ansys电磁场三维电磁模拟.pptx
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1、4.1-1三维(3D)模拟在很多情况下,电磁场分析要以三维(3D)方式进行模拟 没有完全轴对称的模型衔铁上的通气孔衔铁上的通气孔定子定子周期性截面周期性截面 线圈区域线圈区域靠近孔的饱和区靠近孔的饱和区非轴对称非轴对称第1页/共39页4.1-2三维(3D)模拟除Z轴方向外,模型还有其他方向的电流不同电流方向的多不同电流方向的多个汇流排个汇流排第2页/共39页4.1-3三维(3D)模拟具有平面和轴对称组合部件的模型衔铁外形复杂衔铁外形复杂平面型定子平面型定子具有确切外形的衔接具有确切外形的衔接和廉价迭片定子的致和廉价迭片定子的致动器动器线圈区域线圈区域第3页/共39页4.1-4三维(3D)模拟轴
2、向非均匀的模型10极永磁电机,建极永磁电机,建立了立了2极模型极模型定子、永磁体和定子、永磁体和转子具有不同轴转子具有不同轴向长度向长度永磁体永磁体转子转子定子定子第4页/共39页4.1-5正如二维(2D)模拟一样,三维模拟功能也包括静态、交流和瞬态分析缺省的线性材料为各向同性(只赋予MURX值)三维(3D)材料选项包括对于所有三个方向的正交各向异性选项MURn 和RSVn(n表示X、Y、Z三个方向)BH磁化曲线能用于磁导率正交各向异性的任一个方向,其余方向为常数在某正交各向异性方向应用BH曲线时,该方向的MURn应设置为零(只在正交各向异性材料中要求如此)三维单元包括远场边界单元与二维模拟相
3、同,也支持复杂组合的物理区域交流分析的绞线导体与块导体电压与电流供电复杂铁磁区域第5页/共39页4.1-6具有模拟三维模型运动的功能周期性边界条件改变线圈电流不相同网格执行动画文件:mach3d.avi观察转子转动画10极永磁电机,输极永磁电机,输入正弦电流入正弦电流第6页/共39页4.1-7单元列式直接影响到模拟的各个方面施加通量垂直和平行边界条件何为自然边界条件?何为自由度约束?BH数据对收敛敏感性的影响-B2 曲线与-H 曲线模拟激励的方法(绞线圈)可在模型中包含铁磁区模型中的铁磁-空气界面后处理通量计算(电动势(EMF)计算的起始点)“磁力线”显示 三维模拟使用多种单元列式三维模拟使用
4、多种单元列式第7页/共39页4.1-8三维(3D)模拟功能包括三种单元列式类型标量势单元列式(静态1)SOLID96简化标势法(RSP)用于没有线圈的铁-空气界面模型差分标势法(DSP)用于具有单通量路径的铁-空气界面模型通用标势法(GSP)用于具有多通量路径的铁-空气界面模型单元边列式(静态、交流、瞬态)SOLID117包含任意铁磁区域周期对称模型必须为全模型-不能有耦合磁矢量势 (MVP)列式(静态、交流、瞬态)SOLID97无铁磁区域(1)如果模型中还有矢量势和界面单元 INTER115,标量法能用于交流和瞬态模拟第8页/共39页4.1-9标量势单元列式自由度:MAG通量垂直边界条件:M
5、AG 自由度必须被约束或耦合通量平行边界条件:这是自然边界条件,不要求施加。这种边界条件施加到模型边界上,不采用约束或耦合。有相应的菜单来施加标量法的通量平行条件,但只是一个注意项而已,无须使用。分析中BH曲线的使用 必须检查-H 曲线,保证其是“光滑”的第9页/共39页4.1-10-H曲线由下面菜单绘制 Utilityplotdata tables曲线上没有波纹,求解曲线上没有波纹,求解收敛性就很好收敛性就很好选择选择 OK第10页/共39页4.1-11标量势的激励是基于Biot-Savart 计算的,使用预先定义的线圈形状-sourc36单元。因此,对应于线圈或杆导体的有限元区域不必直接建
6、模(象二维磁矢势分析那样)sourc36单元的帮助文件单元的帮助文件中对线圈原型定义中对线圈原型定义第11页/共39页4.1-12线圈原型常用于某些类型的致动器,但多数情况下,该线圈以ARC 型和 BAR型相组合构成“跑道”形线圈 本章后面对此有详细描述 ARC型型 构成跑道形线构成跑道形线圈转角圈转角BAR型构成跑道形线圈型构成跑道形线圈 直边直边第12页/共39页4.1-13 sourc36单元定义 它们不要求连接成连续单元三个节点用于定义线圈原型的取向和一个特征长度在单元实常数中定义导体厚度和电流(安匝数),模型中所用厚度相应于导线位置而不是绝缘厚度电流流向电流流向对于图示线圈:对于图示
7、线圈:线圈长度线圈长度:.05 m厚度厚度.02 m线圈中间点半径线圈中间点半径.10 m取向取向:沿沿+Z安匝数安匝数:1,500第13页/共39页4.1-14单元的节点:节点K 处于线圈中心位置即节点1(0,0,0)节点I处于线圈中间半径位置即节点2(0.1,0,0)节点J决定了线圈取向的定义,即节点3(0,0.1,0)生成单元前需要定义sourc36单元,该单元无单元类型选项 Preproc.element typeadd/edit/delete ADD线圈实例线圈实例Node JNode INode K箭头方向定义电源取向(右箭头方向定义电源取向(右手定则手定则第14页/共39页4.1
8、-15单元实常数设置号应该是唯一的,或其它相同线圈一致。实常数应在生成单元前定义。Preprocreal constants选择选择 ADD选择选择 sourc36单元类型单元类型.选择选择 OK第15页/共39页4.1-16完成线圈定义选择选择 sourc36 原型原型必须为与单元相对必须为与单元相对应的实常数应的实常数安匝数,方向由前面幻灯片中的红箭头所示安匝数,方向由前面幻灯片中的红箭头所示线圈厚度线圈厚度线圈轴向长度线圈轴向长度DY、DZ的单位制要与模型一致的单位制要与模型一致选择选择 OK第16页/共39页4.1-17先生成单元前,要设置单元属性 Preproccreateeleme
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