ANSYS低频电磁场的场路耦合分析应用实例.txt生活是过出来的，不是想出来的。放得下的是曾经，放不下的是记忆。无论我在哪里，我离你都只有一转身的距离。ANSYS低频电磁场的场路耦合分析功能及感应电机场路耦合分析应用实例
ANSYS程序的电磁场分析功能分为低频和高频这两个主要的分析模块，在低频电磁场分析部分，其功能涵盖静态磁场分析、谐波（交流）磁场分析、瞬态磁场分析、静电场分析、电流传导分析、电路分析、场路耦合分析等内容。本文重点介绍场路耦合分析的一些应用技巧，并以一个两极三相感应电机启动状态的场路耦合分析为例予以简要说明。对于其它分析类型，可参考ANSYS相应的技术说明手册。
1、择合适的单元
对于场路耦合分析，场分析模型中有两种类型的终端条件实现与电路的联接：电路供电绞线圈和电路供电块导体。在二维状态下，场分析中与电路联接的部分必须用53号单元，而三维时必须用97号单元，这两种单元的第一关键选项设置为3时，表示电路供电绞线圈，其第一关键选项设置为4时，表示电路供电块导体。在路分析模型中的124号电路单元里，也有两种类型的单元选项与上面两种形式对应，以实现“联接”，当其第一关键选项设置为5时，为二维或三维绞线圈单元，设置为6时，为二维块导体单元，设置为7时，为三维块导体单元。当这些电路单元的类型设置与场单元的一致、并共享某些节点后，即实现了联接，如下所述。
2、实现联接
对于二维场路耦合分析，场分析模型中的每一个电路耦合绞线圈（53号单元的Keyopt(1)=3）和电路耦合块导体（53号单元的Keyopt(1)=4）上，必须分别耦合所有节点的电流自由度（CURR）和电动势自由度（EMF）。在定义电路中的绞线圈单元（124号单元的Keyopt(1)=5）或块导体单元（124号单元的Keyopt(1)=6）时（这两种单元都只有I、J、K三个节点），其K节点必须为场模型中相应绞线圈或相应块导体上的一个节点。
对于三维场路耦合分析，场分析模型中的每一个电路耦合绞线圈（97号单元的Keyopt(1)=3）上，必须耦合所有节点的电流自由度（CURR）和电动势自由度（EMF）。在定义电路中的绞线圈单元（124号单元的Keyopt(1)=5）时（此时该单元共有I、J、K三个节点），其K节点必须为场模型中相应绞线圈上的一个节点。三维块导体的定义和联接要稍微麻烦些，首先，场模型中的块导体上，其两个与路联接的端面需分别设置场路耦合界面标志（MCI分别等于+1和-1）；其次，在定义电路中的块导体单元（124号单元的Keyopt(1)=7）时（此时该单元共有I、J、K、L四个节点），其K节点必须为前面MCI=-1的那个面上的一个节点，其L节点必须为前面MCI=+1的那个面上的一个节点；最后，再进行一系列自由度耦合操作：一是耦合电路单元的I节点和K节点所在面上所有节点的电压自由度（VOLT），二是耦合L节点所在面上所有节点的电压自由度（VOLT）（注意此处不含电路单元的J节点），三是分别耦合K节点和L节点所在面上所有节点的电流自由度（CURR）。
3、其它部分的模型建立
前面已讲了场路耦合分析中的最重要部分：如何实现场模型与路模型的联接。一旦联接完成，其它部分的模型就可很方便的建立了，比如电阻、电感、电源等其它电路元件，利用ANSYS 的专用电路建模程序，直接建立即可。需要指出的是，对于场分析模型而言，坐标的概念很重要，这一点不言而喻；而对于路分析模型而言，其节点或单元坐标没有什么实际意义，重要的是路的联接关系。因此，在定义电路单元的节点时，其坐标值原则上可以任意设定，但为了在图形显示中观察起来更方便，定义电路单元的节点坐标可遵循一定的规则，比如，对
于二维场路耦合分析，电路绞线圈单元的I和J节点的X和Y坐标可以设置为其K节点的X 和Y坐标（K节点是场模型上的一个节点），而I、J节点的Z坐标可分别设为+z和-z（此处，z为一任意值），这样，场路模型的耦合关系在图形显示上就非常直观了，余者类推。这样的模型建立方式通过ANSYS的APDL语言可以很方便地完成。
4、两极三相感应电机场路耦合分析应用实例
在电机设计中，有大量的经典设计程序可以利用，这些经典程序都是基于磁路的方法，但由于非线性（铁芯饱和）及结构复杂性等因素的存在，磁路计算无法得到准确的结果，包括定子槽漏抗、励磁感抗、转子槽漏抗等等，而基于有限元方法的场分析对于这些参数的计算就很有优势。从另外一个方面，电机的端部由于其联线方式的复杂性，用场分析的方式基本上没有办法实现，只有采用路来代替，而路的参数（比如端部阻抗和漏抗等）可用经典电机设计程序计算（由于端部不存在铁芯影响，经典计算很准确）。这种现代计算方法与经典计算方法的结合、场分析方法与路分析方法的结合，双方优势互补，可以获得高精度的计算结果。相应的分析过程、程序设计和使用说明如下
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!
!!! 两极三相感应电机启动状态场路耦合电磁场分析程序
!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!! !!!!!
!!! (第一段程序) !!!!!
!!! !!!!!
!!!本段程序的目的 !!!!!
!!! 1 输入电机各参数 !!!!!
!!! 2 建立电机几何模型 !!!!!
!!! 3 划分场分析部分的网格 !!!!!
!!! (场路耦合分析的电路连接部分由后面一段程序完成) !!!!!
!!! !!!!!
!!! (单纯的场分析用此段程序即可完成全面的建模任务) !!!!!
