ANSYS电磁场分析指南第七章3-D谐波磁场分析棱边单元法19页word文档
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。
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ANSYS电磁场分析指南
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电磁场分析指南
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。
1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。
有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。
根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。
1.3静态、谐波、瞬态磁场分析利用ANSYS可以完成下列磁场分析：·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。
参见本书―二维静态磁场分析‖·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。
参见本书―二维谐波磁场分析‖·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位方程。
参见本书―二维瞬态磁场分析‖·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。
参见本书―三维静态磁场分析（标量位方法）‖·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。
06 ANSYS电磁场分析指南-3D——【ANSYS电磁分析资料】
第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）5.1 在3-D静态磁场分析（标量法）中要用到的单元表1三维实体单元：表2三维界面单元表3三维连接单元表4三维远场单元SOLID96和SOLID97是磁场分析专用单元，SOLID62、SOLID5和SOLID98更适合于耦合场求解。
5.2 磁标量位（MSP）法介绍在磁标量位方法中，可使用三种不同的分析方法：简化标势法(RSP)、差分标势法(DSP)和通用标势(GSP)法。
·若模型中不包含铁区，或有铁区但无电流源时，用RSP法。
若模型中既有铁区又有电流源时，就不能用这种方法。
·若不适用RSP法，就选择DSP法或GSP法。
DSP法适用于单连通铁区，GSP法适用于多连通铁区。
5.2.1 单连通区与多连通区单连通铁区是指不能为电流源所产生的磁通量提供闭合回路的铁区，而多连通铁区则可以构成闭合回路。
参见图1(a)、(b)“连通域”。
数学上，通过安培定律来判断单连通区或是多连通区，即磁场强度沿闭合回路的积分等于包围的电流（或是电动势降MMF）。
因为铁的磁导率非常大，所以在单连通区域中的MMF降接近于零，几乎全部的MMF降都发生在空气隙中。
但在多连通区域中，无论铁的磁导率如何，所有的MMF降都发生在铁芯中。
5.3 3-D静态磁标势分析的步骤该分析类型与2－D静态分析的步骤基本一样：1.建立物理环境2.建模、给模型区域赋属性和分网格3.加边界条件和载荷（激励）4.用RSP、DSP或GSP方法求解5.观察结果5.3.1创建物理环境首先设置分析参数为“Magnetic-Nodal”，并给出分析题目。
然后用ANSYS前处理器定义物理环境包含的项目。
即单元类型、KEYOPT选项、材料特性等。
3D分析的大部分过程与2D分析一致，本章下面部分介绍3D分析中要特殊注意的事项。
· SOLID96单元可为模型所有的内部区域建模，包括：饱和区、永磁区和空气区（自由空间）。
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析静态磁场分析：用于分析不随时间变化的磁场，主要包括三类情况：用磁场的磁场，稳恒电流产生的磁场，匀速运动的导体所产生的磁场。
对于三位静态磁场分析，ansys程序采用了两种方法：标量势法（scalar method）和单元边法（edge-based-method），其中标量势法根据其标量势方程的不同又可分为三种不同的标量势分析方法：简化标量势法（RSP）、微分标量势法（DSP）和广义标量势法（GSP）。
使用单元边法时，电流源是作为整个系统的一部分一起进行网格划分的，由此使用该方法不仅能计算常规物流量（如磁场、磁动势等），还能计算诸如焦耳热损、洛伦兹力等。
根据以下原则选择不同的分析方法：当所分析的问题中不含铁芯区域或虽含铁芯区域但不含电流源时，采用RSP法，在含有铁芯和电流源的模型分析中通常不使用RSP 法。
对于“单连通”铁芯区域模型，使用DSP法，对于“多连通”铁芯区域模型，使用GSP法。
单连通区域指的是带有空气隙的磁路不封闭的铁芯系统，没有空气隙的则为磁路封闭多连通铁芯区域系统。
对于非连续介质模型一般采用单元边法进行求解。
提示：单元边法中使用的单元的节点自由度矢量磁势是沿单元边切向积分的结果，其求解精度高于标量势法的求解精度。
单元边法不仅适用于三维静态磁场分析中，也适用于三维谐性和瞬态磁场分析中。
1 电磁场分析中的默认单位制为MKS单位制，即米、安培和秒。
