1、第一章磁場(chǎng)分析概述1.1磁場(chǎng)分析對(duì)象利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模塊中的電磁場(chǎng)分析功能，ANSYS可分析計(jì)算下列的設(shè)備中的電磁場(chǎng)，如：·電力發(fā)電機(jī)·磁帶及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器·變壓器·波導(dǎo)·螺線(xiàn)管傳動(dòng)器·諧振腔·電動(dòng)機(jī)·連接器·磁成像系統(tǒng)·天線(xiàn)輻射·圖像顯示設(shè)備傳感器·濾波器·回旋加速器在一般電磁場(chǎng)分析中關(guān)心的典型的物理量為：·磁通密度·能量損耗·磁場(chǎng)強(qiáng)度·磁漏·磁力及磁矩· S-參

2、數(shù)·阻抗·品質(zhì)因子Q·電感·回波損耗·渦流·本征頻率存在電流、永磁體和外加場(chǎng)都會(huì)激勵(lì)起需要分析的磁場(chǎng)。1.2ANSYS如何完成電磁場(chǎng)分析計(jì)算ANSYS以Maxwell方程組作為電磁場(chǎng)分析的出發(fā)點(diǎn)。有限元方法計(jì)算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他關(guān)心的物理量可以由這些自由度導(dǎo)出。根據(jù)用戶(hù)所選擇的單元類(lèi)型和單元選項(xiàng)的不同，ANSYS計(jì)算的自由度可以是標(biāo)量磁位、矢量磁位或邊界通量。1.3靜態(tài)、諧波、瞬態(tài)磁場(chǎng)分析利用ANSYS可以完成下列磁場(chǎng)分析：·2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析，分析直流電(DC)或永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用矢量位方程。參見(jiàn)

3、本書(shū)“二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析”·2-D諧波磁場(chǎng)分析，分析低頻交流電流(AC)或交流電壓所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用矢量位方程。參見(jiàn)本書(shū)“二維諧波磁場(chǎng)分析”·2-D瞬態(tài)磁場(chǎng)分析，分析隨時(shí)間任意變化的電流或外場(chǎng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，包含永磁體的效應(yīng)，用矢量位方程。參見(jiàn)本書(shū)“二維瞬態(tài)磁場(chǎng)分析”·3-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析，分析直流電或永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用標(biāo)量位方法。參見(jiàn)本書(shū)“三維靜態(tài)磁場(chǎng)分析（標(biāo)量位方法）”·3-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析，分析直流電或永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用棱邊單元法。參見(jiàn)本書(shū)“三維靜態(tài)磁場(chǎng)分析（棱邊元方法）”·3-D諧波磁場(chǎng)分析，分析低頻交流電所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用棱邊單元法。建議

4、盡量用這種方法求解諧波磁場(chǎng)分析。參見(jiàn)本書(shū)“三維諧波磁場(chǎng)分析（棱邊元方法）”·3-D瞬態(tài)磁場(chǎng)分析，分析隨時(shí)間任意變化的電流或外場(chǎng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，用棱邊單元法。建議盡量用這種方法求解諧波磁場(chǎng)分析。參見(jiàn)本書(shū)“三維瞬態(tài)磁場(chǎng)分析（棱邊元方法）”·基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析，用矢量位方法。參見(jiàn)“基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析”·基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D諧波磁場(chǎng)分析，用矢量位方法。參見(jiàn)“基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D諧波磁場(chǎng)分析”·基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D瞬態(tài)磁場(chǎng)分析，用矢量位方法。參見(jiàn)“基于節(jié)點(diǎn)方法的3-D瞬態(tài)磁場(chǎng)分析”1.4關(guān)于棱邊單元、標(biāo)量位、矢量位方法的比較什么時(shí)候選擇2

5、D模型，什么時(shí)候選擇3D模型？標(biāo)量位方法和矢量位方法有何不同？棱邊元方法和基于節(jié)點(diǎn)的方法求解3-D問(wèn)題又有什么區(qū)別？在下面將進(jìn)行詳細(xì)比較。-D分析和3-D分析比較3-D分析就是用3-D模型模擬被分析的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)實(shí)生活中大多數(shù)結(jié)構(gòu)需要3-D模型來(lái)進(jìn)行模擬。然而3-D模型對(duì)建模的復(fù)雜度和計(jì)算的時(shí)間都有較高要求。所以，若有可能，請(qǐng)盡量考慮用2-D模型來(lái)進(jìn)行建模求解。什么是磁標(biāo)量位方法？對(duì)于大多數(shù)3-D靜態(tài)分析請(qǐng)盡量使用標(biāo)量位方法。此方法將電流源以基元的方式單獨(dú)處理，無(wú)需為其建立模型和劃分有限元網(wǎng)格。由于電流源不必成為有限元網(wǎng)格模型中的一部分，建立模型更容易。標(biāo)量位方法提供以下功能：·磚型（六

6、面體）、楔型、金字塔型、四面體單元。·電流源以基元的方式定義（線(xiàn)圈型、桿型、弧型）·可含永久磁體激勵(lì)·求解線(xiàn)性和非線(xiàn)性導(dǎo)磁率問(wèn)題·可使用節(jié)點(diǎn)偶合和約束方程此外，標(biāo)量位方法中電流源建模簡(jiǎn)單，因?yàn)橛脩?hù)只需在合適的位置施加電流源基元（線(xiàn)圈型、桿型等）就可以模擬電流對(duì)磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)。 什么是磁矢量位方法？矢量位方法（MVP）是ANSYS支持的兩種基于節(jié)點(diǎn)的方法中的一種（標(biāo)量位法是另一種基于節(jié)點(diǎn)的方法）。這兩種方法都可用于求解3-D靜態(tài)、時(shí)諧、瞬態(tài)分析。矢量位方法中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度要比標(biāo)量位方法多：因?yàn)樗赬、Y和Z方向分別具有磁矢量位AX、AY、AZ。在載壓或電路

7、耦合分析中還引入了另外三個(gè)自由度：電流(CURR)，電壓降(EMF)和電壓(VOLT)。2-D靜態(tài)磁分析必須采用矢量位方法，此時(shí)主自由度只有AZ。在矢量位方法中，電流源（電流傳導(dǎo)區(qū)域）要作為整個(gè)有限元模型的一部分。由于它的節(jié)點(diǎn)自由度更多，所以比標(biāo)量位方法的運(yùn)算速度要慢一些。矢量位方法可應(yīng)用于3-D靜態(tài)、時(shí)諧和瞬態(tài)的磁場(chǎng)分析計(jì)算。但是，當(dāng)計(jì)算區(qū)域含有導(dǎo)磁材料時(shí)，該方法的精度會(huì)有損失（因?yàn)樵诓煌瑢?dǎo)磁率材料的分界面上，由于矢量位的法向分量非常大，影響了計(jì)算結(jié)果的精度）。你可以使用INTER115單元，在同一模型中同時(shí)使用3-D標(biāo)量位方法和3-D矢量位方法。什么是棱邊元方法？我們推薦在解決大多數(shù)的3-

