ANSYS有限元分析二维静态磁场仿真
ANSYS有限元分析二维静态磁场仿真
一周总结报告一、ANSYS学习1.学习情况目前正在边看书籍边操作ANSYS系统，已经了解了ANSYS的基本操作系统以及ANSYS 分析过程的三大步骤，大体上知道了它的整个工作流程。
目前正在深入仔细学习每一部分的详细步骤。
现在已经学习了ANSYS有限元分析典型步骤、实体建模、网格划分、创建有限元模型，正在学习加载和求解这一部分。
2.理论知识(1)网格划分与创建有限元模型①设置单元属性，包括：a.选择单元类型，如常用的有PLANE13，PLANE53，INFIN110；在Element Type中设置；b.设置单元实常数，如线圈横截面积、匝数、导体填充率等；c.设置材料属性，如泊松比、材料密等；d.设置单元坐标系统。
②通过网格划分工具设置网格划分属性包括：a.单元属性分配设置，作用是在网格划分之前为模型(包括实体和有限元模型)分配单元属性；b.智能划分水平控制；c.单元尺寸控制，单元尺寸的意思是单元边的长度。
③实体模型的划分ANSYS有两种方式对实体模型进行网格划分。
映射网格划分方法：最大特点就是必须使用形状规则的单元划分，对于面对象必须使用三角形单元或四边形单元，对于体对象只能使用六面体单元。
故划分对象必须形状规则。
不是任何形状的对象都能用映射网格划分。
(2)加载和求解有限元分析的主要目的在于得到系统在特定激励源和边界条件下的响应。
这些激励以及边界条件统称为载荷。
所以载荷包括边界条件和激励。
磁场分析中常见的载荷有磁势、磁通量边界条件等。
载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
关于载荷步、子步和平衡迭代，通过阅读理论知识自己的理解的总结是：一个实际加载过程需要多次施加不同的载荷才能满足要求，每一步就称为一个载荷步。
一个载荷步可以通过多个子步来逐渐施加。
平衡迭代用于考虑收敛的非线性分析。
3.仿真结果目前按照教程的步骤将ANSYS从建立模型到加载求解再到查看后处理器的整个分析过程大体操作了一遍，目的就是先通过简单模型熟练ANSYS的整体操作。
Ansys2D静态仿真在永磁直驱电机设计中的实际运用
Ansys2D静态仿真在永磁直驱电机设计中的实际运用发布时间：2021-12-22T03:56:12.758Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第15期作者：郑玉鑫王刚[导读] 永磁电机转子上永磁体形状和位置多种多样，磁场分布较为复杂，传统磁路分析方法不能满足设计需要。
东方电气集团东方电机有限公司中国德阳 618000摘要：永磁电机转子上永磁体形状和位置多种多样，磁场分布较为复杂，传统磁路分析方法不能满足设计需要。
采用Ansys软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对永磁电机定转子磁场分布、力矩、应力、温度、噪音等要素进行网格化分析。
关键词：Ansys；永磁；有限元；仿真1 引言在工作中我们需要设计一台260kW、400V、180rpm永磁直驱电机，初步设计方案定子外径850、内径680，槽数72、双层集中绕组，1路Y接，每槽导体6，转子外径672、内径590、极数64，径向表崁式磁钢、永磁体材料钕铁硼N38SH、气隙长度4、铁芯长度240、磁钢高度18、宽度27。
在转子结构设计中，沿圆周分布的64个磁钢之间，关于磁力线分布情况、磁通密度、漏磁大小、隔磁条尺寸和位置等，采用传统电磁设计软件不能满足需要，本文通过这台内转子永磁电机作为具体案列的设计分析过程，论述Ansys2D静态仿真在永磁直驱电机转子磁钢结构设计中的实际运用。
2 2D建模2.1 在Ansys程序界面下，通过Project--Insert Maxwell 2D Design指令进入2D仿真项目管理；2.2 采用Draw--User Defined Primitive--Rmxprt指令，分别定义Slotcore定子铁芯，Lapcoil定子线圈、PMcore转子铁芯，Magnet转子磁钢.输入冲片槽型尺寸、线圈跨距及接法等设计要素。
3 添加边界3.1该电机为分数槽，定子槽数72减去极数64之后，得到分区数为8，于是，我们可以将360度缩减到1/8范围内进行分析，对建立的模型Model画圆圈Draw Circle,再选取vacuum下所有铁芯线圈磁钢，再点SPlit，YZ垂直方向分割后，再进行XZ水平分割，旋转角度45度再分割可得到我们需要的区域。
ANSYS有限元案例分析之磁场分布仿真案例
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