可以定义其他的单位制：main menu/preprocessor/material props/electromag units2 电磁场分析中大多材料的磁性能可以从ansys程序的材料库中读入，用于也可以自己定义材料性能，方法如下：2.1 定义路径main menu/preprocessor/material props/material library/library path2.2 读入材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/import librarymain menu/preprocessor/loads/load step opts/change mat props2.3 修正材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/export library2.4 定义材料B-H曲线main menu/preprocessor/material props/material models/electomagnetics/BH curve2.5 在模型上施加电流密度载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/current density/on elements2.6 施加电压载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/volt drop/on elements2.7 进行求解main menu/solution/solve/electromagnet/static analysis/opt&solv2.8 退出求解器main menu/finish谐性磁场分析：用于分析激励源按正弦或余弦规律变化的磁场问题，如变压器、感应式电机，感应加热炉等电磁装置引发的磁场均属于谐性磁场问题。
ansys电磁场仿真分析教程共428页文档
• 选择 Apply (自动循环地定义下一个材料号）
1-14
• 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）
1-15
• 定义线圈为3号材料 (自由空间导磁率，MURX=1)
• 选择 OK
• 选择 OK (退出材料数据输入菜单）
1-16
• 建立衔铁面 Preprocessor>Create>Rectangle>By Dimensions
2.1-1 2.2-1 2.3-1 2.4-1 2.5-1
二维谐波和瞬态分析
第四章
第1节…………………………………………………………………………….…. 3.1-1 第2节…………………………………………………………………...………….. 3.2-1
三维电磁场分析
第五章
第1节…………………………………………………………………………...….… 4.1-1 第2节…………………………………………………………………….……….... 4.2-1 第3节………………………………………………………………….…..…….…. 4.3-1 第4节………………………………………………………………….……...……. 4.4-1 第5节…………………………………………………………………….…...……. 4.5-1
衔铁 线圈
1-8
性质
柱体: μr = 1000 线圈: μr = 1
匝数:
2000
(整个线圈)
空激气 励 :
μr = 1
线圈励磁为直流电流: 2 安 培
模型 轴对称
Y
材料号 2
衔铁 长度=35
ANSYS电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南引言一、准备工作在进行电磁场分析之前，需要准备以下材料和信息：1.CAD模型：电磁场分析通常需要一个几何模型，可以是CAD软件创建的三维模型。
2.材料参数：需要知道模型中各个部分的材料参数，包括导体材料的电导率和非导体材料的介电常数等。
3.边界条件：需要定义模型的边界条件，例如电磁辐射的入射条件和模型表面的电磁辐射条件等。
二、建立模型在ANSYS中建立模型的方法有很多，可以根据需要选择适合的方法。
最常用的方法是通过导入CAD模型。
将CAD模型导入ANSYS后，可以对几何模型进行修剪、划分等操作，以确保模型的准确性和可靠性。
三、设置材料参数设置材料参数是电磁场分析中的重要步骤之一、根据模型中各个部分的材料，可以在ANSYS中设置对应的材料参数。
对于导体材料，需要设置其电导率；对于非导体材料，需要设置其介电常数。
四、设置边界条件在电磁场分析中，边界条件的设置非常重要。
边界条件决定了电磁场在模型中的传播方式和行为。
根据具体情况，可以设置不同的边界条件，包括入射条件、辐射条件、开路条件等。
五、设置求解器ANSYS提供了多种求解器用于求解电磁场问题，常用的有静态场和频率域两种求解器。
静态场求解器适用于求解稳态电磁场问题，而频率域求解器适用于求解频率响应问题。
根据具体问题的需求，选择适合的求解器进行分析。
六、设置分析参数在进行电磁场分析之前，需要设置一些分析参数，以确保分析的准确性和有效性。
可以设置初始条件、收敛准则、迭代次数等参数，以优化分析的效果。
同时，还需要设置输出参数，以便在分析结束后获取所需的结果。
七、进行分析设置好所有参数后，可以开始进行电磁场分析。
根据分析类型和求解器的不同，分析过程可能需要一定时间。
一般情况下，ANSYS会提供进度条显示分析的进展情况。
分析结束后，可以查看分析结果，并根据需要进行后续处理。
八、结果处理与后处理在进行电磁场分析之后，可以通过ANSYS提供的后处理工具进行处理和分析结果。
ANSYS磁场分析指南
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-3维电磁分析棱边法
Quad MAG, TEMP Brick MAG, AX, AY, AZ, VOLT, TEMP Brick UX-UY-UZ-TEMP-VOLT-MAG; TEMP-VOLT-MAG UX-UY-UZ; VOLT, MAG Brick UX-UY-UZ-AX-AY-AZ-VOLT Tet UX-UY-UZ-TEMP-VOLT-MAG; TEMP-VOLT-MAG UX-UY-UZ; VOLT, MAG TEMP, TEMP,
