ansys电磁场仿真分析教程PPT学习教案

1、会计学1ansys电磁场仿真分析教程电磁场仿真分析教程1-2第1页/共427页1-3第2页/共427页1-4执行执行: solen3d.avi看动画看动画第3页/共427页1-5衔铁衔铁线圈线圈锭子锭子实体模型实体模型第4页/共427页1-6有限元网格有限元网格第5页/共427页1-7第6页/共427页1-8衔铁衔铁线圈线圈第7页/共427页1-9性质性质柱体柱体: r = 1000线圈线圈: r = 1 匝数匝数: 2000 (整个线圈整个线圈)空气空气: r = 1激励激励线圈励磁为直流电流线圈励磁为直流电流: 2 安安培培单位单位 (mm)衔铁衔铁Coil长度长度=35YX模型模型 轴对

2、称轴对称材料号材料号 2材料号材料号3第8页/共427页1-10n加边界条件第9页/共427页1-11选择选择OK第10页/共427页1-12第11页/共427页1-13第12页/共427页1-14 定义空气为定义空气为1 1号材料号材料(MURX = 1)选择选择 Apply (自动循环地定义下一个材料号）自动循环地定义下一个材料号）选择选择OK第13页/共427页1-15选择选择OK选择选择 Apply (自动循环地选择下一个材料号）自动循环地选择下一个材料号）第14页/共427页1-16选择选择 OK选择选择 OK (退出材料数据输入菜单）退出材料数据输入菜单）第15页/共427页1-1

3、7选择选择Apply (重复显示和输入重复显示和输入)建立线圈面建立线圈面选择选择 Apply利用利用TAB 键移动输键移动输入窗口入窗口第16页/共427页1-18选择选择 OK到了这步，建立了全部平到了这步，建立了全部平面，但它们还没有连接起面，但它们还没有连接起来来.衔铁衔铁线圈线圈第17页/共427页1-19现在这些平面被连接了，因此当现在这些平面被连接了，因此当生成单元时，各区域将共享区域生成单元时，各区域将共享区域边界上节点边界上节点这种操作后，原先平面被删除，这种操作后，原先平面被删除，而新的平面被重新编号而新的平面被重新编号第18页/共427页1-20选择选择 OK对于没有明确

4、定义属性的对于没有明确定义属性的面，其属性缺省为面，其属性缺省为1第19页/共427页1-21这些平面要求与物理区和材料联系起来这些平面要求与物理区和材料联系起来Preprocessor-Attributes-DefinePicked Areas选取线圈平面选取线圈平面（在选择对话框里）点取（在选择对话框里）点取OK 材料号窗口输入材料号窗口输入3点点 OK第20页/共427页1-22“所选取的线所选取的线”“所选取的线所选取的线”注：未划分单元前，加注：未划分单元前，加上这种边界条件上这种边界条件第21页/共427页1-23选择选择OK第22页/共427页1-24Preproc-Meshin

5、g-Mesh-Areas-Free在选取框内选择在选取框内选择ALL选择选择OK打开绘制单元的材料属性打开绘制单元的材料属性UtilityPlotCtrlsNumbering选择选择 OK第23页/共427页1-25用此选项在图形窗用此选项在图形窗口中选择平面口中选择平面再次选择用再次选择用APPLY一旦衔铁已选好，选择一旦衔铁已选好，选择OK (在选取框内）在选取框内）第24页/共427页1-26选择选择 OK 图示衔铁单元图示衔铁单元 Utilityplotelements衔铁单元衔铁单元用用“面面”第25页/共427页1-27选择选择 OK第26页/共427页1-28加力边界条件标志加力

6、边界条件标志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force选择选择OK 施加两个标志，用两个不同的方法来计算力施加两个标志，用两个不同的方法来计算力Maxwells 应力张量应力张量虚功虚功即使只有一种选项，也要鼠即使只有一种选项，也要鼠标选取标选取第27页/共427页1-29选择选择 OK第28页/共427页1-30选择选择OK ( 实体选择框实体选择框)选择线圈平面选择线圈平面选择选择 OK (选取框内选取框内)第29页/共427页1-31选择选择 OK第30页/共427页1-32去掉面号（如果有的话）去掉面号（如果有的话）这相应于几何面积总

7、和这相应于几何面积总和选择选择 OK第31页/共427页1-33选择选择 OK第32页/共427页1-34选择选择OK这些适用于用这些适用于用BH 数据来进行的分析，本题将忽略数据来进行的分析，本题将忽略第33页/共427页1-35使用缺省设置，选择使用缺省设置，选择OK, （在通常情在通常情况下，可这样做）况下，可这样做）单元边缘围绕的一个红色输廓表示该单元边缘围绕的一个红色输廓表示该区域为同类材料号区域为同类材料号第34页/共427页1-36计算力计算力PostprocElec&Mag CalcComp. Force选择选择 OK衔铁上力是在总体坐标衔铁上力是在总体坐标系下表示的，

