬性要求賦予材料質(zhì)性號材料質(zhì)性號r 相對磁導(dǎo)率相對磁導(dǎo)率第58頁/共427頁1-60通過指定路徑可在其它位置得到材料數(shù)據(jù)通過指定路徑可在其它位置得到材料數(shù)據(jù)第59頁/共427頁1-61選擇材料選擇材料選擇材料屬性選擇材料屬性選擇選擇 OK第60頁/共427頁1-62表示在列表示在列表顯示中表顯示中的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點號號材料號材料號第61頁/共427頁1-63選擇選擇OK第62頁/共427頁1-64第63頁/共427頁1-65 H(A/m) B(T) 1575. 1.10 2365. 1.30 7875. 1.5

13、0 15750. 1.56 31500. 1.63 47245. 1.66 78740. 1.70 第64頁/共427頁1-66平面屬性要求賦予材料號平面屬性要求賦予材料號選擇選擇OK第65頁/共427頁1-67輸入數(shù)據(jù)后，用鼠標點取輸入數(shù)據(jù)后，用鼠標點取 FileApply/Quit圖示圖示: Preprocmaterial propsdata tablesgraph 列表列表: Preprocmaterial propsdata tableslist第66頁/共427頁1-68第67頁/共427頁1-69選擇文件名選擇文件名選取生成的選取生成的BH 數(shù)據(jù)的材料屬性數(shù)據(jù)的材料屬性第68頁/共

14、427頁1-70力力磁動勢磁動勢誤差范數(shù)誤差范數(shù)電流電流磁力線磁力線路徑圖示路徑圖示能量能量電感電感“氣隙氣隙” (mm) “線圈線圈”部件部件 “銜鐵銜鐵”部件部件材料材料號號5 (同銜鐵同銜鐵)第69頁/共427頁1-71勵磁勵磁 直流施加到線圈直流施加到線圈: 3 安培安培單位單位: 毫米毫米(mm)第70頁/共427頁1-72第71頁/共427頁1-73參數(shù)化建模需要：參數(shù)化建模需要： 參數(shù)參數(shù)GAP必須定義必須定義 在命令行輸入在命令行輸入 gap=.5 并回車并回車 點取點取OK選擇分網(wǎng)密度選擇分網(wǎng)密度Preprocsize cntrlbasic第72頁/共427頁1-74 在在A

15、NSYS命令窗口輸入命令窗口輸入axis2s并回車，以建立模型并回車，以建立模型第73頁/共427頁1-75第74頁/共427頁1-76如下方式定義材料號如下方式定義材料號 1（自由空間磁導(dǎo)率）（自由空間磁導(dǎo)率） Preprocmaterial propsisotropic選擇選擇OK選擇選擇OK第75頁/共427頁1-77選擇選擇 OK第76頁/共427頁1-78給銜鐵加力邊界條件標志給銜鐵加力邊界條件標志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇選擇 OK用不同的方法計算力，故加載兩種標志用不同的方法計算力，故加載兩種標志Maxwel

16、l 應(yīng)力張量應(yīng)力張量虛功虛功 選擇選擇 ARMATURE第77頁/共427頁1-79請確認請確認第78頁/共427頁1-80第79頁/共427頁1-81軸對稱模型只產(chǎn)生垂直方向力軸對稱模型只產(chǎn)生垂直方向力定義單元表項定義單元表項 FVW_Y 虛功虛功Y方向力方向力 FMX_Y Maxwell應(yīng)力應(yīng)力Y方向力方向力環(huán)狀模型力總和環(huán)狀模型力總和選擇選擇 OK第80頁/共427頁1-821) 首先選擇空氣單元首先選擇空氣單元- 材料屬性為材料屬性為1 選擇選擇 Apply2) 用用 Num/Pick從中選取鄰從中選取鄰近銜鐵面空氣單元近銜鐵面空氣單元用框選取用框選取第81頁/共427頁1-83在氣隙

17、中選取在氣隙中選取空氣單元空氣單元選擇選擇OK第82頁/共427頁1-84點取節(jié)點點取節(jié)點 2給一個任意的名字給一個任意的名字增加沿路徑的數(shù)據(jù)采樣點的數(shù)量增加沿路徑的數(shù)據(jù)采樣點的數(shù)量點取節(jié)點點取節(jié)點 1選擇選擇 OK第83頁/共427頁1-85路徑定義信息如下路徑定義信息如下路徑內(nèi)的結(jié)果插值是在總體坐標系下（與柱坐標系或其它局部坐路徑內(nèi)的結(jié)果插值是在總體坐標系下（與柱坐標系或其它局部坐標系相比）標系相比）路徑由直線組成路徑由直線組成第84頁/共427頁1-86 任意名任意名 選擇選擇 選擇選擇OK第85頁/共427頁1-87路徑圖示迭加在幾何體上路徑圖示迭加在幾何體上已定義已定義將路徑顯示圖縮