Table 1.1 Formulation Comparison Formulation Conductor Model MSP SOURC36 current-fed conductor - coil not underlying region meshed Dim. Applications stranded 3-D meshed, Element Types Analysis Type Static
Magnetostatic SOLID5, without eddy current. SOLID96, SOLID98 Magnetostatic, current. eddy SOLID97, PLANE53, PLANE13, PLANE233
Nodal MVP Current, voltage, or circuit-fed solid 2-D, conductor - Coil meshed as part of 3-D model Edge-Based Both stranded and solid conductor 3-D permitted. Supports current, circuit, and voltage fed, and direct current specification Table 1.2 3-D Edge Formulation
Ansys电磁场分析简介
ANSYS磁场分析的类型（续2）
3-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场 所产生的磁场，用基于单元边的方法。这种方法适用 于大部分瞬态磁场分析。 3-D静态磁场分析，基于节点，用矢势法。 3-D谐波磁场分析，基于节点，用矢势法。 3-D瞬态磁场分析，基于节点，用矢势法。
7、什么是磁标势法
可用来分析以下设备
电力发电机 变压器 螺线管 电动机 磁成像系统 回旋加速器 磁悬浮装置 图像显示设备传感器
磁带和磁盘驱动器 波导 谐振腔 开关 天线辐射 滤波器 等离子体装置 电解槽
用于Ansys电磁场分析的有限元公式由磁场的Maxwell 方程组导出，通过将标量势或边界通量引入Maxwell方 程组中考虑其电磁性质关系，就可以开发出适合于有 限元分析的方程组。
工程问题
搜集相关资料 决定分析项目 获取材料的机械性质及几何条 件、外力、边界条件 建立有限元模型 材料性质 几何形状的定义 元素切割的产生 加边界条件 加负荷条件 加时间变化情形 分析 分析结果显示与打印 不合理 不合理 结果研判 合理 提出改进方法 问题解决或得到最佳设计 解题程序 Solution 后置处理 Post processing
ANSYS电场分析功能可用于研究电场的三方面的问题：电流传导、静电分析和电路分析。 感兴趣的物理量包括电流密度、电场强度、电势分布、电通量密度、传导产生的焦耳热、贮能、力、电容、电 流以及电势降等。 主要优点之一是耦合场分析功能。磁场分析的耦合场载荷可被自动耦合到结构、流体和热单元上。此外在对电 路耦合器件的电磁场分析时，电路可被直接耦合到导体或电源，同时也计及运动的影响。
有限元方法
ANSYS三维磁场分析
δ = (π μ σ f) -1/2 (m)
式中
μ = 磁导率 = μr μ0
=1.256E-6
σ = 电导率= 1 /ρ = 5.83E-8
f = 场频率 (Hz)=1000
δ=2.1 mm
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4.4-3
• 在内导体对称平面加VOLT 约束 • 施加 VOLT约束
Solu>apply>-electric-boundary>on areas
• 在模型末端( Z 最大值位置）加通 量平行边界条件作为一个远程边 界条件
• 面上加边界条件 • 使整个模型激活 • 选择外表面 • 不选Z=0的平面
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4.4-9
• 加通量平行条件 Preproc>loads>apply>magnetic-boundary>-flux par’l-on areas
δ = (π μ σ f) -1/2 (m) 式中 μ = 磁导体= μr μ0 =50*1.256E-6 σ = 电导率 = 1 / ρ ρ = 电阻率 (Ohm-m) =1E-7 f = 场频率(Hz)=1000 δ = .77 mm
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BAR的边界
4.4-2
外导体的内半径
• 由于集肤效应，外导体内半径也要网 格细化
• 在命令窗口输入ac3d建模 • 模型信息
• 单元类型: 边单元solid117 • 导体- AZ,VOLT自由度 • 空气-AZ 自由度
• 励磁导体：导体要建模 • 总电流加到截面的一个节点上
• 单元组件: • 内导体: BAR • 外导体: ELEMENT
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4.4-1
• 靠近杆BAR外半径处要加密网格，以 满足集肤效应的计算要求（集肤厚度 (δ)上要有两个单元）
Ansys教程电磁场分析
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B
B
Quarter symmetry model of
the simple magnetizer
• 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
平面: +Z 电流方向出平面
铁板
轴对称: +Z 电流方向进平面
磁流密度矢 量显示
铁环
线圈
两种情况都是施 加正向电流
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• 磁力线描述 • 平面: AZ等值线 • 轴对称: r AZ 等值线
平面或 轴 对称 ?
