ANSYSMaxwell涡流场分析案例.docx
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ANSYSMaxwell涡流场分析案例
1•训练后处理应用实例
本例中的涡流模型由一个电导率o=10"S/n「长度为100mm，横截面积为lOxlOm2的导体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位4）=120^的电流。
（―）启动Maxwel1并建立电磁分析
1.在windows系统下执行“开始”“所有程序”ANSYSE1ectromagnetic->ANSYSElectromagneticSuite15.0—Windows64-bit->Maxwell3D命令，进入Maxwel1软件界面。
2.选择菜单栏中Filc—Savc命令，将文件保存名为“training_post”
3.选择菜单栏中Maxwel13D->SolutionType命令，弹出SolutionType对话框
（1）Magnetic:
eddycurrent
（2）单击OK按钮
4.依次单击Modclcr-^Units选项1弹出SetModelUnits对话框，将单位设置成in，并单击OK按钮。
（2）建立模型和设遨材料
1.依次单击Draw->Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=-5*Y=-5，Z=0/并按Enter键在相对坐标栏中输入：
dX=5，dY=5，dZ=100，并按Enter键单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：
Cond材料设置为conductor，电导率为a=106S/m
2.依次单击Draw->Box命令»创逑长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=55，Y=-10，Z=40，并按Enter維在相对坐标栏中输入:
dX=75，dY=10，dZ=60，并按Enter键单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：
aux
3.依次单击Draw->Line
在绝对坐标栏中输入：
X二0>Y=0，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=0，dY=0，dZ=100，并按Enter健名为lincl
4.依次单击Draw->line，生成长方形
对角点为（20•-20，50）、（-20，20，50），名为linc2
5.依次单击Draw—Region命令，弹出Region对话框5设置如下
0：
Padindividualdirections
（-100一100，0）、（200>100，100）
（3）指定边界条件和源
1.按f键，选择Cond与Region的交界面，依次单击菜单中的Maxwel13D->Excitations
Assign—Current命令，在对话框中填入以下容：
（1）Name:
SourceIn
（2）Value:
100A
（3）Palse:
120dcg
（4）单击OK按钮
2.按f键*选择Cond与Region的另一个交界面，依次单击篥单中的Maxwel13D->Excitations—Assign—Current命令，在对话框中填入以下容：
（5）Name:
SourceIn
WORD版本
（6）Value:
100A
（7）Palse:
120dcg
（8）按SwapDirection和OK按钮
（4）设置求解规则
1.依次选择菜单栏中Maxwell3!
>->AnalysisSctup->AddSolutionSetup命令5此时弹出SolutionSetup对话框，在对话框中设置:
（1）Maximumnumberofpasses（最大迭代次数）:
10
（2）PercentError（误差要求）：
1%
（3）RefinemcntperPass（每次迭代加密剖分单元比例）：
50%
（4）Solver>AdaptiveFrequency（设置激励源的频率）:
60Hz
（5）单击OK按钮。
1.依次选择菜单栏中的Maxwcl13D->ValidationCheck命令，此时弹出的对话框中，如果全部项目都有/说明前处理操作没有问趣；如果有乂弹出，则需要重新检查模型；如果有！
出现，则不会影响计算。
2.依次选择Maxwel13n->AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（5）后处理
依次单击Maxwcl13D>Fie1ds>Ca1cu1ator命令♦弹出FieldsCalculator对话框
I）导体的功率损耗（体积分）
方法一：
1•选择Input>Quantity>0hmicLoss
2・选择Input>Geometry选择Volume*在列表中选择Cond，然后单击OK按钮
3・选择Scalar>$Integrate
4・选择Output>Eval
5•得到Cond计算损耗约为5
方法二：
计算公式为
1•选择Input>Quantity>J获得电流密度矢量J；
2•选择Push
3•选择General>Complex:
Conj•求J的共辄；
4•选择Vector>Mtal»出现MaterialOperation窗口；
5•选择Conductivity'Divide；单击OK按钮
6•选择Vector>Dot
7•选择General>Complex-Real:
8•选择Input>Number»设置为Type:
Sealar；Value:
2；单击OK
9•选择Genera1>/
10•选择Input>Gcomctry选择Volume，在列表中选择Cond，然后单击OK按钮
11•选择Sealar>SIntegrate
