ANSYS Maxwell涡流场分析案例(2)

3. 选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框，选择eddy

current，并单击OK按钮。

4. 依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units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→Boolean→Subtract命令，对几何

进行减运算，此时弹出Subtract对话框 a. 在Blank Parts中选中stock实体 b. 在Tool Parts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=100，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。

(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：Fillet

Radius: 25mm；Setback Distance: 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：Fillet Radius: 50mm；Setback Distance: 0mm

(5) 选中coil和coilhole模型，依次选择菜单栏中Modeler→Boolean→Subtract命令，

对几何进行减运算，此时弹出Subtract对话框

e. f. g. h. 在Blank Parts中选中coil实体 在Tool Parts中选中coilhole实体 单击OK按钮

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 > Coordinate System > Create >Relative CS > 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→Surface→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→Boolean→Separate Bodies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→Delete命令。 （四）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Maxwell 3D→Excitations→Assign→

Current命令，在对话框中填入以下内容： (9) Name: Current1 (10) Value: 2742 A

(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Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy Effects命令，只勾选Stock：? Eddy Effects，然后单击OK按钮。 （五）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。

（六）创建哑元Dummy Dummy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。

(2) 此模型的肌肤深度约为0.24cm 2. 创建表层协助肌肤深度网格划分

(1) 依次单击Edit→Select→Faces命令，选中Disk最接近Coil的面 (2) 依次单击Modeler →Surface →Create Object from Face命令 (3) 选择菜单栏中Edit→Arrange→Move命令

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=0.125，并按Enter键

3. 选中Disk_ObjectFromFace1，选择菜单栏中Edit→Duplicate→Along Line命令

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=0.125，并按Enter键 单击OK按钮 （六）设置求解域

1. 选择菜单栏中Draw→Regular Polyhedron命令，创建正多面体

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=50，并按Enter键；

在相对坐标栏中输入：dX=150，dY=0，dZ=100，并按Enter键。 2. 此时左上角会弹出Segment Number对话框

(1) Number of Segments:36 (2) 单击OK按钮

3. 选中此正多面体，在左侧会弹出属性对话框，设置如下：

(1) Name栏中将Value改成Region (2) ?：Change display Wireframe (3) 其余保持默认值

（七）设置涡流效应

依次单击菜单中的Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy Effects命令，只勾选Disk：? Eddy Effects，然后单击OK按钮。 （八）求解计算

1. 依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命令，此时弹出

Solution Setup对话框，在对话框中设置： (1) Percent Error（误差要求）:2%

(2) Refinement per Pass（每次迭代加密剖分单元比例）:20% (3) Solver>Adaptive Frequency（设置激励源的频率）:500 Hz (4) 单击OK按钮

2. 依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check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。

3. 依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（九）网格划分

选中Disk，依次选择Maxwell 3D→Fields→Plot Mesh，然后单击OK按钮。

（十）计算总电阻损耗（Calculator）

1. 依次单击Maxwell 3D>Fields>Calculator命令，在弹出的Fields Calculator对话框中做如

下设置：

(1) 选择Input>Quantity>Ohmic Loss

(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>∫Integrate (4) 选择Output>Eval

2. 得到Disk计算损耗约为270.38W

（十一）电流密度矢量图

绘出Disk中的涡流流向图：选中stock，依次选择Maxwell 3D> Fields > Fields > J > Vector_J命令，在对话框中勾选Plot on surface only，然后单击Done按钮。