ANSYS电磁场分析指南 第十六章 电路分析
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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（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。
ansys电磁场仿真分析教程-PPT精选文档
– MMF（磁动势）
– 电感 – 特定需要
1-7
• 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.
衔铁
• 空气区:自由空间 (μr = 1) .
线圈
1-8
性质 柱体: μr = 1000 线圈: μr = 1 匝数: 2000 (整个线圈) 空气: 激励 μr = 1
• 选择 OK
1-33
•
进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK
这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略
1-34
• 生成磁力线圈 Postproc>plot results>2D flux lines • 选择 OK
使用缺省设置，选择OK, （在通常情 况下，可这样做）
• 模拟模型的轴对称形状 • 选择Options（选项） • Element behavior（单元行为） • 选择 Axisymmetric（轴对称） • 选择OK
1-13
•
定义材料 Preprocessor>Material Props>Isotropic
•
定义空气为1号材料(MURX = 1)
“所选取的线”
注：未划分单元前，加 上这种边界条件
“所选取的线”
1-22
• 生成有限元网格 • 利用智能尺寸选项来控制网格大小 Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-smartsize-basic
• 选择OK
1-23
• Preproc>-Meshing-Mesh>-Areas-Free> 在选取框内选择ALL
ANSYSapdl命令流笔记16-------耦合场分析基础
ANSYSapdl命令流笔记16-------耦合场分析基础耦合场分析概述前⾔耦合场分析，也称为多物理场分析，分析不同的物理场的相互作⽤以解决⼀个全局性的⼯程问题。
例如，当⼀个场分析的输⼊依赖于从另⼀个分析的结果，那么分析就会被耦合。
耦合⽅式有：单向耦合：前⼀个分析的结果作为载荷施加给下⼀个分析，⽽下⼀个分析的结果不会影响前⼀个场的分析结果。
例如，在热应⼒问题中，温度场会在结构场中引⼊热应变，但是结构应变通常不会影响温度分布。
因此，⽆需在两个现场解决⽅案之间进⾏迭代。
双向耦合：两个物理场的结果会相互影响。
例如，⾮线性材料的感应加热中，谐波电磁分析计算出焦⽿热，该热在瞬态热分析中⽤于随时间变化的温度解，⽽温度的变化会反过来影响电磁场材料属性的变化，从⽽改变电磁分析结果。
⼀、耦合场分析类型1.直接耦合场分析直接⽅法通常只包含⼀个分析，它使⽤⼀个包含所有必需⾃由度的耦合单元类型，通过计算包含所需物理量的单元矩阵或单元载荷向量的⽅式进⾏耦合。
具有直接耦合功能的单元有：SOLID5 ---------3-D 耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)PLANE13---------⼆维耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)FLUID29 ---------⼆维声学流体 单元(声学矩阵的推导)FLUID30 ---------3-D 8 节点声学流体单元 (声学矩阵的推导)LINK68------------热电耦合杆单元SOLID98----------四⾯体耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)FLUID116---------热流体耦合管单元CIRCU124--------电路单元TRANS126-------机电转换器单元(电容计算，耦合机电⽅法)SHELL157--------热电耦合壳单元FLUID220---------3-D 20 节点声学流体单元FLUID221---------3-D 10 节点声学流体单元PLANE222--------⼆维 4 节点耦合场实体单元PLANE223--------⼆维 8 节点耦合场实体单元SOLID226---------3-D 20 节点耦合场实体单元SOLID227---------3-D 10 节点耦合场实体单元PLANE233--------⼆维 8 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)SOLID236--------3-D 20 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)SOLID237--------3-D 10 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)优点：1.允许解决通常的有限元⽆法解决的问题。
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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11-17章