12•选择Oiitput>Eval
13・得到Cond计算损耗约为5
WORD版本
2）沿着导体路径的电压降（线积分）
计算电压降的实部：
计算公式为
1•选择Input>Quantity>J，获得电流密度矢量J；
2・选择Vector>Mtal，出现MaterialOperation窗口；
3・选择Conductivity'Divide；单击OK按钮
4•选择General>Complex:
Real；
5•选择Input>Gcomctry选择Line»在列表中选择Linel*然后单击0K按钮
6-选择Vector>Tangcnt
7•选择Scalar>SIntegrate
8・选择Output>Eval
9•得到电压降的实部分董为0.05V
计算电压降的虚部：
计算公式为
1•选择Input>Quantity>J，获得电流密度矢量J；
2•选择Vcctor>Mtal，出现MaterialOperation窗口；
3•选择Conductivity、Divide；单击OK按钮
4•选择General>Coniplex:
Iinag；
5•选择Input>Gcomctry选择Line*在列表中选择Linel5然后单击OK按钮
6•选择Vector>Tangent
7•选择Scalar〉$Integrate
8•选择Output>Eval
9•得到电压降的实部分量为-0.0866V
理论计算电压降幅值为
3）安培定律（线积分）
计算做场强度的实部分量沿着线linc2的线积分
1•选择Input>Quantity>H；
2•选择General>Complex:
Real；
3•选择Input>Gcometry选择Line，在列表中选择Linc2，然后单击0K按钮
4•选择Vector>Tangcnt
5・选择Scalar〉SIntegrate
6•选择Output>Eval
7-出现86.58A
WORD版本
实际电流的实部是lOOxsinl20=86.58A
计算儀场强度的虛部分量沿着线linc2的线积分
1•选择Input>Quantity>H；
2・选择General>Complex:
Imag；
3•选择Input>Gcometry选择Line，在列表中选择Linc2，然后单击OK按钮
4•选择Vector>Tangcnt
5・选择Scalar〉$Integrate
6•选择Output>Eval
7•出现-49.98A
实际电流的虚部是100xcosl20二50A
计算相位
1•选择Exch和Rlup操作，确认计算器顶部为-49.98A，接下来是86.58A
2•选择Trig|Atan2，得到相位为120.000
4）计算礒通密度散度（体积分）
计算儀通密度的实部分董散度在aux±的体积分
1•选择Input>Quantity>B；
2・选择General>Complex:
Real；
3•选择Vector>Divg
4•选择Input>Gcometry选择Volume*在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5•选择Scalar〉$Integrate
6-选择Output>Eval
7•出现-9.68x10%
计算礒通密度的處部分蜀散度在aux上的体积分
1•选择Input>Quantity>B；
2•选择General'Complex:
Imag；
3•选择Vector>Divg
4•选择lnput>Gcometry选择Volume5在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5•选择Scalar〉$Integrate
6•选择Output>Eval
7•出现1.68x109A
5）破通董的计算（面积分）
越通量实部的计算
1•选择Input>Quantity>B
2•选择Vcctor:
Sea1?
>Sca1arY
3•选择General>Complex:
Real；
4•选择Input>Gcomctry选择Volume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5・General>Domain
6•选择Input>Gcometry选择Surface*在列表中选择XZ，然后单击OK按钮
7•选择Scalar>SIntegrate
8•选择Output>Eval
9・出现5.06xl08Wb
WORD版本
繼通董实部的计算
1•选择Input>Quantity>B
2•选择Vector:
Sea1?
>Sca1arY
3•选择General>CoIinag；
4•选择Input>Gconietry选择Volume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5・General>Domain
6•选择Input>Gcometry选择Surface*在列表中选择XZ，然后单击OK按钮
7•选择Scalar〉$Integrate
8•选择Output>Eval
9•出现-8.76x108Wb
磁通童的幅度为1.01x107Wb，进而可以获得导体与积分表面边界构成的矩形环之间的互感为
在环感应电压的幅度为
6）计算总电阻损耗（体积分）
Maxwe11_v16_3D_WS02_BasicEddyCuircntAnalysis
1•选择Input>Quantity>0hmicLoss
2・选择Input>Geometry选择Volume*在列表中选择Disk，然后单击OK按钮
3•选择Scalar>SIntegrate
4・选择Output>Eval
5•得到Disk计算损耗约为270.38W
7）计算儀通董
06l.j«axwelleddycurrcnt-Asyniinetric_.Conductor
Bz.real
1・选择Input>Quantity>B
2•选择Vector:
Sea1?