电枢
线圈
定子
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平面或 轴 对称 ?
• 力、能量、电感的描述 • 平面: 单位长度 • 轴对称: 整个圆周上的值
• 沿A-A必须加约束
A
（1/2）对称模型
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• 半对称模型与全模型比较： • 磁通量密度是相同的 • 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
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线圈 (象征性的)
• 沿B-B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 • 几何形状 • 材料性质 • B-B线上下两边励磁相同
• 轴对称 • 平面 • 点取单元选项
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• 选择 OK
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plane13 用于耦合场模拟，故该 单元可以具有应力/应变结构选项
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。
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01-Ansys电磁场分析简介.
9,什么是基于单元边的分析? ,什么是基于单元边的分析? 基于单元边的方法只能用3-D分析,而不能用于2-D分分析,而不能用于基于单元边的方法只能用分析分对大多数3-D谐波分析和瞬态分析都推荐使用这种析,对大多数谐波分析和瞬态分析都推荐使用这种方法.基于单元边的方法中的自由度与单元边有关系, 方法.基于单元边的方法中的自由度与单元边有关系, 而与单元节点没关系.它提供了3-D 低频静态和动态电而与单元节点没关系.它提供了低频静态和动态电磁场的求解能力. 磁场的求解能力. 这种方法同基于节点的矢势法相比计算更精确. 这种方法同基于节点的矢势法相比计算更精确.特别是当模型中有铁区存在的时候. 是当模型中有铁区存在的时候.但在下列情况下要用矢势法: 矢势法: 当模型中存在着运动效应和电路耦合时;B ;B当模型 A当模型中存在着运动效应和电路耦合时;B当模型要求电路和速度效应时;C当模型中的单元存在着碶 ;C当模型中的单元存在着要求电路和速度效应时;C当模型中的单元存在着碶型退化时;D当所分析的模型中没有铁区时. ;D当所分析的模型中没有铁区时型退化时;D当所分析的模型中没有铁区时.。
ANSYS-3维电磁分析棱边法
VOLT D,,VOLT, KEYOPT(1) = 5, 6. Uses or circuit SOLID236 or SOLID237 loading with KEYOPT(1) = 1 in a static analysis and with KEYOPT(1) = 1 and KEYOPT(5) = 1 in a harmonic or transient analysis. AZ, F,,AMPS, VOLT D,,VOLT Uses SOLID117, SOLID236, or SOLID237 with KEYOPT(1) = 1
后处理set110选择实部set111选择虚部eselsmat1选择单元powerh均方根rms能耗plvejtvectelemonploteddycurrentsrealpartset111选择虚部plvejtvectelemonploteddycurrentsimagpart求时间平均洛仑兹力谐波分析中导体受到的洛仑兹力是按实部和虚部的方式分别存贮的可如下计算导体任何区域所受到的时间平均洛仑兹力
Non-magnetic None (air, copper, aluminum) Soft Magnetic None (typically iron or steel) Hard Magnetic None (such as Alnico or samarium cobalt) Stranded Conductor (typically copper) Current (neglecting eddy current)
INTER115 3-D Interface (vector to scalar domains) 4 SOLID117 3-D Low-frequency edge SOLID236 3-D Low-frequency edge SOLID237 3-D Low-frequency edge CIRCU124 1-D Circuit 20 20 10 2–6
