Ansys電磁場(chǎng)分析經(jīng)典教程課件

1、目錄第一章電磁場(chǎng)仿真簡(jiǎn)介. . . . . 第二章二維靜態(tài)分析第1節(jié).第2節(jié).第3節(jié).第4節(jié).第5節(jié).第三章二維諧波和瞬態(tài)分析第1節(jié).第2節(jié).第四章三維電磁場(chǎng)分析第1節(jié).第2節(jié).第3節(jié).第4節(jié).第5節(jié).第五章耦合場(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第一章教程綜述2ANSYS/EMAG能用于模擬工業(yè)電磁裝置電磁裝置當(dāng)然是3維，但可簡(jiǎn)化 為2維模型 。模擬可考慮為：穩(wěn)態(tài)交流（諧波）時(shí)變瞬態(tài)階躍電壓PWM(脈寬調(diào)制） （Pulse Width Modulation)任意3利用軸對(duì)稱(chēng)銜鐵和平面

2、定子設(shè)計(jì)致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例銜鐵旋轉(zhuǎn)銜鐵氣隙可變化完整模型由2個(gè)獨(dú)立部件組成銜鐵模塊定子模塊執(zhí)行: solen3d.avi看動(dòng)畫(huà)4模擬過(guò)程概述利用如下方式觀察裝置2D與3D平面與軸對(duì)稱(chēng)利用軸對(duì)稱(chēng)平面簡(jiǎn)化模型定義物理區(qū)域空氣，鐵，永磁體等等絞線圈，塊導(dǎo)體短路，開(kāi)路為每個(gè)物理區(qū)定義材料導(dǎo)磁率（常數(shù)或非線性）電阻率矯頑磁力，剩余磁感應(yīng)銜鐵線圈錠子實(shí)體模型5建實(shí)體模型給模型賦予屬性以模擬物理區(qū)賦予邊界條件線圈激勵(lì)外部邊界開(kāi)放邊界實(shí)體模型劃分網(wǎng)格加補(bǔ)充約束條件（如果有必要）周期性邊界條件連接不同網(wǎng)格有限元網(wǎng)格6進(jìn)行模擬觀察結(jié)果某指定時(shí)刻整個(gè)時(shí)間歷程后處理磁力線力力矩?fù)p耗MMF（磁動(dòng)勢(shì)）電感特定需要7模擬由3

3、個(gè)區(qū)域組成銜鐵區(qū): 導(dǎo)磁材料 導(dǎo)磁率為常數(shù)（即線性材料）線圈區(qū): 線圈可視為均勻材料. 空氣區(qū):自由空間 (r = 1) .銜鐵線圈8性質(zhì)柱體: r = 1000線圈: r = 1 匝數(shù): 2000 (整個(gè)線圈)空氣: r = 1激勵(lì)線圈勵(lì)磁為直流電流: 2 安培單位 (mm)銜鐵Coil長(zhǎng)度=35YX模型 軸對(duì)稱(chēng)材料號(hào) 2材料號(hào)39建模設(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(lèi)型定義材料性質(zhì)對(duì)每個(gè)物理區(qū)定義實(shí)體模型鐵芯線圈空氣給各物理區(qū)賦材料屬性加邊界條件10設(shè)置預(yù)選過(guò)濾掉其它應(yīng)用的菜單Main menupreferences選擇OK11定義所有物理區(qū)的單元類(lèi)型為 PLANE53Prep

4、rocessorElement typeAdd/Edit/Delete選擇 Add選擇磁矢量和8節(jié)點(diǎn)53號(hào)單元選擇 OK12模擬模型的軸對(duì)稱(chēng)形狀選擇Options（選項(xiàng)）Element behavior（單元行為）選擇 Axisymmetric（軸對(duì)稱(chēng)）選擇OK13定義材料PreprocessorMaterial PropsIsotropic 定義空氣為1號(hào)材料(MURX = 1)選擇 Apply (自動(dòng)循環(huán)地定義下一個(gè)材料號(hào)）選擇OK14定義銜鐵為2號(hào)材料選擇OK選擇 Apply (自動(dòng)循環(huán)地選擇下一個(gè)材料號(hào)）15定義線圈為3號(hào)材料 (自由空間導(dǎo)磁率，MURX=1)選擇 OK選擇 OK (退

5、出材料數(shù)據(jù)輸入菜單）16建立銜鐵面PreprocessorCreateRectangleBy Dimensions選擇Apply (重復(fù)顯示和輸入)建立線圈面選擇 Apply利用TAB 鍵移動(dòng)輸入窗口17建立空氣面選擇 OK到了這步，建立了全部平面，但它們還沒(méi)有連接起來(lái).銜鐵線圈18用Overlap迫使全部平面連接在一起PreprocessorOperate OverlapAreas按Pick All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)域邊界上節(jié)點(diǎn)這種操作后，原先平面被刪除，而新的平面被重新編號(hào)19這些平面要求與物理區(qū)和材料聯(lián)系起來(lái)Preprocessor-Attribute

6、s-DefinePicked Areas用鼠標(biāo)點(diǎn)取銜鐵平面選擇OK (在選取框內(nèi)）材料號(hào)窗口輸入2選擇 OK對(duì)于沒(méi)有明確定義屬性的面，其屬性缺省為120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（在選擇對(duì)話框里）點(diǎn)取OK 材料號(hào)窗口輸入3點(diǎn) OK21加通量平行邊界條件Preprocessorloadsapply-magnetic-boundary-flux-parl 選On Lines并選取相應(yīng)的線選 OK“所選取的線”“所選取的線”注：未劃分單元前，加上這種邊界條件22生成有限元網(wǎng)格利用智能尺寸選項(xiàng)來(lái)控制

7、網(wǎng)格大小Preprocessor-Meshing-Size Cntrls-smartsize-basic選擇OK23Preproc-Meshing-Mesh-Areas-Free在選取框內(nèi)選擇ALL選擇OK打開(kāi)繪制單元的材料屬性UtilityPlotCtrlsNumbering選擇 OK24力邊界條件標(biāo)志需要單元部件，即一組具有 “名稱(chēng)”的單元把銜鐵定義為一個(gè)單元組件選擇銜鐵平面Utilityselectentities用此選項(xiàng)在圖形窗口中選擇平面再次選擇用APPLY一旦銜鐵已選好，選擇OK (在選取框內(nèi)）25選擇與已選平面相對(duì)應(yīng)的單元選擇 OK 圖示銜鐵單元 Utilityploteleme