8、此力的方系下表示的，此力的方向为使气隙缩小向为使气隙缩小必须用鼠标选取必须用鼠标选取第35页/共427页1-37显示总磁通密度值显示总磁通密度值 (BSUM) PostprocPlot ResultsNodal Solution 选择选择 OK第36页/共427页1-38第37页/共427页1-39简单励磁的平面模型简单励磁的平面模型AABB 线圈线圈 (象征性的象征性的)铁芯铁芯空气空气第38页/共427页1-40第39页/共427页1-41BB（1/2）对称模型）对称模型Pole FaceAAPreproc.loadsapplyboundaryflux parllines第40页/共427

9、页1-42 线圈线圈 (象征性的象征性的)简单导磁体的半对称模型简单导磁体的半对称模型第41页/共427页1-43Quarter symmetry model of the simple magnetizerBB第42页/共427页1-44励磁体励磁体1/4对称模型对称模型BB第43页/共427页1-45Plane13变压器变压器汇流排汇流排传感器传感器线性或任意线性或任意永磁系统永磁系统螺线管磁体（致动器）螺线管磁体（致动器）直线或旋转电机直线或旋转电机负载机械负载机械机械力矩机械力矩第44页/共427页1-46中节点中节点第45页/共427页1-47用单元类型号用单元类型号给平面赋属性给平

10、面赋属性选择选择OK第46页/共427页1-48第47页/共427页1-49几何体型几何体型式式用于直流模拟用于直流模拟选择选择 OK用于定义平面属性的参考号用于定义平面属性的参考号因为因为plane13 用于耦合场模拟，故该用于耦合场模拟，故该单元可以具有应力单元可以具有应力/应变结构选项应变结构选项第48页/共427页1-50 线圈线圈两种情况都是施两种情况都是施加正向电流加正向电流铁板铁板磁流密度矢磁流密度矢量显示量显示铁环铁环轴对称轴对称: +Z 电流方向进平面电流方向进平面平面平面:+Z 电流方向出平面电流方向出平面第49页/共427页1-51电枢电枢线圈线圈定子定子平面或平面或 轴

11、对称轴对称 ?平面或平面或 轴对称轴对称 ?第50页/共427页1-52第51页/共427页1-53增加单元类型号以增加单元类型号以给平面赋属性给平面赋属性选择选择 OK第52页/共427页1-54*包括交流分析包括交流分析plane53单元模拟运动导体示图单元模拟运动导体示图选择选择OK第53页/共427页1-55选择选择第54页/共427页1-56平面属性要求实平面属性要求实常数设置号常数设置号速度单位速度单位: 米米/秒秒角速度单位角速度单位: 弧度弧度/秒秒选择选择 OK平面属性要求赋予平面属性要求赋予单元类型号数单元类型号数第55页/共427页1-57第56页/共427页1-58求解

12、模型的单位制求解模型的单位制 : SI第57页/共427页1-59平面属性要求赋予平面属性要求赋予材料质性号材料质性号r 相对磁导率相对磁导率第58页/共427页1-60通过指定路径可在其它位置得到材料数据通过指定路径可在其它位置得到材料数据第59页/共427页1-61选择材料选择材料选择材料属性选择材料属性选择选择 OK第60页/共427页1-62表示在列表示在列表显示中表显示中的数据点的数据点号号材料号材料号第61页/共427页1-63选择选择OK第62页/共427页1-64第63页/共427页1-65 H(A/m) B(T) 1575. 1.10 2365. 1.30 7875. 1.5

13、0 15750. 1.56 31500. 1.63 47245. 1.66 78740. 1.70 第64页/共427页1-66平面属性要求赋予材料号平面属性要求赋予材料号选择选择OK第65页/共427页1-67输入数据后，用鼠标点取输入数据后，用鼠标点取 FileApply/Quit图示图示: Preprocmaterial propsdata tablesgraph 列表列表: Preprocmaterial propsdata tableslist第66页/共427页1-68第67页/共427页1-69选择文件名选择文件名选取生成的选取生成的BH 数据的材料属性数据的材料属性第68页/共

14、427页1-70力力磁动势磁动势误差范数误差范数电流电流磁力线磁力线路径图示路径图示能量能量电感电感“气隙气隙” (mm) “线圈线圈”部件部件 “衔铁衔铁”部件部件材料材料号号5 (同衔铁同衔铁)第69页/共427页1-71励磁励磁 直流施加到线圈直流施加到线圈: 3 安培安培单位单位: 毫米毫米(mm)第70页/共427页1-72第71页/共427页1-73参数化建模需要：参数化建模需要： 参数参数GAP必须定义必须定义 在命令行输入在命令行输入 gap=.5 并回车并回车 点取点取OK选择分网密度选择分网密度Preprocsize cntrlbasic第72页/共427页1-74 在在A

15、NSYS命令窗口输入命令窗口输入axis2s并回车，以建立模型并回车，以建立模型第73页/共427页1-75第74页/共427页1-76如下方式定义材料号如下方式定义材料号 1（自由空间磁导率）（自由空间磁导率） Preprocmaterial propsisotropic选择选择OK选择选择OK第75页/共427页1-77选择选择 OK第76页/共427页1-78给衔铁加力边界条件标志给衔铁加力边界条件标志 PreprocessorLoadsApply-Magnetic-FlagComp Force选择选择 OK用不同的方法计算力，故加载两种标志用不同的方法计算力，故加载两种标志Maxwel

