《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 2-4 二维静磁学

ANSYS第二章第4节二维静磁学

第二章 第4节 二维静磁学

ANSYS永磁体稀土磁体典型曲线线性永磁体感应曲线为线性固有曲线可模拟大部分稀土磁体计算需要有“感应曲线”要求两种材料性质Br·相对磁导率μr一各向同性B(T)一正交各向异性·矫顽磁力Hc一矢量值感应曲线利用单元坐标系定义材料性质Hc缺省：总体直角坐标系-H (Amp/m)第二象限曲线图2.4-2

2.4-2 永磁体 • 线性永磁体 – 感应曲线为线性 – 可模拟大部分稀土磁体 – 计算需要有“感应曲线” – 要求两种材料性质 • 相对磁导率 μr – 各向同性 – 正交各向异性 • 矫顽磁力 Hc – 矢量值 • 利用单元坐标系定义材料性质 – 缺省: 总体直角坐标系 H (Amp/m) B(T) Br Hc 固有曲线 感应曲线 第二象限曲线图 稀土磁体典型曲线

ANSYSHr和H。可以是随温度变化磁化方向·平行/垂直于磁体中心线相对于某中心点径向/环向36.-材料库中不提供μ，和H.的缺省值。(200W29.现代技术的进步使磁体性能不断提高)X-HA22.-1962197019541978198619941946年代2.4-3

2.4-3 – μr 和Hc 可以是随温度变化 – 磁化方向 • 平行/垂直于磁体中心线 • 相对于某中心点径向/环向 – 材料库中不提供μr 和 Hc的缺省 值。 • 现代技术的进步使磁体性能 不断提高 年代

ANSYS相对于直线感应曲线的磁体只要求H.和一个单值的磁导率对于永磁材料，为了改善精度，利用剩磁感应密度（B）和H.来计算磁导率H = B, /(μoH)为使用方便，自由空间磁导率参数MUZ可以在命令窗口输入MUZ=acos(-1)*IE-7缺省值时，角度的单位为弧度。用SIN或COS函数来计算Hc的分量时，常用“度”单位。因此角度的单位要变换：Utility>parameters>angular units［*AFUN]Units for angularDEGDegreesparametric functions选择OK在输入窗口中输入HC*COS60）来代替数值输入2.4-4

2.4-4 • 相对于直线感应曲线的磁体只要求Hc和一个单值的磁导率 • 对于永磁材料，为了改善精度，利用剩磁感应密度(Br ) 和Hc 来计算磁导率 μr = Br /(μ0 Hc ) • 为使用方便，自由空间磁导率参数MUZ可以在命令窗口输入 MUZ=acos(-1) * IE-7 • 缺省值时，角度的单位为弧度。用SIN或COS 函数来计算Hc的分量时，常用 “度”单位。因此角度的单位要变换： Utility>parameters>angular units • 选择 OK • 在输入窗口中输入HC*COS(60) 来代替数值输入

ANSYS各向同性o单元坐标系缺省为总体直角坐标系ELEM=100MIN=.059252MAX=.46679Preproc>material props>isotropic.059252.104534.149816.195098.24038.285662Isotropic Material Properties.330944Specify naterial nunber2.376226.421508.46679选择OKIsotropic Material PropertiesProperties for Material Number 2MURXRelativeperneability1/7e5/muzMGXXMagnetic coerciue force700000材料2磁化方向平行于总体坐标+×方向·选择OKB,=1TH=700.000A/m2.4-5

2.4-5 • 各向同性 • 单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preproc>material props>isotropic 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 • 选择 OK • 选择 OK

ANSYS正交各向异性单元坐标系缺省为总体直角坐标系材料2Preproc>material props>orthotropic磁化方向为总体坐标+X方向反时针旋转60度Orthotropic Material PropertiesB,=1H.=700,000A/mSpecify material number选择OKOrthotropic MaterialPropertiesProperties for Material Nunber 2MURX.MURY.MURZRel permeability1/7e5/muzMag coerciue forc MGxx,MGYY,MGZZ.5*7e5.8667*7e5选择OK2.4-6

2.4-6 • 正交各向异性 • 单元坐标系缺省为总体直角坐标系 Preproc>material props>orthotropic 材料 2 磁化方向为总体坐标+X 方 向反时针旋转60 度 Br=1 Hc=700,000 A/m • 选择 OK • 选择 OK

ANSYSH.值仍然为700000A/mEELEM=100MIN=.059252MAX=.46679H是在总体直角坐标下表示的.059252.104534.149816.195098.24038由于模型对称，B的最大值不变.285662.330944.376226.421508.46679材料22.4-7

2.4-7 • Hc值仍然为700,000 A/m • Hc是在总体直角坐标下表示的 • 由于模型对称， B的最大值不变 材料 2

ANSYS应用一一永磁体S问题描述一平面，园环磁体磁体四极设置在磁体外圆圈上磁化方向为极向（柱坐标系）NN分析目的一 模拟磁化特性磁极中心（象征性的）2.4-8

2.4-8 • 问题描述 – 平面，园环磁体 – 磁体四极设置在磁体外圆圈上 – 磁化方向为极向（柱坐标系） • 分析目的 – 模拟磁化特性 S N 应用——永磁体 S N 磁极中心（象征性的）

ANSYS属性磁体：Hc=50,000A/mBr=850Gauss尺寸：内径=.5cm外径=1cm励磁：没有永磁体2.4-9

2.4-9 属性 磁体: Hc = 50,000 A/m Br = 850 Gauss 尺寸: 内径 = .5 cm 外径 = 1 cm 励磁: 没有 永磁体

ANSYS磁极中心对称条件一只需模拟一个磁极边界条件侧边：通量平行一外半径：通量垂直为了确定外半径上的磁极中心，需要定义一个局部坐标系，该局部坐标系的X轴为总体X轴反时针旋转45度通量平行条件2.4-10

2.4-10 • 对称条件 – 只需模拟一个磁极 • 边界条件 – 侧边: 通量平行 – 外半径: 通量垂直 • 为了确定外半径上的磁极中心，需要定 义一个局部坐标系，该局部坐标系的X 轴为总体X轴反时针旋转45度 通量平行条件 磁极中心