Ansys电磁场分析指南-第二章2-D静态磁场分析
Ansys电磁场分析经典教程
the simple magnetizer
1-43
• 1/4模型与全模型比较 – 磁通密度分布相同 – 贮能为1/4 – 所示线圈上的Lorentz力 1/2 – 作用在极面上力为1/2
B
B
励磁体1/4对称模型
1-44
• 单元plane13 and plane53 用于模拟2D磁 场
– Plane13: 4 节点四边形 • 耦合场自由度：温度，结构，磁 • 电源为Z方向 • B 为线性变化 • 适用于：
• 使整个模型激活 Utility>Select>Everything
• 缩放平面-不用拷贝 Preproc>operate>scale>areas
• 选择 OK
1-29
• 给线圈平面施加电流密度 • 选择线圈平面
Utility>Select>Entity
• 选择OK ( 实体选择框) • 选择线圈平面 • 选择 OK (选取框内)
目录
第一章
电磁场仿真简介……………………………………….... …….... …….... …….... …….... 1-4 第二章
二维静态分析
第三章
第1节……………………………………………………………………………..… 第2节……………………………………………………………….……….……… 第3节…………………………………………………………………….….……… 第4节…………………………………………………………………………..…… 第5节……………………………………………………………………………..…
B
线圈 (象征性的)
1-39
• 在2D静磁场、交流和瞬态分析中采用磁矢量势方法(MVP) • 此公式称为MVP ，磁通量密度(B) 等于矢量势(A) 的旋度
ANSYS电磁场分析规范指南规范.doc
ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：第一章磁场分析概述1.1磁场分析对象利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS可分析计算下列的设备中的电磁场，如：·电力发电机·磁带及磁盘驱动器·变压器·波导·螺线管传动器·谐振腔·电动机·连接器·磁成像系统·天线辐射·图像显示设备传感器·滤波器·回旋加速器在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为：·磁通密度·能量损耗·磁场强度·磁漏·磁力及磁矩· S-参数·阻抗·品质因子Q·电感·回波损耗·涡流·本征频率存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。
ANSYS电磁场分析报告指南设计
ANSYS电磁场分析指南（共17章）ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述：ANSYS电磁场分析指南第二章 2-D静态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第四章２-Ｄ瞬态磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）：ANSYS电磁场分析指南第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边元方法）：ANSYS电磁场分析指南第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第八章３-D瞬态磁场分析（棱边单元法）：ANSYS电磁场分析指南第九章 3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法）：ANSYS电磁场分析指南第十章高频电磁场分析：ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏：ANSYS电磁场分析指南第十二章远场单元：ANSYS电磁场分析指南第十三章电场分析：ANSYS电磁场分析指南第十四章静电场分析（h方法）：ANSYS电磁场分析指南第十五章静电场分析（P方法）：ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析：ANSYS电磁场分析指南第十七章其它分析选项和求解方法：第一章磁场分析概述1.1磁场分析对象利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS可分析计算下列的设备中的电磁场，如：·电力发电机·磁带及磁盘驱动器·变压器·波导·螺线管传动器·谐振腔·电动机·连接器·磁成像系统·天线辐射·图像显示设备传感器·滤波器·回旋加速器在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为：·磁通密度·能量损耗·磁场强度·磁漏·磁力及磁矩· S-参数·阻抗·品质因子Q·电感·回波损耗·涡流·本征频率存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。
Ansys Workbench 磁场分析教程2
January 24, 2010 © 2010 ANSYS, Inc. All rights reserved.
