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)
第五步：建立衔铁面、线圈面、空气面
Preprocessor>Modeling>Greate>Area>Rectangle>By Dimensions 建立衔铁面
建立线圈面
建立空气面
最终结果
第六步：用Overlap迫使全部平面连接在一起Preprocessor> Modeling>Booleans>Operate> Overlap>Areas 按Pick All
第七步:
平面要求与物理区和材料联系起来
Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas
用鼠标点取衔铁平面
Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas
选取线圈平面
第八步：加磁通量平行边界条件
Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>boundary>Vector Poten>Flux par’1>On lines
选取如下边界线段
第九步：智能尺寸选项来控制网格大小
Preprocessor>-Meshing>Size Cntrls>smartsize>basic
第十步：网格生成
Preprocessor >Meshing>Mesh>Areas>Free>
Pick All
结果如下：
第十步：衔铁定义为一个单元组件（1）选择衔铁平面
Utility>select>entities
（2）选择与已选平面相对应的单元
（3）图示衔铁单元
Utility>plot>elements
第十一步：使单元与衔铁组件联系起来
Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component
第十二步：加力边界条件标志
Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>Comp Force
第十三步：给线圈平面施加电流密度
（1）选择线圈平面
Utility>Select>Entity
（2）得到线圈截面积.
Preprocessor>Modeling>Booleans>Operate Operate>Calc Geometric Items>Of Areas
选择OK
（3）将线圈面积赋予参数CAREA
Utility>Parameter>Get Scalar Data
第十四步：把电流密度加到平面上
Preprocessor> Solution>Define loads>Apply>Excitation>Curr Density>On Areas
第十五步：solve进行计算
Preprocessor> Solution >solve>electromagnet>Static Analysis>Opt & Solve
第十六步：后处理
（1）生成磁力线圈
General Postproc>plot results>Contour Plot>2D flux lines
（2）计算电磁力
General Postproc>Elec&Mag Calc>Component Based>Force
(3)显示总磁通密度值(BSUM)
General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solution
最后结果如下：