18、放到一將路徑顯示圖縮放到一個較好的程度個較好的程度選擇選擇 OK第86頁/共427頁1-88節(jié)點節(jié)點第87頁/共427頁1-89離路徑節(jié)點節(jié)點離路徑節(jié)點節(jié)點1的距離的距離 路徑上的力路徑上的力(F_Y) 也能打印輸出也能打印輸出 Postprocpath operationslist path items選擇選擇OK第88頁/共427頁1-90選擇選擇 第89頁/共427頁1-91任意名任意名作用于整個圓環(huán)上的作用于整個圓環(huán)上的 X 方向的方向的Lorentz 力力選擇選擇 OK選擇選擇 Add第90頁/共427頁1-92選擇選擇 OK第91頁/共427頁1-93作用在線圈單元上的總力作用在線

19、圈單元上的總力Postproelement tablesum of each item 該操作作用于全部激活單元上該操作作用于全部激活單元上 相當于相當于360圓周上圓周上的受力的受力 力單位為牛頓力單位為牛頓: N第92頁/共427頁1-94 B_ERR 單位單位 (T) H_ERR 單位單位 (Amps/m) BN_ERR 和和HN_ERR 由最大值歸一化由最大值歸一化第93頁/共427頁1-95 BN_ERR 能用磁力線圖進行等值顯示能用磁力線圖進行等值顯示 圖示圖示 BN_ERR單元表項單元表項 Postproelement tableplot elem table 選擇選擇 OK 激

20、活激活NOERASE 選擇選擇 Utilityplot cntrlserase options第94頁/共427頁1-96圖示磁力線圖示磁力線Postproplot results2D flux lines選擇選擇OK第95頁/共427頁1-97第96頁/共427頁1-98注：鐵的共能大約是貯能的注：鐵的共能大約是貯能的8倍，表示鐵的飽和效應(yīng)所致倍，表示鐵的飽和效應(yīng)所致第97頁/共427頁1-99plane53單元在線幫單元在線幫助助 選擇選擇 OK 這是絕對磁導(dǎo)率這是絕對磁導(dǎo)率第98頁/共427頁1-100用已有名字用已有名字自由空間磁導(dǎo)率參數(shù)自由空間磁導(dǎo)率參數(shù)不需要第二個不需要第二個單元表

21、項單元表項選擇選擇OK第99頁/共427頁1-101注意飽和區(qū)注意飽和區(qū)選擇選擇t OK第100頁/共427頁1-102 沿閉合線計算磁動勢沿閉合線計算磁動勢 MMF 確保整個模型都被激活確保整個模型都被激活 必須定義圍繞線圈的路徑必須定義圍繞線圈的路徑 Postproelec&mag calcdefine pathby nodes選取如圖所示的選取如圖所示的7個節(jié)點，個節(jié)點，可從任一節(jié)點開始可從任一節(jié)點開始路徑的最終節(jié)點應(yīng)與起路徑的最終節(jié)點應(yīng)與起始節(jié)點是同一個始節(jié)點是同一個跨越空氣隙時，氣隙兩邊的跨越空氣隙時，氣隙兩邊的鐵邊界上各選取一個節(jié)點鐵邊界上各選取一個節(jié)點第101頁/共427

22、頁1-103由于鐵與空氣的界由于鐵與空氣的界面處面處H值不連續(xù)，故值不連續(xù)，故應(yīng)增加采樣點的數(shù)應(yīng)增加采樣點的數(shù)目目選擇選擇OK第102頁/共427頁1-104MMF正負號由右手定則決定，路徑的反時針方向與線圈電流的方向相反正負號由右手定則決定，路徑的反時針方向與線圈電流的方向相反（對于軸對稱模型，正電流方向為進行平面方向）（對于軸對稱模型，正電流方向為進行平面方向）第103頁/共427頁1-105選取節(jié)點選取節(jié)點 1選取節(jié)點選取節(jié)點2MMF = -384 A-t第104頁/共427頁1-106n可用另一種方法顯示這一點：將鐵芯的磁導(dǎo)率設(shè)為1000，進行線性求解第105頁/共427頁1-107第

23、106頁/共427頁1-108，照電機計算n更精確的方法: LMATRIX 宏nSolumagneticinductancen見幫助文檔中的說明和實例第107頁/共427頁1-109第108頁/共427頁1-110H (Amp/m)B(T)BrHc固有曲線固有曲線感應(yīng)曲線感應(yīng)曲線第二象限曲線圖第二象限曲線圖稀土磁體典型曲線稀土磁體典型曲線第109頁/共427頁1-111年代年代第110頁/共427頁1-112r = Br /(0 Hc)為使用方便，自由空間磁導(dǎo)率參數(shù)為使用方便，自由空間磁導(dǎo)率參數(shù)MUZ可以在命令窗口輸入可以在命令窗口輸入MUZ=acos(-1) * IE-7缺省值時，角度的單位

24、為弧度。用缺省值時，角度的單位為弧度。用SIN或或COS 函數(shù)來計算函數(shù)來計算Hc的分量的分量時，常用時，常用“度度”單位。因此角度的單位要變換：單位。因此角度的單位要變換：Utilityparametersangular units選擇選擇 OK 在輸入窗口中輸入在輸入窗口中輸入HC*COS(60) 來代替數(shù)值輸入來代替數(shù)值輸入第111頁/共427頁1-113材料材料 2 磁化方向平行于總體坐標+ X 方向Br = 1T Hc=700,000 A/m空氣空氣選擇選擇 OK選擇選擇 OK第112頁/共427頁1-114 材料 2 磁化方向為總體坐標磁化方向為總體坐標+X 方方向反時針旋轉(zhuǎn)向反時

