Ansys電磁場(chǎng)經(jīng)典教程

1、1-1第一章第一章電磁場(chǎng)仿真簡(jiǎn)介電磁場(chǎng)仿真簡(jiǎn)介. . . . . 第二章第二章二維靜態(tài)分析二維靜態(tài)分析第第1節(jié)節(jié).第第2節(jié)節(jié).第第3節(jié)節(jié).第第4節(jié)節(jié).第第5節(jié)節(jié).第三章第三章二維諧波和瞬態(tài)分析二維諧波和瞬態(tài)分析第第1節(jié)節(jié).第第2節(jié)節(jié).第四章第四章三維電磁場(chǎng)分析三維電磁場(chǎng)分析第第1節(jié)節(jié).第第2節(jié)節(jié).第第3節(jié)節(jié).第第4節(jié)節(jié).第第5節(jié)節(jié).第五章第五章耦合場(chǎng)分析概況耦合場(chǎng)分析概況.1-42.1-12.2-12.3-12.4-12.5-13.1-13.2-14.1-14.2-14.3-14.4-14.5-15-11-2教程綜述教程綜述1-3ANSYS/EMAG能用于模擬工業(yè)電磁裝能用于模擬工業(yè)電磁裝置置

2、電磁裝置當(dāng)然是電磁裝置當(dāng)然是3維，但可簡(jiǎn)化維，但可簡(jiǎn)化 為為2維模維模型型 。模擬可考慮為：模擬可考慮為： 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 交流（諧波）交流（諧波） 時(shí)變瞬態(tài)時(shí)變瞬態(tài) 階躍電壓階躍電壓 PWM(脈寬調(diào)制）脈寬調(diào)制） （Pulse Width Modulation) 任意任意1-4利用軸對(duì)稱銜鐵和平面定子設(shè)計(jì)利用軸對(duì)稱銜鐵和平面定子設(shè)計(jì)致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例 銜鐵旋轉(zhuǎn)銜鐵旋轉(zhuǎn) 銜鐵氣隙可變化銜鐵氣隙可變化完整模型由完整模型由2個(gè)獨(dú)立部件組成個(gè)獨(dú)立部件組成 銜鐵模塊銜鐵模塊 定子模塊定子模塊執(zhí)行執(zhí)行: solen3d.avi看動(dòng)畫(huà)看動(dòng)畫(huà)1-5利用如下方式觀察裝置利用如下方式觀察裝置 2D與與3

3、D 平面與軸對(duì)稱平面與軸對(duì)稱 利用軸對(duì)稱平面簡(jiǎn)化模型利用軸對(duì)稱平面簡(jiǎn)化模型定義物理區(qū)域定義物理區(qū)域 空氣，鐵，永磁體等等空氣，鐵，永磁體等等 絞線圈，塊導(dǎo)體絞線圈，塊導(dǎo)體 短路，開(kāi)路短路，開(kāi)路為每個(gè)物理區(qū)定義材料為每個(gè)物理區(qū)定義材料 導(dǎo)磁率（常數(shù)或非線性）導(dǎo)磁率（常數(shù)或非線性） 電阻率電阻率 矯頑磁力，剩余磁感應(yīng)矯頑磁力，剩余磁感應(yīng)銜鐵銜鐵線圈線圈錠子錠子實(shí)體模型實(shí)體模型1-6建實(shí)體模型建實(shí)體模型給模型賦予屬性以模擬物理區(qū)給模型賦予屬性以模擬物理區(qū)賦予邊界條件賦予邊界條件 線圈激勵(lì)線圈激勵(lì) 外部邊界外部邊界 開(kāi)放邊界開(kāi)放邊界實(shí)體模型劃分網(wǎng)格實(shí)體模型劃分網(wǎng)格加補(bǔ)充約束條件（如果有必要）加補(bǔ)充約束

4、條件（如果有必要） 周期性邊界條件周期性邊界條件 連接不同網(wǎng)格連接不同網(wǎng)格有限元網(wǎng)格有限元網(wǎng)格1-7進(jìn)行模擬進(jìn)行模擬觀察結(jié)果觀察結(jié)果某指定時(shí)刻某指定時(shí)刻整個(gè)時(shí)間歷程整個(gè)時(shí)間歷程后處理后處理磁力線磁力線力力力矩力矩?fù)p耗損耗MMF（磁動(dòng)勢(shì)）磁動(dòng)勢(shì)）電感電感特定需要特定需要1-8模擬由模擬由3個(gè)區(qū)域組成個(gè)區(qū)域組成銜鐵區(qū)銜鐵區(qū): 導(dǎo)磁材料導(dǎo)磁材料 導(dǎo)磁率為常數(shù)（導(dǎo)磁率為常數(shù)（即線性材料）即線性材料）線圈區(qū)線圈區(qū): 線圈可視為均勻材料線圈可視為均勻材料. 空氣區(qū)空氣區(qū):自由空間自由空間 (r = 1) .銜鐵銜鐵線圈線圈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): 200

5、0 (整個(gè)線圈整個(gè)線圈)空氣空氣: r = 1激勵(lì)激勵(lì)線圈勵(lì)磁為直流電流線圈勵(lì)磁為直流電流: 2 安安培培單位單位 (mm)銜鐵銜鐵Coil長(zhǎng)度長(zhǎng)度=35YX模型模型 軸對(duì)稱軸對(duì)稱材料號(hào)材料號(hào) 2材料號(hào)材料號(hào)31-10建模建模 設(shè)置電磁學(xué)預(yù)選項(xiàng)（過(guò)濾器）設(shè)置電磁學(xué)預(yù)選項(xiàng)（過(guò)濾器） 對(duì)各物理區(qū)定義單元類型對(duì)各物理區(qū)定義單元類型 定義材料性質(zhì)定義材料性質(zhì) 對(duì)每個(gè)物理區(qū)定義實(shí)體模型對(duì)每個(gè)物理區(qū)定義實(shí)體模型 鐵芯鐵芯 線圈線圈 空氣空氣 給各物理區(qū)賦材料屬性給各物理區(qū)賦材料屬性 加邊界條件加邊界條件1-11設(shè)置預(yù)選過(guò)濾掉其它應(yīng)用的菜單設(shè)置預(yù)選過(guò)濾掉其它應(yīng)用的菜單Main menupreferences

