文档介绍：ANSYS 电磁场分析指南第一章磁场分析概述 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。 如何完成电磁场分析计算 ANSYS 以 Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量( 自由度) 主要是磁位或通量, 其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同, ANSYS 计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。 静态、谐波、瞬态磁场分析利用 ANSYS 可以完成下列磁场分析: · 2-D 静态磁场分析, 分析直流电(DC) 或永磁体所产生的磁场, 用矢量位方程。参见本书“二维静态磁场分析”· 2-D 谐波磁场分析, 分析低频交流电流(AC) 或交流电压所产生的磁场, 用矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析”· 2-D 瞬态磁场分析, 分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场, 包含永磁体的效应,用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析”· 3-D 静态磁场分析, 分析直流电或永磁体所产生的磁场, 用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分析(标量位方法) ”· 3-D 静态磁场分析, 分析直流电或永磁体所产生的磁场, 用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分析(棱边元方法) ”· 3-D 谐波磁场分析, 分析低频交流电所产生的磁场, 用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析(棱边元方法) ”· 3-D 瞬态磁场分析, 分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场, 用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析(棱边元方法) ”· 基于节点方法的 3-D 静态磁场分析, 用矢量位方法。参见“基于节点方法的 3-D 静态磁场分析”· 基于节点方法的 3-D 谐波磁场分析, 用矢量位方法。参见“基于节点方法的 3-D 谐波磁场分析”· 基于节点方法的 3-D 瞬态磁场分析, 用矢量位方法。参见“基于节点方法的 3-D 瞬态磁场分析” 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较什么时候选择 2-D 模型,什么时候选择 3-D 模型?标量位方法和矢量位方法有何不同?棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别?在下面将进行详细比较。 -D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3-D 模型来进行模拟。然而 3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。所以, 若有可能, 请尽量考虑用 2-D 模型来进行建模求解。 什么是磁标量位方法? 对于大多数 3-D 静态分析请尽量使用标量位方法。此方法将电流源以基元的方式单独处理, 无需为其建立模型和划分有限元网格。由于电流源不必成为有限元网格模型中的一部分, 建立模型更容易。标量位方法提供以下功能: · 砖型(六面体)、楔型、金字塔型、四面体单元。· 电流源以基元的方式定义(线圈型、杆型、弧型) · 可含永久磁体激励· 求解线性和非线性导磁率问题· 可使用节点偶合和约束方程此外, 标量位方法中电流源建模简单, 因为用户只需在合适的位置施加电流源基元(线圈型、杆型等)就可以模拟电流对磁场的贡献。 什么是磁矢量位方法? 矢量位方法( MVP )是 ANSYS 支持的两种基于节点的方法中的一种(标量位法是另一种基于节点的方法)。这两种方法都可用于求解 3-D 静态、时谐、瞬态分析。矢量位方法中的每个节点的自由度要比标量位方法多:因为它在 X、Y和Z 方向分别具有磁矢量位 AX、 AY、 AZ。在载压或电路耦合分析中还引入了另外三个自由度: 电流(CURR) , 电压降(EMF) 和电压(VOLT) 。 2-D 静态磁分析必须采用矢量位方法,此时主自由度只有 AZ。在矢量位方法中, 电流源( 电流传导区域) 要作为整个有限元模型的一部分。由于它的节点自由度更多,所以比标量位方法的运算速度要慢一些。矢量位方法可应用于 3-D 静态、时谐和瞬态的磁场分析计算。但是, 当计算区域含有导磁材料时, 该方法的精度会有损失( 因为在