ansys电磁场分析教程chapter-2-2

第二章 2节 第2节

二维静磁学

EMAG 模拟的概念A 模型边界条件有: 模型边界条件有 – 磁通量垂直 – 磁通量平行 – 周期性对称 * 偶对称 奇对称 根据单元方程式施加边界条件 – 矢量 矢量(2D 或3D) – 标量 (3D) – 基于单元边 (3D)

B

B

铁芯*在第 章来讨论 在第2章来讨论 在第

A

空气

简单励磁的平面模型

线圈 (象征性的 象征性的) 象征性的

静磁场、 在2D静磁场、交流和瞬态分析中采用磁矢量势方法 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 磁通量密度(B) 等于矢量势 等于矢量势(A) 的旋度 此公式称为

B = Curl(A) 对于二维情况， 只有 方向分量， 只有Z方向分量 中表示为“ 对于二维情况，A只有 方向分量，在ANSYS中表示为“AZ” 自由度 中表示为 模型有二种边界条件描述 – -Dirichlet条件(AZ约束) : 磁通量平行于模型边界 条件( 约束 约束) 条件 – Neumann 条件(自然边界条件):磁通量垂直于模型边界 条件(自然边界条件) 磁通量垂直于模型边界

通量平行边界条件需满足： 沿A-A 通量平行边界条件需满足： – 模型中 模型中A-A 的左边和右边是相同的 几何形状相同 材料属性相同 – 左边和右边励磁相位差 左边和右边励磁相位差180度(即方向 度 相反) 相反) 对称平面边界条件Pole Face

A

B

B

– 沿A-A必须加约束 必须加约束 Preproc.>loads>apply>boundary>flux par’l>lines A(1/2)对称模型 )

半对称模型与全模型比较： 半对称模型与全模型比较： – 磁通量密度是相同的 – 线圈上 线圈上Lorentz 力是相同的 – 贮能为 1/2 – 极面上力为 1/2 – 加载电流密度与全模型相同

简单导磁体的半对称模型

线圈 (象征性的 象征性的) 象征性的

沿B-B磁通量垂直边条件需满足 磁通量垂直边条件需满足 – B-B线上下两边如下参数是相同的 线上下两边如下参数是相同的 几何形状 材料性质 – B-B线上下两边励磁相同 线上下两边励磁相同 对称面 (B-B)边界条件 边界条件 – 2D磁矢量势 磁矢量势(MVP)方式，无须处理 方式， 磁矢量势 方式 – 加载电流与全模型相同

BQuarter symmetry model of the simple magnetizer

B

1/4模型与全模型比较 模型与全模型比较 – 磁通密度分布相同 – 贮能为 贮能为1/4 – 所示线圈上的Lorentz力 1/2 力 所示线圈上的 – 作用在极面上力为 作用在极面上力为1/2

B励磁体1/4对称模型 励磁体 对称模型

B

单元plane13 and plane53 用于模拟2D磁 用于模拟2 磁 单元 场 – Plane13: 4 节点四边形 耦合场自由度：温度，结构，磁 耦合场自由度：温度，结构， 电源为Z方向

电源为Z方向 B 为线性变化 适用于： 适用于： Plane13

螺线管磁体(致动器) 螺线管磁体(致动器) 直线或旋转电机 负载机械 机械力矩

变压器 汇流排 传感器 线性或任意 永磁系统

– plane53: 8 节点，四边形 节点， 耦合场自由度 耦合场自由度: – 磁 – 与电路单元耦合 电流为 Z 方向 B 可为二次非线性变化 通常情况下的推荐使用单元 适用于精度要求较高的分析 – 场量分析 – 大型机械力矩中节点

定义Plane13的单元类型和单元选项 的单元类型和单元选项 定义 Preproc>element type> add/ edit/delete

选择ADD 选择 选择Plane13 选择Plane13

用单元类型号 给平面赋属性

选择 选择OK

一旦定义单元类型， 一旦定义单元类型，要选择单元 选项 单元选项控制: 单元选项控制 – 2D直流模拟为 自由度 直流模拟为AZ自由度 直流模拟为 – 2D 模拟型式 轴对称 平面 点取单元选项

用于定义平面属性的参考号

用于直流模拟

几何体型 式

选择 OK

因为plane13 用于耦合场模拟，故该 因为 用于耦合场模拟， 单元可以具有应力/应变结构选项 单元可以具有应力 应变结构选项

– 平面与轴对称比较 – 端部效应 平面: 不包括 平面 轴对称 自动包括 轴对称: – 正向电流方向相反

平面: 平面 +Z 电流方向出平面

轴对称: 轴对称 +Z 电流方向进平面

磁流密度矢 量显示 铁板

铁环

线圈 两种情况都是施 加正向电流

– 磁力线描述 平面 AZ等值线 平面: 等值线 轴对称 r AZ 等值线 轴对称: 平面或 轴 对称 ?

平面或 轴 对称 ?电枢

线圈

定子

– 力、能量、电感的描述 能量、 平面 单位长度 平面: 轴对称 整个圆周上的值 轴对称: – 力: 轴对称 轴对称: – 无有效径向力(相互平衡) 无有效径向力(相互平衡) – 单位弧度力不为零(曲度线圈) 单位弧度力不为零(曲度线圈)

定义 定义Plane53的单元类型和选项 的单元类型和选项 Preproc.>element type>add/ edit/delete 选择 Add 选择 8节点 节点Plane53 节点

增加单元类型号以 给平面赋属性

选择 OK