ANSYS Maxwell涡流场分析案例.

1.训练后处理应用实例

本例中的涡流模型由一个电导率σ=106S/m，长度为100mm，横截面积为10×10m2的导体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位ф=120°的电流。

（一）启动M a x w e l l并建立电磁分析

1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Electromagnetic→ANSYS

Electromagnetic Suite 15.0→Windows 64-bit→Maxwell 3D命令，进入Maxwell软件界面。

2.选择菜单栏中File→Save命令，将文件保存名为“training_post”

3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框

(1)Magnetic:eddy current

(2)单击OK按钮

4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成m，并单

击OK按钮。

（二）建立模型和设置材料

1.依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=-5，Y=-5，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=5，dY=5，dZ=100，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：Cond

材料设置为conductor，电导率为σ=106S/m

2.依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=55，Y=-10，Z=40，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=75，dY=10，dZ=60，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：aux

3.依次单击Draw→Line

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=100，并按Enter键

名为line1

4.依次单击Draw→line，生成长方形

对角点为（20，-20，50）、（-20，20，50），名为line2

5.依次单击Draw→Region命令，弹出Region对话框，设置如下

:Pad individual directions

（-100，-100，0）、（200，100，100）

（三）指定边界条件和源

1.按f键，选择Cond与Region的交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→

Assign→Current命令，在对话框中填入以下内容：

(1)Name:SourceIn

(2)Value:100 A

(3)Palse:120deg

(4)单击OK按钮

2.按f键，选择Cond与Region的另一个交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→

Excitations→Assign→Current命令，在对话框中填入以下内容：

(5)Name:SourceIn

(6)Value:100 A

(7)Palse:120deg

(8) 按Swap Direction 和OK 按钮

（四）设置求解规则

1. 依次选择菜单栏中Maxwell 3D →Analysis Setup →Add Solution Setup 命令，此时弹出

Solution Setup 对话框，在对话框中设置：

(1) Maximum number of passes （最大迭代次数）：10 (2) Percent Error （误差要求）:1%

(3) Refinement per Pass （每次迭代加密剖分单元比例）:50% (4) Solver>Adaptive Frequency （设置激励源的频率）:60Hz (5) 单击OK 按钮。

1. 依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check 命令，此时弹出的对话框中，如果

全部项目都有说明前处理操作没有问题；如果有弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

2. 依次选择Maxwell 3D→Analyze All 命令，此时程序开始计算。

（五）后处理

依次单击Maxwell 3D>Fields>Calculator 命令，弹出Fields Calculator 对话框 1) 导体内的功率损耗（体积分）

方法一：

1．选择Input>Quantity>Ohmic Loss

2．选择Input>Geometry 选择V olume ，在列表中选择Cond ，然后单击OK 按钮 3．选择Scalar>∫Integrate 4．选择Output>Eval

5．得到Cond 计算损耗约为5 方法二：

计算公式为

dV J J P Cond

Cond

????

???=?σ*Re 21 1．选择Input>Quantity>J ，获得电流密度矢量J ；

2．选择Push

3．选择General>Complex ：Conj ，求J 的共轭；

4．选择Vector>Mtal ，出现Material Operation 窗口； 5．选择Conductivity 、Divide ；单击OK 按钮 6．选择Vector>Dot

7．选择General>Complex ：Real ；

8．选择Input>Number ，设置为Type:Scalar ；Value:2；单击OK 9．选择General>/

10．选择Input>Geometry 选择V olume ，在列表中选择Cond ，然后单击OK 按钮 11．选择Scalar>∫Integrate 12．选择Output>Eval

13．得到Cond 计算损耗约为5 2) 沿着导体路径的电压降（线积分）

计算电压降的实部：

计算公式为

dl J U line R ???????=

Re σ 1．选择Input>Quantity>J ，获得电流密度矢量J ；

2．选择Vector>Mtal ，出现Material Operation 窗口； 3．选择Conductivity 、Divide ；单击OK 按钮 4．选择General>Complex ：Real ；