!!! !!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
finish
/clear
/uis,msgpop,3
/prep7
csys,0
btol,1e-10
*afun,deg
multipro,'start',6
*cset, 1, 3,d1, 'Outer Diameter of Stator(mm)',950 !定子外直径
*cset, 4, 6,d2, 'Inner Diameter of Stator(mm)',520 !定子内直径
*cset, 7, 9,gap, 'Gap between Stator and Rotor(mm)',5.5 !气隙高度
*cset,10,12,nslots,'Slot Number of Stator',48 !定子槽数
*cset,13,15,nslotr,'Slot Number of Rotor', 40 !转子槽数
*cset,16,18,d4, 'Diameter of Rotor Axis(mm)', 280 !转子轴直径
multipro,'end'
r1=d1/2/1000 ! 定子外半径,转化为国际单位制
r2=d2/2/1000 ! 定子内半径,转化为国际单位制
gap=gap/1000 ! 定转子间气隙高度,转化为国际单位制
r3=r2-gap ! 转子外半径,转化为国际单位制
r4=d4/2/1000 ! 转子轴半径,转化为国际单位制
delta=gap/1e5 !一个用于确定选择区域的极小量
multipro,'start',3
*cset, 1, 3,nhole, 'Hole Number of Rotor', 20 !转子轴向孔的数目
*cset, 4, 6,dhole, 'Main Diameter of Holes', 395 !转子轴向孔圆心处的直径*cset, 7, 9,dh, 'Hole Diameter',20 !转子轴向孔本身的直径
multipro,'end'
rhole=dhole/2/1000 ! 转子轴向孔圆心处的半径,转化为国际单位制
rh=dh/2/1000 ! 转子轴向孔半径,转化为国际单位制
!
!定义定子槽尺寸参数
!(如果采用与前面一样的方式,这些数据也可以由菜单界面输入)
!
ss_h=72/1000 !槽高,转化为国际单位制(下同)
ss_w=17/1000 !槽宽
ss_ci=2/1000 !绕组层间绝缘厚度
ss_turn=48/2 !定子每个绕组导线根数
ss_cln=2 !并绕导线根数
ss_clw=5.6/1000 !导线宽度
ss_clh=2/1000 !导线高度
ss_cli=0.5/1000 !导线间漆膜厚度
ss_cll=600/1000 !绕组长度(定子铁芯长度)
ss_ch=(ss_clh+ss_cli)*(ss_turn/ss_cln) !每个绕组高度
ss_cw=(ss_clw+ss_cli)*ss_cln !每个绕组宽度
!
!定义转子槽尺寸参数
sr_h1=7/1000 !小缝高度
sr_w1=2/1000 !小缝宽度
sr_h2=14/1000 !中缝高度
sr_w2=7/1000 !中缝宽度
sr_h3=30/1000 !槽高
sr_w31=17/1000 !槽顶宽
sr_w32=12/1000 !槽底宽
sr_cll=690/1000 !导条轴向长度(直线段长度)
!
!!!!!sr_ci=4.8/2/1000 !槽绝缘厚度
!
!
!计算定子线圈参数,用于单元实常数定义
care1=ss_ch*ss_cw !绕组横截面积
turn1=ss_turn/ss_cln !绕组匝数(注意,要除以并绕根数!)
leng1=ss_cll !绕组轴向长度
fill1=(ss_clw*ss_clh)*ss_turn/care1 !绕组填充系数
!
!计算转子导条参数,用于单元实常数定义
hh=sr_h3-2*sr_ci !梯形导条高度
ww1=sr_w31-2*sr_ci !梯形导条上底宽
ww2=sr_w32-2*sr_ci !梯形导条下底宽
care2=(ww1+ww2)*hh/2 !梯形导条横截面积
leng2=sr_cll !导条轴向长度
!
!定义单元类型
et,1,53,0 !AZ自由度,用于空气和绝缘区域
et,2,53,3 !AZ,CURR,EMF自由度,电路耦合绞线圈,用于定子线圈导体et,3,53,4 !AZ,CURR,EMF自由度,电路耦合块导体,用于转子槽内导条et,4,53,0 !AZ自由度,用于铁芯区域
!
r,2,care1,turn1,leng1,,fill1 !定子线圈单元的实常数
r,3,care2,leng2,, !转子导条单元的实常数
!
!定义材料参数
mp,murx,1,1 !空气导磁率,用于空气和绝缘
mp,murx,2,1 !导体导磁率,用于定子线圈
mp,rsvx,2,0.0434e-6 !导体电阻率
mp,murx,3,1 !导体导磁率,用于转子导条
mp,rsvx,3,0.0434e-6 !导体电阻率
!
!mp,murx,4,2000 !调试程序时,用线性材料,省时间些
!
tb,bh,4,,18 !铁芯,输入BH曲线
tbpt,,31.85,0.1
tbpt,,45.28,0.2
tbpt,,55.73,0.3
tbpt,,64.49,0.4
tbpt,,72.45,0.5
tbpt,,76.83,0.6
tbpt,,79.62,0.7
tbpt,,87.58,0.8
tbpt,,104.3,0.9
tbpt,,121.0,1.0
tbpt,,143.3,1.1
tbpt,,189.5,1.2
tbpt,,262.7,1.3
tbpt,,429.9,1.4
tbpt,,995.2,1.5
tbpt,,2547.8,1.6
tbpt,,5095.5,1.7
tbpt,,7643.3,1.78
!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!建立几何模型
!
!(建立几何模型时,充分考虑了如下因素:
!
! 1 快捷(尽量采用简单的(虽然这样稍微增加了编程工作量)
! 2 便于划分网格(尤其是定子与转子间的气隙处,无论结构形式如何,
! 本程序都可映射生成沿径向均匀分布的层数任意的网格而不影响
! 气隙附近的网格密度分布)
!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
cyl4,,,r4 !第一个圆形面(转子轴)
cyl4,,,r4,,r3 !第二个圆环面(转子铁芯)
cyl4,,,r2,,r1 !第三个圆环面(定子铁芯)
!
! 说明: 由于考虑到电机外壳的漏磁很小,无需建立电机外壳外面的空气单元, ! 也无需建立远场吸收单元来考虑电机外壳漏磁
!
! 建立定子几何模型
!
xo=sqrt(r2**2-(ss_w/2)**2)
wpave,xo
blc4,,-ss_w/2,ss_h,ss_w
blc4,ss_h-ss_ci,ss_w/2,-ss_ch,-ss_w
blc4,ss_h-ss_ch-ss_ci*2,ss_w/2,-ss_ch,-ss_w
blc4,ss_h,ss_cw/2,-(ss_ch*2+ss_ci*2),-ss_cw
asel,s,loc,x,r2,r2+ss_h
csys,1
lsel,s,loc,x,r1-delta,r1+delta
asll,a
lsel,all
aovlap,all
asel,s,loc,x,xo,r2
adele,all,,,1
asel,s,loc,x,r2,r2+ss_h
lsla
lsel,r,loc,x,r2-delta,r2+delta
lcomb,all
lsel,s,loc,x,r1-delta,r1+delta
asll
lsla
lsel,r,loc,x,r2-delta,r2+delta
lcomb,all
allsel
asel,s,loc,x,r2,r2+ss_h
!
!(下面这种常用的方式运行时间较长,约几分钟)
!
!agen,nslots,all,,,,360/nslots
!lsel,s,loc,x,r1-delta,r1+delta
!asll,a
!aovlap,all
!