8、D時(shí)諧問(wèn)題和瞬態(tài)問(wèn)題時(shí)，選用棱邊單元法，但此方法對(duì)于2-D問(wèn)題不適用。棱邊單元法中的自由度與單元邊有關(guān)系，而與單元節(jié)點(diǎn)沒(méi)關(guān)系。此方法在3-D低頻靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的模擬仿真方面有很好的求解能力。這種方法和基于節(jié)點(diǎn)的矢量位法同時(shí)求解具有相同泛函表達(dá)式的模型時(shí)，此方法更精確，特別是當(dāng)模型中有鐵區(qū)存在時(shí)。當(dāng)自由度是變化的情況下，棱邊單元法比基于節(jié)點(diǎn)的矢量位方法更有效。ANSYS理論手冊(cè)中有關(guān)于此方法更細(xì)致的描述。棱邊元方法和矢量位方法的比較主要的不同在于棱邊單元法具有更高的精度，對(duì)于3-D分析來(lái)說(shuō)，使用棱邊單元的分析過(guò)程和用MVP分析的過(guò)程基本相同。所以，如前所述，我們推薦在求解大多數(shù)的3-D時(shí)諧和瞬

9、態(tài)問(wèn)題時(shí)采用單元邊方法，但在下列情況下只能用矢量位法：·模型中存在著運(yùn)動(dòng)效應(yīng)和電路耦合時(shí)；·模型要求電路和速度效應(yīng)時(shí)·所分析的模型中沒(méi)有鐵區(qū)時(shí)。1.5高頻電磁場(chǎng)分析ANSYS程序具有高頻電磁分析功能，用于分析計(jì)算給定結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)和電磁波的傳播特性。大多數(shù)高頻器件都是用電磁波傳播信息。同一器件在不同頻率的表現(xiàn)顯然是不同的，因此在高頻器件設(shè)計(jì)中，進(jìn)行頻響特性分析就顯得尤為重要。當(dāng)信號(hào)的波長(zhǎng)與導(dǎo)波設(shè)備的大小相當(dāng)時(shí)，就必須進(jìn)行高頻分析。ANSYS提供時(shí)諧分析和模態(tài)分析兩種分析方法，詳見(jiàn)第10章高頻電磁場(chǎng)分析。1.6電磁場(chǎng)單元概述ANSYS提供了很多可用于模擬電磁現(xiàn)象的單元

10、，表1-1作了簡(jiǎn)要介紹，單元和單元特性（自由度、KEYOPT選項(xiàng)、輸入和輸出等）的詳細(xì)描述請(qǐng)參見(jiàn)ANSYS單元手冊(cè)。注意，并非下表中的所有單元都能應(yīng)用于所有的電磁分析類(lèi)型，詳情請(qǐng)參閱相關(guān)分析類(lèi)型章節(jié)的描述。表1-1電磁場(chǎng)單元單元維數(shù)單元類(lèi)型節(jié)點(diǎn)數(shù)形狀自由度1和其它特征PLANE532-D磁實(shí)體矢量8四邊形AZ；AZ-VOLT；AZ-CURR；AZ-CURR-EMFSOURC363-D電流源3無(wú)無(wú)自由度，線(xiàn)圈、桿、弧型基元SOLID963-D磁實(shí)體標(biāo)量8磚形MAG (簡(jiǎn)化、差分、通用標(biāo)勢(shì))SOLID973-D磁實(shí)體矢量8磚形AX、AY、AZ、VOLT；AX、AY、AZ、CURR；AX、AY、AZ

11、、CURR、EMF；AX、AY、AZ、CURR、VOLT；支持速度效應(yīng)和電路耦合INTER1153-D界面4四邊形AX、AY、AZ、MAGSOLID1173-D低頻棱邊單元20磚形AZ(棱邊)；AZ(棱邊)-VOLTHF1193-D高頻棱邊單元10四面體AX(棱邊)HF1203-D高頻棱邊單元20磚型AX(棱邊)CIRCU1241-D電路8線(xiàn)段VOLT、CURR、EMF；電阻、電容、電感、電流源、電壓源、絞線(xiàn)圈、2D大線(xiàn)圈、3D大線(xiàn)圈、互感、控制源PLANE1212-D靜電實(shí)體8四邊形VOLTSOLID1223-D靜電實(shí)體20磚型VOLTSOLID1233-D靜電實(shí)體10四面體VOLTSOLI

12、D1273-D靜電實(shí)體10TetVOLTSOLID1283-D靜電實(shí)體20BrickVOLTINFIN92-D無(wú)限邊界2線(xiàn)段AZ-TEMPINFIN1102-D無(wú)限實(shí)體8四邊形AZ、VOLT、TEMPINFIN473-D無(wú)限邊界4四邊形MAG、TEMPINFIN1113-D無(wú)限實(shí)體20磚型MAG、AX、AY、AZ、VOLT、TEMPPLANE672-D熱電實(shí)體4四邊形TEMP-VOLTLINK683-D熱電桿2線(xiàn)段TEMP-VOLTSOLID693-D熱電實(shí)體8磚型TEMP-VOLTSHELL1573-D熱電殼4四邊形TEMP-VOLTPLANE132-D耦合實(shí)體4四邊形UX、UY、TEMP、

13、AZ；UX-UY-VOLTSOLID53-D耦合實(shí)體8磚型UX-UY-UZ-TEMP-VOLT-MAG；TEMP-VOLT-MAG；UX-UY-UZ；TEMP、VOLT/MAGSOLID623-D磁結(jié)構(gòu)8磚型UX-UY-UZ-AX-AY-AZ-VOLTSOLID983-D耦合實(shí)體10四面體UX-UY-UZ-TEMP-VOLT-MAG；TEMP-VOLT-MAG；UX-UY-UZ；TEMP、VOLT/MAG1具體的自由度根據(jù)KEYOPT選項(xiàng)的具體設(shè)置來(lái)激活1.7關(guān)于GUI路徑和命令方式在本指南中，貫穿始終，都會(huì)看見(jiàn)許多ANSYS命令流和其等效路徑的提示。這些命令行一般只使用了命令名，并沒(méi)有列出所