二，前处理
•3 创建模型
2）生成四分之一圆，圆心（0,0）半径20： Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create
>Areas>Circle>Partial Annulus。Rad-1 输入20 ；Theta-2输入90；点击OK。
中选择Axisymmetric；同理选择type2做如上操作。
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
一，前处理
• 2定义材料特性
1）相对磁导率 Main Menu: Preprocessor > Material Props >Relative Permeability>Constant
ANSYS有限元案例分析之磁场 分布仿真-两平行圆环电产生
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
一，前处理前的操作
•1 文件路径，工作名称和工作标题的设定。
1）文件路径：Utility Menu：File>Change Directory 2）工作名称：Utility Menu：File>Change Jobname 3）工作标题：Utility Menu：File>Change Title
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
四，求解
• 7 往路径上映射变量的数值： Main Menu>General Postproc>Path Operation>Map onto Path。左边一栏选择Flux&gradient，右边选择 MagFluxDens BSUM，点击OK。
AnsysMaxwell在工程电磁场中的应用1——二维分析技术
AnsysMaxwell在⼯程电磁场中的应⽤1——⼆维分析技术学习⾃：《Ansoft12在⼯程电磁场中的应⽤》赵博、张洪亮等编著软件版本：ANSYS2019R3（1.9.7）1.1 界⾯环境左侧为⼯程管理栏，可以管理⼀个⼯程⽂件中的不同部分或管理⼏个⼯程⽂件。
其下⽅为⼯程状态栏，在对某⼀物体或属性操作时，可在此看到操作的信息。
最下⽅并排的是⼯程信息栏，该栏显⽰⼯程⽂件在操作时的⼀些详细信息，例如警告提⽰，错误提⽰，求解完成等信息。
在旁边的⼯程进度栏内主要显⽰的是求解进度，参数化计算进度等，该进度信息通常会⽤进度条表⽰完成的百分⽐。
在屏幕中部是⼯程树栏，在此可以看到模型中的各个部件及材料属性、坐标系统等关键信息，也⽅便⽤户对其进⾏分别管理。
在操作界⾯最右侧较⼤区域为⼯程绘图区，⽤户可以在此绘制所要计算的模型，也可以在此显⽰计算后的场图结果和数据曲线等信息。
如果不⼩⼼将这⼏个区域给关闭了，还可以在 View 菜单栏中将其对应项前的对号勾上，则对应的区域会重新显⽰出来。
部分快捷操作按钮如下：新建 Maxwell 3D ⼯程，新建 Maxwell 2D ⼯程，新建电路⼯程，新建 RMxprt ⼯程。
新建，打开，保存，关闭等。
复制，剪切，粘贴，撤销等。
调整视图：移动、旋转、缩放和全局视图等。
模型绘制常⽤：绘制⾯的按钮，分为矩形⾯、圆⾯、正多边形⾯和椭圆⾯；绘制线的按钮，分为线段、曲线、圆、圆弧和函数曲线。
模型材料快捷按钮。
模型校验和求解。
帮助：最好的培训教材，建议⽤户熟悉该⽂档的结构和相关内容。
1.2 Maxwell 2D 的模型绘制绘制⼆维模型时，可以采⽤快捷按钮绘图，也可以采⽤Draw下拉菜单绘制，两者的效果是相同的。
在绘制 2D 模型时 Z ⽅向上的量可以恒定为 0，仅输⼊ X 和 Y ⽅向上的坐标数据即可。
在三个⽅向上数据栏后有两个下拉菜单，第⼀个为绘制模型时的坐标，默认是采⽤ Absolut 绝对坐标，也可以通过下拉菜单将其更换为相对坐标，则后⼀个操作会认为前⼀个绘图操作的结束点为新相对坐标点起点。
ansys电磁场第二章-4-二维静磁学
• 选择OK
• 选择OK
2.4-12
•
在外半径上离总体坐标系+X 轴45度处，定义局部坐标11
Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified loc
• 在ANSYS输入窗口中，利用外半径0.01，角度45，输入局部坐标系原 点位置坐标 • 回车（键盘） • 在建立局部坐标系框内选择OK
2.4-13
•
定义了局部坐标系11后，在单元图上会显示其标志
11号局部极坐标系，其 与磁极中心相对应
2.4-14
输入11以标志该坐标系
选择坐标系的类型
在命令行输入的参数表 达式的结果
• 选择 OK
2.4-15
• •
磁体单元的单元坐标系(ESYS) 属性相应于11号局部坐标系 改变单元坐标系 – 通过材料属性(2)选择磁体单元