6、選擇選擇OK1-12定義所有物理區(qū)的單元類型為定義所有物理區(qū)的單元類型為 PLANE53PreprocessorElement typeAdd/Edit/Delete選擇選擇 Add選擇磁矢量和選擇磁矢量和8節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)53號(hào)單元號(hào)單元選擇選擇 OK1-13模擬模型的軸對(duì)稱形狀模擬模型的軸對(duì)稱形狀選擇選擇Options（選項(xiàng)）選項(xiàng)）Element behavior（單元行為）單元行為）選擇選擇 Axisymmetric（軸對(duì)稱）軸對(duì)稱）選擇選擇OK1-14定義材料定義材料PreprocessorMaterial PropsIsotropic 定義空氣為定義空氣為1 1號(hào)材料號(hào)材料(MURX = 1

7、) 選擇選擇 Apply (自動(dòng)循環(huán)地定義下一個(gè)材料號(hào)）自動(dòng)循環(huán)地定義下一個(gè)材料號(hào)） 選擇選擇OK1-15定義銜鐵為定義銜鐵為2號(hào)材料號(hào)材料 選擇選擇OK 選擇選擇 Apply (自動(dòng)循環(huán)地選擇下一個(gè)材料號(hào)）自動(dòng)循環(huán)地選擇下一個(gè)材料號(hào)）1-16定義線圈為定義線圈為3號(hào)材料號(hào)材料 (自由空間導(dǎo)磁率，自由空間導(dǎo)磁率，MURX=1) 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）1-17建立銜鐵面建立銜鐵面PreprocessorCreateRectangleBy Dimensions 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

8、擇 Apply利用利用TAB 鍵移動(dòng)輸鍵移動(dòng)輸入窗口入窗口1-18建立空氣面建立空氣面 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(méi)有連接起面，但它們還沒(méi)有連接起來(lái)來(lái).銜鐵銜鐵線圈線圈1-19用用Overlap迫使全部平面連接在一起迫使全部平面連接在一起PreprocessorOperate OverlapAreas按按Pick All現(xiàn)在這些平面被連接了，因此當(dāng)現(xiàn)在這些平面被連接了，因此當(dāng)生成單元時(shí)，各區(qū)域?qū)⒐蚕韰^(qū)域生成單元時(shí)，各區(qū)域?qū)⒐蚕韰^(qū)域邊界上節(jié)點(diǎn)邊界上節(jié)點(diǎn)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(hào)而新的平面被重新編號(hào)1-2

9、0這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來(lái)這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來(lái)Preprocessor-Attributes-DefinePicked Areas用鼠標(biāo)點(diǎn)取銜鐵平面用鼠標(biāo)點(diǎn)取銜鐵平面選擇選擇OK (在選取框內(nèi)）在選取框內(nèi)）材料號(hào)窗口輸入材料號(hào)窗口輸入2 選擇選擇 OK對(duì)于沒(méi)有明確定義屬性的對(duì)于沒(méi)有明確定義屬性的面，其屬性缺省為面，其屬性缺省為11-21這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來(lái)這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來(lái)Preprocessor-Attributes-DefinePicked Areas選取線圈平面選取線圈平面（在選擇對(duì)話框里）點(diǎn)?。ㄔ谶x擇對(duì)話框里）點(diǎn)取OK 材料號(hào)窗口輸

10、入材料號(hào)窗口輸入3 點(diǎn)點(diǎn) OK1-22加通量平行邊界條件加通量平行邊界條件Preprocessorloadsapply-magnetic-boundary-flux-parl 選選On Lines并選取相應(yīng)的線并選取相應(yīng)的線選選 OK“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1-23生成有限元網(wǎng)格生成有限元網(wǎng)格利用智能尺寸選項(xiàng)來(lái)控制網(wǎng)格大小利用智能尺寸選項(xiàng)來(lái)控制網(wǎng)格大小Preprocessor-Meshing-Size Cntrls-smartsize-basic 選擇選擇OK1-24Preproc-Meshing-Me

11、sh-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(kāi)繪制單元的材料屬性打開(kāi)繪制單元的材料屬性UtilityPlotCtrlsNumbering 選擇選擇 OK1-25力邊界條件標(biāo)志需要單元部件，即一組具有力邊界條件標(biāo)志需要單元部件，即一組具有 “名稱名稱”的單元的單元把銜鐵定義為一個(gè)單元組件把銜鐵定義為一個(gè)單元組件 選擇銜鐵平面選擇銜鐵平面Utilityselectentities用此選項(xiàng)在圖形窗用此選項(xiàng)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)）1-26選擇與已選平面相對(duì)應(yīng)的單

12、元選擇與已選平面相對(duì)應(yīng)的單元 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”1-27使單元與銜鐵組件聯(lián)系起來(lái)使單元與銜鐵組件聯(lián)系起來(lái)UtilitySelectComp/AssemblyCreate Component 選擇選擇 OK1-28加力邊界條件標(biāo)志加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force 選擇選擇OK 施加兩個(gè)標(biāo)志，用兩個(gè)不同的方法來(lái)計(jì)算力施加兩個(gè)標(biāo)志，用兩個(gè)不同的方法來(lái)計(jì)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(xiàng)，也要鼠即使只有一

13、種選項(xiàng)，也要鼠標(biāo)選取標(biāo)選取1-29以毫米單位生成的模型，最好把模型尺寸變換為國(guó)際單位制（變換系數(shù)以毫米單位生成的模型，最好把模型尺寸變換為國(guó)際單位制（變換系數(shù) =.0001)使整個(gè)模型激活使整個(gè)模型激活 UtilitySelectEverything縮放平面縮放平面-不用拷貝不用拷貝Preprocoperatescaleareas 選擇選擇 OK1-30給線圈平面施加電流密度給線圈平面施加電流密度選擇線圈平面選擇線圈平面UtilitySelectEntity選擇選擇OK ( 實(shí)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))1-31激勵(lì)線圈要求電流密度，故要得到

14、線圈截面積激勵(lì)線圈要求電流密度，故要得到線圈截面積.PreprocessorOperateCalc Geometric ItemsOf Areas選擇選擇OK要用線圈面積來(lái)計(jì)算電流密度，將線圈面積賦予參數(shù)要用線圈面積來(lái)計(jì)算電流密度，將線圈面積賦予參數(shù)CAREAUtilityParameterGet Scalar Data 選擇選擇 OK1-32下面窗口輸入面積的參數(shù)名，用于后面電流密度輸入下面窗口輸入面積的參數(shù)名，用于后面電流密度輸入去掉面號(hào)（如果有的話）去掉面號(hào)（如果有的話）這相應(yīng)于幾何面積總和這相應(yīng)于幾何面積總和 選擇選擇 OK1-33把電流密度加到平面上把電流密度加到平面上Preproc