8、nts銜鐵單元用“面”26使單元與銜鐵組件聯(lián)系起來(lái)UtilitySelectComp/AssemblyCreate Component選擇 OK27加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force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Maxwells 應(yīng)力張量虛功即使只有一種選項(xiàng)，也要鼠標(biāo)選取28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 UtilitySelectEverything縮放平面-不用拷貝Preprocoperatescaleareas選擇 OK29給線圈平面

9、施加電流密度選擇線圈平面UtilitySelectEntity選擇OK ( 實(shí)體選擇框)選擇線圈平面選擇 OK (選取框內(nèi))30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)CAREAUtilityParameterGet Scalar Data 選擇 OK31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）這相應(yīng)于幾何面積總和選擇 OK32把電流密度加到平面上PreprocessorLoadsApplyExcitationOn A

10、reas (因?yàn)橹患せ盍司€圈平面，可在選取框內(nèi)選擇Pick All）選擇 OK33進(jìn)行計(jì)算Solu-solve-electromagnetOpt & Solve選擇OK這些適用于用BH 數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的分析，本題將忽略34生成磁力線圈Postprocplot results2D flux lines選擇 OK使用缺省設(shè)置，選擇OK, （在通常情況下，可這樣做）單元邊緣圍繞的一個(gè)紅色輸廓表示該區(qū)域?yàn)橥?lèi)材料號(hào)35計(jì)算力PostprocElec&Mag CalcComp. Force選擇 OK銜鐵上力是在總體坐標(biāo)系下表示的，此力的方向?yàn)槭箽庀犊s小必須用鼠標(biāo)選取36顯示總磁通密度值 (BSUM) Pos

11、tprocPlot ResultsNodal Solution 選擇 OK37第二章第2節(jié)二維靜磁學(xué)38EMAG 模擬的概念模型邊界條件有:磁通量垂直磁通量平行周期性對(duì)稱(chēng) *偶對(duì)稱(chēng)奇對(duì)稱(chēng)根據(jù)單元方程式施加邊界條件矢量(2D 或3D)標(biāo)量 (3D)基于單元邊 (3D)*在第2章來(lái)討論簡(jiǎn)單勵(lì)磁的平面模型AABB 線圈 (象征性的)鐵芯空氣39在2D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(chēng)為MVP ，磁通量密度(B) 等于矢量勢(shì)(A) 的旋度 B = Curl(A)對(duì)于二維情況，A只有Z方向分量，在ANSYS中表示為“AZ” 自由度模型有二種邊界條件描述-Dirichlet條件（

12、AZ約束） : 磁通量平行于模型邊界Neumann 條件（自然邊界條件）:磁通量垂直于模型邊界40沿A-A 通量平行邊界條件需滿足：模型中A-A 的左邊和右邊是相同的幾何形狀相同材料屬性相同左邊和右邊勵(lì)磁相位差180度（即方向相反）對(duì)稱(chēng)平面邊界條件沿A-A必須加約束B(niǎo)B（1/2）對(duì)稱(chēng)模型Pole FaceAA41半對(duì)稱(chēng)模型與全模型比較：磁通量密度是相同的線圈上Lorentz 力是相同的貯能為 1/2 極面上力為 1/2加載電流密度與全模型相同 線圈 (象征性的)簡(jiǎn)單導(dǎo)磁體的半對(duì)稱(chēng)模型42沿B-B磁通量垂直邊條件需滿足B-B線上下兩邊如下參數(shù)是相同的幾何形狀材料性質(zhì)B-B線上下兩邊勵(lì)磁相同對(duì)稱(chēng)面

13、 (B-B)邊界條件2D磁矢量勢(shì)(MVP)方式，無(wú)須處理加載電流與全模型相同Quarter symmetry model of the simple magnetizerBB431/4模型與全模型比較磁通密度分布相同貯能為1/4所示線圈上的Lorentz力 1/2作用在極面上力為1/2勵(lì)磁體1/4對(duì)稱(chēng)模型BB44單元plane13 and plane53 用于模擬2D磁場(chǎng)Plane13: 4 節(jié)點(diǎn)四邊形耦合場(chǎng)自由度：溫度，結(jié)構(gòu)，磁電源為Z方向B 為線性變化適用于：Plane13變壓器匯流排傳感器線性或任意永磁系統(tǒng)螺線管磁體（致動(dòng)器）直線或旋轉(zhuǎn)電機(jī)負(fù)載機(jī)械機(jī)械力矩45plane53: 8 節(jié)點(diǎn)，

14、四邊形耦合場(chǎng)自由度:磁與電路單元耦合電流為 Z 方向B 可為二次非線性變化通常情況下的推薦使用單元適用于精度要求較高的分析場(chǎng)量分析大型機(jī)械力矩中節(jié)點(diǎn)46定義Plane13的單元類(lèi)型和單元選項(xiàng)Preprocelement type add/ edit/delete選擇ADD選擇Plane13用單元類(lèi)型號(hào)給平面賦屬性選擇OK47一旦定義單元類(lèi)型，要選擇單元 選項(xiàng)單元選項(xiàng)控制:2D直流模擬為AZ自由度2D 模擬型式軸對(duì)稱(chēng)平面點(diǎn)取單元選項(xiàng)48幾何體型式用于直流模擬選擇 OK用于定義平面屬性的參考號(hào)因?yàn)閜lane13 用于耦合場(chǎng)模擬，故該單元可以具有應(yīng)力/應(yīng)變結(jié)構(gòu)選項(xiàng)49 平面與軸對(duì)稱(chēng)比較端部效應(yīng)平面:

15、 不包括軸對(duì)稱(chēng): 自動(dòng)包括正向電流方向相反 線圈兩種情況都是施加正向電流鐵板磁流密度矢量顯示鐵環(huán)軸對(duì)稱(chēng): +Z 電流方向進(jìn)平面平面:+Z 電流方向出平面50磁力線描述平面: AZ等值線 軸對(duì)稱(chēng): r AZ 等值線電樞線圈定子平面或 軸對(duì)稱(chēng) ?平面或 軸對(duì)稱(chēng) ?51力、能量、電感的描述平面: 單位長(zhǎng)度 軸對(duì)稱(chēng): 整個(gè)圓周上的值力:軸對(duì)稱(chēng): 無(wú)有效徑向力（相互平衡）單位弧度力不為零（曲度線圈）52定義Plane53的單元類(lèi)型和選項(xiàng)Preproc.element typeadd/edit/delete選擇 Add選擇 8節(jié)點(diǎn)Plane53增加單元類(lèi)型號(hào)以給平面賦屬性選擇 OK53定義單元類(lèi)型后選擇單

