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1、第二章 第2节,二维静磁学,2.2-2,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,EMAG 模拟的概念,模型边界条件有: 磁通量垂直 磁通量平行 周期性对称 * 偶对称 奇对称 根据单元方程式施加边界条件 矢量(2D 或3D) 标量 (3D) 基于单元边 (3D) *在第2章来讨论,简单励磁的平面模型,A,A,B,B,线圈 (象征性的),铁芯,空气,2.2-3,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,在2D静磁场、交流和瞬态分析中采用磁矢量势方法(MVP) 此公式称为MVP ，磁通量密度(B) 等于矢量势(A) 的旋度 B = Curl(A) 对于二维情况，A只有Z方向分量，在ANSYS中表示为
2、“AZ” 自由度 模型有二种边界条件描述 -Dirichlet条件（AZ约束） : 磁通量平行于模型边界 Neumann 条件（自然边界条件）:磁通量垂直于模型边界,2.2-4,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,沿A-A 通量平行边界条件需满足： 模型中A-A 的左边和右边是相同的 几何形状相同 材料属性相同 左边和右边励磁相位差180度（即方向相反） 对称平面边界条件 沿A-A必须加约束,B,B,（1/2）对称模型,Pole Face,A,A,Preproc.loadsapplyboundaryflux parllines,2.2-5,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,半对称模型
3、与全模型比较： 磁通量密度是相同的 线圈上Lorentz 力是相同的 贮能为 1/2 极面上力为 1/2 加载电流密度与全模型相同,线圈 (象征性的),简单导磁体的半对称模型,2.2-6,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,沿B-B磁通量垂直边条件需满足 B-B线上下两边如下参数是相同的 几何形状 材料性质 B-B线上下两边励磁相同 对称面 (B-B)边界条件 2D磁矢量势(MVP)方式，无须处理 加载电流与全模型相同,Quarter symmetry model of the simple magnetizer,B,B,2.2-7,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,1/4模型与全模
4、型比较 磁通密度分布相同 贮能为1/4 所示线圈上的Lorentz力 1/2 作用在极面上力为1/2,励磁体1/4对称模型,B,B,2.2-8,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,单元plane13 and plane53 用于模拟2D磁场 Plane13: 4 节点四边形 耦合场自由度：温度，结构，磁 电源为Z方向 B 为线性变化 适用于：,Plane13,变压器 汇流排 传感器 线性或任意 永磁系统,螺线管磁体（致动器） 直线或旋转电机 负载机械 机械力矩,2.2-9,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,plane53: 8 节点，四边形 耦合场自由度: 磁 与电路单元耦合 电流为
5、 Z 方向 B 可为二次非线性变化 通常情况下的推荐使用单元 适用于精度要求较高的分析 场量分析 大型机械力矩,中节点,2.2-10,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,定义Plane13的单元类型和单元选项 Preprocelement type add/ edit/delete 选择ADD 选择Plane13,用单元类型号给平面赋属性,选择OK,2.2-11,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,一旦定义单元类型，要选择单元 选项 单元选项控制: 2D直流模拟为AZ自由度 2D 模拟型式 轴对称 平面 点取单元选项,2.2-12,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,几何体型式,用
6、于直流模拟,选择 OK,用于定义平面属性的参考号,因为plane13 用于耦合场模拟，故该单元可以具有应力/应变结构选项,2.2-13,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,平面与轴对称比较 端部效应 平面: 不包括 轴对称: 自动包括 正向电流方向相反,线圈 两种情况都是施加正向电流,铁板,磁流密度矢量显示,铁环,轴对称: +Z 电流方向进平面,平面: +Z 电流方向出平面,2.2-14,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,磁力线描述 平面: AZ等值线 轴对称: r AZ 等值线,电枢,线圈,定子,平面或 轴对称 ?,平面或 轴对称 ?,2.2-15,用 ANSYS/Emag进行电磁
7、场分析,力、能量、电感的描述 平面: 单位长度 轴对称: 整个圆周上的值 力: 轴对称: 无有效径向力（相互平衡） 单位弧度力不为零（曲度线圈）,2.2-16,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,定义Plane53的单元类型和选项 Preproc.element typeadd/ edit/delete 选择 Add 选择 8节点Plane53,增加单元类型号以给平面赋属性,选择 OK,2.2-17,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,定义单元类型后选择单元选项 单元选项控制: 绞线圈电压加载选项 * 连接电路单元与有限元区* 模拟运动体的自由度,*包括交流分析,plane53单元模拟运动导体示图,选择OK,2.2-18,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,考虑速度效应时，要求增加输入信息 在实常数中定义。选择单元选项后，定义实常数是很方便的 Preprocreal constants.,选择,2.2-19,用 ANSYS/Emag进行电磁场分析,平面属性要求实常数设置号,速度单位: 米/秒 角速度单位: 弧度/秒,选择 OK,平面属性要求赋予单元类型号数,