>Sca1arZ
3•选择General>Complex:
Real；
4•选择General>Smooth
注意：
在特斯拉（Tesla）的单位中，流量密度将默认显示。
如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5和步骤6，否则跳到第7步
5・选择Input>Number»设置为Type:
Sealar；Value:
10000；单击OK
6・Genera1>*
7-选择Add和指定名称为Bz_rcal
Bz_imag
8•选择Input>Quantity>B
9•选择Vector:
Sea1?
>Sca1arZ
10•选择General>Complex:
Iinag；
WORD版本
11•选择General>Smooth
注意：
在特斯拉（Tesla）的单位中，流量密度将默认显示。
如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5和步骤6，否则跳到第7步
12・选择Input>Numbcr»设置为Type:
Scalar；Value:
10000；单击OK
13・Genera1>*
14•选择Add和指定名称为Bz_imag
8）计算辐射功率
06_2_maxwelLcddycurrent.Radiation^Boundary
1・选择Input>Quantity>E；
2・选择Input>Quantity>H；
3•选择General>Complex:
Conj；
4•选择Vector>Cross
5•选择General>Complex:
Real；
6・选择Input>Numbcr，设置为Type:
Sealar；Valuc:
0.5；单击OK
7•选择Genera1>*
8•选择Add和指定名称为Poynting
9）计算电流（面积分）
07」jnaxwc1Ltransientireluctance^motor
1•选择Input>Quantity>J
2•选择Vector:
Sea1?
>Sca1arZ
3•选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择TenninaLAI，然后单击OK按钮
4•选择Scalar>SIntegrate
5・选择Input>Nuinbcr，设置为Type:
Sealar；Value:
150；单击OK
6•选择Genera1>/
7・选择Output>Eval
8•单击Done
10）计算电流（面积分）
05_3_maxwc11nwgiietostatic^reluctancejnotor
1・选择Input>Quantity>J
2・选择Input>Geomctry选择Surface，在列表中选择TenninaLA1，然后单击OK按钮
3•选择Vector>Nonnal
4・选择Scalar>SIntegrate
5・选择Output>Eval
6•出现通过线圏的电流，等于3750
7•单击Done
11）霍尔传感器流量密度作为时间的函数（面积分）
07_2_maxwc11_transicnt_rotationa1_motion
1•选择lnput>Quantity>B
WORD版本
2•选择lnput>Gcoinetry选择Surface，在列表中选择Sensor•然后单击0K按钮
3•选择Vector>Normal
4•选择Undo
5•选择Scalar>SIntegrate
6-选择Input>Nunibcr，设置为Type:
Sealar；Value:
1；单击OK
7・选择Input>Gcomctry选择Surface，在列表中选择Sensor»然后单击OK按钮
8•选择Scalar〉$Integrate
9・Genera1>/
10•选择Add
11•指定名称为Bscnsor
12•单击Done12）通过线圏产生电流•作为时间的函数
07^3jiwxwe11railsient..trails1ationa1jnotion
1・选择Input>Quantity>J
2•选择Input>Gcomctry选择Surface•在列表中选择Coil.Terminal，单击OK按钮
3•选择Vector>Nornial
4・选择Scalar>JIntegrate
5•选择Add
6•指定名称为It
7•单击Done
WORD版本
2.Maxwe113D:
铜线圈涡流分析
（一）启动Workbench并保存
1.在windows系统下执行"开始"-*“所有程序”-»ANSYS15.—Workbench15.0命令*启动ANSYSWorkbench15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的O按钮，将文件保存名为“Eddycurrcnt”
（二）建立电儀分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox-*AnalysisSystems—Maxwell3D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwcl1软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwel13I）->SolutionType命令，弹出SolutionType对话框5选择eddycurrent1并单击OK按钮。
4.依次单击Modeler->Units选项，弹出SetModelUnits对话框»将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料
1.创建铝板模型（stock）
（1）依次单击Draw->Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=-05Y=0*Z=0»并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=294，dY二294，dZ=19，并按Enter縫
