《电动力学》课程PPT教学课件（电磁场有限元分析）第二章 二维静态分析 2-5 二维静磁学

ANSYS第二章第5节二维静磁学

第二章 第5节 二维静磁学

ANSYS耦合和约束方程应用转子定子问题描述平面磁性离合器六极装置一平行磁化分析目的利用奇对称周期性条件来模电拟1/6模型计算图示状态的力矩磁性离合器2.5-2

2.5-2 应用 • 问题描述 – 平面磁性离合器 – 六极装置 – 平行磁化 • 分析目的 – 利用奇对称周期性条件来模 拟1/6模型 – 计算图示状态的力矩 定子 磁性离合器 转子

ANSYS性质磁离合器1/12模型定子和转子磁体Hc=750,000A/mR=1.51Br=.9896(μ,=1.05)R=1.26定子和转子磁体SA1010转子磁化方向R=.806R=.866（水平方向反时针30度）R=.554定子磁化方向：水平R=.30模型参数半径单位(R)：英寸转子铁，转子磁体励磁：定子磁体定子铁，材料2，材料3，材料6材料5无（上面只显示了一半模型）2.5-3

2.5-3 性质 定子和转子磁体: Hc = 750,000 A/m Br = .9896 (μr =1.05) 定子和转子磁体 SA1010 转子磁化方向 (水平方向反时针30度） 定子磁化方向：水平 模型参数 半径单位(R) : 英寸 励磁: 无 磁离合器1/12模型 转子铁， 材料 2 转子磁体 ，材料 3 定子磁体 ，材料 6 定子铁， 材料 5 (上面只显示了一半模型)

ANSYS利用clutch.mac宏命令建模实体模型和单元（国际单位制）SA1010系列铁将定子磁体单元和铁单元定义为一个部件SIRON每个转子磁体各有一个单元坐标系该磁体单元的X方向为11号局部坐标系的X方向材料号该磁体单元的X方向为12号局部坐标系的X方向2.5-4

2.5-4 • 利用clutch.mac宏命令建模 – 实体模型和单元（国际单位制） – SA1010系列铁 – 将定子磁体单元和铁单元定义为一个部件S_IRON – 每个转子磁体各有一个单元坐标系 材料号 该磁体单元的X方向为11号 局部坐标系的X方向 该磁体单元的X 方向为12 号局部坐标系的X方向

ANSYS对材料2和3定义为各向同性磁体性质Preproc.>materialprops>isotropicIsotropic Material PropertiesSpecify material nunber2选择OKIsotropic Material PropertiesProperties for Material Nunber 2RelativeMURXpermeahility1.05MGXXMagnetic coerciue force750000·选择OK·重复这些步骤，定义定子磁体材料32.5-5

2.5-5 • 对材料2和3定义为各向同性磁体性质 Preproc.>material props>isotropic • 重复这些步骤，定义定子磁体材料3 • 选择 OK • 选择OK

ANSYS为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系一水平方向反时针30度（总体坐标+X轴）局部坐标系原点与总体坐标系一致Utility>workplane>localcoord.systems>createlocalCS>atspecified locationAANSYSInputXLLOCALTPick wp location or enter0.0.0回车（键盘）在选择框选取OK2.5-6

2.5-6 • 为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系 – 水平方向反时针30度（总体坐标+X 轴） – 局部坐标系原点与总体坐标系一致 Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified location • 回车（键盘） • 在选择框选取OK

ANSYSLOCALCreate Local Cs at Specified LocationKCNRef nunber of new coord sys11KCSType of coordinate systenCartesianAXC,YC.ZCOrigin of coord system5THXYRotation ahout local z30THYZRotation about local XTHZXRotation about local YFollouing used only for elliptical and toroidal systensPAR1First paraneterPAR2Secondparameter111号局部坐标系的X轴与总选取OK体坐标系X轴的夹角2.5-7

2.5-7 11号局部坐标系的X轴与总 体坐标系X轴的夹角 • 选取OK

ANSYS采用与前面相同的方法为下面转子磁体建立12号局部坐标系[LOCALCreate Local Cs at Specified LocationKCNRef numher of new coord sys12KCSType of coordinate systemCartesianXC.YC.ZCOrigin of coord system1下面转子磁体是THXYRotation about local z30°，但方向相-30+180THYZRotation ahoutlocalX反(180°）)THZXRotation ahout local YFollouing used only for elliptical and toroidal systensPAR1First parameterPAR2Secondparameter·选择OK2.5-8

2.5-8 • 采用与前面相同的方法为下面转子磁体建立12号局部坐标系 下面转子磁体是- 30° , 但方向相 反 (180° ) • 选择OK 0 -30+180

ANSYS为了观察单元坐标系的变化，要激活单元坐标系标记Utility>plotcntrls>symbols>ESYSElement coordinatesys选择OK“白”“绿”坐标轴分别相应于单元轴的X、Y方向2.5-9

2.5-9 • 为了观察单元坐标系的变化，要激活单元坐标系标记 Utility>plot cntrls>symbols> • 选择 OK “白”“绿”坐标轴分别相 应于单元轴的X、Y方向

ANSYS给定子外半径加上通量平行条件Preproc>loads>apply>boundary>-flux parI>on lines（选择定子铁体外半径上弧线）通过强迫内半径上节点的MVP保持常数，在转子铁体内半径上施加通量平行边界条件选择转子内半径上节点对内半径上节点进行耦合Preproc>coupleDOFs（在选择框选择pickALL）[CP]Define Set of Coupled DoFsNSETSet reference numberLabDegree-of-freedon labelAZ选择OK2.5-10

2.5-10 • 给定子外半径加上通量平行条件 Preproc>loads>apply>boundary>-flux par l>on lines (选择定子铁体外半径上弧线) • 通过强迫内半径上节点的MVP保持常数，在转子铁体内半径上施加通量 平行边界条件 – 选择转子内半径上节点 – 对内半径上节点进行耦合 Preproc>couple DOFs （在选择框选择pick ALL ) • 选择OK