25、針旋轉(zhuǎn)60 度度Br=1 Hc=700,000 A/m選擇選擇 OK選擇選擇 OK第113頁/共427頁1-115 材料材料 2第114頁/共427頁1-116SNSN磁極中心（象征性的）磁極中心（象征性的）第115頁/共427頁1-117永磁體永磁體第116頁/共427頁1-118通量平行條件通量平行條件磁極中心磁極中心第117頁/共427頁1-119材料材料 2材料材料 1 選擇選擇 OK第118頁/共427頁1-120輸入輸入Y方向磁體屬性（柱坐標系的切線方向，該坐標系待后定義）方向磁體屬性（柱坐標系的切線方向，該坐標系待后定義）選擇選擇OK選擇選擇OK輸入空氣的各向同性磁導(dǎo)率（材料輸入

26、空氣的各向同性磁導(dǎo)率（材料1）Preproc.material propsisotropic選擇選擇OK第119頁/共427頁1-121在在ANSYS輸入窗口中，利用外半徑輸入窗口中，利用外半徑0.01，角度，角度45，輸入局部坐標系原，輸入局部坐標系原點位置坐標點位置坐標回車（鍵盤）回車（鍵盤）在建立局部坐標系框內(nèi)選擇在建立局部坐標系框內(nèi)選擇OK第120頁/共427頁1-12211號局部極坐標系，其號局部極坐標系，其與磁極中心相對應(yīng)與磁極中心相對應(yīng)第121頁/共427頁1-123輸入輸入11以標志該坐標系以標志該坐標系選擇坐標系的類型選擇坐標系的類型在命令行輸入的參數(shù)表在命令行輸入的參數(shù)表達

27、式的結(jié)果達式的結(jié)果選擇選擇 OK第122頁/共427頁1-124選擇選擇 OK第123頁/共427頁1-125第124頁/共427頁1-126第125頁/共427頁1-127選擇選擇 OK第126頁/共427頁1-128磁通密度磁通密度B的方向相應(yīng)于的方向相應(yīng)于MGYY和和11號坐標系正切向號坐標系正切向第127頁/共427頁1-129Br (T)B (T)Hc (Amp/m)H (Amp/m)第128頁/共427頁1-130Hc = 50,400 (Amp/m)單位單位: H(Amp/m) & B (T)ALNICO 5 系列材料實例系列材料實例輸入數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的BH曲線曲線第12

28、9頁/共427頁1-131第130頁/共427頁1-132第131頁/共427頁1-133定子定子磁性離合器磁性離合器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子第132頁/共427頁1-134磁離合器磁離合器1/12模型模型轉(zhuǎn)子鐵，轉(zhuǎn)子鐵，材料材料 2轉(zhuǎn)子磁體轉(zhuǎn)子磁體，材料，材料 3定子磁體定子磁體，材料，材料 6定子鐵，定子鐵，材料材料 5(上面只顯示了一半模型上面只顯示了一半模型)第133頁/共427頁1-135材料號材料號該磁體單元的該磁體單元的X方向為方向為11號局部坐標系的號局部坐標系的X方向方向該磁體單元的該磁體單元的X 方向為方向為12號局部坐標系的號局部坐標系的X方向方向第134頁/共427頁1-136重復(fù)這些

29、步驟，定義定子磁體材料重復(fù)這些步驟，定義定子磁體材料3選擇選擇 OK選擇選擇OK第135頁/共427頁1-137回車（鍵盤）回車（鍵盤）在選擇框選取在選擇框選取OK第136頁/共427頁1-13811號局部坐標系的號局部坐標系的X軸與總軸與總體坐標系體坐標系X軸的夾角軸的夾角選取選取OK第137頁/共427頁1-139下面轉(zhuǎn)子磁體是下面轉(zhuǎn)子磁體是-30, 但方向相但方向相反反 (180 ) 選擇選擇OK0-30+180第138頁/共427頁1-140選擇選擇 OK“白白”“”“綠綠”坐標軸分別相坐標軸分別相應(yīng)于單元軸的應(yīng)于單元軸的X、Y方向方向第139頁/共427頁1-141選擇選擇OK第14

30、0頁/共427頁1-142第141頁/共427頁1-143選擇選擇OK用關(guān)鍵點函數(shù)功用關(guān)鍵點函數(shù)功能得到內(nèi)外半徑能得到內(nèi)外半徑的值的值選擇選擇OK模型另一側(cè)邊模型另一側(cè)邊的位置的位置第142頁/共427頁1-144耦合使內(nèi)半徑滿足通耦合使內(nèi)半徑滿足通量平行條件量平行條件各自的約束方程保各自的約束方程保證了奇對稱條件證了奇對稱條件強制約束使外半徑滿足強制約束使外半徑滿足通量平行條件通量平行條件第143頁/共427頁1-145施加相應(yīng)的表面標施加相應(yīng)的表面標志以計算力志以計算力/力矩力矩(只圖示模型上半部分）只圖示模型上半部分）第144頁/共427頁1-146磁力線圖磁力線圖第145頁/共427頁