16、元選項(xiàng)單元選項(xiàng)控制:絞線圈電壓加載選項(xiàng) *連接電路單元與有限元區(qū)*模擬運(yùn)動(dòng)體的自由度*包括交流分析plane53單元模擬運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體示圖選擇OK54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Preprocreal constants.選擇55平面屬性要求實(shí)常數(shù)設(shè)置號(hào)速度單位: 米/秒角速度單位: 弧度/秒選擇 OK平面屬性要求賦予單元類(lèi)型號(hào)數(shù)56第二章 第 3節(jié)2-D靜磁學(xué)57求解模型的單位制 : SI分析中使用的單位制為國(guó)際單位制: S I力 (牛頓） 能量(焦耳 ）功率（瓦）長(zhǎng)度（米）時(shí)間（秒）質(zhì)量（公斤）磁通密度B（特斯拉）磁場(chǎng)強(qiáng)度H（安培/米）電流

17、（安培）電阻率 （歐姆-米）電壓V（伏）電感L（亨）磁導(dǎo)率r (亨/米）電容（法拉）58基本關(guān)系式: B= H, 其中 = r 0 可為單一值（線性） 各相同性或正交各向異性 Preprocmaterial propsisotropic平面屬性要求賦予材料質(zhì)性號(hào)r 相對(duì)磁導(dǎo)率59可為非線性，以模擬飽和狀態(tài) BH曲線數(shù)據(jù)能從ANSYS55材料庫(kù)中獲得缺省的BH材料庫(kù)在ansys55 目錄下的matlib子目錄中 :Preproc.material propsmaterial librarylibrary path通過(guò)指定路徑可在其它位置得到材料數(shù)據(jù)60BH 數(shù)據(jù)可用如下方式輸入Preprocma

18、terial propsmaterial libraryimport library 選擇材料選擇材料屬性選擇 OK61BH 數(shù)據(jù)生成圖形和列表顯示表示在列表顯示中的數(shù)據(jù)點(diǎn)號(hào)材料號(hào)62數(shù)據(jù)也可列成表格.這種表格也能人工制成Utilitylistpropertiesdata tables選擇OK63BH曲線輸入指南數(shù)據(jù)點(diǎn)(0,0) 不要輸入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)）BH曲線要避免生成S形通常M鋼定義BH數(shù)據(jù)到8,000 A/m數(shù)據(jù)需要外推這些曲線的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斜率最終斜率為空氣值(0)64BH 數(shù)據(jù)輸入應(yīng)用實(shí)例: 400系列不銹鋼輸入如下數(shù)

19、據(jù) H(A/m) B(T) 790. 0.77 1575. 1.10 2365. 1.30 7875. 1.50 15750. 1.56 31500. 1.63 47245. 1.66 78740. 1.70 65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Preproc material propsdata tablesdefine/activate平面屬性要求賦予材料號(hào)選擇OK66利用編輯激活表格輸入BH數(shù)據(jù) Preproc material propsdata tablesedit active輸入數(shù)據(jù)后，用鼠標(biāo)點(diǎn)取 FileApply/Quit圖示: Preprocmaterial pr

20、opsdata tablesgraph 列表: Preprocmaterial propsdata tableslist67實(shí)際求解需要用到 d/ dB2 為避免粗劣的v=Yu 條件曲線， - B2 應(yīng)該是單調(diào)的。Utilityplotdata tablesgraph NU vs. B*268把該曲線數(shù)據(jù)放置在庫(kù)內(nèi) ，以備將來(lái)使用。Preproc.material propsmaterial libraryexport material選擇文件名選取生成的BH 數(shù)據(jù)的材料屬性69應(yīng)用實(shí)例: 軸對(duì)稱(chēng)直流致動(dòng)器課題描述軸對(duì)稱(chēng)線圈為直流供電銜鐵居中但懸空在定子上方。分析順序用axis2d宏建模完成建

21、模后，加邊條件求解后處理力磁動(dòng)勢(shì)誤差范數(shù)電流磁力線路徑圖示能量電感“氣隙” (mm) “線圈”部件 “銜鐵”部件材料號(hào)5 (同銜鐵)70勵(lì)磁 直流施加到線圈: 3 安培性質(zhì)銜鐵/定子: 上述BH 曲線線圈: 300 匝, 26線徑，r = 1空氣: r = 1 單位: 毫米(mm)71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 (Dw )= 0 .404 mm (在20攝氏度下)銅電阻率 () = 17.14 E-9 - m（在20攝氏度下）匝數(shù) (N) = 300線圈中徑為8 mm (Rmid) 均勻填充圓線圈的電阻為： R = 16000 N Rmid / Dw2 R

22、= 4.03對(duì)于靜態(tài)分析，12 V 電壓相應(yīng)的電流為2.98安，本分析采用3安。72參數(shù)化建模需要： 參數(shù)GAP必須定義 在命令行輸入 gap=.5 并回車(chē) 點(diǎn)取OK選擇分網(wǎng)密度Preprocsize cntrlbasic73axis2s宏生成模型銜鐵單元部件ARMATURE線圈面積參數(shù)ACOND線圈單元部件 COIL 在ANSYS命令窗口輸入axis2s并回車(chē)，以建立模型74材料號(hào) 1為空氣完善邊界條件通量平行邊界條件Preprocloadsapplyboundary-flux par l-lines選擇模型邊界上的所有線 75如下方式定義材料號(hào) 1（自由空間磁導(dǎo)率） Preprocmate

23、rial propsisotropic選擇OK選擇OK76給線圈平面加載線圈電流 Preprocloadsapply excitation-current density-areas選擇線圈平面選擇 OK77給銜鐵加力邊界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇 OK用不同的方法計(jì)算力，故加載兩種標(biāo)志Maxwell 應(yīng)力張量虛功 選擇 ARMATURE78選擇所有幾何和有限元實(shí)體進(jìn)行模擬Solutionelectromagneticopt&solve選擇 OK（采用缺省設(shè)置進(jìn)行求解） 請(qǐng)確認(rèn)79磁力線Postprocplot r