14、有變量參數(shù)。如果在命令后面加了不同的變量，將執(zhí)行一些其他的更復(fù)雜的操作。若希望了解更復(fù)雜的命令語(yǔ)法，請(qǐng)參考ANSYS命令指南我們盡可能多地列出了GUI等效路徑的提示幫助。很多情況下，直接執(zhí)行GUI路徑就可以執(zhí)行相應(yīng)的命令函數(shù)；在有些情況下，執(zhí)行GUI路徑后，會(huì)出現(xiàn)菜單和對(duì)話(huà)框，根據(jù)提示選擇相應(yīng)的選項(xiàng)完成希望執(zhí)行的命令函數(shù)。對(duì)于本指南的所有分析，在定義材料屬性時(shí)，將應(yīng)用一種更加仿真的界面形式。界面根據(jù)材料屬性的不同，分門(mén)別類(lèi)地分級(jí)列出樹(shù)狀形式結(jié)構(gòu)，這樣便于用戶(hù)更加合理的選擇材料類(lèi)型。詳細(xì)情況請(qǐng)參見(jiàn)ANSYS基本過(guò)程指南中的“材料模型界面”。第二章2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析2.1什么是靜態(tài)磁場(chǎng)分析靜態(tài)磁場(chǎng)

15、分析考慮由下列激勵(lì)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)：·永磁體·穩(wěn)態(tài)直流電流·外加電壓·運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體·外加靜磁場(chǎng)靜磁分析不考慮隨時(shí)間變化效應(yīng)，如渦流等。它可以模擬各種飽和非飽和的磁性材料和永磁體。靜磁分析的分析步驟根據(jù)以下幾個(gè)因素決定：·模型是2D還是3D·在分析中，考慮使用哪種方法。如果靜態(tài)分析為2D，就必須采用在本章內(nèi)討論的矢量位方法。對(duì)于3D靜態(tài)分析，你可選其中標(biāo)量位方法（第5章）、矢量位方法（第9章）、或者棱邊元方法（第6章）。2.2二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析中要用到的單元：2-D模型要用二維單元來(lái)表示結(jié)構(gòu)的幾何形狀。雖然所有的物體都是三維的，但在實(shí)

16、際計(jì)算時(shí)首先要考慮是否能將它簡(jiǎn)化成2-D平面問(wèn)題或軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，這是因?yàn)?-D模型建立起來(lái)更容易，運(yùn)算起來(lái)也更快捷。ANSYS/Multiphysics和ANSYS/Emag模塊提供了一些用于2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析的單元（如下表）。詳細(xì)情況參見(jiàn)ANSYS單元手冊(cè)。表2-12-D實(shí)體單元單元維數(shù)形狀或特性自由度PLANE132-D四邊形，4節(jié)點(diǎn)或三角形，3節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)每節(jié)點(diǎn)4個(gè)；可以是磁矢勢(shì)(AZ)、位移、溫度或時(shí)間積分電勢(shì)。PLANE532-D四邊形，8節(jié)點(diǎn)或三角形，6節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)每節(jié)點(diǎn)4個(gè)；可以是磁矢勢(shì)(AZ)、時(shí)間積分電勢(shì)、電流或電動(dòng)勢(shì)降。表2-2. 遠(yuǎn)場(chǎng)單元單元維數(shù)形狀或特性自由度INFIN9

17、2-D線(xiàn)型，2節(jié)點(diǎn)磁矢勢(shì)(AZ)INFIN1102-D四邊形，4個(gè)或8個(gè)節(jié)點(diǎn)磁矢勢(shì)(AZ)、電勢(shì)、溫度表2-3. 通用電路單元單元維數(shù)形狀或特性自由度注意CIRCU124無(wú)通用電路單元，最多可6節(jié)點(diǎn)每節(jié)點(diǎn)最多可有三個(gè)；可以是電勢(shì)、電流或電動(dòng)勢(shì)降通常與磁場(chǎng)耦合時(shí)使用2-D單元用矢量位方法（即求解問(wèn)題時(shí)使用的自由度為矢量位）。因?yàn)閱卧嵌S的，故每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)矢量位自由度：AZ(Z方向上的矢量位)。時(shí)間積分電勢(shì)(VOLT)用于載流塊導(dǎo)體或給導(dǎo)體施加強(qiáng)制終端條件。還有一個(gè)附加的自由度，電流(CURR)，是載壓線(xiàn)圈中每匝中的電流值，便于給源線(xiàn)圈加電壓載荷，它常用于載壓線(xiàn)圈和電路耦合。當(dāng)電壓或電流載荷

18、是通過(guò)一個(gè)外部電路施加時(shí)，就需要CIRCU124單元具有AZ、CURR和EMF（電動(dòng)勢(shì)降或電勢(shì)降）這幾個(gè)自由度。（關(guān)于電磁電路耦合的更詳細(xì)信息，參見(jiàn)ANSYS耦合場(chǎng)分析指南）。2.3靜態(tài)磁場(chǎng)分析的步驟靜態(tài)磁場(chǎng)分析分以下五個(gè)步驟：1.創(chuàng)建物理環(huán)境2.建立模型，劃分網(wǎng)格，對(duì)模型的不同區(qū)域賦予特性3.加邊界條件和載荷（激磁）4.求解5.后處理（查看計(jì)算結(jié)果）下面將詳細(xì)討論這幾個(gè)步驟，在本章末，還有一個(gè)螺線(xiàn)管電磁鐵的2D靜態(tài)分析例題。這個(gè)例題是以ANSYS圖形用戶(hù)界面的方式來(lái)做的，并且還給出了相應(yīng)的ANSYS命令格式。創(chuàng)建物理環(huán)境在定義一個(gè)分析問(wèn)題的物理環(huán)境時(shí)，進(jìn)入ANSYS前處理器，建立這個(gè)物理物體

19、的數(shù)學(xué)仿真模型。按照以下步驟來(lái)建立物理環(huán)境：1、設(shè)置GUI菜單過(guò)濾2、定義分析標(biāo)題（/TITLE）3、說(shuō)明單元類(lèi)型及其選項(xiàng)（KEYOPT選項(xiàng)）4、定義單元坐標(biāo)系5、設(shè)置實(shí)常數(shù)和單位制6、定義材料屬性.1設(shè)置GUI過(guò)濾如果你是通過(guò)GUI路徑來(lái)運(yùn)行ANSYS，當(dāng)ANSYS被激活后第一件要做的事情是選擇菜單路徑：Main Menu>Preferences，在對(duì)話(huà)框出現(xiàn)后，選擇Magnetic-Nodal。因?yàn)锳NSYS會(huì)根據(jù)你選擇的參數(shù)來(lái)對(duì)單元進(jìn)行過(guò)濾，選擇Magnetic-Nodal以確保能夠使用用于2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析的單元。.2定義分析標(biāo)題給你所進(jìn)行的分析一個(gè)能夠代表所分析內(nèi)容的標(biāo)題，比如

