ANSYSMaxwell涡流场分析报告案例.docx
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ANSYSMaxwell涡流场分析报告案例
1.训练后处理应用实例
本例中的涡流模型由一个电导率b=106S/m,长度为100mm横截面积为10X10帘的导
体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位血=120°的电流。
（1）启动Maxwell并建立电磁分析
1.在windows系统下执行"开始”宀"所有程序”宀ANSYSElectromagnetic宀ANSYS
ElectromagneticSuite15.0Windows64-bitMaxwell3D命令，进入Maxwell软
件界面。
2.选择菜单栏中FiletSave命令，将文件保存名为"training_post”
3.选择菜单栏中Maxwell3DtSolutionType命令，弹出SolutionType对话框
（1）Magnetic:
eddycurrent
（2）单击OK按钮
4.依次单击ModelertUnits选项，弹出SetModelUnits对话框，将单位设置成m并
单击OK按钮。
（2）建立模型和设置材料
1.依次单击DrawTBox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b=106S/m
2.依次单击DrawTBox命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=55,Y=-10,Z=40,并按Enter键
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DrawTLine
在绝对坐标栏中输入：
X=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键
名为line1
4.依次单击DrawTline，生成长方形
对角点为（20,-20,50）、（-20,20,50）,名为line2
5.依次单击DrawTRegion命令，弹出Region对话框，设置如下
:
Padindividualdirections
（-100,-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Maxwell3DTExcitations
tAssigntCurrent命令，在对话框中填入以下内容：
（1）Name:
Sourceln
（2）Value:
100A
（3）Palse:
120deg
（4）单击OK按钮
2.按f键，选择Cond与Region的另一个交界面，依次单击菜单中的Maxwell3Dt
ExcitationstAssigntCurrent命令，在对话框中填入以下内容：
（5）Name:
SourceIn
（6）Value:
100A
（7）Palse:
120deg
（8）按SwapDirection和OKS钮
（四）设置求解规则
1.依次选择菜单栏中Maxwell3D宀AnalysisSetup宀AddSolutionSetup命令，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）RefinementperPass（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Maxwell3D宀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题；如果有弹出，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Maxwell3D宀AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（五）后处理
依次单击Maxwell3D>Fields>Calculator命令，弹出FieldsCalculator对话框
1）导体内的功率损耗（体积分）
方法一：
1.选择Input>Quantity>OhmicLoss
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
Cond
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的共轭；
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；
&选择Input>Number，设置为Type:
Scalar；Value:
2;单击OK
9.选择General〉/
10.选择Input>Geometry选择Volume，在列表中选择Cond,然后单击OK按钮
11.选择Scalar>/Integrate
12.选择Output>Eval
13.得到Cond计算损耗约为5
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:
Imag;
5.选择Input>Geometry选择Line，在列表中选择Line1,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
U—Ur2=0.1V
3）安培定律（线积分）
计算磁场强度的实部分量沿着线Iine2的线积分
1.选择Input>Quantity>H;
2.选择General>Complex:
Real;
3.选择Input>Geometry选择Line，在列表中选择Line2，然后单击OK按钮
4.选择Vector>Tangent
5.选择Scalar>/Integrate
6.选择Output>Eval
7.出现86.58A
实际电流的实部是100Xsin120=86.58A
计算磁场强度的虚部分量沿着线Iine2的线积分
1.选择Input>Quantity>H；
2.选择General>Complex:
Imag;
3.选择Input>Geometry选择Line，在列表中选择Line2，然后单击OK按钮
4.选择Vector>Tangent
5.选择Scalar>/Integrate
6.选择Output>Eval
7.出现-49.98A
实际电流的虚部是100Xcos120=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）计算磁通密度散度（体积分）
计算磁通密度的实部分量散度在aux上的体积分
1.选择Input>Quantity>B;
2.选择General>Complex:
Real;
3.选择Vector>Divg
4.选择Input>Geometry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
10
7.出现-9.68X10-A
计算磁通密度的虚部分量散度在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Input>Geometry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1.68X10-9A
5）磁通量的计算（面积分）
磁通量实部的计算
1.选择Input>Quantity>B
2.选择Vector:
Scal?
>ScalarY
3.选择General>Complex:
Real;
4.选择Input>Geometry选择Volume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5.General>Domain
6.选择Input>Geometry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5.06X10-8Wb
磁通量实部的计算
1选择Input>Quantity>B
2.选择Vector:
Scal?
>ScalarY
3.选择General>Complex:
Imag;
4.选择Input>Geometry选择Volume，在列表中选择aux，然后单击OK按钮
5.General>Domain
6.选择Input>Geometry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-8.76x10-8Wb
磁通量的幅度为1.01x10-7Wb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
©
丫mag9
Lmutual——
I
在环内感应电压的幅度为
5
Vinduced-fLmutualI-.81V
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>Number，设置为Type:
Scalar；Value:
10000;单击OK
13.General>*
14.选择Add和指定名称为Bz_imag
8）计算辐射功率
06_2_naxwell_eddycurrent_Radiation_Boundary
T1JP=—Re』H卜
2.:
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>Number，设置为Type:
Scalar;Value:
0.5;单击OK
7.选择General>*
&选择Add和指定名称为Poynting
9）计算电流（面积分）
07_1_maxwell_transient_reluctance_motor1.选择Input>Quantity>J
2.选择Vector:
Scal?