24、esults2D flux lines注意漏磁位置線圈區(qū)定子上角定子與銜鐵交界位置80計(jì)算力Postprocelec&mag calccomp.force軸對(duì)稱(chēng)模型只產(chǎn)生垂直方向力定義單元表項(xiàng) FVW_Y 虛功Y方向力 FMX_Y Maxwell應(yīng)力Y方向力環(huán)狀模型力總和選擇 OK81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1) 首先選擇空氣單元- 材料屬性為1 選擇 Apply2) 用 Num/Pick從中選取鄰近銜鐵面空氣單元用框選取82虛功方法計(jì)算垂直力并用等值圖顯示 Postprocplot resultselem table在氣隙中選取空氣單元選擇OK83用路徑圖示

25、選項(xiàng)(PATH) 能獲得沿銜鐵面的力的分布圖必須定義路徑 Postprocpath operationsdefine pathby nodes點(diǎn)取節(jié)點(diǎn) 2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)量點(diǎn)取節(jié)點(diǎn) 1選擇 OK84路徑定義信息如下路徑內(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）路徑由直線組成85單元表項(xiàng)FVW_Y 中的力必須插值到路徑上 Postprocpath operationsmap onto path 任意名 選擇 ETAB.FVW-Y選擇OK86將FVW_Y沿路徑顯示 Postprocpath operations -plot path items- on

26、 geometry路徑圖示迭加在幾何體上已定義將路徑顯示圖縮放到一個(gè)較好的程度選擇 OK87節(jié)點(diǎn)作用在銜鐵上的垂直方向力的路徑圖示88離路徑節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1的距離 路徑上的力(F_Y) 也能打印輸出 Postprocpath operationslist path items選擇OK89線圈Lorentz力（J x B）選擇線圈區(qū)域并定義為一個(gè)部件。 Utilityselectcomp/assemblyselect comp/assembly 選擇線圈 為L(zhǎng)orentz 力定義單元表Postproelement tabledefine table選擇 90任意名作用于整個(gè)圓環(huán)上的 X 方向的Lore

27、ntz 力選擇 OK選擇 Add91 線圈X方向 Lorentz 力的等值圖 Postprocelement tableplot elem table選擇 OK92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 相當(dāng)于360圓周上的受力 力單位為牛頓: N93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 (T) H_ERR 單位 (Amps/m) BN_ERR 和HN_ERR 由最大值歸一化94 BN_ERR 能用磁力線圖進(jìn)行等值顯示

28、圖示 BN_ERR單元表項(xiàng) Postproelement tableplot elem table 選擇 OK 激活NOERASE 選擇 Utilityplot cntrlserase options95圖示磁力線Postproplot results2D flux lines選擇OK96線性和非線性材料的共能計(jì)算 Postproelec&mag calccoenergy選擇OK97也能計(jì)算貯能Postprocelec&mag calcenergy注：鐵的共能大約是貯能的8倍，表示鐵的飽和效應(yīng)所致98鐵單元的磁導(dǎo)率能用等值圖顯示Postproelement table 選擇ADDplane53

29、單元在線幫助 選擇 OK 這是絕對(duì)磁導(dǎo)率99為了獲得相對(duì)磁導(dǎo)率，單元表應(yīng)乘以MUZ系數(shù)將自由空間磁導(dǎo)率賦予參數(shù): MUZ=12.57x10-7Postproelement tableadd items用已有名字自由空間磁導(dǎo)率參數(shù)不需要第二個(gè)單元表項(xiàng)選擇OK100用等值圖顯示相對(duì)磁導(dǎo)率MUR Postproelement tableplot elem table注意飽和區(qū)選擇t OK101 沿閉合線計(jì)算磁動(dòng)勢(shì) MMF 確保整個(gè)模型都被激活 必須定義圍繞線圈的路徑 Postproelec&mag calcdefine pathby nodes選取如圖所示的7個(gè)節(jié)點(diǎn)，可從任一節(jié)點(diǎn)開(kāi)始路徑的最終節(jié)點(diǎn)應(yīng)

30、與起始節(jié)點(diǎn)是同一個(gè)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)102完成路徑定義由于鐵與空氣的界面處H值不連續(xù)，故應(yīng)增加采樣點(diǎn)的數(shù)目選擇OK103繞閉合回線計(jì)算MMF Postproelec&mag calcMMF 選擇 OKMMF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(chēng)模型，正電流方向?yàn)檫M(jìn)行平面方向）104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) 1選取節(jié)點(diǎn)2MMF = -384 A-t105輸入的總安匝數(shù)為900，鐵芯的中間部位有384安匝，也就是空氣隙中只有519安匝（忽略其余鐵芯中的磁動(dòng)勢(shì)）如果384安匝中的大部分都在空氣隙

31、中，磁力會(huì)有多大？對(duì)于本問(wèn)題，電磁力至少會(huì)增加2倍。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)行線性求解評(píng)述106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通量平行（用磁力線圖檢查）通量垂直（用磁力線圖檢查）電流觀察選擇線圈組件 Postproelec&mag calccurrent選擇OK107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)割線定義增量定義簡(jiǎn)易割線計(jì)算利用共能 (C) ， L = 2 Ci2 ， 仿照電機(jī)計(jì)算更精確的方法: LMATRIX 宏 Solumagneticinductance見(jiàn)幫

32、助文檔中的說(shuō)明和實(shí)例電感計(jì)算108第二章第4節(jié)二維靜磁學(xué)109永磁體線性永磁體感應(yīng)曲線為線性可模擬大部分稀土磁體計(jì)算需要有“感應(yīng)曲線”要求兩種材料性質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率 r各向同性正交各向異性矯頑磁力 Hc 矢量值利用單元坐標(biāo)系定義材料性質(zhì)缺省: 總體直角坐標(biāo)系H (Amp/m)B(T)BrHc固有曲線感應(yīng)曲線第二象限曲線圖稀土磁體典型曲線110r 和Hc 可以是隨溫度變化磁化方向平行/垂直于磁體中心線相對(duì)于某中心點(diǎn)徑向/環(huán)向材料庫(kù)中不提供r 和 Hc的缺省值?，F(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步使磁體性能不斷提高 年代111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)率對(duì)于永磁材料，為了改善精度，利用剩磁感應(yīng)密度(