31、1-147力矩作用于定子力矩作用于定子注意：力矩單位為單位長度注意：力矩單位為單位長度牛米牛米第146頁/共427頁1-148計算力矩時的計算力矩時的圓形路徑半徑圓形路徑半徑選擇選擇 OK第147頁/共427頁1-149力矩作用在轉(zhuǎn)子上使定子和轉(zhuǎn)子磁極成一直線排列力矩作用在轉(zhuǎn)子上使定子和轉(zhuǎn)子磁極成一直線排列力矩計算路徑力矩計算路徑第148頁/共427頁1-150定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子第149頁/共427頁1-151問題描述問題描述軸對稱致動器軸對稱致動器分析目的分析目的計算銜鐵在任意垂直位計算銜鐵在任意垂直位置時的電磁力置時的電磁力線圈線圈定子定子銜鐵銜鐵第150頁/共427頁1-152銜鐵運動方向

32、銜鐵運動方向銜鐵材料銜鐵材料 4定子材料定子材料 4線圈材料線圈材料 3第151頁/共427頁1-153輸入宏命令輸入宏命令mv_arm.mac建立模型建立模型實體模型和單元（實體模型和單元（SI 單位制）單位制）磁化率磁化率 = 1000銜鐵單元組件銜鐵單元組件A_IRON 銜鐵單元和節(jié)點組件銜鐵單元和節(jié)點組件ARMATURE線圈為線圈為4000安匝安匝模型在此線上不相連模型在此線上不相連第152頁/共427頁1-154定子內(nèi)半徑定子內(nèi)半徑全部節(jié)點全部節(jié)點第153頁/共427頁1-155選擇選擇 OK第154頁/共427頁1-156生成約束方程生成約束方程第155頁/共427頁1-157選擇

33、選擇 OK產(chǎn)生運動后，銜鐵產(chǎn)生運動后，銜鐵力標志仍然有效力標志仍然有效第156頁/共427頁1-158BSUM (T)磁通密度和磁力線磁通密度和磁力線迭加顯示迭加顯示第157頁/共427頁1-159作用在銜鐵上的力迫作用在銜鐵上的力迫使銜鐵向下運動使銜鐵向下運動第158頁/共427頁1-160銜鐵向下運動距離銜鐵向下運動距離選擇選擇 OK第159頁/共427頁1-161選擇選擇 OK 與前面一樣重新設(shè)置銜鐵的關(guān)聯(lián)與前面一樣重新設(shè)置銜鐵的關(guān)聯(lián)對除有約束方程的節(jié)點外的所有外部節(jié)點重新施加平行條件對除有約束方程的節(jié)點外的所有外部節(jié)點重新施加平行條件執(zhí)行求解執(zhí)行求解第160頁/共427頁1-162BS

34、UM (T)顯示磁通密度和磁力線迭加圖顯示磁通密度和磁力線迭加圖由于銜鐵位置改變，磁力由于銜鐵位置改變，磁力線隨著變化線隨著變化定子內(nèi)最大磁密定子內(nèi)最大磁密BSUM增增大大模型交界處磁場連續(xù)模型交界處磁場連續(xù)第161頁/共427頁1-163第162頁/共427頁1-164第163頁/共427頁1-165第164頁/共427頁1-166角角 (度度)勵磁電壓勵磁電壓 (V) 電流密度電流密度 (A/m2) 第165頁/共427頁1-167第166頁/共427頁1-168通量垂直條件通量垂直條件絞線圈絞線圈二維軸對稱有限元模型二維軸對稱有限元模型電流密度電流密度: 1E6 A/m2 頻率頻率: 1

35、00Hz導(dǎo)電桿導(dǎo)電桿第167頁/共427頁1-169實數(shù)解實數(shù)解虛數(shù)解虛數(shù)解第168頁/共427頁1-170執(zhí)行動畫文件：執(zhí)行動畫文件：acaz.avi觀察場動畫觀察場動畫第169頁/共427頁1-171執(zhí)行動畫文件執(zhí)行動畫文件acjt.avi ，觀察電流動畫，觀察電流動畫第170頁/共427頁1-172第171頁/共427頁1-173桿中心桿中心桿外半徑桿外半徑(m)第172頁/共427頁1-174第173頁/共427頁1-175 = 100 00 = 1.2566E-6 (H/m)= 2E-7 (Ohm-m)f = 100 (Hz) 代入代入, =(3.1415)(100)(1.2566E