20、“2-D solenoid actuator static analysis”，確認(rèn)使用一個(gè)能夠與其他相似物理幾何模型區(qū)別的標(biāo)題。用下列方法定義分析標(biāo)題。命令：/TITLEGUI:：Utility Menu>File>Change Title.3定義單元類(lèi)型及其選項(xiàng)與其他分析一樣，進(jìn)行相應(yīng)的單元選擇，詳細(xì)過(guò)程參見(jiàn)ANSYS基本過(guò)程指南。各種不同的單元組合在一起，成為具體的物理問(wèn)題的抽象模型。根據(jù)處理問(wèn)題的不同，在模型的不同區(qū)域定義不同的單元。例如，鐵區(qū)用一種單元類(lèi)型，而絞線(xiàn)圈需要用另一種單元類(lèi)型。你所選擇的單元及它們的選項(xiàng)（KEYOPTs，后面還要詳細(xì)討論）可以反映待求區(qū)域的物理事

21、實(shí)。定義好不同的單元及其選項(xiàng)后，就可以施加在模型的不同區(qū)域。下面的表格和圖形顯示在2-D分析中存在兩種不同區(qū)域。空氣DOF: AZ材料特性：MUr (MURX), rho (RSVX) (如要計(jì)算焦耳熱)鐵DOF: AZ材料特性：MUr(MURX)或B-H曲線(xiàn)(TB命令)永磁體DOF: AZ材料特性：MUr (MURX)或B-H曲線(xiàn)(TB命令)，Hc(矯頑力矢量MGXX,MGYY)注：永磁體的極化方向由矯頑力矢量和單元坐標(biāo)系共同控制。載流絞線(xiàn)圈DOF: AZ材料特性：MUr(MURX)特殊特性：加源電流密度JS(用BFE,JS命令)注：假定絞線(xiàn)圈內(nèi)有不受外界影響的電流。可以根據(jù)線(xiàn)圈匝數(shù)，每匝中

22、的電流和線(xiàn)圈橫截面積來(lái)計(jì)算電流密度。載壓絞線(xiàn)圈DOF: AZ,CURR材料特性：MUr (MURX), rho (RSVX)實(shí)常數(shù)：CARE,TURN,LENG,DIRZ,FILL特殊特性：加電壓降VLTG(用BFE命令)，耦合CURR自由度。注：用單元PLANE53建模，外加電壓不受外界環(huán)境影響。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體DOF: AZ材料特性：MUr (MURX)或B-H曲線(xiàn)(TB命令), rho (RSVX)實(shí)常數(shù)：VELOX,VELOY,OMEGAZ,XLOC,YLOC注：運(yùn)動(dòng)物體不允許在空間上有“材料”的改變。用PLANE13和PLANE53單元表示所有的內(nèi)部區(qū)域，包括鐵區(qū)，導(dǎo)電區(qū)，永磁體區(qū)和空氣等。

23、模擬一個(gè)平面無(wú)邊界問(wèn)題，可采用2節(jié)點(diǎn)邊界元INFIN9或4/8節(jié)點(diǎn)邊界元INFIN110。INFIN9或INFIN110能模擬磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)衰減，而且相對(duì)于給定磁流平行或垂直邊界條件而言，遠(yuǎn)場(chǎng)單元可得到更好的計(jì)算結(jié)果。大多數(shù)單元類(lèi)型都有關(guān)鍵選項(xiàng)（KEYOPTs），這些選項(xiàng)用以修正單元特性。例如，單元PLANE53有如下KEYOPTs：KEYOPT（1）選擇單元自由度KEYOPT（2）指定單元采用通用速度方程還是不計(jì)速度效應(yīng)KEYOPT（3）設(shè)定平面或軸對(duì)稱(chēng)選擇KEYOPT（4）設(shè)置單元坐標(biāo)系類(lèi)型KEYOPT（5）說(shuō)明單元結(jié)果打印輸出選項(xiàng)KEYOPT（7）保存磁力，用以與有中間節(jié)點(diǎn)或無(wú)中間節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)單

24、元進(jìn)行耦合每種單元類(lèi)型具有不同的KEYOPT設(shè)置，同一個(gè)KEYOPT對(duì)不同的單元含義也不一樣。KEYOPT（1）一般用于控制附加自由度的采用，這些附加自由度用來(lái)模擬求解區(qū)間內(nèi)不同的物理區(qū)域（例如，絞線(xiàn)導(dǎo)體、大導(dǎo)體、電路耦合導(dǎo)體等）。關(guān)于KEYOPT設(shè)置的詳細(xì)情況參見(jiàn)ANSYS單元手冊(cè)。設(shè)置單元關(guān)鍵選項(xiàng)的方式如下：命令：ETKEYOPTGUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/delete.4定義單元坐標(biāo)系如果你的材料是分層的（迭片材料），或者永磁材料的極性是任意的，那么定義完單元類(lèi)型及選項(xiàng)后，還需要說(shuō)明單元坐標(biāo)系（缺省為

25、全局笛卡爾坐標(biāo)系），這首先要定義一個(gè)局部坐標(biāo)系（通過(guò)原點(diǎn)坐標(biāo)及方向角來(lái)定義），方式如下：命令：LOCALGUI:Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At Specified Loc局部坐標(biāo)系可以是笛卡爾坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系（圓或橢圓）、球坐標(biāo)系或環(huán)形坐標(biāo)系。一旦定義了一種或多種局部坐標(biāo)系，就需設(shè)置一個(gè)指針，確定即將定義的單元的坐標(biāo)系，設(shè)置指針的方式如下：命令：ESYSGUI: Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Def

26、ault AttribsMain Menu>Preprocessor>Create>Elements>Elem AttributesMain Menu>Preprocessor>Operate>Extrude/Sweep.5定義單元實(shí)常數(shù)和單位制單元實(shí)常數(shù)和單元類(lèi)型密切相關(guān)，用族命令（如R,RMODIF等）或其相應(yīng)菜單路徑來(lái)說(shuō)明。在電磁分析中，你可用實(shí)常數(shù)來(lái)定義絞線(xiàn)圈的幾何形狀、繞組特性以及描述速度效應(yīng)等。當(dāng)定義實(shí)常數(shù)時(shí)，要遵守如下二個(gè)規(guī)則：1. 必須按次序輸入實(shí)常數(shù)，詳見(jiàn)ANSYS單元手冊(cè)中的列表。2. 對(duì)于多單元類(lèi)型模型，每種單元采用獨(dú)立的實(shí)常數(shù)組