5．选择Input>Geometry 选择Line ，在列表中选择Line1，然后单击OK 按钮 6．选择Vector>Tangent 7．选择Scalar>∫Integrate 8．选择Output>Eval

9．得到电压降的实部分量为0.05V 计算电压降的虚部：

计算公式为

dl J U line I ???????=

Im σ 1．选择Input>Quantity>J ，获得电流密度矢量J ；

2．选择Vector>Mtal ，出现Material Operation 窗口； 3．选择Conductivity 、Divide ；单击OK 按钮 4．选择General>Complex ：Imag ；

5．选择Input>Geometry 选择Line ，在列表中选择Line1，然后单击OK 按钮 6．选择Vector>Tangent 7．选择Scalar>∫Integrate 8．选择Output>Eval

9．得到电压降的实部分量为-0.0866V 理论计算电压降幅值为

V U U U I R 1.02

=+=

3) 安培定律（线积分）

计算磁场强度的实部分量沿着线l i n e 2的线积分

1．选择Input>Quantity>H ；

2．选择General>Complex ：Real ；

3．选择Input>Geometry 选择Line ，在列表中选择Line2，然后单击OK 按钮 4．选择Vector>Tangent 5．选择Scalar>∫Integrate 6．选择Output>Eval 7．出现86.58A

实际电流的实部是100×sin120=86.58A

计算磁场强度的虚部分量沿着线l i n e2的线积分

1．选择Input>Quantity>H；

2．选择General>Complex：Imag；

3．选择Input>Geometry选择Line，在列表中选择Line2，然后单击OK按钮4．选择Vector>Tangent

5．选择Scalar>∫Integrate

6．选择Output>Eval

7．出现-49.98A

实际电流的虚部是100×cos120=50A

计算相位

1．选择Exch和Rlup操作，确认计算器顶部为-49.98A，接下来是86.58A 2．选择Trig|Atan2，得到相位为120.000

4)计算磁通密度散度（体积分）

计算磁通密度的实部分量散度在a u x上的体积分

1．选择Input>Quantity>B；

2．选择General>Complex：Real；

3．选择Vector>Divg

4．选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮5．选择Scalar>∫Integrate

6．选择Output>Eval

7．出现-9.68×10-10A

计算磁通密度的虚部分量散度在a u x上的体积分

1．选择Input>Quantity>B；

2．选择General>Complex：Imag；

3．选择Vector>Divg

4．选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮5．选择Scalar>∫Integrate

6．选择Output>Eval

7．出现1.68×10-9A

5)磁通量的计算（面积分）

磁通量实部的计算

1．选择Input>Quantity>B

2．选择Vector:Scal?>Scalar Y

3．选择General>Complex：Real；

4．选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮5．General>Domain

6．选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择XZ，然后单击OK按钮7．选择Scalar>∫Integrate

8．选择Output>Eval

9．出现5.06×10-8Wb

磁通量实部的计算

1．选择Input>Quantity>B 2．选择Vector:Scal?>Scalar Y

3．选择General>Complex ：Imag ；

4．选择Input>Geometry 选择V olume ，在列表中选择aux ，然后单击OK 按钮 5．General>Domain

6．选择Input>Geometry 选择Surface ，在列表中选择XZ ，然后单击OK 按钮 7．选择Scalar >∫Integrate 8．选择Output>Eval 9．出现-8.76×10-8Wb

磁通量的幅度为1.01×10-7Wb ，进而可以获得导体与积分表面边界构成的矩形环之间的互感为

H I

L mag

mutual 91001.1-?==

在环内感应电压的幅度为

V I fL V mutual induced 51081.32-?==π

6) 计算总电阻损耗（体积分）

----M a x w e l l _v 16_3D _W S 02_B a s i c E d d y C u r r e n t A n a l y s i s