33、Br) 和Hc 來(lái)計(jì)算磁導(dǎo)率r = Br /(0 Hc)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MUZ=acos(-1) * IE-7缺省值時(shí)，角度的單位為弧度。用SIN或COS 函數(shù)來(lái)計(jì)算Hc的分量時(shí)，常用“度”單位。因此角度的單位要變換：Utilityparametersangular units選擇 OK 在輸入窗口中輸入HC*COS(60) 來(lái)代替數(shù)值輸入112各向同性單元坐標(biāo)系缺省為總體直角坐標(biāo)系Preprocmaterial propsisotropic材料 2 磁化方向平行于總體坐標(biāo)+ X 方向Br = 1T Hc=700,000 A/m空氣選擇 OK選擇 OK11

34、3正交各向異性單元坐標(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)+X 方向反時(shí)針旋轉(zhuǎn)60 度Br=1 Hc=700,000 A/m選擇 OK選擇 OK114Hc值仍然為700,000 A/mHc是在總體直角坐標(biāo)下表示的由于模型對(duì)稱(chēng)， B的最大值不變 材料 2115問(wèn)題描述平面，圓環(huán)磁體磁體四極設(shè)置在磁體外圓圈上磁化方向?yàn)闃O向（柱坐標(biāo)系）分析目的模擬磁化特性SN應(yīng)用永磁體SN磁極中心（象征性的）116屬性磁體:Hc = 50,000 A/m Br = 850 Gauss尺寸:內(nèi)徑 = .5 cm 外徑 = 1 cm勵(lì)磁:沒(méi)

35、有永磁體117對(duì)稱(chēng)條件只需模擬一個(gè)磁極邊界條件側(cè)邊: 通量平行外半徑: 通量垂直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，該局部坐標(biāo)系的X軸為總體X軸反時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度通量平行條件磁極中心118輸入cir1pole.mac宏建立模型定義材料2的磁體性質(zhì) Preprocmaterial propsorthotropic材料 2材料 1 選擇 OK119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）選擇OK選擇OK輸入空氣的各向同性磁導(dǎo)率（材料1）Preproc.material propsisotropic選擇OK120在外半徑上離總體坐標(biāo)系+X 軸45度處，定義局部坐標(biāo)11

36、Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified loc在ANSYS輸入窗口中，利用外半徑0.01，角度45，輸入局部坐標(biāo)系原點(diǎn)位置坐標(biāo)回車(chē)（鍵盤(pán)）在建立局部坐標(biāo)系框內(nèi)選擇OK121定義了局部坐標(biāo)系11后，在單元圖上會(huì)顯示其標(biāo)志11號(hào)局部極坐標(biāo)系，其與磁極中心相對(duì)應(yīng)122輸入11以標(biāo)志該坐標(biāo)系選擇坐標(biāo)系的類(lèi)型在命令行輸入的參數(shù)表達(dá)式的結(jié)果選擇 OK123磁體單元的單元坐標(biāo)系(ESYS) 屬性相應(yīng)于11號(hào)局部坐標(biāo)系改變單元坐標(biāo)系通過(guò)材料屬性(2)選擇磁體單元Utilityselectentitieselementsby

37、 attributesmaterial 2Preprocmove/modifymodify attrib在選擇框內(nèi)選擇“Pick All” 選擇 OK124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Soluelectromagneticopt&solv 125圖形顯示磁力線觀察通量平行邊界條件在磁體平面內(nèi)磁力線呈圓形性質(zhì)由于磁體磁導(dǎo)率低而產(chǎn)生漏磁126利用磁通密度的矢量圖能觀察場(chǎng)量的大小和方向選擇 OK127磁通密度B的方向相應(yīng)于MGYY和11號(hào)坐標(biāo)系正切向128磁體非線性感應(yīng)曲線也能用于模擬.MGXX,

38、MGYY 視為線性磁體輸入感應(yīng)曲線用與非永磁體材料相同的方法輸入感應(yīng)曲線的輸入值被偏置一個(gè)Hc 值Br (T)B (T)Hc (Amp/m)H (Amp/m)129Hc = 50,400 (Amp/m)單位: H(Amp/m) & B (T)ALNICO 5 系列材料實(shí)例輸入數(shù)據(jù)的BH曲線130最后數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的H值應(yīng)于比Hc大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（0，0）點(diǎn)不需要輸入）觀察結(jié)果131第二章 第5節(jié)二維靜磁學(xué) 132耦合和約束方程應(yīng)用問(wèn)題描述平面磁性離合器六極裝置平行磁化分析目的利用奇對(duì)稱(chēng)周期性條件來(lái)模擬1/6模型計(jì)算圖示狀態(tài)的力矩定子磁性離合器轉(zhuǎn)子133性

39、質(zhì)定子和轉(zhuǎn)子磁體:Hc = 750,000 A/m Br = .9896 (r=1.05)定子和轉(zhuǎn)子磁體SA1010轉(zhuǎn)子磁化方向 (水平方向反時(shí)針30度） 定子磁化方向：水平模型參數(shù) 半徑單位(R) : 英寸勵(lì)磁: 無(wú)磁離合器1/12模型轉(zhuǎn)子鐵，材料 2轉(zhuǎn)子磁體，材料 3定子磁體，材料 6定子鐵，材料 5(上面只顯示了一半模型)134利用clutch.mac宏命令建模實(shí)體模型和單元（國(guó)際單位制）SA1010系列鐵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)子磁體各有一個(gè)單元坐標(biāo)系材料號(hào)該磁體單元的X方向?yàn)?1號(hào)局部坐標(biāo)系的X方向該磁體單元的X 方向?yàn)?2號(hào)局部坐標(biāo)系的X方向135對(duì)