!(改用如下方式,虽然程序较长,但运行时间只有几秒!转子建模与此相同) !
cm,aa1,area
agen,2,all
cmsel,u,aa1
aadd,all
agen,nslots,all,,,,360/nslots
cm,aa2,area
lsel,s,loc,x,r1-delta,r1+delta
asll
cm,aa3,area
cmsel,a,aa2
allsel,below,area
asba,aa3,aa2
cm,aa3,area
cmsel,s,aa1
agen,nslots,all,,,,360/nslots
cmsel,a,aa3
allsel,below,area
nummrg,kp
!
! 建立转子几何模型
!
csys,0
xo=sqrt(r3**2-(sr_w1/2)**2)
wpave,xo
blc4,,sr_w1/2,-sr_h1,-sr_w1
xo=xo-sr_h1
wpave,xo
blc4,,sr_w2/2,-sr_h2,-sr_w2
asel,s,loc,x,xo-sr_h2,xo+sr_h1
asel,r,loc,y,-sr_w2/2,sr_w2/2
allsel,below,area
aglue,all
x1=xo
y1=sr_w2/2
z1=0
nk=kp(x1,y1,z1)
kmodif,nk,x1-(sr_w2/2-sr_w1/2),y1,z1
y1=-sr_w2/2
nk=kp(x1,y1,z1)
kmodif,nk,x1-(sr_w2/2-sr_w1/2),y1,z1
xo=xo-sr_h2
wpave,xo
blc4,,sr_w31/2,-sr_h3,-sr_w31
x1=xo-sr_h3
y1=sr_w31/2
z1=0
nk=kp(x1,y1,z1)
kmodif,nk,x1,y1-(sr_w31/2-sr_w32/2),z1
y1=-sr_w31/2
nk=kp(x1,y1,z1)
kmodif,nk,x1,y1+(sr_w31/2-sr_w32/2),z1 asel,a,area,,2
allsel,below,area
aovlap,all
asel,s,loc,x,xo-sr_h3,xo+sr_h2
asel,s,loc,x,r3-(sr_h1+sr_h2+sr_h3),r3-sr_h1 asel,r,loc,y,-sr_w31/2,sr_w31/2
allsel,below,area
aadd,all
asel,s,loc,x,r3-(sr_h1+sr_h2+sr_h3),r3
asel,r,loc,y,-sr_w31/2,sr_w31/2 cm,aa1,area
lsla
csys,1
lsel,r,loc,x,r3-delta,r3+delta *get,nl,line,,count
*if,nl,eq,2,then
lcomb,all
*endif
cm,ll1,line
allsel,below,area
lsel,s,loc,x,r3-delta,r3+delta cmsel,u,ll1
lcomb,all
cmsel,s,aa1
agen,2,all
cmsel,u,aa1
aadd,all
agen,nslotr,all,,,,360/nslotr cm,aa2,area
lsel,s,loc,x,r3-delta,r3+delta asll
cmsel,u,aa1
cmsel,u,aa2
cm,aa3,area
cmsel,a,aa2
allsel,below,area
asba,aa3,aa2
cm,aa3,area
cmsel,s,aa1
agen,nslotr,all,,,,360/nslotr cmsel,a,aa3
allsel,below,area
nummrg,kp
wpave,0,0,0
!
!创建气隙圆环面
!
allsel
nummrg,kp
numcmp,kp
numcmp,line
numcmp,area
*get,na,area,,count
csys,1
lsel,s,loc,x,r3-delta,r3+delta
al,all
lsel,s,loc,x,r2-delta,r2+delta
al,all
asba,na+2,na+1
allsel
lplot
!
!切割气隙圆环,以便于保证气隙厚度上的网格数
!
csys,1
ksel,s,loc,x,r3-delta,r3+delta
*get,nk3,kp,,count
*get,nk3min,kp,,num,min
cm,kk3,kp
ksel,s,loc,x,r2-delta,r2+delta
*get,nk2,kp,,count
*get,nk2min,kp,,num,min
cm,kk2,kp
cmsel,a,kk3
cm,kk23,kp
!(先连接圆环内近似径向的线,以免生成短线)
da=gap/(2*3.1416*r3)*360/3 !与气隙尺寸相关的一个小角度
lsel,s,loc,x,r2-delta,r2+delta
lsel,a,loc,x,r3-delta,r3+delta
*get,nl32,line,,count
*get,nl32min,line,,num,min
dsys,1
*do,i,1,nl32
da1=abs(ly(nl32min,0)-ly(nl32min,1))/3 !与最短线相关的一个小角度*if,da1,lt,da,then
da=da1
*endif
nl32min=lsnext(nl32min)
*enddo
*do,i,1,nk3
cmsel,s,kk3
ynk3=ky(nk3min)
nk2min1=nk2min
*do,j,1,nk2
cmsel,s,kk23
ynk2=ky(nk2min1)
da32=abs(ynk3-ynk2)
*if,da32,le,da,then
lstr,nk3min,nk2min1
*endif
cmsel,s,kk2
nk2min1=kpnext(nk2min1)
*enddo
cmsel,s,kk3
nk3min=kpnext(nk3min)
*enddo
!(创建其它径向切割线)
lsel,s,loc,x,r3+delta,r2-delta ksll
cm,kk4,kp
cmsel,s,kk2
cmsel,u,kk4
*get,nk2,kp,,count
*get,nk2min,kp,,num,min
cm,kk2,kp
cmsel,s,kk3
cmsel,u,kk4
*get,nk3,kp,,count
*get,nk3min,kp,,num,min
cm,kk3,kp
csys,1
dsys,1
allsel
numcmp,kp
numcmp,line
numcmp,area
*get,nkmax,kp,,num,max
cmsel,s,kk2
*do,i,1,nk2
ynk2=ky(nk2min)
k,nkmax+i,r3-delta,ynk2,0 lstr,nkmax+i,nk2min
cmsel,s,kk2
nk2min=kpnext(nk2min)
*enddo
allsel
numcmp,kp
numcmp,line
numcmp,area
*get,nkmax,kp,,num,max
cmsel,s,kk3
*do,i,1,nk3
ynk3=ky(nk3min)
k,nkmax+i,r2+delta,ynk3,0
lstr,nkmax+i,nk3min
cmsel,s,kk3
nk3min=kpnext(nk3min)
*enddo
!(完成切割)
lsel,s,loc,x,r2-delta,r2+delta
lsel,a,loc,x,r3-delta,r3+delta
asll,s,1
lsel,s,loc,x,r3+delta,r2-delta
asbl,all,all
!