27、（即不同的REAL參考號(hào)）。但是，一個(gè)單元類(lèi)型可注明幾個(gè)實(shí)常數(shù)組。命令：RGUI：Main Menu>Preprocessor>Real Constants系統(tǒng)缺省的單位制是MKS制（米安培秒），你可以改變成你所習(xí)慣的一種新的單位制，但載壓導(dǎo)體或電路耦合的導(dǎo)體必須使用MKS單位制。一旦選用了一種單位制，以后所有的輸入均要按照這種單位制。命令：EMUNITGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Electromag Units根據(jù)所選定的單位制，空氣的導(dǎo)磁率04×10-7H/M（在MKS制中），或0EMUNIT

28、命令（或其等效的圖形用戶(hù)界面路徑）定義的值。.6定義材料特性你的模型中可以有下列一種或多種材料區(qū)域：空氣（自由空間），導(dǎo)磁材料，導(dǎo)電區(qū)和永磁區(qū)。每種材料區(qū)都要輸入相應(yīng)的材料特性。ANSYS程序材料庫(kù)中有一些已定義好材料特性的材料，可以直接使用它們，也可以修改成需要的形式再使用。ANSYS材料庫(kù)中已定義好的材料如下：材料材料性質(zhì)文件Copper（銅）emag Copper. SI_MPLM3 steel（鋼）emag M3. SI_MPLM54 steel（鋼）emag M54. SI_MPLSA1010 steel（鋼）emag Sa1010. SI_MPLCarpenter steel（硅鋼

29、）emag Silicon. SI_MPLIron Cobalt Vanadium steel（鐵鈷釩鋼）emag Vanad. SI_MPL該表中銅的材料性質(zhì)定義有與溫度有關(guān)的電阻率和相對(duì)導(dǎo)磁率，所有其他材料的性質(zhì)均定義為BH曲線(xiàn)。對(duì)于列表中的材料，在ANSYS材料庫(kù)內(nèi)定義的都是典型性質(zhì)，而且已外推到整個(gè)高飽和區(qū)。你所需的實(shí)際材料值可能與ANSYS材料庫(kù)提供值有所不同，因此，必要時(shí)可修正所用ANSYS材料庫(kù)文件以滿(mǎn)足用戶(hù)所需。.6.1訪(fǎng)問(wèn)材料庫(kù)文件：下面介紹讀寫(xiě)材料庫(kù)文件的基本過(guò)程。詳細(xì)參見(jiàn)ANSYS入門(mén)指南和ANSYS基本過(guò)程手冊(cè)。讀材料庫(kù)文件，進(jìn)行以下操作：1. 如果你還沒(méi)有定義好單位制

30、，用/UNITS命令定義。注意：缺省單位制為MKS,GUI列表只列出當(dāng)前被激活單位制的材料庫(kù)文件。2. 定義材料庫(kù)文件所在的路徑。（你需要知道系統(tǒng)管理員放置材料庫(kù)文件的路徑）命令：/MPLIB,read,pathdataGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Library>Library Path3. 將材料庫(kù)文件讀入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。命令：MPREAD,filename,LIBGUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Library

31、>Import LibraryMain Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step Opts-Other>Change MatProps>Material Library>Import Library寫(xiě)材料庫(kù)文件，進(jìn)行以下操作：1. 用MP命令或菜單Main Menu>Preprocessor>Material Props>Isotropic編輯材料性質(zhì)定義，然后將改后的材料特性寫(xiě)回到材料庫(kù)文件當(dāng)中去。2.在前處理器中執(zhí)行下列命令：命令：MPWRITE,filename,LIB,MATGUI:Main Men

32、u>Preprocessor>Material Props>Material Library>Export Library.6.2定義材料屬性和實(shí)常數(shù)的一般原則下面講述關(guān)于設(shè)置物理模型區(qū)域的一般原則。在“2-D諧波（AC）分析”中也詳細(xì)描述了2-D模型中需要設(shè)定的一些特殊區(qū)域。1）空氣：說(shuō)明相對(duì)磁導(dǎo)率為1.0。命令：MP,murxGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>MaterialModels > Electromagnetics > Relative Permeability >Co

33、nstant2）導(dǎo)磁材料區(qū)：說(shuō)明B-H曲線(xiàn)，可以從庫(kù)中讀出，也可以自己輸入。命令：MPREAD,filename,GUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Library>Import Library命令：TB,TBPTGUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Electromagnetics> BH Curve* 輸入B-H曲線(xiàn)必須要遵守的規(guī)則：1.B與H要一一對(duì)應(yīng)，且應(yīng)B隨H是單調(diào)遞增，如圖1所示。B-H

34、曲線(xiàn)缺省通過(guò)原點(diǎn)，即（0，0）點(diǎn)不輸入。用下面的命令驗(yàn)證B-H曲線(xiàn)：命令：TBPLOTGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Electromagnetics>BH Curve2. ANSYS程序根據(jù)B-H曲線(xiàn)自動(dòng)計(jì)算n-B2曲線(xiàn)（n為磁阻率），它應(yīng)該是光滑且連續(xù)的，可用TBPLOT命令來(lái)驗(yàn)證，如圖1所示。3. B-H曲線(xiàn)應(yīng)覆蓋材料的全部工作范圍，確保足夠多的數(shù)據(jù)點(diǎn)以完整描述曲線(xiàn)如果需要超出B-H曲線(xiàn)的點(diǎn)，程序按斜率不變自動(dòng)進(jìn)行外延處理，你可以如下改變X-軸的范圍并用TBPLOT命令畫(huà)圖

35、來(lái)觀察其外推情況。命令：/XRANGEGUI: Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs其他原則：1如果材料是線(xiàn)性的，那只需如下說(shuō)明相對(duì)磁導(dǎo)率mr（可以是各向同性或各向異性）。命令：MP,murxGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Electromagnetics > Relative Permeability>Constant2如果對(duì)同一種材料既定義了非線(xiàn)性的B-H曲線(xiàn)，又定義了相對(duì)磁導(dǎo)率，ANSYS將只使用其相對(duì)磁導(dǎo)率。3各向