15、essorLoadsApplyExcitationOn Areas (因?yàn)橹患せ盍司€圈平面，可在選取框內(nèi)選擇因?yàn)橹患せ盍司€圈平面，可在選取框內(nèi)選擇Pick All） 選擇選擇 OK1-34進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算Solu-solve-electromagnetOpt & Solve 選擇選擇OK這些適用于用這些適用于用BH 數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的分析，本題將忽略數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的分析，本題將忽略1-35生成磁力線圈生成磁力線圈Postprocplot results2D flux lines選擇選擇 OK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

16、的一個(gè)紅色輸廓表示該單元邊緣圍繞的一個(gè)紅色輸廓表示該區(qū)域?yàn)橥惒牧咸?hào)區(qū)域?yàn)橥惒牧咸?hào)1-36計(jì)算力計(jì)算力PostprocElec&Mag CalcComp. Force 選擇選擇 OK銜鐵上力是在總體坐標(biāo)銜鐵上力是在總體坐標(biāo)系下表示的，此力的方系下表示的，此力的方向?yàn)槭箽庀犊s小向?yàn)槭箽庀犊s小必須用鼠標(biāo)選取必須用鼠標(biāo)選取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 OK1-38第二章第二章第第2節(jié)節(jié)二維靜磁學(xué)二維靜磁學(xué)1-39模型邊界條件有模型邊界條件有: 磁通量垂直磁通量垂直 磁通量平行磁通量平行

17、 周期性對(duì)稱周期性對(duì)稱 * 偶對(duì)稱偶對(duì)稱 奇對(duì)稱奇對(duì)稱根據(jù)單元方程式施加邊界條件根據(jù)單元方程式施加邊界條件 矢量矢量(2D 或或3D) 標(biāo)量標(biāo)量 (3D) 基于單元邊基于單元邊 (3D)*在第在第2章來(lái)討論章來(lái)討論簡(jiǎn)單勵(lì)磁的平面模型簡(jiǎn)單勵(lì)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1-40在在2D靜磁場(chǎng)、交流和瞬態(tài)分析中采用磁矢量勢(shì)方法靜磁場(chǎng)、交流和瞬態(tài)分析中采用磁矢量勢(shì)方法(MVP) 此公式稱為此公式稱為MVP ，磁通量密度磁通量密度(B) 等于矢量勢(shì)等于矢量勢(shì)(A) 的旋度的旋度 B = Curl(A)對(duì)于二維情況，對(duì)于二維情況，A只有只有Z方向分量，在方向分量，在

18、ANSYS中表示為中表示為“AZ” 自由度自由度模型有二種邊界條件描述模型有二種邊界條件描述 -Dirichlet條件（條件（AZ約束）約束） : 磁通量平行于模型邊界磁通量平行于模型邊界 Neumann 條件（自然邊界條件）條件（自然邊界條件）:磁通量垂直于模型邊界磁通量垂直于模型邊界1-41沿沿A-A 通量平行邊界條件需滿足：通量平行邊界條件需滿足： 模型中模型中A-A 的左邊和右邊是相同的左邊和右邊是相同的的 幾何形狀相同幾何形狀相同 材料屬性相同材料屬性相同 左邊和右邊勵(lì)磁相位差左邊和右邊勵(lì)磁相位差180度（度（即方向相反）即方向相反）對(duì)稱平面邊界條件對(duì)稱平面邊界條件 沿沿A-A必須加

19、約束必須加約束B(niǎo)B（1/2）對(duì)稱模型）對(duì)稱模型Pole FaceAA1-42半對(duì)稱模型與全模型比較：半對(duì)稱模型與全模型比較： 磁通量密度是相同的磁通量密度是相同的 線圈上線圈上Lorentz 力是相同的力是相同的 貯能為貯能為 1/2 極面上力為極面上力為 1/2 加載電流密度與全模型相同加載電流密度與全模型相同 線圈線圈 (象征性的象征性的)簡(jiǎn)單導(dǎo)磁體的半對(duì)稱模型簡(jiǎn)單導(dǎo)磁體的半對(duì)稱模型1-43沿沿B-B磁通量垂直邊條件需滿足磁通量垂直邊條件需滿足 B-B線上下兩邊如下參數(shù)是相同的線上下兩邊如下參數(shù)是相同的 幾何形狀幾何形狀 材料性質(zhì)材料性質(zhì) B-B線上下兩邊勵(lì)磁相同線上下兩邊勵(lì)磁相同對(duì)稱面對(duì)

20、稱面 (B-B)邊界條件邊界條件 2D磁矢量勢(shì)磁矢量勢(shì)(MVP)方式，無(wú)須處理方式，無(wú)須處理 加載電流與全模型相同加載電流與全模型相同Quarter symmetry model of the simple magnetizerBB1-441/4模型與全模型比較模型與全模型比較 磁通密度分布相同磁通密度分布相同 貯能為貯能為1/4 所示線圈上的所示線圈上的Lorentz力力 1/2 作用在極面上力為作用在極面上力為1/2勵(lì)磁體勵(lì)磁體1/4對(duì)稱模型對(duì)稱模型BB1-45單元單元plane13 and plane53 用于模擬用于模擬2D磁磁場(chǎng)場(chǎng) Plane13: 4 節(jié)點(diǎn)四邊形節(jié)點(diǎn)四邊形 耦合場(chǎng)自

21、由度：溫度，結(jié)構(gòu)，磁耦合場(chǎng)自由度：溫度，結(jié)構(gòu)，磁 電源為電源為Z方向方向 B 為線性變化為線性變化 適用于：適用于：Plane13 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(dòng)器）螺線管磁體（致動(dòng)器） 直線或旋轉(zhuǎn)電機(jī)直線或旋轉(zhuǎn)電機(jī) 負(fù)載機(jī)械負(fù)載機(jī)械 機(jī)械力矩機(jī)械力矩1-46 plane53: 8 節(jié)點(diǎn)，四邊形節(jié)點(diǎn)，四邊形 耦合場(chǎng)自由度耦合場(chǎng)自由度: 磁磁 與電路單元耦合與電路單元耦合 電流為電流為 Z 方向方向 B 可為二次非線性變化可為二次非線性變化 通常情況下的推薦使用單元通常情況下的推薦使用單元 適用于精度要求較高的分析適用于精度要求

