ansys中力和力矩的计算

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ansys中力和力矩的计算

1 lorentz力和力矩计算：电流和磁场相互作用会产生力，概括而论，当同通有电流的导体置于磁场中该导体将受到力的作用，力矢量和电流矢量和磁通密度矢量呈右手螺旋法则，这种电流与磁场相互作用而产生的力称为lorentz力，(F=I×B)；而相应力矩就等于lorentz力乘以转轴到导体的距离。如果一个电磁器件或系统有多个导体，那么总的力和力矩就可以由每个导体所产生的力和力矩相加而得。而由电流和磁场相互作用得原理计算力和力矩，其物理意义十分明显，且计算十分方便。如果主要磁通穿过导体时，亦即当导体不含高磁导率的铁磁物质时，由此能够比较有效而精确地估计电磁器件地力和力矩。但，在实际中，往往多数磁力线并不穿过导体，例如在电机中，导体位于定子或转子槽中，周围有高导磁率硅钢所做出的齿，这样大部分磁力线穿过齿而不是槽，也就是说穿过导体的磁通密度很低，如果直接利用电流和磁场相互作用

的方法计算力和力矩，所得的结果会大大低于实际值。

2 maxwell张量法

通过定义maxwell张量，一个电磁器件产生的总的力由一个面积分计算，具体公式比较复杂，略大概解释是：maxwell张量法是一个最为简单而方便额力和力矩计算方法之一，但是实际计算结果常常在很大程度上决定于有限元网格的划分密度，和闭合曲面的选择(面积分计算要取一个闭合曲面，该曲面应该包含要求解力的部件)。在具体算法实现中，该曲面积分又与数值积分所决定的点数目和位置相关。为了改善计算精度，在选择闭合曲线(2维计算时，曲面退化成曲线)时应避免节点，以及元的边界。通常在气隙中选择几个闭合曲线分别计算出力和力矩，然后求得平均值。但在气隙很小的情况下，为了使曲线避开磁势不连续的节点和元的边界，只能构成几个数目有限的曲线，从而限制了计算精度。

3虚功能量法

如果忽略磁场中的损耗，根据能量守恒原理，磁场中储能的增加量则等于机械能与电能的总和，该原理便是使用能量法计算力和力矩的基础。用储能的概念来计算力和力矩是最为精确和可靠的方法。其原因在于有限元所计算出的能量与势函数本身相比具有更高一阶的精确度。

ansys电磁指南中的相关注意问题

maxwell标志只能加在邻近空气－铁界面的空气单元，从上述maxwell张量法的解释可以知道why了。