36、異性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率可用MP命令的MURX、MURY、MURZ域來(lái)分別進(jìn)行定義，聯(lián)合使用B-H曲線(xiàn)和相對(duì)磁導(dǎo)率可定義正交各向異性材料的其中一個(gè)方向的非線(xiàn)性行為（如疊片鐵磁材料）。要在材料的某個(gè)方向上定義B-H曲線(xiàn)，只需將該方向上的相對(duì)磁導(dǎo)率定義為零即可。例如，假設(shè)對(duì)材料2定義了B-H曲線(xiàn)，而只希望該B-H曲線(xiàn)作用在材料的Y軸上，而材料的X軸和Z軸都只定義相對(duì)磁導(dǎo)率1000，則可按如下步驟完成mp,murx,2,1000mp,mury,2,0!read B-H curve for material 2mp,murz,2,1000.7源導(dǎo)體區(qū)：源導(dǎo)體即連有外部電流“發(fā)生器”（提供穩(wěn)恒電流）的導(dǎo)體，

37、當(dāng)你要計(jì)算焦耳熱損耗時(shí)需說(shuō)明它的電阻率，電阻率可以是各向同性或正交各向異性。命令：MP,rsvxGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models> Electromagnetics> Resistivity>Isotropic在靜態(tài)分析中，阻抗僅僅用于損耗計(jì)算。.8運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體區(qū)域：對(duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體進(jìn)行分析（速度效應(yīng)），要規(guī)定各向同性電阻率（以上所示方法）。可求解運(yùn)動(dòng)體在特定情況下的電磁場(chǎng)，這些特定情況為：運(yùn)動(dòng)體本身表現(xiàn)為一種均勻運(yùn)動(dòng)體，亦即運(yùn)動(dòng)“材料”在空間保持不變，如圖2所示的兩種情況：

38、83;第一種情況，一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)子繞軸以一個(gè)不變速率旋轉(zhuǎn)。·第二種情況，一個(gè)“無(wú)限”長(zhǎng)導(dǎo)體以不變的速度平移。諸如開(kāi)槽轉(zhuǎn)子以不變速度旋轉(zhuǎn)等情形就不能考慮速度效應(yīng)，因?yàn)檫@種情況下，電機(jī)中的“槽”就表示了旋轉(zhuǎn)體在材料上不連續(xù)。另外，有限寬的平移導(dǎo)體在磁場(chǎng)中移動(dòng)也不能考慮速度效應(yīng)。典型的能考慮速度效應(yīng)的例子是實(shí)體轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)，直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)和渦流制動(dòng)系統(tǒng)等。靜態(tài)分析要求輸入運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的平移速度或旋轉(zhuǎn)速率，速度值和轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)坐標(biāo)通過(guò)單元實(shí)常數(shù)來(lái)定義。速度效應(yīng)通過(guò)單元關(guān)鍵選項(xiàng)來(lái)激活，而且只有PLANE53單元有此功能。.9運(yùn)動(dòng)體分析的實(shí)常數(shù)有：·VELOX，VELOY 在總體直角座標(biāo)系的X和Y

39、方向上的速度分量。·OMEGAZ 關(guān)于總體直角座標(biāo)系Z軸的角(旋轉(zhuǎn))速度(以周/秒(HZ)表示)。·XLOC，YLOC 轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)在總體直角座標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值。運(yùn)動(dòng)體電磁分析問(wèn)題的分析結(jié)果精度與網(wǎng)格的精細(xì)程度、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率和速度相關(guān)，可用磁雷諾數(shù)（Reynolds Number）來(lái)表示：Mrevd /式中為磁導(dǎo)率、為電阻率、v為速度、d為導(dǎo)體有限元單元的特征長(zhǎng)度（沿運(yùn)動(dòng)方向），磁雷諾數(shù)只在靜態(tài)或瞬態(tài)分析中有意義。運(yùn)動(dòng)方程只是在磁雷諾數(shù)相對(duì)小時(shí)才有效和精確，典型量級(jí)為1.0，高雷諾數(shù)時(shí)精度隨問(wèn)題而變化。在后處理中可計(jì)算和獲得磁雷諾數(shù)。除磁場(chǎng)解外，還可在在后處理中得到由速

40、度引起的電流，即速度電流密度（JVZ）。.10永磁區(qū)：需要說(shuō)明永磁體的退磁B-H曲線(xiàn)（如果是線(xiàn)性，可用相對(duì)導(dǎo)磁率）和磁矯頑力矢量(MGXX,MGYY或MGZZ)。命令：MPGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Electromagnetics>BH Curve退磁B-H曲線(xiàn)通常在第二象限，但需按第一象限輸入，在輸入的H值中要增加一個(gè)偏移量Hc（定義如下），圖3顯示了實(shí)際退磁曲線(xiàn)和ANSYS退磁曲線(xiàn)的差別。Hc為矯頑力矢量的幅值，矯頑力矢量常和單元坐標(biāo)系一起定義永磁體的極化軸方向。下面例

41、題所示為一個(gè)條形磁體在總體坐標(biāo)XY平面內(nèi)處于與X軸呈300夾角的軸線(xiàn)上, 磁體單元被假定賦予一個(gè)局部單元座標(biāo)系，該局部坐標(biāo)系的X軸與極化方向一致。本例還展示了磁體退磁特性和相應(yīng)的材料性質(zhì)輸入。/PREP7HC=3000! 矯頑力BR=4000! 剩磁感應(yīng)強(qiáng)度THETA=30! 永磁體極性方向*AFUN,DEG! 角度以度表示MP,MGXX,2,HC! 矯頑力X分量! B-H 曲線(xiàn):TB,BH,2! 材料號(hào)2的BH曲線(xiàn)TBPT,DEFI,-3000+HC,0! 偏移后的BH曲線(xiàn)TBPT,-2800+HC,500! 第一點(diǎn)“DEFI”缺省TBPT,-2550+HC,1000TBPT,-2250+H

42、C,1500TBPT,-2000+HC,1800TBPT,-1800+HC,2000TBPT,-1350+HC,2500TBPT,-900+HC,3000TBPT,-425+HC,3500TBPT,0+HC,4000TBPLOT,BH,2! 繪制BH曲線(xiàn)圖4展示了在第一象限內(nèi)創(chuàng)建的永磁體BH曲線(xiàn)，在ANSYS命令手冊(cè)中，對(duì)*AFUN、MP、TB、TBPLOT等命令有更詳細(xì)的描述。聯(lián)合使用一條BH曲線(xiàn)和正交相對(duì)磁導(dǎo)率，可以描述非線(xiàn)性正交材料（疊片結(jié)構(gòu)）。在每一個(gè)相對(duì)磁導(dǎo)率為零的單元坐標(biāo)系方向上，ANSYS將使用該B-H曲線(xiàn)。.11載壓絞線(xiàn)圈：對(duì)載壓絞線(xiàn)圈，要定義電阻率。按如下方式定義：命令：MP