• 输入cir1pole.mac宏建立模型 • 定义材料2的磁体性质 Preproc>material props>orthotropic
• 选择 OK
材料 1
材料 2
2.4-11
• 输入Y方向磁体属性（柱坐标系的切线方向，该坐标系待后定义）
• 选择OK • 输入空气的各向同性磁导率（材料1） Preproc.>material props>isotropic
• •
选择 OK 在输入窗口中输入HC*COS(60) 来代替数值输入
2.4-4
•
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
各向同性
单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preproc>material props>isotropic
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。
基于ANSYS的开关磁阻电动机磁场有限元分析
Ｍ ａ ｎｅｉ ｅｄ Ａｎａｙ ｉ ｆＳｗｉｃ ｅ ｌ ｔ ｎ ｅ Ｍ ｏ ｏ ｓ ｄ ｎ ＡＮＳ ｇ ｔｃ Ｆｉｌ ｌ ｓｓ ｏ ｔ ｈ ｄ Ｒｅｕｃ ａ ｃ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｏ ＹＳ
摘
要： 基于有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ 采用全场域二维磁场有 限元分析 方法 ， ＮＹ ， 对开关 磁阻 电动机 的磁 场分布 、
静态 特性 等进行 了计算 。这些工作 为分析开关磁 阻电动机 的工作 原理及开关磁 阻电动机 的进一步开 发和应用 ， 建 立开关磁 阻电动机 合理的非线性模 型提供 了理 论基 础和可靠 依据。
方程 ， 确定求解 区域和有限元求解的边界条件 ， 作如 ：
下假 设 ¨ ： ｊ
（） １ 忽略 电 机 端 部 磁 场 效 应 ， 场 沿 轴 向 均 匀 磁
分布， 矢量磁位Ａ和电流密度．只有轴向分量Ａ 和 ； ，
．， ， 故磁 感应 强度 只有 Ｂ 和 Ｂ 分量 （ ； 以下将 Ａ 简写
定 子 极 数 ８ 铁 心长 度 ／ １０ 定 子 极 弧／ 。 ２ ｍｍ ８ （） １
手
ｊ ｉ
的
转子极数
６
每相绕组匝数 １６ 转子极 弧／ 。 ２ ３ （） ４
式中： 为材料 的磁导率 ；。ｆ 分别为定子外 圆周 税 ｆ，２
Ａ ＿ ０
ｒ ｌ ｂ ｅｔ ｅ ｒ ｕ ｄ ｔ ｎ ｆｒｔｅ ｒａ ｏ ａ ｌ ｓａ ｌ ｈ ｎ ｆｎ ｎｉ ｅ ｄ ｌＳ Ｍ ｄ ｔｅ ｆｒ ｅ ｘ ｌｉ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｐｉａｉｎ ｅｉ ｌ ｈ ｏ ｙ ｆ ｎ ａｉ ｏ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔ ｉ ｍｅ ｔｏ ｏ ｌ ａ ｍｏ ｅ Ｒ ａ ｈ ｔ ｒ ｅ ｐｏｔｉ ｐ ｌ ｔ ． ａ ｏ ｏ ｓ ｂ ｂ ｓ ｎｒ ｎ ｕｈ ａｏ ｎ ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｉ ｈ ｄ ｒ ｌｃ ａ ｃ ｔｒ ｓａｉ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉ ； ＮＳ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ａｙ ｉ ； ｗ ｔ ｅ ｅｕ ｔ ｎ ｅ ｍｏｏ ；ｔ ｔ ｃ ａａ ｔ ｒ ｔ Ａ ＹＳ ｉ ｅ ａ ｃ ｃ ｉ ｃ
Ansys仿真分析操作方法及界面介绍
Ansys仿真分析操作方法及界面介绍在现代工程设计领域中，仿真分析已经成为一种必备的工具。
Ansys作为一款全球知名的仿真分析软件，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
本文将介绍Ansys仿真分析的操作方法及其界面，旨在帮助读者更好地使用和理解这个强大的工具。
一、Ansys的基本概述Ansys是一款基于有限元分析原理的计算机仿真软件，提供了对结构的静态和动态行为进行模拟分析的能力。
它可以帮助工程师预测和优化产品的性能，从而减少成本和时间。
Ansys包括多个子模块，如Mechanical、Fluent、Electronics等，每个子模块都专注于某个领域的仿真分析。
二、Ansys仿真分析的操作方法1. 创建几何模型：Ansys提供了多种几何建模工具，如实体建模、曲面建模、轮廓建模等。
