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第二章第2节 二维静磁学 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 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“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 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 半对称模型与全模型比较： 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 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 1/4模型与全模型比较 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 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： plane53: 8 节点，四边形 耦合场自由度: 磁 与电路单元耦合 电流为 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 定义Plane13的单元类型和单元选项 Preprocelement type add/ edit/delete 选择ADD 选择Plane13 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 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 磁力线描述 平面: AZ等值线 轴对称: r AZ 等值线 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） 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 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 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... *用 ANSYS/Emag进行电磁场分析 版本 5.5 (001172) 简单励磁的平面模型 A A B B 线圈 (象征性的) 铁芯 空气 B B （1/2）对称模型 Pole Face A A Preproc.loadsapplyboundaryflux par’llines 线圈 (象征性的) 简单导磁体的半对称模型 Quarter symmetry model of the simple magnetizer B B 励磁体1/4对称模型 B B 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 中节点 用单元类型号给平面赋属性 选择OK 几何体型式 用于直流模拟 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 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 电枢 线圈 定子 平面或 轴对称 ? 平面或 轴对称 ? 增加单元类型号以给平面赋属性 选择 OK *包括交流分析 plane53单元模拟运动导体示图 选择OK 选择 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