16、l 应力张量应力张量虚功虚功 选择选择 ARMATURE第77页/共427页1-79请确认请确认第78页/共427页1-80第79页/共427页1-81轴对称模型只产生垂直方向力轴对称模型只产生垂直方向力定义单元表项定义单元表项 FVW_Y 虚功虚功Y方向力方向力 FMX_Y Maxwell应力应力Y方向力方向力环状模型力总和环状模型力总和选择选择 OK第80页/共427页1-821) 首先选择空气单元首先选择空气单元- 材料属性为材料属性为1 选择选择 Apply2) 用用 Num/Pick从中选取邻从中选取邻近衔铁面空气单元近衔铁面空气单元用框选取用框选取第81页/共427页1-83在气隙

17、中选取在气隙中选取空气单元空气单元选择选择OK第82页/共427页1-84点取节点点取节点 2给一个任意的名字给一个任意的名字增加沿路径的数据采样点的数量增加沿路径的数据采样点的数量点取节点点取节点 1选择选择 OK第83页/共427页1-85路径定义信息如下路径定义信息如下路径内的结果插值是在总体坐标系下（与柱坐标系或其它局部坐路径内的结果插值是在总体坐标系下（与柱坐标系或其它局部坐标系相比）标系相比）路径由直线组成路径由直线组成第84页/共427页1-86 任意名任意名 选择选择 选择选择OK第85页/共427页1-87路径图示迭加在几何体上路径图示迭加在几何体上已定义已定义将路径显示图缩

18、放到一将路径显示图缩放到一个较好的程度个较好的程度选择选择 OK第86页/共427页1-88节点节点第87页/共427页1-89离路径节点节点离路径节点节点1的距离的距离 路径上的力路径上的力(F_Y) 也能打印输出也能打印输出 Postprocpath operationslist path items选择选择OK第88页/共427页1-90选择选择 第89页/共427页1-91任意名任意名作用于整个圆环上的作用于整个圆环上的 X 方向的方向的Lorentz 力力选择选择 OK选择选择 Add第90页/共427页1-92选择选择 OK第91页/共427页1-93作用在线圈单元上的总力作用在线

19、圈单元上的总力Postproelement tablesum of each item 该操作作用于全部激活单元上该操作作用于全部激活单元上 相当于相当于360圆周上圆周上的受力的受力 力单位为牛顿力单位为牛顿: N第92页/共427页1-94 B_ERR 单位单位 (T) H_ERR 单位单位 (Amps/m) BN_ERR 和和HN_ERR 由最大值归一化由最大值归一化第93页/共427页1-95 BN_ERR 能用磁力线图进行等值显示能用磁力线图进行等值显示 图示图示 BN_ERR单元表项单元表项 Postproelement tableplot elem table 选择选择 OK 激

20、活激活NOERASE 选择选择 Utilityplot cntrlserase options第94页/共427页1-96图示磁力线图示磁力线Postproplot results2D flux lines选择选择OK第95页/共427页1-97第96页/共427页1-98注：铁的共能大约是贮能的注：铁的共能大约是贮能的8倍，表示铁的饱和效应所致倍，表示铁的饱和效应所致第97页/共427页1-99plane53单元在线帮单元在线帮助助 选择选择 OK 这是绝对磁导率这是绝对磁导率第98页/共427页1-100用已有名字用已有名字自由空间磁导率参数自由空间磁导率参数不需要第二个不需要第二个单元表

21、项单元表项选择选择OK第99页/共427页1-101注意饱和区注意饱和区选择选择t OK第100页/共427页1-102 沿闭合线计算磁动势沿闭合线计算磁动势 MMF 确保整个模型都被激活确保整个模型都被激活 必须定义围绕线圈的路径必须定义围绕线圈的路径 Postproelec&mag calcdefine pathby nodes选取如图所示的选取如图所示的7个节点，个节点，可从任一节点开始可从任一节点开始路径的最终节点应与起路径的最终节点应与起始节点是同一个始节点是同一个跨越空气隙时，气隙两边的跨越空气隙时，气隙两边的铁边界上各选取一个节点铁边界上各选取一个节点第101页/共427

22、页1-103由于铁与空气的界由于铁与空气的界面处面处H值不连续，故值不连续，故应增加采样点的数应增加采样点的数目目选择选择OK第102页/共427页1-104MMF正负号由右手定则决定，路径的反时针方向与线圈电流的方向相反正负号由右手定则决定，路径的反时针方向与线圈电流的方向相反（对于轴对称模型，正电流方向为进行平面方向）（对于轴对称模型，正电流方向为进行平面方向）第103页/共427页1-105选取节点选取节点 1选取节点选取节点2MMF = -384 A-t第104页/共427页1-106n可用另一种方法显示这一点：将铁芯的磁导率设为1000，进行线性求解第105页/共427页1-107第