!创建转子轴向孔
!
csys,1
dsys,0
xo=rhole
yo=360/(2*nslotr)
zo=0
wpave,xo,yo,zo
cyl4,,,rh,0,,90
cyl4,,,rh,90,,180
cyl4,,,rh,180,,270
cyl4,,,rh,270,,360
ksel,s,loc,x,xo
ksel,r,loc,y,yo
lslk
asll
allsel,below,area
nummrg,kp
!(如上复杂操作的目的是为了后面有良好的网格划分) cm,aa1,area
agen,2,all
cmsel,u,aa1
aadd,all
agen,nhole,all,,,,360/nhole
cm,aa2,area
lsel,s,loc,x,r4
asll
cm,aa3,area
cmsel,a,aa2
allsel,below,area
asba,aa3,aa2
cm,aa3,area
cmsel,s,aa1
agen,nhole,all,,,,360/nhole
cmsel,a,aa3
allsel,below,area
nummrg,kp
save
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!到此为止，几何建模完成!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!下面设置网格划分控制
!
!先将面形成组件
!
csys,1
lsel,s,loc,x,r4
asll,s,1
csys,0
wpcsys,-1,0
wprota,,90
asbw,all
wprota,,,90
asbw,all
wpcsys,-1,0
cm,a_axis,area !转子轴
csys,1
lsel,s,loc,x,r4
asll
cmsel,u,a_axis
cm,a_rotor,area !转子铁芯
rmin=rhole-rh+delta
rmax=rhole+rh-delta
asel,s,loc,x,rmin,rmax
cm,a_hole,area !转子轴向孔
asel,s,loc,x,r3-sr_h1-sr_h2-sr_h3,r3-sr_h1 cm,a_rc,area !转子槽中的导体
asel,s,loc,x,r3-sr_h1,r3-delta
cm,a_ri,area !转子槽中的气隙
asel,s,loc,x,r3+delta,r2-delta
cm,a_gap,area !气隙
lsel,s,loc,x,r1
asll
cm,a_stator,area !定子铁芯
lsla
asll
cmsel,u,a_gap
cmsel,u,a_stator
rmax=r2+ss_h-ss_ch-ss_ci
rmin=rmax-ss_ci
asel,a,loc,x,rmin,rmax
cm,a_si,area !定子槽中的绝缘和空气
rmax=r2+ss_h-ss_ci
rmin=rmax-ss_ci-2*ss_ch
asel,s,loc,x,rmin,rmax
cmsel,u,a_si
cm,a_sc,area !定子槽中的导体
!
!定义各面的单元属性:材料,实常数,单元类别
!
cmsel,s,a_axis
cmsel,a,a_hole
cmsel,a,a_ri
cmsel,a,a_gap
cmsel,a,a_si
aatt,1,1,1
cmsel,s,a_sc
aatt,2,2,2
cmsel,s,a_rc
aatt,3,3,3
cmsel,s,a_rotor
cmsel,a,a_stator
aatt,4,4,4
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!定义网格尺寸
!
esize_gap=3 !气隙径向网格划分3层
esize_r_gap=2 !转子槽气隙周向划分2层
esize_min=ss_cw/1.8 !除气隙及转子导条外的最小网格尺寸
esize_min1=esize_min/2 !转子导条网格尺寸（考虑到集肤效应，网格尺寸尽量小）esize_mid=5*esize_min !中等尺度的网格尺寸
esize_max=15*esize_min !最大的网格尺寸
!
mshkey,2 !尽量用映射网格划分
!
!(划分气隙网格)
cmsel,s,a_ri
lsla
lsel,r,loc,x,r3-delta,r3+delta cm,ll1,line
lesize,all,,,esize_r_gap,1,1,,,no lsel,s,loc,x,r3-delta,r3+delta cmsel,u,ll1
lesize,all,esize_min,,,1,1,,,no lsel,s,loc,x,r3+delta,r2-delta lesize,all,,,esize_gap,1,1,,,no cmsel,s,a_gap
lsla
amesh,all
!(划分转子槽中的气隙的网格)
rmin=r3-sr_h1
lsel,s,loc,x,rmin-delta,rmin+delta cm,ll2,line
cmsel,s,a_ri
lsla
cmsel,u,ll1
cmsel,u,ll2
lesize,all,esize_min,,,1,1,,,no cmsel,ll2
lesize,all,,,esize_r_gap,1,1,,,no cmsel,s,a_ri
lsla
amesh,all
!(划分定子槽中导体的网格)
cmsel,s,a_sc
lsla
lesize,all,esize_min,,,1,1,,,no amesh,all
!(划分转子槽中导体的网格)
cmsel,s,a_rc
lsla
lesize,all,esize_min1,,,1,1,,,no amesh,all
!(划分定子槽中的绝缘和空气的网格) cmsel,s,a_si
lsla
lesize,all,esize_min,,,1,1,,,no amesh,all
!(划分转子轴向孔处的网格)
cmsel,s,a_hole
lsla
lesize,all,esize_min,,,1,1,,,no
amesh,all
!(划分转子轴的网格)
cmsel,s,a_axis
lsla
lesize,all,esize_mid,,,1,1,,,no
amesh,all
!(划分转子铁芯的网格)
cmsel,s,a_rotor
amesh,all
!(划分定子铁芯的网格)
lsel,s,loc,x,r1
lesize,all,esize_max,,,1,1,,,no
cmsel,s,a_stator
amesh,all
allsel
save
!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!至此,有限元部分的模型建立完毕!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!! !!!!!
!!! (第二段程序) !!!!!
!!! !!!!!
!!!本程序的目的: 定义电路模型及其与有限元模型的连接!!!! !!! !!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! finish
/prep7
local,11,1
csys,11
cscir,11,1
et,11,124,6 !电路耦合块导体(用于转子导条与电路的耦合) r,11
et,12,124,0 !电阻,用于模拟转子端环阻抗
r,12,1e-10
et,13,124,1 !电感,用于模拟转子端环漏抗
r,13,1e-12
et,21,124,5 !电路耦合绞线圈,用于外层线圈(半径较大者)
r,21
et,22,124,5 !电路耦合绞线圈,用于内层线圈(靠近气隙者)
r,22
et,31,124,1 !电感(用于定子端部连接,模拟每个线圈的端部电感值)
r,31,1e-4,0 !(暂将电感设为极小值,初始电流定义为零)
et,32,124,0 !电阻(用于定子端部连接,模拟每个线圈的端部电阻值)
r,32,0.014 !电阻值设定与线圈内部直线段电阻值接近(计算可得每个线圈直线段电阻为0.01395)
et,33,124,0 !电阻(用于模拟导线连接,其电阻值设为一极小值)
r,33,1e-10,0
et,41,124,4,0 !独立电压源(用于建立三相电源)
r,41,6000,0 !A相,电压6000V,相位为0
r,42,6000,120 !B相,电压6000V,相位为120
r,43,6000,-120 !C相,电压6000V,相位为-120
!