ANSYS电磁场分析指南第十一章磁宏11.1 什么是电磁宏电磁宏是ANSYS宏命令，其主要功能是帮助用户方便地建立分析模型、方便地获取想要观察的分析结果。
目前，ANSYS提供了下列宏命令，可用于电磁场分析：·CMATRIX：计算导体间自有和共有电容系数·CURR2D：计算二维导电体内电流·EMAGERR：计算在静电或电磁场分析中的相对误差·EMF：沿预定路径计算电动力（emf）或电压降·FLUXV：计算通过闭合回路的通量·FMAGBC：对一个单元组件加力边界条件·FMAGSUM：对单元组件进行电磁力求和计算·FOR2D：计算一个体上的磁力·HFSWEEP：在一个频率范围内对高频电磁波导进行时谐响应分析，并进行相应的后处理计算·HMAGSOLV：定义2-D谐波电磁求解选项并进行谐波求解·IMPD：计算同轴电磁设备在一个特定参考面上的阻抗·LMATRIX：计算任意一组导体间的电感矩阵·MAGSOLV：对静态分析定义磁分析选项并开始求解·MMF：沿一条路径计算磁动力·PERBC2D：对2—D平面分析施加周期性约束·PLF2D：生成等势的等值线图·PMGTRAN：对瞬态分析的电磁结果求和·POWERH：在导体内计算均方根（RMS）能量损失·QFACT：根据高频模态分析结果计算高频电磁谐振器件的品质因子·RACE：定义一个“跑道形”电流源·REFLCOEF：计算同轴电磁设备的电压反射系数、驻波比、和回波损失·SENERGY：计算单元中储存的磁能或共能·SPARM：计算同轴波导或TE10模式矩形波导两个端口间的反射参数·TORQ2D：计算在磁场中物体上的力矩·TORQC2D：基于一个圆形环路计算在磁场中物体上的力矩·TORQSUM：对2-D平面问题中单元部件上的Maxwell力矩和虚功力矩求和本章对这些宏有详细描述。
ansys电磁场仿真分析教程
• 模拟模型的轴对称形状 • 选择Options（选项） • Element behavior（单元行为） • 选择 Axisymmetric（轴对称） • 选择OK
1-13
• 定义材料 Preprocessor>Material Props>Isotropic
• 定义空气为1号材料(MURX = 1)
• 对称面 (B-B)边界条件 – 2D磁矢量势(MVP)方式，无须处理 – 加载电流与全模型相同
B
B
Quarter symmetry model of
the simple magnetizer
1-43
• 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
有限元网格
1-6
• 进行模拟 • 观察结果
– 某指定时刻 – 整个时间历程 • 后处理 – 磁力线 –力 – 力矩 – 损耗 – MMF（磁动势） – 电感 – 特定需要
1-7
• 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 (μr = 1) .
• 选On Lines并选取相应的线 • 选 OK
“所选取的线” 注：未划分单元前，加
上这种边界条件
“所选取的线”
1-22
• 生成有限元网格 • 利用智能尺寸选项来控制网格大小
Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-smartsize-basic
• 选择OK
1-23
• Preproc>-Meshing-Mesh>-Areas-Free> 在选取框内选择ALL 选择OK
ANSYS电磁场分析指南要点
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电磁分析教程
选择OK
• 打开绘制单元的材料属性 Utility>PlotCtrls>Numbering
• 选择 OK
1-24
• 力边界条件标志需要单元部件，即一组具有 “名称”的单元 • 把衔铁定义为一个单元组件 – 选择衔铁平面 Utility>select>entities
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY
Y
材料号 2
衔铁 长度=35
材料号3
线圈励磁为直流电流: 2 安 培
Coil
模型 轴对称 单位 (mm)
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
1-10
对于没有明确定义属性的 面，其属性缺省为1
• 选择 OK
1-20
• 这些平面要求与物理区和材料联系起来 • Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas
选取线圈平面
（在选择对话框里）点取OK 材料号窗口输入3
• 点 OK
1-21
• • •
加通量平行边界条件 Preprocessor>loads>apply>-magnetic-boundary-flux-par’l 选On Lines并选取相应的线 选 OK
• 选择 OK
1-33
•
进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK
ANSYS电磁场分析指南第十六章电路分析
第十六章电路分析16.1 什么是电路分析电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。
分析方法由源的类型来决定：源的类型分析方法交流（AC）谐波分析直流（DC）静态分析随时间变化瞬态分析要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。