1．选择Input>Quantity>Ohmic Loss

2．选择Input>Geometry 选择V olume ，在列表中选择Disk ，然后单击OK 按钮 3．选择Scalar>∫Integrate 4．选择Output>Eval

5．得到Disk 计算损耗约为270.38W 7) 计算磁通量

----06_1_m a x w e l l _e d d y c u r r e n t _A s y m m e t r i c _C o n d u c t o r

B z _r e a l

1．选择Input>Quantity>B 2．选择Vector:Scal?>Scalar Z

3．选择General>Complex ：Real ； 4．选择General>Smooth

注意:在特斯拉(Tesla)的单位中，流量密度将默认显示。如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5和步骤6，否则跳到第7步

5．选择Input>Number ，设置为Type:Scalar ；Value:10000；单击OK 6．General>*

7．选择Add 和指定名称为Bz_real B z _i m a g

8．选择Input>Quantity>B 9．选择Vector:Scal?>Scalar Z

10．选择General>Complex ：Imag ； 11．选择General>Smooth

注意:在特斯拉(Tesla)的单位中，流量密度将默认显示。如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5和步骤6，否则跳到第7步

12．选择Input>Number ，设置为Type:Scalar ；Value:10000；单击OK 13．General>*

14．选择Add 和指定名称为Bz_imag 8) 计算辐射功率

----06_2_m a x w e l l _e d d y c u r r e n t _R a d i a t i o n _B o u n d a r y

??????=→→→

*Re 21H E P

1．选择Input>Quantity>E ；

2．选择Input>Quantity>H ；

3．选择General>Complex ：Conj ； 4．选择Vector>Cross

5．选择General>Complex ：Real ；

6．选择Input>Number ，设置为Type:Scalar ；Value:0.5；单击OK 7．选择General>*

8．选择Add 和指定名称为Poynting 9) 计算电流（面积分）

----07_1_m a x w e l l _t r a n s i e n t _r e l u c t a n c e _m o t o r

1．选择Input>Quantity>J 2．选择Vector:Scal?>Scalar Z

3．选择Input>Geometry 选择Surface ，在列表中选择Terminal_A1，然后单击OK 按钮 4．选择Scalar >∫Integrate

5．选择Input>Number ，设置为Type:Scalar ；Value:150；单击OK 6．选择General>/ 7．选择Output>Eval 8．单击Done 10) 计算电流（面积分）

----05_3_m a x w e l l _m a g n e t o s t a t i c _r e l u c t a n c e _m o t o r

1．选择Input>Quantity>J

2．选择Input>Geometry 选择Surface ，在列表中选择Terminal_A1，然后单击OK 按钮 3．选择Vector>Normal 4．选择Scalar >∫Integra te 5．选择Output>Eval

6．出现通过线圈的电流，等于3750 7．单击Done

11) 霍尔传感器流量密度作为时间的函数（面积分）

-----07_2_m a x w e l l _t r a n s i e n t _r o t a t i o n a l _m o t i o n

1．选择Input>Quantity>B

2．选择Input>Geometry 选择Surface ，在列表中选择Sensor ，然后单击OK 按钮

3．选择Vector>Normal

4．选择Undo

5．选择Scalar>∫Integrate

6．选择Input>Number，设置为Type:Scalar；Value:1；单击OK

7．选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Sensor，然后单击OK按钮

8．选择Scalar>∫Integrate

9．General>/

10．选择Add

11．指定名称为Bsensor

12．单击Done

12)通过线圈产生电流，作为时间的函数

----07_3_m a x w e l l_t r a n s i e n t_t r a n s l a t i o n a l_m o t i o n 1．选择Input>Quantity>J

2．选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Coil_Terminal，单击OK按钮3．选择Vector>Normal

4．选择Scalar>∫Integrate

5．选择Add

6．指定名称为It

7．单击Done

2.Maxwell 3D:铜线圈涡流分析

（一）启动W o r k b e n c h并保存

1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，

启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。

2.进入Workbench后，单击工具栏中的按钮，将文件保存名为“Eddycurrent”