!首先定义定子线圈(电路耦合绞线圈单元)和转子导条(电路耦合2D块导体)的自由度耦合!
rmax=r2+ss_h-ss_ci
rmin=rmax-ss_ch
asel,s,loc,x,rmin,rmax
cmsel,r,a_sc
cm,a_sc1,area
cmsel,s,a_sc
cmsel,u,a_sc1
cm,a_sc2,area
!
!(定子线圈自由度耦合)
da_s=360/nslots
*dim,aa_sc1,array,nslots !获取面的编号,以备后用
*dim,aa_sc2,array,nslots
*do,i,1,nslots
ang1=(i-1)*da_s
cmsel,s,a_sc1
asel,r,loc,y,ang1
*get,aa,area,,num,min
aa_sc1(i)=aa !外层(半径较大者)线圈面
nsla,,1
cp,next,curr,all
cp,next,emf,all
cmsel,s,a_sc2
asel,r,loc,y,ang1
*get,aa,area,,num,min
aa_sc2(i)=aa !内层(靠近气隙者)线圈面
nsla,,1
cp,next,curr,all !耦合CURR自由度
cp,next,emf,all !耦合EMF自由度
*enddo
!(转子导条自由度耦合)
da_s=360/nslotr
*dim,aa_rc,array,nslotr !获取面的编号,以备后用
*do,i,1,nslotr
ang1=(i-1)*da_s
cmsel,s,a_rc
asel,r,loc,y,ang1
*get,aa,area,,num,min
aa_rc(i)=aa !转子导条面
nsla,,1
cp,next,curr,all
cp,next,emf,all
*enddo
!
!下面定义转子导条与电路的耦合 - 二维电路耦合块导体!
allsel
numcmp,node
*get,nmax,node,,num,max
*dim,nn_rc1,array,nslotr
*dim,nn_rc2,array,nslotr
type,11
real,11
zz=r3/2
*do,i,1,nslotr
asel,s,area,,aa_rc(i)
nsla,,1
*get,nn3,node,,num,min
nmax=nmax+1
nn_rc1(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),zz
nmax=nmax+1
nn_rc2(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),-zz
e,nn_rc1(i),nn_rc2(i),nn3 !建立电路耦合块导体单元
*enddo
*get,nmax,node,,num,max
xx=nx(nn_rc1(1))
yy=ny(nn_rc1(1))
dyy=360/nslotr
yy=yy-dyy/2
nmax=nmax+1
nn1=nmax
n,nn1,xx,yy,zz
nmax=nmax+1
nn2=nmax
n,nn2,xx,yy,-zz
type,12
real,12
e,nn_rc1(nslotr),nn1
e,nn_rc2(nslotr),nn2
type,13
real,13
e,nn1,nn_rc1(1)
e,nn2,nn_rc2(1)
*do,i,1,nslotr-1
yy=yy+dyy
nmax=nmax+1
nn1=nmax
n,nn1,xx,yy,zz
nmax=nmax+1
nn2=nmax
n,nn2,xx,yy,-zz
type,12
real,12
e,nn_rc1(i),nn1 !创建端环电阻
e,nn_rc2(i),nn2
type,13
real,13
e,nn1,nn_rc1(i+1) !创建端环漏抗
e,nn2,nn_rc2(i+1)
*enddo
!
!下面定义定子绕组与电路的耦合 - 电路耦合绞线圈!
!(先定义绞线圈)
allsel
numcmp,node
*get,nmax,node,,num,max
*dim,nn_sc11,array,nslots !外层线圈上节点
*dim,nn_sc12,array,nslots !外层线圈下节点
*dim,nn_sc21,array,nslots !内层线圈上节点
*dim,nn_sc22,array,nslots !内层线圈下节点
type,21
real,21
zz=r1/2
*do,i,1,nslots
asel,s,area,,aa_sc1(i)
nsla,,1
*get,nn3,node,,num,min
nmax=nmax+1
nn_sc11(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),zz
nmax=nmax+1
nn_sc12(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),-zz
e,nn_sc11(i),nn_sc12(i),nn3 !建立外层电路耦合绞线圈单元*enddo
type,22
real,22
*do,i,1,nslots
asel,s,area,,aa_sc2(i)
nsla,,1
*get,nn3,node,,num,min
nmax=nmax+1
nn_sc21(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),zz
nmax=nmax+1
nn_sc22(i)=nmax
n,nmax,nx(nn3),ny(nn3),-zz
e,nn_sc21(i),nn_sc22(i),nn3 !建立内层电路耦合绞线圈单元*enddo
allsel
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!定子绕组连线!!!!!!!!!!!!
!!!! 下面的程序针对的极数为2,槽数48
!!!! 每极每相的线圈数为48/(3*2)=8
!!!! 极距为 15
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
np=2 !极数
npd=15 !极距
nc=8 !每极每相线圈数
da=360/nslots !槽间角度
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
numcpm,node
*get,nmax,node,,num,max
xx=2.5*nx(nn_sc11(1)) !端部连接的单元的径向坐标较大,便于图形观察xx_d=3*nx(nn_sc11(1)) !电源接头的径向坐标更大些,也是便于图形观察zz=r1/2
*dim,abc1,array,6 !每极每相首端节点号数组
*dim,abc2,array,6 !每极每相末端节点号数组
!
*do,j,1,6
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!! j=1时,连接N极A相 !!!!
!!!! j=2时,连接N极B相 !!!!
!!!! j=3时,连接N极C相 !!!!
!!!! j=4时,连接S极A相 !!!!
!!!! j=5时,连接S极B相 !!!!