ANSYS程序对于电路分析有如下性能：·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析·支持直流、交流和时间瞬态模拟ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，：·螺线管线圈·变压器·交流机械16.2 使用CIRCU124单元ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。
电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。
注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS 单元手册》。
16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。
例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。
对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。
表1CIRCU124单元能模拟的电路元件注意：全部的电路选项如上表和下图图1所示，ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数：R15（图形偏置，GOFFST）和R16（单元识别号，ID）。
本章下一节将详细讨论电路建模程序。
下图显示了利用不同的KEYOPT（1）设置建立的不同电路元件，那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点（即它们并不直接连接到电路中）。
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• 选择 OK
1-20
• 这些平面要求与物理区和材料联系起来 • Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas
选取线圈平面 （在选择对话框里）点取OK 材料号窗口输入3
• 点 OK
1-21
• 加通量平行边界条件 Preprocessor>loads>apply>-magnetic-boundary-flux-par’l
• 选择 OK
1-33
• 进行计算 Solu>-solve-electromagnet>Opt & Solve
• 选择OK
这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略
1-34
• 生成磁力线圈 Postproc>plot results>2D flux
lines • 选择 OK
使用缺省设置，选择OK, （在通常情 况下，可这样做）
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
简单导磁体的半对称模型
线圈 (象征性的)
1-42
• 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
• 选择 OK
1-37
第二章 第2节
二维静磁学
1-38
EMAG 模拟的概念
• 模型边界条件有:
– 磁通量垂直
– 磁通量平行
– 周期性对称 *
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• 设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences
• 选择OK
1-11
• 定义所有物理区的单元类型为 PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete
• 选择 Add • 选择磁矢量和8节点53号单元 • 选择 OK
• 对称面 (B-B)边界条件 – 2D磁矢量势(MVP)方式，无须处理 – 加载电流与全模型相同
B
B
Quarter symmetry model of
the simple magnetizer
1-43
• 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
有限元网格
1-6
• 进行模拟 • 观察结果
– 某指定时刻 – 整个时间历程 • 后处理 – 磁力线 –力 – 力矩 – 损耗 – MMF（磁动势） – 电感 – 特定需要
1-7
• 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 (μr = 1) .
• 为每个物理区定义材料 – 导磁率（常数或非线性） – 电阻率 – 矫顽磁力，剩余磁感应
衔铁 线圈 锭子
实体模型
1-5
• 建实体模型 • 给模型赋予属性以模拟物理区 • 赋予边界条件
– 线圈激励 – 外部边界 – 开放边界 • 实体模型划分网格 • 加补充约束条件（如果有必要） – 周期性边界条件 – 连接不同网格
• 选择 OK
1-37
第二章 第2节
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
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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