23、106页/共427页1-108，照电机计算n更精确的方法: LMATRIX 宏nSolumagneticinductancen见帮助文档中的说明和实例第107页/共427页1-109第108页/共427页1-110H (Amp/m)B(T)BrHc固有曲线固有曲线感应曲线感应曲线第二象限曲线图第二象限曲线图稀土磁体典型曲线稀土磁体典型曲线第109页/共427页1-111年代年代第110页/共427页1-112r = Br /(0 Hc)为使用方便，自由空间磁导率参数为使用方便，自由空间磁导率参数MUZ可以在命令窗口输入可以在命令窗口输入MUZ=acos(-1) * IE-7缺省值时，角度的单位

24、为弧度。用缺省值时，角度的单位为弧度。用SIN或或COS 函数来计算函数来计算Hc的分量的分量时，常用时，常用“度度”单位。因此角度的单位要变换：单位。因此角度的单位要变换：Utilityparametersangular units选择选择 OK 在输入窗口中输入在输入窗口中输入HC*COS(60) 来代替数值输入来代替数值输入第111页/共427页1-113材料材料 2 磁化方向平行于总体坐标+ X 方向Br = 1T Hc=700,000 A/m空气空气选择选择 OK选择选择 OK第112页/共427页1-114 材料 2 磁化方向为总体坐标磁化方向为总体坐标+X 方方向反时针旋转向反时

25、针旋转60 度度Br=1 Hc=700,000 A/m选择选择 OK选择选择 OK第113页/共427页1-115 材料材料 2第114页/共427页1-116SNSN磁极中心（象征性的）磁极中心（象征性的）第115页/共427页1-117永磁体永磁体第116页/共427页1-118通量平行条件通量平行条件磁极中心磁极中心第117页/共427页1-119材料材料 2材料材料 1 选择选择 OK第118页/共427页1-120输入输入Y方向磁体属性（柱坐标系的切线方向，该坐标系待后定义）方向磁体属性（柱坐标系的切线方向，该坐标系待后定义）选择选择OK选择选择OK输入空气的各向同性磁导率（材料输入

26、空气的各向同性磁导率（材料1）Preproc.material propsisotropic选择选择OK第119页/共427页1-121在在ANSYS输入窗口中，利用外半径输入窗口中，利用外半径0.01，角度，角度45，输入局部坐标系原，输入局部坐标系原点位置坐标点位置坐标回车（键盘）回车（键盘）在建立局部坐标系框内选择在建立局部坐标系框内选择OK第120页/共427页1-12211号局部极坐标系，其号局部极坐标系，其与磁极中心相对应与磁极中心相对应第121页/共427页1-123输入输入11以标志该坐标系以标志该坐标系选择坐标系的类型选择坐标系的类型在命令行输入的参数表在命令行输入的参数表达

27、式的结果达式的结果选择选择 OK第122页/共427页1-124选择选择 OK第123页/共427页1-125第124页/共427页1-126第125页/共427页1-127选择选择 OK第126页/共427页1-128磁通密度磁通密度B的方向相应于的方向相应于MGYY和和11号坐标系正切向号坐标系正切向第127页/共427页1-129Br (T)B (T)Hc (Amp/m)H (Amp/m)第128页/共427页1-130Hc = 50,400 (Amp/m)单位单位: H(Amp/m) & B (T)ALNICO 5 系列材料实例系列材料实例输入数据的输入数据的BH曲线曲线第12

28、9页/共427页1-131第130页/共427页1-132第131页/共427页1-133定子定子磁性离合器磁性离合器转子转子第132页/共427页1-134磁离合器磁离合器1/12模型模型转子铁，转子铁，材料材料 2转子磁体转子磁体，材料，材料 3定子磁体定子磁体，材料，材料 6定子铁，定子铁，材料材料 5(上面只显示了一半模型上面只显示了一半模型)第133页/共427页1-135材料号材料号该磁体单元的该磁体单元的X方向为方向为11号局部坐标系的号局部坐标系的X方向方向该磁体单元的该磁体单元的X 方向为方向为12号局部坐标系的号局部坐标系的X方向方向第134页/共427页1-136重复这些

29、步骤，定义定子磁体材料重复这些步骤，定义定子磁体材料3选择选择 OK选择选择OK第135页/共427页1-137回车（键盘）回车（键盘）在选择框选取在选择框选取OK第136页/共427页1-13811号局部坐标系的号局部坐标系的X轴与总轴与总体坐标系体坐标系X轴的夹角轴的夹角选取选取OK第137页/共427页1-139下面转子磁体是下面转子磁体是-30, 但方向相但方向相反反 (180 ) 选择选择OK0-30+180第138页/共427页1-140选择选择 OK“白白”“”“绿绿”坐标轴分别相坐标轴分别相应于单元轴的应于单元轴的X、Y方向方向第139页/共427页1-141选择选择OK第14

30、0页/共427页1-142第141页/共427页1-143选择选择OK用关键点函数功用关键点函数功能得到内外半径能得到内外半径的值的值选择选择OK模型另一侧边模型另一侧边的位置的位置第142页/共427页1-144耦合使内半径满足通耦合使内半径满足通量平行条件量平行条件各自的约束方程保各自的约束方程保证了奇对称条件证了奇对称条件强制约束使外半径满足强制约束使外半径满足通量平行条件通量平行条件第143页/共427页1-145施加相应的表面标施加相应的表面标志以计算力志以计算力/力矩力矩(只图示模型上半部分）只图示模型上半部分）第144页/共427页1-146磁力线图磁力线图第145页/共427页