43、,rsvxGUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Electromagnetics>Resistivity>Isotropic絞線(xiàn)圈是按形纏繞的單股連續(xù)型線(xiàn)圈，如下圖圖5所示。對(duì)這樣的線(xiàn)圈要定義各向同性（且只能是各向同性）電阻值。載壓絞線(xiàn)圈只能用PLANE53單元來(lái)建模，還需要定義下列實(shí)常數(shù):CARE線(xiàn)圈橫截面積。無(wú)論對(duì)稱(chēng)性如何，此常數(shù)代表絞線(xiàn)型線(xiàn)圈的實(shí)際物理面積。TURN線(xiàn)圈總匝數(shù)。無(wú)論對(duì)稱(chēng)性如何，此常數(shù)代表絞線(xiàn)型線(xiàn)圈的實(shí)際總匝數(shù)。LENGZ-方向上線(xiàn)圈長(zhǎng)度。在2-D平面分析中，

44、此常數(shù)代表線(xiàn)圈的實(shí)際長(zhǎng)度。DIRZ電流方向，詳見(jiàn)單元手冊(cè)對(duì)PLANE53的描述。FILL線(xiàn)圈填充因子。此常數(shù)代表線(xiàn)圈組在線(xiàn)圈橫截面積中所占的比例，它影響線(xiàn)圈的電阻值（還可以用它來(lái)“調(diào)正”線(xiàn)圈電阻值）。建模，分網(wǎng)，指定特性建模過(guò)程可參照ANSYS建模和分網(wǎng)指南，然后在模型各個(gè)區(qū)域內(nèi)指定特性（單元類(lèi)型、選項(xiàng)、單元坐標(biāo)系、實(shí)常數(shù)和材料性質(zhì)等，參見(jiàn)“（）建立物理環(huán)境”部分。通過(guò)GUI為模型中的各區(qū)賦予特性：1. 選擇Main Menu>Preprocessor>-Attributes->Define>Picked Areas2. 點(diǎn)擊模型中要選定的區(qū)域。3. 在對(duì)話(huà)框中為所選定

45、的區(qū)域說(shuō)明材料號(hào)、實(shí)常數(shù)號(hào)、單元類(lèi)型號(hào)和單元坐標(biāo)系號(hào)。4. 重復(fù)這些步驟，直至處理完所有區(qū)域。通過(guò)命令為模型中的各區(qū)賦予特性：ASEL（選擇模型區(qū)域）MAT（說(shuō)明材料號(hào)）REAL（說(shuō)明實(shí)常數(shù)組號(hào)）TYPE（指定單元類(lèi)型號(hào)）ESYS（說(shuō)明單元坐標(biāo)系號(hào)）指定完畢各區(qū)域特性后，就可劃分有限元網(wǎng)格了，詳見(jiàn)ANSYS建模和分網(wǎng)指南。施加邊界條件和載荷既可以給實(shí)體模型（關(guān)鍵點(diǎn)、線(xiàn)、面）也可以給有限元模型（節(jié)點(diǎn)和單元）施加邊界條件和載荷，在求解時(shí)，ANSYS程序自動(dòng)將加到實(shí)體模型上載荷轉(zhuǎn)遞到有限元模型上。通過(guò)一系列級(jí)聯(lián)菜單，可以實(shí)現(xiàn)所有的加載操作。當(dāng)選擇Main Menu > Solution >

46、; Loads > Apply > Magnetic時(shí)，ANSYS程序?qū)⒘谐鏊械倪吔鐥l件和三種載荷類(lèi)型。然后選擇合理的類(lèi)型和合理的邊界條件或載荷。對(duì)于一個(gè)2D靜態(tài)分析，能選擇的邊界條件和載荷如下：-Boundary-Excitation-Flag-Other-Vector Poten-Curr Density-Comp. Force-Curr Segment-On KeypointsOn Keypoints-Infinite Surf-On KeypointsOn NodesOn NodesOn LinesOn Nodes-Flux Par"l-On ElementsO

47、n Areas-Maxwell Surf-On LinesVoltage DropOn NodesOn LinesOn NodesOn Areas-Flux Normal-On NodesOn Lines-Virtual Disp-On NodesOn KeypointsPeriodic BCsOn Nodes例如，施加電流密度到單元上，GUI路徑如下：GUI：Main Menu>Preprocessor>-Loads->Apply>-Magnetic-> -Excitation->-Curr Density -> On Elements在菜單上你可以

48、見(jiàn)到列出的其他載荷類(lèi)型或載荷，假如它們呈灰色，就意味著在2-D靜態(tài)分析中不能加該載荷，或該單元類(lèi)型的KEYOPT選項(xiàng)設(shè)置不合適。另外，也可以通過(guò)ANSYS命令來(lái)輸入載荷。要列出已存在的載荷，方式如下: GUI: Utility Menu>List>Loads>load type下面將詳細(xì)描述可以施加的各種載荷：.1邊界條件.1.1磁矢量位(AZ)通過(guò)指定磁矢量位，可以定義磁力線(xiàn)平行、遠(yuǎn)場(chǎng)、周期性邊界、以及外部強(qiáng)加磁場(chǎng)等條件。下表列出了每種邊界條件需要的AZ值：邊界條件AZ值磁力線(xiàn)垂直不需要（自然邊界條件，自然滿(mǎn)足）磁力線(xiàn)平行說(shuō)明AZ=0，用D命令或GUI路徑Main Menu

49、>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary>-Vector Poten-Flux Parl-On Lines or On Nodes遠(yuǎn)場(chǎng)用遠(yuǎn)場(chǎng)單元INFIN9（只用于平面分析）和INFIN110周期性用PERBC2D宏在節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建奇對(duì)稱(chēng)或偶對(duì)稱(chēng)周期性邊界條件，或用GUI路徑Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary> -Vector Poten-Periodic BCs。外部強(qiáng)加磁場(chǎng)令A(yù)Z等于一非零

50、值。用GUI路徑Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Boundary>-Vector Poten-Flux Parl-On Lines/On Nodes磁力線(xiàn)平行邊界條件強(qiáng)制磁力線(xiàn)平行于表面。磁力線(xiàn)垂直邊界條件強(qiáng)制磁力線(xiàn)垂直于表面，是自然邊界條件，自然得到滿(mǎn)足。使用遠(yuǎn)場(chǎng)單元INFIN9和INFIN110來(lái)表示模型的無(wú)限邊界時(shí)，無(wú)需說(shuō)明遠(yuǎn)場(chǎng)為零邊界條件。如果模型具有周期性，或者通量的特性具有重復(fù)性，可用PERBC2D宏命令來(lái)定義周期性邊界條件。對(duì)于外部強(qiáng)加磁場(chǎng)，直接在合適的區(qū)域施加非0的AZ值就行了