40、材料2和3定義為各向同性磁體性質(zhì)Preproc.material propsisotropic重復(fù)這些步驟，定義定子磁體材料3選擇 OK選擇OK136為轉(zhuǎn)子磁體平行磁化方向定義11號(hào)局部坐標(biāo)系水平方向反時(shí)針30度（總體坐標(biāo)+X 軸）局部坐標(biāo)系原點(diǎn)與總體坐標(biāo)系一致Utilityworkplanelocal coord. systemscreate local CSat specified location回車(chē)（鍵盤(pán)）在選擇框選取OK13711號(hào)局部坐標(biāo)系的X軸與總體坐標(biāo)系X軸的夾角選取OK138采用與前面相同的方法為下面轉(zhuǎn)子磁體建立12號(hào)局部坐標(biāo)系下面轉(zhuǎn)子磁體是-30, 但方向相反 (180 )

41、 選擇OK0-30+180139為了觀察單元坐標(biāo)系的變化，要激活單元坐標(biāo)系標(biāo)記 Utilityplot cntrlssymbols選擇 OK“白”“綠”坐標(biāo)軸分別相應(yīng)于單元軸的X、Y方向140給定子外半徑加上通量平行條件Preprocloadsapplyboundary-flux par lon lines(選擇定子鐵體外半徑上弧線)通過(guò)強(qiáng)迫內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)的MVP保持常數(shù)，在轉(zhuǎn)子鐵體內(nèi)半徑上施加通量平行邊界條件選擇轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)對(duì)內(nèi)半徑上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合Preproccouple DOFs （在選擇框選擇pick ALL )選擇OK141激活總體坐標(biāo)系Utilityworkplanechange

42、active CSglobal CS識(shí)別模型內(nèi)外半徑位置關(guān)鍵點(diǎn) 9 : 模型內(nèi)半徑上關(guān)鍵點(diǎn)19 : 模型外 半徑上142周期性邊界條件必須施加到離合器兩側(cè)Preprocloadsboundary periodic BCs選擇OK用關(guān)鍵點(diǎn)函數(shù)功能得到內(nèi)外半徑的值選擇OK模型另一側(cè)邊的位置143磁離合器1/6模型邊界條件耦合使內(nèi)半徑滿足通量平行條件各自的約束方程保證了奇對(duì)稱(chēng)條件強(qiáng)制約束使外半徑滿足通量平行條件144利用求解時(shí)貯存的單元數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算力矩，故必須設(shè)置力矩計(jì)算標(biāo)志Preprocloadsapplyflagcomp. Force/torq(利用宏命令定義的 S_IRON 組件)施加相應(yīng)的表面

43、標(biāo)志以計(jì)算力/力矩(只圖示模型上半部分）145求解計(jì)算Soluelectromagnetopt&solv磁力線圖146計(jì)算力矩Postprocelect&mag calccomp. Torque (選擇 S_IRON 組件)力矩作用于定子注意：力矩單位為單位長(zhǎng)度牛米147利用Maxwell應(yīng)力張量方法由路徑計(jì)算也能計(jì)算力矩 Postproelec&mag calccircular torq計(jì)算力矩時(shí)的圓形路徑半徑選擇 OK148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(jì)算路徑149模擬有許多磁極的電機(jī)，周期性邊界條件非常有用右圖顯示的是一個(gè)10極永磁電機(jī)模擬轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電

44、流會(huì)變化。定子槽內(nèi)顯示電流密度本模型也允許轉(zhuǎn)子和定子相互獨(dú)立觀看動(dòng)畫(huà)，可執(zhí)行動(dòng)畫(huà)文件: mach2d.avi定子轉(zhuǎn)子150約束方程不相同網(wǎng)格應(yīng)用問(wèn)題描述軸對(duì)稱(chēng)致動(dòng)器分析目的計(jì)算銜鐵在任意垂直位置時(shí)的電磁力線圈定子銜鐵151性質(zhì)定子/銜鐵：鐵介質(zhì) r = 1000線圈: 空氣磁導(dǎo)率空氣: 空氣磁導(dǎo)率勵(lì)磁4000 安匝銜鐵運(yùn)動(dòng)方向銜鐵材料 4定子材料 4線圈材料 3152 輸入宏命令mv_arm.mac建立模型實(shí)體模型和單元（SI 單位制）磁化率 = 1000銜鐵單元組件A_IRON 銜鐵單元和節(jié)點(diǎn)組件ARMATURE線圈為4000安匝模型在此線上不相連153連接不相同網(wǎng)格需要有：網(wǎng)格較細(xì)的一邊的

45、節(jié)點(diǎn)另一邊的單元將定子一側(cè)邊界上的節(jié)點(diǎn)建立組件.選擇定子模型邊界上線段選擇STATOR組件再選擇邊界上線段選擇所選線段上的全部節(jié)點(diǎn)建立單節(jié)點(diǎn)組件CE_N定子內(nèi)半徑全部節(jié)點(diǎn)154選擇銜鐵組件ARMATURE選擇節(jié)點(diǎn)組件 CE_N應(yīng)用約束方程生成器Preproccoupling/ceqnadjacent regions選擇 OK155節(jié)點(diǎn)上施加通量平行條件，但不包括約束方程所含節(jié)點(diǎn)激活全部單元選擇外部節(jié)點(diǎn)不選約束方程中節(jié)點(diǎn)（最大約束方程數(shù)為1000）Preproc.loadsapplyboundary flux -parl- on nodes(選擇pick all）生成約束方程156對(duì)銜鐵施加力邊

46、界條件標(biāo)志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force選擇 OK產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)后，銜鐵力標(biāo)志仍然有效157執(zhí)行求解全部激活 Soluelectromagnetopt&solve圖示磁通密度Postprocplot resultsnodal solution弱場(chǎng)顯示有嚴(yán)重漏磁注：磁力線和磁通密度在邊界上連續(xù)BSUM (T)磁通密度和磁力線迭加顯示158利用求解時(shí)所得力求和而得到垂直力 Postproelec&mag calccomp. Force(應(yīng)用 A_IRON組件)作用在銜鐵上的力迫使銜鐵向下運(yùn)動(dòng)159利用move/modify 菜單使與銜鐵相關(guān)

47、的平面向下運(yùn)動(dòng)選擇 ARMATURE組件Preprocmove/modifyareas(選擇pick ALL)銜鐵向下運(yùn)動(dòng)距離選擇 OK160銜鐵需要與定子重新相關(guān)聯(lián)首先刪除已存在的約束方程Preproccouple/ceqndel constr eqn選擇 OK 與前面一樣重新設(shè)置銜鐵的關(guān)聯(lián)對(duì)除有約束方程的節(jié)點(diǎn)外的所有外部節(jié)點(diǎn)重新施加平行條件執(zhí)行求解161BSUM (T)顯示磁通密度和磁力線迭加圖由于銜鐵位置改變，磁力線隨著變化定子內(nèi)最大磁密BSUM增大模型交界處磁場(chǎng)連續(xù)162利用下面菜單求得垂直力 Postproelec&mag calccomp. Forces (應(yīng)用 A_IRON 組件