31、1-147力矩作用于定子力矩作用于定子注意：力矩单位为单位长度注意：力矩单位为单位长度牛米牛米第146页/共427页1-148计算力矩时的计算力矩时的圆形路径半径圆形路径半径选择选择 OK第147页/共427页1-149力矩作用在转子上使定子和转子磁极成一直线排列力矩作用在转子上使定子和转子磁极成一直线排列力矩计算路径力矩计算路径第148页/共427页1-150定子定子转子转子第149页/共427页1-151问题描述问题描述轴对称致动器轴对称致动器分析目的分析目的计算衔铁在任意垂直位计算衔铁在任意垂直位置时的电磁力置时的电磁力线圈线圈定子定子衔铁衔铁第150页/共427页1-152衔铁运动方向

32、衔铁运动方向衔铁材料衔铁材料 4定子材料定子材料 4线圈材料线圈材料 3第151页/共427页1-153输入宏命令输入宏命令mv_arm.mac建立模型建立模型实体模型和单元（实体模型和单元（SI 单位制）单位制）磁化率磁化率 = 1000衔铁单元组件衔铁单元组件A_IRON 衔铁单元和节点组件衔铁单元和节点组件ARMATURE线圈为线圈为4000安匝安匝模型在此线上不相连模型在此线上不相连第152页/共427页1-154定子内半径定子内半径全部节点全部节点第153页/共427页1-155选择选择 OK第154页/共427页1-156生成约束方程生成约束方程第155页/共427页1-157选择

33、选择 OK产生运动后，衔铁产生运动后，衔铁力标志仍然有效力标志仍然有效第156页/共427页1-158BSUM (T)磁通密度和磁力线磁通密度和磁力线迭加显示迭加显示第157页/共427页1-159作用在衔铁上的力迫作用在衔铁上的力迫使衔铁向下运动使衔铁向下运动第158页/共427页1-160衔铁向下运动距离衔铁向下运动距离选择选择 OK第159页/共427页1-161选择选择 OK 与前面一样重新设置衔铁的关联与前面一样重新设置衔铁的关联对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件执行求解执行求解第160页/共427页1-162BS

34、UM (T)显示磁通密度和磁力线迭加图显示磁通密度和磁力线迭加图由于衔铁位置改变，磁力由于衔铁位置改变，磁力线随着变化线随着变化定子内最大磁密定子内最大磁密BSUM增增大大模型交界处磁场连续模型交界处磁场连续第161页/共427页1-163第162页/共427页1-164第163页/共427页1-165第164页/共427页1-166角角 (度度)励磁电压励磁电压 (V) 电流密度电流密度 (A/m2) 第165页/共427页1-167第166页/共427页1-168通量垂直条件通量垂直条件绞线圈绞线圈二维轴对称有限元模型二维轴对称有限元模型电流密度电流密度: 1E6 A/m2 频率频率: 1

35、00Hz导电杆导电杆第167页/共427页1-169实数解实数解虚数解虚数解第168页/共427页1-170执行动画文件：执行动画文件：acaz.avi观察场动画观察场动画第169页/共427页1-171执行动画文件执行动画文件acjt.avi ，观察电流动画，观察电流动画第170页/共427页1-172第171页/共427页1-173杆中心杆中心杆外半径杆外半径(m)第172页/共427页1-174第173页/共427页1-175 = 100 00 = 1.2566E-6 (H/m)= 2E-7 (Ohm-m)f = 100 (Hz) 代入代入, =(3.1415)(100)(1.2566E

36、-6)(.5E+7)(100) -1/2 =.0023 m =2.3 mmmm）mm，由于轴对称形状的影响，电流由于轴对称形状的影响，电流衰减值大于表面电流值的衰减值大于表面电流值的1/e (2.71) 。第174页/共427页1-176第175页/共427页1-177第176页/共427页1-178典型应用典型应用:变压器中的大导体变压器中的大导体鼠笼电机导电杆鼠笼电机导电杆感应加热感应加热第177页/共427页1-179BSUM (T)MX电流密度幅值电流密度幅值 (A/m2)MX导电杆导电杆在绞线圈内的圆柱形导电杆上能观察到涡流效应在绞线圈内的圆柱形导电杆上能观察到涡流效应第178页/共

37、427页1-180三维导体终端连接三维导体终端连接二维模型二维模型第179页/共427页1-181三维导体终端连接三维导体终端连接部分导体不建模部分导体不建模二维模型二维模型第180页/共427页1-182三维导体在终端开路三维导体在终端开路二维模型二维模型第181页/共427页1-183第182页/共427页1-184第183页/共427页1-185叠片叠片磁通方向磁通方向第184页/共427页1-186磁通方向磁通方向叠片叠片第185页/共427页1-187问题描述问题描述平面平面导体为电流供电导体为电流供电导体为块导体导体为块导体 导体和空气都在磁导导体和空气都在磁导率无限大的槽内率无限