22、較高的分析 場(chǎng)量分析場(chǎng)量分析 大型機(jī)械力矩大型機(jī)械力矩中節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)1-47定義定義Plane13的單元類型和單元選項(xiàng)的單元類型和單元選項(xiàng)Preprocelement type add/ edit/delete選擇選擇ADD選擇選擇Plane13用單元類型號(hào)用單元類型號(hào)給平面賦屬性給平面賦屬性 選擇選擇OK1-48一旦定義單元類型，要選擇單元一旦定義單元類型，要選擇單元 選項(xiàng)選項(xiàng)單元選項(xiàng)控制單元選項(xiàng)控制: 2D直流模擬為直流模擬為AZ自由度自由度 2D 模擬型式模擬型式 軸對(duì)稱軸對(duì)稱 平面平面點(diǎn)取單元選項(xiàng)點(diǎn)取單元選項(xiàng)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

23、屬性的參考號(hào)用于定義平面屬性的參考號(hào)因?yàn)橐驗(yàn)閜lane13 用于耦合場(chǎng)模擬，故該用于耦合場(chǎng)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(xiàng)應(yīng)變結(jié)構(gòu)選項(xiàng)1-50平面與軸對(duì)稱比較平面與軸對(duì)稱比較端部效應(yīng)端部效應(yīng)平面平面: 不包括不包括軸對(duì)稱軸對(duì)稱: 自動(dòng)包括自動(dòng)包括正向電流方向相反正向電流方向相反 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(duì)稱軸對(duì)稱: +Z 電流方向進(jìn)平面電流方向進(jìn)平面平面平面:+Z 電流方向出平面電流方向出平面1-51 磁力線描述磁力線描述 平面平面: AZ等值線等值線 軸對(duì)稱軸對(duì)稱: r AZ 等值線等值

24、線電樞電樞線圈線圈定子定子平面或平面或 軸軸對(duì)稱對(duì)稱 ?平面或平面或 軸軸對(duì)稱對(duì)稱 ?1-52 力、能量、電感的描述力、能量、電感的描述 平面平面: 單位長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度 軸對(duì)稱軸對(duì)稱: 整個(gè)圓周上的值整個(gè)圓周上的值 力力: 軸對(duì)稱軸對(duì)稱: 無(wú)有效徑向力（相互平衡）無(wú)有效徑向力（相互平衡） 單位弧度力不為零（曲度線圈）單位弧度力不為零（曲度線圈）1-53 定義定義Plane53的單元類型和選項(xiàng)的單元類型和選項(xiàng)Preproc.element typeadd/edit/delete 選擇選擇 Add 選擇選擇 8節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)Plane53增加單元類型號(hào)以增加單元類型號(hào)以給平面賦屬性給平面賦屬性 選擇選擇

25、OK1-54 定義單元類型后選擇單元定義單元類型后選擇單元選項(xiàng)選項(xiàng) 單元選項(xiàng)控制單元選項(xiàng)控制: 絞線圈電壓加載選項(xiàng)絞線圈電壓加載選項(xiàng) * 連接電路單元與有限連接電路單元與有限元區(qū)元區(qū)* 模擬運(yùn)動(dòng)體的自由度模擬運(yùn)動(dòng)體的自由度*包括交流分析包括交流分析plane53單元模擬運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體示圖單元模擬運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體示圖 選擇選擇OK1-55考慮速度效應(yīng)時(shí)，要求增加輸入信息考慮速度效應(yīng)時(shí)，要求增加輸入信息 在實(shí)常數(shù)中定義。選擇單元選項(xiàng)后，定義實(shí)常數(shù)是很方便的在實(shí)常數(shù)中定義。選擇單元選項(xiàng)后，定義實(shí)常數(shù)是很方便的Preprocreal constants.選擇選擇1-56平面屬性要求實(shí)平面屬性要求實(shí)常數(shù)設(shè)置號(hào)常數(shù)設(shè)置

26、號(hào)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(hào)數(shù)單元類型號(hào)數(shù)1-57第二章第二章 第第 3節(jié)節(jié)2-D靜磁學(xué)靜磁學(xué)1-58求解模型的單位制求解模型的單位制 : SI力力 (牛頓）牛頓） 能量能量(焦耳焦耳 ）功率（瓦）功率（瓦）長(zhǎng)度（米）長(zhǎng)度（米）時(shí)間（秒）時(shí)間（秒）質(zhì)量（公斤）質(zhì)量（公斤）磁通密度磁通密度B（特斯拉）特斯拉）磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H（安培安培/米）米）電流（安培）電流（安培）電阻率電阻率 （歐姆歐姆-米）米）電壓電壓V（伏）伏）電感電感L（亨）亨）磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率r (亨亨/米）米）電容（法拉）電容（法拉）

27、1-59基本關(guān)系式基本關(guān)系式: B= H, 其中其中 = r 0 可為單一值（線性）可為單一值（線性） 各相同性或正交各向異性各相同性或正交各向異性 Preprocmaterial propsisotropic平面屬性要求賦予平面屬性要求賦予材料質(zhì)性號(hào)材料質(zhì)性號(hào)r 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率1-60 可為非線性，以模擬飽和狀態(tài)可為非線性，以模擬飽和狀態(tài) BH曲線數(shù)據(jù)能從曲線數(shù)據(jù)能從ANSYS55材料庫(kù)中獲得材料庫(kù)中獲得 缺省的缺省的BH材料庫(kù)在材料庫(kù)在ansys55 目錄下的目錄下的matlib子目錄中子目錄中 :Preproc.material propsmaterial librarylibra

28、ry path 通過(guò)指定路徑可在其它位置得到材料數(shù)據(jù)通過(guò)指定路徑可在其它位置得到材料數(shù)據(jù)1-61 BH 數(shù)據(jù)可用如下方式輸入數(shù)據(jù)可用如下方式輸入Preprocmaterial propsmaterial libraryimport library 選擇材料選擇材料選擇材料屬性選擇材料屬性 選擇選擇 OK1-62BH 數(shù)據(jù)生成圖形和列表顯示數(shù)據(jù)生成圖形和列表顯示表示在列表示在列表顯示中表顯示中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)號(hào)號(hào)材料號(hào)材料號(hào)1-63 數(shù)據(jù)也可列成表格數(shù)據(jù)也可列成表格. 這種表格也能人工制成這種表格也能人工制成Utilitylistpropertiesdata tables 選擇選擇OK1-64數(shù)

29、據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)(0,0) 不要輸入不要輸入定義曲線彎曲處的數(shù)據(jù)點(diǎn)要密（見(jiàn)定義曲線彎曲處的數(shù)據(jù)點(diǎn)要密（見(jiàn)M54的數(shù)據(jù)點(diǎn)）的數(shù)據(jù)點(diǎn)）BH曲線要避免生成曲線要避免生成S形形通常通常M鋼定義鋼定義BH數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)到8,000 A/m 數(shù)據(jù)需要外推數(shù)據(jù)需要外推 這些曲線的這些曲線的值通常需要附加大量的數(shù)據(jù)以使得值通常需要附加大量的數(shù)據(jù)以使得值由大逐漸變到最終值由大逐漸變到最終斜率斜率 最終斜率為空氣值最終斜率為空氣值(0)1-65應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例: 400系列不銹鋼輸入如下數(shù)據(jù)系列不銹鋼輸入如下數(shù)據(jù) H(A/m) B(T) 790. 0.77 1575. 1.10 2365. 1.30 7875. 1.50

