ANSYS有限元分析二维静态磁场仿真

一周总结报告一、ANSYS学习1.学习情况目前正在边看书籍边操作ANSYS系统，已经了解了ANSYS的基本操作系统以及ANSYS 分析过程的三大步骤，大体上知道了它的整个工作流程。

目前正在深入仔细学习每一部分的详细步骤。

现在已经学习了ANSYS有限元分析典型步骤、实体建模、网格划分、创建有限元模型，正在学习加载和求解这一部分。

2.理论知识(1)网格划分与创建有限元模型①设置单元属性，包括：a.选择单元类型，如常用的有PLANE13，PLANE53，INFIN110；在Element Type中设置；b.设置单元实常数，如线圈横截面积、匝数、导体填充率等；c.设置材料属性，如泊松比、材料密等；d.设置单元坐标系统。

②通过网格划分工具设置网格划分属性包括：a.单元属性分配设置，作用是在网格划分之前为模型(包括实体和有限元模型)分配单元属性；b.智能划分水平控制；c.单元尺寸控制，单元尺寸的意思是单元边的长度。

③实体模型的划分ANSYS有两种方式对实体模型进行网格划分。

映射网格划分方法：最大特点就是必须使用形状规则的单元划分，对于面对象必须使用三角形单元或四边形单元，对于体对象只能使用六面体单元。

故划分对象必须形状规则。

不是任何形状的对象都能用映射网格划分。

(2)加载和求解有限元分析的主要目的在于得到系统在特定激励源和边界条件下的响应。

这些激励以及边界条件统称为载荷。

所以载荷包括边界条件和激励。

磁场分析中常见的载荷有磁势、磁通量边界条件等。

载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。

关于载荷步、子步和平衡迭代，通过阅读理论知识自己的理解的总结是：一个实际加载过程需要多次施加不同的载荷才能满足要求，每一步就称为一个载荷步。

一个载荷步可以通过多个子步来逐渐施加。

平衡迭代用于考虑收敛的非线性分析。

3.仿真结果目前按照教程的步骤将ANSYS从建立模型到加载求解再到查看后处理器的整个分析过程大体操作了一遍，目的就是先通过简单模型熟练ANSYS的整体操作。

Ansys2D静态仿真在永磁直驱电机设计中的实际运用发布时间：2021-12-22T03:56:12.758Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第15期作者：郑玉鑫王刚[导读] 永磁电机转子上永磁体形状和位置多种多样，磁场分布较为复杂，传统磁路分析方法不能满足设计需要。

东方电气集团东方电机有限公司中国德阳 618000摘要：永磁电机转子上永磁体形状和位置多种多样，磁场分布较为复杂，传统磁路分析方法不能满足设计需要。

采用Ansys软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对永磁电机定转子磁场分布、力矩、应力、温度、噪音等要素进行网格化分析。

关键词：Ansys；永磁；有限元；仿真1 引言在工作中我们需要设计一台260kW、400V、180rpm永磁直驱电机，初步设计方案定子外径850、内径680，槽数72、双层集中绕组，1路Y接，每槽导体6，转子外径672、内径590、极数64，径向表崁式磁钢、永磁体材料钕铁硼N38SH、气隙长度4、铁芯长度240、磁钢高度18、宽度27。

在转子结构设计中，沿圆周分布的64个磁钢之间，关于磁力线分布情况、磁通密度、漏磁大小、隔磁条尺寸和位置等，采用传统电磁设计软件不能满足需要，本文通过这台内转子永磁电机作为具体案列的设计分析过程，论述Ansys2D静态仿真在永磁直驱电机转子磁钢结构设计中的实际运用。

2 2D建模2.1 在Ansys程序界面下，通过Project--Insert Maxwell 2D Design指令进入2D仿真项目管理；2.2 采用Draw--User Defined Primitive--Rmxprt指令，分别定义Slotcore定子铁芯，Lapcoil定子线圈、PMcore转子铁芯，Magnet转子磁钢.输入冲片槽型尺寸、线圈跨距及接法等设计要素。

3 添加边界3.1该电机为分数槽，定子槽数72减去极数64之后，得到分区数为8，于是，我们可以将360度缩减到1/8范围内进行分析，对建立的模型Model画圆圈Draw Circle,再选取vacuum下所有铁芯线圈磁钢，再点SPlit，YZ垂直方向分割后，再进行XZ水平分割，旋转角度45度再分割可得到我们需要的区域。

