1、期 末 大 作 业题目 ： 简单直流致动器ANSYS 电磁场分析及与 ansoft 仿真分析结果比较作者姓名： 柴飞龙 学科（专业）： 机械工程 学号 ： 21225169 所在院系： 机械工程学系 提交日期 2013 年 1 月 1、 背景简述：ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级 CAE 工具之一。而 ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是 ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多
2、，界面友好。现就对一电磁场应用实例，用 ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与 ansoft 得到的结果进行简单核对比较。2、 问题描述：简单直流致动器由 2 个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料， =1000） ，线圈是可视为r均匀材料，空气区为自由空间（ ） ，匝数为 2000，线圈励磁为直流电流： 2A。模型1r为轴对称。3、 ANSYS 仿真操作步骤：第一步：Main menupreferences第二步：定义所有物理区的单元类型为 PLANE53PreprocessorElement typeAdd/Edit/
3、Delete第三步：设置单元行为模拟模型的轴对称形状，选择 Options（选项）第四步：定义材料PreprocessorMaterial Props 定义空气为 1 号材料(MURX = 1) 定义衔铁为 2 号材料(MURX = 1000) 定义线圈为 3 号材料 (自由空间导磁率， MURX=1)第五步：建立衔铁面、线圈面、空气面PreprocessorModelingGreateAreaRectangleBy Dimensions建立衔铁面建立线圈面建立空气面最终结果第六步：用 Overlap 迫使全部平面连接在一起Preprocessor ModelingBooleansOperat
4、e OverlapAreas按 Pick All第七步:平面要求与物理区和材料联系起来PreprocessorMeshing Meshing AttributesPicked Areas用鼠标点取衔铁平面PreprocessorMeshing Meshing AttributesPicked Areas选取线圈平面第八步：加磁通量平行边界条件PreprocessorSolutionDefine loadsapplymagneticboundaryVector PotenFlux par1On lines选取如下边界线段第九步：智能尺寸选项来控制网格大小Preprocessor-MeshingS
5、ize Cntrlssmartsizebasic第十步：网格生成Preprocessor MeshingMeshAreasFreePick All结果如下：第十步：衔铁定义为一个单元组件（1） 选择衔铁平面Utilityselectentities（2） 选择与已选平面相对应的单元（3） 图示衔铁单元Utilityplotelements第十一步：使单元与衔铁组件联系起来UtilitySelectComp/AssemblyCreate Component第十二步：加力边界条件标志PreprocessorSolutionDefine loadsapplymagneticMagneticFlagC
6、omp Force第十三步：给线圈平面施加电流密度（1）选择线圈平面UtilitySelectEntity（2）得到线圈截面积.PreprocessorModelingBooleansOperate OperateCalc Geometric ItemsOf Areas选择 OK（3）将线圈面积赋予参数 CAREAUtilityParameterGet Scalar Data 第十四步：把电流密度加到平面上Preprocessor SolutionDefine loadsApplyExcitationCurr DensityOn Areas第十五步：solve 进行计算Preprocessor
7、 Solution solveelectromagnetStatic AnalysisOpt & Solve第十六步：后处理（1）生成磁力线圈General Postprocplot resultsContour Plot2D flux lines（2）计算电磁力General PostprocElec&Mag CalcComponent BasedForce(3) 显示总磁通密度值 (BSUM)General PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solution最后结果如下：此时，完成了用 ANSYS 仿真分析简单直流致动器的全部过程，之后将附上用 a
8、nsoft仿真同一简单直流致动器的结果并做简单比较。4、 ansoft 仿真分析计算结果：5、 对比结果分析：通过 ANSYS 和 ansoft 对同一模型进行电磁场仿真分析，其磁力线分布相同，磁通量分布也相同。但其各自有各自的优缺点。ANSYS 最大的好处在于网格控制好，程序开放性极强，做耦合。它能与多数CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD 等。Ansoft 是专门用来仿真电磁场的软件，其界面比 ansys 更友好，功能模块更多，尤其是仿真电机，优势更大。在此例仿真中，用 ansoft 可以不用定义自然边界条件、狄里克莱边界条件，只需确定对称边界条件即可，在设定激励条件时，不用知道线圈的面积，可以直接设定电流密度。但总体上来讲，就本例而言，由于模型比较简单，用两个软件仿真差别不大。