30、15750. 1.56 31500. 1.63 47245. 1.66 78740. 1.70 1-66 首先定義數(shù)據(jù)表，然后把首先定義數(shù)據(jù)表，然后把BH數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)表中Preproc material propsdata tablesdefine/activate平面屬性要求賦予材料號(hào)平面屬性要求賦予材料號(hào) 選擇選擇OK1-67 利用編輯激活表格輸入利用編輯激活表格輸入BH數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Preproc material propsdata tablesedit active 輸入數(shù)據(jù)后，用鼠標(biāo)點(diǎn)取輸入數(shù)據(jù)后，用鼠標(biāo)點(diǎn)取 FileApply/Quit 圖示圖示: Preprocma

31、terial propsdata tablesgraph 列表列表: Preprocmaterial propsdata tableslist1-68 實(shí)際求解需要用到實(shí)際求解需要用到 d/ dB2 為避免粗劣的為避免粗劣的v=Yu 條件曲線，條件曲線， - B2 應(yīng)該是單調(diào)的。應(yīng)該是單調(diào)的。Utilityplotdata tablesgraph NU vs. B*21-69把該曲線數(shù)據(jù)放置在庫(kù)內(nèi)把該曲線數(shù)據(jù)放置在庫(kù)內(nèi) ，以備將來(lái)使用。，以備將來(lái)使用。Preproc.material propsmaterial libraryexport material選擇文件名選擇文件名選取生成的選取生成

32、的BH 數(shù)據(jù)的材料屬性數(shù)據(jù)的材料屬性1-70 課題描述課題描述 軸對(duì)稱軸對(duì)稱 線圈為直流供電線圈為直流供電 銜鐵居中但懸空在定子上方。銜鐵居中但懸空在定子上方。 分析順序分析順序 用用axis2d宏建模宏建模 完成建模后，加邊條件完成建模后，加邊條件 求解求解 后處理后處理力力磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)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(hào)號(hào)5 (同銜鐵同銜鐵)1-71勵(lì)磁勵(lì)磁 直流施加到線圈直流施加到線圈: 3 安培安培性質(zhì)性質(zhì)銜鐵銜鐵/定子定子: 上述上述BH 曲線曲線線圈線圈: 300 匝匝, 2

33、6線徑，線徑，r = 1空氣空氣: r = 1 單位單位: 毫米毫米(mm)1-72對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，通常指定電壓，線圈電流是算出來(lái)的對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，通常指定電壓，線圈電流是算出來(lái)的.26線規(guī)直徑線規(guī)直徑 (Dw )= 0 .404 mm (在在20攝氏度下攝氏度下)銅電阻率銅電阻率 () = 17.14 E-9 - m（在在20攝氏度下攝氏度下）匝數(shù)匝數(shù) (N) = 300線圈中徑為線圈中徑為8 mm (Rmid) 均勻填充圓線圈的電阻為：均勻填充圓線圈的電阻為： R = 16000 N Rmid / Dw2 R = 4.03對(duì)于靜態(tài)分析，對(duì)于靜態(tài)分析，12 V 電壓相應(yīng)的電流為電壓相應(yīng)的電流

34、為2.98安，本分析采用安，本分析采用3安。安。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(diǎn)取點(diǎn)取OK選擇分網(wǎng)密度選擇分網(wǎng)密度Preprocsize cntrlbasic1-74axis2s宏生成模型宏生成模型銜鐵單元部件銜鐵單元部件ARMATURE線圈面積參數(shù)線圈面積參數(shù)ACOND線圈單元部件線圈單元部件 COIL 在在ANSYS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1-75 材料號(hào)材料號(hào) 1為空氣為空氣 完善邊界條件完善邊界條件 通量平行邊界條件通量平行邊界條件Prepr

35、ocloadsapplyboundary-flux par l-lines 選擇模型邊界上的所有線選擇模型邊界上的所有線 1-76如下方式定義材料號(hào)如下方式定義材料號(hào) 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OK1-77給線圈平面加載線圈電流給線圈平面加載線圈電流 Preprocloadsapply excitation-current density-areas選擇線圈平面選擇線圈平面 選擇選擇 OK1-78給銜鐵加力邊界條件標(biāo)志給銜鐵加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magne

36、tic-FlagComp Force 選擇選擇 OK 用不同的方法計(jì)算力，故加載兩種標(biāo)志用不同的方法計(jì)算力，故加載兩種標(biāo)志 Maxwell 應(yīng)力張量應(yīng)力張量 虛功虛功 選擇選擇 ARMATURE1-79 選擇所有幾何和有限元實(shí)體選擇所有幾何和有限元實(shí)體 進(jìn)行模擬進(jìn)行模擬 Solutionelectromagneticopt&solve 選擇選擇 OK（采用缺省設(shè)置進(jìn)行求解）采用缺省設(shè)置進(jìn)行求解） 請(qǐng)確認(rèn)請(qǐng)確認(rèn)1-80 磁力線磁力線Postprocplot results2D flux lines 注意漏磁位置注意漏磁位置線圈區(qū)線圈區(qū)定子上角定子上角定子與銜鐵交界位置定子與銜鐵交界位置1

37、-81計(jì)算力計(jì)算力Postprocelec&mag calccomp.force 軸對(duì)稱模型只產(chǎn)生垂直方向力軸對(duì)稱模型只產(chǎn)生垂直方向力 定義單元表項(xiàng)定義單元表項(xiàng) 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 OK1-82用與銜鐵鄰接的空氣單元來(lái)計(jì)算銜鐵力，并顯示用與銜鐵鄰接的空氣單元來(lái)計(jì)算銜鐵力，并顯示首先選擇空氣單元首先選擇空氣單元1) 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