用户可以根据具体需求选择适当的建模方法，创建几何模型。
2. 设定材料和属性：在仿真分析中，准确的材料和属性设置至关重要。
Ansys中提供了大量的材料数据库，用户可以根据需求选择相应的材料，并为其指定适当的属性。
3. 定义边界条件：边界条件对仿真分析结果具有重要影响。
Ansys允许用户定义各类边界条件，如约束、载荷、温度等。
通过合理设置边界条件，可以更准确地模拟实际工况。
4. 网格划分：网格是有限元分析的基础，也是Ansys仿真分析的关键步骤之一。
通过对几何模型进行网格划分，将其离散为多个小单元，从而进行数值计算和求解。
5. 设置分析类型：根据具体分析要求，选择适当的分析类型。
例如，对于静态结构分析，可以选择静力学分析类型；对于流体力学分析，可以选择流体流动分析类型。
6. 运行仿真计算：设置好所有必要的参数后，点击运行按钮，Ansys将开始进行仿真计算。
在计算过程中，可以随时监视仿真状态，并查看计算结果。
7. 结果处理和后处理：仿真计算完成后，Ansys提供了丰富的后处理工具，用于分析和可视化仿真结果。
用户可以绘制图形、生成报告，进一步研究和评估产品性能。
(整理)ANSYS电磁场分析指南第五章3-D静态磁场分析标量法
（整理）ANSYS电磁场分析指南第五章3-D静态磁场分析标量法精品文档第五章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：单元维数形状或特性自由度SOLID5 3-D 六面体，8个节点每节点6个：位移、电势、磁标量位或温度SOLID96 3-D 六面体，8个节点磁标量位SOLID98 3-D 四面体，10个节点位移、电势、磁标量位、温度表2三维界面单元单元INTER115 维数3-D 形状或特性四边形，4个节点自由度磁标量位，磁矢量位表3三维连接单元单元维数形状或特性自由度无SOURC36 3D杆状( Bar)、弧状(Arc)、线圈(Coil)基元3个节点表4三维远场单元单元维数INFIN47 3-D 或三边形，3个节点INFIN111 3-D 六面体，8个或20个节点磁矢量位、磁标量位、电势、温度形状或特性自由度磁标量位、温度四边形，4个节点；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。
精品文档精品文档·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。
ANSYS恒定磁场仿真教程
ANSYS恒定磁场仿真教程1.安装并启动ANSYS软件2.创建新项目启动ANSYS后，点击“File”菜单，选择“New”来创建一个新项目。
在出现的对话框中，选择适当的分析类型，这里我们选择“Electromagnetics” -> “Magnetostatics (J)”。
然后，点击“OK”按钮。
3.创建几何模型在ANSYS的主界面上，点击“Design Modeler”按钮来创建几何模型。
在几何模型中，您可以创建基本形状，例如盒子、圆柱体等。
4.设定材料属性在几何模型中，选择“Materials”选项卡，然后选择一个合适的材料库或创建自定义材料。
根据您的需求，为不同的材料设置适当的磁场参数。
5.设定网格参数在几何模型中，选择“Mesh”选项卡，然后在出现的对话框中选择适当的网格类型和尺寸。
为了更精确地模拟恒定磁场，建议使用更小的网格大小。
6.设定边界条件在几何模型中，选择“Physics”选项卡，然后选择“Magnetic”选项卡。
在这里，您可以设置边界条件，例如施加一个恒定的磁场或释放一个磁铁。
7.运行仿真在几何模型中，选择“Solution”选项卡，然后点击“Solve”来运行仿真。
ANSYS将自动计算并显示出恒定磁场的分布。
8.分析结果在ANSYS的主界面上，选择“Post Processing”选项卡，然后选择适当的结果参数，例如磁场强度、磁通量等。
您可以使用不同的工具和图表来分析和可视化仿真结果。
总结：在本教程中，我们学习了如何在ANSYS中进行恒定磁场仿真。
首先，我们创建了一个新项目，并使用设计模型创建了几何模型。
然后，我们设定了材料属性、网格参数和边界条件。
最后，我们运行了仿真并分析了结果。
希望这个教程对您有所帮助，并使您能够在ANSYS中进行恒定磁场仿真。
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
应用Ansys软件求解无界静态电磁场问题解读
应用Ansys 软件求解无界静态电磁场问题赵彦珍马西奎西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049摘要：ANSYS 有限元分析软件包因其平台开放，运算功能强大、图形处理丰富而成为目前广泛应用的分析工具。