36、-6)(.5E+7)(100) -1/2 =.0023 m =2.3 mmmm）mm，由于軸對稱形狀的影響，電流由于軸對稱形狀的影響，電流衰減值大于表面電流值的衰減值大于表面電流值的1/e (2.71) 。第174頁/共427頁1-176第175頁/共427頁1-177第176頁/共427頁1-178典型應(yīng)用典型應(yīng)用:變壓器中的大導(dǎo)體變壓器中的大導(dǎo)體鼠籠電機導(dǎo)電桿鼠籠電機導(dǎo)電桿感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱第177頁/共427頁1-179BSUM (T)MX電流密度幅值電流密度幅值 (A/m2)MX導(dǎo)電桿導(dǎo)電桿在絞線圈內(nèi)的圓柱形導(dǎo)電桿上能觀察到渦流效應(yīng)在絞線圈內(nèi)的圓柱形導(dǎo)電桿上能觀察到渦流效應(yīng)第178頁/共

37、427頁1-180三維導(dǎo)體終端連接三維導(dǎo)體終端連接二維模型二維模型第179頁/共427頁1-181三維導(dǎo)體終端連接三維導(dǎo)體終端連接部分導(dǎo)體不建模部分導(dǎo)體不建模二維模型二維模型第180頁/共427頁1-182三維導(dǎo)體在終端開路三維導(dǎo)體在終端開路二維模型二維模型第181頁/共427頁1-183第182頁/共427頁1-184第183頁/共427頁1-185疊片疊片磁通方向磁通方向第184頁/共427頁1-186磁通方向磁通方向疊片疊片第185頁/共427頁1-187問題描述問題描述平面平面導(dǎo)體為電流供電導(dǎo)體為電流供電導(dǎo)體為塊導(dǎo)體導(dǎo)體為塊導(dǎo)體 導(dǎo)體和空氣都在磁導(dǎo)導(dǎo)體和空氣都在磁導(dǎo)率無限大的槽內(nèi)率無限

38、大的槽內(nèi)分析順序分析順序建模建模加邊界條件加邊界條件執(zhí)行模擬執(zhí)行模擬后處理后處理磁力線磁力線功率損失功率損失 導(dǎo)體導(dǎo)體空氣空氣鐵鐵第186頁/共427頁1-188空氣空氣鐵鐵 導(dǎo)體導(dǎo)體 第187頁/共427頁1-189導(dǎo)體為導(dǎo)體為2號單元類型號單元類型平面平面 選擇選擇 OK第188頁/共427頁1-190選擇選擇 OK第189頁/共427頁1-191用二者之一用二者之一1) 窗口命令窗口命令2) Utilityparameterscalar輸入?yún)?shù)后選擇輸入?yún)?shù)后選擇Accept 第190頁/共427頁1-192選擇選擇 Apply建立導(dǎo)體上半部份建立導(dǎo)體上半部份建立導(dǎo)體下半部份建立導(dǎo)體下半

39、部份Preproc createrectangleby dimensions把上下導(dǎo)體連成一個平面把上下導(dǎo)體連成一個平面Preprocoperateaddareas Pick All第191頁/共427頁1-193利用利用glue 操作連接兩個平面操作連接兩個平面 Preprocoperateglueareas 選擇選擇 Pick All 選擇選擇 OK第192頁/共427頁1-194選擇選擇 OK第193頁/共427頁1-195打開材料號顯示打開材料號顯示第194頁/共427頁1-196第195頁/共427頁1-197耦合顯示符號耦合顯示符號主節(jié)點主節(jié)點選擇選擇 OK第196頁/共427頁1

40、-198第197頁/共427頁1-199 選擇選擇 OK第198頁/共427頁1-200選擇諧波分析類型選擇諧波分析類型 Solutionnew analysis (選擇選擇Harmonic)第199頁/共427頁1-201終止頻率：允許模擬終止頻率：允許模擬多個頻率多個頻率多個頻率模擬時，確保相同頻率激勵多個頻率模擬時，確保相同頻率激勵確定（模擬）中間頻率分段數(shù)確定（模擬）中間頻率分段數(shù)第200頁/共427頁1-202 選擇選擇 OK第201頁/共427頁1-203選擇選擇 OK第202頁/共427頁1-204電流分布電流分布選擇導(dǎo)體選擇導(dǎo)體 Postprocelec&mag cal

41、ccurrent第203頁/共427頁1-205第204頁/共427頁1-206選擇選擇 OK第205頁/共427頁1-207電流分布電流分布選擇導(dǎo)體選擇導(dǎo)體 Postprocelec&mag calccurrent第206頁/共427頁1-208選擇選擇 OK第207頁/共427頁1-209功率損失為單位導(dǎo)體長度功率損失為單位導(dǎo)體長度結(jié)果以參數(shù)方式貯存，可用命令結(jié)果以參數(shù)方式貯存，可用命令 Utilityparameterscalar來觀察來觀察第208頁/共427頁1-210選擇選擇 OK第209頁/共427頁1-211第210頁/共427頁1-212Units: m第211頁/共

42、427頁1-213第212頁/共427頁1-214第213頁/共427頁1-215Shading ring第214頁/共427頁1-216第215頁/共427頁1-217選擇選擇 OK選擇選擇 Options第216頁/共427頁1-218空氣空氣定子定子銜鐵銜鐵線圈線圈屏蔽圓環(huán)屏蔽圓環(huán)證實材料性質(zhì)證實材料性質(zhì)第217頁/共427頁1-219第218頁/共427頁1-220將面積輸入?yún)?shù)將面積輸入?yún)?shù)ACOND Utilityparametersget scalar選擇選擇 OK求得線圈的截面積求得線圈的截面積選擇線圈平面選擇線圈平面計算線圈截面積計算線圈截面積Preprocoperateca