AnsysMaxwell在⼯程电磁场中的应⽤1——⼆维分析技术学习⾃：《Ansoft12在⼯程电磁场中的应⽤》赵博、张洪亮等编著软件版本：ANSYS2019R3（1.9.7）1.1 界⾯环境左侧为⼯程管理栏，可以管理⼀个⼯程⽂件中的不同部分或管理⼏个⼯程⽂件。

其下⽅为⼯程状态栏，在对某⼀物体或属性操作时，可在此看到操作的信息。

最下⽅并排的是⼯程信息栏，该栏显⽰⼯程⽂件在操作时的⼀些详细信息，例如警告提⽰，错误提⽰，求解完成等信息。

在旁边的⼯程进度栏内主要显⽰的是求解进度，参数化计算进度等，该进度信息通常会⽤进度条表⽰完成的百分⽐。

在屏幕中部是⼯程树栏，在此可以看到模型中的各个部件及材料属性、坐标系统等关键信息，也⽅便⽤户对其进⾏分别管理。

在操作界⾯最右侧较⼤区域为⼯程绘图区，⽤户可以在此绘制所要计算的模型，也可以在此显⽰计算后的场图结果和数据曲线等信息。

如果不⼩⼼将这⼏个区域给关闭了，还可以在 View 菜单栏中将其对应项前的对号勾上，则对应的区域会重新显⽰出来。

部分快捷操作按钮如下：新建 Maxwell 3D ⼯程，新建 Maxwell 2D ⼯程，新建电路⼯程，新建 RMxprt ⼯程。

新建，打开，保存，关闭等。

复制，剪切，粘贴，撤销等。

调整视图：移动、旋转、缩放和全局视图等。

模型绘制常⽤：绘制⾯的按钮，分为矩形⾯、圆⾯、正多边形⾯和椭圆⾯；绘制线的按钮，分为线段、曲线、圆、圆弧和函数曲线。

模型材料快捷按钮。

模型校验和求解。

帮助：最好的培训教材，建议⽤户熟悉该⽂档的结构和相关内容。

1.2 Maxwell 2D 的模型绘制绘制⼆维模型时，可以采⽤快捷按钮绘图，也可以采⽤Draw下拉菜单绘制，两者的效果是相同的。

在绘制 2D 模型时 Z ⽅向上的量可以恒定为 0，仅输⼊ X 和 Y ⽅向上的坐标数据即可。

在三个⽅向上数据栏后有两个下拉菜单，第⼀个为绘制模型时的坐标，默认是采⽤ Absolut 绝对坐标，也可以通过下拉菜单将其更换为相对坐标，则后⼀个操作会认为前⼀个绘图操作的结束点为新相对坐标点起点。