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Inventory #002406 1-16
Module 2
Electromagnetic Analysis
Create a cylindrical coordinate system to define direction of current flow fl in i coil il Pick the coil outer cylindrical surface
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Inventory #002406 1-4
Module 2
Electromagnetic Analysis
Training Manual
Workb kbench-Si Simulatio on Emag
Inventory #002406 1-9
Module 2
Electromagnetic Analysis
Training Manual
Workb kbench-Si Simulatio on Emag
Now might be a good time to save the project as “coil coil_steel_core steel core”
Training Manual
Workb kbench-Si Simulatio on Emag
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第二章2——2D磁场分析中的基本概念
第二章第2节二维磁场分析中的基本概念PE R A G L OB ALEMAG 磁场分析中的基本概念求解自由度（DOF ）•2D 磁场分析（包括静磁、交流和瞬态）采用磁矢势方法（MVP ），计算的基本自由度为磁矢势A ，磁通密度（B ）等于磁矢势（A ）的旋度B =Curl （B = CurlA ）•对于2D 分析，A 只有Z 方向分量，在ANSYS 中表示为“AZ”自由度•边界条件两类磁场边界条件–强制边界条件（Dirichlet 边界）: 强制A = const ，磁力线平行于模型边界N （自然满足–自然边界条件（Neumann 边界）:磁力线垂直于模型边界（自然满足，不需要施加）PER A G L OB ALEMAG 中的磁场边界条件•中的磁场边界条件：–磁力线平行（强制边界条件）–磁力线垂直（自然边界条件）然–周期性对称（匹配边界条件）•偶对称J J •利用边界条件简化模型的前提•奇对称Js 1 = －Js 2磁力线平行于中间边线–几何模型具有轴对称性（相同）–材料属性具有轴对称性（相同）–激励具有相应的对称性场分布具有对称性Js 1 = Js 2磁力线垂直于中间边线PER A G L OB AL利用边界条件简化计算模型示例A•分析——沿A-A 面简化模型几何结构具有对称性（A-A 左右两边几何属性相同）•BB模型材料具有对称性（A-A 左右两边材料属性相同）•A-A 左右两边励磁相位相差180度（电流密度大小相等方向相反）•磁力线平行于A-A 对称面（A-A 对称面上的AZ = 0）APreprocessor > Loads > Define Loads > Apply> Magnetic > Boundary > Flux par’l > On Lines简单励磁的平面模型PER A G L OB ALA分析——沿B-B 面简化•B-B 上下两侧参数相同–几何属性相同–材料属性相同•B-B 上下两侧励磁相同BB（电流密度大小相等方向相同）•磁力线垂直于B-B 面自满需施加（自然满足，无需施加）A1/2对称模型1/4对称模型BBPER A G L OB AL//项目全模型1/2 模型1/4 模型磁密分布BB B 极面贮能WW/2W/4线圈上的Lorentz 力F FF/2极面上的力ff/2f/21/2对称模型1/4对称模型PER A G L OB ALEMAG 2D 磁场分析可使用的单元类型•单元Plane13 –4Plane13场分析可使用的单元类4 节点四边形–自由度：磁场、温度、结构–可用于多场耦合分析–电源为Z 方向– B 为线性变化–适用于：•变压器•汇流排•螺线管磁体（致动器）•直线或旋转电机•传感器•线性或任意••负载机械•机械力矩永磁系统PER A G L OB AL•单元Plane53 –8Plane538 节点四边形–自由度：磁场、外电路–Z 电源为方向– B 可为二次非线性变化–通常情况下推荐使用的单元–适用于精度要求较高的分析PER A G L OB AL•Plane13定义的单元类型和单元选项Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete•选择Add用单元类型号给平面赋属性•选择OKPER A G L OB AL•一旦定义单元类型，要选择单元选项•单元选项控制:–2D 直流模拟为AZ 自由度–2D 模拟型式•轴对称•平面•点取单元选项PER A G L OB AL用于定义平面属性的参考号用于直流模拟几何体型式•因为l 13用于耦合场模拟故该选择OKplane13 用于耦合场模拟，故该单元可以具有应力/应变结构选项PER A G L OB AL•定义Plane53的单元类型和选项Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete •选择Add•选择8节点Plane53增加单元类型号以给平面赋属性•选择OKPER A G L OB AL•定义单元类型后选择单元选项•单元选项控制:–绞线圈电压加载选项*–连接电路单元与有限元区*–模拟运动体的自由度（速度效应）Plane53单元模拟运动导体示图*包括交流分析•选择OKPER A G L OB AL•考虑速度效应时，要求增加输入信息–在实常数中定义。
ANSYS磁场分析
• 选择 OK
2.1-19
力边界条件标志需要单元部件，即一组具有 “名称”的单元
把衔铁定义为一个单元组件
– 选择衔铁平面
Utility>select>entities
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY
• 选择 OK
2.1-32
2.1-8
定义材料 • P定义re空p气ro为c1e号s材s料o(rM>UMRXa=te1)rial Props>Isotropic
• 选择OK
• 选择 Apply (自动循环地定义下一个材料号）
2.1-9
定义衔铁为2号材料
• 选择OK
• 选择 Apply (自动循环地选择下一个材料号）
2.1-10
• 选择 OK
2.1-22
• 加力边界条件标志 Preprocessor>Loads>Apply>-Magnetic-Flag>Comp Force
• 选择OK
• 施加两个标志，用两个不同的方法来计算力 – Maxwell’s 应力张量 – 虚功
即使只有一种选项，也要 鼠标选取
2.1-23
以毫米单位生成的模型，最好把模型尺寸变 换为国际单位制（变换系数 =.001)
• 选择 Apply
2.1-12
建立空气面
• 选择 OK 衔铁
到了这步，建立了全部 平面，但它们还没有连 接起来.