43、lc geom itemsof areasOK 第219頁/共427頁1-221輸入?yún)?shù)名輸入?yún)?shù)名第220頁/共427頁1-222 2XcN2 Ac RcoilCf = 第221頁/共427頁1-223選擇選擇 OK選擇選擇 OK輸入?yún)?shù)名輸入?yún)?shù)名第222頁/共427頁1-224選擇選擇 Accept線圈填充系數(shù)線圈填充系數(shù)CF由由Utilityparameters菜單計算菜單計算許多致動器設(shè)計都在同一窗口并聯(lián)多個線圈，如果只對一個線圈進行模許多致動器設(shè)計都在同一窗口并聯(lián)多個線圈，如果只對一個線圈進行模擬，則只要求建立這一個線圈的模型，這導(dǎo)致填充系數(shù)看起來很低擬，則只要求建立這一個線圈的模

44、型，這導(dǎo)致填充系數(shù)看起來很低第223頁/共427頁1-225第224頁/共427頁1-226選擇選擇 Add 選擇選擇 OK第225頁/共427頁1-227選擇選擇 OK應(yīng)用下列菜單列出實常數(shù)應(yīng)用下列菜單列出實常數(shù) Utilitylistpropertiesall real constants第226頁/共427頁1-228選擇選擇 OK必須是一個新的必須是一個新的設(shè)置參數(shù)號設(shè)置參數(shù)號第227頁/共427頁1-229輸入?yún)?shù)名輸入?yún)?shù)名選擇選擇 OK輸入的耦合組號應(yīng)輸入的耦合組號應(yīng)是是CP_MX+1 選擇選擇 OK第228頁/共427頁1-230峰值電壓峰值電壓第229頁/共427頁1-231

45、 銜鐵組件施加力標志銜鐵組件施加力標志 Preprocapplyflagcomp. force選擇選擇 OK第230頁/共427頁1-232選擇選擇 OK開始求解開始求解 Solusolve current ls選擇選擇 OK第231頁/共427頁1-233選擇選擇 OK第232頁/共427頁1-234在氣隙和銅環(huán)在氣隙和銅環(huán)附近的附近的BSUM (總磁通密度總磁通密度)第233頁/共427頁1-235選擇選擇 OK第234頁/共427頁1-236在銅環(huán)和氣在銅環(huán)和氣隙區(qū)附近的隙區(qū)附近的BSUM 第235頁/共427頁1-237選擇選擇 OK頻率頻率(Hz)由虛功法計算的力由虛功法計算的力Ma

46、xwell應(yīng)力張量法計算的力應(yīng)力張量法計算的力第236頁/共427頁1-238圖示環(huán)內(nèi)功率損失圖示環(huán)內(nèi)功率損失 Postprocplot resultselem table第237頁/共427頁1-239利用單元表利用單元表ERES 選項，可觀察到線圈直流電阻，該值貯存于序列號選項，可觀察到線圈直流電阻，該值貯存于序列號8內(nèi)（見內(nèi)（見PLANE53單元的幫助文檔）單元的幫助文檔）選擇線圈區(qū)域（選擇線圈區(qū)域（ COIL組件）組件）定義單元表定義單元表ERES，選擇選擇ADDPostprocelement tabledefine table ADD選擇選擇 OK第238頁/共427頁1-240Po

47、stprocelement tabledefine tablesum of each item這個通過單元表得到的電阻值與通過實常數(shù)定義的這個通過單元表得到的電阻值與通過實常數(shù)定義的12歐姆差別很小歐姆差別很小第239頁/共427頁1-241選擇選擇 OK第240頁/共427頁1-242選擇選擇 OK求解結(jié)果標識求解結(jié)果標識第241頁/共427頁1-243選擇選擇 OK 列出實數(shù)解的列出實數(shù)解的CURR結(jié)果結(jié)果 Postproclist resultsnodal solution (use CURR as before)實數(shù)解標識缺省實數(shù)解標識缺省第242頁/共427頁1-244第243頁/共

48、427頁1-245第244頁/共427頁1-24610 電阻器電阻器50 mH 電感器電感器2 f 電容器電容器 24 伏電壓源伏電壓源第245頁/共427頁1-247從從Help 查詢到查詢到Circ124 單單元類型元類型(典型例）典型例）第246頁/共427頁1-248第247頁/共427頁1-249n單元的起始節(jié)點n單元的終止節(jié)點n兩個節(jié)點左邊或右邊的偏置量第248頁/共427頁1-250鼠標點取的第一位置，為單元的鼠標點取的第一位置，為單元的 I 節(jié)點節(jié)點鼠標點取的第二位置，為單元的鼠標點取的第二位置，為單元的 J 節(jié)點節(jié)點鼠標點取的第三位置，以確定單元鼠標點取的第三位置，以確定單元

