ANSYS电磁场分析指南第三章2D谐波(AC)磁场分析

第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析 3.1 什么是谐波磁场分析 谐波效应来自于电磁设备和运动导体中的交流电(AC)和外加谐波电磁场，这些效应主要包括： · 涡流 · 集肤效应 · 涡流致使的能量损耗 ·力和力矩 · 阻抗和电感 谐波分析的典型应用为：变压器、感应电机、涡流制动系统和大多数 AC设备。 谐波分析中中不允许存在永磁体。 忽略磁滞效应。 3.2 线性与非线性谐波分析 对于低饱和状态，进行线性的时间-谐波分析时，可假设导磁率为常数。对于中高饱和条件，应考虑进行非线性的时间-谐波分析或时间-瞬态求解（第4章）。 对于交流稳态激励的设备，在中等到高饱和状态，分析人员最感兴趣的要获得总的电磁力、力矩和功率损失，很少涉及实际磁通密度具体波形。在这种情况下，可进行非线性时间-谐波分析，这种分析能计算出具有很好精度的“时间平均”力矩和功率损失，又比进行瞬态-时间分析所需的计算量小得多。 非线性时间-谐波分析的基本原则是由用户假定或基于能量等值方法的有效B-H曲线来替代直流B-H曲线。 利用这种有效B-H曲线，一个非线性瞬态问题能有效地简化为一个非线性时间-谐波问题。在这种非线性分析中，除了要进行非线性求解计算外，其它都与线性谐波分析类似。 应该强调，在给定正弦电源时，非线性瞬态分析中的磁通密度 B是非正弦波形。而在非线性谐波分析中，B被假定为是正弦变化的。因此，它不是真实波形，只是一个真实磁通密度波形的时间基谐波近似值。时间平均总力、力矩和损失是由近似的磁场基谐波来确定，逼近于真实值。 3.3 二 维 谐 波 磁 场 分 析 中 要 用 到 的 单 元 在 涡 流 区 域 ， 谐 波 模 型 只 能 用 矢 量 位 方 程 描 述 ， 固 只 能 用 下 列 单 元 类 型 来 模拟 涡 流 区 。 详 细 情 况 参 见 《 ANSYS单 元 手 册 》 ， 该 手 册 以 单 元 号 为 序 排 列 。 《 ANSYS理 论参 考 手 册 》 也 有 进 一 步 的 讲 述 。 表 1. 2-D实 体 单 元 单 元 维数 形 状 或 特 性 自 由 度 PLANE13 2-D 四 边 形 ， 4节点 或 三 角 形 ， 3节 点 每 节 点 最 多 4个 ： 磁 矢 势 (AZ)、 位 移 、 温 度 、 或时 间 积 分 电 势 。 PLANE53 2-D 四 边 ， 8节 点 或 三 角 形 ， 6节 点 每 节 点 最 多 4个 ： ...