线圈
2.1-13
用Overlap迫使全部平面连接在一起
Preprocessor>Operate> Overlap>Areas
Ansys电磁铁分析2D学习笔记
Ansys电磁铁分析学习笔记一、2D静态部分尽管所有的物体和结构都是三维的，但当它提供平面的或轴对称的模型时，你应该经常考虑使用二维模型来进行分析。
二维单元使用磁矢势公式（MVP），换句话说，常常使用矢势自由度解决问题，因为是二维单元，所以每个节点仅仅有一个自由度：AZ（Z方向的矢势）。
一个额外的自由度，电流（CURR），常用于电流源线圈区域，使得更容易添加电压负载。
使用PLANE13和PLANE53单元描述你的模型内部导磁区域，电流导体区域，永磁区域，空气区域等等。
建一个极大范围的模型时，可以使用INFIN9单元（平面分析），INFIN110（平面分析或轴对称分析，推荐），在电磁领域里，这两个单元可以建模远场衰减区域，并且相对于假设的‘通量平行’和‘通量垂直’边界条件，能给出更好的效果。
许多单元类型都有额外的KEYOPTS选项，可以调整单元的特性。
缺省的单位系统是MKS，在MKS单位里，真空的磁导率u0=4paix10-7。
你的模型可能有许多材料区域：空气区域、磁导材料区域、电流区域等等，每个材料区域当然都需要材料属性。
铜的属性呈现基于温度的电阻率和相对磁导率。
所有其他的属性是B-H曲线。
定义区域材料属性和实常量的额外指导你的2D模型中能够存在的区域：1、空气区域指定relative permeability （相对磁导率）为1.0，可用如下命令MP,MURX2、导磁材料区域对于线性磁材料，你能够指定relative permeability （相对磁导率），用MP命令指定MURX、MURY、MURZ。
为了指定一个线性等方性材料，你仅仅需要指定MURX。
MURY、MURZ缺省为MURX。
真空（free-space）的磁导率MURZO被EMUNIT命令设置。
忽略永磁的效果，对于线性磁材料，B-H公式是：Bx = (MUZRO) (MURX) (Hx)By = (MUZRO) (MURY) (Hy)Bz = (MUZRO) (MURZ) (Hz)对于非线性软磁材料，指定一条B-H曲线（可以从ANSYS材料库读取或自己创建）。
Ansys电磁分析教程
选择OK
• 打开绘制单元的材料属性 Utility>PlotCtrls>Numbering
• 选择 OK
1-24
• 力边界条件标志需要单元部件，即一组具有 “名称”的单元 • 把衔铁定义为一个单元组件 – 选择衔铁平面 Utility>select>entities
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY
Y
材料号 2
衔铁 长度=35
材料号3
线圈励磁为直流电流: 2 安 培
Coil
模型 轴对称 单位 (mm)
X
1-9
•
建模
– 设置电磁学预选项（过滤器） – 对各物理区定义单元类型 – 定义材料性质 – 对每个物理区定义实体模型 • 铁芯 • 线圈
• 空气
– 给各物理区赋材料属性 – 加边界条件
1-10
对于没有明确定义属性的 面，其属性缺省为1
• 选择 OK
1-20
• 这些平面要求与物理区和材料联系起来 • Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas
选取线圈平面
（在选择对话框里）点取OK 材料号窗口输入3
• 点 OK
1-21
• • •
加通量平行边界条件 Preprocessor>loads>apply>-magnetic-boundary-flux-par’l 选On Lines并选取相应的线 选 OK
• 选择 OK
1-33
•
进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK