2024年5月2日发(作者：)

ANSYS电磁场分析指南

第一章磁场分析概述.............................................................................................................................................1

1.1磁场分析对象...........................................................................................................................................1

1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算..........................................................................................................2

1.3静态、谐波、瞬态磁场分析...................................................................................................................2

1.4关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较.......................................................................................3

1.4.12-D分析和3-D分析比较......................................................................................................................3

1.5高频电磁场分析.......................................................................................................................................4

1.6电磁场单元概述.......................................................................................................................................4

1.7关于GUI路径和命令方式......................................................................................................................5

第二章2-D静态磁场分析.....................................................................................................................................6

2.1什么是静态磁场分析...............................................................................................................................6

2.2二维静态磁场分析中要用到的单元：...................................................................................................6

2.3静态磁场分析的步骤...............................................................................................................................7

2.3.1创建物理环境................................................................................................................................7

2.3.1.1设置GUI过滤............................................................................................................................7

2.3.1.2定义分析标题.............................................................................................................................8

2.4 算例----2-D螺线管致动器内静态磁场的分析（GUI方式）............................................................31

第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析..................................................................................................................35

3.1 什么是谐波磁场分析............................................................................................................................35

3.2 线性与非线性谐波分析........................................................................................................................36

3.3 二维谐波磁场分析中要用到的单元....................................................................................................36

3.4 创建2-D谐波磁场的物理环境............................................................................................................37

3.5 建立模型，划分网格，赋予特性........................................................................................................43

3.6 加边界条件和励磁载荷........................................................................................................................43

3.7 求解........................................................................................................................................................46

3.8 观察结果................................................................................................................................................51

3.9 算例----2-D自由空间线圈的谐波磁场的分析（GUI）.....................................................................59

3.11 算例----二维非线性谐波分析（命令流方式）.................................................................................70

3.12 其它例题..............................................................................................................................................74

第四章２-Ｄ瞬态磁场分析..................................................................................................................................74

4.2 2-D瞬态磁场分析中用到的单元..........................................................................................................74

4.3 创建2D瞬态磁场分析的物理环境.....................................................................................................75

4.4 建立模型，划分网格，指定属性........................................................................................................75

4.5 施加边界条件和励磁载荷....................................................................................................................75

4.6 求解........................................................................................................................................................77

4.7 后处理....................................................................................................................................................81

4.8 算例--- 2-D螺线管致动器内瞬态磁场的分析（GUI）.....................................................................84

第一章磁场分析概述

1.1磁场分析对象

利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS可分析计算下列的设备中的

电磁场，如：

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·电力发电机·磁带及磁盘驱动器·变压器 ·波导·螺线管传动器·谐振腔·电动机·连接器

·磁成像系统·天线辐射·图像显示设备传感器·滤波器·回旋加速器

在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为：

·磁通密度·能量损耗·磁场强度·磁漏·磁力及磁矩· S-参数·阻抗·品质因子Q·电感·回波损耗

·涡流·本征频率

存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。

1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算

ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或

通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计

算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。

1.3静态、谐波、瞬态磁场分析

利用ANSYS可以完成下列磁场分析：

·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二维静态磁

场分析”

·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。参见本书“二

维谐波磁场分析”

·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位

方程。参见本书“二维瞬态磁场分析”

·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。参见本书“三维静态磁场分

析（标量位方法）”

·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。参见本书“三维静态磁场分

析（棱边元方法）”

·3-D谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁

场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法）”

·3-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用棱边单元法。建议尽量用这

种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场分析（棱边元方法）”

·基于节点方法的3-D静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D静态磁场分析”

·基于节点方法的3-D谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D谐波磁场分析”

·基于节点方法的3-D瞬态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法的3-D瞬态磁场分析”

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