本文深入研究了应用ANSYS 软件包求解无界静态电磁场问题的方法，探讨了无限大场域的处理手段和方法，并应用软件进行了工程实例数值分析和计算。
关键词：Ansys 软件，有限元法，无界静态电磁场1．引言有限元法作为一种需要对整个区域进行剖分的数值方法，在求解有界问题时是十分有效的，且已成为一种十分成熟的通用方法。
但在实际工程中，往往存在许多无界电磁场问题，对于无界问题，则不能够直接利用有限元法进行计算。
在实际工程中，常在远离中心场域处设一人工边界，并设该边界上的电位或磁位衰减为零。
采用这种方法，计算精度和计算效率取决于边界范围取值的大小，当边界范围取值较大时，计算精度高，但所需的计算机内存大，计算时间长，故计算效率较低。
反之，当边界范围取值较小时，计算精度则差。
随着有限元法在电磁场计算中的应用，有限元法电磁计算商业化软件也迅速出现和发展。
ANSYS 有限元分析软件就是近年来有限元法电磁计算商业化软件代表之一，由于其平台开放，运算功能强大、图形处理丰富已成为目前广泛应用的分析工具。
本文将深入研究应用ANSYS 软件包求解无界静态磁场问题的方法，探讨无限大场域的处理手段和方法，并应用软件进行了工程实例数值分析和计算。
2．应用Ansys 软件处理静态电磁场无界边界的方法ANSYS 软件提供了INF110 单元源节点来处理二维计算过程中无限大边界问题，这为无限大边界的设定和求解提供了有效方法。
在求解二维无界静态电磁场问题时，将场域分为两大部份。
一部分是有限区域，另一部分称为无限大区域。
INF110 单元是无限大空间的组成部分。
无限大区域的剖分方式与有限区域不同，采用MAP 剖分方法。
为了达到INF110 单元的要求，建立模型时应尽可能使远场单元的相对长度近似等于有限区域的深度。
ansys maxwell 采用的计算电磁学技术方法
ANSYS MAXWELL 采用的计算电磁学技术方法
ANSYS MAXWELL 是一款强大的电磁场模拟软件，可用于计算各种电磁场问题。
本文将介绍 ANSYS MAXWELL 采用的计算电磁学技术方法，包括静态磁场分析、标量势法、单元边法等。
同时，本文还将介绍如何在 ANSYS MAXWELL 中定义材料性能、设置电流源等。
ANSYS MAXWELL 是一款功能强大的电磁场模拟软件，可用于计算各种电磁场问题。
在 ANSYS MAXWELL 中，可以使用静态磁场分析、
标量势法、单元边法等方法进行电磁场计算。
其中，静态磁场分析是最常用的方法之一。
使用静态磁场分析时，可以分析不随时间变化的磁场。
对于三维静态磁场分析，可以采用标量势法或单元边法。
标量势法包括简化标量势法、微分标量势法、广义标量势法等，可以根据具体问题选择不同的分析方法。
而单元边法适用于计算电流源等复杂模型的磁场分布。
在 ANSYS MAXWELL 中，可以采用材料库中已有的材料性能定义，也可以自定义材料性能。
自定义材料性能时，需要定义材料的路径、磁导率、电导率等参数。
此外，还可以在 ANSYS MAXWELL 中设置电
流源，以模拟实际的电磁场问题。
总之，ANSYS MAXWELL 采用的计算电磁学技术方法可以用于各种电磁场问题的模拟计算。
通过学习这些方法，可以更好地理解电磁场模拟的基本原理，并提高电磁场模拟的计算效率。
23.2.3 二维静态磁场分析与实例_ANSYS 有限元分析从入门到精通_[共4页]
![23.2.3 二维静态磁场分析与实例_ANSYS 有限元分析从入门到精通_[共4页]](https://img.taocdn.com/s3/m/5f5b7971f524ccbff021841f.png)
387ANSYS电磁场分析 第 23 章23.2.2 静态磁场分析的步骤静态磁场分析分为以下5个步骤。
（1）创建物理环境。
（2）建立模型，划分网格，对模型的不同区域赋予特性。
（3）加边界条件和载荷（激磁）。
（4）求解。
（5）后处理（查看计算结果）。
23.2.3 二维静态磁场分析与实例如图23-1所示，有2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开，线圈中心点处于空气隙中心。
首先为模拟建模，然后进行模拟，最后进行后处理（包括电磁力、磁场值）。
模拟由3个区域组成。
衔铁区：导磁材料，导磁率为常数（即线性材料）。
线圈区：线圈可视为均匀材料。
空气区：自由空间（1r μ=）。
参数如下。
柱体：1000r μ= 线圈：1r μ= 匝数：2000（整个线圈）空气：1r μ=激励：线圈励磁为直流电流（2A ）模型：轴对称下面分别是利用菜单操作和命令流方式进行有限元分析的方法。