单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：
stock
（2）依次单击Draw->Box命令*创建长方体
在绝对坐标拦中输入：
X=18，Y=18，Z=0，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=126，dY=126*dZ=19，并按Enter绽
单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：
hole
（3）选中stock和hole，依次选择菜单栏中Mode1er->Boo1ean->Subtract命令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
a.在BlankParts中选中stock实体
b.在ToolParts中选中hole实体
WORD版本
c.单击OK按钮
d.得到铝板模型如下：
（4）单击几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在Material栏中将Value展开选择Edit，选择Aluminum作为铝板的材料
2.创建线圏模型（coil）
（1）依次单击Draw->Box命令*创建长方体
在绝对坐标栏中输入•X=119»Y=25，Z=49，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=150，dY=150，dZ=100，并按Enter健单击几何实体>左侧弹出属性对话框*重命名为：
coilhole
（2）按E键，将体选择改为边选择，选中coilhole模型的4个竖边，如下图所示。
（3）将所选边缘圆滑化，依次选择菜单栏中Modeler>Fillet命令，Fillet参数设置：
FilletRadius:
25nuniSetbackDistance:
Oimn
（4）依次单击Draw->Box命令?
创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=945Y二0*Z二49，并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=200，dY=200，dZ=100，并按Enter单击几何实体，左侧弹出属性对话框*重命名为：
coil
（5）按E键，将体选择改为边选择，选中coil模型的4个竖边，将所选边缘圆滑化，依次选择菜单栏中Modeler>Fillet命令，Fillet参数设置：
FilletRadius:
50inin；SetbackDistance:
Oimn
（5）选中coil和coilholc模型‘依次选择菜单栏中Mode1cr->Boo1can->Subtract命
WORD版本令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
e.在BlankParts中选中coil实体
f.在ToolParts中选中coilhole实体
g.单击OK按钮
h.得到coil模型如下：
（6）单击coil几何实体，使其处于加亮状态，此时左侧会弹出属性对话框，在Material栏中将Value展开选择Edit，选择copper作为线圏的材料。
3.创建相对坐标系
选择菜单栏中Modeler>CoordinateSystem>Create>RclativeCS>0仃set命令，在绝对坐标栏中输入：
X=200，Y=100>Z=0，并按Enter縫
4.设置激励电流加载面
（1）选中Coil几何，依次单击菜单中的Mode1er->Surface^Section命令1在弹出的对话框中选择XZ并单击OK按钮，此时几何生成截.面。
（2）保持截面处于加亮状态，依次单击篥单中的Modelcr->Boolean-*SeparateBodies命令1此时截面被分开。
（3）右击Terminal.Separate1命令临弹出的快捷菜单中依次选择Edit->Dclcte命令。
（4）添加漱励
3.在模型树种选中线圏的截面，依次单击篥单中的MaxwellSD-^Excitations-*Assign-*Current命令，在对话框中填入以下容：
（9）Name:
Current1
（10）Value:
2742A
（11）Stranded:
^Checked
（12）单击OK按钮
4.设置涡流存在区域
依次单击菜单中的Maxwcl13D>Excitations>SetEddyEffects命令，只勾选Stock:
0EddyEffects，然后单击OK按钮。
（5）设置求解域
选择菜单栏中Draw-*Region命令，在弹出的Region对话框中输入Value=300，并单击0K按钮。
（6）创建哑元Dummy
Dunnny技术的优点：
只对所关心的局部区域进行加密剖分，提高该区域的计算精度，无需对整个区域进行加密，
WORD版本节约了计算资源。
1.将坐标系改为GlobalCS
2.依次单击Draw->Box命令5创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=-3，Y=68，Z=30，并按Enter縫在相对坐标栏中输入：
dX=300，dY=8*dZ=8，并按Enter縫单击几何实体5左侧弹出属性对话框，重命名为：
dummy材料为真空
3.设置Dummy的剖分参数，选中Dummy模型1选择篥单栏中Maxwell>MeshOperations>Assign>OilSelection>LcngthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下容：
（1）Name:
升级会员 