ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较.

期末大作业

题目：简单直流致动器

ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名：柴飞龙

学科（专业）：机械工程

学号：21225169

所在院系：机械工程学系

提交日期2013 年 1 月

1、 背景简述：

ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。

本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。

现就对一电磁场应用实例，用ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。

2、 问题描述：

简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，r μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A 。模型为轴对称。

3、 ANSYS 仿真操作步骤：

第一步：Main menu>preferences

第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete

第三步：设置单元行为

模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项）

第四步：定义材料

Preprocessor>Material Props>

•定义空气为1号材料(MURX = 1)

•定义衔铁为2号材料(MURX = 1000)

•定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)

第五步：建立衔铁面、线圈面、空气面

Preprocessor>Modeling>Greate>Area>Rectangle>By Dimensions 建立衔铁面

建立线圈面

建立空气面

最终结果

第六步：用Overlap迫使全部平面连接在一起Preprocessor> Modeling>Booleans>Operate> Overlap>Areas 按Pick All

第七步:

平面要求与物理区和材料联系起来

Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas

用鼠标点取衔铁平面

Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas

选取线圈平面

第八步：加磁通量平行边界条件

Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>boundary>Vector Poten>Flux par’1>On lines

选取如下边界线段

第九步：智能尺寸选项来控制网格大小

Preprocessor>-Meshing>Size Cntrls>smartsize>basic

第十步：网格生成

Preprocessor >Meshing>Mesh>Areas>Free>

Pick All

结果如下：

第十步：衔铁定义为一个单元组件（1）选择衔铁平面

Utility>select>entities

（2）选择与已选平面相对应的单元

（3）图示衔铁单元

Utility>plot>elements

第十一步：使单元与衔铁组件联系起来

Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component

第十二步：加力边界条件标志

Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>Comp Force

第十三步：给线圈平面施加电流密度

（1）选择线圈平面

Utility>Select>Entity

（2）得到线圈截面积.

Preprocessor>Modeling>Booleans>Operate Operate>Calc Geometric Items>Of Areas

选择OK

（3）将线圈面积赋予参数CAREA

Utility>Parameter>Get Scalar Data

第十四步：把电流密度加到平面上

Preprocessor> Solution>Define loads>Apply>Excitation>Curr Density>On Areas

第十五步：solve进行计算

Preprocessor> Solution >solve>electromagnet>Static Analysis>Opt & Solve

第十六步：后处理

（1）生成磁力线圈

General Postproc>plot results>Contour Plot>2D flux lines

（2）计算电磁力

General Postproc>Elec&Mag Calc>Component Based>Force

(3)显示总磁通密度值(BSUM)

General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solution

最后结果如下：