1．GUI 菜单操作第一步，清除内存准备分析。
（1）清除内存。
GUI ：Utility Menu>File>Clear& Start New（2）更换工作文件名。
GUI ：Utility Menu>File>Change Jobname ，输入Electromagnetic Analysis 。
（3）定义标题。
GUI ：Utility Menu>File>Change Title ，输入Electromagnetic Analysis by ansys 。
第二步，创建有限元模型。
（1）设置预选过滤其他应用的菜单。
GUI ：Main menu>preferences ，弹出对话框，勾选Magnetic-Nodal 。
（2）定义单元类型并设置单元选项。
GUI ：Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete ，选择单元PLANE53；选择Type1 PLANE53，单击Options 按钮，弹出对话框，从K3下拉列表框中选择Axisymmetric 。
ANSYS有限元分析在电磁学仿真实验中的应用
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎｅ ｉｃ ｔ ｅ ｘｐ ｅ ｉｍ ｅ ｒ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ＡＮＳＹＳ ｉｎｉ ｆ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ － ｗａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ａ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｉ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｌ ｉ ｎｅ ｓ ａ ｎｄ ｌｕ ｆ ｘ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｇ ｒ ａ ｄｉ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ — ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｑ ｕ ａ ｄ ｒ ｕ ｐ ｌ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ — ｄｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｌ ｏ ｓ ｓ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
０ 引言
电磁场 实验 是基 于 电磁场 理论 以研 究 电气 与
杂， 因此 ， 传 统 的 电磁 学 实验教 学 方法无 法使 学 生
深刻理解电磁场 中的许多概念， 从 而影 响整个课 程 的学 习 ， 对 后续 课 程 的学 习也 造成 了一 定 的影 响。利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有限元分析软件可模 拟出电磁 场 中的物理量 ， 以图形化方式显示其分布及其计
ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＡＮＳ ＹＳ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｒｏ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ ａ ｌ ｍ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ｎｄ ａ ｉ ｎ ｇ ｎｄ ａ ｇ ｒ ａ ｓ ｐｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ａ ｂ ｓ ｒａ ｔ ｃ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐｔ ｎｄ ａ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎｃ ｅ ｎｅ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈ ｎｃ ａ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｉ ｒ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｉｃ ｔ ｅ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｔ ｃ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ； ＡＮＳ ＹＳ； ｔ ｗｏ — ｄ ｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｓ ｔ ａ ｉｃ ｔ ｍａ ｇｎ ｅ ｉｃ ｔ