49、的定位的定位第249頁/共427頁1-251一旦鼠標點取完三個位置，程序彈出一個一旦鼠標點取完三個位置，程序彈出一個對話框以輸入對話框以輸入 IVS的參數(shù)的參數(shù)V4識別號識別號電壓幅值電壓幅值 (峰值峰值)， 不是均方根值不是均方根值相位角相位角 (度度)選擇選擇 OK第250頁/共427頁1-252鼠標點取鼠標點取的第一點的第一點鼠標點取鼠標點取的第二點的第二點識別號識別號電阻值電阻值 選擇選擇 OK第251頁/共427頁1-253鼠標點取鼠標點取的第一點的第一點鼠標點取鼠標點取的第二點的第二點識別號識別號電感值電感值 (H)選擇選擇 OK第252頁/共427頁1-254鼠標點取鼠標點取的第

50、一點的第一點鼠標點取的鼠標點取的第二點第二點識別號識別號電容值電容值 (farads)選擇選擇 OK第253頁/共427頁1-255選擇選擇 OK第254頁/共427頁1-256選擇選擇 OKSolucurrent LS選擇選擇 OK第255頁/共427頁1-257選擇選擇 OK第256頁/共427頁1-258虛數(shù)分量求解結(jié)果虛數(shù)分量求解結(jié)果第257頁/共427頁1-259第258頁/共427頁1-260實數(shù)分量求解結(jié)果實數(shù)分量求解結(jié)果第259頁/共427頁1-261初極初極次極次極磁路磁路空氣隙空氣隙不同顏色表示不同材料不同顏色表示不同材料第260頁/共427頁1-262第261頁/共427

51、頁1-263全部邊線通量平行全部邊線通量平行第262頁/共427頁1-264空氣空氣鐵鐵次極線圈次極線圈初極線圈初極線圈第263頁/共427頁1-265變壓器模型變壓器模型鐵芯疊片鐵芯疊片: 材料材料 2空氣隙空氣隙初極初極次極次極第264頁/共427頁1-266單元類型單元類型 2第265頁/共427頁1-267要求在單元類型選項中激活這些自由度要求在單元類型選項中激活這些自由度第266頁/共427頁1-268選擇選擇 OK線圈單元類型號線圈單元類型號要求選取這些自由度要求選取這些自由度第267頁/共427頁1-269次邊次邊 (s-邊邊) 實常實常數(shù)設(shè)置號數(shù)設(shè)置號2原邊原邊(p-邊邊) 實

52、常數(shù)為實常數(shù)為1第268頁/共427頁1-270線圈單元圖線圈單元圖第269頁/共427頁1-271A RcoilCf = N2L式中式中 N = 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) =電阻率電阻率 ( -M) L = 折合長度折合長度 (M) (折合長度折合長度L可能需作適當調(diào)整，以計及終端繞組的影響）可能需作適當調(diào)整，以計及終端繞組的影響） A = 線圈區(qū)域單元面積線圈區(qū)域單元面積 (m2) Rcoil = 單個線圈電阻單個線圈電阻()第270頁/共427頁1-272第271頁/共427頁1-273選擇選擇 EDIT對應(yīng)于初極線圈對應(yīng)于初極線圈對應(yīng)于初極線圈對應(yīng)于初極線圈選擇選擇 OK第272頁/共427頁

53、1-274線圈區(qū)單元類型號線圈區(qū)單元類型號選擇選擇 APPLY (輸入次極線圈數(shù)據(jù)輸入次極線圈數(shù)據(jù))第273頁/共427頁1-275 選擇選擇 OK 第274頁/共427頁1-276變壓器有變壓器有限元區(qū)限元區(qū)首先，鼠標選首先，鼠標選取起始節(jié)點取起始節(jié)點其次，鼠標選其次，鼠標選取終止節(jié)點取終止節(jié)點最后，鼠標點最后，鼠標點取電路單元的取電路單元的偏置位置偏置位置第275頁/共427頁1-277峰值（電壓）峰值（電壓）相位角（度）相位角（度）電路單元標志號電路單元標志號選擇選擇 OK注注: 完成此窗口后，才顯示實際電路單元完成此窗口后，才顯示實際電路單元第三個位置選取后輸入第三個位置選取后輸入:第

54、276頁/共427頁1-278首先，鼠標選取首先，鼠標選取SCE連接到連接到IVS的一端的一端第二，鼠標選取第二，鼠標選取SCE 連接到連接到IVS的另一端的另一端第三，用鼠標選取第三，用鼠標選取SCE 的偏置位置的偏置位置最后的鼠標點取將最后的鼠標點取將SCE連接到有限元區(qū)連接到有限元區(qū)的橫截面上的橫截面上 ，該單元該單元必須為初極的有限元必須為初極的有限元單元單元 第277頁/共427頁1-279標志各標志各個個SCE允許允許SCE改變已定改變已定義好的實常數(shù)值義好的實常數(shù)值選擇選擇 OK第278頁/共427頁1-280鼠標第一鼠標第一次選取次選取鼠標第二鼠標第二次選取次選取鼠標第三次選取