38、框選取1-83虛功方法計(jì)算垂直力并用等值圖顯示虛功方法計(jì)算垂直力并用等值圖顯示 Postprocplot resultselem table在氣隙中選取在氣隙中選取空氣單元空氣單元 選擇選擇OK1-84 用路徑圖示選項(xiàng)用路徑圖示選項(xiàng)(PATH) 能獲得沿銜鐵面的力的分布圖能獲得沿銜鐵面的力的分布圖 必須定義路徑必須定義路徑 Postprocpath operationsdefine pathby nodes點(diǎn)取節(jié)點(diǎn)點(diǎn)取節(jié)點(diǎn) 2給一個(gè)任意的名字給一個(gè)任意的名字增加沿路徑的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量增加沿路徑的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量點(diǎn)取節(jié)點(diǎn)點(diǎn)取節(jié)點(diǎn) 1 選擇選擇 OK1-85 路徑定義信息如下路徑定義信息如下 路

39、徑內(nèi)的結(jié)果插值是在總體坐標(biāo)系下（與柱坐標(biāo)系或其它局部坐標(biāo)路徑內(nèi)的結(jié)果插值是在總體坐標(biāo)系下（與柱坐標(biāo)系或其它局部坐標(biāo)系相比）系相比） 路徑由直線組成路徑由直線組成1-86 單元表項(xiàng)單元表項(xiàng)FVW_Y 中的力必須插值到路徑上中的力必須插值到路徑上 Postprocpath operationsmap onto path 任意名任意名 選擇選擇 ETAB.FVW-Y 選擇選擇OK1-87將將FVW_Y沿路徑顯示沿路徑顯示 Postprocpath operations -plot path items- on geometry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放到

40、一將路徑顯示圖縮放到一個(gè)較好的程度個(gè)較好的程度 選擇選擇 OK1-88節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1-89離路徑節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)離路徑節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)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OK1-90線圈線圈Lorentz力（力（J x B）選擇線圈區(qū)域并定義為一個(gè)部件。選擇線圈區(qū)域并定義為一個(gè)部件。 Utilityselectcomp/assemblyselect comp/assembly 選擇線圈選擇線圈 為為L(zhǎng)orentz 力定義單元表力定義單元表Postproelement tabledefine

41、table選擇選擇 1-91任意名任意名作用于整個(gè)圓環(huán)上的作用于整個(gè)圓環(huán)上的 X 方向的方向的Lorentz 力力 選擇選擇 OK 選擇選擇 Add1-92 線圈線圈X方向方向 Lorentz 力的等值圖力的等值圖 Postprocelement tableplot elem table 選擇選擇 OK1-93 作用在線圈單元上的總力作用在線圈單元上的總力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(dāng)于相當(dāng)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: N1-94根據(jù)節(jié)點(diǎn)磁場(chǎng)值差異估計(jì)誤差，且作

42、為單元表數(shù)據(jù)貯存根據(jù)節(jié)點(diǎn)磁場(chǎng)值差異估計(jì)誤差，且作為單元表數(shù)據(jù)貯存Postpromag&elec calc error eval 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1-95 BN_ERR 能用磁力線圖進(jìn)行等值顯示能用磁力線圖進(jìn)行等值顯示 圖示圖示 BN_ERR單元表項(xiàng)單元表項(xiàng) Postproelement tableplot elem table 選擇選擇 OK 激活激活NOERASE 選擇選擇 Utilityplot cntrlserase options1-96 圖示磁力線圖示磁力線Pos

43、tproplot results2D flux lines 選擇選擇OK1-97 線性和非線性材料的共能計(jì)算線性和非線性材料的共能計(jì)算 Postproelec&mag calccoenergy 選擇選擇OK1-98也能計(jì)算貯能也能計(jì)算貯能Postprocelec&mag calcenergy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1-99鐵單元的磁導(dǎo)率能用等值圖顯示鐵單元的磁導(dǎo)率能用等值圖顯示Postproelement table 選擇選擇ADDplane53單元在線幫單元在線幫助助 選擇選擇 OK 這是絕對(duì)磁導(dǎo)率這是

44、絕對(duì)磁導(dǎo)率1-100為了獲得相對(duì)磁導(dǎo)率，單元表應(yīng)乘以為了獲得相對(duì)磁導(dǎo)率，單元表應(yīng)乘以MUZ系數(shù)系數(shù)將自由空間磁導(dǎo)率賦予參數(shù)將自由空間磁導(dǎo)率賦予參數(shù): MUZ=12.57x10-7Postproelement tableadd items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(gè)不需要第二個(gè)單元表項(xiàng)單元表項(xiàng) 選擇選擇OK1-101 用等值圖顯示相對(duì)磁導(dǎo)率用等值圖顯示相對(duì)磁導(dǎo)率MUR Postproelement tableplot elem table注意飽和區(qū)注意飽和區(qū) 選擇選擇t OK1-102 沿閉合線計(jì)算磁動(dòng)勢(shì)沿閉合線計(jì)算磁動(dòng)勢(shì) MMF 確保整個(gè)模型都被激活確保

45、整個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)，個(gè)節(jié)點(diǎn)，可從任一節(jié)點(diǎn)開(kāi)始可從任一節(jié)點(diǎn)開(kāi)始路徑的最終節(jié)點(diǎn)應(yīng)與起路徑的最終節(jié)點(diǎn)應(yīng)與起始節(jié)點(diǎn)是同一個(gè)始節(jié)點(diǎn)是同一個(gè)跨越空氣隙時(shí)，氣隙兩邊的跨越空氣隙時(shí)，氣隙兩邊的鐵邊界上各選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)鐵邊界上各選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)1-103 完成路徑定義完成路徑定義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(diǎn)的數(shù)應(yīng)增加采樣點(diǎn)的數(shù)目目 選擇選擇OK1-104繞閉合回線計(jì)算繞閉合回線計(jì)算MMF Postpro

46、elec&mag calcMMF 選擇選擇 OK MMF正負(fù)號(hào)由右手定則決定，路徑的反時(shí)針?lè)较蚺c線圈電流的方向相反（正負(fù)號(hào)由右手定則決定，路徑的反時(shí)針?lè)较蚺c線圈電流的方向相反（對(duì)于軸對(duì)稱模型，正電流方向?yàn)檫M(jìn)行平面方向）對(duì)于軸對(duì)稱模型，正電流方向?yàn)檫M(jìn)行平面方向）1-105 為了確定鐵芯飽和程度，沿定子的中間部分定義一個(gè)路徑并計(jì)算為了確定鐵芯飽和程度，沿定子的中間部分定義一個(gè)路徑并計(jì)算MMF選取節(jié)點(diǎn)選取節(jié)點(diǎn) 1選取節(jié)點(diǎn)選取節(jié)點(diǎn)2MMF = -384 A-t1-106輸入的總安匝數(shù)為輸入的總安匝數(shù)為900，鐵芯的中間部位有，鐵芯的中間部位有384安匝，也就是空氣隙中只安匝，也就是空氣隙中只有