38、大的槽内分析顺序分析顺序建模建模加边界条件加边界条件执行模拟执行模拟后处理后处理磁力线磁力线功率损失功率损失 导体导体空气空气铁铁第186页/共427页1-188空气空气铁铁 导体导体 第187页/共427页1-189导体为导体为2号单元类型号单元类型平面平面 选择选择 OK第188页/共427页1-190选择选择 OK第189页/共427页1-191用二者之一用二者之一1) 窗口命令窗口命令2) Utilityparameterscalar输入参数后选择输入参数后选择Accept 第190页/共427页1-192选择选择 Apply建立导体上半部份建立导体上半部份建立导体下半部份建立导体下半

39、部份Preproc createrectangleby dimensions把上下导体连成一个平面把上下导体连成一个平面Preprocoperateaddareas Pick All第191页/共427页1-193利用利用glue 操作连接两个平面操作连接两个平面 Preprocoperateglueareas 选择选择 Pick All 选择选择 OK第192页/共427页1-194选择选择 OK第193页/共427页1-195打开材料号显示打开材料号显示第194页/共427页1-196第195页/共427页1-197耦合显示符号耦合显示符号主节点主节点选择选择 OK第196页/共427页1

40、-198第197页/共427页1-199 选择选择 OK第198页/共427页1-200选择谐波分析类型选择谐波分析类型 Solutionnew analysis (选择选择Harmonic)第199页/共427页1-201终止频率：允许模拟终止频率：允许模拟多个频率多个频率多个频率模拟时，确保相同频率激励多个频率模拟时，确保相同频率激励确定（模拟）中间频率分段数确定（模拟）中间频率分段数第200页/共427页1-202 选择选择 OK第201页/共427页1-203选择选择 OK第202页/共427页1-204电流分布电流分布选择导体选择导体 Postprocelec&mag cal

41、ccurrent第203页/共427页1-205第204页/共427页1-206选择选择 OK第205页/共427页1-207电流分布电流分布选择导体选择导体 Postprocelec&mag calccurrent第206页/共427页1-208选择选择 OK第207页/共427页1-209功率损失为单位导体长度功率损失为单位导体长度结果以参数方式贮存，可用命令结果以参数方式贮存，可用命令 Utilityparameterscalar来观察来观察第208页/共427页1-210选择选择 OK第209页/共427页1-211第210页/共427页1-212Units: m第211页/共

42、427页1-213第212页/共427页1-214第213页/共427页1-215Shading ring第214页/共427页1-216第215页/共427页1-217选择选择 OK选择选择 Options第216页/共427页1-218空气空气定子定子衔铁衔铁线圈线圈屏蔽圆环屏蔽圆环证实材料性质证实材料性质第217页/共427页1-219第218页/共427页1-220将面积输入参数将面积输入参数ACOND Utilityparametersget scalar选择选择 OK求得线圈的截面积求得线圈的截面积选择线圈平面选择线圈平面计算线圈截面积计算线圈截面积Preprocoperateca

43、lc geom itemsof areasOK 第219页/共427页1-221输入参数名输入参数名第220页/共427页1-222 2XcN2 Ac RcoilCf = 第221页/共427页1-223选择选择 OK选择选择 OK输入参数名输入参数名第222页/共427页1-224选择选择 Accept线圈填充系数线圈填充系数CF由由Utilityparameters菜单计算菜单计算许多致动器设计都在同一窗口并联多个线圈，如果只对一个线圈进行模许多致动器设计都在同一窗口并联多个线圈，如果只对一个线圈进行模拟，则只要求建立这一个线圈的模型，这导致填充系数看起来很低拟，则只要求建立这一个线圈的模

44、型，这导致填充系数看起来很低第223页/共427页1-225第224页/共427页1-226选择选择 Add 选择选择 OK第225页/共427页1-227选择选择 OK应用下列菜单列出实常数应用下列菜单列出实常数 Utilitylistpropertiesall real constants第226页/共427页1-228选择选择 OK必须是一个新的必须是一个新的设置参数号设置参数号第227页/共427页1-229输入参数名输入参数名选择选择 OK输入的耦合组号应输入的耦合组号应是是CP_MX+1 选择选择 OK第228页/共427页1-230峰值电压峰值电压第229页/共427页1-231

45、 衔铁组件施加力标志衔铁组件施加力标志 Preprocapplyflagcomp. force选择选择 OK第230页/共427页1-232选择选择 OK开始求解开始求解 Solusolve current ls选择选择 OK第231页/共427页1-233选择选择 OK第232页/共427页1-234在气隙和铜环在气隙和铜环附近的附近的BSUM (总磁通密度总磁通密度)第233页/共427页1-235选择选择 OK第234页/共427页1-236在铜环和气在铜环和气隙区附近的隙区附近的BSUM 第235页/共427页1-237选择选择 OK频率频率(Hz)由虚功法计算的力由虚功法计算的力Ma