55、鼠標第三次選取電阻器識別號和電阻值電阻器識別號和電阻值選擇選擇 OK第279頁/共427頁1-281鼠標第一次選鼠標第一次選取將取將SCE 連連接到接到RES鼠標第二鼠標第二次選取次選取鼠標第三次鼠標第三次選取選取最后的鼠標點取將最后的鼠標點取將SCE 連接到次極單元連接到次極單元采用與前面定義過的絞線采用與前面定義過的絞線圈相同的數(shù)據(jù)圈相同的數(shù)據(jù)選擇選擇 OK用戶線路設(shè)備標識圖用戶線路設(shè)備標識圖第280頁/共427頁1-282第281頁/共427頁1-283選擇選擇 APPLY線圈區(qū)要求耦合線圈區(qū)要求耦合CURR和和EMF自由度以使電流守恒，以及使繞組電流均自由度以使電流守恒，以及使繞組電流

56、均勻分布勻分布初極初極利用利用P-SIDE組件選取初極單元節(jié)點組件選取初極單元節(jié)點在初極生成兩組耦合在初極生成兩組耦合Preproccoupling/ceqncouple DOF選擇選擇 Pick ALL 第282頁/共427頁1-284選擇選擇 OK設(shè)置號必須不相同設(shè)置號必須不相同選擇選擇 OK初極耦合初極耦合第283頁/共427頁1-285對次極生成兩組耦合對次極生成兩組耦合 Preproccoupling/ceqncouple DOF選擇選擇 Pick ALL選擇選擇 APPLY設(shè)置號必須唯一設(shè)置號必須唯一第284頁/共427頁1-286設(shè)置號唯一設(shè)置號唯一次極耦合次極耦合選擇選擇OK第

57、285頁/共427頁1-287注：線段顏色變亮注：線段顏色變亮第286頁/共427頁1-288選擇選擇 OK第287頁/共427頁1-289確認模型為二維確認模型為二維電路附加自由度電路附加自由度選擇選擇 OK第288頁/共427頁1-290 讀入結(jié)果，圖形顯示兩種結(jié)果讀入結(jié)果，圖形顯示兩種結(jié)果Postprocby load step REAL實數(shù)解實數(shù)解Postprocby load IMAGINARY虛數(shù)解虛數(shù)解第289頁/共427頁1-291從從Help查詢查詢PLANE53單元單元第290頁/共427頁1-292只選擇次極線圈單元：只選擇次極線圈單元： s-side組件組件對全部激活單

58、元的對全部激活單元的ERES求和求和Postprocelement tablesum of each item選擇選擇 OK第291頁/共427頁1-293選擇選擇 OK為了得到實數(shù)解結(jié)果，首先重新讀入實數(shù)解載荷步，重復(fù)上述列表為了得到實數(shù)解結(jié)果，首先重新讀入實數(shù)解載荷步，重復(fù)上述列表（ List ）操作）操作第292頁/共427頁1-294初初極極線線圈圈次次極極線線圈圈實實數(shù)數(shù)解解-.8098.09虛虛數(shù)數(shù)解解3.39-33.87初初極極線線圈圈次次極極線線圈圈實實數(shù)數(shù)解解24.3.61E-5虛數(shù)解101.70功率功率 (W)電流電流 (A)第293頁/共427頁1-295第294頁/共4

59、27頁1-296第295頁/共427頁1-297第296頁/共427頁1-298銜鐵銜鐵圓環(huán)圓環(huán)線圈線圈第297頁/共427頁1-299圓環(huán)圓環(huán)線圈線圈銜鐵銜鐵定子定子H (A/m)B (T)第298頁/共427頁1-300時間（時間（S）電壓電壓(V)24圓環(huán)圓環(huán)線圈線圈銜鐵銜鐵第299頁/共427頁1-301 圓環(huán)圓環(huán)線圈線圈銜鐵銜鐵第300頁/共427頁1-302 環(huán)環(huán)線圈線圈銜鐵銜鐵第301頁/共427頁1-303載壓線圈的電流耦合載壓線圈的電流耦合第302頁/共427頁1-304控制將結(jié)果寫入結(jié)果文件的頻控制將結(jié)果寫入結(jié)果文件的頻度，度， “2”表示每隔一個時間表示每隔一個時間子步寫

60、入一次結(jié)果文件子步寫入一次結(jié)果文件選擇選擇 OK第303頁/共427頁1-305建議：利用前面分析中建議：利用前面分析中的的L計算計算L/R 時間常數(shù)時間常數(shù)，并放大，并放大5倍倍起始時間步長為起始時間步長為.01/40在第一時間步在第一時間步就施加激勵就施加激勵第304頁/共427頁1-306允許程序自動確允許程序自動確定時間步長定時間步長定義允許的最小時間步定義允許的最小時間步長，時間步長由場的變長，時間步長由場的變化速度來控制化速度來控制定義允許的最大的時間步長。根據(jù)用戶定義允許的最大的時間步長。根據(jù)用戶在后處理中繪圖或列表時，要求觀察多在后處理中繪圖或列表時，要求觀察多少個中間結(jié)果而定少個中間結(jié)果而定設(shè)為設(shè)為“yes”表示允許在瞬表示允