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ANSYS电磁场分析指南-2D 

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THETA=30! 永磁体极性方向 *AFUN,DEG! 角度以度表示 MP,MGXX,2,HC! 矫顽力X分量 ! B-H 曲线:

TB,BH,2! 材料号2的B-H曲线

TBPT,DEFI,-3000+HC,0! 偏移后的B-H曲线 TBPT,,-2800+HC,500! 第一点“DEFI”缺省 TBPT,,-2550+HC,1000 TBPT,,-2250+HC,1500 TBPT,,-2000+HC,1800 TBPT,,-1800+HC,2000 TBPT,,-1350+HC,2500 TBPT,,-900+HC,3000 TBPT,,-425+HC,3500

TBPT,,0+HC,4000

TBPLOT,BH,2! 绘制B-H曲线

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图4展示了在第一象限内创建的永磁体B-H曲线,在ANSYS命令手册中,对*AFUN、MP、TB、TBPLOT等命令有更详细的描述。

联合使用一条B-H曲线和正交相对磁导率,可以描述非线性正交材料(叠片结构)。在每一个相对磁导率为零的单元坐标系方向上,ANSYS将使用该B-H曲线。

2.3.1.11载压绞线圈:

对载压绞线圈,要定义电阻率。按如下方式定义: 命令:MP,rsvx

GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models> Electromagnetics>Resistivity>Isotropic

绞线圈是按"N"形缠绕的单股连续型线圈,如下图图5所示。对这样的线圈要定义各向同性(且只能是各向同性)电阻值。

载压绞线圈只能用PLANE53单元来建模,还需要定义下列实常数:

CARE 线圈横截面积。无论对称性如何,此常数代表绞线型线圈的实际物理面积。 TURN 线圈总匝数。无论对称性如何,此常数代表绞线型线圈的实际总匝数。 LENG Z-方向上线圈长度。在2-D平面分析中,此常数代表线圈的实际长度。 DIRZ 电流方向,详见单元手册对PLANE53的描述。

FILL 线圈填充因子。此常数代表线圈组在线圈横截面积中所占的比例,它影响

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线圈的电阻值(还可以用它来“调正”线圈电阻值)。

2.3.2建模,分网,指定特性

建模过程可参照《ANSYS建模和分网指南》,然后在模型各个区域内指定特性(单元类型、选项、单元坐标系、实常数和材料性质等,参见“(-)建立物理环境”部分。

通过GUI为模型中的各区赋予特性:

1. 选择Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define>Picked Areas 2. 点击模型中要选定的区域。

3. 在对话框中为所选定的区域说明材料号、实常数号、单元类型号和单元坐标系号。 4. 重复这些步骤,直至处理完所有区域。 通过命令为模型中的各区赋予特性: ASEL(选择模型区域) MAT(说明材料号)

REAL(说明实常数组号) TYPE(指定单元类型号) ESYS(说明单元坐标系号)

指定完毕各区域特性后,就可划分有限元网格了,详见《ANSYS建模和分网指南》。 2.3.3施加边界条件和载荷

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既可以给实体模型(关键点、线、面)也可以给有限元模型(节点和单元)施加边界条件和载荷,在求解时,ANSYS程序自动将加到实体模型上载荷转递到有限元模型上。

通过一系列级联菜单,可以实现所有的加载操作。当选择Main Menu > Solution > -Loads- > Apply > -Magnetic-时,ANSYS程序将列出所有的边界条件和三种载荷类型。然后选择合理的类型和合理的边界条件或载荷。对于一个2-D静态分析,能选择的边界条件和载荷如下:

-Boundary- -Vector Poten- On Keypoints On Nodes -Flux Par\On Lines On Nodes -Flux Normal- On Lines On Nodes Periodic BCs -Excitation- -Curr Density- On Keypoints On Nodes On Elements Voltage Drop -Flag- Comp. Force -Infinite Surf- On Lines On Areas On Nodes -Other- -Curr Segment- On Keypoints On Nodes -Maxwell Surf- On Lines On Areas On Nodes -Virtual Disp- On Keypoints On Nodes 例如,施加电流密度到单元上,GUI路径如下:

GUI:Main Menu>Preprocessor>-Loads->Apply>-Magnetic-> -Excitation->-Curr Density -> On Elements

在菜单上你可以见到列出的其他载荷类型或载荷,假如它们呈灰色,就意味着在2-D静态分析中不能加该载荷,或该单元类型的KEYOPT选项设置不合适。另外,也可以通过ANSYS命令来输入载荷。

要列出已存在的载荷,方式如下: GUI: Utility Menu>List>Loads>load type 下面将详细描述可以施加的各种载荷: 2.3.3.1边界条件 2.3.3.1.1磁矢量位(AZ)

通过指定磁矢量位,可以定义磁力线平行、远场、周期性边界、以及外部强加磁场等条件。下表列出了每种边界条件需要的AZ值:

边界条件 磁力线垂直 不需要(自然边界条件,自然满足) 说明AZ=0,用D命令或GUI路径Main 磁力线平行 Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary>-Vector Poten-Flux Par’l-On Lines or On Nodes 远场 周期性 用远场单元INFIN9(只用于平面分析)和INFIN110 用PERBC2D宏在节点上创建奇对称或偶对称周期性边界条件,或用GUI路径Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary> -Vector Poten-Periodic BCs。 19

AZ值

令AZ等于一非零值。用GUI路径Main 外部强加磁场 Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary>-Vector Poten-Flux Par’l-On Lines/On Nodes 磁力线平行边界条件强制磁力线平行于表面。

磁力线垂直边界条件强制磁力线垂直于表面,是自然边界条件,自然得到满足。

使用远场单元INFIN9和INFIN110来表示模型的无限边界时,无需说明远场为零边界条件。 如果模型具有周期性,或者通量的特性具有重复性,可用PERBC2D宏命令来定义周期性边界条件。 对于外部强加磁场,直接在合适的区域施加非0的AZ值就行了。 2.3.4加励磁载荷 2.3.4.1源电流密度(JS)

此载荷给源导体加电流,在国际单位制中JS的单位为安培/米。在2-D分析中,只有JS的Z分量是有效的,在平面分析中正值表示电流向+Z方向,在轴对称分析中正值表示电流向-Z 方向。

对绞线圈或块导体来说,电流一般是均匀分布的.通常直接将源电流密度载荷加给单元。 命令:BFE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Excitation-Curr Density-On Elements 详细情况参见《ANSYS命令手册》。

同样,也可以用BFA命令把源电流密度施加到实体模型上。用BFTRAN或SBCTRAN命令,把施加到实体模型上的源电流密度转换到有限元单元模型上。

2.3.4.2电压降(VLTG)

此载荷给绞线圈加电压降,只能用MKS单位制。只有对使用了AZ和CURR自由度的PLANE53单元(参见PLANE53单元的KEYOPT(1)选项)才能使用电压降(VLTG)载荷。

电压降可使用BFE命令加在单元上,也可以用BFA命令加在实体模型的某些面上。用BFTRAN或SBCTRAN命令,把施加到实体模型上的电压降(VLTG)载荷转换到有限元单元模型上。

因为CURR表示线圈每匝的电流,而线圈中的电流值是唯一的,所以加载前必须将线圈所有节点的CURR自由度耦合起来(否则将导致求解错误)。

用下列方式进行: 命令:CP

GUI:Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Couple DOFs 2.3.5 施加标志 2.3.5.1 力标志

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ANSYS电磁场分析指南-2D 

THETA=30!永磁体极性方向*AFUN,DEG!角度以度表示MP,MGXX,2,HC!矫顽力X分量!B-H曲线:TB,BH,2!材料号2的B-H曲线TBPT,DEFI,-3000+HC,0!偏移后的B-H曲线TBPT,,-2800+HC,500!第一点“DEFI”缺省TBPT,,-2550+HC,1000TBPT,,-2250+
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