51、。加勵(lì)磁載荷.1源電流密度(JS)此載荷給源導(dǎo)體加電流，在國(guó)際單位制中JS的單位為安培米2。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電流向+Z方向，在軸對(duì)稱(chēng)分析中正值表示電流向-Z 方向。對(duì)絞線(xiàn)圈或塊導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，電流一般是均勻分布的通常直接將源電流密度載荷加給單元。命令：BFEGUI: Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magnetic-Excitation-Curr Density-On Elements詳細(xì)情況參見(jiàn)ANSYS命令手冊(cè)。同樣，也可以用BFA命令把源電流密度施加到實(shí)體模型上。用BFT

52、RAN或SBCTRAN命令，把施加到實(shí)體模型上的源電流密度轉(zhuǎn)換到有限元單元模型上。.2電壓降(VLTG)此載荷給絞線(xiàn)圈加電壓降，只能用MKS單位制。只有對(duì)使用了AZ和CURR自由度的PLANE53單元（參見(jiàn)PLANE53單元的KEYOPT(1)選項(xiàng)）才能使用電壓降（VLTG）載荷。電壓降可使用BFE命令加在單元上，也可以用BFA命令加在實(shí)體模型的某些面上。用BFTRAN或SBCTRAN命令，把施加到實(shí)體模型上的電壓降（VLTG）載荷轉(zhuǎn)換到有限元單元模型上。因?yàn)镃URR表示線(xiàn)圈每匝的電流，而線(xiàn)圈中的電流值是唯一的，所以加載前必須將線(xiàn)圈所有節(jié)點(diǎn)的CURR自由度耦合起來(lái)（否則將導(dǎo)致求解錯(cuò)誤）。用下列

53、方式進(jìn)行：命令：CPGUI:Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Couple DOFs 施加標(biāo)志.1 力標(biāo)志用FMAGBC宏對(duì)需要進(jìn)行力和力矩計(jì)算的部件施加標(biāo)志，該宏自動(dòng)施加虛位移和Maxwell面標(biāo)志（后面介紹）。建模時(shí)，在需要進(jìn)行力和力矩計(jì)算的部件周?chē)辽僖鼑粚涌諝鈫卧?duì)需要進(jìn)行力和位移計(jì)算的部件的單元命名為一個(gè)元件 (Component)，再按下列方式使用FMAGBC宏：命令：FMAGBC,CnamGUI：Main Menu>Preprocessor>Loads>-Loads-Apply>-Magne

54、tic-Flag>Comp. Force/Torq在后處理器中使用FMAGBC和TORQSUM宏命令，就可以列出力和力矩的結(jié)果。.2 無(wú)限表面標(biāo)志(INF)這不算真實(shí)意義的加載，是有限元方法計(jì)算開(kāi)域問(wèn)題時(shí)，加給無(wú)限元（代表物理模型最邊緣的單元）的標(biāo)志。 其他加載.1 電流段(CSGX)該載荷是一種節(jié)點(diǎn)電流載荷，不常使用。在軸對(duì)稱(chēng)分析中的電流段為2pr*電流。在MKS單位制中電流段的單位是安培米。電流方向沿Z方向，與自由度AZ保持一致。比如，可以用多個(gè)電流段表示一個(gè)片狀電流。關(guān)于在節(jié)點(diǎn)上分布式加載的詳細(xì)討論參見(jiàn)ANSYS建模與分網(wǎng)指南。.2 Maxwell面(MXWF)Maxwell面不是

55、真正意義上的載荷，它只是表明在這個(gè)表面要進(jìn)行磁場(chǎng)力分布的計(jì)算。在flag選項(xiàng)中選擇MXWF就行了。通常，把Maxwell面標(biāo)志施加在鄰近分界面的空氣單元上。ANSYS用Maxwell應(yīng)力張量方法計(jì)算鐵區(qū)空氣分界面上的力，并將結(jié)果存儲(chǔ)到這些空氣單元中。在POST1后處理器中對(duì)它們求和，可以得到作用到該部分上的合力，并可將這些分布力轉(zhuǎn)換到后續(xù)的結(jié)構(gòu)分析中。可以同時(shí)定義多個(gè)元件，但這些元件不能共用空氣單元。(比如在兩個(gè)部件間只建了一層單元，就會(huì)發(fā)生共用。).3 磁虛位移(MVDI)磁虛位移標(biāo)志也不是真正意義上的載荷，它只表示給模型中要計(jì)算力的部件施加標(biāo)志。和Maxwell面的作用相同，只不過(guò)用的是虛

56、功方法。在感興趣區(qū)的所有節(jié)點(diǎn)上說(shuō)明MVDI=1.0，在鄰近的空氣區(qū)節(jié)點(diǎn)上說(shuō)明MVDI=0.0(缺省設(shè)置)。也可以說(shuō)明MVDI>1.0，但是通常不用。計(jì)算得到的力結(jié)果就貯存在鄰近的空氣單元中。鄰近的感興趣區(qū)域的空氣單元帶最好是等厚度的。在POST1中，可以將每個(gè)空氣單元中的力進(jìn)行求和以得到合力。 求解下面描述進(jìn)行2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析求解的基本過(guò)程。 定義分析類(lèi)型在定義分析類(lèi)型和分析將用的方程求解器前，要先進(jìn)入SOULUTION求解器。命令：/SOLUGUI:Main Menu>Solution說(shuō)明分析類(lèi)型，用下列方式：·GUI：選擇Main Menu>Solution&

57、gt;New Analysis并選擇 static 。·如果是新的分析，使用命令A(yù)NTYPE，STATIC,NEW.如果是需要重啟動(dòng)一個(gè)分析（重啟動(dòng)一個(gè)未收斂的求解過(guò)程，或者施加了另外的激勵(lì)），使用命令A(yù)NTYPE,STATIC,REST。如果先前分析的結(jié)果文件Jobname.EMAT, Jobname.ESAV, 和Jobname.DB還可用，就可以重啟動(dòng)2-D靜態(tài)磁場(chǎng)分析。定義分析選項(xiàng)你可選擇下列任何一種求解器：·Sparse solver·Frontal solver (缺省值)·Jacobi Conjugate Gradient (JCG) solver·JCG out-of-memory solver·Incomplete