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
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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（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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第十六章电路分析16.1 什么是电路分析电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。
分析方法由源的类型来决定：源的类型分析方法交流（AC）谐波分析直流（DC）静态分析随时间变化瞬态分析要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。
ANSYS程序对于电路分析有如下性能：·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析·支持直流、交流和时间瞬态模拟ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，：·螺线管线圈·变压器·交流机械16.2 使用CIRCU124单元ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。
电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。
注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS单元手册》。
16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。
例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。
对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。
表1CIRCU124单元能模拟的电路元件注意：全部的电路选项如上表和下图图1所示，ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数：R15（图形偏置，GOFFST）和R16（单元识别号，ID）。
本章下一节将详细讨论电路建模程序。
下图显示了利用不同的KEYOPT（1）设置建立的不同电路元件，那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点（即它们并不直接连接到电路中）。
16.2.2 CIRCU124单元的载荷类型对于独立电流源和独立电压源可用CIRCU124单元KEYOPT（2）选项来设置激励形式，可以定义电流或电压的正弦、脉冲、指数或分段线性激励。
详细的载荷函数图和相应的实常数请参见《ANSYS单元手册》。
16.2.3 将FEA（有限元）区耦合到电路区可将电路分析的三种元件耦合到FEA区，图2所示的这三种元件直接连接到有限元模型的导体上（耦合是在矩阵中进行耦合的，因此只能为线性的）：在绞线圈连接中不能存在涡流，磁矢势（MVP）和电流决定线圈电压，连接的电路方程为：上述方程中，Rc 为线圈电阻，nc为匝数，Sc为线圈横截面积在块导体连接中可以考虑集肤效应，导体中的MVP和电压决定总电流，连接的电路方程为：上述方程中，L是导体长度，ΔV是电压降。
CANSYS程序通过电路元件和FEA导体单元上两个附加的自由度来达到耦合的目的，这些自由度特性如下：·CURR—流过电路和模型导体的电流·EMF—模型导体（2D绞线圈、2D块导体和3D线圈导体）的电压降·VOLT—3D块状导体内的电位16.3 使用CIRCU125单元可以用CIRCU125单元为通用二极管和齐纳二极管建模。
使用此单元时，请注意：·在二极管任何状态下，其I-U曲线的分段线性特性对应于一个Norton 等效电路，这个等效电路有一个动态阻抗(在工作点反向倾斜)和一个电流源（在I-U曲线的切线和I轴相交）。
·如果电压降比二极管（通常是理想二极管）的导通电压低很多，则在提取由单元misc记录号提供的单元电压降、电流、焦耳热损耗计算数据时会提示有取消错误。
要获得更准确的结果，需要通过提取单元的反力来获得单元电流，并根据二极管状态和I-U曲线重新计算电压。
·可以在后处理器中画二极管的能量和状态图·若AUTOTS打开，则按照标准的ANSYS自动时间步长功能来确定求解时间步长。
程序根据动态系统的特征值来估计时间步长。
当状态变化方向是按照预期估计的方向进行，则单元会发出调小时间步的信号，与接触单元间隙闭合类似。
·CIRCU125单元是高度非线性单元。
要获得收敛结果，通常需要定义收敛标准，而不是仅用缺省值。
用CNVTOL,VOLT,,0.001,2,1.0E-6来改变收敛标准。
16.4 使用电路建模程序对于所有电路分析，首先需要用CIRCU124, CIRCU125, TRANS126, COMBIN14, COMBIN39,和MASS21单元来建立电路模型。