!!!! j=6时,连接S极C相 !!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!(上端连接)
i1=1+(j-1)*nc
i2=j*nc
*do,i,i1,i2
nmax=nmax+1
yy=(i+(i+npd))*da/2
nn1=nn_sc11(i)
imax=i+npd
*if,imax,gt,nslots,then !超过最大槽数后,又从1开始(下同)
imax=imax-nslots
*endif
nn2=nn_sc21(imax)
n,nmax,xx,yy,zz
type,31
real,31
e,nn1,nmax !创建端部电感单元
type,32
real,32
e,nmax,nn2 !创建端部电阻单元
*enddo
!(下端连接)
!(下端连接要复杂些,需考虑线圈间的并联,各相接头等)
nmax=nmax+1
nn1=nn_sc12(i1)
第六章３-Ｄ静态磁场分析（棱边单元方法） 6.1何时使用棱边元方法 在理论上，当存在非均匀介质时，用基于节点的连续矢量位A来进行有限元计算会产生不精确的解，这种理论上的缺陷可通过使用棱边元方法予以消除。这种方法不但适用于静态分析，还适用于谐波和瞬态磁场分析。在大多数实际3-D 分析中，推荐使用这种方法。在棱边元方法中，电流源是整个网格的一个部分，虽然建模比较困难，但对导体的形状没有控制，更少约束。另外也正因为对电流源也要划分网格，所以可以计算焦耳热和洛伦兹力。 用棱边元方法分析的典型使用情况有： ·电机 ·变压器 ·感应加热 ·螺线管电磁铁 ·强场磁体 ·非破坏性试验 ·磁搅动 ·电解装置 ·粒子加速器 ·医疗和地球物理仪器 《ANSYS理论手册》不同章节中讨论了棱边单元的公式。这些章节包括棱边分析方法的概述、矩阵列式的讨论、棱边方法型函数的信息。 对于ANSYS的SOLID117棱边单元，自由度是矢量位A沿单元边切向分量的积分。物理解释为：沿闭合环路对边自由度（通量）求和，得到通过封闭环路的磁通量。正的通量值表示单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号（由单元边连接）。磁通量方向由封闭环路的方向根据右手法则来判定。 在ANSYS中，AZ表示边通量自由度，它在MKS单位制中的单位是韦伯（Volt·Secs），SOLID117是20节点六面体单元，它的12个边节点（每条边
的中间节点）上持有边通量自由度AZ。单元边矢量是由较低节点号指向较高节点号。在动态问题中，8个角节点上持有时间积分电势自由度VOLT。 ANSYS程序可用棱边元方法分析3-D静态、谐波和瞬态磁场问题。（实体模型与其它分析类型一样，只是边界条件不同），具体参见第7章，第8章。 6.2单元边方法中用到的单元 表 1三维实体单元 6.3物理模型区域的特性与设置 对于包括空气、铁、永磁体、源电流的静态磁场分析模型，可以通过设置不同区域不同材料特性来完成。参见下表，详情在后面部分叙述。
基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析 发表时间：2007-9-11 作者: 黄劭刚夏永洪张景明来源: 万方数据 关键字: APDL语言同步发电机电磁场有限元 介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发，将该软件应用于同步发电机空载磁场分析中，在电机的电磁场计算中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能，使用、修改方便，并且计算速度快。通过对电磁场计算结果的后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。样机测试结果验证了分析结果的正确。 1 前言 ANSYS软件是一个功能强大、灵活的，融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。广泛用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。 在实际的电机电磁场分析中，电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定，但是当转子相对十定子齿槽的位置不同时一，其计算结果也不相同。为了分析电机电磁场问题，若把定、转子相对位置固定不变进行求解，再对电磁场计算结果进行傅立叶级数分解来计算电机绕组的电势则误差太大。为此，需要对定、转子不同位置时一分别进行计算，然后通过电磁场的计算结果求出电机何个定子齿部磁通随转角变化的关系，然后根据磁通的变化率求出电机基波绕组的电势。ANSYS软件是目前应用最为广泛、使用最方便的通用有限元分析软件之一，应用ANSYS软件来分析电机电磁场是非常有效的。但是当采用ANSYS软件的图形用户界面( GUI)操作方式时，每次定、转子之间的旋转、网格剖分、施加载荷进行求解、查看计算结果等都需要人工进行重复操作，使用起来非常繁琐，并且效率低。为此，木文采用ANSYS软件的APDL语言编写的软件对同步发电机的空载磁场进行研究，实现了电机定、转子之间的自动旋转，自动网格剖分，自动施加载荷以及自动求解的功能。整个电磁场分析过程无需人工进行干预，使用方便，便于修改，并且大大提高了计算速度。通过对同步发电机电磁场计算结果进行后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。 2 软件实现 ANSYS软件提供了图形用户界面与命令流两种方式来分析电机电磁场问题。在电机电磁场计算中，命令流方式和图形用户界面方式相比，具有以下优点:(1)通用性好，对于同系列、同型号的电机电磁场计算只要对电机的尺寸参数进行修改即可，而采用ANSYS的图形用户界面方式进行电机电磁场计算，每次计算都要重新输入图形，没有通用性;(2)通过合理应用ANSYS的APDL语言编写一个两重循环程序就可实现转子自动旋转和自动施加励磁电流的功能，与ANSYS 的图形用户界面方式相比，减少了人机交互的次数，缩短了计算时间。 2.1软件编写
第九章3-D静态、谐波和瞬态分析（节点法） 9.1节点法（MPV）进行3D静态磁场分析 3-D节点法磁场分析的具体步骤与2-D静态分析类似，选择GUI参数路径Main Menu>Preferences> Magnetic-Nodal，便于使用相应的单元和加载。与2-D静态分析同样的方式定义物理环境，但要注意下面讨论的存在区别的地方。 9.1.1 选择单元类型和定义实常数 对于节点法3 –D静磁分析，可选的单元为3D 矢量位SOLID97单元，与2D单元不同。自由度为：AX,AY,AZ。3D矢量位方程中，用INFIN111远场单元（AX、AY、AZ三个自由度）来为无限边界建模。 对于载压和载流绞线圈（只有SOLID97单元），必须定义如下实常数：
速度效应 可求解运动物体在特定情况下的电磁场，2-D静磁分析讨论了运动体的应用和限制，在3-D中，只有SOLID97单元类型能通过设置单元KEYOPT选项来考虑速度效应。 9.1.2 定义分析类型 用与2D静态磁场分析相同的方式定义3D静态磁场分析，即，可以通过菜单路径Main Menu>Solution>New Analysis、或者用命令ANTYPE,STATIC,NEW来定义一个新的静态磁场分析；或者用ANTYPE,STATIC,REST 命令来重启动一个3-D分析。 如果使用了速度效应，不能在3D静态分析(ANTYPE,STATIC)中直接求解具有速度效应的静态直流激励场，而要用具有很低频率的时谐分析(ANTYPE,HARMIC)来完成。 9.1.3 选择方程求解器 命令：EQSLV GUI：Main Menu>Solution>Analysis Options 3D模型建议使用JCG或PCG法进行求解。而对于载压模型、载流模型、或有速度效应的具有非对称矩阵的模型，只能使用波前法、JCG法、或ICCG法求解。电路激励模型只能用稀疏矩阵法或波前法求解器。 9.1.4 加载和求解 进入求解器： 命令：/SOLU GUI：Main Menu>Solution 3-D 静态MVP分析的载荷与2-D静态分析稍有些不同，但其菜单路径是一样的。下面是关于3-D静态磁场分析的一些加载： 该载荷用以定义磁力线垂直、磁力线平行、远场、周期边界条件、以及强加外磁场等载荷和边界条件，下表描述了各种边界条件相应的磁矢量势值：
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 1.2ANSYS 如何完成电磁场分析计算 ANSYSU Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知 量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根 ANSY 电磁场分析指南第一章 发表时间： 2007-9-20 作者 : 安世亚太 来源 : e-works 关键字 : ANSYS 电磁场分析 CAE 教程 第一章磁场分析概述 1.1 磁场分析对象 利用ANSYS/Ema 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