ansys有限元电磁场仿真分析教程
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
材料号3
单位 (mm)
Coil 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
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
A
（1/2）对称模型
1-41
• 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
ANSYS电磁场分析指南 第六章 3-D静态磁场分析(棱边元方法
第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边单元方法）6.1何时使用棱边元方法在理论上，当存在非均匀介质时，用基于节点的连续矢量位A来进行有限元计算会产生不精确的解，这种理论上的缺陷可通过使用棱边元方法予以消除。
这种方法不但适用于静态分析，还适用于谐波和瞬态磁场分析。
在大多数实际3-D 分析中，推荐使用这种方法。
在棱边元方法中，电流源是整个网格的一个部分，虽然建模比较困难，但对导体的形状没有控制，更少约束。
另外也正因为对电流源也要划分网格，所以可以计算焦耳热和洛伦兹力。
用棱边元方法分析的典型使用情况有：·电机·变压器·感应加热·螺线管电磁铁·强场磁体·非破坏性试验·磁搅动·电解装置·粒子加速器·医疗和地球物理仪器《ANSYS理论手册》不同章节中讨论了棱边单元的公式。
这些章节包括棱边分析方法的概述、矩阵列式的讨论、棱边方法型函数的信息。
对于ANSYS的SOLID117棱边单元，自由度是矢量位A沿单元边切向分量的积分。
物理解释为：沿闭合环路对边自由度（通量）求和，得到通过封闭环路的磁通量。
正的通量值表示单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号（由单元边连接）。
磁通量方向由封闭环路的方向根据右手法则来判定。
在ANSYS中，AZ表示边通量自由度，它在MKS单位制中的单位是韦伯（Volt·Secs），SOLID117是20节点六面体单元，它的12个边节点（每条边的中间节点）上持有边通量自由度AZ。
单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号。
在动态问题中，8个角节点上持有时间积分电势自由度VOLT。
ANSYS程序可用棱边元方法分析3-D静态、谐波和瞬态磁场问题。
（实体模型与其它分析类型一样，只是边界条件不同），具体参见第7章，第8章。
6.2单元边方法中用到的单元表 1三维实体单元6.3物理模型区域的特性与设置对于包括空气、铁、永磁体、源电流的静态磁场分析模型，可以通过设置不同区域不同材料特性来完成。
Ansys教程电磁场分析
第5页/共19页
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
第12页/共19页
• 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
第13页/共19页
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
第3页/共19页
• 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
第4页/共19页
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
第10页/共19页
• 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有限元分析在电磁学仿真实验中的应用
ANSYS有限元分析在电磁学仿真实验中的应用胡晶晶;李娟【摘要】利用 ANSYS 有限元分析软件仿真电磁学实验，对二维静磁场中四极磁钢的磁力线、磁通密度梯度磁化特性，以及交变场中的三维杆导体的功率损耗密度进行了模拟分析，实现了对电磁场中场图的可视化。