建立电路模型的首选是使用ANSYS的电路建模程序，这是一个通过ANSYS图形用户界面（GUI）提供交互式处理的专用模块，它可以完成如下功能：·可以用鼠标来选择电路元件并把它们放置在电路中所要求的位置·交互式建立电路模型·给电路元件赋予“实”常数并进行编辑·给独立源赋予激励·以图形的方式验证所加激励·以交互的方式来和FEA区进行连接·可对电压源和电流源元件定义源载荷电路建模程序可生成单元类型、实常数、定义节点和单元。
支持多种单元类型。
和使用其他GUI特性一样，电路建模程序把用于建立电路模型的全部命令都写入记录文件（LOG文件）。
GUI提供专用的“wire element”选项。
可以方便的用“wire”连接各个电路。
Wire表示连接两点间的一小段短电路（导电率无穷大）。
MESH200单元只用来进行可视化的表示。
Wire两端的节点要进行电压耦合（CP命令），如果两段或更多段Wire连接在一起，则所有的节点都要进行电压耦合。
删除其中的一段，则所有连接在一起的Wire单元、节点耦合集以及所有没有与非“Wire”单元连接的节点都要被自动强行删除。
16.4.1 建立电路为了建立电路，应激活ANSYS 的GUI和使用下面描述的步骤。
在此也给出有关电路建模的补充提示：•电路图标都是固定尺寸，通过电路建模程序的“Center WP”选项可以设置图形的焦点和距离（MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>Circuit>Center WP）。
·对电路图标进行放缩或者改变电路布线的宽度，使用电路建模程序的"Scale Icon" 选项（MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>Circuit>Scale Icon.）。
•可以考虑显示两个窗口：一个是电路，另一个为所建模型•记住要将电路中的一个节点接地（通过GUI：Main Menu>Preprocessor> Loads> - Loads - Apply >-Electric-Boundary>-Voltage-On Nodes，或者用D命令）。
建模步骤如下：1．点取菜单路径Main Menu>Preferences，选项对话框出现。
2．如果打算做电路电磁耦合分析，选取“Electromagnetic”。
如果仅仅只做电路分析，则选取“Electric”。
3．点取Utility Menu>File>Change Jobname.对话框出现，为你的分析定义工作名，然后单击OK按钮。
4．点取Utility Menu>File>Change Title，在对话框内为你的分析规定一个标题名，然后单击OK。
5．点取Main Menu>Preprocessor>Create>Circuit，出现电路建模菜单。
6．如果需要把电路的放置远离目前的有限元模型（例如耦合电磁—电路分析），则在实用命令菜单中，使用工作平面（WorkPlane）选项，把工作平面原点移动到要开始建立电路模型的位置（否则，则跳过此步）。
电路的位置可以是任意的，且不影响分析结果。
为了方便起见，可使用MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>Circuit>Center WP来使工作平面原点处于图形窗口的中心。
7．从电路建模菜单中选择所需电路元件且遵照ANSYS输入窗口中的提示来建立模型。
通常是先用鼠标确定单元的I和J节点的位置，然后选取I—J线的一个偏置位置来为电路元件定位。
每种电路单元的长度和相对于其他电路单元位置可以是任意的，且不影响分析结果。
一旦已定义好全部所需位置，将弹出一个对话框，要求输入ID号（单元号）和实常数。
如果单元的图标尺寸太小，或电线太细，可通过Main Menu>Preprocessor >- Modeling -Create>Circuit>Scale Icon来调整图标显示8．建立好电路后，如果必要的话，可以验证和修改数据。
Plot Waveform菜单用于绘图和验证输入负载的波形。
另一个菜单，Edit Real Cnst，用于校核和修改任何电路元件的实常数。
删除特定的电路元件的方式是MainMenu>Preprocessor>Delete。
电路建模程序是建立电路模型的最方便的方法，也可以不用该程序，通过直接定义节点、单元类型、单元和实常数来建立模型。
一旦你建好电路，你可以进行静态、谐波或瞬态分析（源项确定了分析类型）16.5 避免电路不合理应该避免建立不合理电路，下面叙述不合理电路的情况：16.5.1 DC（直流）和谐波分析16.5.1.1电压源不要构成一个回路在图3中，根据Kirchoff（克希荷夫）回路方程，节点1和2之间电压会是多少？V1和V2不相等，电势不合理。
注意到在右图中电压发生器形成一个回路，即使电压V1和V2一致，也会导致数值求解错误。
图4图5是更复杂的不合理电路：16.5.1.2电流源不要形成短路在左下图6中，检查节点1的 Kirchoff（克希荷夫）节点方程，怎么平衡？如果I1≠I2，则平衡不为零，电流不合理。
即使I1＝I2，数值求解也会错误。
右下图7所示的电路更为复杂。
这里，电流源没有公共节点，但在图中所示的“超节点”上合乎Kirchoff节点定律。
“超节点”称为短路。
不能形成短路，即，不允许建立只有流入电流的超节点。
16.5.2 瞬态分析16.5.2.1电容和电压源不要形成回路在瞬态分析中，当t=0时，电容就相当于一个电压源，其电压为电容的起始电压，如右图图8所示。
在右下图9中，当开关刚闭合时，左侧电路的起始电流分布能用右侧的等效电路来计算。
这是一个不合理电路（会产生无穷大电流），因为电压源成了回路，不满足DC/AC电路中电压源不能形成回路的要求。