（二）建立电磁分析

1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 3D此时在Project

Schematic中出现电磁分析流程图。

2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。在Maxwell软件界面可以完成有限元分析

的流程操作。

3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框，选择eddy

current，并单击OK按钮。

4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单

击OK按钮。

（三）建立几何模型和设置材料

1.创建铝板模型（stock）

(1)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=-0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=294，dY=294，dZ=19，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：stock

(2)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=18，Y=18，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=126，dY=126，dZ=19，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：hole

(3)选中stock和hole，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，对几何

进行减运算，此时弹出Subtract对话框

a.在Blank Parts中选中stock实体

b.在Tool Parts中选中hole实体

c.单击OK按钮

d.得到铝板模型如下：

(4)单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在Material栏中

将Value展开选择Edit，选择Aluminum作为铝板的材料

2.创建线圈模型（coil）

(1)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=119，Y=25，Z=49，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=150，dY=150，dZ=100，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：coilhole

(2)按E 键，将体选择改为边选择，选中coilhole模型的4个竖边，如下图所示。

(3)将所选边缘圆滑化，依次选择菜单栏中Modeler > Fillet命令，Fillet 参数设置：Fillet

Radius: 25mm；Setback Distance: 0mm

(4)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=94，Y=0，Z=49，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=200，dY=200，dZ=100，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：coil

(5)按E 键，将体选择改为边选择，选中coil模型的4个竖边，将所选边缘圆滑化，

依次选择菜单栏中Modeler > Fillet命令，Fillet 参数设置：Fillet Radius: 50mm；

Setback Distance: 0mm

(5)选中coil和coilhole模型，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，

对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框

e.在Blank Parts中选中coil实体

f.在Tool Parts中选中coilhole实体

g.单击OK按钮

h.得到coil模型如下：

(6)单击coil几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在Material

栏中将Value展开选择Edit，选择copper作为线圈的材料。

3.创建相对坐标系

选择菜单栏中Modeler > Coordinate System > Create >Relative CS > Offset命令，在绝对坐标栏中输入：X=200，Y=100，Z=0，并按Enter键

4.设置激励电流加载面

(1)选中Coil几何，依次单击菜单中的Modeler→Surface→Section命令，在弹出的对

话框中选择XZ并单击OK按钮，此时几何生成截面。

(2)保持截面处于加亮状态，依次单击菜单中的Modeler→Boolean→Separate Bodies命

令，此时截面被分开。

(3)右击Terminal_Separate1命令，在弹出的快捷菜单中依次选择Edit→Delete命令。

（四）添加激励

3.在模型树种选中线圈的截面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→Assign→

Current命令，在对话框中填入以下内容：

(9)Name: Current1

(10)Value: 2742 A

(11)Stranded:?Checked

(12)单击OK按钮

4.设置涡流存在区域

依次单击菜单中的Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy Effects命令，只勾选Stock：?Eddy Effects，然后单击OK按钮。

（五）设置求解域

选择菜单栏中Draw→Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=300，并单击OK按钮。

（六）创建哑元D u m m y

Dummy技术的优点：

只对所关心的局部区域进行加密剖分，提高该区域的计算精度，无需对整个区域进行加密，节约了计算资源。

1.将坐标系改为Global CS

2.依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=-3，Y=68，Z=30，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=300，dY=8，dZ=8，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：dummy

材料为真空

3.设置Dummy的剖分参数，选中Dummy模型，选择菜单栏中Maxwell > Mesh Operations >

Assign > On Selection >Length Based命令，此时弹出Element Length Based Refinement对话框，在对话框中填入以下内容：

