《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 2-1 二维静磁学

ANSYS第二章第1节二维静磁学

第二章 第1节 二维静磁学

ANSYS应用：简单直流致动器问题描述一2个实体园柱铁芯，中间被空气隙分开线圈中心点处于空气隙中心分析过程和目的一为模拟建模一进行模拟一后处理电磁力磁场值切去一部分线圈便以看到极面间空隙2.1-2

2.1-2 应用: 简单直流致动器 • 问题描述 – 2个实体园柱铁芯，中间被空 气隙分开 – 线圈中心点处于空气隙中心 • 分析过程和目的 – 为模拟建模 – 进行模拟 – 后处理 • 电磁力 • 磁场值 切去一部分线圈便以看到极面间空隙

ANSYS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）衔铁线圈区：线圈可视为均匀材料空气区：自由空间（ur=1)线圈2.1-3

2.1-3 • 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) . 衔铁 线圈

ANSYS性质衔铁柱体：=1000长度=35材料号2线圈：Mr=1材料号3匝数：2000（整个线圈）激磊：r=1Ln线圈励磁为直流电流：2安培12.5LXCoil模型单位(mm)轴对称2.1-4

2.1-4 性质 柱体: μr = 1000 线圈: μr = 1 匝数: 2000 (整个线圈) 空气: μr = 1 激励 线圈励磁为直流电流: 2 安 培 单位 (mm) 衔铁 Coil 长度=35 Y X 模型 轴对称 材料号 2 材料号3

ANSYS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2.1-5

2.1-5 • 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

ANSYS设置预选过滤掉其它应用的菜单Mainmenu>preferencesPreferencesforGUlFilteringXAANSYSMainMenu[KEYw]l/PMETH] Preferences for GUI FilteringPreferences..Indiuidual discipline(s) to show in the GUI>Preprocessorstructural人SolutionThermal>General PostprocANSYS FluidTimeHist PostproIFLOTRAN CFD人Design OptElectromagnetic:Radiation MatrixMagnetic-Nodal1Magnetic-EdgeRun-Time StatsHigh FrequencyFinishElectricNote: If no individual disciplines are selected they will all showStructural discipline optionsoh-Methodp-Method选择OKOKCancelHelp2.1-6

2.1-6 • 设置预选过滤掉其它应用的菜单 Main menu>preferences • 选择OK

ANSYS定义所有物理区的单元类型为PLANE53Defined EieaentPreprocessor>Element type>Add/Edit/Delete4NONE DEFINED选择Add选择磁矢量和8节点53号单元Add.pptions.Delete...closeHelp选择OKOnlyelectromagnetic elenenttypesare shownLibrary of Elenent TypesUect Quad 4nod13ContactUectorCect Quad 8nod53MagneticUector Brick97ScalarInterfaceCircuitCoupledFieldSuperelementInfiniteBoundaryUectQuad8nod53Null ElenentElenent type reference nunherOKCancelApplyHelp2.1-7

2.1-7 • 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

ANSYS模拟模型的轴对称形状Defined Element Types:PLANE53Type选择Options（选项）Elementbehavior（单元行为）选择Axisymmetric（轴对称）选择OKAddOptionsy.DeleteCloseHelpOptions for PLANE53, Element TypkRef.No.K1Element degree(s)offreedomAZElement conuentional elocity K2No velo effectsK3Element behaviorAxisymmetricK4Element coord system definedParall to globalK5Extra element outputNo extra outputK7Magnetic force stored forMidside node ele-2.1-8

2.1-8 • 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

ANSYS定义材料Preprocessor>MaterialProps>lsotropic定义空气为1号材料（MURX=1)Isotropic Material Properties1Specify material number选择OKIsotropic Material PropertiesPropcrtios for MaterialNujserHURXReiatiuepermeabiiityMSXXMagnetic coerciue forceRSUXElectrical resistiuity选择Apply（自动循环地定义下一个材料号）2.1-9

2.1-9 • 定义材料 Preprocessor>Material Props>Isotropic • 定义空气为1号材料(MURX = 1) • 选择 Apply (自动循环地定义下一个材料号） • 选择OK

ANSYS定义衔铁为2号材料-IsotropicMaterialProperties4Isotropic Material PropertiesSpecify material number选择OKIsotropicMaterial PropertiesXIsotropic Material PropertiesProperties for Material Number 2MURXRelativepermeability1000MGXXMagnetic coerciue forceRSUXElectrical resistiuity选择Apply（自动循环地选择下一个材料号）2.1-10

2.1-10 • 定义衔铁为2号材料 • 选择OK • 选择 Apply (自动循环地选择下一个材料号）