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第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元方法）7.1 用棱边元方法进行谐波分析3-D谐波磁场分析（棱边元方法）与静态分析的特点基本相同，但前者只支持线性材料特性分析。
电阻和相对磁导率可以是正交各向异性，也可以与温度相关。
谐波分析仍使用SOLID117单元。
详见《ANSYS单元手册》和《ANSYS理论手册》。
7.1.1 物理模型区域的设置和特性ANSYS程序提供了几个选择用于处理3-D磁场分析中的不同的终端条件，以下图示导体的不同的终端条件：7.1.2 速度效应在交流（AC）激励下，运动导体的某些特殊情况是可以求解电磁场的。
速度效应在静态、谐波和瞬态分析中都有效。
第2章“二维静态磁场分析”中讨论了运动导体分析的应用情况和限制条件。
对于3D问题，设置单元KEYOPT选项和实常数的过程相似于2D谐波分析。
在谐波分析中，所加速度为常数，不作正弦变化（线圈或场激励为正弦变化），且垂直于运动方向的运动体截面应保持常数。
通过设置单元的KEYOPT（2）=1来激活速度效应，带运动导体的3D谐波分析同样需要运动导体区域具有时间积分电势自由度（VOLT），这通过设置单元的KEYOPT（1）=1（AZ和VOLT自由度）来实现。
运动导体分析中能设置的实常数如下表所示：可用谐波分析来仿真静场激励下的运动导体，为了表示静场，需将谐波的频率设置得很低，通常，谐波频率小于0.0001HZ就能产生准静态解，准静态解的结果是存放在实部里的。
如果使用波前法求解，谐波的频率可以低到10-8HZ，而对于迭代解法，过低的频率会导致求解不收敛。
7.2 3-D谐波磁场分析（棱边元方法）的步骤1.在GUI菜单过滤中选定Magnetic-Edge项2.定义任务名和题目命令：/FILNAME和/TITLEGUI:Utility Menu>File>Change JobnameUtility Menu>File>Change Title3.进入ANSYS前处理器命令：/PREP7GUI:Main Menu>Preprocessor4.选择SOLID117单元命令：ET,,solid117GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete5.选择SOLID117单元选项对导电区用AZ-VOLT自由度，对不导电区用AZ自由度．命令：KEYOPTGUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete6.定义材料特性对涡流区必须说明电阻值RSVX，其它详见“二维静态磁场分析”一章7.建立模型对建立几何模型和划分网格的描述，详见“ANSYS建模与分网指南”8.赋予特性命令：VATTGUI: Main menu>Preprocessor>-Attributes-Define9.划分网格（用Mapped网格）命令：VMESHGUI:Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Volumes-Mapped 10.进入求解器命令：/SOLUGUI:Main Menu>Solution11.给模型边界加磁力线平行和磁力线垂直边界条件命令：DAGUI:Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary用AZ=0来模拟磁力线平行边界条件，磁力线垂直边界条件自然发生，无需说明。
12.加电流密度载荷命令：BFE,jsGUI:Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Magnetic-Excitation除了加电流密度载荷外，还可以给一个块导体加总电流：命令：F,,ampsGUI:MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Electric-Excitation>-ImpressedCurrent->On Nodes注：在加总电流之前需耦合节点VOLT自由度。
13.选择谐波分析类型和工作频率命令：ANTYPE,harmic,newGUI:Main Menu>Solution>New Analysis>Harmonic命令：HARFRQGUI:Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Freq and Substps.14.选择求解器(推荐使用Frontal或ICCG求解器）命令：EQSLVGUI:Main menu>Solution>Analysis Options15.选择载荷步选项16.求解命令：SOLVE(设置OPT域为0)GUI:Main Menu>Solution>－Solve-Current LS当使用棱边单元方程时，在缺省情况下，ANSYS程序先自动估算整个选择了单元和节点的计算区域。