46、xwell应力张量法计算的力应力张量法计算的力第236页/共427页1-238图示环内功率损失图示环内功率损失 Postprocplot resultselem table第237页/共427页1-239利用单元表利用单元表ERES 选项，可观察到线圈直流电阻，该值贮存于序列号选项，可观察到线圈直流电阻，该值贮存于序列号8内（见内（见PLANE53单元的帮助文档）单元的帮助文档）选择线圈区域（选择线圈区域（ COIL组件）组件）定义单元表定义单元表ERES，选择选择ADDPostprocelement tabledefine table ADD选择选择 OK第238页/共427页1-240Po

47、stprocelement tabledefine tablesum of each item这个通过单元表得到的电阻值与通过实常数定义的这个通过单元表得到的电阻值与通过实常数定义的12欧姆差别很小欧姆差别很小第239页/共427页1-241选择选择 OK第240页/共427页1-242选择选择 OK求解结果标识求解结果标识第241页/共427页1-243选择选择 OK 列出实数解的列出实数解的CURR结果结果 Postproclist resultsnodal solution (use CURR as before)实数解标识缺省实数解标识缺省第242页/共427页1-244第243页/共

48、427页1-245第244页/共427页1-24610 电阻器电阻器50 mH 电感器电感器2 f 电容器电容器 24 伏电压源伏电压源第245页/共427页1-247从从Help 查询到查询到Circ124 单单元类型元类型(典型例）典型例）第246页/共427页1-248第247页/共427页1-249n单元的起始节点n单元的终止节点n两个节点左边或右边的偏置量第248页/共427页1-250鼠标点取的第一位置，为单元的鼠标点取的第一位置，为单元的 I 节点节点鼠标点取的第二位置，为单元的鼠标点取的第二位置，为单元的 J 节点节点鼠标点取的第三位置，以确定单元鼠标点取的第三位置，以确定单元

49、的定位的定位第249页/共427页1-251一旦鼠标点取完三个位置，程序弹出一个一旦鼠标点取完三个位置，程序弹出一个对话框以输入对话框以输入 IVS的参数的参数V4识别号识别号电压幅值电压幅值 (峰值峰值)， 不是均方根值不是均方根值相位角相位角 (度度)选择选择 OK第250页/共427页1-252鼠标点取鼠标点取的第一点的第一点鼠标点取鼠标点取的第二点的第二点识别号识别号电阻值电阻值 选择选择 OK第251页/共427页1-253鼠标点取鼠标点取的第一点的第一点鼠标点取鼠标点取的第二点的第二点识别号识别号电感值电感值 (H)选择选择 OK第252页/共427页1-254鼠标点取鼠标点取的第

50、一点的第一点鼠标点取的鼠标点取的第二点第二点识别号识别号电容值电容值 (farads)选择选择 OK第253页/共427页1-255选择选择 OK第254页/共427页1-256选择选择 OKSolucurrent LS选择选择 OK第255页/共427页1-257选择选择 OK第256页/共427页1-258虚数分量求解结果虚数分量求解结果第257页/共427页1-259第258页/共427页1-260实数分量求解结果实数分量求解结果第259页/共427页1-261初极初极次极次极磁路磁路空气隙空气隙不同颜色表示不同材料不同颜色表示不同材料第260页/共427页1-262第261页/共427

51、页1-263全部边线通量平行全部边线通量平行第262页/共427页1-264空气空气铁铁次极线圈次极线圈初极线圈初极线圈第263页/共427页1-265变压器模型变压器模型铁芯叠片铁芯叠片: 材料材料 2空气隙空气隙初极初极次极次极第264页/共427页1-266单元类型单元类型 2第265页/共427页1-267要求在单元类型选项中激活这些自由度要求在单元类型选项中激活这些自由度第266页/共427页1-268选择选择 OK线圈单元类型号线圈单元类型号要求选取这些自由度要求选取这些自由度第267页/共427页1-269次边次边 (s-边边) 实常实常数设置号数设置号2原边原边(p-边边) 实

52、常数为实常数为1第268页/共427页1-270线圈单元图线圈单元图第269页/共427页1-271A RcoilCf = N2L式中式中 N = 线圈匝数线圈匝数 =电阻率电阻率 ( -M) L = 折合长度折合长度 (M) (折合长度折合长度L可能需作适当调整，以计及终端绕组的影响）可能需作适当调整，以计及终端绕组的影响） A = 线圈区域单元面积线圈区域单元面积 (m2) Rcoil = 单个线圈电阻单个线圈电阻()第270页/共427页1-272第271页/共427页1-273选择选择 EDIT对应于初极线圈对应于初极线圈对应于初极线圈对应于初极线圈选择选择 OK第272页/共427页

53、1-274线圈区单元类型号线圈区单元类型号选择选择 APPLY (输入次极线圈数据输入次极线圈数据)第273页/共427页1-275 选择选择 OK 第274页/共427页1-276变压器有变压器有限元区限元区首先，鼠标选首先，鼠标选取起始节点取起始节点其次，鼠标选其次，鼠标选取终止节点取终止节点最后，鼠标点最后，鼠标点取电路单元的取电路单元的偏置位置偏置位置第275页/共427页1-277峰值（电压）峰值（电压）相位角（度）相位角（度）电路单元标志号电路单元标志号选择选择 OK注注: 完成此窗口后，才显示实际电路单元完成此窗口后，才显示实际电路单元第三个位置选取后输入第三个位置选取后输入:第