47、有519安匝（忽略其余鐵芯中的磁動(dòng)勢(shì)）安匝（忽略其余鐵芯中的磁動(dòng)勢(shì)）如果如果384安匝中的大部分都在空氣隙中，磁力會(huì)有多大？對(duì)于本問(wèn)題，電安匝中的大部分都在空氣隙中，磁力會(huì)有多大？對(duì)于本問(wèn)題，電磁力至少會(huì)增加磁力至少會(huì)增加2倍。倍?？捎昧硪环N方法顯示這一點(diǎn)：將鐵芯的磁導(dǎo)率設(shè)為可用另一種方法顯示這一點(diǎn)：將鐵芯的磁導(dǎo)率設(shè)為1000，進(jìn)行線性求解，進(jìn)行線性求解1-107檢查邊界條件的正確與否非常重要檢查邊界條件的正確與否非常重要模型邊界磁力線的檢查模型邊界磁力線的檢查 通量平行（用磁力線圖檢查）通量平行（用磁力線圖檢查） 通量垂直（用磁力線圖檢查）通量垂直（用磁力線圖檢查）電流觀察電流觀察 選擇線圈

48、組件選擇線圈組件 Postproelec&mag calccurrent 選擇選擇OK1-108對(duì)于線性系統(tǒng)對(duì)于線性系統(tǒng): Postproelec&mag calcTerminal par 對(duì)于非線性系統(tǒng)一兩種理論選項(xiàng)對(duì)于非線性系統(tǒng)一兩種理論選項(xiàng) 割線定義割線定義 增量定義增量定義簡(jiǎn)易割線計(jì)算簡(jiǎn)易割線計(jì)算 利用共能利用共能 (C) ， L = 2 Ci2 ， 仿照電機(jī)計(jì)算仿照電機(jī)計(jì)算更精確的方法更精確的方法: LMATRIX 宏宏 Solumagneticinductance 見(jiàn)幫助文檔中的說(shuō)明和實(shí)例見(jiàn)幫助文檔中的說(shuō)明和實(shí)例1-109第二章第二章第第4節(jié)節(jié)二維靜磁學(xué)二維靜磁學(xué)1

49、-110線性永磁體線性永磁體 感應(yīng)曲線為線性感應(yīng)曲線為線性 可模擬大部分稀土磁體可模擬大部分稀土磁體 計(jì)算需要有計(jì)算需要有“感應(yīng)曲線感應(yīng)曲線” 要求兩種材料性質(zhì)要求兩種材料性質(zhì) 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率 r 各向同性各向同性 正交各向異性正交各向異性 矯頑磁力矯頑磁力 Hc 矢量值矢量值利用單元坐標(biāo)系定義材料性質(zhì)利用單元坐標(biāo)系定義材料性質(zhì) 缺省缺省: 總體直角坐標(biāo)系總體直角坐標(biāo)系H (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1-111 r 和和Hc 可以是隨溫度變化可以是隨溫度變化 磁化方向磁化方向 平行平行/垂直于磁

50、體中心線垂直于磁體中心線 相對(duì)于某中心點(diǎn)徑向相對(duì)于某中心點(diǎn)徑向/環(huán)環(huán)向向 材料庫(kù)中不提供材料庫(kù)中不提供r 和和 Hc的的缺省值。缺省值。 現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步使磁體現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步使磁體性能不斷提高性能不斷提高 年代年代1-112相對(duì)于直線感應(yīng)曲線的磁體只要求相對(duì)于直線感應(yīng)曲線的磁體只要求Hc和一個(gè)單值的磁導(dǎo)率和一個(gè)單值的磁導(dǎo)率對(duì)于永磁材料，為了改善精度，利用剩磁感應(yīng)密度對(duì)于永磁材料，為了改善精度，利用剩磁感應(yīng)密度(Br) 和和Hc 來(lái)計(jì)算來(lái)計(jì)算磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率r = 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

51、(-1) * IE-7缺省值時(shí)，角度的單位為弧度。用缺省值時(shí)，角度的單位為弧度。用SIN或或COS 函數(shù)來(lái)計(jì)算函數(shù)來(lái)計(jì)算Hc的分量的分量時(shí)，常用時(shí)，常用“度度”單位。因此角度的單位要變換：?jiǎn)挝?。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(lái)代替數(shù)值輸入來(lái)代替數(shù)值輸入1-113各向同性各向同性單元坐標(biāo)系缺省為總體直角坐標(biāo)單元坐標(biāo)系缺省為總體直角坐標(biāo)系系Preprocmaterial propsisotropic材料材料 2 磁化方向平行于總體坐標(biāo)+ X 方向Br = 1T Hc=700,0

52、00 A/m空氣空氣 選擇選擇 OK 選擇選擇 OK1-114正交各向異性正交各向異性單元坐標(biāo)系缺省為總體直角坐標(biāo)系單元坐標(biāo)系缺省為總體直角坐標(biāo)系Preprocmaterial propsorthotropic 材料 2 磁化方向?yàn)榭傮w坐標(biāo)磁化方向?yàn)榭傮w坐標(biāo)+X 方方向反時(shí)針旋轉(zhuǎn)向反時(shí)針旋轉(zhuǎn)60 度度Br=1 Hc=700,000 A/m 選擇選擇 OK 選擇選擇 OK1-115Hc值仍然為值仍然為700,000 A/mHc是在總體直角坐標(biāo)下表示是在總體直角坐標(biāo)下表示的的由于模型對(duì)稱，由于模型對(duì)稱， B的最大值的最大值不變不變 材料材料 21-116問(wèn)題描述問(wèn)題描述 平面，圓環(huán)磁體平面，圓環(huán)磁

53、體 磁體四極設(shè)置在磁體外圓圈磁體四極設(shè)置在磁體外圓圈上上 磁化方向?yàn)闃O向（柱坐標(biāo)系磁化方向?yàn)闃O向（柱坐標(biāo)系）分析目的分析目的 模擬磁化特性模擬磁化特性SNSN磁極中心（象征性的）磁極中心（象征性的）1-117屬性屬性磁體磁體:Hc = 50,000 A/m Br = 850 Gauss尺寸尺寸:內(nèi)徑內(nèi)徑 = .5 cm 外徑外徑 = 1 cm勵(lì)磁勵(lì)磁:沒(méi)有沒(méi)有永磁體永磁體1-118對(duì)稱條件對(duì)稱條件 只需模擬一個(gè)磁極只需模擬一個(gè)磁極邊界條件邊界條件 側(cè)邊側(cè)邊: 通量平行通量平行 外半徑外半徑: 通量垂直通量垂直為了確定外半徑上的磁極中心，為了確定外半徑上的磁極中心，需要定義一個(gè)局部坐標(biāo)系，該局需

