ansys电磁场分析教程chapter-3-1.ppt

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1、第三章第1节2-D交流和瞬态分析交流模拟的基本概念交流模拟是一种随时间变化的模拟假定励磁为正弦波角(度)励磁电压(V)电流密度(A/m2)2可用两个场分量来表示电相角为0场分量电相角为90场分量考虑一个导电杆在一个绞线线圈中3通量平行条件通量垂直条件绞线圈二维轴对称有限元模型电流密度:1E6A/m2频率:100Hz导电杆4二种求解结果:实数解:线圈励磁相位0度虚数解：相位差90度实数解虚数解5利用这两种求解结果，任何时间处的场量都能用迭加的方法来生成执行动画文件：acaz.avi观察场动画6根据Farada

2、ys定律，线圈中的时变电流会在导体中感生电流执行动画文件acjt.avi，观察电流动画7其他假定模拟只考虑感应效应Faradays定律在绞线圈中感生电流在大导体内电流会重新分布不考虑射频效应模拟是线性的几何体不变保持均匀性条件如果用BH曲线描述材料性质，就可以模拟饱和状态8导电杆中最值得注意的电流效应是感生电流的非均匀性杆中心杆外半径(m)9集肤效应是由Amps定律和Faradays定律耦合而产生无源、半平面导体电场每隔如下厚度衰减1/e：δ=(πμσf)-1/2(m)式中μ=磁导率=μrμ0σ=电导率=1

3、/ρ=电阻率(Ohm-m)f=频率(Hz)10导电杆取下列数据:μ=100μ0μ0=1.2566E-6(H/m)ρ=2E-7(Ohm-m)f=100(Hz)代入,δ=[(3.1415)(100)(1.2566E-6)(.5E+7)(100)]-1/2δ=.0023mδ=2.3mm与图形相对应，从外半径（7.7mm）向内2.3mm，由于轴对称形状的影响，电流衰减值大于表面电流值的1/e(2.71)。11模拟交流状态，有三种基本物理考虑(1)模拟施加到线圈/导电杆上的功率的方法施加电流边界条件已知电流值致动器感

4、应加热施加电压边界条件不知道电流值电机施加了任意载荷的非理想变压器12(2)导电体类型绞线型导体:导体是否细到足以忽略涡流效应的影响?（涡流效应以非均匀的方式重新分布电流）典型应用:变压器绕组电机绕组致动器绕组13块导体:导体大到足以允许涡流的产生。场量和电流的峰值在一个或多个面上会重新分布典型应用:变压器中的大导体鼠笼电机导电杆感应加热14BSUM(T)MX电流密度幅值(A/m2)MX导电杆在绞线圈内的圆柱形导电杆上能观察到涡流效应15(3)终端条件终端短路条件:导体间是否在端部连接以允许电流在导体之间流

5、过?三维导体终端连接二维模型16端部短路条件—不用任何对称条件，只模拟导体一部分:三维导体终端连接部分导体不建模二维模型17端部开路条件:导体端部是否分开以至于电流不能在导体之间流过?三维导体在终端开路二维模型18材料性质:要模拟涡流，需另外提供的材料性质是电阻率(RSVX)单位：欧姆-米某些单元类型选项要求定义电阻率，可参考单元选项的帮助文档RSVX可以是的温度的函数19如何模拟叠片铁芯?叠片允许使用可导磁的材料，但无损于铁芯中涡流的发展。可是，BH数据和磁导率是频率、叠片材料和叠片厚度的函数。通常，如果

6、存在空气隙，就可不需要考虑迭层系数。如果需要考虑的话，迭层系数效应包含在磁导率数值内。20迭片平行于磁通:μeff=S(μr-1)+1式中μr=迭片磁导率S=Wi/(Wi+Wa)Wi=一个迭片厚度Wa=迭片之间非导磁材料厚度叠片磁通方向21迭片垂直于磁通:μeff=μr/[μr-S(μr-1)]式中μr=迭片磁导率S=Wi/(Wi+Wa)Wi=单个迭片厚度Wa=迭片之间非导磁材料厚度磁通方向叠片22应用:电机槽内导体问题描述平面导体为电流供电导体为块导体导体和空气都在磁导率无限大的槽内分析顺序建模加边界条件

7、执行模拟后处理磁力线功率损失导体空气铁23性质导体:μr=1ρ=17.1μΩ-mm空气:μr=1槽材料:完全导磁材料励磁1安培(峰值)交流电流初始相位为0度空气铁导体24因为电流加在整个导体截面上，要求VOLT自由度耦合建立两种单元类型空气为1号单元类型导体为2号单元类型，具有VOLT自由度Preproc>elementtype>add/edit/delete导体为2号单元类型平面选择OK25建立空气材料(MURX=1)性质（1号材料）Preproc>materialprops>isotropic(用App

8、ly来选择)建立导体材料(MURX=1andRSVX=17.1E-9)性质（2号材料）Preproc>materialprops>isotropic选择OK26为建模输入参数A=6.45mmB=8.55mmC=8.45mmD=18.85mmE=8.95mm用二者之一1)窗口命令2)Utility>parameter>scalar输入参数后选择Accept27选择Apply建立导体上半部份建立导体下半部份Prepr