54、276页/共427页1-278首先，鼠标选取首先，鼠标选取SCE连接到连接到IVS的一端的一端第二，鼠标选取第二，鼠标选取SCE 连接到连接到IVS的另一端的另一端第三，用鼠标选取第三，用鼠标选取SCE 的偏置位置的偏置位置最后的鼠标点取将最后的鼠标点取将SCE连接到有限元区连接到有限元区的横截面上的横截面上 ，该单元该单元必须为初极的有限元必须为初极的有限元单元单元 第277页/共427页1-279标志各标志各个个SCE允许允许SCE改变已定改变已定义好的实常数值义好的实常数值选择选择 OK第278页/共427页1-280鼠标第一鼠标第一次选取次选取鼠标第二鼠标第二次选取次选取鼠标第三次选取

55、鼠标第三次选取电阻器识别号和电阻值电阻器识别号和电阻值选择选择 OK第279页/共427页1-281鼠标第一次选鼠标第一次选取将取将SCE 连连接到接到RES鼠标第二鼠标第二次选取次选取鼠标第三次鼠标第三次选取选取最后的鼠标点取将最后的鼠标点取将SCE 连接到次极单元连接到次极单元采用与前面定义过的绞线采用与前面定义过的绞线圈相同的数据圈相同的数据选择选择 OK用户线路设备标识图用户线路设备标识图第280页/共427页1-282第281页/共427页1-283选择选择 APPLY线圈区要求耦合线圈区要求耦合CURR和和EMF自由度以使电流守恒，以及使绕组电流均自由度以使电流守恒，以及使绕组电流

56、均匀分布匀分布初极初极利用利用P-SIDE组件选取初极单元节点组件选取初极单元节点在初极生成两组耦合在初极生成两组耦合Preproccoupling/ceqncouple DOF选择选择 Pick ALL 第282页/共427页1-284选择选择 OK设置号必须不相同设置号必须不相同选择选择 OK初极耦合初极耦合第283页/共427页1-285对次极生成两组耦合对次极生成两组耦合 Preproccoupling/ceqncouple DOF选择选择 Pick ALL选择选择 APPLY设置号必须唯一设置号必须唯一第284页/共427页1-286设置号唯一设置号唯一次极耦合次极耦合选择选择OK第

57、285页/共427页1-287注：线段颜色变亮注：线段颜色变亮第286页/共427页1-288选择选择 OK第287页/共427页1-289确认模型为二维确认模型为二维电路附加自由度电路附加自由度选择选择 OK第288页/共427页1-290 读入结果，图形显示两种结果读入结果，图形显示两种结果Postprocby load step REAL实数解实数解Postprocby load IMAGINARY虚数解虚数解第289页/共427页1-291从从Help查询查询PLANE53单元单元第290页/共427页1-292只选择次极线圈单元：只选择次极线圈单元： s-side组件组件对全部激活单

58、元的对全部激活单元的ERES求和求和Postprocelement tablesum of each item选择选择 OK第291页/共427页1-293选择选择 OK为了得到实数解结果，首先重新读入实数解载荷步，重复上述列表为了得到实数解结果，首先重新读入实数解载荷步，重复上述列表（ List ）操作）操作第292页/共427页1-294初初极极线线圈圈次次极极线线圈圈实实数数解解-.8098.09虚虚数数解解3.39-33.87初初极极线线圈圈次次极极线线圈圈实实数数解解24.3.61E-5虚数解101.70功率功率 (W)电流电流 (A)第293页/共427页1-295第294页/共4

59、27页1-296第295页/共427页1-297第296页/共427页1-298衔铁衔铁圆环圆环线圈线圈第297页/共427页1-299圆环圆环线圈线圈衔铁衔铁定子定子H (A/m)B (T)第298页/共427页1-300时间（时间（S）电压电压(V)24圆环圆环线圈线圈衔铁衔铁第299页/共427页1-301 圆环圆环线圈线圈衔铁衔铁第300页/共427页1-302 环环线圈线圈衔铁衔铁第301页/共427页1-303载压线圈的电流耦合载压线圈的电流耦合第302页/共427页1-304控制将结果写入结果文件的频控制将结果写入结果文件的频度，度， “2”表示每隔一个时间表示每隔一个时间子步写

60、入一次结果文件子步写入一次结果文件选择选择 OK第303页/共427页1-305建议：利用前面分析中建议：利用前面分析中的的L计算计算L/R 时间常数时间常数，并放大，并放大5倍倍起始时间步长为起始时间步长为.01/40在第一时间步在第一时间步就施加激励就施加激励第304页/共427页1-306允许程序自动确允许程序自动确定时间步长定时间步长定义允许的最小时间步定义允许的最小时间步长，时间步长由场的变长，时间步长由场的变化速度来控制化速度来控制定义允许的最大的时间步长。根据用户定义允许的最大的时间步长。根据用户在后处理中绘图或列表时，要求观察多在后处理中绘图或列表时，要求观察多少个中间结果而定少个中间结果而定设为设为“yes”表示允许在瞬表示允