54、要定義一個(gè)局部坐標(biāo)系，該局部坐標(biāo)系的部坐標(biāo)系的X軸為總體軸為總體X軸反時(shí)針軸反時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)45度度通量平行條件通量平行條件磁極中心磁極中心1-119 輸入輸入cir1pole.mac宏建立模型宏建立模型 定義材料定義材料2的磁體性質(zhì)的磁體性質(zhì) Preprocmaterial propsorthotropic材料材料 2材料材料 1 選擇選擇 OK1-120 輸入輸入Y方向磁體屬性（柱坐標(biāo)系的切線方向，該坐標(biāo)系待后定義）方向磁體屬性（柱坐標(biāo)系的切線方向，該坐標(biāo)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（材料輸入空氣的各向同性磁導(dǎo)率（材料1）Preproc.material

55、 propsisotropic 選擇選擇OK1-121在外半徑上離總體坐標(biāo)系在外半徑上離總體坐標(biāo)系+X 軸軸45度處，定義局部坐標(biāo)度處，定義局部坐標(biāo)11Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified loc 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(biāo)系原點(diǎn)，輸入局部坐標(biāo)系原點(diǎn)位置坐標(biāo)位置坐標(biāo) 回車（鍵盤(pán)）回車（鍵盤(pán)） 在建立局部坐標(biāo)系框內(nèi)選擇在建立局部坐標(biāo)系框內(nèi)選擇OK1-122定義了局部坐標(biāo)系定義了局部坐標(biāo)系11后，在單元圖上會(huì)顯示其標(biāo)志后，在單元圖上會(huì)顯示其

56、標(biāo)志11號(hào)局部極坐標(biāo)系，其號(hào)局部極坐標(biāo)系，其與磁極中心相對(duì)應(yīng)與磁極中心相對(duì)應(yīng)1-123輸入輸入11以標(biāo)志該坐標(biāo)系以標(biāo)志該坐標(biāo)系選擇坐標(biāo)系的類型選擇坐標(biāo)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(dá)式的結(jié)果達(dá)式的結(jié)果 選擇選擇 OK1-124磁體單元的單元坐標(biāo)系磁體單元的單元坐標(biāo)系(ESYS) 屬性相應(yīng)于屬性相應(yīng)于11號(hào)局部坐標(biāo)系號(hào)局部坐標(biāo)系改變單元坐標(biāo)系改變單元坐標(biāo)系 通過(guò)材料屬性通過(guò)材料屬性(2)選擇磁體單元選擇磁體單元Utilityselectentitieselementsby attributesmaterial 2Preprocmove/modifymodify attrib在選

57、擇框內(nèi)選擇在選擇框內(nèi)選擇“Pick All” 選擇選擇 OK1-125在模型側(cè)邊施加通量平行邊界條件在模型側(cè)邊施加通量平行邊界條件. Preprocloadsapplyboundary-flux parl-on lines進(jìn)行求解進(jìn)行求解Soluelectromagneticopt&solv 1-126圖形顯示磁力線圖形顯示磁力線 觀察通量平行邊界條觀察通量平行邊界條件件 在磁體平面內(nèi)磁力線在磁體平面內(nèi)磁力線呈圓形性質(zhì)呈圓形性質(zhì) 由于磁體磁導(dǎo)率低而由于磁體磁導(dǎo)率低而產(chǎn)生漏磁產(chǎn)生漏磁1-127利用磁通密度的矢量圖能觀察場(chǎng)量的大小和方向利用磁通密度的矢量圖能觀察場(chǎng)量的大小和方向 選擇選擇

58、OK1-128 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(hào)坐標(biāo)系正切向號(hào)坐標(biāo)系正切向1-129磁體非線性感應(yīng)曲線也能用磁體非線性感應(yīng)曲線也能用于模擬于模擬.MGXX, MGYY 視為線性磁視為線性磁體輸入體輸入感應(yīng)曲線用與非永磁體材料感應(yīng)曲線用與非永磁體材料相同的方法輸入相同的方法輸入 感應(yīng)曲線的輸入值被偏感應(yīng)曲線的輸入值被偏置一個(gè)置一個(gè)Hc 值值Br (T)B (T)Hc (Amp/m)H (Amp/m)1-130Hc = 50,400 (Amp/m)單位單位: H(Amp/m) & B (T)ALNICO 5 系列材料實(shí)例系列材料實(shí)例輸入數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的BH曲線曲

59、線1-131最后數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的最后數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的H值應(yīng)于比值應(yīng)于比Hc大大最末斜率接近于自由空間的磁導(dǎo)率最末斜率接近于自由空間的磁導(dǎo)率第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并不是原點(diǎn)（即（第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并不是原點(diǎn)（即（0，0）點(diǎn)不需要輸入）點(diǎn)不需要輸入）1-132第二章第二章 第第5節(jié)節(jié)二維靜磁學(xué)二維靜磁學(xué) 1-133應(yīng)用應(yīng)用問(wèn)題描述問(wèn)題描述 平面磁性離合器平面磁性離合器 六極裝置六極裝置 平行磁化平行磁化分析目的分析目的 利用奇對(duì)稱周期性條件來(lái)利用奇對(duì)稱周期性條件來(lái)模擬模擬1/6模型模型 計(jì)算圖示狀態(tài)的力矩計(jì)算圖示狀態(tài)的力矩定子定子磁性離合器磁性離合器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1-134性質(zhì)性質(zhì)定子和轉(zhuǎn)子磁體定子和轉(zhuǎn)子磁體:Hc = 7

60、50,000 A/m Br = .9896 (r=1.05)定子和轉(zhuǎn)子磁體定子和轉(zhuǎn)子磁體SA1010轉(zhuǎn)子磁化方向轉(zhuǎn)子磁化方向 (水平方向反時(shí)針?biāo)椒较蚍磿r(shí)針30度）度） 定子磁化方向：水平定子磁化方向：水平模型參數(shù)模型參數(shù) 半徑單位半徑單位(R) : 英寸英寸勵(lì)磁勵(lì)磁: 無(wú)無(wú)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)1-135利用利用clutch.mac宏命令建模宏命令建模 實(shí)體模型和單元（國(guó)際單位制）實(shí)體模型和單元（國(guó)際單位制） SA1010系列鐵系列鐵 將定子磁體單元和鐵單元定義為一個(gè)部件將定子磁體單元和鐵單元定義為一個(gè)部件S_IRON 每個(gè)轉(zhuǎn)子磁體各