据用户所选择的单元类型和单元选项的不同， ANSYS+算的自由度可以是标量磁 位、矢量磁位或边界通量。 1.3 静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSY 测以完成下列磁场分析： ?2-D 静态磁场分析，分析直流电（DC ）或永磁体所产生的磁场，用矢量位方 程。参见本书“二维静态磁场分析” ?2-D 谐波磁场分析，分析低频交流电流（AC ）或交流电压所产生的磁场，用 矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ?2 -D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包 含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。 参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。 参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ?3-D 谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议 尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法） ?3-D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用 棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场 分析（棱边元方法）” 3-D 静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 ?基于节点方法的3-D 谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 的 3-D 谐波磁场分析” 1.4 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D 模型，什么时候选择3-D 模型？标量位方法和矢量位方 法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别？在下面 将进行详细比较。 1.4.12-D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3- D 模型来进行模拟。然而3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。 所以，若 ?基于节点方法的 的 3-D 静态磁场分析” ?基于节点方法的 的 3-D 瞬态磁场分析” 3-D 瞬态磁场分析， 用矢量位方法。参见“基于节点方法
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）：
期末大作业 题目：简单直流致动器 ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名：柴飞龙 学科（专业）：机械工程 学号：21225169 所在院系：机械工程学系 提交日期2013 年 1 月
1、 背景简述： ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。 本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。 现就对一电磁场应用实例，用ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。 2、 问题描述： 简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，r μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A 。模型为轴对称。 3、 ANSYS 仿真操作步骤： 第一步：Main menu>preferences
第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete 第三步：设置单元行为 模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项） 第四步：定义材料 Preprocessor>Material Props> ?定义空气为1号材料(MURX = 1) ?定义衔铁为2号材料(MURX = 1000) ?定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)
三维螺线管静态磁场分析 要求计算螺线管，如下图所示，衔铁所受磁力，线圈为直流激励，产生力驱动衔铁。线圈电流为6A，500匝。由于对称性，只分析1/4的模型，如图1所示： 图1螺线管制动器 在仿真分析时，空气相对磁导系数为1.0；使用智能网格划分（LVL=8）；设定全部面为通量平行，这是自然边界条件，自动得到满足。因为是采用的1/4对称模型，所以磁力的计算结果要乘以4。
施加边界条件： ! /SOLU D,2,MAG,0 ! !SOLVE ! ALLSEL,ALL MAGSOLV,3,,,,,1 FINISH ! 建立的模型如下图所示：
对模型进行智能网格划分，如下图所示： 仿真分析所得磁场强度分布图为：
衔铁所受磁力分布图为： 衔铁所受磁力分布图为：
计算所得衔铁所受磁力为： SUMMARY OF FORCES BY VIRTUAL WORK Load Step Number: 2. Substep Number: 1. Time: 0.2000E+01 Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.14339E+02 0.11359E+02 -0.12846E+02 ___________________________________________________ SUMMARY OF FORCES BY MAXWELL STRESS TENSOR Units of Force: ( N ) Component Force-X Force-Y Force-Z ARM 0.79007E+01 0.55769E+01 -0.11511E+02 _____________________________________________________ Note: Maxwell forces are in the Global Cartesian coordinate system. Virtual work forces are in the element ESYS coordinate system.
ANSYS非线形分析指南基本过程 第四章耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页
ANSYS热分析指南 第一章简介 1.1热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关心的参数有： 温度的分布 热量的增加或损失 热梯度 热流密度 热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。 1.2ANSYS中的热分析 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、 ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。 ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。1.2.1对流 热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。 1.2.2辐射 ANSYS提供了四种方法来解决非线性的辐射问题： 辐射杆单元（LINK31） 使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D,或SURF152-3D）
在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析 使用Radiosity求解器方法 有关辐射的详细描述请阅读本指南第四章。 1.2.3特殊的问题 除了前面提到的三种热传递方式外，ANSYS热分析还可以解决一些诸如：相变（熔融与凝固）、内部热生成（如焦耳热）等的特殊问题。例如，可使用热质点单元MASS71模拟随温度变化的内部热生成。 1.3热分析的类型 ANSYS支持两种类型的热分析： 1．稳态热分析确定在稳态的条件下的温度分布及其他热特性，稳态条件指热量随时间的变化可以忽略。 2．瞬态热分析则计算在随时间变化的条件下，温度的分布和热特性。 1.4耦合场分析 ANSYS中可与热分析进行耦合的方式有热—结构、热－电磁等。耦合场分析可以使用ANSYS中的矩阵耦合单元，或者在独立的物理环境中使用序惯荷载耦合。有关耦合场分析的详细描述，请参阅《ANSYS Coupled-Field Analysis Guide》。 1.5关于菜单路径和命令语法 在本指南中，您将会看到相关的ANSYS命令及其等效的菜单路径。这些参考的命令仅仅包括命令名，因为并不总是需要指定所有的参数，而且不同的参数组合会有不同的作用。有关ANSYS命令的更多的叙述，请参考《ANSYS Commands Reference》。 菜单路径将近可能完整得列出。对于多数情况，选择菜单就能够完成所需要的功能；但还有一些情况，选择文中所示菜单后会弹出一个菜单或是对话框，由此定义其他的选项来执行一些特定的任务。 第二章基础知识 2.1符号与单位