(1)Name:Length1

(2)?：Restrict Length Of Elements

(3) ：Restrict the Number of Elements

(4)Maximum Number of Elements:1000

(5)单击OK按钮

4.选择菜单栏中Maxwell 3D>Analysis Setup > Apply Mesh Operations命令，开始划分网

格。

（七）求解计算

2.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出

Solution Setup对话框，在对话框中设置：

(6)Maximum number of passes（最大迭代次数）：10

(7)Percent Error（误差要求）:2%

(8)Refinement per Pass（每次迭代加密剖分单元比例）:50%

(9)Solver>Adaptive Frequency（设置激励源的频率）:200 Hz

(10)单击OK按钮。

3.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果

全部项目都有说明前处理操作没有问题；如果有弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

4.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（八）查看结果（C a l c u l a t o r）

使用Calculator计算器绘出线段A（0，72，34），B（288，72，34）上的磁感应强度B 的Z向分量实部值，设置Global CS为工作坐标系。

1.依次单击Draw→Line命令，绘制线段

在绝对坐标栏中输入：X=-0，Y=72，Z=34，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=288，dY=72，dZ=34，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：FieldLine

2.计算B的z向分量实部，依次单击Maxwell 3D> Fields > Calculator命令，在弹出的Fields

Calculator对话框中做如下设置：

(1)在Category中选择B

(2)在Vector中选择Scal? > Scalar Z

(3)在General中选择Complex > Real ；单击Smooth

(4)在Input中单击Number

Type: Scalar

Value: 10000

(5)单击OK按钮

General: *

(6)点击Add，输入Named Expression：Name: Bz_real，然后单击Done按钮

3.依次选择Maxwell 3D > Results > Create Fields Report > Rectangular plot命令，设置如下

图，然后点击New Report。

4.绘出stock中的涡流辐值分布：选中stock，依次选择Maxwell 3D > Fields > Fields > J >

Mag_J命令。

5.绘出stock中的涡流流向图：选中stock，依次选择Maxwell 3D> Fields > Fields > J >

Vector_J命令。

3.Maxwell 3D:螺旋线圈涡流分析（正弦50Hz电流）

（一）启动W o r k b e n c h并保存

1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，

启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。

2.进入Workbench后，单击工具栏中的按钮，将文件保存名为“Lx_eddy current”

（二）建立电磁分析

1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 3D此时在Project

Schematic中出现电磁分析流程图。

2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。在Maxwell软件界面可以完成有限元分析

的流程操作。

3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框，选择eddy

current，并单击OK按钮。

4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单

击OK按钮。

（三）建立几何模型和设置材料

1.创建螺旋模型（coil）

(1)依次单击Draw→User Defined Primitive →Sys Lib→Segmented Helix→Polygon

Helix命令，在弹出的窗口中设置如下：

PloygonRadius（多边形半径）：1.5cm

Start Helix Radius（螺旋半径）:15 cm

Radius Change:3.1 cm

Pitch:0 cm

Turns:8

单击OK按钮

(2)选中此模型，在左侧弹出属性对话框

Name栏中将Value改成Coil

Material栏中将Value展开选择Edit，选择copper作为线圈的材料

Color栏中将Value改成Yellow

其余保持默认值

(3)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=14，Y=0，Z=-2，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=2，dY=2，dZ=-2，并按Enter键

(4)依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=40.5，Y=0，Z=-2，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=-2，dY=-2，dZ=-2，并按Enter键

(5)连接面，依次单击Edit→Select→Faces命令，选择2个Box相对的面，然后依次

单击Modeler→Surface→Create Object from Face命令，最后依次单击Modeler→

Surface→Connect命令，完成连接。

(6)选中2个Box，选择菜单栏中Edit→Duplicate→Along Line命令

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=1，并按Enter键

单击OK按钮

(7)联合对象，依次单击Edit→Objects命令然后单击Edit→Select All命令，最后依次

单击Modeler →Boolean →Unite 命令，完成联合。

2. 创建底板

(1) 选择菜单栏中Draw →Regular Polyhedron 命令，创建正多面体

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=1.5，并按Enter 键；在相对坐标栏中输入：dX=41，dY=0，dZ=1，并按Enter 键。 (2) 此时左上角会弹出Segment Number 对话框