48、）163將執(zhí)行單個(gè)求解的命令放在用APDL做的do循環(huán)中，就可以執(zhí)行一系列求解，如動(dòng)畫(huà)所示觀察動(dòng)畫(huà)，執(zhí)行動(dòng)畫(huà)文件:mv_arm.avi164第三章第1節(jié)2-D交流和瞬態(tài)分析165交流模擬的基本概念交流模擬是一種隨時(shí)間變化的模擬假定勵(lì)磁為正弦波角 (度)勵(lì)磁電壓 (V) 電流密度 (A/m2) 166可用兩個(gè)場(chǎng)分量來(lái)表示電相角為0場(chǎng)分量電相角為90場(chǎng)分量考慮一個(gè)導(dǎo)電桿在一個(gè)絞線線圈中167通量平行條件通量垂直條件絞線圈二維軸對(duì)稱(chēng)有限元模型電流密度: 1E6 A/m2 頻率: 100Hz導(dǎo)電桿168二種求解結(jié)果:實(shí)數(shù)解: 線圈勵(lì)磁相位0度虛數(shù)解：相位差90度實(shí)數(shù)解虛數(shù)解169利用這兩種求解結(jié)果，任

49、何時(shí)間處的場(chǎng)量都能用迭加的方法來(lái)生成執(zhí)行動(dòng)畫(huà)文件：acaz.avi觀察場(chǎng)動(dòng)畫(huà)170根據(jù)Faradays 定律，線圈中的時(shí)變電流會(huì)在導(dǎo)體中感生電流執(zhí)行動(dòng)畫(huà)文件acjt.avi ，觀察電流動(dòng)畫(huà)171其他假定模擬只考慮感應(yīng)效應(yīng)Faradays定律在絞線圈中感生電流在大導(dǎo)體內(nèi)電流會(huì)重新分布不考慮射頻效應(yīng)模擬是線性的幾何體不變保持均勻性條件如果用BH曲線描述材料性質(zhì)，就可以模擬飽和狀態(tài)172導(dǎo)電桿中最值得注意的電流效應(yīng)是感生電流的非均勻性桿中心桿外半徑(m)173集膚效應(yīng)是由Amps 定律和Faradays定律耦合而產(chǎn)生無(wú)源、半平面導(dǎo)體電場(chǎng)每隔如下厚度衰減1/ e： = ( f) -1/2 (m)式中

50、= 磁導(dǎo)率 = r 0 = 電導(dǎo)率= 1 / =電阻率 (Ohm-m)f = 頻率(Hz)174導(dǎo)電桿取下列數(shù)據(jù): = 100 00 = 1.2566E-6 (H/m)= 2E-7 (Ohm-m)f = 100 (Hz) 代入, =(3.1415)(100)(1.2566E-6)(.5E+7)(100) -1/2 =.0023 m =2.3 mm與圖形相對(duì)應(yīng)，從外半徑（7.7mm）向內(nèi)2.3mm，由于軸對(duì)稱(chēng)形狀的影響，電流衰減值大于表面電流值的1/e (2.71) 。175 模擬交流狀態(tài)，有三種基本物理考慮 (1) 模擬施加到線圈/導(dǎo)電桿上的功率的方法施加電流邊界條件已知電流值致動(dòng)器感應(yīng)加熱施

51、加電壓邊界條件不知道電流值電機(jī)施加了任意載荷的非理想變壓器176(2) 導(dǎo)電體類(lèi)型絞線型導(dǎo)體: 導(dǎo)體是否細(xì)到足以忽略渦流效應(yīng)的影響? （渦流效應(yīng)以非均勻的方式重新分布電流）典型應(yīng)用:變壓器繞組電機(jī)繞組 致動(dòng)器繞組177塊導(dǎo)體:導(dǎo)體大到足以允許渦流的產(chǎn)生。 場(chǎng)量和電流的峰值在一個(gè)或多個(gè)面上會(huì)重新分布典型應(yīng)用:變壓器中的大導(dǎo)體鼠籠電機(jī)導(dǎo)電桿感應(yīng)加熱178BSUM (T)MX電流密度幅值 (A/m2)MX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)179(3) 終端條件終端短路條件: 導(dǎo)體間是否在端部連接以允許電流在導(dǎo)體之間流過(guò) ?三維導(dǎo)體終端連接二維模型180端部短路條件不用任何對(duì)稱(chēng)條件，只模

52、擬導(dǎo)體一部分:三維導(dǎo)體終端連接部分導(dǎo)體不建模二維模型181端部開(kāi)路條件:導(dǎo)體端部是否分開(kāi)以至于電流不能在導(dǎo)體之間流過(guò)?三維導(dǎo)體在終端開(kāi)路二維模型182 材料性質(zhì):要模擬渦流，需另外提供的材料性質(zhì)是電阻率( RSVX)單位：歐姆-米某些單元類(lèi)型選項(xiàng)要求定義電阻率，可參考單元選項(xiàng)的幫助文檔RSVX可以是的溫度的函數(shù)183如何模擬疊片鐵芯 ?疊片允許使用可導(dǎo)磁的材料，但無(wú)損于鐵芯中渦流的發(fā)展?？墒?， BH數(shù)據(jù)和磁導(dǎo)率是頻率、疊片材料和疊片厚度的函數(shù)。通常，如果存在空氣隙，就可不需要考慮迭層系數(shù)。如果需要考慮的話，迭層系數(shù)效應(yīng)包含在磁導(dǎo)率數(shù)值內(nèi)。184迭片平行于磁通: eff = S (r - 1 )