结果表明，ANSYS 有限元分析应用于电磁学领域对学生理解和掌握电磁场中的抽象概念和理论有所帮助，提高了学生的实际应用能力。
%Electromagnetic experiment is simulated by using the ANSYS finite element analysis soft-ware to carry out an analysis of the magnetic field lines and flux density gradient magnetization characteris-tics of quadruple magnet in the two-dimensional static magnetic field as well as the power loss density of three-dimensional rod conductor in the alternating field.And the visualization of electromagnetic field is thus achieved,and the results show that the application of ANSYS finite element analysis in electromagnetic realm facilitates students′understanding and grasping of the abstract concept and theory concerned and enhances their ability in practice.【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P23-27)【关键词】电磁学仿真实验;ANSYS;二维静磁场【作者】胡晶晶;李娟【作者单位】淮南联合大学机电系，安徽淮南 232038;淮南联合大学机电系，安徽淮南 232038【正文语种】中文【中图分类】O412.30 引言电磁场实验是基于电磁场理论以研究电气与电子工程中各类电磁场问题的实验科学。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一周总结报告
一、ANSYS学习
1.学习情况
目前正在边看书籍边操作ANSYS系统，已经了解了ANSYS的基本操作系统以及ANSYS 分析过程的三大步骤，大体上知道了它的整个工作流程。
目前正在深入仔细学习每一部分的详细步骤。
现在已经学习了ANSYS有限元分析典型步骤、实体建模、网格划分、创建有限元模型，正在学习加载和求解这一部分。
2.理论知识
(1)网格划分与创建有限元模型
①设置单元属性，包括：
a.选择单元类型，如常用的有PLANE13，PLANE53，INFIN110；在Element Type中设
置；
b.设置单元实常数，如线圈横截面积、匝数、导体填充率等；
c.设置材料属性，如泊松比、材料密等；
d.设置单元坐标系统。
②通过网格划分工具设置网格划分属性包括：
a.单元属性分配设置，作用是在网格划分之前为模型(包括实体和有限元模型)分配单元属性；
b.智能划分水平控制；
c.单元尺寸控制，单元尺寸的意思是单元边的长度。
③实体模型的划分
ANSYS有两种方式对实体模型进行网格划分。
映射网格划分方法：最大特点就是必须使用形状规则的单元划分，对于面对象必须使用三角形单元或四边形单元，对于体对象只能使用六面体单元。
故划分对象必须形状规则。
不是任何形状的对象都能用映射网格划分。
(2)加载和求解
有限元分析的主要目的在于得到系统在特定激励源和边界条件下的响应。
这些激励以及边界条件统称为载荷。
所以载荷包括边界条件和激励。
磁场分析中常见的载荷有磁势、磁通量边界条件等。
载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
关于载荷步、子步和平衡迭代，通过阅读理论知识自己的理解的总结是：一个实际加载过程需要多次施加不同的载荷才能满足要求，每一步就称为一个载荷步。
一个载荷步可以通过多个子步来逐渐施加。
平衡迭代用于考虑收敛的非线性分析。
3.仿真结果
目前按照教程的步骤将ANSYS从建立模型到加载求解再到查看后处理器的整个分析过程大体操作了一遍，目的就是先通过简单模型熟练ANSYS的整体操作。
最终的分析结果如图所示。
4.下周计划
(1)学习ANSYS通用后处理器以及时间历程后处理器；
(2)目前只是跟着书上的步骤可以进行操作，还得进一步熟练；
(3)目前主要是用GUI方式进行，下一步要更加熟练使用命令流的操作方式。
图1 磁通密度y分量的等值图。