ANSYS电磁场仿真分析教程——从二维到三维

"本教程主要介绍了如何使用ANSYS进行电磁场仿真分析，涵盖了从二维静态到三维瞬态的各种分析类型，以及耦合场分析的基本概念。教程以一个轴对称的电磁装置为例，如线圈和铜环组成的致动器，讨论了不同材料的性质和模拟过程的步骤。" 在ANSYS电磁场仿真分析中，材料性质是至关重要的参数，直接影响仿真结果的准确性。在本教程中，提到了几种不同的材料： 1. 线圈：线圈由铜制成，具有12 Ω的直流电阻，包含400匝，线径为32。电阻率ρ为17.1 μΩ-mm，这是铜作为良导体的典型属性。 2. 铜环：铜环的相对磁导率μr被设定为1，表示它在磁场中的表现与空气类似，不具有显著的磁性。其电阻率同样为17.1 μΩ-mm。 3. 空气：空气的μr也被设定为1，意味着它不改变周围磁场的强度。 4. 定子和衔铁：它们由铁素体构成，具有高磁导率μr = 1000，这意味着它们可以有效地集中和传导磁场。然而，由于铁素体的电阻率ρ大于1 Ω-m，表明存在一定的损耗。 励磁：在该系统中，使用24 V RMS的交流电进行励磁，这将产生交变磁场。 模型被设定为轴对称，这种简化方法在处理具有旋转对称性的问题时非常有用，可以减少计算复杂性和资源需求。 教程分为五个章节： 1. 第一章介绍了电磁场仿真的基本概念，强调ANSYS/EMAG在模拟工业电磁装置中的应用，包括稳态、交流谐波和瞬态分析的可能性。 2. 第二章详细阐述了二维静态分析，可能涵盖创建模型、设置边界条件和求解过程。 3. 第三章涉及二维谐波和瞬态分析，可能讲解如何处理频率响应和时间变化的电磁效应。 4. 第四章探讨了三维电磁场分析，这对于更复杂的系统至关重要，可能包括如何构建和求解三维模型。 5. 第五章则概述了耦合场分析，这是处理多个物理现象相互作用的关键，例如热-电磁耦合或结构-电磁耦合。 通过一个具体的实例，教程演示了如何利用轴对称模型设计一个包含旋转衔铁和平面定子的致动器，其中衔铁的气隙变化会对性能产生影响。模型分为两个独立部分——衔铁模块和定子模块，便于分析。 在模拟过程中，需要定义物理区域，如空气、铁、永磁体等，并指定相应的材料属性，包括导磁率、电阻率等。此外，还可能涉及到短路和开路条件的设置，以模拟实际电路的行为。 这个教程是学习ANSYS电磁场仿真的宝贵资源，覆盖了从基本概念到高级应用的广泛内容，对于理解和优化电磁设备的设计极具价值。