53、 + 1式中 r = 迭片磁導(dǎo)率S = Wi/(Wi+Wa)Wi = 一個(gè)迭片厚度Wa = 迭片之間非導(dǎo)磁材料厚度疊片磁通方向185迭片垂直于磁通: eff = r / r - S (r - 1 ) 式中 r = 迭片磁導(dǎo)率S = Wi/(Wi+Wa)Wi = 單個(gè)迭片厚度Wa = 迭片之間非導(dǎo)磁材料厚度磁通方向疊片186應(yīng)用: 電機(jī)槽內(nèi)導(dǎo)體問(wèn)題描述平面導(dǎo)體為電流供電導(dǎo)體為塊導(dǎo)體 導(dǎo)體和空氣都在磁導(dǎo)率無(wú)限大的槽內(nèi)分析順序建模加邊界條件執(zhí)行模擬后處理磁力線功率損失 導(dǎo)體空氣鐵187性質(zhì)導(dǎo)體: r = 1 = 17.1 -mm空氣: r = 1 槽材料: 完全導(dǎo)磁材料勵(lì)磁1 安培(峰值)交流電流初

54、始相位為0度空氣鐵 導(dǎo)體 188因?yàn)殡娏骷釉谡麄€(gè)導(dǎo)體截面上，要求VOLT 自由度耦合建立兩種單元類(lèi)型空氣為1號(hào)單元類(lèi)型導(dǎo)體為2號(hào)單元類(lèi)型，具有VOLT 自由度Preprocelement typeadd/edit/delete導(dǎo)體為2號(hào)單元類(lèi)型平面 選擇 OK189建立空氣材料(MURX =1) 性質(zhì)（1號(hào)材料）Preprocmaterial propsisotropic (用Apply 來(lái)選擇)建立導(dǎo)體材料(MURX =1 and RSVX=17.1E-9) 性質(zhì)（2號(hào)材料）Preprocmaterial propsisotropic選擇 OK190為建模輸入?yún)?shù)A = 6.45 mmB =

55、 8.55 mmC = 8.45 mmD = 18.85 mmE = 8.95 mm用二者之一1) 窗口命令2) Utilityparameterscalar輸入?yún)?shù)后選擇Accept 191選擇 Apply建立導(dǎo)體上半部份建立導(dǎo)體下半部份Preproc createrectangleby dimensions把上下導(dǎo)體連成一個(gè)平面Preprocoperateaddareas Pick All192建空氣間隙 利用glue 操作連接兩個(gè)平面 Preprocoperateglueareas 選擇 Pick All 選擇 OK193空氣區(qū)域?qū)傩缘娜笔≈禐?號(hào)材料和1號(hào)單元給導(dǎo)體賦屬性Preproc

56、-Attributes-definepicked areas (選擇導(dǎo)體)選擇 OK194生成網(wǎng)格Preprocmesh-areas-free mesh選擇Pick All打開(kāi)材料號(hào)顯示195模擬端部條件需要耦合電壓（VOLT）自由度選擇導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)196進(jìn)行耦合Preproccoupling/ceqncouple DOFs耦合顯示符號(hào)主節(jié)點(diǎn)選擇 OK197空氣隙上部加通量平行條件 Preprocloadsapplyboundaryflux parlon lines198利用.001系數(shù)來(lái)縮放模型，使其單位制從毫米變化到米選擇整個(gè)模型Preprocoperatescaleareas 選擇 OK19

57、9給導(dǎo)體加峰值電流（安培）Preprocloadsapply-electric-excitationon keypoints選取導(dǎo)體的任一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)給該點(diǎn)加上1安培峰值電流選擇諧波分析類(lèi)型 Solutionnew analysis (選擇Harmonic)200設(shè)置分析的交變頻率Solutiontime/frequencfreq & substeps終止頻率：允許模擬多個(gè)頻率多個(gè)頻率模擬時(shí)，確保相同頻率激勵(lì)確定（模擬）中間頻率分段數(shù)201 進(jìn)行模擬UtilityselecteverythingSolutioncurrent LS 選擇 OK202后處理可處理兩個(gè)解檢察外加電流時(shí)的同相場(chǎng) (實(shí)數(shù)解

58、 )Postprocby load step選擇 OK203電流分布選擇導(dǎo)體 Postprocelec&mag calccurrent對(duì)于實(shí)數(shù)解磁力線圖示Postprocplot results2D flux lines204利單元表數(shù)據(jù)JT （實(shí)數(shù)解）看電流等值圖Postprocplot resultselem table205檢察與外加電流相差90度相位的場(chǎng)量（虛數(shù)解）Postprocby load step選擇 OK206磁力線圖示Postprocplot results2D flux lines電流分布選擇導(dǎo)體 Postprocelec&mag calccurrent虛數(shù)解207Pos

59、tprocplot resultselem table (虛數(shù)解)選擇 OK208計(jì)算導(dǎo)體中的功率損失 Postprocelec&mag calcpower loss功率損失為單位導(dǎo)體長(zhǎng)度結(jié)果以參數(shù)方式貯存，可用命令 Utilityparameterscalar來(lái)觀察209圖示功率損失Postprocplot resultselem table (PLOSSD)選擇 OK210應(yīng)用實(shí)例: 帶圓環(huán)的交流致動(dòng)器例題描述軸對(duì)稱(chēng)加載電壓絞線型線圈屏蔽極是一個(gè)圓環(huán)分析順序建模加邊界條件和載荷進(jìn)行模擬后處理時(shí)間平均力屏蔽極功率損失線圈阻抗 Z = V / I = Re + jRi211Units: m材料

60、性質(zhì):線圈: 銅直流電阻: 12 400 匝, 32 線徑 = 17.1 -mm 銅環(huán): r = 1 = 17.1 -mm空氣: r = 1 定子和銜鐵: 鐵素體r = 1000 1 -m勵(lì)磁: 24 V RMS AC 模型: 軸對(duì)稱(chēng)212物理區(qū)域描述屏蔽極圓環(huán)是連續(xù)的截面電流不為零.線圈線圈由小于32線徑導(dǎo)線組成，細(xì)絞線忽略集膚效應(yīng).鐵芯區(qū) (銜鐵和定子)導(dǎo)磁電阻太大而不計(jì)渦流.213利用acsolen.mac宏建模未圖示空氣單元線圈屬性單元類(lèi)型: 設(shè)置2號(hào)單元(Plane53)線圈要求電壓供電實(shí)常數(shù)設(shè)置設(shè)置 4要求相應(yīng)于直流電阻12歐姆的線圈400 匝214屏蔽環(huán)屬性連續(xù)圓環(huán)：短路狀態(tài)單元