Number of Segments:36 单击OK 按钮

(3) 单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在对话框中填入

以下内容：

Name 栏中将Value 改成Disks

Material 栏中将Value 展开选择Edit ，选择Cast_iron （铸铁）作为底板的材料 Color 栏中将Value 改成Orange 其余保持默认值

3. 设置激励电流加载面

(4) 选中Coil 几何，依次单击菜单中的Modeler →Surface →Section 命令，在弹出的对

话框中选择 YZ 并单击OK 按钮，此时几何生成截面，命名为Coil_Terminal 。 (5) 选中Coil_Terminal ，依次单击菜单中的Modeler →Boolean →Separate Bodies 命令，

此时截面被分开。

(6) 除了Coil_Terminal ，选中所有的Sheets 右击，在弹出的快捷菜单中依次选择Edit

→Delete 命令。（四）添加激励

在模型树种选中Coil_Terminal ，依次单击菜单中的Maxwell 3D →Excitations →Assign → Current 命令，在对话框中填入以下内容： (1) Name: I_Coil (2) Value: 125 A (3) Solid: Checked (4) 单击OK 按钮（五）解决肌肤深度 1. 计算肌肤深度

(1) 肌肤深度是指导体中电流密度减小到导体截面表层电流密度的1/e 处的深度。公式

为

μωσμδ02

其中

ω是角频率（f πω2=，其中f=500Hz ） σ是导体的电导率,铸铁的1.5×106 S/m

r μ是导体的相对磁导率；铸铁60

0μ是空间的磁导率，这等于4π×10-7A/m.

(2)此模型的肌肤深度约为0.24cm

2.创建表层协助肌肤深度网格划分

(1)依次单击Edit→Select→Faces命令，选中Disk最接近Coil的面

(2)依次单击Modeler →Surface →Create Object from Face命令

(3)选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=0.125，并按Enter键

3.选中Disk_ObjectFromFace1，选择菜单栏中Edit→Duplicate→Along Line命令

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=0.125，并按Enter键

单击OK按钮

（六）设置求解域

1.选择菜单栏中Draw→Regular Polyhedron命令，创建正多面体

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=50，并按Enter键；

在相对坐标栏中输入：dX=150，dY=0，dZ=100，并按Enter键。

2.此时左上角会弹出Segment Number对话框

(1)Number of Segments:36

(2)单击OK按钮

3.选中此正多面体，在左侧会弹出属性对话框，设置如下：

(1)Name栏中将Value改成Region

(2)?：Change display Wireframe

(3)其余保持默认值

（七）设置涡流效应

依次单击菜单中的Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy Effects命令，只勾选Disk：?Eddy Effects，然后单击OK按钮。

（八）求解计算

1.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出

Solution Setup对话框，在对话框中设置：

(1)Percent Error（误差要求）:2%

(2)Refinement per Pass（每次迭代加密剖分单元比例）:20%

(3)Solver>Adaptive Frequency（设置激励源的频率）:500 Hz

(4)单击OK按钮

2.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的对话框中，如果

全部项目都有说明前处理操作没有问题；如果有弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

3.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（九）网格划分

选中Disk，依次选择Maxwell 3D→Fields→Plot Mesh，然后单击OK按钮。

（十）计算总电阻损耗（C a l c u l a t o r）

1.依次单击Maxwell 3D>Fields>Calculator命令，在弹出的Fields Calculator对话框中做如

下设置：

(1)选择Input>Quantity>Ohmic Loss

(2)选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择Disk，然后单击OK按钮

(3)选择Scalar>∫Integrate

(4)选择Output>Eval

2.得到Disk计算损耗约为270.38W

（十一）电流密度矢量图

绘出Disk中的涡流流向图：选中stock，依次选择Maxwell 3D> Fields > Fields > J > Vector_J命令，在对话框中勾选Plot on surface only，然后单击Done按钮。