>ScalarZ
3.选择Input>Geometry选择Surface,在列表中选择Terminal_A1,然后单击OK按钮
4.选择Scalar>/Integrate
5.选择Input>Number，设置为Type:
Scalar;Value:
150;单击OK
6.选择General〉/
7.选择Output>Eval
&单击Done
10）计算电流（面积分）
053maxwellnagnetostaticreluctaneemotor1.选择Input>Quantity>J
2.选择Input>Geometry选择Surface,在列表中选择Terminal_A1,然后单击OK按钮
3.选择Vector>Normal
4.选择Scalar>/Integrate
5.选择Output>Eval
6.出现通过线圈的电流，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_maxwell_transient_rotational_motion1.选择Input>Quantity>B
2.选择Input>Geometry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>/Integrate
6.选择Input>Number，设置为Type:
Scalar;Value:
1;单击OK
7.选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Sensor，然后单击OK按钮
8.选择Scalar>/Integrate
9.General〉/
10.选择Add
11.指定名称为Bsensor
12.单击Done
12）通过线圈产生电流，作为时间的函数
07_3_naxwell_transient_translational_motion
1.选择Input>Quantity>J
2.选择Input>Geometry选择Surface，在列表中选择Coil_Terminal，单击OK按钮
3.选择Vector>Normal
4.选择Scalar>/Integrate
5.选择Add
6.指定名称为It
7.单击Done
2.Maxwell3D:
铜线圈涡流分析
（一）启动VOrkbench并保存
1.在windows系统下执行"开始”宀"所有程序”宀ANSYS15.CKWorkbench15.0命令,
启动ANSYSWorkbench15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的按钮，将文件保存名为"Eddycurrent”
（二）建立电磁分析
1.双击Workbench平台左侧的Toolbox宀AnalysisSystems宀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Maxwell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Maxwell3D宀SolutionType命令，弹出SolutionType对话框，选择eddycurrent，并单击OK按钮。
4.依次单击Modeler宀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=-0,Y=0,Z=0,并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=294,dY=294,dZ=19,并按Enter键
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
在绝对坐标栏中输入：
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键
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Modeler宀Boolean宀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
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.创建线圈模型（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=1OO,并按Enter键
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。
⑶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:
25mm;SetbackDistanee:
0mm
（4）依次单击Draw^Box命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=94,Y=0,Z=49,并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=200,dY=200,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：
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:
50mmSetbackDistanee:
0mm
（5）选中coil和coilhole模型，依次选择菜单栏中Modeler宀Boolean宀Subtract命
令，对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框
e.在BiankParts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作为线圈的材料。
3.创建相对坐标系
选择菜单栏中Modeler>CoordinateSystem>Create'RelativeCS>Offset命令，
在绝对坐标栏中输入：
X=200,Y=100,Z=0,并按Enter键
4.设置激励电流加载面
（1）选中Coil几何，依次单击菜单中的Modeler宀Surface宀Section命令，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，依次单击菜单中的Modeler宀Boolean宀SeparateBodies
命令，此时截面被分开。
（3）右击Terminal_Separate1命令，在弹出的快捷菜单中依次选择Edit宀Delete命令。
（4）添加激励
3.在模型树种选中线圈的截面，依次单击菜单中的Maxwell3MExcitations宀Assign宀
Current命令，在对话框中填入以下内容：
（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Maxwell3D>Excitations>SetEddyEffects命令，只勾选Stock:
EddyEffects，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OK按钮。
（6）创建哑元Cumry
Dumm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,节约了计算资源。
1.将坐标系改为GlobalCS
2.依次单击DrawfBox命令，创建长方体
在绝对坐标栏中输入：
X=-3，Y=68,Z=30,并按Enter键
在相对坐标栏中输入：
dX=300,dY=8,dZ=8,并按Enter键
单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：
dummy
材料为真空
3.设置Dumm的剖分参数，选中Dumm模型，选择菜单栏中Maxwell>MeshOperations>Assign>OnSelection>LengthBased命令，此时弹出ElementLengthBasedRefinement对话框，在对话框中填入以下内容：
⑴Name:
Length1
（2）:
RestrictLengthOfElements
（3）:
RestricttheNumberofElements
（4）MaximumNumberofElements:
1000
（5）单击OK按钮
4.选择菜单栏中Maxwell3D>AnalysisSetup>ApplyMeshOperations命令，开始划分
网格。
（7）求解计算
2.依次选择菜单栏中Maxwell3D宀AnalysisSetup宀AddSolutionSetup命令，此时弹
出SolutionSetup对话框，在对话框中设置：
（6）Maximumnumberofpasses（最大迭代次数）：
10
（7）PercentError（误差要求）:
2%
（8）RefinementperPass（每次迭代加密剖分单元比例）：
50%
（9）Solver>AdaptiveFrequency（设置激励源的频率）:
200Hz
（10）单击OK按钮。
3.依次选择菜单栏中的Maxwell3D宀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题；如果有弹出，则需要重新检查模型；如
果有！
出现，则不会影响计算。
4.依次选择Maxwell3D宀AnalyzeAll命令，此时程序开始计算。
（8）查看结果（Calculator）
使用Calculator计算器绘出线段A（0,72,34）,B（288,72,34）上的磁感应强度B的Z向分量实部值，设置Global
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