第十四章 静电场分析（h方法） 14.1 什么是静电场分析 静电场分析用以确定由电荷分布或外加电势所产生的电场和电场标量位（电压）分布。该分析能加二种形式的载荷：电压和电荷密度。 静电场分析是假定为线性的，电场正比于所加电压。 静电场分析可以使用两种方法：h方法和p方法。本章讨论传统的h方法。下一章讨论p方法。 14.2 h方法静电场分析中所用单元 h方法静电分析使用如下ANSYS单元： 表1. 二维实体单元 单元维数形状或特征自由度 PLANE1212-D四边形，8节点每个节点上的电压 表2. 三维实体单元 单元维数形状或特征自由度 SOLID1223-D砖形（六面体），20节点每个节点上的电压 SOLID1233-D砖形（六面体），20节点每个节点上的电压 表3. 特殊单元 单元维数形状或特征自由度 MATRIX50无(超单元)取决于构成本单元的单元取决于构成本单元的单元类型 INFIN1102-D4或8节点每个节点1个；磁矢量位，温度，或电位 INFIN1113-D六面体，8或20节点AX、AY、AZ磁矢势，温度，电势，或磁标量势 INFIN92-D平面，无界，2节点AZ磁矢势，温度INFIN473-D四边形4节点或三角形3节点AZ磁矢势，温度 14.3 h方法静电场分析的步骤 静电场分析过程由三个主要步骤组成： 1.建模 2.加载和求解 3.观察结果 14.3.1 建模 定义工作名和标题： 命令：/FILNAME，/TITLE GUI：Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change Title 如果是GUI方式，设置分析参考框：
ANSYS非线形分析指南基本过程 耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页
第四章耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 1
直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 1
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。在ANSYS命令手册和理论手册对这些宏有更详细的描述。 下面的表格列出了这些电磁宏的使用范畴。
ANSYS电磁场分析指南第十六章 发表时间：2007-9-20 作者: 安世亚太来源: e-works 关键字: ANSYS 电磁场分析 CAE教程 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。
A N S Y S电磁场分析指南第一章磁场分析概 述
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。 1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析
利用ANSYS可以完成下列磁场分析： ·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维静态磁场分析” ·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ·3-D谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法）” ·3-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析（棱边元方法）” ·基于节点方法的3-D静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D静态磁场分析” ·基于节点方法的3-D谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D谐波磁场分析” ·基于节点方法的3-D瞬态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D瞬态磁场分析” 1.4关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2－D模型，什么时候选择3－D模型？标量位方法和矢量位方法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解3-D问题又有什么区别？在下面将进行详细比较。 1.4.12-D分析和3-D分析比较 3-D分析就是用3-D模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要3-D模型来进行模拟。然而3-D模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。所以，若有可能，请尽量考虑用2-D模型来进行建模求解。
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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 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。 如何完成电磁场分析计算
第15章耦合场分析典型工程实例 本章重点通过实例讲解介绍ANSYS耦合分析在工程上的一些典型应用。 章要要点 如何解决热-结构耦合问题 耦合场分析典型工程实例 本章案例 包含焊缝的金属板热膨胀分析 现代办公楼层内空调布局对室内温度分布的影响研究
15.1工程实例一——包含焊缝的金属板热膨胀分析 该工程实例问题说明及分析如下：某一平板由钢板和铁板焊接而成，焊接材料为铜，平板尺寸为1×1×0.2，横截面结构如图15-1所示。平板的初始温度为800℃，将平板放置于空气中进行冷却，周围空气温度为30℃，对流系数为110W/（m2g℃）。求10分钟后平板内部的温度场及应力场分布（材料参数见表15-1）。 图15-1 平板横截面结构示意图 表15-1 材料性能参数 温度℃弹性 模量 Gpa 屈服 强度 Gpa 切变 模量 Gpa 导热系数 W/(m·℃) 线膨胀系 数℃-1 比热容J/ （kg·℃） 密度kg/m3泊松比 钢 30 206 1.4 20.6 66.6 1.06E-05 460 7800 0.3 200 192 1.33 19.8 400 175 1.15 18.3 600 153 0.92 15.6 800 125 0.68 11.2 铜 30 103 0.9 10.3 383 1.75E-05 390 8900 0.3 200 99 0.85 0.98 400 90 0.75 0.89 600 79 0.62 0.75 800 58 0.45 0.52 铁 30 118 1.04 1.18 46.5 5.87E-06 450 7000 0.3 200 93 0.91 0.86 400 93 0.91 0.86 600 75 0.76 0.69 800 52 0.56 0.51 该问题属于瞬态热应力问题，选择整体平板建立几何模型，选取SOLID5热-结构耦合单 元进行求解。
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。1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算 ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 1.3静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSYS可以完成下列磁场分析：
1、进入求解器之后出现如下警告： Using 1 iteration per substep may result in unconvergent solutions for nonlinear analysis and the program may not indicate divergence in this case. Check your results. 不要担心，这是ANSYS程序设置中的一个友好提示，并不说明你的程序就是错误的（当然出现这个提示也不能证明你的程序就是无误的），你可以接着运行程序。 2、进行非线性求解的时候，如果你输入了材料的磁化曲线，但是很奇怪的是在进行二维分析的时候是成功的，但是三维分析的时候被告知得到的解是不收敛。 原因一：你需要检查一下程序的问题，是不是求解的步长设置的不合理。一般情况下，ANSYS 默认的是25，这个值可以满足大部分计算的需要，不过有的时候你需要把这个步长变大。 原因二、你输入的磁化曲线是正确的吗？是否满足ANSYS的要求？很多参考书上的磁化曲线数据并不满足ANSYS程序的要求，你需要用命令TBPLOT绘制出材料的BH、NB、MH三条曲线，看这三条曲线是不是都是光滑的单调的。 3、为什么绘制出的磁力线只有寥寥几根，如何加密呢？ ANSYS中有很多中显示方式，你不妨去看看命令/SHOW中的说明. 4、边界条件在电磁场分析中至关重要，那么何时采用通量平行条件何时采用通量垂直条件呢？ 在我看来，在ANSYS中，电磁场分析的边界条件是相当直观的。帮助文档中是这么定义的：Flux-normal: Set the normal component of A to zero Flux-parallel: Set in-plane components of A to zero. Far-field: Use element INFIN111. Far-field zer Use AX = AY = AZ = 0. Periodic: Use ANSYS' cyclic symmetry capability. Imposed external field: A(X,Y,Z) does not equal zero. 一般情况下，通量平行条件是可以不加的，但是通量垂直条件一定要加。其实，所谓的平行和垂直就是指实际情况下磁力线和边界的情况。 如果还是不太明白，你可以仔细看看帮助文档中所给出的例子。 5、电磁场分析中远场单元该怎么选择？ 我曾在这方面浪费了很多时间。后来才发现原来是因为自己没有看明白帮助文件中的说明书。这个问题比较复杂，虽然我提出来，但是不知道该怎么说。建议大家还是多看看说明书。呵呵……