此时通过把自由度的值设置为零来去掉不需要的自由度；这使ANSYS能更块地进行解算：命令：GAUGEGVI:Main Menu >Solution>Load Step Opts –magnetics >–Options Only –Gauging使用棱边单元做电磁分析必须要求估算，因此，在大多数情况下，不要关闭自动估算。
17.退出SOLUTION处理器命令：FINISHGUI:Main Menu>Finish18.按照如下过程进行后处理7.3 观察结果ANSYS和ANSYS/Emag程序将棱边元方法谐波磁场分析的数据结果写入到Jobname.RMG（若选择了时间积分电势（VOLT）选项，则写入到Jobname.RST）文件中。
由于谐波分析的很多结果数据是以工作频率w呈谐波变化的，计算结果与输入载荷有相位差（即滞后于输入载荷），所以要写成实部和虚部两部分（可以通过实部解乘以cos(wt)再减去虚部解乘以sin(wt)求模，模是可测量的量）。
参看《ANSYS理论手册》结果数据包括：主数据：节点自由度（AZ,VOLT）导出数据：·节点磁通量密度（BX,BY,BZ,BSUM）·节点磁场强度（HX,HY,HZ,HSUM）·节点洛仑兹磁力（FMAG: X,Y,Z分量和SUM）·单元总电流密度（JTX,JTY,JTZ）·单位体积生成的焦耳热（JHEAT）·单元磁能在后处理磁场分析的结果时，在POST1通用后处理器中可观察整个模型在给定频率处的响应解；在POST26时间历程后处理器中可观察在一个频率范围内某节点或单元的响应解，但在谐波分析中，频率是固定值，所以通常只有POST1来观看数据。
按照如下方式选择后处理器：命令：/POST1, /POST26GUI: Main Menu>General PostprocMain Menu>TimeHist Postpro7.3.1常用的后处理命令及相应的GUI。
（见下表）注：1、节点处的导出数据是周围单元解的平均值。
2、对于单元解，力是整个单元上的合力，但分布在单元节点上，以便于进行耦合分析。
3、能量是对所有单元求和的结果。
4、乘以单元体积，可得到能量损失。
5、对于时谐分析，其值为瞬态解(实部/虚部, 对应ωt = 0和ωt = -90)6、均方根值: 实部和虚部的平方和再开方注意：关于更多的注释信息，参见《ANSYS理论手册》。
ETABLE命令方便用户查看一些不常用的选项。
SOLID117单元的各种选项讨论参见《ANSYS单元手册》。
对于这些选项都可以图形化输出，把以上命令的“PR”替换成“PL”即可。
（比如用PLNSOL代替PRNSOL）。
还可以画出单元表的各个项目。
参见《ANSYS基本过程手册》。
《ANSYS APDL手册》中还有相应的方便后处理的一些命令和宏。
下面“从结果文件中读数据” 讨论了一些时谐分析后处理中的一些典型操作。
详细的操作参见《ANSYS基本过程手册》。
7.3.2从结果文件中读数据要在后处理器POST1中观察结果，必须保证求解后的模型还在ANSYS数据库中，而且结果文件（Jobname.RMG 或Jobname.RST）也必须可用。
时谐分析的结果文件是复数，由实部和虚部组成。
用下列方式读入数据：命令：SETGUI: Utility Menu>List>Results>Load Step Summary求实部和虚部的平方和之平方根得到结果的幅值，这可以通过载荷工况运算完成。
7.3.2.1画等值线等值线几乎可以显示任何结果数据（如磁通密度，磁场强度，总电流密度（JTZ））。
命令：PLNSOLPLESOLGUI:Utility Menu>Plot>Results>Contour Plot>Elem SolutionUtility Menu>Plot>Results>Contour Plot>Nodal Solution注意：PLNSOL命令及其等效路径画导出数据（如磁通密度和磁场强度）的等值线时，显示的是在节点上作平均后的数据。
确认不要对跨越材料边界的数据进行平均，使用下列办法：命令：AVRES,2GUI: Main Menu>General Postproc>Options for Outp7.3.2.2列表显示在列表显示之前，可先对结果进行按节点或按单元排序：命令：ESORT，NSORTGUI:Main Menu>General Postproc>List Results>Sort NodesMain Menu>General Postproc>List Results>Sort Elems然后再进行列表显示：命令：PRESOL，PRNSOL，PRRSOLGUI:Main Menu>General Postproc>List Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Nodal SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu7.3.2.3计算其他感兴趣的项目从后处理可用的数据库中，还可以计算其他感兴趣的项目（如全局磁力、力矩、源的输入能量、电感、磁链和终端电压）。