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。

Ansys仿真分析操作方法及界面介绍在现代工程设计领域中，仿真分析已经成为一种必备的工具。

Ansys作为一款全球知名的仿真分析软件，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。

本文将介绍Ansys仿真分析的操作方法及其界面，旨在帮助读者更好地使用和理解这个强大的工具。

一、Ansys的基本概述Ansys是一款基于有限元分析原理的计算机仿真软件，提供了对结构的静态和动态行为进行模拟分析的能力。

它可以帮助工程师预测和优化产品的性能，从而减少成本和时间。

Ansys包括多个子模块，如Mechanical、Fluent、Electronics等，每个子模块都专注于某个领域的仿真分析。

二、Ansys仿真分析的操作方法1. 创建几何模型：Ansys提供了多种几何建模工具，如实体建模、曲面建模、轮廓建模等。

用户可以根据具体需求选择适当的建模方法，创建几何模型。

2. 设定材料和属性：在仿真分析中，准确的材料和属性设置至关重要。

Ansys中提供了大量的材料数据库，用户可以根据需求选择相应的材料，并为其指定适当的属性。

3. 定义边界条件：边界条件对仿真分析结果具有重要影响。

Ansys允许用户定义各类边界条件，如约束、载荷、温度等。

通过合理设置边界条件，可以更准确地模拟实际工况。

4. 网格划分：网格是有限元分析的基础，也是Ansys仿真分析的关键步骤之一。

通过对几何模型进行网格划分，将其离散为多个小单元，从而进行数值计算和求解。

5. 设置分析类型：根据具体分析要求，选择适当的分析类型。

例如，对于静态结构分析，可以选择静力学分析类型；对于流体力学分析，可以选择流体流动分析类型。

6. 运行仿真计算：设置好所有必要的参数后，点击运行按钮，Ansys将开始进行仿真计算。

在计算过程中，可以随时监视仿真状态，并查看计算结果。

7. 结果处理和后处理：仿真计算完成后，Ansys提供了丰富的后处理工具，用于分析和可视化仿真结果。

用户可以绘制图形、生成报告，进一步研究和评估产品性能。

（整理）ANSYS电磁场分析指南第五章3-D静态磁场分析标量法精品文档第五章３-Ｄ静态磁场分析（标量法）5.1 在3-D静态磁场分析（标量法）中要用到的单元表1三维实体单元：单元维数形状或特性自由度SOLID5 3-D 六面体，8个节点每节点6个：位移、电势、磁标量位或温度SOLID96 3-D 六面体，8个节点磁标量位SOLID98 3-D 四面体，10个节点位移、电势、磁标量位、温度表2三维界面单元单元INTER115 维数3-D 形状或特性四边形，4个节点自由度磁标量位，磁矢量位表3三维连接单元单元维数形状或特性自由度无SOURC36 3D杆状( Bar)、弧状(Arc)、线圈(Coil)基元3个节点表4三维远场单元单元维数INFIN47 3-D 或三边形，3个节点INFIN111 3-D 六面体，8个或20个节点磁矢量位、磁标量位、电势、温度形状或特性自由度磁标量位、温度四边形，4个节点；SOLID96和SOLID97是磁场分析专用单元，SOLID62、SOLID5和SOLID98更适合于耦合场求解。

5.2 磁标量位（MSP）法介绍在磁标量位方法中，可使用三种不同的分析方法：简化标势法(RSP)、差分标势法(DSP)和通用标势(GSP)法。

·若模型中不包含铁区，或有铁区但无电流源时，用RSP法。

若模型中既有铁区又有电流源时，就不能用这种方法。

精品文档精品文档·若不适用RSP法，就选择DSP法或GSP法。

DSP法适用于单连通铁区，GSP法适用于多连通铁区。

5.2.1 单连通区与多连通区单连通铁区是指不能为电流源所产生的磁通量提供闭合回路的铁区，而多连通铁区则可以构成闭合回路。

参见图1(a)、(b)“连通域”。

数学上，通过安培定律来判断单连通区或是多连通区，即磁场强度沿闭合回路的积分等于包围的电流（或是电动势降MMF）。

因为铁的磁导率非常大，所以在单连通区域中的MMF降接近于零，几乎全部的MMF 降都发生在空气隙中。

ANSYS恒定磁场仿真教程1.安装并启动ANSYS软件2.创建新项目启动ANSYS后，点击“File”菜单，选择“New”来创建一个新项目。

在出现的对话框中，选择适当的分析类型，这里我们选择“Electromagnetics” -> “Magnetostatics (J)”。

然后，点击“OK”按钮。

3.创建几何模型在ANSYS的主界面上，点击“Design Modeler”按钮来创建几何模型。

在几何模型中，您可以创建基本形状，例如盒子、圆柱体等。

4.设定材料属性在几何模型中，选择“Materials”选项卡，然后选择一个合适的材料库或创建自定义材料。

根据您的需求，为不同的材料设置适当的磁场参数。

5.设定网格参数在几何模型中，选择“Mesh”选项卡，然后在出现的对话框中选择适当的网格类型和尺寸。

为了更精确地模拟恒定磁场，建议使用更小的网格大小。

6.设定边界条件在几何模型中，选择“Physics”选项卡，然后选择“Magnetic”选项卡。

在这里，您可以设置边界条件，例如施加一个恒定的磁场或释放一个磁铁。

7.运行仿真在几何模型中，选择“Solution”选项卡，然后点击“Solve”来运行仿真。

ANSYS将自动计算并显示出恒定磁场的分布。

8.分析结果在ANSYS的主界面上，选择“Post Processing”选项卡，然后选择适当的结果参数，例如磁场强度、磁通量等。

您可以使用不同的工具和图表来分析和可视化仿真结果。

总结：在本教程中，我们学习了如何在ANSYS中进行恒定磁场仿真。

首先，我们创建了一个新项目，并使用设计模型创建了几何模型。

然后，我们设定了材料属性、网格参数和边界条件。

最后，我们运行了仿真并分析了结果。

希望这个教程对您有所帮助，并使您能够在ANSYS中进行恒定磁场仿真。